川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式

任泓宇， 傅 恒 ， 紀 佳 ， 錢 程

(1.成都理工大學能源學院，四川 成都 610059)

川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式

任泓宇， 傅 恒 ， 紀 佳 ， 錢 程

(1.成都理工大學能源學院，四川成都610059)

針對川中南部地區茅口組沉積相鉆井沉積相及微相進行研究，且著重研究茅口組重點儲層段的沉積微相，以鉆井、測井等資料為基礎，結合巖芯及鏡下薄片觀察描述，確定中統茅口組總體為碳酸鹽緩坡型臺地相，可細分出淺水型緩坡臺地、深水型緩坡臺地、臺內灘亞相，根據巖性進一步細分出沉積微相。結合海平面升降變化，總結出淺水緩坡-深水緩坡沉積模式。

川中南；茅口組；沉積特征；沉積模式

油氣勘探成果表明，世界油氣資源總量的約二分之一來至碳酸鹽巖儲層[1-3]，四川盆地的海相碳酸鹽巖地層亦蘊含有豐富的天然氣資源，近年來，四川盆地不斷有大型氣田被發現，先后發現了普光、元壩、龍崗及磨溪等一系列大型氣田，特別是磨溪氣田是在已有的老區塊上再認識而發現的，且天然氣產量不斷取得新突破[4]，因此，對四川盆地內部沉積體系進行再認識對指導下一步油氣勘探具有重要意義。本次的研究區為四川盆地中南部，前人對該區中二疊統層序、沉積相及儲層研究等方面做了較多的研究，將中二疊統茅口組劃分3個三級層序[5]，主要為碳酸鹽巖臺地沉積體系[6-8]，較為統一的認識為茅口組是四川盆地下二疊統主要灘相發育層段之一，且主要呈弧形分布于川西-川南的盆地邊緣地帶[9-11]。但是，前人針對川中南部地區的沉積相劃分及灘相的精細刻畫還不是十分細致。故筆者以10余口鉆井巖芯和薄片資料為基礎，結合野外露頭，對四川盆地中南部中二疊統茅口組沉積相和沉積模式進行研究。

1 區域地質背景

在上揚子穩定克拉通的基礎上，四川盆地發育了北西、北東兩個方向交叉的大斷裂，并受其控制，最終形成了一個大型多旋回疊合盆地[12]。研究區位于四川省中南部 (圖1)，其沉積主要受柳江運動和云南運動的構造控制，使得梁山組與下伏地層形成角度不整合。之后的東吳運動使得茅口組與上覆龍潭組形成平行不整合，在盆地南部地區遭受大氣淡水淋濾溶蝕，發生喀斯特化[13]。

二疊紀初海侵過后，盆地經歷了短暫的海陸交互的淺水沼澤環境，棲霞期四川盆地經歷晚古生代以來中國南方最大的海侵，地殼全面下沉，海水幾乎將整個揚子地臺淹沒，形成大范圍的碳酸鹽緩坡臺地沉積，至茅口期海水變淺，四川境內也主要發育碳酸鹽緩坡型臺地，整個時期地殼相對穩定、盆地基本被海水覆蓋，古生物發育。在棲霞組和茅口組沉積期，縱向上為兩套正粒序的旋回，原沉積格局一直保持至中二疊世末，其后的東吳運動影響范圍廣、持續時間長，改變了四川地區古地理格局[5]。

圖1 四川盆地構造區劃及研究區位置圖[10]

2 巖石特征

茅口組屬于二疊系中統，下伏地層棲霞組整體發育淺水緩坡臺地沉積，厚度總體變化不大，在120m左右，以灰黑色薄至塊狀灰巖為主，下部顏色較深含泥質較多，以生屑泥晶灰巖和泥晶生屑灰巖，微亮晶生屑灰巖為主，局部可見燧石條帶。上部顏色較淺，巖性為灰白色-灰色生屑微晶灰巖。上覆地層龍潭組，與茅口組呈平行整合接觸，龍潭組巖性以黃灰-黑色細砂巖、粉砂巖、粉砂質炭質頁巖為主，夾層可見泥質灰巖、灰巖及煤層。

研究區內茅口組巖性為灰色泥晶灰巖、生屑微晶灰巖、微晶灰巖、云質灰巖(圖2)。茅口組細分為茅一段到茅四段(P1m1-P1m4)四個亞段，區內表現為茅口組茅四段的大部分缺失和茅口組頂部的暴露剝蝕，僅在敖1井、華西3井、安平1井等殘余茅四段，整個茅口組沉積期，總體為茅一段深水沉積到茅二-茅四段淺水沉積的旋回。

