宋昊 ，胡明毅 ，陳旭 ，王勝利 ，左洺滔 ，鄧志強(qiáng)

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029）

0 引言

川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁主要分布在開江—梁平海槽西側(cè)，目前，該區(qū)長(zhǎng)興組共有完鉆井76口，測(cè)試井59口，累計(jì)獲氣1 695.32×104m3。據(jù)油氣資源綜合評(píng)價(jià)，環(huán)開江—梁平海槽礁灘資源潛力較大，是油氣有利勘探區(qū)帶［1-3］。

前人對(duì)川東北地區(qū)長(zhǎng)興組的研究往往以沉積相和儲(chǔ)層特征為重點(diǎn)［4-6］，而利用井震結(jié)合方法對(duì)生物礁和礁型氣藏進(jìn)行綜合研究與預(yù)測(cè)的成果相對(duì)較少，并且以二維地震為主［7］；同時(shí)，對(duì)長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育與古地貌研究不深入，對(duì)長(zhǎng)興組生物礁縱橫向遷移及分布規(guī)律的主控因素也缺乏整體認(rèn)識(shí)。為此，本文針對(duì)開江—梁平海槽西側(cè)長(zhǎng)興組碳酸鹽臺(tái)緣生物礁沉積結(jié)構(gòu)開展了綜合研究，并探討其差異演化特征。

1 地質(zhì)背景

開江—梁平海槽位于四川盆地東北部，隸屬揚(yáng)子板塊北緣。晚二疊世揚(yáng)子板塊西南緣受峨眉地裂運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)育峨眉地幔柱，地幔熱隆起作用使得地殼上升，在隆升過程中具有不均衡塊斷作用，川東地區(qū)形成拉張環(huán)境，在揚(yáng)子板塊北緣發(fā)育裂陷群［8-11］。受晚二疊世長(zhǎng)興期基底斷裂活動(dòng)的影響，四川盆地發(fā)生了差異性構(gòu)造沉降，在盆地內(nèi)形成了一個(gè)由南西向北東方向傾斜的古斜坡，坡度較?。?2-13］。長(zhǎng)興組生物礁受古地貌和海平面頻繁變化的影響［14］，在長(zhǎng)興早期為緩坡沉積，但邊緣陡峭，長(zhǎng)興中晚期演變?yōu)殍傔吪_(tái)地沉積環(huán)境，臺(tái)緣生物礁及生屑鑲邊環(huán)繞開江—梁平海槽分布（見圖1）。

圖1 開江—梁平海槽長(zhǎng)興組臺(tái)緣生物礁分布

2 臺(tái)緣生物礁分段沉積特征

受峨眉地裂運(yùn)動(dòng)影響，川東北地區(qū)形成拉張環(huán)境，拉張作用的不均衡性使得環(huán)開江—梁平海槽臺(tái)緣斜坡帶坡度存在著一定差異，主要表現(xiàn)在平面展布及縱向疊置方式的差異［15］。

通過對(duì)開江—梁平海槽西側(cè)不同地區(qū)的前緣斜坡角度（α）與生物礁沉積厚度統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合層拉平技術(shù)，對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)興組生物礁開展識(shí)別，發(fā)現(xiàn)前緣斜坡角度與長(zhǎng)興組生物礁沉積厚度具有很好的相關(guān)性——α越大，臺(tái)緣坡折帶的生物礁沉積厚度越大（見圖2）。因α相差較大，故本文以30°為界，30°以上為陡坡型臺(tái)緣，30°以下為緩坡型。臺(tái)緣受同沉積斷層或沉積因素的影響，開江—梁平海槽西側(cè)臺(tái)緣生物礁表現(xiàn)為分段性特征。

圖2 不同地區(qū)前緣斜坡角度與生物礁沉積厚度的關(guān)系

依據(jù)不同類型臺(tái)緣分布特征，開江—梁平海槽西側(cè)臺(tái)緣礁灘可分為4種：北段龍崗地區(qū)斷控陡坡型、中段龍會(huì)場(chǎng)地區(qū)沉積陡坡型、中段龍門地區(qū)沉積中等陡坡型和南段大貓坪地區(qū)沉積緩坡型。

