四川盆地寒武系碳酸鹽巖
—膏鹽巖共生體系沉積模式及儲(chǔ)層分布

徐安娜　胡素云　汪澤成　薄冬梅　李　梅　魯衛(wèi)華　翟秀芬

1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院　2.中國(guó)石油大學(xué)·北京

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四川盆地寒武系碳酸鹽巖
—膏鹽巖共生體系沉積模式及儲(chǔ)層分布

徐安娜1胡素云1汪澤成1薄冬梅1李梅2魯衛(wèi)華1翟秀芬1

1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院2.中國(guó)石油大學(xué)·北京

徐安娜等.四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系沉積模式及儲(chǔ)層分布.天然氣工業(yè)，2016,36(6):11-20.

摘要四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系包括龍王廟組、高臺(tái)組和洗象池組，其中龍王廟組已在川中地區(qū)發(fā)現(xiàn)安岳氣田，但后兩者目前仍未獲得重大突破。為此，綜合應(yīng)用各類(lèi)地質(zhì)、測(cè)井和地震資料，分析了該盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系的構(gòu)造—沉積背景，研究了層序地層格架、沉積相和膏鹽巖的分布特征，建立了沉積相地質(zhì)模式，并預(yù)測(cè)了有利儲(chǔ)層的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：①古構(gòu)造沉積格局呈東南傾大斜坡背景之上疊加“兩隆夾一凹”特征，地層充填具有西薄東厚的“底超頂削”結(jié)構(gòu)；②地層層序自下而上發(fā)育3個(gè)總體向上變淺的三級(jí)層序旋回，膏鹽巖主要位于三級(jí)層序高位域，聚集于萬(wàn)州—宜賓凹陷；③沉積相地質(zhì)模式自下而上包括三大沉積結(jié)構(gòu)層，即蒸發(fā)—碳酸鹽巖緩坡、蒸發(fā)混積局限臺(tái)地和蒸發(fā)局限臺(tái)地，沉積環(huán)境演化由開(kāi)放—長(zhǎng)期閉塞和蒸發(fā)鹽化—開(kāi)放，顆粒灘分布由大面積“雙灘”演變?yōu)榱阈菫┖蛶顬舭l(fā)潟湖和蒸發(fā)潮坪規(guī)模總體縮小；④儲(chǔ)層分布復(fù)雜，主要受古構(gòu)造沉積格局、顆粒灘和不同級(jí)次層序暴露面控制，古隆起之上及其周緣、臺(tái)內(nèi)坡折帶和臺(tái)緣帶附近是有利儲(chǔ)層的發(fā)育部位。

關(guān)鍵詞四川盆地寒武紀(jì)碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系構(gòu)造—沉積地層層序膏鹽巖沉積模式儲(chǔ)集層分布

四川盆地寒武系厚度介于100～2 000m，各分區(qū)地層劃分和命名存在較大分歧[1-3]，自下而上在川中地區(qū)分為下寒武統(tǒng)麥地坪組、筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組，中寒武統(tǒng)高臺(tái)組以及中上寒武統(tǒng)洗象池群；川南地區(qū)主要分為下寒武統(tǒng)九老洞組，中下寒武統(tǒng)遇仙寺組和中上寒武統(tǒng)洗象池群；而在川西南地區(qū)則分為下寒武統(tǒng)麥地坪、筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組，中寒武統(tǒng)陡坡寺組以及中上寒武統(tǒng)龍王廟組或二道水組和洗象池群；川東地區(qū)下寒武統(tǒng)和中下寒武統(tǒng)的劃分和命名基本與川西南地區(qū)一致，而中上寒武統(tǒng)主要包括毛田組或后壩組或平井組或石冷水組和洗象池群。筆者在本文中主要采用川中地區(qū)寒武系的地層劃分與命名。

