川東南涪陵地區長興組層序地層及沉積相演化特征

郭 川，李國蓉，2，楊瑩瑩，解發川，董文玉，唐 錳

（1.成都理工大學能源學院；2.成都理工大學“油氣藏地質與開發工程”國家重點實驗室；3.中國石油長慶油田公司第一采油廠）

川東南涪陵地區長興組層序地層及沉積相演化特征

郭 川1，李國蓉1，2，楊瑩瑩1，解發川1，董文玉1，唐 錳3

（1.成都理工大學能源學院；2.成都理工大學“油氣藏地質與開發工程”國家重點實驗室；3.中國石油長慶油田公司第一采油廠）

在川東南涪陵地區長興組沉積構造背景認識的基礎上，以Vail的經典層序地層學和Cross的高分辨率層序地層學理論方法為指導，采用野外露頭、巖心及測井等多種分析手段，通過對層序界面、相序、疊置結構、測井曲線等的綜合識別分析，將川東南涪陵地區長興組劃分為2個三級層序。進一步研究了涪陵地區層序格架內長興組沉積相垂向及平面上的分布情況，并在此基礎上，從層序演化的角度研究了長興組沉積時期礁灘體的分布情況。研究結果表明：長興組下部三級層序海侵體系域（TST）時期涪陵地區礁灘體不發育，高水位體系域（HST）時期礁灘體較發育；上部三級層序沉積時期礁灘體均有發育，TST時期礁灘體的發育規模明顯小于HST時期的礁灘體規模。

長興組；層序地層；沉積相演化；海侵體系域；高水位體系域；川東南涪陵地區

0 引言

四川盆地是揚子地臺上重要的含油氣盆地，許多學者對該盆地不同區域、不同層位做了大量的研究工作［1-5］。 近年來，由于普光氣田的發現［6］，特別是長興組作為普光氣田的主力層之一，其儲層多發育在臺緣礁等有利相帶［7-8］，這些有利相帶主要位于開江—梁平陸棚的東部臺地邊緣，之后在開江—梁平陸棚西部地區發現了元壩、龍崗等氣田，而川東南涪陵地區是否發育類似的儲層，已成為該地區油氣勘探的重點。目前，對涪陵地區油氣勘探的研究較少［9］，因此，筆者在前人研究成果的基礎上，對川東南涪陵地區長興組進行了層序及沉積相研究。

1 涪陵地區長興組時期構造及沉積背景

川東南地區位于四川盆地川東高陡構造帶和川南中低緩構造帶［10］，涪陵地區位于川東南勘探區的東北部（圖1）。拉張運動造成四川盆地具有“兩臺－兩槽”的特征。由于受構造運動與全球海平面升降變化的影響，中國南方震旦紀至中三疊世期間，主要形成了加里東和早印支—海西2個構造旋回［11］，分別對應2個一級層序。長興組沉積主要發育于第2個沉積旋回的中后期，屬于晚二疊世至中三疊世構成的二級層序［11］，該層序的TST由上二疊統吳家坪組（龍潭組）和長興組（大隆組）構成，HST則由中下三疊統構成。

圖1 四川盆地構造圖（據文獻［10］）Fig.1 The structural diagram of Sichuan Basin

2 涪陵地區長興組層序劃分與層序地層格架的建立

前人對川東及川東北地區長興組的層序劃分做了大量的工作，馬永生等［12］將川東及川東北地區長興組劃分為2個三級層序。本次研究通過對有關露頭及鉆井巖性剖面、沉積相及相序分析、地層疊置模式認識和層序關鍵界面的尋找，認為涪陵地區長興組可劃分為2個三級層序，自下而上分別為長興組下部三級層序（SQ1）和上部三級層序（SQ2）。

在三級層序及高頻層序劃分的基礎上，通過關鍵界面以及低頻層序對高頻層序的控制作用，對該區長興組三級層序及高頻層序進行了對比，建立了長興組三級層序及高頻層序地層格架（圖2），其特征如下：

