川中地區寒武系滄浪鋪組沉積特征

王 亮，蘇樹特，馬梓柯，蒲 靜，姚藺芳，劉 宇，羅 洋

（1.成都理工大學能源學院，成都 610059；2.中國石油西南油氣田分公司川中油氣礦，四川遂寧 629000）

0 引言

四川盆地寒武系的油氣勘探迄今已有近60 年的歷史［1］，近年來在超深層震旦系—寒武系碳酸鹽巖地層的探索與實踐取得了新進展，在寒武系龍王廟組有了重大發現，龍王廟組氣藏的勘探開發保障了四川盆地油氣產量的連年遞增［2-4］。目前對寒武系的油氣勘探以龍王廟組為主，對其下伏滄浪鋪組的勘探程度相對較低。學者們長期將滄浪鋪組作為龍王廟組儲層與筇竹寺組烴源巖之間的一套非源非儲地層［5］，在該層組的油氣勘探并未獲得重大突破［6］。為了尋找規模資源接替新領域，中石油西南油氣田分公司在川中地區部署了多口風險探井，其中JT1井在川中磨溪地區北斜坡下寒武統滄浪鋪組測試獲得51.62×104m3/d 的高產工業氣流，實現了四川盆地下寒武統滄浪鋪組油氣勘探的首次重大突破。學者們對滄浪鋪組開展了基礎地質研究，在沉積特征研究方面，張滿郎［7］認為滄浪鋪組沉積期處于四川盆地大規模海退時期，陸源碎屑供給充足，發育三角洲和濱岸相沉積；楊威等［8］、李皎等［9］將四川盆地滄浪鋪組由西向東劃分為濱岸相、混積臺地相、三角洲相及淺灘相；近年來，學者們逐漸認為四川盆地滄浪鋪組沉積相主要為濱岸相、淺水陸棚相、臺地相、三角洲相及斜坡相并存［10-13］。在儲層展布方面，部分學者認為川中古隆起北斜坡碳酸鹽巖厚度大的區域為儲層有利區，儲層呈近北西—南東向展布［14-16］，但這一認識未考慮德陽—安岳裂陷槽對川中地區滄浪鋪組儲層發育的影響。整體而言，目前對川中地區滄浪鋪組沉積相的劃分還沒有統一的方案，對其沉積相展布規律也認識不清，缺乏針對沉積特征與儲層關系的研究。

基于野外露頭、鉆井、測井資料等，結合區域地質構造認識，分析川中地區滄浪鋪組巖相古地理特征，重建其沉積環境，以期明確滄浪鋪組沉積相縱橫向展布特征與儲層發育的有利區，為川中地區滄浪鋪組油氣勘探提供理論支撐。

1 地質概況

四川盆地為上揚子克拉通基礎上發育的具有菱形邊框的構造疊合盆地［17-18］。川中地區主體位于川中古隆起，包含北斜坡及高石梯—磨溪、龍女寺部分地區，下寒武統沉積主要受川中古隆起及德陽—安岳裂陷槽共同控制［19］，自下而上依次發育筇竹寺組、滄浪鋪組和龍王廟組，研究目的層滄浪鋪組與下伏筇竹寺組、上覆龍王廟組均呈整合接觸［20］，滄浪鋪組厚度為150～200 m，整體呈近南北向展布，主要接受來自西部康滇古陸、摩天嶺古陸與東北方向漢南古陸的物源沉積［21-22］，地層具有“西薄東厚”的特征，在德陽—安岳裂陷槽附近的大英地區與川中東北方向的南充地區沉積厚度最大（圖1a）。

圖1 四川盆地構造單元劃分（a）及寒武系巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Tectonic units（a）and stratigraphic column of Cambrian（b）in Sichuan Basin

