四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組碳酸鹽巖顆粒灘地震響應特征及展布規律

李珊珊，姜鵬飛，劉 磊，3，雷 程，曾云賢，陳仕臻，3，周 剛

（1.成都理工大學沉積地質研究院，成都 610059；2.中國石油西南油氣田公司，成都 610051；3.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610059；4.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院，成都 610041）

0 引言

針對四川盆地震旦系—寒武系地層的勘探迄今已有50 余年的歷史［1］。近年來，川中古隆起高磨地區寒武系龍王廟組油氣勘探獲得重大突破，揭示了四川盆地寒武系具有巨大的勘探潛力。寒武系烴源巖層段是頁巖氣賦存層段，主要發育于寒武系筇竹寺組，有效儲層主要位于下寒武統龍王廟組顆粒灘白云巖和中寒武統洗象池組巖溶白云巖中［2］，且下寒武統筇竹寺組泥巖和中寒武統高臺組膏鹽巖又是良好的蓋層，因而該區具備良好的生-儲-蓋組合［3-5］。以往研究人員對于四川盆地下寒武統滄浪鋪組的研究大多側重于整個盆地的沉積特征及儲層分布，對高磨地區沉積微相及演化特征缺乏精細研究。風險探井JT1 井在兼探下寒武統滄浪鋪組過程中獲得高產工業氣流，表明滄浪鋪組的天然氣勘探前景廣闊，具備成為四川盆地后備勘探領域和接替層系的潛力。徐偉等［6］的研究表明，四川盆地下寒武統滄浪鋪組沉積時期主要以淺海陸棚沉積為主，陸源碎屑的進積與波浪作用是混合沉積發育的主控因素，致使盆內顆粒灘分布規律復雜，因此對碳酸鹽顆粒灘展布特征的研究顯得不可或缺［7］。

基于高磨地區三維高分辨率地震及鉆測井資料，通過選取多口典型井的巖心描述，結合地震屬性分析［8］，開展碳酸鹽巖顆粒灘地震反射特征研究，以揭示高磨地區滄浪鋪組碳酸鹽巖顆粒灘展布規律及主控因素，為混積陸棚背景下的碳酸鹽巖顆粒灘預測提供新的思路，以期進一步指導高磨地區深層海相地層的勘探與開發。

1 地質概況

四川盆地位于揚子準地臺西北側，是一個菱形構造-沉積疊合盆地［9-10］（圖1）。在滄浪鋪組沉積時期，有漢南、摩天嶺、瀘定和康滇4 個古陸在不同時期為盆地提供物源，綿陽—長寧拉張槽和川中水下高地共同控制盆地內的沉積相分布［1，11-12］。根據滄浪鋪組上下地層不同的巖性組合特征，將其自下而上劃分為滄一段和滄二段。滄一段沉積時期，受西北側物源影響，在德陽—安岳裂陷槽西側發育碎屑巖陸棚沉積，裂陷槽內部逐漸被填平補齊形成棚內洼地，向東逐漸過渡為混積淺水陸棚；滄二段沉積時期，海平面大規模下降、盆地周邊古陸規模擴大、向盆地輸送的陸源碎屑逐漸增多，在樂山—龍女寺水下高地隆起和德陽安岳裂陷槽填平補齊的共同影響下，裂陷槽內部的棚內洼地范圍逐漸縮減，在橫斷處及盆地其他區域均發育碎屑巖淺水陸棚沉積［12-15］。

圖1 四川盆地高磨地區構造位置（a）及寒武系滄浪鋪組巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural location of Gaoshiti-Moxi area（a）and stratigraphic column of Cambrian Canglangpu Formation（b）in Sichuan Basin

高磨地區位于四川盆地中部，北臨遂寧市，南抵合川市，西達安岳縣，東至廣安市，面積約2.7×104km2，構造上屬于川中古隆平緩帶中西部的樂山—龍女寺古隆起［16-17］。滄浪鋪組地層在高磨地區與下伏筇竹寺組整合接觸，其中滄一段碳酸鹽巖較為發育，以粉砂質泥巖夾薄層灰巖，灰色白云質粉砂巖、鮞粒云巖、砂質云巖互層的混合沉積為主；滄二段頂部與上覆龍王廟組整合接觸，以泥巖、砂巖、泥質砂巖等碎屑巖沉積為主［7，12］。兩段巖性的快速變化反映了滄浪鋪中期周緣古陸發生快速隆升，研究區陸源碎屑自北部和西部大量注入，使碳酸鹽巖沉積迅速轉變為碎屑巖沉積。

