張璽華，羅文軍，文龍，羅冰，彭翰霖，夏茂龍

（中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

海相碳酸鹽巖是我國油氣勘探的重要領(lǐng)域。2011年，中國石油在四川盆地寒武紀龍王廟組古老碳酸鹽巖油氣勘探取得重大戰(zhàn)略發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)單體儲量規(guī)模最大的海相碳酸鹽巖整裝氣藏，龍王廟組有利相帶發(fā)育分布規(guī)律是四川盆地古老深層碳酸鹽巖油氣勘探及研究工作重點和難點。針對四川盆地范圍以及盆地內(nèi)某區(qū)塊的寒武紀沉積相研究，不同學者已經(jīng)不同程度開展過工作［1-7］，但對于早寒武世龍王廟期屬于“緩坡”或“碳酸鹽巖臺地”沉積環(huán)境存在不同觀點。

碳酸鹽沉積相研究中，國外典型的相模式被廣泛借鑒［8-16］，碳酸鹽巖緩坡模式原定義為淺水的、平緩的坡地（坡度一般小于1°），缺乏明顯的沉積坡折，巖性從內(nèi)緩坡—中緩坡—外緩坡呈均勻逐漸變化，顆粒灘僅發(fā)育在近岸區(qū)。碳酸鹽巖臺地則定義為平的頂，具有陡峻邊緣坡折的淺水碳酸鹽巖沉積。碳酸鹽巖臺地模式和緩坡模式最大的區(qū)別在于前者的高能礁灘相帶處于面臨廣海的臺地坡折處及臺內(nèi)微地貌高部位，而緩坡模式的高能灘相是處于靠岸邊地帶，同時碳酸鹽巖臺地由于高能臺緣相帶的障蔽作用，通常造成臺地內(nèi)部與廣海水體交換不順，臺地內(nèi)部發(fā)育大規(guī)模的膏巖澙湖相沉積。

本文基于層序地層學研究思路，將寒武紀龍王廟組劃分為不同沉積旋回，利用野外及鉆井資料對早寒武世龍王廟沉積相及演化進行了研究，明確沉積相時空演化規(guī)律，并分析了寒武紀龍王廟組灘相發(fā)育區(qū)，指出龍王廟組為下一步勘探有利區(qū)。

1 寒武紀龍王廟組地層特征

龍王廟組由盧衍豪1941年命名于云南昆明市西山滇池西岸的龍王廟附近。四川盆地內(nèi)與龍王廟組代表同一套地層的有南江-旺蒼小區(qū)的孔明洞組、川東-渝南小區(qū)的清虛洞組、恩施咸豐小區(qū)和城口-巫溪小區(qū)的石龍洞組。

龍王廟組位于下寒武統(tǒng)頂部，是碎屑巖陸棚之上的一套碳酸鹽巖臺地建造，與其下以砂巖、砂質(zhì)泥巖、云巖、泥巖為主的滄浪鋪組及其上砂質(zhì)白云巖、泥晶白云巖及砂巖為主的高臺組為整合接觸。

1.1 沉積背景分析

早寒武世，四川盆地樂山-龍女寺古隆起的形成對下古生界的沉積有一定的控制作用。由于寒武紀為連續(xù)沉積，且寒武紀沉積初期的筇竹寺組及滄浪鋪組在盆地內(nèi)廣泛分布，故通過對筇竹寺組及滄浪鋪組地層厚度研究，可以分析龍王廟組沉積期的古地貌特征。筇竹寺組地層厚度分布受德陽-安岳克拉通內(nèi)裂陷控制，在裂陷內(nèi)部呈帶狀厚層展布，裂陷外側(cè)地層厚度較薄。這表明，筇竹寺組沉積主要是對燈影組沉積期形成的德陽-安岳克拉通內(nèi)裂陷進行填平補齊，樂山-龍女寺古隆起此時尚未形成。滄浪鋪組沉積期，盆地內(nèi)部地層厚度自西向東逐步增大，古隆起的同沉積響應(yīng)明顯，表現(xiàn)為隆起區(qū)地層厚度薄、隆起斜坡部位厚度大的特征，表明早寒武世滄浪鋪期樂山-龍女寺古隆起已經(jīng)具有雛形，對龍王廟組沉積起到控制作用。