2.1 北段斷控陡坡型

此類生物礁主要發(fā)育于開江—梁平海槽西北側(cè)龍崗地區(qū)，是前緣斜坡角度較陡的生物礁類型，沉積坡度較大。通過對(duì)龍崗三維區(qū)過龍崗2井地震剖面及古地貌（見圖3。圖中：P2l為龍?zhí)督M，P2ch為長(zhǎng)興組，T1f1為飛一段，T1f4為飛四段，下同）分析可知，由西至東，長(zhǎng)興組出現(xiàn)先增厚再減薄的趨勢(shì)。臺(tái)緣礁灘發(fā)育相帶地層厚度最大，但橫向?qū)挾容^窄，α在40°～45°。地震剖面顯示，該地區(qū)生物礁具有典型的“丘狀外形、內(nèi)部雜亂”的地震反射特征。生物礁外形呈明顯的對(duì)稱型，側(cè)向遷移現(xiàn)象不明顯，并且生物礁地層厚度遠(yuǎn)大于同期地層厚度。龍崗地區(qū)受同沉積斷裂作用引起的沉積分異現(xiàn)象明顯，可見同沉積斷層（見圖3）。

圖3 龍崗地區(qū)長(zhǎng)興組斷控陡坡型生物礁地震剖面及古地貌

典型井龍崗1井長(zhǎng)興組生物礁厚度在120～220 m，巖石類型以生物礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r為主，泥晶灰?guī)r、白云巖及云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖等過渡巖類較少（見圖4a）。沉積相特征表現(xiàn)為臺(tái)緣礁及臺(tái)緣灘亞相極其發(fā)育。

圖4 開江—梁平海槽西側(cè)長(zhǎng)興組臺(tái)緣生物礁單井沉積相剖面

2.2 中段沉積陡坡型

此類生物礁主要分布在開江—梁平海槽西側(cè)中段局部地區(qū)，通過龍會(huì)場(chǎng)三維區(qū)過鐵山14井地震剖面及古地貌（見圖5）分析可知：該地區(qū)α較龍崗地區(qū)有所減小，但坡度仍然較陡，α在30°～35°。地震剖面顯示，該地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁具有明顯的“丘狀外形、內(nèi)部雜亂”的地震反射特征。生物礁外形呈明顯的不對(duì)稱型，有弱遷移現(xiàn)象（見圖5）。

圖5 龍會(huì)場(chǎng)地區(qū)長(zhǎng)興組沉積陡坡型生物礁地震剖面及古地貌

典型井鐵山14井生物礁發(fā)育厚度在70～140 m，巖石類型以生物礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r為主（見圖4b）。臺(tái)緣帶橫向?qū)挾让黠@加寬，但仍以窄相帶為主。

2.3 中段沉積中等陡坡型

此類生物礁主要分布在開江—梁平海槽西側(cè)中段龍門局部地區(qū)，通過對(duì)比龍崗、龍會(huì)場(chǎng)地區(qū)古地貌發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)臺(tái)緣礁灘起伏較大，而且橫向變寬，但仍以窄相帶為主。同沉積斷裂活動(dòng)欠發(fā)育，以沉積型斜坡為主，但坡度仍然較陡，α在30°～40°。龍門地區(qū)典型過井地震剖面顯示，該地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁“丘狀外形、內(nèi)部雜亂或空白”的地震反射特征極為明顯。生物礁外形呈明顯的不對(duì)稱型，有弱遷移現(xiàn)象（見圖6）。

圖6 龍門地區(qū)長(zhǎng)興組沉積中等陡坡型生物礁地震剖面及古地貌

典型井七里8井長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育厚度在50～100 m，巖石類型以生屑灰?guī)r為主，其次為泥晶灰?guī)r及生物礁灰?guī)r，含少量的白云巖（見圖4c）。沉積相特征為早期淺水緩坡亞相向臺(tái)緣灘或臺(tái)緣礁亞相轉(zhuǎn)變，以臺(tái)緣灘亞相為主，臺(tái)緣礁亞相欠發(fā)育。