大量學(xué)者的研究成果顯示[4-8]，四川盆地內(nèi)部下寒武統(tǒng)麥地坪組和筇竹寺組主要為陸棚相硅質(zhì)或碳質(zhì)頁(yè)巖和暗色泥巖，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖，滄浪鋪組屬于濱岸陸棚—混積臺(tái)地相沉積，而龍王廟組、高臺(tái)組和洗象池群主要為一套典型碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系（即由碳酸鹽巖類(lèi)、硫酸鹽巖類(lèi)、鹵化物類(lèi)和薄層不等量細(xì)粒砂泥巖組成的海相沉積體系）。目前僅在資陽(yáng)—威遠(yuǎn)和磨溪—高石梯地區(qū)這套寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系的龍王廟組和洗象池群發(fā)現(xiàn)了具有一定規(guī)模的天然氣儲(chǔ)量，而盆地其他地區(qū)該套層系鉆遇井的測(cè)井解釋結(jié)果或完井試氣結(jié)果多數(shù)為水層、含水低產(chǎn)氣層或干層，儲(chǔ)層形成及分布不清問(wèn)題已嚴(yán)重制約了該套層系的勘探進(jìn)程。雖然一些學(xué)者在龍王廟組儲(chǔ)層特征、形成和分布規(guī)律等方面取得了大量的實(shí)質(zhì)性成果[8-21]，還有一些學(xué)者在寒武系膏鹽巖的巖性、分布及成因模式方面做了一些研究[22-29]，但目前尚未搞清該套碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系的沉積相分布模式、有利儲(chǔ)層分布規(guī)律及其主控因素。這些未知問(wèn)題即成為筆者此次研究的重點(diǎn)內(nèi)容，旨在為該套碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系的深化勘探指明方向。

1　構(gòu)造—沉積背景

四川盆地位于中上揚(yáng)子陸塊西緣，眾多學(xué)者研究認(rèn)為[3-16]，震旦紀(jì)末，受桐灣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和周緣地塊裂解影響，盆地發(fā)生區(qū)域性裂陷拉張和強(qiáng)烈差異升降運(yùn)動(dòng)，其北緣、西北緣、西緣和西南緣被摩天嶺古陸、彭灌古陸、寶興古陸和康滇古陸所環(huán)抱，且發(fā)育多個(gè)克拉通邊緣裂陷盆地，同時(shí)，克拉通盆地內(nèi)部發(fā)生斷塊活動(dòng)，地層剝蝕嚴(yán)重，發(fā)育2個(gè)地層型低幅古隆起（資陽(yáng)—威遠(yuǎn)和磨溪—高石梯），在德陽(yáng)—安岳一帶產(chǎn)生近南北向展布的裂陷雛形。寒武紀(jì)早期受興凱拉張構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,斷塊活動(dòng)增強(qiáng)，“德陽(yáng)—安岳裂陷”形成，呈現(xiàn)“兩隆一凹”構(gòu)造—沉積格局（圖1），“一凹”即為德陽(yáng)—安岳臺(tái)內(nèi)裂陷，充填一套下寒武統(tǒng)麥地坪組（?1m）和筇竹寺組（?1q）深水陸棚相硅磷質(zhì)云巖、磷質(zhì)黑色頁(yè)巖、黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖、硅質(zhì)巖和硅質(zhì)云巖沉積，“兩隆”主要指位于德陽(yáng)—安岳裂陷東西兩側(cè)的資陽(yáng)—威遠(yuǎn)隆起和磨溪—高石梯低幅古隆起，主要接受一套?1m和?1q薄層淺水陸棚相黑灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖沉積。下寒武統(tǒng)滄浪鋪組（?1c）沉積期，受加里東早期擠壓運(yùn)動(dòng)影響，盆地西北—西南緣一系列古陸隆升，盆內(nèi)威遠(yuǎn)—高石梯2個(gè)古隆起合并且聯(lián)合生長(zhǎng)，形成一個(gè)大型水下古隆起，接受一套海退型濱岸陸棚—混積臺(tái)地相沉積，主要以裂陷的填平補(bǔ)齊為特征，其沉積古地理格局總體表現(xiàn)為一個(gè)自西或西北向東南傾的大斜坡。下寒武統(tǒng)龍王廟組（?1l）—上寒武統(tǒng)洗象池群（?3x）沉積期，受加里東擠壓運(yùn)動(dòng)影響，盆地東南部華鎣山和七曜山一帶基底斷裂活化，并產(chǎn)生一系列同沉積斷裂，其中華鎣山斷裂和七曜山斷裂屬于具有一定規(guī)模的對(duì)傾狀同沉積斷裂，使得盆地沉積古地理格局發(fā)生變化，表現(xiàn)為東南傾大斜坡背景之上疊加“兩隆夾一凹”古地貌，“兩隆”即為華鎣山斷裂西側(cè)低隆和七曜山斷裂東側(cè)低隆，“一凹”為兩斷裂帶之間的“萬(wàn)州—宜賓凹陷”（圖1），該構(gòu)造—沉積格局為后期蒸發(fā)碳酸鹽巖緩坡和蒸發(fā)局限碳酸鹽巖臺(tái)地沉積創(chuàng)造了有利條件。

