胡 笙 譚秀成，2 羅 冰 張本健 張 亞 蘇成鵬 蘆飛凡 李明隆

1 西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610500 2 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南石油大學(xué)研究分室，四川成都 610500 3 中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都 610041 4 中國(guó)石油西南油氣田分公司川西北氣礦，四川江油 621700

1 概述

準(zhǔn)確的層序地層劃分與對(duì)比不僅有利于厘清盆地內(nèi)地層充填過(guò)程與古地理格局，也有助于研究有利儲(chǔ)集相帶的疊置遷移規(guī)律與分布(范昱，2011)。然而，限于四川盆地西北部(簡(jiǎn)稱“川西北”)二疊系埋深大、鉆孔及取心資料少，不同學(xué)者選取資料側(cè)重點(diǎn)的不同，使得二疊系棲霞階層序地層的劃分尚存在較大爭(zhēng)議。目前主要存在以下3類劃分方案(圖 1): (1)將棲霞階劃分為1個(gè)三級(jí)層序(魏國(guó)齊等，2011；張運(yùn)波，2011；蘇旺等，2016；關(guān)新等，2018；黎榮等，2019)，其中魏國(guó)齊等(2011)和黎榮等(2019)認(rèn)為梁山組為低位體系域(LST)，棲一段中下部為海侵體系域(TST)，棲一段上部及棲二段構(gòu)成高位體系域(HST)，張運(yùn)波(2011)認(rèn)為梁山組至棲一段中部為TST，棲一段中部至棲二段構(gòu)成HST，也有學(xué)者認(rèn)為棲一段底部至中部為TST，棲一段中上部至棲二段構(gòu)成HST(蘇旺等，2016；關(guān)新等，2018)；(2)把棲霞階棲霞組劃分為2個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序均由TST和HST構(gòu)成，而沒(méi)有考慮梁山組的歸屬問(wèn)題(胡明毅等，2010；吳聯(lián)錢等，2010；鄭超等，2018)；(3)把棲霞階劃分為3個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序同樣由TST和HST構(gòu)成，并將梁山組劃為第1個(gè)三級(jí)層序TST的一部分(王成善等，1999；馬永生等，2009；黃涵宇等，2017)。以上3種劃分方案的差異性主要在于： (1)棲霞階可劃分為幾個(gè)三級(jí)層序；(2)棲霞組三級(jí)層序的劃分是否考慮梁山組；(3)梁山組為何種體系域沉積。

圖 1 川西北地區(qū)棲霞階層序地層劃分方案Fig.1 Classification scheme of the Qixia strata in northwestern Sichuan Basin

綜合對(duì)比分析前人劃分方案的原理及差異性，大致找出如下原因： (1)研究區(qū)范圍。前人研究區(qū)范圍各不相同，且大都從板塊(華南板塊)、盆地(四川盆地)級(jí)別出發(fā)，就川西北而言，刻畫(huà)不夠精細(xì)。(2)梁山組歸屬問(wèn)題。前人對(duì)梁山組屬于何種體系域沉積存在爭(zhēng)議，并未在梁山組與棲霞組的沉積接觸關(guān)系上達(dá)成共識(shí)。(3)關(guān)于棲霞組內(nèi)部三級(jí)層序界面的識(shí)別。學(xué)者多把棲霞組內(nèi)部巖性巖相轉(zhuǎn)換界面作為體系域界面和層序界面，由于研究區(qū)棲霞組內(nèi)部巖性巖相轉(zhuǎn)換界面具有多種組合類型，致使前人層序劃分方案存在差異，這也是最主要的原因。

近年來(lái)，隨著川西北地區(qū)鉆探、取心資料以及露頭工作的深入，為重新認(rèn)識(shí)二疊系棲霞階層序地層和古地理格局提供了良好的研究基礎(chǔ)。尤其是本次研究對(duì)區(qū)域鉆井和地表露頭剖面棲霞組內(nèi)幕暴露面的發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)地表自然伽馬的高精度測(cè)量(測(cè)量間距0.2im)，并基于伽馬曲線與露頭巖性的匹配關(guān)系，建立了露頭與鉆井剖面地層對(duì)比的橋梁，為研究區(qū)棲霞階準(zhǔn)確的層序地層劃分與對(duì)比提供了可能。鑒于此，作者基于鉆孔取心、測(cè)錄井資料和露頭精細(xì)觀察描述，在層序界面識(shí)別和層序劃分的基礎(chǔ)上，建立層序地層充填格架，明確地層充填過(guò)程，進(jìn)而探討其構(gòu)造—古地理格局和油氣儲(chǔ)集意義。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地處于揚(yáng)子臺(tái)地西北緣，研究區(qū)位于四川盆地西北部川西山前凹陷帶、龍門山皺褶帶以及米倉(cāng)山構(gòu)造帶的過(guò)渡區(qū)，包括廣元、劍閣、旺蒼、蒼溪等地，總面積約5000ikm2(圖 2-A)。