2.4 南段沉積緩坡型

此類生物礁主要分布于開江—梁平海槽西側(cè)南段，礁灘體發(fā)育于臺(tái)地邊緣大型寬緩斜坡環(huán)境中，通過大貓坪三維區(qū)過云安14井地震剖面及古地貌（見圖7）發(fā)現(xiàn)：該地區(qū)沉積坡度較為平緩，α在10°～20°，坡折帶不發(fā)育，礁灘體呈寬緩的丘狀類型，以單排或多排式發(fā)育。地震剖面顯示，該地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁具有典型的“低幅丘狀外形”反射特征，礁內(nèi)部表現(xiàn)為空白和斷續(xù)雜亂反射結(jié)構(gòu)。生物礁外形呈明顯的不對(duì)稱型，有弱遷移現(xiàn)象（見圖7）。

圖7 大貓坪地區(qū)長(zhǎng)興組沉積緩坡型生物礁地震剖面及古地貌

典型井云安14井生物礁發(fā)育厚度在10～90 m（見圖4d），表明大貓坪地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁沉積厚度較薄。巖石類型以生物礁灰?guī)r、白云巖為主。

3 臺(tái)緣礁體平面展布特征

研究發(fā)現(xiàn)，生物礁主要發(fā)育在開江—梁平海槽兩側(cè)的臺(tái)地邊緣相帶上，沿海槽兩側(cè)的臺(tái)地邊緣帶呈點(diǎn)狀或條帶狀分布。隨著自西北到東南方向前緣斜坡角度的減小，礁灘復(fù)合體垂向沉積厚度減薄，礁灘累計(jì)厚度變小，但橫向展布變寬（見圖1）。

通過恢復(fù)古地貌特征對(duì)海槽西側(cè)生物礁精細(xì)研究發(fā)現(xiàn)：海槽西側(cè)北部龍崗區(qū)塊生物礁灘體主要呈不連續(xù)、條帶狀分布，臺(tái)緣帶寬度接近1 900 m，形成了加積鑲邊型臺(tái)緣帶；龍門、龍會(huì)場(chǎng)地區(qū)生物礁灘體在平面上呈不連續(xù)、點(diǎn)狀分布，臺(tái)緣帶寬度接近2 200 m，以垂向加積為主，見少量的側(cè)向進(jìn)積現(xiàn)象，礁體發(fā)育規(guī)模變?。欢筘埰旱貐^(qū)平面上呈離散狀分布，臺(tái)緣帶寬度接近3 500 m，隆起幅度明顯減小。綜上所述，該生物礁的遷移規(guī)律及形態(tài)均存在著較大差異［16-18］。

4 成因背景及差異演化模式

4.1 成因背景

臺(tái)緣帶和臺(tái)內(nèi)地貌高帶為造礁生物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了良好的古地貌及水動(dòng)力條件，因此有利于生物礁的發(fā)育［19］。而生物礁本身具有“原地生長(zhǎng)、抗浪骨架、正向地貌”等特征，反過來又會(huì)對(duì)臺(tái)地邊緣具有建設(shè)作用，即在原有的基礎(chǔ)上改變臺(tái)地的類型［20］。

生物礁灘體的發(fā)育對(duì)海平面變化、碳酸鹽巖產(chǎn)量等控制因素較敏感，在沉降構(gòu)造背景下，古海平面的旋回變化直接控制著生物礁灘體沉積的疊加樣式［21］。生物礁生長(zhǎng)速率與海平面上升速率匹配較好，因此海平面變化對(duì)龍崗、龍會(huì)場(chǎng)、龍門及大貓坪區(qū)塊4類臺(tái)緣生物礁影響也有所不同：

1）龍崗地區(qū)主要發(fā)育陡坡疊加型生物礁，臺(tái)緣坡度較大，受海平面變化、古沉積格局、古地貌特征及古生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等因素的影響，在海槽西側(cè)的臺(tái)緣帶上發(fā)育了大量的生物礁及生屑灘沉積，但橫向遷移較小，生物礁呈疊加式發(fā)育，生物礁生長(zhǎng)速率與海平面速率的匹配良好。海平面上升與同沉積斷裂共同控制成礁期的可容納空間形成。

2）龍會(huì)場(chǎng)、龍門地區(qū)表現(xiàn)為加積-錯(cuò)位遷移的特征，由于缺少同沉積斷裂作用的影響，臺(tái)地邊緣與前緣斜坡之間未見明顯的同沉積斷裂現(xiàn)象。臺(tái)緣坡度不及斷控陡坡型生物礁，這類區(qū)域僅發(fā)育了1個(gè)臺(tái)緣帶，臺(tái)緣帶橫向展布范圍明顯加寬，但仍以窄相帶為主。

