楊榮軍，彭 平，張 靜，葉 茂，文華國

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020；2.中國石油勘探開發(fā)研究院四川盆地研究中心，成都 610041；3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041；4.成都理工大學沉積地質研究院，成都 610059）

0 引言

古隆起在油氣成藏過程中極具重要性［1-4］，大中型氣田的形成多與古隆起［5-8］、古隆起斜坡帶［9-12］等有關。早期通過四川盆地開江地區(qū)石炭系缺失區(qū)帶，確定了開江古隆起的平面展布［13］。2019 年新鉆井發(fā)現(xiàn)，在四川盆地東部邊緣帶又存在石炭系缺失區(qū)，而且其下伏泥盆系的地層厚度從東到西呈楔形變化，這表現(xiàn)為一個古隆起帶的特征，但前人在該區(qū)域的探討較少，對其展布、規(guī)模、存續(xù)時代及演化特征等方面都缺乏深入的研究。

在對四川盆地東部新鉆井資料、新三維地震數(shù)據及野外露頭資料研究的基礎上，提出在奉節(jié)—云陽一帶發(fā)育晚古生代持續(xù)古隆起的新地質認識，以研究區(qū)石炭系—泥盆系地層為重點對象，探討該古隆起的特征及演化規(guī)律，剖析上古生界沉積構造背景，著重研究古地貌控制下的石炭系地層識別及分布特征、構造演化，分析該區(qū)域石炭系油氣成藏的條件，并對石炭系有利天然氣勘探區(qū)帶進行預測評價，以期為四川盆地東部石炭系天然氣擴展勘探新領域提供支撐。

1 區(qū)域概況

四川盆地進入晚古生代后大部分地區(qū)上升為陸地，其中泥盆紀和石炭紀僅在陸緣地區(qū)才有沉積［1，14］。盆地東部上古生界發(fā)生了多期構造運動，泥盆系和石炭系經歷了多期強烈剝蝕，泥盆系僅分布在盆地邊緣，內部鮮有鉆遇，石炭系的分布范圍較泥盆系廣闊，向西可到樂山－龍女寺古隆起邊緣［圖1（a）］，二疊系的分布范圍可覆蓋全盆地。石炭系可分為河洲組和黃龍組2 個巖石地層，目前對河州組的研究相對較少［15］，已知該段地層主要為褐灰色云質砂巖，厚度較薄，一般小于20 m，多為5～10 m，其上覆黃龍組因曾是四川盆地天然氣的主要產出層位，前人對該組的研究較多，構造［16-20］、地層與沉積［20-25］、儲層發(fā)育特征［26-30］、成藏機理［31-35］等方面均有涉及，該段地層主要為淺灰色泥粉晶云巖，下部有時發(fā)育膏鹽，一般殘余厚度為30～50 m，最厚可達80 m［圖1（b）］，具有明顯的暴露剝蝕特征，整體向西尖滅，在盆地東部亦出現(xiàn)多個剝蝕天窗。二疊系沉積時受到構造影響弱，整體地層厚度變化平緩，表現(xiàn)為穩(wěn)定的臺地沉積［36-38］。綜上所述，泥盆系—石炭系的變化可以反映四川盆地東部晚古生代構造演變關系。

圖1 四川盆地東部地質概圖（a）與上古生界綜合柱狀圖（b）［16，24］Fig.1 General geological map（a）and comprehensive stratigraphic column（b）of Upper Paleozoic in eastern Sichuan Basin

四川盆地東部奉節(jié)—云陽地區(qū)的天然氣勘探程度較低，近年來逐步部署了多塊三維地震，如Fj和Fn 三維區(qū)等，覆蓋面積約800 km2，成像質量較早期的二維地震有了明顯的提高。針對深層古生界的鉆探也加大了投入，如已完鉆Ya26，Dx3，Lt1等井，但目前僅零星井有測試產量，還未取得規(guī)模性的突破。

2 奉節(jié)古隆起的提出

根據目前的鉆井和地震資料，已經明確了在四川盆地東部發(fā)育有南北向的開江古隆起［13］。在盆地東部邊緣帶前期鉆井和地震部署較少，但在外圍地區(qū)如建始長梁、巫山白鶴坪等地發(fā)現(xiàn)了多處上古生界地層露頭，其古生界地層序列較盆地內部發(fā)育更加完整，從下到上依次發(fā)育：志留系、泥盆系、石炭系和二疊系，其中石炭系黃龍組的發(fā)現(xiàn)使一些學者認為開江古隆起以東的石炭系可以與盆地東部外側地層直接對接，沒有受到局部隆起的間隔［20］，然而近幾年來隨著天然氣勘探的深入，在盆地東部邊緣帶陸續(xù)鉆探的深井揭示，石炭系在奉節(jié)—云陽一帶存在剝蝕變薄甚至消失的特征。