茅一段巖性主要為深灰色泥-微晶灰巖、含生屑微晶灰巖，泥質灰巖，瘤狀灰巖、泥頁巖，見硅質條帶和硅質團塊。GR曲線多呈現箱狀-鋸齒狀中-高值，起伏較大，泥質含量差異較大；電阻率曲線為箱狀低值，局部高值突出。

茅二段-茅四段巖性主要以泥晶灰巖、云質灰巖、微晶-亮晶生屑灰巖為主，局部可見砂屑灰巖和細晶白云巖等，偶見硅質團塊。茅四段頂部泥質和硅質含量較高，為構造不整合的結果。其中，生屑灰巖中生屑顆粒主要為有孔蟲、蜓、腕足、珊瑚和苔蘚蟲等。測井上GR多為微鋸齒狀低值；電阻率曲線為鋸齒狀中-高值。

a.灰黑色泥晶灰巖,見腕足屑 b.灰黑色泥巖 c.灰色泥質灰巖 d.深灰色薄層微晶灰巖夾薄紋層灰質泥巖 e.P1m1灰白色中厚層狀微晶灰巖 f.P1m2淺灰色灰巖 g.藻屑細粉晶灰巖 h.粗-細粉晶生物灰巖 i.P1m3中厚層狀含云質灰巖，灰巖為藻灰巖，局部表面見刀砍紋，裂縫發育，充填白云石脈、方解石脈。j.生屑細粉晶灰巖 k.生物細粉晶灰巖 l.灰色生屑灰巖巨晶方解石脈充填，可見瀝青質 m.微晶生屑灰巖 n.灰色生屑灰巖 o.微亮晶藻屑灰巖 p.淺灰色生屑灰巖雜亂堆積，方解石充填

圖2 川中南部地區二疊系茅口組沉積序列

Fig.2 Sedimentary Sequence of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3 沉積相類型及特征

通過典型取心井的巖芯觀察描述、巖石薄片分析鑒定，結合巖性組合、鉆井測井響應及臨區資料，在對川中南地區重點探井的單井沉積相類型綜合分析之后，認為川中南部茅口組總體為碳酸鹽緩坡沉積，具體可劃分為三種沉積亞相：淺水開闊臺地、深水緩坡臺地和臺內灘。

3.1 淺水緩坡臺地亞相

淺水緩坡臺地相位于碳酸鹽臺地面臨廣海的部位，地形坡度平緩，沒有明顯的坡折，發育在正常浪基面以上，區域內水體循環良好，水體較淺，深度范圍在幾米到幾十米，沉積較穩定，見大量灰巖沉積[14]。古生物較豐富，可見蜓類、珊瑚類、腕足類和海百合莖等化石。

淺水緩坡臺地相主要發育在P1m2到P1m4。以典型井潼4井為例，主要沉積一套生屑微晶灰巖，局部夾泥晶灰巖、含泥灰巖，其中生屑含量不超過50%，顆粒可見有孔蟲、蜓、腕足、珊瑚等組成。GR曲線為箱型和不規則鋸齒形低-中值；電阻率曲線為鋸齒狀中-高值。根據巖性和測井數據主要可以識別出灰坪，(含)泥質灰泥，(含)生屑灰泥三種沉積微相(圖3)。(含)生屑灰泥微相：發育含生屑微晶灰巖、生屑微晶灰巖，GR表現為低值且平緩，反應了相對較高的沉積能量；灰坪微相：巖性主要為泥晶灰巖、微晶灰巖，GR的值為低值且平緩，沉積能量較低；(含)泥質灰泥：由含泥灰巖、泥灰巖組成，泥質含量的增加，反應當時沉積能量較低。

圖3 川中南部茅口組淺水緩坡臺地沉積特征

Fig.3 Shallow Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.2 深水緩坡臺地亞相

深水緩坡臺地是發育于正常浪基面以下較深水的開闊臺地相、透光帶及風暴浪基面以上的深水碳酸鹽巖沉積，常含陸源泥質，多由前期淺水緩坡臺地水淹演化而來[15]，由于波浪作用較弱或極弱，生物分異度較高，屬底棲組合，基質以灰泥為主，偶見具完整殼體的腹足類及腕足類化石個體。

深水緩坡臺地主要發育在P1m1，發育一套深灰色泥晶灰巖、微晶灰巖、灰質泥巖、泥頁巖，局部夾硅質條帶和硅質團塊，生物化石以及介屑常見腕足類、筵類以及有孔蟲，具有明顯的眼球狀構造。GR為鋸齒狀-指狀高值，起伏較大，表明灰巖中含泥巖的不均一；電阻率為低值，局部高值突出，整體起伏較大(圖4)。