2　地層充填結(jié)構(gòu)及地質(zhì)特征

2.1地層充填與層序格架

圖1　四川盆地寒武系構(gòu)造—沉積背景綱要圖

圖2　四川盆地寒武系層序—沉積格架及儲(chǔ)層分布剖面圖

基于巖心、野外露頭、鉆井、地震解釋和測(cè)井解釋資料，結(jié)合前人研究成果[1-2,9-15]，開(kāi)展層序地層格架和沉積相對(duì)比研究。結(jié)果顯示（圖2），寒武系自下而上主要由碎屑陸棚、混積陸棚、蒸發(fā)緩坡臺(tái)地、混積蒸發(fā)局限臺(tái)地和蒸發(fā)局限臺(tái)地等沉積體系組成，發(fā)育6個(gè)三級(jí)層序，即SQ1—SQ6，分別對(duì)應(yīng)麥地坪組、筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組、高臺(tái)組和洗象池群（即?1m、?1q、?1c、?2l、?2g和?3x），其中寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系包括3個(gè)向上變淺的海退型三級(jí)層序旋回（SQ4—SQ6），每個(gè)三級(jí)層序又包含若干次級(jí)旋回，如?1l包含3～4個(gè)向上變淺次級(jí)旋回，?2g包含1～2個(gè)向上變淺次級(jí)旋回，?3x包含3～4個(gè)向上變淺次級(jí)旋回，而膏鹽巖主要發(fā)育于層序SQ4—SQ5的高位域，即?2l和?2g，少數(shù)發(fā)育于層序SQ6的?3x。分析層序格架內(nèi)地層充填、沉積相和膏鹽巖橫向展布，發(fā)現(xiàn)川西—川中古隆起之上及周邊地區(qū)寒武系頂部地層缺失嚴(yán)重，殘余地層厚度多小于100m，主要發(fā)育碎屑陸棚相、混積陸棚相、混積臺(tái)地相和顆粒灘相沉積，膏鹽巖不發(fā)育，而蜀南—川東地區(qū)（萬(wàn)州—宜賓凹陷）寒武系層序旋回相對(duì)完整，其底部地層具底超特征，多見(jiàn)混積陸棚相、蒸發(fā)緩坡相、混積蒸發(fā)局限臺(tái)地相沉積，膏鹽巖厚度可介于50～700m。由此可知，寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系地層充填具有西薄東厚的“底超頂削”特征，膏鹽巖聚集區(qū)主要位于蜀南—川東地區(qū)。

2.2膏鹽巖巖性特征與分布

四川盆地及鄰區(qū)寒武系目前已發(fā)現(xiàn)多個(gè)石膏礦床點(diǎn)和鹽鹵泉水，如長(zhǎng)寧、永川、江津、湖北利川等地區(qū)，以含鈉、鈣和鎂的氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽等礦物為主，主要由海水蒸發(fā)濃縮后的高鹽度鹵水化學(xué)沉淀而成，少數(shù)來(lái)自陸源碎屑沉積物的易溶鹽類(lèi)[22-29]。結(jié)合前人的研究成果[22-29]，利用盆內(nèi)20余口寒武系膏鹽巖鉆遇井、野外露頭剖面和膏鹽巖強(qiáng)振幅地震反射特征，開(kāi)展其巖石類(lèi)型和厚度預(yù)測(cè)綜合研究。結(jié)果認(rèn)為，盆地寒武系膏鹽巖類(lèi)的主要巖石類(lèi)型包括4大類(lèi)，即純石鹽巖類(lèi)、含泥/云/含鹽石膏巖類(lèi)（包括純石膏巖、鹽質(zhì)石膏、膏溶角礫云巖和含云/泥質(zhì)石膏）、膏質(zhì)云巖類(lèi)及膏質(zhì)砂泥巖類(lèi)，其總厚度介于2～1 400m，主要集中分布于川東北和蜀南地區(qū)，呈NE—SW向展布，面積可達(dá)8.7×104km2，存在4～6個(gè)石鹽巖類(lèi)和石膏巖類(lèi)聚集區(qū)（圖3），即太和1—石柱—建深1井一帶、臨7井—東深1井附近、座3井附近、陽(yáng)深2井西南區(qū)和長(zhǎng)寧地區(qū)，圍繞石鹽巖類(lèi)和石膏巖類(lèi)聚集區(qū)發(fā)育大面積膏質(zhì)云巖和小規(guī)模含膏砂泥巖區(qū)，而川中樂(lè)山—龍女寺古隆起之上及其周邊地區(qū)膏鹽巖類(lèi)不發(fā)育。