①該區長興組可劃分為2個三級層序、6個四級層序、12個五級層序。其中，下部三級層序由3個四級層序、7個五級層序構成；上部三級層序由3個四級層序、5個五級層序構成。全區內層序地層均可進行對比。

②長興組下部三級層序的底界面為龍潭組與長興組的分界面，為一巖性-巖相轉換面，其頂界面為Ⅱ型層序界面；而上部三級層序界面則為Ⅰ型層序界面，可由該區臺地相和臺緣等相區剖面上的大氣水溶蝕改造作用指示出來，這些溶蝕改造受三級層序不整合面的控制。

③受長興組沉積格局演化，以及研究區所處沉積格局位置的控制，其三級層序主要發育并保存了TST和HST。長興組下部三級層序中，TST由1個四級層序、2個五級層序構成，HST由2個四級層序、5個五級層序構成；而其上部三級層序中，TST由1個四級層序、2個五級層序構成，HST由2個四級層序、3個五級層序構成。

圖2 涪陵地區長興組三級及高頻層序地層格架（北東向）Fig.2 The third-order and high frequency sequence stratigraphic framework of Changxing Formation in Fuling area

④由于短時間快速海侵和長時間緩慢海退，該區長興組2個三級層序的TST沉積厚度明顯小于HST的沉積厚度。

3 涪陵地區長興組三級層序體系域單元的沉積相及灘體展布

在三級層序格架內研究沉積相，具有等時性、合理性［13］。本次研究在層序劃分對比的基礎上，通過井-震結合，深入研究了長興組三級層序體系域單元的沉積相及灘體展布特征。

3.1 沉積相類型及其特征

長興組時期，四川盆地具有“兩臺-兩槽”的沉積格局。筆者在前人研究的基礎上［14-15］，根據露頭剖面觀察、地震相解釋、鉆井巖性特征、巖-電關系特征等，將研究區長興組劃分為3個相、4個亞相、9個微相（表 1）。

表1 涪陵地區長興組沉積相類型Table 1 The sedimentary facies types of ChangxingFormation in Fuling area

3.1.1 開闊臺地相

長興組臺地區沉積水體相對較深，自然伽馬值相對較高，為20～45 API，巖性以微晶灰巖、含泥灰巖、燧石結核灰巖為主。此外，在長興組2個三級層序的HST時期，臺地相還發育一定規模的臺內灘、臺內礁，沉積一套生屑灰巖和礁灰巖，但臺內礁灘體的規模比臺地邊緣小，其厚度也相對較薄。如金雞1井，在長興組開闊臺地相沉積了大套深灰色、灰色微晶灰巖及少量的含泥灰巖，并在下部三級層序與上部三級層序的HST時期均發育臺內灘，但規模不大，累積厚度為29.5 m。

3.1.2 臺地邊緣相

長興組臺緣區水體相對較淺，水動力較強，泥質含量相對較少，自然伽馬值相對較低，為10～28API，巖性以微晶灰巖、礁灰巖、礁云巖、生屑灰巖及白云巖為主，礁灘體沉積速度快，厚度較大。由于相對海平面旋回的多樣性，以及沉積相帶的差異，臺緣區并未發育由微晶灰巖→生屑灰巖→生物灰巖→生物云巖→潮坪云巖理想的向上變淺的旋回性，大多只發育了其中的一部分。如興隆1井，在下部三級層序的TST中上部及上部三級層序的臺地邊緣相區，自然伽馬值為14 API，微相以發育灘間、生屑灘及潮坪相為主，灘體累積厚度可達70.5 m，潮坪相累積厚度可達70.3 m，但不發育生物礁相。其中，灘間沉積物以淺灰色、灰色微晶灰巖及黃灰色、淺灰色及灰色白云質灰巖為主；生屑灘相以黃灰色、灰色生屑灰巖為主，發育少量灰色生屑云巖；潮坪相以黃灰色、灰色白云質灰巖、灰質白云巖及白云巖為主。在向上變淺的旋回性特征中，興隆1井主要表現為灘間→生屑灘→局限潮坪的沉積旋回，該旋回的沉積物則表現為白云質灰巖→生屑灰巖或云巖→灰質白云巖或白云巖的旋回。