A—研究區(qū)地理位置和構(gòu)造位置圖(斷裂發(fā)育情況據(jù)楊光等，2015；楊躍明等，2018)，以及本次研究所利用的露頭剖面與鉆井剖面位置；B—川西北中二疊統(tǒng)棲霞階地層柱狀剖面示意圖(修改自馬永生等，2009)，地層厚度數(shù)據(jù)來(lái)源于本次研究成果

石炭紀(jì)末期，云南運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致川西北地區(qū)地層存在普遍的暴露剝蝕，二疊系沉積前古地理格局轉(zhuǎn)變?yōu)榫植康孛猜≯昶鸱木徠颅h(huán)境(宋文海，1987)。隨后，棲霞階初期廣泛的海侵使二疊系覆蓋在石炭系、泥盆系、志留系等不同時(shí)代地層的不整合面之上(陳宗清，2007)。中二疊統(tǒng)自下而上依次發(fā)育梁山組、棲霞組和茅口組(圖 2-B)。棲霞階梁山組(厚2～22im)為一套海侵初期濱岸—沼澤相砂泥巖夾煤層沉積(魏國(guó)齊等，2011；趙宗舉等，2012；黃涵宇等，2017);受后期持續(xù)海侵的影響，棲霞組(厚70～140im)演變?yōu)橐惶滋妓猁}巖臺(tái)地沉積體系，下部主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、粒泥灰?guī)r，局地可見(jiàn)斑狀、紋層狀云質(zhì)灰?guī)r，棲霞組中上部為中二疊統(tǒng)最重要的成灘期，以泥粒巖、顆粒巖等相對(duì)高能沉積物為特征(田景春等，2014；胡安平等，2018)。棲霞階末期，相對(duì)海平面下降，導(dǎo)致棲二段顆粒灘大面積暴露地表，遭受大氣淡水淋濾溶蝕(王海真等，2013；Xiaoetal.，2018)。茅口初期，相對(duì)海平面上升，沉積了茅一段典型的眼球狀石灰?guī)r(也稱之為瘤狀灰?guī)r、灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律等)，該巖性可作為露頭剖面棲霞組與茅口組分界的典型巖石學(xué)證據(jù)(蘇成鵬，2017；羅進(jìn)雄等，2019；Suetal.，2020)。

3 層序界面特征

基于露頭及鉆井剖面的宏微觀巖石學(xué)、自然伽馬和成像測(cè)井資料，將研究區(qū)棲霞階梁山組+棲霞組作為一個(gè)整體進(jìn)行解剖，識(shí)別出梁山組底界面(Ⅰ型)、棲一段與棲二段界面(Ⅱ型)和棲霞組與茅口組界面(Ⅰ型)3個(gè)三級(jí)層序界面。

至于梁山組和棲霞組界線，本次研究贊同其并非三級(jí)層序界面(王成善等，1999；趙宗舉等，2012；黃涵宇等，2017)。從旋回地層的角度來(lái)看，區(qū)內(nèi)梁山組底界面是進(jìn)入中二疊世一次新的“海侵—海退”旋回的開(kāi)始。梁山組濱岸碎屑沉積向上過(guò)渡為棲霞組底部的一套開(kāi)闊臺(tái)地碳酸鹽巖和碎屑巖的混合沉積，為連續(xù)海侵過(guò)程(TST)的產(chǎn)物，如旺蒼正源剖面梁山組濱岸砂壩夾濱岸沼澤向上逐漸過(guò)渡為棲霞組底部含生屑鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖的混合沉積(圖 3)。據(jù)此認(rèn)為，梁山組與上覆棲霞組的界面并非三級(jí)層序界面。

A—梁山組—棲霞組分界線附近露頭特征，正源剖面；B—含生屑鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖(單偏光)，正源剖面，棲霞組底部，樣品位置見(jiàn)圖 3-A；C—含鈣質(zhì)石英粉—細(xì)砂巖(正交偏光)，正源剖面，梁山組頂部，樣品位置見(jiàn)圖 3-A

3.1 梁山組底界面(SB Ⅰ)