圖3　四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系膏鹽類(lèi)累計(jì)厚度分布圖

受古構(gòu)造—沉積背景差異影響，龍王廟組、高臺(tái)組和洗象池群之間膏鹽巖發(fā)育規(guī)模和分布特征有所不同。龍王廟組的純石鹽巖類(lèi)和含鹽石膏巖類(lèi)發(fā)育厚度大且分布廣，主要位于萬(wàn)州—宜賓凹陷內(nèi)，如石柱—建深1井一帶、蜀南臨7井—東深1井、座3井以東和陽(yáng)深2井附近膏鹽巖最大厚度可達(dá)800m，地層內(nèi)可見(jiàn)單層厚度介于1～30m的透明純膏巖和純石鹽，膏質(zhì)細(xì)粒砂泥巖沉積物較少，而建深1井、臨7井和陽(yáng)深2井的地層水分析化驗(yàn)結(jié)果（Br-×103/Cl-比值分別為6.89、6.25與6.00）進(jìn)一步證明，這3個(gè)地區(qū)沉積水體鹽度已達(dá)到早期鉀石鹽沉積指標(biāo)，可能位于膏鹽質(zhì)潟湖發(fā)育中心。高臺(tái)組多見(jiàn)薄層微晶/細(xì)晶/顆粒云巖和膏質(zhì)云巖或膏質(zhì)細(xì)粒砂泥巖互層，少見(jiàn)薄層透明狀純膏巖和純石鹽，如資陽(yáng)—威遠(yuǎn)地區(qū)和樂(lè)山飯店附近發(fā)育2個(gè)具有一定規(guī)模的膏質(zhì)砂泥巖區(qū)，石鹽和含泥/云/含鹽石膏聚集區(qū)主要發(fā)育于萬(wàn)州—宜賓凹陷內(nèi)石柱—建深1井、臨7井—東深1井、座3井以東和陽(yáng)深2等地區(qū)，膏鹽巖類(lèi)最大厚度可達(dá)500m。洗象池群發(fā)育大套細(xì)粉晶云巖夾顆粒云巖，僅零星可見(jiàn)大段塊狀白云巖中夾有1～2m厚的薄層或斑狀膏質(zhì)云巖，主要位于丁山1井、東深1井和建深1井附近，說(shuō)明該時(shí)期盆地沉積環(huán)境相對(duì)開(kāi)闊，蒸發(fā)潟湖僅發(fā)育于局部低洼區(qū)。綜上分析后認(rèn)為，寒武系龍王廟組、高臺(tái)組和洗象池群沉積期發(fā)育的蒸發(fā)潟湖或蒸發(fā)潮坪規(guī)模是逐漸縮小的。

3　沉積特征及沉積相地質(zhì)模式

3.1沉積韻律結(jié)構(gòu)與沉積環(huán)境

為弄清四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系沉積相分布及演化，基于巖心、露頭和鉆錄井剖面和測(cè)井資料，研究不同地區(qū)該套沉積體系的沉積韻律結(jié)構(gòu)特征，將其歸納為5種沉積韻律結(jié)構(gòu)，即膏溶角礫型、膏鹽質(zhì)潟湖—淺灘型、灰質(zhì)潟湖—蒸發(fā)潟湖型、淺灘—膏鹽質(zhì)潟湖邊緣型和淺灘型。

3.1.1膏溶角礫型

常見(jiàn)于膏鹽巖暴露溶蝕后的露頭剖面，如樂(lè)山飯店龍王廟組和高臺(tái)組，自下而上沉積韻律為膏溶角礫云巖—紅色灰質(zhì)泥巖與灰黃色膏溶角礫云巖互層—灰色白云巖—紅色灰質(zhì)泥巖與灰黃色膏溶角礫云巖互層—紅色灰質(zhì)泥巖，基本代表水體逐漸變淺的潮坪環(huán)境。

3.1.2膏鹽質(zhì)潟湖—淺灘型

主要以中厚層膏鹽巖夾薄層云巖為特征，常見(jiàn)兩種模式：①自下而上為薄層顆粒云巖—中厚層透明鹽巖與含泥石膏互層—薄層顆粒云巖，如臨7井、建深1井和座3井龍王廟組；②自下而上結(jié)構(gòu)層次明顯，呈現(xiàn)薄層深黑色顆粒灰?guī)r和薄層泥晶云巖—中厚層石膏與薄層石鹽互層—薄層泥晶云巖—紫紅色灰質(zhì)砂泥巖與薄層膏鹽互層—深黑色顆粒灰?guī)r或白云巖—紫紅色灰質(zhì)砂泥巖與薄層膏鹽互層，如太和1井龍王廟組，基本反映沉積環(huán)境由開(kāi)放到長(zhǎng)期閉塞和蒸發(fā)鹽化、再到開(kāi)放的演化過(guò)程，是淺灘—蒸發(fā)潮坪或云坪—淺灘的沉積演化的產(chǎn)物。