滄浪鋪組是在桐灣運動后所形成的構造背景上沉積的，之后又經歷了印支運動、海西運動、喜山運動等構造運動才形成了如今的構造樣式。震旦紀—寒武紀早期，四川盆地西部在興凱地裂運動構造作用下，于震旦系燈影組沉積期形成了德陽—安岳裂陷槽，其后經歷麥地坪組的發育時期、筇竹寺組的填平補齊時期，在早寒武世滄浪鋪組沉積末期到龍王廟組沉積時期基本被填平補齊，逐漸消亡［23-26］。滄浪鋪組沉積期，上揚子西北側隆升，形成西北高東南低的沉積格局，垂直差異運動幅度減小，隆-坳格局開始消失［27］。滄浪鋪組可視為筇竹寺組深水泥巖沉積向龍王廟組淺水碳酸鹽巖沉積的過渡階段，整體屬于海退階段。筇竹寺組的優質烴源巖，為滄浪鋪組提供了充足的油氣源［28］。

文艦等［29］在滄浪鋪組中識別出地層疊置轉換面與巖性巖相轉換面2 種層序界面，將滄浪鋪組劃分為2 個三級層序，即以碎屑巖沉積為主的滄浪鋪組二段（滄二段）和以碳酸鹽巖沉積為主的滄浪鋪組一段（滄一段）?；诖ㄖ械貐^98 口井滄浪鋪組測井精細解釋結果，結合取心井的巖心和薄片觀察，認為滄一段受德陽—安岳裂陷槽影響，厚度變化較大，裂陷槽內部厚度約120.0 m，裂陷槽以東厚度為50.8～96.5 m，巖性主要為殘余鮞粒白云巖、亮晶白云巖或粉晶白云巖、粉晶灰巖，滄一段下部存在陸源碎屑與白云巖、灰巖混積現象，其中顆粒白云巖與顆粒灰巖晶間溶孔發育，是滄浪鋪組主要的儲集巖。滄二段厚度為72.5～105.3 m，巖性主要為泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖等（圖1b）。

2 沉積相劃分及識別標志

以川中地區野外露頭剖面、巖心與薄片觀察為基礎，結合三維地震、測井等資料，對川中地區寒武系滄浪鋪組沉積相進行劃分，研究區主要為淺水陸棚沉積環境，僅滄一段早期在德陽—安岳裂陷槽內部存在深水陸棚環境。淺水陸棚可劃分為碳酸鹽淺水陸棚、混積淺水陸棚和碎屑淺水陸棚等3 種沉積亞相，深水陸棚主要為泥質陸棚。每種沉積亞相都對應一種或幾種沉積微相，在野外露頭、巖心薄片、測井曲線等方面表現出不同的特征（表1，圖2）。

圖2 川中地區寒武系滄浪鋪組典型測井曲線Fig.2 Typical logging curves of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

表1 川中地區寒武系滄浪鋪組沉積相類型劃分Table 1 Sedimentary facies of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

2.1 碳酸鹽淺水陸棚

滄一段沉積早期德陽—安岳裂陷槽阻擋了來自西部摩天嶺古陸、康滇古陸的碎屑物源，大量陸源碎屑物質在裂陷槽內沉積，裂陷槽東部川中高磨—龍女寺—北斜坡地區物源供給不足，以碳酸鹽巖沉積為主［30-31］，在研究區廣泛發育碳酸鹽淺水陸棚。由于研究區古地貌相對較高，受古隆起的控制作用表層海水或孔隙水蒸發作用強烈，使底部沉積物發生白云石化［32］，巖性為深灰色灰巖和白云巖，夾少量砂泥巖條帶，在局部區域也發育較厚的鮞?；規r或鮞粒白云巖。巖心與野外剖面顯示，沉積構造主要有平行層理，反映沉積時期高能動蕩的水動力條件；存在豐富的生物化石，已發現的古生物化石主要有古杯、三葉蟲和腕足類生物等（圖3），古杯化石是滄浪鋪組最主要的古生物，代表淺海環境，三葉蟲常生于海底，腕足在古生代淺海石灰巖中較常見。

圖3 川中地區寒武系滄浪鋪組碳酸鹽淺水陸棚典型巖心、薄片照片Fig.3 Typical core and thin section photos of carbonate shallow-water shelf of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