二疊系棲霞階梁山組與下伏地層界面為加里東—海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的不整合界面，是典型的Ⅰ型層序界面(黎榮等，2019)。區(qū)內(nèi)該界面之上為梁山組，主要為一套濱岸沼澤、潟湖沉積，偶見(jiàn)濱岸砂壩沉積，巖性主要為泥頁(yè)巖夾煤層(圖 4-A，4-B)，較純的砂巖偶有發(fā)育，如上述正源剖面(圖 3-C)，泥頁(yè)巖在GR曲線往往呈現(xiàn)鋸齒狀高值，而較純的石英砂巖GR曲線則多為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-A)，成像測(cè)井上，泥頁(yè)巖電阻率較低，顯示為暗色薄層條帶狀，砂巖電阻率較高，顯示為亮色條帶狀(圖 6-A)；界面之下地層巖性特征差異較大，主要包括石炭系、泥盆系的灰?guī)r或云巖和志留系泥頁(yè)巖，何家梁剖面梁山組界面之下為石炭系顆?；?guī)r(圖 4-C)，志留系泥頁(yè)巖富含放射性元素Th、K和U，GR曲線往往呈現(xiàn)鋸齒狀高值(圖 5-A)，石炭系和泥盆系的灰?guī)r、云巖由于所含黏土和有機(jī)質(zhì)含量較低，GR曲線則多為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-A)，成像測(cè)井上，志留系泥頁(yè)巖電阻率較低，顯示為暗色薄層條帶狀，石炭系和泥盆系的灰?guī)r和云巖電阻率較高，表現(xiàn)為亮色中—厚層狀(圖 6-A)。

A—梁山組頂?shù)捉缑娓浇额^特征，何家梁剖面；B—泥巖(單偏光)，含鐵質(zhì)，何家梁剖面，梁山組，樣品位置見(jiàn)圖 4-A；C—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，何家梁剖面，石炭系黃龍組，樣品位置見(jiàn)圖 4-A；D—棲一段—棲二段分界線附近露頭特征，何家梁剖面；E—風(fēng)化層，野外露頭樣品，何家梁剖面，棲一段頂部，樣品位置見(jiàn)圖 4-D；F—巖溶角礫，ST9井，7748.22im，棲一段頂部；G—棲霞組—茅口組分界線附近露頭特征，長(zhǎng)江溝剖面；H—高角度巖溶特征，長(zhǎng)江溝剖面，棲霞組頂部；I—眼球狀石灰?guī)r，長(zhǎng)江溝剖面，茅口組底部

3.2 棲一段與棲二段界面(SB Ⅱ)

棲一段頂部普遍存在短暫暴露，何家梁剖面棲一段頂部可見(jiàn)暴露面形成的風(fēng)化層(圖 4-D，4-E)，ST9井在巖心上可見(jiàn)暴露面之下的巖溶特征(圖 4-F)，巖溶影響深度多在5im以內(nèi)，據(jù)此認(rèn)為棲一段與棲二段界面屬于Ⅱ型層序界面。該界面之上地層巖性主要是生屑泥晶灰?guī)r，在GR曲線特征上，數(shù)值明顯升高，并快速達(dá)到棲二段的最大值(圖 5-B)，成像測(cè)井上，灰?guī)r電阻率較高，表現(xiàn)為亮色，泥灰?guī)r電阻率較低，表現(xiàn)為暗色，灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律則在成像上表現(xiàn)為亮、暗相間的薄互層(圖 6-B)；界面之下地層巖性主要為灰色中—厚層云質(zhì)生屑灰?guī)r和生屑灰?guī)r，而在ST9井—何家梁—長(zhǎng)江溝一線，棲一段頂部發(fā)育潮坪相沉積，巖性主要為紫紅色泥粉晶云巖(圖 4-D)，在GR曲線上，界面之下GR達(dá)到棲一段最低值，主要呈箱型或鐘型(圖 5-B)，成像測(cè)井上，中—厚層狀顆粒灰?guī)r電阻率較高，呈現(xiàn)出淺—亮色厚層狀，往下可見(jiàn)垂直溶溝，溶溝充填物一般電阻率較低，顯示為暗色垂向溝狀(圖 6-B)。

圖 5 川西北地區(qū)棲霞階三級(jí)層序界面巖電響應(yīng)特征Fig.5 Rock electrical response characteristics of third-order sequence’s interface of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin

3.3 棲霞組與茅口組界面(SB Ⅰ)

棲霞組沉積末期經(jīng)歷了一次比棲一段頂部相對(duì)時(shí)間較長(zhǎng)、影響范圍更廣的暴露(圖 4-G，4-H)(Xiaoetal.，2018)，已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)棲霞—茅口組界面為不整合界面(王海真等，2013)，是典型的Ⅰ型層序界面。區(qū)內(nèi)該界面之上以中—薄層眼球狀石灰?guī)r沉積為主(圖 4-G，4-I)，在GR曲線上，茅口組底部黏土含量相對(duì)較高且富含有機(jī)質(zhì)，GR曲線特征通常呈鋸齒狀高值(圖 5-C)，成像測(cè)井上，眼球狀石灰?guī)r由于其中的“眼球”為泥晶灰?guī)r，電阻率較高，表現(xiàn)為亮斑狀，而其中的“眼皮”則含泥質(zhì)，電阻率較低，表現(xiàn)為暗色帶狀(圖 6-C)；界面之下巖性主要為淺色中—厚層生屑灰?guī)r(圖 4-G)，其次為顆粒泥晶灰?guī)r和泥晶顆粒灰?guī)r(圖 5-C)，在GR曲線上，棲霞組頂部顆?；?guī)r中黏土、有機(jī)質(zhì)礦物含量低，GR曲線特征通常表現(xiàn)為鋸齒狀或箱狀低值(圖 5-C)，而顆粒泥晶灰?guī)r富含有機(jī)質(zhì)，如正源剖面，GR曲線特征表現(xiàn)為相對(duì)高值(圖 9)，成像測(cè)井上，顆粒灰?guī)r電阻率較高，表現(xiàn)為亮色中—厚層狀，向下發(fā)育垂直溶溝，溶溝內(nèi)充填物電阻率較低，呈現(xiàn)出暗色垂直條紋(圖 6-C)。