3.1.3灰質(zhì)潟湖—蒸發(fā)潟湖型

主要以底或下部發(fā)育厚層塊狀灰?guī)r為特征，如螺觀1井龍王廟組，自下而上表現(xiàn)厚層深灰色泥晶灰?guī)r夾薄層泥云巖—薄層微晶云巖和膏質(zhì)云巖互層—紫紅色泥巖與淺褐色泥質(zhì)云巖不等互層—薄層石膏與薄層泥晶云巖互層，基本反映沉積水體逐漸變淺和咸化的沉積過(guò)程，是臺(tái)內(nèi)灰質(zhì)潟湖向蒸發(fā)潮坪—云坪相演化的結(jié)果。

3.1.4淺灘—膏鹽質(zhì)潟湖邊緣型

主要以中—薄層膏鹽巖與薄層含膏云巖互層為特征，如丁山1井和盤(pán)1井龍王廟組，自下而上表現(xiàn)為深灰色薄層砂屑灰?guī)r或鮞狀灰?guī)r—白云質(zhì)灰?guī)r—薄層微細(xì)晶云巖、顆粒云巖和膏質(zhì)或泥質(zhì)云巖互層—紫紅色泥巖與灰褐色泥質(zhì)云巖不等互層，總體反映沉積水體逐漸變淺和咸化的沉積過(guò)程，是臺(tái)內(nèi)淺灘相沉積向蒸發(fā)潮坪—云坪相發(fā)展的結(jié)果。

3.1.5淺灘型

常發(fā)育于古隆起周邊、臺(tái)內(nèi)坡折帶等淺水區(qū)，主要特征是厚層顆粒云巖發(fā)育，而膏鹽巖不發(fā)育或厚度較薄，已發(fā)現(xiàn)2種模式：①自下而上呈現(xiàn)薄層泥質(zhì)云巖—中厚層細(xì)粉晶云巖—薄層顆粒云巖—中厚細(xì)粉晶云巖—厚層顆粒云巖變化，如荷深1井龍王廟組，屬于古隆起緩坡背景之上顆粒灘沉積韻律結(jié)構(gòu)特征；②自下而上主要表現(xiàn)為薄層顆粒云/灰?guī)r—薄層云巖—中厚層膏云巖夾云巖—薄層顆粒云/灰?guī)r的沉積變化，如陽(yáng)深2井的龍王廟組，具有蒸發(fā)潟湖內(nèi)顆粒灘沉積特征。

3.2沉積相分布特征

基于前人沉積相研究成果[4-13]，綜合應(yīng)用巖心、野外露頭和鉆井剖面以及地震相和測(cè)井相解釋成果，按照優(yōu)勢(shì)相原則，開(kāi)展寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系沉積相綜合研究。

受東南傾大斜坡背景及“兩隆夾一凹”古地理格局影響，四川盆地早寒武世龍王廟組主要發(fā)育蒸發(fā)—碳酸鹽巖緩坡沉積模式，相帶展布具有“兩灘夾一潟湖”特征（圖4）。華鎣山大斷裂以西的川中樂(lè)山—龍女寺古隆起之上及其周緣地區(qū)，發(fā)育內(nèi)緩坡高能顆粒灘相沉積，厚度介于50～100m，通常包含3期海退型沉積韻律結(jié)構(gòu)，以中厚層顆粒云巖夾細(xì)—粉晶云巖互層為主，不同期次灘體具有進(jìn)積式逐層“爬坡”超覆現(xiàn)象；七曜山斷裂以東的渝東南—湘鄂西地區(qū)龍王廟組發(fā)育多個(gè)NEE向展布的開(kāi)闊淺水高能顆粒灘相帶，沉積厚度介于140～180m，多見(jiàn)中厚層顆粒云巖或細(xì)—粉晶云巖與薄厚石膏質(zhì)云巖互層；位于華鎣山大斷裂與七曜山斷裂之間的“萬(wàn)州—宜賓凹陷”發(fā)育大面積蒸發(fā)潟湖和蒸發(fā)潮坪沉積，厚度介于150～211m，縱向包含5期海退型沉積韻律結(jié)構(gòu)，多見(jiàn)細(xì)—粉晶云巖與中厚層石膏或石鹽和石膏質(zhì)云巖互層，平面上臨7井—東深1井、座3井、陽(yáng)深2井、石柱—建深1井區(qū)和天2—奉節(jié)等附近發(fā)育5個(gè)膏鹽巖聚集的蒸發(fā)潟湖區(qū)，其周?chē)植康屯輩^(qū)因受海侵或水體較深影響，可能小范圍發(fā)育灰質(zhì)潟湖相沉積，如螺觀1井—自深1井、林1井以北和太和1井以東等地區(qū)，主要以灰—深灰色薄層—厚層泥晶灰?guī)r夾薄層顆粒灰?guī)r為主。