圖2 為四川盆地東部邊緣帶鉆探的5 口井與巫山白鶴坪地層的對比剖面，自西向東依次為Mc2井、Mc1-1 井、F1 井、Lt1 井、L1 井和巫山白鶴坪露頭，跨越長度123.7 km，從盆地東北部到邊緣泥盆系棲霞組一段的地層厚度變化比盆地內部復雜得多，西側Mc2 井和Mc1-1 井泥盆系缺失，而東側白鶴坪露頭剖面，L1 井、Lt1 井和F1 井均可見泥盆系粉砂巖，這反映了泥盆系自東向西變薄的特征；在東側巫山白鶴坪等露頭，西側Mc2 井、Mc1-1 井發(fā)育石炭系黃龍組，而中部F1 井、Lt1 井、L1 井的石炭系卻缺失，這表明石炭系展布存在平面間斷。綜合分析認為，在該區(qū)存在一個古隆起使得石炭系局部缺失，泥盆系呈楔形向西變薄直至消失，古隆起的主體在F1 井附近，位于Mc1-1—L1 井之間。

圖2 四川盆地東部Mc2—Mc1-1—F1—Lt1—L1—巫山白鶴坪地層剖面對比（位置見圖1）Fig.2 Stratigraphic sections correlation of wells Mc2，Mc1-1，F(xiàn)1，Lt1，L1 and Baiheping in eastern Sichuan Basin

3 奉節(jié)古隆起的展布

在四川盆地東部地區(qū)的F1，Lt1 等井以南有已鉆井分布，向南約29 km 的云安廠構造（參見圖1）中，石炭系黃龍組存在自西向東變薄的現(xiàn)象，黃龍組在該構造內的Ya6 井中厚度為35.5 m，在Dx3 井中厚度為57 m，在Dx3 井以東約10 km 處的Ya26井中厚度僅為6 m。由于Ya26 井與Mc1-1 井東西向水平距離為7 km，與F1 井距離為27 km，判斷認為Ya26 井尚不在奉節(jié)古隆起的主體部位，但已經非?？拷?。以此推測認為奉節(jié)古隆起有向F1 井以南發(fā)育的可能。萬云強等［39］對云安廠構造以南約50 km 處的龍駒壩構造的研究表明，該構造內L4 井至L6 井的黃龍組地層呈變薄趨勢，碎屑物含量逐漸增多，構造東側41 km 處的Q2 井黃龍組缺失，Q2井以東66 km 處的建始長梁露頭中發(fā)現(xiàn)了17 m 厚的黃龍組，這與圖2 的連井特征非常相似。

綜上所述，四川盆地東部邊緣帶發(fā)育的奉節(jié)古隆起呈近南北向展布，跨度約為79 km（參見圖1）。其顯著的特征是石炭系黃龍組遭受剝蝕，泥盆系向古隆起變薄，同時伴隨著河洲組和黃龍組巖性也發(fā)生變化，河洲組白云質粉砂巖向東白云石含量明顯減少。甚至影響了早二疊世的沉積，在F1 井處連廣泛分布的二疊系梁山組也缺失（圖2）。

4 奉節(jié)古隆起的刻畫

古隆起邊界刻畫研究較為復雜，許多學者傾向于在構造認識的基礎上給出一個較為主觀的輪廓，但其并不能清楚地確定古隆起的具體展布特征。本文針對四川盆地東部地層的結構變化特征，基于正演模型［40］，利用新處理的三維地震數(shù)據來確定三維區(qū)古隆起的輪廓并刻畫其平面展布規(guī)律。上文中提到在Lt1 井中未發(fā)現(xiàn)石炭系，通過地震波合成記錄［圖3（a）］和地震剖面［圖3（b）］可知，其二疊系底界為一個中—弱波峰的上半葉，這與研究區(qū)大部分鉆遇薄石炭系黃龍組（厚度小于10 m）的探井地震反射特征非常相似，均表現(xiàn)為中—弱反射［圖3（c），（d）］，因此在未鉆井之前，很容易誤認為Lt1 井發(fā)育薄層石炭系。造成這一錯誤認識的原因是地震反射波的地質解讀具有多解性：①當中二疊統(tǒng)下伏地層為石炭系黃龍組時，地層速度大，約為6 500 m/s，相應的波阻抗也較大，可以在二疊系底部形成較強的波峰反射，而當黃龍組厚度較小時，對應的振幅也較弱。②當從下到上的地層結構從志留系—石炭系—二疊系變?yōu)橹玖粝怠嗯柘怠B系時，由于地震波在泥盆系砂巖中的平均速度下降，為5 000 m/s，也能呈現(xiàn)中—弱波峰的反射特征。