圖 6 川西北地區(qū)棲霞階三級(jí)層序界面成像測(cè)井響應(yīng)特征Fig.6 Imaging logging response characteristics of third-order sequence’s interfaces of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin

圖 7 川西北地區(qū)K2井棲霞階層序地層綜合柱狀圖Fig.7 Comprehensive column of sequence stratigraphy of the Qixia Stage of Well K2 in northwestern Sichuan Basin

圖 8 川西北地區(qū)長(zhǎng)江溝剖面棲霞階層序地層綜合柱狀圖Fig.8 Comprehensive column of sequence stratigraphy of the Qixia stage of Changjianggou outcrop in northwestern Sichuan Basin

4 層序劃分與層序地層充填規(guī)律

4.1 層序劃分方案

利用露頭、巖心以及成像測(cè)井資料，在識(shí)別川西北地區(qū)棲霞階三級(jí)層序界面的基礎(chǔ)上，根據(jù)GR曲線旋回特征，結(jié)合前人研究成果，綜合應(yīng)用碳酸鹽層序地層學(xué)理論和方法，對(duì)研究區(qū)所有露頭和鉆井剖面進(jìn)行層序地層劃分，共劃分出2個(gè)三級(jí)層序(SQ1，SQ2)，其中SQ1對(duì)應(yīng)于梁山組和棲一段，SQ2對(duì)應(yīng)于棲二段(圖 7；圖 8)。四級(jí)層序界面一般不存在不整合或明顯的沉積間斷現(xiàn)象(武重陽(yáng)等，2018)，但巖相變化較為明顯，四級(jí)層序界面之下GR曲線表現(xiàn)為相對(duì)低值，沉積物多為泥粒巖和顆粒巖；界面之上GR曲線表現(xiàn)為相對(duì)高值，沉積物多為粒泥巖和泥粒巖(圖 9；圖 10)。據(jù)此在2個(gè)三級(jí)層序內(nèi)劃分出6個(gè)四級(jí)層序，其中SQ1內(nèi)包含2個(gè)四級(jí)層序(SQ1-1，SQ1-2)，SQ2內(nèi)包含4個(gè)四級(jí)層序(SQ2-1至SQ2-4)(圖 7；圖 8)。

4.2 層序充填格架與充填過(guò)程

把棲一段與棲二段分界面拉平，選取近北西—南東向和北東—南西向2條層序地層格架對(duì)比剖面作為代表，以展示四川盆地西北緣層序格架內(nèi)棲霞階的沉積充填特征(圖 9；圖 10)。結(jié)果顯示，從LT1井區(qū)向龍門山山前的礦山梁、何家梁一帶(南東至北西向)，SQ1底部四級(jí)層序逐漸出現(xiàn)缺失(圖 10)。在LT1、ST2、K3井區(qū)，SQ1均發(fā)育完整的2個(gè)4級(jí)層序；在K2井區(qū)，缺失SQ1-1部分海侵層序；而長(zhǎng)江溝和何家梁地區(qū)，缺失SQ1-1整個(gè)四級(jí)層序，表現(xiàn)出梁山組和棲一段下部地層由南東向北西逐漸超覆的特征，且梁山組穿時(shí)現(xiàn)象明顯，由SQ1-1的海侵期穿時(shí)到SQ1-2海侵期。研究區(qū)西南部雙魚(yú)石地區(qū)經(jīng)礦山梁至TX1井區(qū)、正源地區(qū)(南西至北東向)，SQ1底部四級(jí)層序也逐漸出現(xiàn)缺失(圖 9)，但缺失程度較北西—南東向剖面(圖 10)低，表現(xiàn)出梁山組和棲一段下部地層由南西向北東逐漸超覆的特征，且梁山組亦表現(xiàn)出明顯的穿時(shí)現(xiàn)象；雙魚(yú)石地區(qū)四級(jí)層序SQ1-1在GR曲線上表現(xiàn)出早期海侵體系域與晚海侵體系域的特征。