圖4　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相分布圖

中寒武統(tǒng)高臺(tái)組沉積期，伴隨古陸和古隆起大幅隆升和擴(kuò)張，樂(lè)山—龍女寺古隆起局部暴露水面，“萬(wàn)州—宜賓凹陷”沉降幅度加大，盆內(nèi)陸源碎屑物增多，主要發(fā)育蒸發(fā)—混積局限臺(tái)地沉積模式，接受一套混積潮坪和混積蒸發(fā)局限臺(tái)地相沉積（圖5）。華鎣山大斷裂以西樂(lè)山—龍女寺古隆起之上及其周緣地區(qū)主要發(fā)育混積潮坪和混積蒸發(fā)局限臺(tái)地相，地層厚度介于50～120m，常見(jiàn)厚層砂泥巖與薄層顆粒云巖、薄層膏質(zhì)砂泥巖、膏質(zhì)云巖和云質(zhì)膏鹽巖互層沉積，灘相沉積不發(fā)育，僅在老龍1井—窩深1井發(fā)育潮緣灘相沉積；七曜山斷裂以東的渝東南—湘鄂西地區(qū)零星發(fā)育多個(gè)顆粒灘相沉積；而萬(wàn)州—宜賓凹陷內(nèi)以混積局限蒸發(fā)臺(tái)地相沉積為主，發(fā)育大面積蒸發(fā)潟湖—云坪沉積，在臨7井以東、座3井以東、陽(yáng)深2西南區(qū)、丁山1井以及石柱—建深1井一帶發(fā)育5個(gè)云質(zhì)膏鹽聚集的潟湖區(qū)，螺觀1—自深1井區(qū)和林1井以北地區(qū)發(fā)育灰質(zhì)潟湖區(qū)，局部低幅高點(diǎn)發(fā)育小范圍臺(tái)內(nèi)灘，如陽(yáng)深2井和五科1井。

上寒武統(tǒng)洗象池群沉積期，受加里東擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，盆內(nèi)樂(lè)山—龍女寺隆升幅度加大而暴露水面，發(fā)生沉積間斷或剝蝕，基底斷裂活動(dòng)減弱，萬(wàn)州—宜賓凹陷已基本被高臺(tái)組沉積物填平補(bǔ)齊，古構(gòu)造—沉積格局宏觀上呈現(xiàn)西和西北部高和低的大型斜坡背景，僅在華鎣山斷裂帶和七曜山斷裂帶附近發(fā)育低幅坡折帶，主要接受一套蒸發(fā)局限臺(tái)地相沉積（圖5），常見(jiàn)大套中—厚層塊狀細(xì)粉晶云巖或泥質(zhì)云巖與薄層顆粒/鮞粒云巖互層，夾少量薄層含膏質(zhì)泥晶云巖，包含3～4個(gè)向上變淺的沉積旋回，沉積相展布受古隆起和臺(tái)內(nèi)低幅坡折帶控制明顯，自西北部向東南方向依次發(fā)育潮坪相—蒸發(fā)局限臺(tái)地（潟湖）相—開(kāi)闊臺(tái)地（臺(tái)緣灘）相—斜坡相，顆粒灘相沉積主要分布于古隆起區(qū)及周邊、臺(tái)內(nèi)低幅坡折帶附近，多呈NE向帶狀展布，僅在局部低洼區(qū)發(fā)育小規(guī)模含膏質(zhì)潟湖，常見(jiàn)含泥質(zhì)或泥晶云巖和含膏質(zhì)泥晶云巖沉積，如東深1井和丁山1以及川東池7井。