碳酸鹽淺水陸棚亞相可以分為3 種沉積微相：云質陸棚、灰質陸棚和顆粒灘。

（1）云質陸棚：是滄浪鋪組早期碳酸鹽巖淺水陸棚環境的主要沉積微相之一，巖性主要為灰質白云巖和泥質白云巖等；自然伽馬（GR）與電阻率測井（Rt）曲線均為平滑的箱形，其中GR為明顯低值，聲波（AC）、中子（CNL）的取值增大，Rt值小于900 Ω·m。

（2）灰質陸棚：在研究區局部發育，如GS127井區和MX126 井區，這些地區沉積時為構造低部位，準同生期白云石化作用較弱，白云巖厚度較小，灰巖厚度較大。GR與Rt曲線均表現為平滑的近箱形（參見圖2a）。

（3）顆粒灘：主要發育在德陽—安岳裂陷槽邊緣的構造高部位，多呈近南北向條帶狀展布，連續性較差。巖性主要為深灰色鮞?；規r、鮞粒白云巖等，孔隙度相對較高，GR為明顯低值，GR與Rt曲線均呈箱形，頂底與上下鄰層表現為突變接觸（參見圖2b），Rt大于900 Ω·m［33-35］；地震剖面上呈不連續丘狀反射特征。

2.2 碎屑淺水陸棚

在滄二段沉積期，四川盆地經歷了大規模海退，碎屑巖沉積區向盆地內部遷移，同時德陽—安岳裂陷槽對西部物源的阻擋能力減弱，西部摩天嶺古陸、康滇古陸的陸源碎屑物質被搬運到川中地區沉積，使得滄二段以碎屑巖沉積為主，發育碎屑淺水陸棚，巖性主要為粉砂質泥巖、粉砂巖等。巖心與野外露頭剖面可見透鏡狀層理、波狀層理、平行層理，反映了滄二段沉積環境為相對高能的淺水環境（圖4）。

圖4 川中地區寒武系滄浪鋪組碎屑淺水陸棚典型巖心、薄片照片Fig.4 Typical core and thin section photos of clastic shallow-water shelf of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

碎屑淺水陸棚GR和電阻率曲線表現為齒狀鐘形或漏斗形，GR值一般大于44 API，密度（DEN）值小于2.68 g/cm3，Rt值小于200 Ω·m（參見圖2c）。根據泥質含量的高低，可以進一步劃分為砂質陸棚與砂泥質陸棚。根據GR曲線先升后降的趨勢，識別出滄二段內部存在一次海侵-海退旋回。GR曲線最高點代表海侵形成的最大海泛面，此時對應的巖層粒度最小，泥質含量最高，發育砂泥質陸棚；海平面在達到最高點后快速下降，沉積物中泥質含量降低，發育砂質陸棚。

2.3 混積淺水陸棚

混積淺水陸棚主要發育在滄一段沉積早期，在磨溪—龍女寺—北斜坡地區廣泛分布。桐灣運動之后，四川盆地古構造格架基本穩定［36-37］，但是小規模的海侵-海退時有發生。筇竹寺組沉積末期到滄浪鋪組沉積早期，小規模海侵、海退頻繁，形成了滄一段下部碳酸鹽巖、砂泥巖頻繁互層的沉積序列，發育混積淺水陸棚。其巖性主要為灰黑色泥巖、灰褐色鮞粒灰巖、砂質粉細晶白云巖互層。野外剖面與巖心可見波狀層理，巖心薄片觀察發現陸源碎屑物質與粉晶白云巖混積現象，在砂質細—粉晶白云巖中夾泥質條帶（圖5）。

圖5 川中地區寒武系滄浪鋪組混積淺水陸棚典型巖心、薄片照片Fig.5 Typical core and thin section photos of mixed shallow-water shelf of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

混積淺水陸棚的GR和Rt曲線均表現為齒狀，曲線變化幅度較大，GR為高值背景上出現尖峰狀低值，反映出滄一段下部地層以碎屑巖為主，泥質含量較高，碳酸鹽巖以夾層形式沉積。AC，CNL曲線與GR曲線特征基本一致，深、淺側向電阻率曲線差異較小，GR值大于44 API，DEN小于2.68 g/cm3，Rt一般小于900 Ω·m（參見圖2d）。