1.2 地層分布特征

四川盆地西部龍王廟組受加里東運動的影響遭受不同程度剝蝕，地層保存不完整。盆地西南部雅安地區(qū)幾乎全部剝蝕，資陽地區(qū)剝蝕嚴重，川中地區(qū)龍王廟組厚度90～100 m，墊江—合川一帶龍王廟組厚度120～180 m，盆地內(nèi)部龍王廟組地層厚度總體具有自西向東增厚特征，此特征表明龍王廟沉積期繼承了滄浪鋪沉積格局，受樂山-龍女寺古隆起的控制作用。樂山-龍女寺古隆起區(qū)在龍王廟組地層厚度薄，古隆起斜坡及古隆起周邊地層厚度增大。四川盆地東緣奉節(jié)-利川-秀山地區(qū)龍王廟組地層呈厚層帶狀分布，厚度可達200 m以上，湖南、湖北地區(qū)龍王廟組急劇減薄，慈利-懷化地區(qū)龍王廟組地層厚度減薄至80 m（見圖1）。

圖1 四川盆地及周緣龍王廟組地層厚度分布

2 龍王廟組沉積旋回劃分

根據(jù)巖性及電性分析，結(jié)合沉積旋回特征，四川盆地龍王廟組可分為2個向上變淺的沉積旋回。在高石梯-磨溪地區(qū)，2個旋回垂向自下而上發(fā)育泥質(zhì)條帶云巖、顆粒云巖及混積作用的砂泥質(zhì)云巖，旋回界線為龍王廟組中部高GR段的紋層泥質(zhì)條帶白云巖（見圖2）。

在磨溪地區(qū)上下旋回灘體呈塊狀沉積特征，龍旋回界線GR電測曲線僅表現(xiàn)為低幅度起伏變化。在川東-川南地區(qū)鉆井鉆遇地層（如座3、宮深1、利1井）均可劃分2期沉積旋回，2期旋回界線均表現(xiàn)為GR高值的泥質(zhì)云巖特征，可在井間展開對比。

圖2 高石梯-磨溪地區(qū)寒武紀龍王廟組沉積旋回劃分及特征

3 四川盆地龍王廟組沉積相分析

基于對盆地內(nèi)40余口鉆井及盆地周邊11條野外剖面龍王廟組的研究，結(jié)合區(qū)域沉積沉積背景，認為龍王廟期四川盆地發(fā)育3類沉積相及7個亞相（見表1）。

表1 四川盆地龍王廟組沉積相劃分

3.1 混積潮坪

混積潮坪發(fā)育于向陸一側(cè)近岸帶，地勢平緩，環(huán)境局限，以潮汐作用控制為主，沉積界面處于平均海平面附近。區(qū)內(nèi)的潮坪平面分布于西部靠近康滇及其他古陸一帶，總體表現(xiàn)出碎屑巖和碳酸鹽巖的混合沉積。根據(jù)沉積物質(zhì)和特征的差異，可分為泥云坪及砂云坪，成像測井背景以較亮橙色為主；自然伽馬曲線為中高齒狀起伏，伽馬值平均43 API左右。泥云坪主要發(fā)育于龍王廟組頂部，厚度幾米至十幾米不等，巖性為泥質(zhì)泥晶云巖，巖心較致密；砂云坪巖性以砂質(zhì)云巖為主，平面上主要分布在廣元、威遠、峨眉等地。在川中高石梯地區(qū)龍王廟組中部發(fā)育混積潮坪亞相，即高伽馬段，厚度10 m左右，磨溪地區(qū)龍王廟組中部該相帶不發(fā)育。

3.2 顆粒灘

巖性以亮晶砂屑云巖、殘余砂屑云巖及細晶云巖（細晶云巖在陰極發(fā)光下可明顯看到顆粒輪廓，為顆粒巖重結(jié)晶強烈形成）為主，見砂礫屑云巖、鮞粒云巖及少量生屑云巖［17-18］。成像測井以橙色為主，局部呈斑雜塊狀，斑雜帶為溶蝕孔洞發(fā)育段；自然伽馬曲線形態(tài)平直（見圖3）。灘體在地震剖面上具有明顯的“亮點”反射特征，垂向上疊置、橫向上連片分布。顆粒灘亞相發(fā)育的顆粒云巖粒間溶孔及晶間溶孔，是川中地區(qū)有利儲集相帶類型［19］。