圖5　四川盆地震旦系—寒武系沉積相地質(zhì)模式圖

綜上，四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系沉積演化自下而上經(jīng)歷了蒸發(fā)碳酸鹽巖緩坡、混積蒸發(fā)局限臺(tái)地和蒸發(fā)局限臺(tái)地三大階段，受古地理格局、古物源、沉積微相、氣候變化和海平面升降差異影響，其沉積環(huán)境由相對(duì)局限到相對(duì)開(kāi)闊，蒸發(fā)潮坪和潟湖發(fā)育規(guī)模逐漸縮小。

3.3沉積相地質(zhì)模式

四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系主要存在于龍王廟組—洗象池群，其沉積相發(fā)育模式自下而上包括三大沉積結(jié)構(gòu)層，即蒸發(fā)—碳酸鹽巖緩坡、蒸發(fā)混積局限臺(tái)地和蒸發(fā)局限臺(tái)地（圖5），總體特征如下：①古地理格局呈現(xiàn)東南傾大斜坡背景之上疊加“兩隆夾一凹”地貌；②地層充填呈西薄東厚和北薄南厚趨勢(shì)，具有“底超頂削”特征；③寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系包含3個(gè)三級(jí)層序旋回和多個(gè)向上變淺的次級(jí)旋回，受古地理格局、古物源、古氣候變化和海平面升降變化差異性影響，其三大沉積結(jié)構(gòu)層之間沉積環(huán)境、顆粒灘分布構(gòu)特征以及蒸發(fā)潮坪或蒸發(fā)潟湖規(guī)模等存在明顯差異，自下而上沉積環(huán)境由開(kāi)放—長(zhǎng)期閉塞和蒸發(fā)鹽化—開(kāi)放，顆粒灘分布由大面積的“雙灘”—零星灘—帶狀灘，蒸發(fā)潟湖和蒸發(fā)潮坪發(fā)育規(guī)模總體縮小。

4　儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)

四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系內(nèi)儲(chǔ)層分布復(fù)雜，主要受古地理格局、顆粒灘和不同級(jí)次的層序界面控制。基于巖心、野外露頭和鉆井剖面和測(cè)井曲線(xiàn)儲(chǔ)層解釋信息，以及巖石樣品鏡下薄片鑒定和物性分析結(jié)果，綜合前人儲(chǔ)層研究成果[9-19]，對(duì)龍王廟組—洗象池群儲(chǔ)層的分布情況進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示，龍王廟組儲(chǔ)層主要巖性為顆粒云巖和晶粒云巖，儲(chǔ)集空間以溶蝕孔洞、粒間孔、晶間孔和裂縫為主，顆粒灘相以及準(zhǔn)同生期和表生期巖溶作用控制儲(chǔ)層的形成與分布，有利儲(chǔ)層主要位于不同級(jí)次層序暴露面附近，通常分布于顆粒灘規(guī)模性發(fā)育的古隆起之上及其周邊和臺(tái)緣帶附近，厚度介于5～50m，而蒸發(fā)潟湖和蒸發(fā)潮坪區(qū)儲(chǔ)層零星分布（圖2）。高臺(tái)組受構(gòu)造—沉積背景影響，主要以蒸發(fā)混積臺(tái)地相的薄層含膏泥質(zhì)云巖夾膏鹽巖、膏泥巖和泥膏鹽為特征，有利儲(chǔ)層僅分布于古隆起之上及其周緣的潮緣灘發(fā)育部位（圖2）。洗象池群儲(chǔ)層主要巖性為顆粒云巖和晶粒或泥晶云巖，儲(chǔ)集空間以溶蝕孔洞、粒間孔、晶間孔和裂縫為主，受古地理背景及海水頻繁海進(jìn)—海退振蕩影響，主要發(fā)育大套細(xì)粉晶云巖夾薄層顆粒云巖和含斑狀膏質(zhì)云巖，溶孔型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布于古隆起之上及其周邊、古地貌坡折帶附近以及臺(tái)緣帶之上的顆粒灘發(fā)育部位，且位于不同次級(jí)層序暴露面附近（圖2），常見(jiàn)多段薄層順層或斑狀溶孔型細(xì)粉晶云巖，單層厚度薄，但縱向疊加后具有一定規(guī)模，累計(jì)厚度在180m左右。

5　結(jié)論

1）四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系主要發(fā)育于龍王廟組—洗象池群，其沉積模式自下而上包括蒸發(fā)—碳酸鹽巖緩坡、蒸發(fā)混積局限臺(tái)地和蒸發(fā)局限臺(tái)地三大沉積結(jié)構(gòu)層，沉積環(huán)境由開(kāi)放—長(zhǎng)期閉塞和蒸發(fā)鹽化—開(kāi)放，顆粒灘分布由大面積“雙灘”演變?yōu)榱阈菫┖蛶顬舭l(fā)潟湖和蒸發(fā)潮坪規(guī)模總體縮小。