2.4 深水陸棚

主要發育在滄一段沉積時期，平面上分布在川中大英地區以西。滄浪鋪組沉積早期德陽—安岳裂陷槽內部水體較深，對西部摩天嶺古陸、康滇古陸的陸源碎屑物質阻擋能力較強，大量碎屑物質在此沉積下來。巖性整體以泥巖為主，夾粉砂質泥巖、粉砂巖等。深水陸棚受巖性的影響，物性較差，基本不發育儲層，但是可作為烴源巖與筇竹寺組一起為滄一上亞段及龍王廟組儲層提供油氣源。深水陸棚的GR和Rt曲線表現為微齒狀的箱形，具有高GR，低Rt的特征，GR值一般大于75 API，DEN小于2.68 g/cm3，Rt小于200 Ω·m且深、淺側向電阻率基本無差異。

3 沉積相展布與演化

3.1 展布特征

基于川中地區98 口井滄浪鋪組測井精細處理解釋與沉積相劃分，刻畫其沉積相縱向和平面展布特征。以研究區的中部MX022-H20—MX022-X15—MX51—MX145—MX149 連井剖面（圖6）為例，該剖面呈近東西走向，經遂寧、南充等地，從沉積相縱向對比可知：滄浪鋪組呈現西高東低的沉積古地貌格局，由西南向東北方向沉積水體不斷加深；滄一下亞段主要發育混積淺水陸棚亞相，以含砂云質陸棚為主，上亞段主要發育碳酸鹽淺水陸棚，以云質陸棚為主，顆粒灘微相發育；滄二段以碎屑淺水陸棚為主，下亞段泥質含量較高，主要發育砂泥質陸棚，上亞段主要發育砂質陸棚。

圖6 川中地區寒武系滄浪鋪組東西向沉積相連井剖面（參見圖1a 連井剖面1）Fig.6 Well-tie profile of east-west sedimentary facies of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

德陽—安岳裂陷槽內部發育深水陸棚相，以碎屑巖沉積為主，泥質含量較高，巖性主要為灰黑色泥質粉砂巖、粉砂巖和泥頁巖；裂陷槽以東高磨—龍女寺—北斜坡地區均為淺水陸棚，滄一下亞段時期主要為混積淺水陸棚亞相，以含砂云質陸棚微相為主，南部高石梯地區零星發育灰質陸棚和含砂灰質陸棚，沿裂陷槽邊緣構造高部位發育顆粒灘，以白云巖顆粒灘為主，呈近南北向、條帶狀展布。滄一上亞段主要發育碳酸鹽淺水陸棚亞相，以云質陸棚微相為主，南部地區零星發育灰質陸棚，顆粒灘亞相較滄一下亞段更加發育，沿裂陷槽邊緣構造高部位主要為白云巖顆粒灘，東南部構造低部位主要為灰巖顆粒灘（圖7）。滄二段沉積時期裂陷槽對碎屑物源的阻擋能力降低，整個川中地區發育碎屑淺水陸棚。

圖7 川中地區寒武系滄浪鋪組巖相古地理圖Fig.7 Paleogeographic map of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

3.2 沉積相演化

研究區滄浪鋪組沉積期包含2 次海侵-海退旋回，分別對應滄一段與滄二段，整體呈現水體向上逐漸變淺的趨勢，自下而上依次發育混積淺水陸棚、碳酸鹽淺水陸棚與碎屑淺水陸棚。

滄一下亞段沉積時期研究區海平面升降頻繁，砂泥巖與碳酸鹽巖同時沉積，形成混積淺水陸棚。滄一上亞段沉積時期，海平面相對較高，碎屑巖沉積區向盆地邊緣方向遷移，研究區西部德陽—安岳裂陷槽阻擋盆地西部康滇古陸、摩天嶺古陸的陸源碎屑物質，導致碎屑物源供應不足，整體以碳酸鹽巖沉積為主。多因素綜合形成了碳酸鹽淺水陸棚亞相，且整體以云質陸棚為主，僅在南部高石梯地區發育灰質陸棚，在裂陷槽邊緣的構造高部位，因水體能量較高，沉積了較厚的鮞?；規r，經過準同生期白云石化和熱液白云石化作用，形成灰巖顆粒灘或白云巖顆粒灘，在裂陷槽邊緣呈近南北向展布。