3.3 灘間海

分為灘間云泥與灘間含生屑云泥2個微相，成像測井以橙色為主；紋層狀、塊狀互層；自然伽馬曲線形態(tài)齒狀起伏，具有下部高、向上逐漸變低的特征，伽馬值在20～45 API（見圖3）。灘間云泥微相巖性為深灰色泥晶云巖，夾泥質(zhì)紋層或泥質(zhì)條帶；灘間含生屑灰泥微相巖性為生屑泥晶云巖或含生屑泥晶云巖，巖心普遍較致密，溶孔及針孔不發(fā)育。

圖3 川中地區(qū)龍王廟組沉積相綜合識別模板

3.4 澙湖

局限-蒸發(fā)澙湖巖性表現(xiàn)為膏巖、膏質(zhì)白云巖、白云質(zhì)膏巖、砂質(zhì)膏巖、鹽巖等，其電性主要表現(xiàn)為鋸齒狀底GR的特征，目前已有剖面及鉆井（如座3井）證明膏巖及鹽巖的存在。由于鉆遇膏巖的井均為老井，測井系列不全，不能建立相應(yīng)的識別模板，但在地震反射特征上表現(xiàn)為“亮點”強反射。該亞相平面上主要分布在重慶—瀘州一帶，縱向上發(fā)育在上旋回，而龍王廟組下旋回膏巖沉積不發(fā)育。

3.5 臺坪

主要發(fā)育在局限臺地內(nèi)地貌較平緩的淺水沉積環(huán)境，水動力較弱，水體較局限，常沉積一些泥晶云巖，厚度及分布均較為穩(wěn)定。如南川三匯剖面上部厚50余米的晶粒白云巖，為水體環(huán)境穩(wěn)定的云坪沉積，其中偶夾一些薄層砂屑云巖，為水體動蕩將先期沉積物打碎形成的顆粒?？傮w而言，沉積水動力平靜穩(wěn)定。

3.6 臺地邊緣灘

該亞相為淺水臺地與深水斜坡之間坡折部分，在地形上為臺地平緩地形向斜坡相對高角度地形的轉(zhuǎn)折帶。臺地邊緣灘是指位于臺地邊緣的淺灘，常常帶狀平行于臺地邊緣展布，規(guī)模一般較大，分布較為穩(wěn)定。由于位于古地貌高部位，臺地邊緣灘易受白云巖化及巖溶作用，為碳酸鹽巖臺地儲層最為發(fā)育的有利相區(qū)。根據(jù)龍王廟組的研究，結(jié)合野外剖面資料分析認為，四川盆地龍王廟組臺地邊緣灘分布在盆地東部利川、奉節(jié)地區(qū)，寬度可延展至湖南、湖北等地，沿奉節(jié)—恩施—秀山一線呈近南北向帶狀分布。

3.7 斜坡-盆地相

斜坡-盆地相廣泛發(fā)育在渝東北城口—陜南鎮(zhèn)巴—紫陽—安康—嵐皋—竹山與黔東北—湘西2個地區(qū)。該相區(qū)水深一般處于風暴天氣浪基面以下，因而除陣發(fā)性滑塌和重力流事件以及海嘯事件外，水體安靜；其沉積以深灰、黑灰色泥質(zhì)紋層，泥質(zhì)條帶的薄板狀、瘤狀泥灰?guī)r、泥質(zhì)泥屑灰?guī)r，灰黑色灰質(zhì)泥巖、頁巖或薄層硅質(zhì)巖為特征，并見濁積巖和滑塌巖。臺地邊緣至斜坡-盆地相變界線位于遵義—正安—秀山和湘西花垣—桑植一帶。

川中地區(qū)鉆井取心資料豐富，據(jù)此建立混積潮坪、臺內(nèi)顆粒灘及灘間海等沉積亞相識別模板（見圖3）。

4 早寒武世龍王廟組沉積演化特征

沉積相決定巖石巖性或某巖性組合的分布，故可根據(jù)巖性等單因素的分布規(guī)律來反推沉積相的分布。研究根據(jù)顆粒白云巖、灰?guī)r、含砂質(zhì)碳酸鹽巖以及石膏巖等分布規(guī)律來探討龍王廟組沉積相的時空演化及展布特征。

4.1 龍王廟組下旋回沉積特征

四川盆地龍王廟組下旋回總體表現(xiàn)為向上變淺的沉積特征，川中地區(qū)尤為明顯。其下旋回底部由于初期海侵，形成了龍王廟組下部的泥質(zhì)條帶或泥質(zhì)紋層云巖及泥晶云巖。隨著水體逐漸變淺，水體能量逐漸變高，沉積物則以顆粒白云巖為主，下旋回末期高石梯地區(qū)由于水體變淺，陸源進積，形成了以砂質(zhì)云巖為主的混積潮坪沉積。