進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)西部的何家梁和長(zhǎng)江溝地區(qū)、雙魚(yú)石西部的ST9和ST12井區(qū)、中東部的TX1井區(qū)和正源地區(qū)，棲霞組頂部均發(fā)育不完整的SQ2-4；雙魚(yú)石東部的ST1-ST3-ST7-ST8一帶和LT1井區(qū)SQ2-4缺失程度更高，整個(gè)SQ2-4層序均被剝蝕(圖 9；圖 10)，表現(xiàn)為SQ2沉積末期，龍門山山前帶顆粒灘發(fā)育區(qū)和米倉(cāng)山山前帶漢南水下古隆起區(qū)域，棲霞組暴露地表，遭受大氣淡水淋濾溶蝕，相對(duì)高地遭受了一定程度的剝蝕。

綜上，棲霞階底部地層穿時(shí)現(xiàn)象明顯，具有向沉積前古地貌高地超覆的特征，頂部地層存在不同程度的削蝕現(xiàn)象，呈現(xiàn)出“底超頂削”的地層充填過(guò)程。

4.3 層序格架內(nèi)地層分布規(guī)律

明確層序劃分方案的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)露頭以及鉆井SQ1(梁山組+棲一段)和SQ2(棲二段)地層厚度，結(jié)合古地理背景資料(李晉僧等，1994；Wang and Jin, 2000)，分別繪制了SQ1和SQ2地層厚度等值線圖(圖 11)。從該圖可以看出，SQ1時(shí)期，研究區(qū)西北緣至竹園壩—礦山梁一帶，梁山組+棲一段地層沉積厚度逐漸減薄，而在雙魚(yú)石地區(qū)的ST9-ST10井區(qū)一帶，地層沉積厚度增厚，研究區(qū)東北部毛壩河地區(qū)和南部蒼溪地區(qū)地層厚度變薄，而在研究區(qū)東南部，地層沉積厚度增厚(圖 11-A)；SQ2時(shí)期，研究區(qū)近北東向的竹園壩—礦山梁、雙魚(yú)石—?jiǎng)﹂w兩帶和近北西向的西北鄉(xiāng)—大兩一帶，棲二段地層沉積厚度增厚，而近北西向的ST2-YB3井區(qū)一帶地層沉積厚度減薄(圖 11-B)。

圖 9 川西北地區(qū)近北東—南西向棲霞階層序地層橫剖面對(duì)比圖Fig.9 Cross section correlation of the Qixia Stage stratigraphic sequence along SW-NE in northwestern Sichuan Basin

圖 10 川西北地區(qū)北西—南東向棲霞階層序地層橫剖面對(duì)比圖Fig.10 Cross section correlation of the Qixia Stage stratigraphic sequence along SE-NW in northwestern Sichuan Basin

A—SQ1(梁山組+棲一段)地層厚度等值線圖；B—SQ2(棲二段)地層厚度等值線圖。注： 研究區(qū)南部蒼溪及周邊厚度等值線(虛線)參考了工區(qū)外以南的鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行推測(cè)，而研究區(qū)西北部青川及周邊厚度等值線(虛線)則根據(jù)當(dāng)時(shí)的大區(qū)古地理背景進(jìn)行推測(cè)

5 地質(zhì)意義

5.1 構(gòu)造—古地理格局

棲霞階SQ1沉積期，梁山組+棲一段在二疊紀(jì)海侵初期具有從古地貌低地向高地超覆的特征，表現(xiàn)為不同的沉積地貌單元接受沉積的時(shí)間不同，低地接受沉積時(shí)間相對(duì)高地較長(zhǎng)，導(dǎo)致低地沉積較厚，高地沉積較薄，類似的淺水地層超覆充填沉積模式也可見(jiàn)于塔里木盆地下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組(金值民等，2020)。根據(jù)SQ1地層沉積厚度大小分析古地貌形態(tài)，即當(dāng)沉積厚度較大時(shí)，為相對(duì)低地形；當(dāng)沉積厚度較小時(shí)，為相對(duì)高地形。在此基礎(chǔ)上，分析SQ1地層厚度差值范圍，結(jié)合巖性、錄井、測(cè)井響應(yīng)等特征，對(duì)其進(jìn)行合理分區(qū)。將沉積厚度大于45im的區(qū)域劃為低地凹陷區(qū)、小于30im的區(qū)域劃為高地隆起區(qū)、30～45im劃為斜坡區(qū)，恢復(fù)了SQ1初期構(gòu)造—古地理格局(圖 12-A)。由圖 12-A可見(jiàn)，SQ1沉積初期，研究區(qū)存在北東向和北西向兩類地形分異。北東向?yàn)閾P(yáng)子板塊邊界，由于二疊系沉積前存在的多級(jí)帶狀隆坳，在SQ1沉積期繼承性地形成了竹園壩—礦山梁地貌高地，基本呈帶狀展布，其后的臺(tái)內(nèi)區(qū)域則為自雙魚(yú)石至劍閣的帶狀地貌洼地，向臺(tái)內(nèi)南東方向地勢(shì)趨緩，地層穩(wěn)定增厚。這使得研究區(qū)西部呈現(xiàn)出近北東向“兩厚夾一薄”的地層分布特征，東部北西向的地層充填樣式主要受到廣元—旺蒼一帶的漢南古陸前緣帶控制(李晉僧等，1994)。漢南古陸注入的大量陸源物質(zhì)造成該區(qū)梁山組沉積較厚，且由于地勢(shì)較高，SQ1-1地層發(fā)育均不齊全，如TX1井區(qū)、正源等剖面(圖 9)，該區(qū)域面向水體能量較低的臺(tái)內(nèi)，高能沉積物并不發(fā)育。