滄一段沉積末期，研究區海平面在經歷緩慢上升之后開始先快速下降，碎屑巖沉積區向盆內方向快速推移，隨后進入了新的緩慢上升—下降的滄二段沉積旋回。該時期德陽—安岳裂陷槽在經歷晚震旦世與早寒武世興凱地裂運動構造拉張之后，轉入衰退期，經歷筇竹寺組與滄一段沉積之后，裂陷槽規模減小，對西部陸源碎屑物質的阻擋作用減弱。早寒武世末四川盆地北部漢南古陸構造抬升后遭受剝蝕，與盆地西部摩天嶺古陸、康滇古陸一起為滄浪鋪組提供碎屑物源。上述因素綜合形成了滄二段碎屑淺水陸棚亞相。在滄二段GR曲線存在一個明顯的由下到上的升高—降低旋回，證明該時期存在一次海侵-海退旋回，海平面先升后降，GR曲線的最高點代表最大海泛面位置，此時海平面最高，水體安靜，沉積物粒度最小，泥質含量最高，發育砂泥質陸棚；隨后海平面快速降低，以砂巖沉積為主，形成了砂質陸棚為主的沉積環境。部分區域水體相對較深，滄二段沉積末期向上覆龍王廟組碳酸鹽巖過渡，形成了滄浪鋪組頂部的一套砂質白云巖，發育混積含砂云質陸棚。

4 沉積相與儲層的關系

4.1 巖相分布特征

川中地區滄二段AC和CNL值均為相對低值，且深淺雙側向電阻率曲線差異不明顯，綜合分析認為該段地層孔隙度與滲透率均較低，儲集性能較差，很難發育儲層。

滄一段巖性包含白云巖、灰巖和砂巖三大類，各巖性及其厚度的分布具有一致性，且均受德陽—安岳裂陷槽與古地貌的控制。具體表現為：來自西部瀘定古陸、摩天嶺古陸的陸源碎屑物質被搬運到德陽—安岳裂陷槽內部并沉積，形成了較厚的砂巖層；裂陷槽以東由于海平面較高，碎屑物源供給不足，以碳酸鹽巖沉積為主；在靠近裂陷槽的構造高部位白云石化作用強烈，白云巖厚度較大，整體呈西厚東薄的特征，研究區東部龍女寺地區白云石化作用較弱，白云巖厚度減小，灰巖厚度增大（圖8）。

圖8 川中地區寒武系滄浪鋪組一段厚度等值線平面圖Fig.8 Thickness contour of the first member of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

4.2 沉積相對儲層發育的控制

基于研究區滄浪鋪組沉積相展布與單因素圖，結合測井精細解釋結果可知儲層主要發育于滄一段碳酸鹽淺水陸棚。以JT1 井為例（圖9），相較滄二段碎屑淺水陸棚，滄一段碳酸鹽淺水陸棚段GR值更低，Rt值、深淺側向電阻率差值、測井解釋孔隙度和滲透率均更大，且孔隙度和滲透率的相關性較好，其中顆粒灘微相的孔隙度和滲透率均為最大，灰質陸棚微相次之，氣測錄井顯示該段有2 個氣層，測井解釋出3 個氣層。

對研究區2 口典型井滄浪鋪組不同巖性的孔隙度進行對比分析（表2），顯示白云巖孔隙度最大，一般為4.0%～7.0%，灰巖次之，為3.0%～4.0%，碎屑巖最小，僅為2.0%～4.0%；白云巖與灰巖儲層厚度也大于砂巖儲層。分析認為不同巖性在成巖后期的成巖演化作用對儲層物性具有重要影響，主要表現為碳酸鹽巖儲層在埋藏過程中的白云石化作用對優質白云巖儲層起到積極作用，并且儲層經過溶蝕形成的次生溶孔也提供大量儲集空間，而碎屑巖儲層經過成巖后期壓實與膠結作用，孔隙度降低，儲集物性變差。因此，可以認為滄浪鋪組白云巖儲層最好，灰巖儲層次之，砂巖儲層相對較差。