3）大貓坪地區(qū)主要發(fā)育緩坡遷移型生物礁，這類生物礁沉積坡度較緩，對(duì)海平面變化較為敏感。

自北向南，海槽西側(cè)長(zhǎng)興組厚度呈現(xiàn)出逐漸減薄的趨勢(shì)，坡度由陡逐漸變緩。從生物礁生長(zhǎng)外觀上看，其生長(zhǎng)模式分別為垂向加積、加積-錯(cuò)位遷移、緩坡遷移型。

4.2 差異演化模式

開江—梁平海槽西側(cè)長(zhǎng)興組臺(tái)緣帶不同坡度背景下生物礁灘演化可分為長(zhǎng)興早期、中期、中晚期和末期4個(gè)階段。

長(zhǎng)興早期，區(qū)域沉積相帶分異不明顯，海槽西側(cè)臺(tái)地區(qū)域以淺水緩坡為主，海槽區(qū)域以深水緩坡沉積為主；長(zhǎng)興中期，海平面上升速度逐漸減慢，相比之下，沉積速率開始加快，逐漸演化出臺(tái)地邊緣相帶，生物礁快速垂向加積生長(zhǎng)；長(zhǎng)興中晚期，由于海平面再次快速上升，生物礁被淹沒，礁體停止生長(zhǎng)［22-23］；過渡到長(zhǎng)興末期，海平面再次下降，在原有地貌高點(diǎn)上再次沉積了生物礁，當(dāng)礁體生長(zhǎng)速度大于海平面上升速度，礁體逐漸暴露，發(fā)生了大規(guī)模選擇性溶蝕作用和白云石化作用，形成礁頂云化灘，有利于儲(chǔ)層的發(fā)育［24］（見圖 8）。

圖8 開江—梁平海槽西側(cè)陡坡-緩坡背景下長(zhǎng)興組礁灘演化模式

圖8中，龍崗地區(qū)模式為“斷控陡坡型”生物礁，由于同沉積斷裂所導(dǎo)致的地層沉降速率、海平面變化速率之和與生物礁生長(zhǎng)速率相差不大，多期次臺(tái)地邊緣生物礁開始疊置發(fā)育，側(cè)向遷移不明顯；龍門—龍會(huì)場(chǎng)地區(qū)模式為“沉積陡坡型”、“沉積中等陡坡型”生物礁，由于缺少同沉積斷裂活動(dòng)的影響，因而生物礁沉積厚度小于“斷控陡坡型”沉積厚度；大貓坪地區(qū)模式為“沉積緩坡型”生物礁，由于存在多個(gè)古地貌高地，且坡度緩，海水在通過第一排古地貌高地后，能量沒有明顯降低，水動(dòng)力條件仍然很強(qiáng)，因此發(fā)育多排礁。

5 結(jié)論

1）通過對(duì)開江—梁平海槽西側(cè)長(zhǎng)興組不同坡度背景下的生物礁沉積特征差異分析，本研究總結(jié)出了4種類型的臺(tái)緣礁灘發(fā)育模式，即北段斷控陡坡型、中段沉積陡坡型、中段沉積中等陡坡型和南段沉積緩坡型。

2）對(duì)開江—梁平海槽西側(cè)長(zhǎng)興組生物礁的成巖演化分析認(rèn)為，同沉積斷裂活動(dòng)、古地貌以及古海平面的旋回變化等是導(dǎo)致這種成因演化的重要原因。

3）生物礁演化主要分為4個(gè)階段：長(zhǎng)興早期以碳酸鹽巖緩坡沉積為主，沉積相帶分異不明顯；長(zhǎng)興中期，海平面上升速率逐漸減慢，沉積速率加快，碳酸鹽巖緩坡逐漸演化為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，出現(xiàn)了沉積相的劃分；長(zhǎng)興中晚期，由于海平面再次快速上升，生物礁被淹沒，礁體停止生長(zhǎng)；長(zhǎng)興末期，生物礁大規(guī)模暴露，發(fā)生區(qū)域白云石化作用，有利于儲(chǔ)層的發(fā)育。