圖3 四川盆地東部Lt1 井與L6 井地震剖面對比Fig.3 Seismic section comparison between well Lt1 and well L6 in eastern Sichuan Basin

圖4（a）為根據研究區(qū)的地層特征，鉆井、測井以及露頭樣品巖石物理測試數(shù)據設計出的地層模型正演剖面，其中兩側的石炭系和泥盆系呈楔形，厚度為0～60 m，反映這2 套地層的剝蝕尖滅特征。從地震剖面［圖4（b）］上可明顯看出，二疊系底界出現(xiàn)了4 種反射特征：①石炭系較厚的時候，二疊系底界表現(xiàn)為強—中的波峰反射特征；②當石炭系較薄的時候，二疊系底界表現(xiàn)為弱的波峰反射特征；③當泥盆系較薄的時候，二疊系底界表現(xiàn)為強的波峰反射特征；④當泥盆系較厚的時候，二疊系底界表現(xiàn)為中等的波峰反射特征。其中②和④類似，容易把厚層泥盆系誤認成薄層石炭系，在研究區(qū)天然氣勘探過程中就出現(xiàn)過類似的誤解，如F1 井鉆前預測有薄層石炭系存在，而實鉆后證實僅發(fā)現(xiàn)了泥盆系，并沒有石炭系。前期研究中，在盆地東部由于志留系—石炭系—二疊系中各系巖性變化大且單層厚度較為穩(wěn)定，前2 種反射特征在研究區(qū)較為普遍，通過二疊系底界振幅變化可以確定石炭系平面分布［27］。盆地東部邊緣鉆遇泥盆系的3 口深井，整體巖性為粉砂巖，彈性參數(shù)變化不大，所以后2種反射特征在盆地東部邊緣帶具有區(qū)域代表意義，能滿足平面研究的需求。

圖4 四川盆地東部地區(qū)志留系—下二疊統(tǒng)底部地質模型（a）和正演剖面（b）Fig.4 Geologic model（a）and forward section（b）of Silurian-Lower Permian bottom in eastern Sichuan Basin

目前已經在Fj 和Fn 共2 個三維區(qū)采集了地震資料，根據對二疊系底界均方根振幅的提取獲得平面振幅大小的分布特征，參考實鉆情況和模型正演的認識，可以將2 個三維區(qū)分為3 個區(qū)帶。如圖5所示，左側Ⅰ區(qū)為弱振幅區(qū)，可能為石炭系薄地層區(qū)，無泥盆系地層；中間Ⅱ區(qū)為強振幅區(qū)，可能為薄泥盆系地層區(qū)；右側Ⅲ區(qū)為弱振幅區(qū)，可能為厚泥盆系地層區(qū)。奉節(jié)古隆起位于Ⅰ和Ⅱ區(qū)帶內，整體呈北北東走向，南北長度為33 km，東西寬度為10～21 km，覆蓋面積為515 km2。三維區(qū)以南，即云安廠到龍駒壩構造帶，由于三維資料尚未全面覆蓋，只有待部署新三維區(qū)后，亦可通過該方法確定古隆起南部的詳細分布范圍。

圖5 四川盆地東部Fj 和Fn 三維區(qū)二疊系底界均方根振幅平面分布Ⅰ.無泥盆系區(qū)；Ⅱ.薄泥盆系區(qū)；Ⅲ.厚泥盆系區(qū)Fig.5 Plane distribution of root mean square amplitude of the bottom Permian in Fj and Fn 3D region，eastern Sichuan Basin