表2 川中地區寒武系滄浪鋪組儲層厚度與平均孔隙度統計Table 2 Reservoir thickness and average porosity of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

綜上所述，滄浪鋪組儲層的發育位置與沉積相的展布有密切關系，沉積相控制著沉積物的巖性，而巖性對儲層的儲集性能影響較大。儲層主要發育在碳酸鹽淺水陸棚中，顆粒灘微相是最有利的沉積微相，其孔隙度相對較高，可達到7.0%（圖9）。

圖9 川中地區JT1 井寒武系滄浪鋪組測井精細解釋結果Fig.9 Logging interpretation result of Cambrian Canglangpu Formation of well JT1 in central Sichuan Basin

4.3 儲層發育有利區

根據研究區典型井的測井解釋結果與巖心實驗、薄片觀察等資料，按不同巖性確定了儲層物性的下限：碳酸鹽巖孔隙度>2.0%，電阻率>100 Ω·m；碎屑巖孔隙度>3.5%，電阻率>40 Ω·m?；诖?，統計儲層厚度，發現儲層厚度與碳酸鹽巖厚度有較好的對應關系，優質儲層白云巖厚度普遍大于15 m。顆粒灘沉積微相內發育較厚的白云巖，在縱向上分布在滄一段，下伏筇竹寺組受德陽—安岳裂陷槽的影響，在高磨地區形成了生烴中心，為上覆地層提供了良好的油氣源［38］。裂陷槽邊緣的構造高部位蒸發作用強烈，白云石化作用明顯，此過程中白云巖儲層增孔改善儲集物性，加里東運動末期寒武系抬升并遭受剝蝕，隆起帶頂部震旦系—下古生界被夷平，滄浪鋪組暴露地表而遭受溶蝕產生的大量次生溶蝕孔隙是主要的儲集空間。

綜合分析認為滄浪鋪組的有利儲層主要為碳酸鹽巖儲層，碎屑巖儲層次之，在縱向上主要發育在滄一段，碳酸鹽巖儲層主要發育在滄一上亞段，碎屑巖儲層主要發育在滄一下亞段（圖10）；平面上碳酸鹽巖儲層主要發育在研究區西部靠近裂陷槽邊緣的構造高部位，碎屑巖儲層主要發育在裂陷槽內部（圖11）。

圖10 川中地區寒武系滄浪鋪組碳酸鹽巖、碎屑巖儲層連井剖面（參見圖1a 剖面2）Fig.10 Well-tie profile of carbonate and clastic reservoirs of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

圖11 川中地區寒武系滄浪鋪組儲層有利區平面圖Fig.11 Favorable reservoir areas of Cambrian Canglangpu Formation in central Sichuan Basin

5 結論

（1）川中地區寒武系滄浪鋪組整體屬于淺水陸棚相，僅在德陽—安岳裂陷槽內部發育深水陸棚相，其中淺水陸棚相可以劃分為碳酸鹽淺水陸棚、碎屑淺水陸棚與混積淺水陸棚。碳酸鹽淺水陸棚主要發育在滄一上亞段，混積淺水陸棚主要發育在滄一下亞段，碎屑淺水陸棚發育在滄二段。

（2）川中地區寒武系滄浪鋪組沉積受德陽—安岳裂陷槽與龍女寺古隆起影響，由西向東厚度逐漸增大，碳酸鹽巖展布呈“西薄東厚”的規律?？拷严莶圻吘壍臉嬙旄卟课话自剖饔脧娏?，白云巖厚度較大，向東白云巖厚度逐漸減小，裂陷槽內碎屑巖厚度較大。

（3）川中地區寒武系滄浪鋪組儲層的發育位置與沉積相的展布有密切關系，顆粒灘是最有利的沉積微相，儲層主要發育于顆粒灘中的殘余顆粒白云巖，主要發育在滄一上亞段靠近德陽—安岳裂陷槽附近的構造高部位，沿裂陷槽呈近南北向展布。