3.1.3 斜坡相

長興組斜坡相帶水體較深，自然伽馬值較高，為25～56 API，沉積物巖性以含泥灰巖、微晶灰巖、燧石結核或條帶灰巖及硅質灰巖為主。如云安18井（圖3），自然伽馬值為28 API，局部可達32 API。 該井在下部三級層序的TST時期，先沉積了一套深灰黑色含泥灰巖，之后又沉積了一大套深灰黑色灰巖；HST時期，在沉積一套淺灰白色硅質灰巖的基礎上，又沉積了一大套深灰黑色灰巖，夾少量深灰黑色燧石條帶灰巖。在上部三級層序的TST時期，主要沉積了一套深灰黑色灰巖和淺灰白色硅質灰巖，夾少量深灰黑色含泥灰巖；HST時期，沉積了一大套深灰黑色灰巖，之后又沉積了一套淺灰白色硅質灰巖和深灰黑色泥灰巖，頂部沉積了一套土黃色燧石結核灰巖。

圖3 涪陵地區云安18井長興組綜合柱狀圖Fig.3 The columnar section of Changxing Formation in Yunan 18 well in Fuling area

3.2 涪陵地區長興組三級層序格架內沉積相展布

根據單井剖面中層序格架內沉積相的演化特征，作出了涪陵地區長興組三級層序格架內的沉積相展布圖（圖4），其特征如下：

圖4 涪陵地區長興組三級層序格架內沉積相展布圖（北東向）Fig.4 The sedimentary facies distribution in the third-order sequence stratigraphic framework of Changxing Formation in Fuling area

（1）長興組下部三級層序TST時期，研究區由西南向東北方向，依次發育開闊臺地和斜坡相。金雞1井、拔向1井以發育臺地相，不發育礁灘相為特征，沉積物以微晶灰巖及燧石結核灰巖為主；斜坡相僅在興隆1井發育，沉積物以發育含泥灰巖、微晶灰巖為主，含少量燧石結核灰巖。HST時期，相對海平面上升，研究區主要發育開闊臺地、臺地邊緣及斜坡相。其中，金雞1井、拔向1井仍發育臺地相，與TST時期相比，發育小規模的礁灘體，厚度不大，臺地相沉積物主要為微晶灰巖、燧石結核灰巖及生屑灰巖；興隆1井在HST早期，仍為斜坡相，之后轉變為臺緣相，微相主要為生屑灘及潮坪相，斜坡相沉積物與TST時期相比，基本無變化，臺緣相沉積物以微晶灰巖、生屑灰巖及白云巖為主。

長興組上部三級層序TST時期，研究區仍主要發育臺地、臺地邊緣及斜坡相。金雞1井、拔向1井發育臺地相，其巖性基本無變化；興隆1井發育臺緣相，此時發育小規模生屑灘，巖性主要為微晶灰巖、生屑灰巖及白云質灰巖。HST時期研究區仍主要發育臺地、臺地邊緣及斜坡相。金雞1井、拔向1井發育臺地相；金雞1井發育一定規模的臺內灘，其厚度比下部三級層序發育的灘體大；興隆1井仍發育臺緣相，且微相仍為生屑灘及潮坪相，但其規模比下部三級層序大，此時研究區巖性基本無變化（表 2）。

（2）在長興組沉積時期，研究區內不同相帶內的沉積相演化特征存在差異。開闊臺地相在沉積演化過程中變化不大，下部三級層序與上部三級層序的TST時期，金雞1井、拔向1井均發育臺地相，并以不發育礁灘相為特征；下部三級層序和上部三級層序的HST時期，金雞1井、拔向1井均發育一定規模的臺內礁灘體。