奉節(jié)古隆起與開江古隆起相距95 km，兩者在平面展布、構造位置、地層對比等方面既有關聯(lián)又有區(qū)別（表1）。這2 個隆起帶可能決定了研究區(qū)上古生界地層格局，尤其影響石炭系原始沉積與后期剝蝕的特征。由于海平面下降，使得古隆起西側和東側均存在石炭系黃龍組殘余，同時古隆起的主體部位石炭系遭受剝蝕殆盡。從上覆二疊系棲霞組的厚度來看，在奉節(jié)—云陽一帶與開江、瀘州一樣地層變薄，反映出該古隆起亦影響了后期棲霞組的沉積面貌［38］，這說明隆起一直持續(xù)到早二疊世。

表1 四川盆地東部奉節(jié)古隆起與開江古隆起特征對比Table 1 Comparison of characteristics between Fengjie paleo-uplift and Kaijiang paleo-uplift in eastern Sichuan Basin

5 奉節(jié)古隆起的演化

前期學者們認為二疊系龍?zhí)督M煤系地層沉積時地勢平緩［1，36］，這可以作為恢復二疊紀前構造的參考面。圖6 為過F1 井和Lt1 井的三維地震剖面，將龍?zhí)督M底界拉平后，在F1 井和Lt1 井下方可見志留系隆起（圖中標識為臨湘組底界），這說明奉節(jié)古隆起可能是一個早期的隆起。上文中已說明L1—Lt1—F1 井區(qū)泥盆系成楔形變薄的特征，推測該隆起在泥盆系已經存在，并且控制了泥盆系殘余地層的分布。

圖6 四川盆地東部Fj 三維區(qū)過F1 井和Lt1 井的疊前時間偏移剖面Fig.6 Pre-stack time migration sections across well F1 and well Lt1 in Fj 3D region in eastern Sichuan Basin

四川盆地東部地區(qū)發(fā)育2 個古隆起：開江古隆起和奉節(jié)古隆起，其中開江古隆起距離盆地內的樂山—龍女寺古隆起約113 km，奉節(jié)古隆起距開江古隆起約95 km，通過殘余地層分布和古構造恢復可知，研究區(qū)的構造演化可分為5 個階段（圖7）：①泥盆紀低位期。泥盆系在奉節(jié)古隆起以東沉積，沉積后遭受剝蝕。②石炭紀低位期。下石炭統(tǒng)河洲組沉積跨越奉節(jié)古隆起，終止于開江古隆起東側。③石炭紀海進—高位期。上石炭統(tǒng)黃龍組進一步海泛，已跨過開江古隆起，周緣形成障壁，造成膏湖和膏云湖沉積；中期海平面擴大形成障壁海灣，沉積一套局限白云巖；晚期進入高位期，形成開闊相灰?guī)r。④石炭紀海退期。黃龍組沉積后，海平面下降，黃龍組遭到廣泛剝蝕，在古隆起地區(qū)石炭系幾乎剝蝕殆盡，凹陷區(qū)尚殘留30～50 m地層。⑤二疊紀海進期。下二疊統(tǒng)梁山組在四川盆地東部普遍沉積，但在奉節(jié)古隆起北部部分缺失；棲霞組一段在奉節(jié)古隆起區(qū)略薄，隨后古隆起消失。這個演化過程說明了在生油高峰期（三疊紀）［32］之前，研究區(qū)石炭系可以在奉節(jié)古隆起的控制下產生地層尖滅線，進而形成有效的地層圈閉。

圖7 四川盆地東部泥盆系—石炭系沉積充填演化圖Fig.7 Sedimentary filling evolution of Devonian-Carbon in eastern Sichuan Basin

6 結論

（1）基于區(qū)域地質背景，結合新鉆井、新三維地震數(shù)據及野外露頭資料，認為在四川盆地東部奉節(jié)—云陽一帶發(fā)育晚古生代奉節(jié)古隆起。

（2）奉節(jié)古隆起為古生代持續(xù)隆起，參與控制了四川盆地東部上古生界地層特征，包括5 個主要階段：泥盆紀低位期、石炭紀低位期、石炭紀海進—高位期、石炭紀海退期、二疊紀海進期。

（3）奉節(jié)古隆起具有重要的天然氣勘探意義：在古隆起西側石炭系發(fā)育，可以形成向斜—斜坡區(qū)內地層圈閉，是現(xiàn)實勘探領域，古隆起東側同樣發(fā)育石炭系，但構造和地層展布復雜，是遠景勘探領域。