2 沉積微相組合及地震反射特征

四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組經歷了2次海平面升降旋回，發育多種沉積微相，依據混積陸棚沉積特征、井震資料與前人劃分方案［14-15，18］，綜合考慮地震反射振幅、頻率、連續性等參數，共識別出4 類主要的地震反射特征，結合其地質含義，明確其對應的4 種沉積微相組合［12］。

2.1 單軸強振幅、中頻、中連續反射

（1）地震反射特征。該類地震反射為單軸的強波峰反射，地震反射特征表現為亞平行結構，強振幅，頻率為中頻，內部同相軸較穩定，較連續性較好（圖2）。

圖2 四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組地震相及沉積成因Fig.2 Seismic facies and sedimentary genesis of Cambrian Canglangpu Formation in Gaoshiti-Moxi area，Sichuan Basin

（2）測井曲線特征。自然伽馬（GR）曲線的形態為下部呈漏斗形上部呈鐘形的組合特征（圖3a），漏斗形GR值自下而上逐漸降低，滄一段發育鮞粒灰巖，GR值最低可達23 API，向上逐漸過渡為鐘形，GR值逐漸增大，曲線呈齒狀，底部漸變頂部突變，GR值最大可達162 API。聲波時差（AC）曲線呈鋸齒狀，整體為中—高值，局部呈箱形低值對應GR曲線低值井段，AC平均值為56 μs/m。

（3）沉積背景與微相組合。單軸強振幅中頻高連續反射對應的巖性組合為鮞粒灰巖—白云質泥巖—白云巖（滄一段），云質粉砂巖—粉砂巖—粉砂質泥巖（滄二段）。測井上齒化的漏斗形形-鐘形GR曲線組合樣式指示為水體動蕩與頻繁變化的沉積環境，水體先變淺再變深。其中滄一碳酸鹽巖段，曲線底部突變頂部漸變，GR值向上逐漸降低并保持穩定，光滑程度為指狀，向上曲線幅度變小，粒度變粗，灰巖逐漸過渡為白云巖。地震相上亞平行的強峰指示在滄浪鋪組地層內波阻抗及其巖性發生了較大的變化，在過井處可見強波峰—波谷的亮點反射特征，可能由于碳酸鹽巖層附近發生了巖性突變。綜合以上分析認為，單軸強振幅、中頻、高連續反射對應云質陸棚-顆粒灘-灘間海-砂泥質陸棚的沉積微相組合。

2.2 單軸強振幅、低頻、高連續反射

（1）地震反射特征。該類地震反射為單軸中強波峰變為復波反射，地震反射特征表現為亞平行—波狀結構，振幅強中變弱，頻率由中頻變為低頻，同相軸連續性變好（圖2）。

（2）測井曲線特征。GR曲線的形態為復合形與鐘形的組合特征（圖3b），下部復合形（漏斗形形-箱形）自然伽馬曲線呈齒狀，其數值向上降低，后呈齒化箱形并保持穩定，箱形曲線頂部與滄二段測井曲線呈突變接觸，該段曲線整體呈鐘形，光滑程度為鋸齒狀，GR值自下而上逐漸增大，最大可達175 API，而后GR值降低，呈齒狀加積式沉積。AC曲線為指狀—鋸齒狀，整體為中—高值，局部出現低值跳躍現象，對應GR曲線低值井段，AC平均值為54 μs/m。

（3）沉積背景與微相組合。復合波峰地震反射對應的巖性組合為泥質粉砂巖—鮞粒灰巖—泥質白云巖（滄一段），粉砂質泥巖—泥質粉砂巖—泥質白云巖（滄二段）。測井上復合形-鐘形GR曲線組合樣式指示水體先淺后深再變淺；在滄一碳酸鹽巖段曲線下部為指狀漏斗形，代表水動力頻繁動蕩并向上逐漸增強，沉積物粒度逐漸變粗。當GR值達到最低值時開始有鮞粒灰巖沉積，向上逐漸過渡為粉晶云巖、泥質云巖沉積，泥質沉積物含量相對增加。通過過井巖心薄片及測井曲線可看出，MX107井整體上孔隙度較低，只在鮞粒灰巖發育段孔隙度明顯增加，地震同相軸由高頻變為低頻，由強振幅變為中—弱振幅，結合鉆井巖性資料顯示出該井發育孔隙度較高的鮞粒灰巖。綜上分析認為，強振幅、低頻、高連續反射對應灰質陸棚-云質陸棚-顆粒灘-砂泥質陸棚的沉積微相組合。