圖4 川中南部茅口組深水緩坡亞相沉積特征

Fig.4 Deep Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.3 臺內灘亞相

臺內灘發育在開闊臺地邊緣的高能環境中，位于正常浪基面之上，由于處于淺水環境，生物發育，但受到波浪沖擊作用較強，故生屑灘較為發育[8，16-17]。

臺內灘發育在部分井區的P1m2-P1m4，巖性為淺灰色厚層-塊狀亮晶生屑灰巖、亮晶砂屑灰巖、微晶生屑灰巖、微晶砂屑灰巖，偶見晶形較好的白云巖，推測為后期埋藏過程中灰巖云化。GR值起伏不定，呈低值箱型-鋸齒狀。電阻率值偏高，整體起伏不大。根據沉積顆粒類型可劃分為兩個微相：生屑灘和砂屑灘。

生屑灘微相：巖性以灰色、淺灰色微亮晶生屑灰巖為主，古生物豐富，見孔蟲、蜓、腕足、珊瑚和介屑等。由于海水循環較通暢從而使得營養物質相對豐富，導致局部凸起生物發育，在高能環境下生物被破壞形成各種生物碎屑，堆積成為生屑灘。生屑顆粒差異較大，反映在動蕩水環境下，生屑顆粒搬運距離較短。亮晶生屑灰巖為高能灘，顆粒間為亮晶膠結，微晶生屑灰巖為低能灘，構成有利儲集相帶。

砂屑灘微相：巖性由藻砂屑灰巖，(含)生屑砂屑灰巖組成，砂屑分選磨圓相對較好，反映搬運距離較遠，水動力條件相對較強。砂屑堆積形成之后普遍為藻砂屑所纏繞，形成藻砂屑，一定程度上反映了砂屑退積之后較強的水動力條件。砂屑灘在研究區地區分布范圍不大，僅在磨深2井等井區棲霞組二段部分分布。

4 沉積模式

中二疊世棲霞晚期到茅口組沉積期，整體地殼結構不十分穩定，古氣候發生旋回性變化[2]，茅口組早期由于海平面持續上升，水體加深，研究區淺水緩坡及臺內灘沉積被海侵淹沒消失，形成泥質灰巖、微晶灰巖為主的深水緩坡沉積，在大多數井中可見頁巖，偶見硅質團塊或條帶，反映了深水低能沉積環境。茅二段-四段海平面下降，發育以(含)生屑灰巖、微晶灰巖為主的淺水緩坡臺地沉積。(圖5)。

圖5 川中南部茅口組沉積模式

Fig.5 Depositional model of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

5 結論

(1)四川盆地中南部二疊系中統發育碳酸鹽緩坡型臺地相，可細分出淺水型緩坡臺地、深水型緩坡臺地和臺內灘3種亞相，細分出灰坪(灰泥)，(含)泥質灰泥，(含)生屑灰泥，(含)灰質泥，(含)硅質灰泥，生屑灘，砂屑灘等8種沉積微相。

(2)通過對鉆井、測井和海平面升降變化規律等資料的研究，分析總結出淺水緩坡-深水緩坡沉積模式。結合研究區地勢西高東低的特點，認為海侵方向主要來自東側。

(3)研究區臺內灘是該區最有利的儲集相帶，主要分布在茅二段-四段部分地區，為該區棲霞組和茅口組儲層發育分布特征及含氣性研究提供地質支撐。

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(本文文獻格式：任泓宇，傅恒，紀佳，等.川中南部二疊系茅口組沉積特征及沉積模式[J].山東化工，2017，46(16)：136-139，141.)

Sedimentary Characteristics and Depositiomal Model of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

Ren Hongyu，Fu Heng，Ji Jia，Qian Cheng

(College of Energy, Chengdu University of Technology，Chengdu 610059,China)

In allusion to facies and microfacies can be divided of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin, microfacies of the reservoir are specially studied. Using drilling, well logging combined with the core description and slice observation,The facies of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin are general ramp carbonate platform, which can be subdivided into shallow ramp platform, shore in platform, deep-water platform, microfacies can be analyzed according sedimentary lithology. Combined with eustatic change of sea level，Sedimentary models of shallow water gentle slope and shallow water gentle slope are summarized.

south central sichuan basin; maokou formation; sedimentary characteristics; depositional model

P618.13

：A

：1008-021X(2017)16-0136-04

2017-06-04

任泓宇(1993—)，研究生，主要從事石油地質研究。