四川盆地龍王廟組下旋回沉積期自西向東巖相巖性逐步變化，分別發(fā)育混積潮坪、內(nèi)緩坡顆粒灘、外緩坡、盆地相沉積（見圖4）。盆地西邊，如峨眉張山剖面，表現(xiàn)為受陸源物質(zhì)影響的砂巖、云質(zhì)砂巖等，向東至樂山范店、老龍1井區(qū)，碎屑逐漸減少，出現(xiàn)白云巖，到資陽地區(qū)演變?yōu)樯百|(zhì)白云巖，直至磨溪-高石梯地區(qū)，巖性主要為晶粒云巖及顆粒云巖。川東、川南至湖南地區(qū)下旋回巖性則為灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥頁巖，厚度較穩(wěn)定，總體變化不大。鉆井證實：由于微地貌的影響，四川盆地龍王廟組下旋回灘體僅發(fā)育在川中地區(qū)，為碳酸鹽巖緩坡的近岸區(qū)發(fā)育灘體的特征（見圖4），不存在明顯臺地邊緣相變帶及膏巖分布，表現(xiàn)為明顯的碳酸鹽巖緩坡沉積特征。

圖4 四川盆地及周緣龍王廟下旋回巖相古地理分布

4.2 龍王廟組上旋回沉積特征

龍王廟組上旋回亦表現(xiàn)向上變淺的沉積特征，但盆地不同部位上旋回巖性組合存在明顯差異，相變特征明顯。川中安岳地區(qū)下部發(fā)育海侵期薄層泥質(zhì)云巖，隨著海平面變淺，逐漸發(fā)育粉砂質(zhì)云巖、顆粒云巖，其中顆粒灘厚度較大。盆地向東過渡至重慶—瀘州一帶，龍王廟組上旋回則表現(xiàn)為下部泥質(zhì)云巖、向上過渡為膏巖的旋回特征，座3井證實膏巖最厚可達上百米，優(yōu)勢相為以膏巖為主的澙湖相沉積。而奉節(jié)-利川地區(qū)上旋回沉積期則發(fā)育厚層塊狀顆粒灘相云巖，其中利1井上旋回顆粒云巖厚度近80 m，表明龍王廟組上旋回沉積期川東地區(qū)顆粒灘快速加積，形成臺緣高能相帶，易于白云巖化，為儲層發(fā)育有利區(qū)。

平面上，盆地及周緣整體龍王廟組上旋回呈現(xiàn)“兩隆一凹”的沉積格局。川中安岳地區(qū)繼承早期古地貌高的特點，發(fā)育臺內(nèi)灘相沉積，而重慶—瀘州為古地貌洼地，川東—湘西由于快速隆升作用形成高能臺地邊緣礁灘相（見圖5），湘西花垣地區(qū)龍王廟組地層厚度急劇增加至300 m以上，其中上旋回可見臺地邊緣藻礁，可見大量附枝藻及腎型藻化石，單體規(guī)模大，向上加積生長可形成抗浪骨架，在尼科爾森藻及葛萬藻的黏結(jié)作用下，可形成抗浪骨架的大規(guī)模生物礁。曾允孚、鄭榮才等也認為，花垣地區(qū)龍王廟組藻礁具有單體規(guī)模大的特征，礁體單體長可達2～6 km，具有抗浪特征（見圖6）。同時在貴州三都、銅仁、湖南大庸及鳳凰等地，均在龍王廟組上旋回發(fā)育濁流、滑塌角礫巖、重力流沉積［4-5］，表明龍王廟組上旋回沉積期，整體坡度已經(jīng)較為陡峻。湘西花垣李梅剖面清虛洞組上旋回沉積厚度達360 m，發(fā)育高能顆粒灘相云巖，而位于湘西王村剖面龍王廟組上旋回發(fā)育泥晶云巖，厚度約60 m，兩者相距僅為30 km，地層坡腳大相變特征明顯，此差異表明該地區(qū)位于臺緣邊緣高能相帶—深水相的轉(zhuǎn)換區(qū)。以上特征表明，該時期為明顯的碳酸鹽巖臺地沉積特征［13-15］。