2.3 雙軸強振幅、中高頻、強連續和中振幅、高頻、弱連續反射

（1）地震反射特征。具體特征為2 條同相軸近乎平行，上部為中高頻、強振幅、同相軸穩定且連續，下部則為高頻、中振幅、弱連續特征（圖2）。

（2）測井曲線特征。由于碎屑巖和碳酸鹽巖高頻互層沉積，泥質含量變化較大，GR曲線下部表現為尖峰或圓滑的指形，上部曲線整體呈漏斗形，GR值在底部變化較小，頂部變化頻繁并逐漸降低。

（3）沉積背景與微相組合。MX9 井對應的巖性組合為粉砂巖—泥質灰巖—頁巖—灰質白云巖（滄一段）、泥巖—頁巖—泥質粉砂巖（滄二段）（圖3c）。滄一段指形曲線指示水動力變化頻繁，GR曲線上部呈齒狀且數值變化較小，反映其為加積式沉積，碳酸鹽巖與碎屑巖互層發育；地震相上可見一強一弱的同相軸，表明該井段巖性可能發生多次改變，對應鉆井數據揭示其巖性為以碳酸鹽巖為主的混積巖夾于上下2 套較純的碎屑巖中。由此認為，雙軸強振幅、中高頻、高連續和中振幅、高頻、弱連續反射對應泥質陸棚-云質陸棚-灰質陸棚-泥質陸棚-砂泥質陸棚的沉積微相組合。

2.4 雙軸強振幅、中頻、中連續反射

（1）地震反射特征。以GK1 井為例，地震反射大致平行，反射特征為近似相同的2 條同相軸，地震反射特征具體表現為亞平行結構、強振幅、中頻、同相軸較穩定且連續性強。

（2）測井曲線特征。GR曲線形態為復合形（齒化箱形-漏斗形），滄一段GR曲線呈多個齒化箱形在垂向上疊置，曲線向上逐漸過渡為漏斗形，并且整體自然伽馬值自下而上逐漸降低。曲線形態呈鋸齒狀，向上逐漸變為指狀（圖3d）。

圖3 四川盆地高磨地區典型井寒武系滄浪鋪組沉積相巖性地層綜合柱狀圖Fig.3 Stratigraphic column of Cambrian Canglangpu Formation of typical wells in Gaoshiti-Moxi area，Sichuan Basin

（3）沉積背景與微相組合。據巖心觀察，GK1井垂向上對應的巖性組合為粉砂巖—泥巖—粉砂質灰巖—泥質白云巖（滄一段），粉砂質白云巖—粉砂質泥巖—粉砂巖（滄二段）。滄一段對應的測井GR曲線呈齒化箱形、自然伽馬值較低，表明當時水動力較強，泥質含量少，對應碳酸鹽巖沉積，而曲線上部呈漏斗形、總體GR值較高，對應大套的碎屑巖沉積，對應井段巖心主要為粉砂巖、泥巖等；地震剖面上的雙強相位通常是由碎屑巖、碳酸鹽巖、泥巖的交互沉積地層反射。由此認為，雙軸強振幅、中頻、中連續反射對應含泥粉砂質陸棚-灰質陸棚-云質陸棚-粉砂質陸棚的沉積微相組合。

3 地震屬性平面特征

通過對四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組4種地震反射特征的識別及其微相組合的劃分，可看出單軸強振幅、中頻、中連續反射和強振幅、低頻、高連續反射與顆粒灘的發育具有較好的對應關系，其中前者所對應的云質陸棚-顆粒灘-灘間海-砂泥質陸棚沉積微相組合，碳酸鹽巖質顆粒灘最為發育。基于此，結合地震屬性平面特征，對顆粒灘平面展布特征進行進一步研究。

3.1 相位分析與切片掃描

本文所使用的地震數據未經過90° 相位化處理，由于滄浪鋪組存在碳酸鹽巖到碎屑巖的轉化界面，該界面的反射特征與地震同相軸之間可直接對應，因此標準的零相位地震數據可適用于滄浪鋪組的巖性解釋。研究區滄浪鋪組內部地震同相軸以高—中連續、亞平行為主。在地層切片掃描過程中，選取連續的、具有等時地質意義的地震反射同相軸作為參考。本次研究選取滄一段底界面作為參考層，在對其精細解釋的基礎上，再以5 ms 時間間隔進行一系列地層切片掃描，目的是篩選出能體現滄一段碳酸鹽巖顆粒灘橫向變化特征的切片。

3.2 屬性提取

地層巖性的變化會引起波阻抗的變化，同時也會引起地震波運動學和動力學特征（能量特征、相位特征、頻率特征等多方面信息）的變化［19］，因此，在儲層預測時，通常采用地震振幅沿層切片的方法來反映儲層的平面變化［20］。根據識別出的顆粒灘典型地震反射特征，在眾多地震屬性中，選取均方根振幅屬性和頻率屬性對顆粒灘平面分布進行刻畫。