下部三級層序TST時期，興隆1井不發育臺緣相，主要為緩坡沉積；下部三級層序HST時期，碳酸鹽巖沉積速率加快，緩坡沉積模式轉化為臺緣沉積模式，此時臺緣區興隆1井發育多個微晶灰巖→生屑灰巖→潮坪相云巖的沉積旋回，此外，在臺緣區生物礁之上發育一套潮坪相沉積，顯示水體變淺。上部三級層序TST時期，相對海平面上升，影響了礁灘體的發育，但臺緣相仍發育一定規模的臺緣礁灘體，此時興隆1井發育生屑灘；HST時期，礁灘體及潮坪相更為發育，從圖4可以看出，呈現出生屑灘→潮坪相的多個疊置。

表2 涪陵地區長興組三級層序體系域沉積相特征表Table 2 The characteristics of the sedimentary facies of the third-order sequence system tracts of Changxing Formation in Fuling area

斜坡相在沉積演化過程中比較穩定，研究區興隆1井等發育斜坡相。下部三級層序TST時期，表現為緩坡沉積；HST時期，上斜坡靠近臺地的部分轉化為臺緣沉積。上部三級層序沉積時期基本無變化，主要為一套較深水的沉積物。

3.3 涪陵地區長興組三級層序體系域單元的沉積相和礁灘體的平面展布

限于資料狀況，本次研究在沉積格局認識的基礎上，依據井剖面上層序地層劃分和沉積相分析結果、地震相-沉積相解釋結果，考慮沉積相平面變化與海平面變化的關系，提出了涪陵地區長興組三級層序體系域單元的沉積相和礁灘體展布規律的認識。

3.3.1 長興組下部三級層序TST時期沉積相及礁灘體展布

長興組下部三級層序TST時期，相對海平面上升，沉積環境水體變深，該沉積時期研究區西南部發育開闊臺地相，拔向1井主要發育一套黑色微晶灰巖與深灰色燧石結核灰巖互層的沉積物；而興隆1井發育斜坡相，沉積物巖性以深灰色泥灰巖、深灰色含泥灰巖為主。總之，該區由西南向東北方向主要發育開闊臺地、斜坡及陸棚相，巖性以含泥灰巖、微晶灰巖、燧石結核灰巖為主，礁灘體缺乏是這一時期的顯著特征（圖5a）。

3.3.2 長興組下部三級層序HST時期沉積相及礁灘體展布

長興組下部三級層序HST時期，基本沉積格局與下部三級層序TST相似，該時期研究區西南部仍發育開闊臺地相，且臺地內部發育一定規模的臺內灘；此時研究區還發育臺地邊緣相，并發育一定規模的臺地邊緣生物礁相；斜坡相則以深黑色灰巖及深灰黑色燧石結核灰巖沉積為主。總之，由于海平面下降，西部開闊臺地相帶明顯退縮，西部和東部臺地邊緣相帶特別發育，礁灘主要在這2個臺地邊緣相帶內展布，其次是在西部的臺內灘比較發育，由西南向東北方向，依次發育3期灘體，反映水體由西南向東北方向海退的過程。此外，臺地內部發育零星的點礁，東部臺地內部礁灘不發育（圖5b）。

圖5 涪陵地區長興組下部三級層序沉積相及礁灘體展布圖Fig.5 The sedimentary facies and reef and shoal distribution of the third-order sequence of lower Changxing Formation in Fuling area

3.3.3 長興組上部三級層序TST時期沉積相及礁灘體展布

長興組上部三級層序TST時期，相對海平面再一次上升，沉積水體變深，上部三級層序HST時期，研究區西南部的沉積相類型與上部三級層序沉積時期相比，仍發育開闊臺地相；由臺地向海方向仍發育臺地邊緣相，并發育一定規模的臺地邊緣生物礁相，但規模較小；斜坡相的沉積物與上部三級層序沉積時期相比，變化不大。可見，研究區仍發育開闊臺地、臺地邊緣、斜坡及陸棚相，與下部三級層序TST時期有一定的相似性，不同之處在于研究區該時期發育臺地邊緣相，雖然水體的加深影響了臺地邊緣生物礁體的發育，但仍有小規模的生物礁體在臺地邊緣發育，生屑灘在臺地邊緣相帶也較為發育（圖 6a）。