A—棲霞階SQ1初期構(gòu)造—古地理格局；B—棲霞階SQ2期構(gòu)造—古地理格局

根據(jù)區(qū)內(nèi)梁山組+棲一段地層沉積特征，以及SQ2海侵體系域沉積地層厚度差異小的特征，認(rèn)為棲一段與棲二段分界面可作為棲霞階古地貌填平補(bǔ)齊的等時(shí)界面。

棲霞階SQ2沉積期，海平面總體呈緩慢下降趨勢(shì)，為棲霞階最主要的成灘期。SQ2沉積末期，雖然棲霞組頂部地層存在一定程度的暴露剝蝕，但相比于SQ1，研究區(qū)SQ2地層不存在明顯的穿時(shí)現(xiàn)象，顆粒灘發(fā)育于水體較淺的地貌高地，并因沉積速率高而使得地層厚于其他地區(qū)，地層厚度可近似反演沉積期地貌和顆粒灘發(fā)育概率(譚秀成等，2011)，即接受沉積時(shí)間相同，相對(duì)高地顆粒灘沉積速率大，地層沉積厚度大。因此，當(dāng)沉積厚度較大時(shí)，為相對(duì)高地勢(shì)；當(dāng)沉積厚度較小時(shí)，為相對(duì)低地勢(shì)。在此基礎(chǔ)上分析SQ2地層厚度差值范圍，結(jié)合巖性、錄井、測(cè)井響應(yīng)等特征，對(duì)其進(jìn)行合理分區(qū)。將沉積厚度小于70im的區(qū)域劃為低地凹陷區(qū)、大于80im的區(qū)域劃為高地隆起區(qū)、70～80im劃為斜坡區(qū)，恢復(fù)了SQ2期構(gòu)造—古地理格局(圖 12-B)。棲霞組沉積后，研究區(qū)西部存在竹園壩—礦山梁、雙魚(yú)石—?jiǎng)﹂w兩帶近北東向地貌高地，推測(cè)與棲霞階沉積早期上揚(yáng)子臺(tái)地西北緣存在相對(duì)緩的坡折帶和臺(tái)緣低隆有關(guān)。往東則依次為近南北向的川北隆起區(qū)和廣元—旺蒼凹陷區(qū)，以及東北部的漢南隆起區(qū)(寧強(qiáng)—毛壩河一帶)(圖 12-B)。研究區(qū)整體呈現(xiàn)出“兩隆夾一凹”的古地理格局。值得注意的是，研究區(qū)東北部漢南古陸在SQ2時(shí)期已經(jīng)演化為水下古隆起(李晉僧等，1994)，漢南水下古隆起前緣帶存在一帶狀淺灘，并由于該帶淺灘的障壁作用，以及向東北部的漢南水下古隆起中心區(qū)域，其可容納空間減小等原因，導(dǎo)致寧強(qiáng)—毛壩河一帶的沉積期高地地層厚度較薄(圖 11-B，圖 12-B)。

作者恢復(fù)的構(gòu)造—古地理格局與前人的認(rèn)識(shí)存在差異。胡明毅等(2010)、黃涵宇等(2017)、周進(jìn)高等(2019)從盆地角度出發(fā)，對(duì)四川盆地棲霞組古地理格局進(jìn)行了刻畫(huà)，但針對(duì)川西北地區(qū)而言，該古地理格局的刻畫(huà)不夠精細(xì)；魏國(guó)齊等(2010)認(rèn)為在棲霞組沉積時(shí)期，研究區(qū)ST9井—?jiǎng)﹂w—廣元—旺蒼一帶為臺(tái)地邊緣相，向四川盆地一側(cè)為開(kāi)闊臺(tái)地相，往盆地外圍是斜坡相；曾德銘等(2010)和羅蘭(2017)認(rèn)為在棲二段沉積時(shí)，研究區(qū)東北部及西北部地區(qū)為深緩坡，研究區(qū)南部地區(qū)為淺緩坡；梁寧等(2016)認(rèn)為研究區(qū)棲一段沉積時(shí)期，臺(tái)地主要位于龍門山和米倉(cāng)山前緣地帶，臺(tái)地邊緣位于明月峽—上寺—ST9井區(qū)一帶，以及旺蒼正源-L17井東北方向呈長(zhǎng)條形展布，臺(tái)緣灘體的核部分別在西北鄉(xiāng)—上寺和正源-L17井一線，棲一段古地理面貌與棲二段沉積期基本一致；關(guān)新等(2018)認(rèn)為棲霞組沉積古地貌表現(xiàn)為“西南高、東北低”的特征，其中ST9-雙魚(yú)石構(gòu)造帶所處沉積古地貌最高；張運(yùn)周(2018)認(rèn)為棲一段沉積時(shí)期，劍閣—廣元一帶為臺(tái)地邊緣沉積，盆地內(nèi)部則為開(kāi)闊臺(tái)地沉積，棲二段沉積期基本繼承棲霞階早期的沉積格局。