頻率類地震屬性可較好地反映碳酸鹽巖儲層的發育及流體特征，當生物礁儲層發育時，地震頻率會發生明顯的衰減，顯示低頻特征。在地震頻率平面圖上，綠色和藍色區域為瞬時頻率低值區，紅色和黃色區域為瞬時頻率高值區，在顆粒灘發育的位置頻率衰減較快，普遍呈現低頻現象（圖4a）。低頻區沿磨溪隆起展布，同時在研究區南部也可見北東向展布的低頻區，顯示該區可能存在較好的灘相儲層［21］。

圖4 四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組一段顆粒灘地震屬性及剖面（a）均方根振幅屬性；（b）頻率屬性；（c）測線AA'地震剖面；（d）測線BB'地震剖面Fig.4 Seismic attributes and section of the first member of Cambrian Canglangpu Formation in Gaoshiti-Moxi area，Sichuan Basin

均方根振幅對振幅變化的敏感性很強，可增強振幅屬性的對比度，同時又可以反映特定時窗內振幅變化的平均水平，其數值大小跟流體性質、儲層性質以及巖石成分密切相關［22］。因此利用沿層均方根振幅切片可以定性預測地質體的大致范圍。

基于均方根振幅（RMS）平面圖，將RMS 屬性分為強、中、弱3 類地震相區（圖4b）。其中強RMS對應圖中黃—白色，在平面上呈北東向連片分布，地震剖面上強RMS 區域主要對應單軸強振幅、中頻、中連續反射和單軸強振幅、低頻、高連續反射區。中RMS 區對應圖中橘紅色部分，零星分布在高值異常帶周圍，通過跨研究區的地震剖面可知，中RMS 區主要為雙軸強振幅、中高頻、高連續和中振幅、高頻、弱連續反射。弱RMS 區在圖中顯示為綠色—藍色，其大面積分布于研究區東側，從剖面上可見弱RMS 區主要是雙強相位地震反射。綜上所述，RMS屬性與顆粒巖存在較好的對應關系［23-24］。

4 沉積微相特征

在對四川盆地高磨地區剖面進行地震相識別和劃分的基礎上，通過對相關地震屬性的分析，利用高精度三維資料，優選均方根振幅和頻率屬性對高磨地區滄浪鋪組顆粒灘沉積特征進行刻畫。顆粒灘具有低頻、強均方根振幅特征，通過將RMS 屬性圖與頻率屬性圖疊合，可精細刻畫顆粒灘的空間展布（圖5）。

圖5 四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組一段顆粒灘平面分布Fig.5 Distribution of shoals of the first member of Cambrian Canglangpu Formation in Gaoshiti-Moxi area，Sichuan Basin

在滄浪鋪組沉積時期，高磨地區整體屬于淺海陸棚相，其中滄一段以混積陸棚亞相為主，在靠近陸源西部，發育碎屑淺水陸棚相；由于受到筇竹寺組快速海侵的充填，德陽—安岳裂陷槽逐漸演化為棚內洼地，以泥質碎屑充填為主，該洼地以東區域，碎屑物質輸送減少，碳酸鹽巖開始發育，沉積了一套以鮞粒灰巖、泥質白云巖、含泥粉砂巖為主的混積陸棚亞相地層。高磨區塊大量發育碳酸鹽巖顆粒灘，主要分布在磨溪—高石梯斷裂以東并圍繞著高石梯、磨溪古隆起呈北東—南西向展布。基于鉆井巖性及地震剖面可知：AP1 井、BL1 井、MX107 井的滄浪鋪組地層位于顆粒灘的灘緣，發育一套5～15 m 厚的鮞粒灰巖；磨溪古隆起核心附近的MX8 井的滄浪鋪組主要發育顆粒云巖；研究區西側的MX23井附近的滄浪鋪組顆粒灘主要由生屑云巖組成。研究區滄浪鋪組的顆粒灘體形態為條帶狀或不規則狀，長軸方向近似平行于古隆起邊界，說明古隆起與顆粒灘的空間分布具有很好的對應關系。