2）四川盆地寒武系碳酸鹽巖—膏鹽巖共生體系內(nèi)儲(chǔ)層分布復(fù)雜，主要受古地理格局、顆粒灘和不同級(jí)次層序暴露面控制，古隆起之上及其周緣、臺(tái)內(nèi)坡折帶和臺(tái)緣帶附近是有利儲(chǔ)層發(fā)育部位。

致謝：本文得到中國(guó)石油西南油氣田公司各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和同行的幫助和支持，也得到中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院石油地質(zhì)研究所領(lǐng)導(dǎo)和同行的協(xié)助，同時(shí)得到審稿專(zhuān)家有針對(duì)性地指教。在此一并表示誠(chéng)摯感謝。

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（修改回稿日期2016-04-08編輯羅冬梅）

Sedimentary mode and reservoir distribution of the Cambrian carbonate & evaporite paragenesis system in the Sichuan Basin

Xu Anna1,Hu Suyun1,Wang Zecheng1,Bo Dongmei1,Li Mei2,Lu Weihua1,Zhai Xiufen1
(1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China; 2.China University of Petroleum,Beijing 100083,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME 36,ISSUE 6,pp.11-20,6/25/2016.(ISSN 1000-0976; In Chinese)

Abstract:The Cambrian carbonate & evaporite paragenesis system in the Sichuan Basin is made up of the Longwangmiao,Gaotai and Xixiangchi Fms.So far,great breakthrough has been made only in the Longwangmiao Fm instead of the latter two,and the Anyue Gasfield was discovered in the center of this basin.In this paper,therefore,the Cambrian carbonate & evaporite paragenesis system in the Sichuan Basin was analyzed in terms of its structural-sedimentary setting,sequence stratigraphic framework,sedimentary facies and the distribution of evaporites by using various geologic,logging and seismic data.Then,the geological model of sedimentary facies was established and the distribution range of favorable reservoirs was predicted.Based on these studies,the following results are obtained.Firstly,the palaeotectonic framework is characterized by the style of “one depression between two uplifts” in the setting of a large SE dipping slope,and the stratigraphic filling is in the structure of “onlapping at the bottom and truncation at the top” which is thin in the west and thick in the east.Secondly,three third-order sequence cycles which,on the whole,become shallow upward are developed from bottom to top,and gypsum-salt rocks are mainly located at the high system tract (HST) of third-order sequences and concentrated in the Wanzhou-Yibin Depression.Thirdly,the geological model of sedimentary facies is composed of three major sedimentary structural layers from bottom to top,namely the evaporative carbonate ramp,the evaporative diamictic restricted platform and the evaporative restricted platform.The sedimentary environment changes from the open to the closed and the penesaline for a long time,and then back to the open.The distribution of shoals changes from the pattern of “dual banks” in a large area to more scattered shoals and banded shoals,while the evaporative lagoon and tidal flat shrink.Fourthly,the reservoir distribution is complicated and mainly controlled by the sedimentary pattern of palaeotectonics,the grain shoals and the exposed surfaces of sequences with different orders.The favorable areas for reservoir development are located above the paleohigh and its surroundings,at the slope-break belt in the platform and in the periphery of platform margin.

Keywords:Sichuan Basin; Cambrian; Carbonate & evaporite paragenesis; Palaeotectonic framework; Stratigraphic sequence; Gypsumsalt rocks; Sedimentary model; Reservoir distribution

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.06.002

基金項(xiàng)目：國(guó)家油氣重大專(zhuān)項(xiàng)“四川、塔里木等盆地及鄰區(qū)海相碳酸鹽巖大油氣田形成條件、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評(píng)價(jià)”（編號(hào)2011ZX05004）、國(guó)家油氣重大專(zhuān)項(xiàng)“下古生界—前寒武系碳酸鹽巖油氣成藏規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評(píng)價(jià)”（編號(hào)：2016ZX05004）、中國(guó)石油科技重大專(zhuān)項(xiàng)“深層油氣勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”（編號(hào)：2014E-32-01）。

作者簡(jiǎn)介：徐安娜，女，1966年生，高級(jí)工程師，博士；主要從事沉積儲(chǔ)層、油氣藏描述與綜合評(píng)價(jià)研究工作。地址:(100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)。ORCID:0000-0003-2248-7748。E-mail:xan@petrochina.com.cn