龍王廟組上旋回另一大沉積特征就是發(fā)育膏巖澙湖沉積。分析認為，川東、湘西地區(qū)在上旋回沉積快速加積隆升形成臺地邊緣相帶，從而造成了臺地內(nèi)部局限水體的沉積環(huán)境，導(dǎo)致重慶-瀘州地區(qū)龍王廟組上旋回發(fā)育厚層膏巖澙湖相沉積（見圖5）。

圖5 四川盆地及周緣龍王廟上旋回巖相古地理分布

圖6 湘西花垣龍王廟組緩坡-臺緣生物藻礁演化特征

4.3 龍王廟組沉積演化過程

寒武紀滄浪鋪沉積期，樂山-龍女寺古隆起具備雛形，寒武紀龍王廟組2期沉積旋回。龍王廟組下旋回沉積期樂山-龍女寺古隆起區(qū)表現(xiàn)為水下古地貌高地，受其控制，四川盆地表現(xiàn)為西高東低古地貌格局，龍王廟組巖相自西向東表現(xiàn)為混積潮坪砂泥質(zhì)云巖-顆粒灘-局限泥晶云巖、泥質(zhì)云巖-灰?guī)r、泥灰?guī)r的緩坡模式沉積特征。

龍王廟組上旋回沉積期，四川盆地表現(xiàn)為“兩隆一凹”的沉積地貌特征。自盆地西緣向東至湘西地區(qū)分別發(fā)育混積潮坪-臺內(nèi)灘-澙湖-臺緣帶-斜坡、盆地相沉積。川中地區(qū)為古地貌高部位，發(fā)育臺內(nèi)顆粒灘相沉積，重慶—瀘州一線沉積地貌低洼，發(fā)育膏巖澙湖沉積（如座3井，膏巖厚度達近百米），川東-湘西地區(qū)快速隆升發(fā)育臺緣灘相沉積，湘西及川東北地區(qū)發(fā)育斜坡相沉積。上旋回臺緣帶-斜坡相的坡折沉積轉(zhuǎn)換特征表明，該時期古地貌發(fā)生變化，整體表現(xiàn)為臺地沉積模式（見圖7）。

圖7 四川盆地寒武紀龍王廟組沉積相演化模式示意

5 結(jié)論

1）四川盆地龍王廟期發(fā)育2期沉積旋回，其中下旋回主要表現(xiàn)為碳酸鹽巖緩坡的特征，上旋回表現(xiàn)為碳酸鹽巖臺地特征，四川盆地龍王廟沉積末期完成碳酸鹽巖緩坡至臺地演化。

2）顆粒灘相沉積為龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲層的形成基礎(chǔ)，其中川中地區(qū)龍王廟組上、下旋回顆粒灘疊置發(fā)育，厚度大，同時臨近受加里東運動影響的龍王廟組剝蝕區(qū)，巖溶作用發(fā)育，顆粒灘相溶蝕孔洞白云巖儲層發(fā)育。川中地區(qū)龍王廟組氣藏溶蝕孔洞儲層儲集性能極佳，目前已建成110×108m3產(chǎn)能，為目前深化勘探最有利區(qū)域。

3）龍王廟組上旋回沉積期，四川盆地發(fā)育“兩隆一凹”的沉積格局。川東地區(qū)龍王廟組上旋回沉積期快速隆升，發(fā)育厚層臺緣顆粒灘相沉積，由于位于海平面附近，白云巖化及巖溶作用強烈，可形成優(yōu)質(zhì)臺地邊緣顆粒云巖優(yōu)質(zhì)儲層，具備優(yōu)越的儲集性能。

4）二疊紀—三疊紀，寒武紀烴源巖進入生油高峰期。四川盆地龍王廟組于二疊紀之后的構(gòu)造演化過程中，川中地區(qū)逐步成為盆地構(gòu)造高部位，油氣有向川中地區(qū)運移的趨勢，且其灘相巖溶層大面積發(fā)育，有利于龍王廟組形成規(guī)模性氣藏。重慶—瀘州一線發(fā)育膏質(zhì)澙湖沉積，膏巖對于油氣封堵能力強，厚層膏巖將射洪-磨溪臺內(nèi)灘、奉節(jié)-利川-石柱臺地邊緣灘相分隔為2個獨立灘相儲層發(fā)育巖性帶，且川東地區(qū)龍王廟組構(gòu)造眾多，有利于油氣原位聚集和保存，可形成大規(guī)模的構(gòu)造-巖性氣藏，為下一步四川盆地龍王廟組尋找大型構(gòu)造-巖性氣藏勘探有利區(qū)。