5 控制因素

5.1 海平面變化

相對海平面升降變化對碳酸鹽巖顆粒灘沉積特征具有明顯控制作用［25］，由于海平面的升降會引起海水深度、動蕩程度以及水動力條件的變化，從而導致沉積界面能量的變化，且顆粒灘體發育需要較高能量的沉積環境，所以海平面變化控制著顆粒灘體的發育特征［26-27］。研究結果表明，高磨地區滄浪鋪組由2 個三級海平面變化旋回構成（參見圖1），并存在多個次一級的周期性海平面升降變化，具有多旋回高頻率震蕩特征［13，28-29］。滄一段沉積時期的快速海侵使沉積界面處于浪基面之下，沉積能量降低，因而下部通常沉積泥巖和鈣質泥巖等細粒碎屑巖。海退期，由于高磨地區受樂山—龍女寺古隆起發育影響，并伴隨海平面緩慢下降，沉積水體變淺，沉積界面處能量升高，顆粒灘開始發育。在波浪和潮汐作用下，位于高石梯、磨溪古隆起高能帶上的顆粒灘灘體縱向多次疊加，橫向變化快，最終形成一個向上變淺的沉積序列［26，30-31］。滄二段沉積時期，由于漢南古陸抬升地表，陸源物質自西部和北部向盆地內大量輸入，而德陽—安岳棚內洼地內大部分區域已被填平，從而碎屑物質進入裂陷槽以東區域，使得研究區內原混積陸棚演變為碎屑淺水陸棚［7］。

5.2 古地貌

沉積期古地貌差異控制了灘體平面展布以及沉積相的發育［26，32-33］。通過對地震剖面使用層拉平的方法可恢復滄浪鋪組沉積時期的古地貌形態，該沉積期內，研究區存在北西—南東向的隆起區（MX8，MX17，BL1，MX107 等井區）和南西方向的洼陷區（GS23，GS6，GS19等井區）（圖6）。綜合分析可知：高磨地區滄浪鋪組顆粒灘展布規律與古地貌關系密切，滄浪鋪組顆粒灘呈條帶狀集中分布于地貌高部位。結合四川盆地構造演化史研究發現，高磨地區自震旦紀至今一直處于古隆起高部位，其在桐灣期逐步形成雛形，直至寒武紀龍王廟組沉積時期古隆起持續保持隆升發育趨勢［34］，使得地貌高部位水動力較強，有利于顆粒灘的形成。顆粒灘最發育區位于古地貌呈北西—南東向展布的地貌高部位，而在地貌低部位和古地貌斜坡帶，顆粒灘發育程度相對較弱。

圖6 四川盆地高磨地區寒武系滄浪鋪組層拉平剖面Fig.6 Horizon-flattening section of Cambrian Canglangpu Formation in Gaoshiti-Moxi area，Sichuan Basin

5.3 物源供給

物源對混合沉積的影響主要表現在物源供給量和供給方向。物源供給量對混合沉積發育規模產生影響，而物源供給方向則對混合沉積發育的平面展布狀態產生影響［35］。滄一段沉積時期，在靠近物源的棚內洼地區，地形坡度較大，且陸源碎屑供給量遠大于對混積淺水陸棚的物源供給，從而使碳酸鹽巖的發育受到抑制（參見圖1），因而主要發育以砂巖為主的碎屑巖沉積。在遠離物源區的混積陸棚相發育區，由于德陽—安岳裂陷槽在滄一段沉積時期還未填平，碎屑物質多在裂陷槽內沉積，極少量碎屑沉積物被帶到研究區東側，與此同時，高磨地區存在一個古隆起，阻擋了陸源碎屑的注入，使得研究區中東部發育碳酸鹽巖沉積。滄二段沉積時期，由于漢南古陸的抬升，摩天嶺古陸和漢南古陸向盆地內部大量注入物源，拉張槽填平補齊后，瀘定古陸向南部隆起，范圍擴大，向盆地內大量輸送碎屑沉積物，從而使得高磨地區滄浪鋪組在垂向沉積序列上表現為大套的碎屑巖夾少量薄層的碳酸鹽巖。

6 結論

（1）從四川盆地滄浪鋪組在高磨地區的地震剖面上識別出4 種地震反射特征，分別對應4 類沉積微相組合，其中強振幅、低頻、高連續反射對應的沉積微相組合的顆粒灘最為發育。

（2）滄浪鋪組顆粒灘多分布于滄一段上部，平面上分布于高磨斷裂以東，并圍繞研究區內2 個隆起區呈北東東和北北西向分布，形態為條帶狀或不規則狀，長軸方向近似平行于古隆起邊界。

（3）高磨地區寒武系滄浪鋪組顆粒灘的發育主要受海平面變化和古地貌的雙重控制，同時也受到物源供給影響。海平面變化控制顆粒灘發育特征，古地貌變化控制顆粒灘展布范圍，而物源的供給則對顆粒灘的分布區域具有影響。