作者在露頭、鉆井資料相對(duì)豐富的情況下，基于鉆井和露頭剖面棲霞組內(nèi)幕暴露面的發(fā)現(xiàn)，以及高精度地表自然伽馬測(cè)量建立的露頭與鉆井剖面地層對(duì)比的橋梁，為研究區(qū)棲霞階準(zhǔn)確的層序地層劃分與對(duì)比奠定了基礎(chǔ)框架。因此，利用層序地層學(xué)等時(shí)對(duì)比的特點(diǎn)，明確研究區(qū)棲霞階地層沉積充填過(guò)程后，對(duì)研究區(qū)棲霞階SQ1和SQ2的構(gòu)造—古地理格局進(jìn)行了恢復(fù)。SQ1沉積早期，漢南隆起、川北隆起、北緣隆起與廣元—旺蒼凹陷始終控制了區(qū)內(nèi)沉積格局(圖12-A)；SQ2沉積時(shí)期，西部存在竹園壩—礦山梁、雙魚(yú)石—?jiǎng)﹂w2個(gè)近北東向地貌高地(圖 12-B)。

此外，本次研究深化了廣元—旺蒼海槽的初始形成過(guò)程。馬永生等(2006)認(rèn)為廣元—旺蒼海槽起源于晚二疊世吳家坪期并延續(xù)至長(zhǎng)興期，在早三疊世飛仙關(guān)末期填平補(bǔ)齊并消亡；唐大海等(2016)認(rèn)為受峨眉地裂運(yùn)動(dòng)影響，廣元—旺蒼海槽雛形始于中二疊世茅口期，后期受東吳運(yùn)動(dòng)影響，在暴露和侵蝕作用下，繼承性形成了長(zhǎng)興期北西向的廣元—旺蒼海槽。然而，作者研究恢復(fù)的古地理格局，中二疊世梁山—棲霞期研究區(qū)東部已經(jīng)存在北西向洼地。結(jié)合峨眉地裂運(yùn)動(dòng)開(kāi)始于泥盆紀(jì)，到晚二疊世峨眉山玄武巖噴發(fā)達(dá)到高潮(羅志立等，1988)，通過(guò)正源剖面棲霞組—茅口組巖石學(xué)微觀特征觀察(圖 13)，借助巖石學(xué)微觀特征精細(xì)分析和古生物發(fā)展演化，認(rèn)為研究區(qū)東北部相對(duì)高地在茅口組中后期開(kāi)始沉降，進(jìn)而推測(cè)廣元—旺蒼海槽雛形在中二疊世棲霞階已開(kāi)始形成(圖 12-B)，茅口期則在此基礎(chǔ)上繼承性發(fā)展。

A—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，水深較淺，第11層，棲二段，a. 有孔蟲(chóng)類，b. 棘皮類；B—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，水深較淺，第11層，棲二段，a. 有孔蟲(chóng)類；C—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，水深較淺，第46層，茅二段，a. 有孔蟲(chóng)類；D—亮晶顆?；?guī)r(單偏光)，水深較淺，第46層，茅二段，a. 有孔蟲(chóng)類，c. 雙殼類；E—泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r(單偏光)，水深較深，有機(jī)質(zhì)含量高，第61層，茅三段，d為瓣鰓類；F—泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r(單偏光)，水深較深，有機(jī)質(zhì)含量高，第61層，茅三段，d為瓣鰓類

A—溶洞及疏松充填，ST9井，7732.93im，巖心，棲二段；B—溶洞及疏松充填，呈針孔特征，K2井，2425.3im，巖心，棲二段；C—粗—中晶云巖(單偏光)，見(jiàn)溶蝕孔洞，長(zhǎng)江溝剖面，第30層，棲二段；D—巖溶特征發(fā)育，L17井，棲霞組第2次取心，第34塊；E—亮晶生屑灰?guī)r(單偏光)，小型溶孔發(fā)育，LT1井，5877im，棲二段；F—亮晶生屑灰?guī)r(單偏光)，溶孔發(fā)育，TX1井，320im，棲二段；G—溶蝕孔洞成像測(cè)井特征，ST7井；H—溶蝕孔洞成像測(cè)井特征，LT1井