3.3.4 長興組上部三級層序HST時期沉積相及礁灘體展布

長興組上部三級層序HST時期，與下部三級層HST時期有一定的相似性，臺地內部仍發育一定規模的臺內灘，但臺地邊緣相帶及其礁灘體和潮坪相帶特別發育。由于處于二級層序的海退期，臺地邊緣相帶及其礁灘體和潮坪相在橫向上存在向北和向東的遷移。另外，靠近臺緣的臺地內部發育點礁和點灘，且點礁的發育規模比上部三級層序HST時期更廣（圖 6b）。

圖6 涪陵地區長興組上部三級層序沉積相及礁灘體展布圖Fig.6 The sedimentary facies and reef and shoal distribution of the third-order sequence of upper Changxing Formation in Fuling area

4 結論

（1）該區長興組可劃分為2個三級層序、6個四級層序及12個五級層序，主要發育TST和HST，TST的沉積厚度明顯小于HST的沉積厚度。該區長興組三級及高頻層序橫向對比性較好，層序格架內沉積物厚度變化不大。

（2）該區長興組主要包括開闊臺地、臺地邊緣及斜坡3個相，有利相帶包括礁灘及潮坪相，主要發育在臺地內部及臺緣區。

（3）通過三級及高頻層序格架內和平面上沉積相及礁灘體展布刻畫，認為：TST時期，研究區只有上部三級層序臺緣相帶發育一定規模的礁灘相；HST時期，該區臺地及臺緣相帶均發育礁灘相，其中臺內礁灘相因海退向研究區的東北方向遷移，臺緣相還發育一定規模的潮坪相。

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Characteristics of sedimentary facies and sequence stratigraphy of Changxing Formation in Fuling area,southeastern Sichuan Basin

GUO Chuan1， LI Guo-rong1，2， YANG Ying-ying1， XIE Fa-chuan1， DONG Wen-yu1， TANG Meng3
（1.College of Energy Resources， Chengdu University of Technology， Chengdu 610059， China； 2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059，China；3.No.1 Oil Production Plant， CNPC Changqing Oilfield Company， Xi’an 717400， China）

Based on the knowledge of sedimentary and tectonic settings of Changxing stage in Fuling area in southeastern Sichuan Basin,under the guidance of the theory of classical sequence stratigraphy by Vail and high resolution sequence stratigraphybyCross,byusingoutcrop,core and well logginganalysis,the sequence boundarysurface,facies sequence,stacking pattern and log curves are analyzed,and Changxing Formation in Fuling area is divided into two third-order sequences.The vertical and plane distribution of sedimentary facies of Changxing Formation in the sequence framework in Fulingarea is studied,and the distribution ofreefand shoal in Changxingstage is analyzed from the aspect ofsequence evolution.The result shows that the reefand shoal bodies did not develop duringthe transgressive system tract phase in the third-order sequence of lower Changxing Formation in Fuling area,and then they developed fairly during the highstand system tract phase;reef and shoal bodies developed during the sedimentary stage of the third-order sequence of upper Changxing Formation,but their developing scales during transgressive system tract are signifi-cantlyless than that duringthe highstand systemtract.

Changxing Formation； sequence stratigraphy； evolution of sedimentary facies； transgressive system tract；highstand systemtract；Fulingarea in southeastern Sichuan Basin

TE121.3

A

2010-11-26；

2010-12-20

中國石化石油勘探開發研究院項目（編號：2008ZX05005-002-008HZ）“海相碳酸鹽巖層序結構樣式、沉積相與構造作用對天然氣保存條件的控制研究”資助。

郭川，1986年生，男，成都理工大學在讀碩士研究生，主要從事層序地層學與儲層研究。地址：（610059）四川省成都市成華區二仙橋東三路1號成都理工大學能源學院。E-mail：guochuan0000@yahoo.com.cn

1673-8926（2011）04-0041-07

楊琦）