5.2 油氣儲(chǔ)集意義

已有研究表明，研究區(qū)棲霞組主要發(fā)育棲二段(SQ2)灘控巖溶型云巖儲(chǔ)集層(如雙魚(yú)石、礦山梁地區(qū))(Xiaoetal.，2018)和灘控巖溶型灰?guī)r儲(chǔ)集層(如LT1井區(qū))(張本健等，2019)，且ST1、ST8、SY001-1、LT1和L17等井在棲霞組測(cè)試中均獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。因此，根據(jù)棲霞階SQ2古地理格局恢復(fù)結(jié)果(圖 12-B)，結(jié)合研究區(qū)棲霞組成像測(cè)井、巖心宏微觀資料，探討研究區(qū)棲霞階SQ2構(gòu)造—古地理格局的油氣儲(chǔ)集意義。

顆粒灘是儲(chǔ)集層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，研究區(qū)SQ2沉積時(shí)期為棲霞階最主要的成灘期，顆粒灘發(fā)育于水體較淺的地貌高地，且棲霞末期存在較大規(guī)模的海退(王海真等，2013)，使上揚(yáng)子臺(tái)地出現(xiàn)大規(guī)模較長(zhǎng)時(shí)間的早成巖期暴露，即棲霞組在經(jīng)歷淺埋藏成巖之后暴露地表，先期沉積物接受較長(zhǎng)時(shí)間的早成巖期巖溶改造(譚秀成等，2015)，高地和斜坡單元受巖溶影響較明顯，如研究區(qū)西北緣ST9井(圖 14-A)、K2井(圖 14-B)、長(zhǎng)江溝剖面(圖 14-C)和ST7井(圖 14-G)，在巖心宏微觀和成像測(cè)井上均能觀察到受巖溶作用改造的特征，以及研究區(qū)南緣以L17井(圖 14-D)、LT1井(圖 14-E，14-H)和TX1井(圖 14-F)為代表的斜坡單元，具灰?guī)r巖溶特征。顆粒灘作為研究區(qū)棲霞組有利相帶，經(jīng)過(guò)巖溶作用的改造形成溶蝕孔洞(圖 14)，疏松的碳酸鹽巖充填物以及殘余孔洞控制的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)滲體空間的分布已經(jīng)基本定型，從而形成現(xiàn)今的巖溶白云巖孔洞型儲(chǔ)集層與灰?guī)r巖溶型儲(chǔ)集層。由此，結(jié)合團(tuán)隊(duì)前期川西北棲霞組白云巖展布特征成果，繪制了四川盆地西北部棲霞階有利儲(chǔ)集區(qū)帶分布圖(圖 15)，其中包括研究區(qū)巖溶白云巖孔洞型儲(chǔ)集層區(qū)與環(huán)廣元—旺蒼凹陷周緣的灰?guī)r巖溶型儲(chǔ)集層區(qū)。

圖 15 川西北地區(qū)棲霞階有利儲(chǔ)集區(qū)帶分布(白云巖厚度等值線據(jù)張本健，2019)Fig.15 Distribution of favorable reservoir belt of the Qixia Stage in northwestern Sichuan Basin(dolomite thickness contour according to Zhang，2019)

6 結(jié)論

1)基于露頭及鉆井剖面的宏微觀巖石學(xué)、自然伽馬和成像測(cè)井資料，識(shí)別出梁山組底界面(Ⅰ型)、棲一段與棲二段界面(Ⅱ型)和棲霞組與茅口組界面(Ⅰ型)3個(gè)三級(jí)層序界面，將梁山組+棲霞組劃分為2個(gè)三級(jí)層序，通過(guò)搭建層序地層格架，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)梁山組+棲霞組存在“底超頂削”的地層充填特征；

2)根據(jù)探井及露頭剖面地層厚度的統(tǒng)計(jì)，分別繪制研究區(qū)棲霞階SQ1和SQ2層序地層厚度等值線圖，結(jié)合地層充填特征，恢復(fù)了棲霞階SQ1初期和SQ2期構(gòu)造—古地理格局，認(rèn)為SQ1沉積初期，研究區(qū)存在漢南隆起、川北隆起、北緣隆起與廣元—旺蒼凹陷；SQ2沉積期，整體格局變化不大，西部出現(xiàn)竹園壩—礦山梁、雙魚(yú)石—?jiǎng)﹂w兩帶近北東向地貌高地，同時(shí)認(rèn)為廣元—旺蒼海槽雛形始于中二疊統(tǒng)棲霞階；

3)SQ2沉積時(shí)期為棲霞階主要的成灘期，顆粒灘具有較好的儲(chǔ)集性能，在經(jīng)過(guò)云化作用和巖溶作用改造后儲(chǔ)集性能更好，在SQ2期構(gòu)造—古地理格局的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖溶發(fā)育單元、白云巖展布特征，認(rèn)為研究區(qū)棲霞組巖溶白云巖孔洞型儲(chǔ)集層區(qū)與環(huán)廣元—旺蒼凹陷周緣的灰?guī)r巖溶型儲(chǔ)集層區(qū)是有利的勘探區(qū)。