川東地區三疊系嘉陵江組鄰水-豐都臺凹的發現及油氣勘探意義

文華國，羅 冰，鐘克修，馮青平，劉 磊，廖義沙，彭 才，蔡家蘭，徐文禮，朱宜新，郝 靜，羅 鑫，徐 姁

（1.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；2.成都理工大學沉積地質研究院，成都 610059；3.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021；4.中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司西南物探研究院，成都 610213）

0 引言

地質歷史時期的構造-沉積分異作用對大型含油氣盆地內碳酸鹽巖層系沉積充填過程、碳酸鹽巖層系中的生儲蓋組合及油氣聚集具有重要影響［1-3］。中國西部大型疊合盆地構造-沉積分異類型與模式的建立［4］及拉張槽與大型油氣聚集帶理論的提出［5-6］均促進了深層油氣的發現。伴隨著Columbia，Rodinia 與Pangea 等3 個超大陸裂解-聚斂的旋回與演化，四川盆地在諸多重要地質時期（震旦紀—寒武紀、二疊紀—三疊紀）的構造-沉積分異作用形成了碳酸鹽巖層系大規模的油氣聚集帶［7-8］，不同時期構造-沉積分異作用及古地質單元的組合特征決定了碳酸鹽巖層系的成藏地質條件［9］。拉張環境造成的差異升降導致可容空間發生變化，影響沉積物的充填特征，從而控制了沉積格局，但相對穩定背景下的構造-沉積分異特征及油氣勘探意義還有待深入研究。

二疊紀—三疊紀上揚子地區發育伸展-聚斂構造旋回，控制盆地二疊系—中三疊統海相地層地質結構和沉積組合。四川盆地經歷了克拉通周緣裂陷、克拉通內裂陷、局限蒸發臺地的演化過程，構造-沉積演化控制盆地沉積過程，成藏地質條件優越［10-12］。四川盆地東部蘊含豐富的天然氣資源，其下三疊統嘉陵江組是勘探開發時間最長的含油氣層系，鉆探始于20 世紀30 年代，大規模的勘探開發集中于20 世紀60 至80 年代；此后，石炭系及二疊系礁、灘儲層勘探取得了重大突破，同時嘉陵江組油氣勘探也展現出較大的勘探潛力［13-14］。嘉陵江組沉積時期四川盆地區域構造處于拉張向擠壓轉換的過渡時期，發育一套穩定的陸表海臺地相碳酸鹽巖沉積［15］，目前關于臺地內部是否存在一定程度的構造-沉積分異并未有過相關論述，因此臺內顆粒灘的分布規律及其主控因素仍需進一步明確［11-12］。基于此，通過覆蓋全區的二維地震資料，200 余口鉆井的測錄井、巖性及沉積相資料，對嘉陵江組沉積時期川東地區隆凹格局進行精細刻畫，重點探討鄰水-豐都臺凹對川東地區古地理格局和構造-沉積分異特征的影響，以期為該區的油氣勘探提供地質依據。

1 地質概況

四川盆地是中國陸上富含天然氣的四大盆地之一，位于中國西南部，隸屬揚子準地臺西北側的次一級構造單元，是由揚子準地臺內的深大斷裂活動形成的一個菱形構造-沉積疊合盆地［16］。自中生代—新生代以來，受逆沖推覆等復雜構造變化的影響，形成西高東低、北陡南緩的菱形形態［17-18］。根據四川盆地內部現今構造展布特征，可將其劃分為川北低褶帶、川西低隆褶皺帶、川西南低陡褶皺帶、川南低陡褶皺帶、川中平緩褶皺帶和川東高陡褶皺帶6 個構造單元。研究區區域構造上位于川東高陡褶皺帶［19］，是四川盆地內構造活動相對強烈的構造帶［20］，主要發育7 種構造樣式［21］，位于華鎣山以東，齊岳山以西，大巴山以南，重慶—綦江以北。斷層推覆、抬升等多期構造活動使川東地區地表褶皺強烈，地貌差異大，形成7 個NNE向的構造帶［22］（圖1a）。

下三疊統嘉陵江組沉積時期，四川盆地具有相對穩定的大地構造特征，同時海侵從南東至北西方向加速侵進，加上盆地周緣龍門山島鏈、康滇古陸、秦嶺、大巴山以及江南古陸的存在，使得當時的四川盆地成為一個半封閉狀態的內海盆地，總體上海水東深西淺［23］。嘉陵江組沉積時期揚子陸塊靠近低緯度地區，處于北緯9°，氣候炎熱干旱［24-25］，整體為一套局限淺水臺地碳酸鹽巖和蒸發巖沉積組合。沉積環境的規律性變化、古地理格局及后期褶皺、斷裂等控制了川東地區構造-沉積格局和成藏地質條件。

川東地區嘉陵江組地層厚度為700～1 100 m，由南西向北東遞增，自下而上劃分為嘉一段至嘉五段5 個層段［14］。嘉一段（T1j1）巖性為淺灰色—深灰色薄—中厚層狀灰巖和泥灰巖，局部夾鮞粒灰巖和生屑灰巖。嘉二段（T1j2）可細分為3 個亞段，其中，嘉二1亞段（T1j21）頂為灰白色石膏，下部為深灰色云巖；嘉二2亞段（T1j22）以灰色云巖為主夾灰巖；嘉二3亞段（T1j23）頂為灰白色石膏，中下部為深灰色灰巖和云巖。嘉三段（T1j3）以灰色、深灰色薄—中厚層狀灰巖為主，局部夾白云巖及膏巖。嘉四段（T1j4）巖性為灰白色厚層狀膏巖夾鹽巖及白云巖、灰巖。嘉五段（T1j5）巖性主要為膏巖、白云巖夾云質膏巖［14］（圖1b）。總體來看，研究區嘉陵江組地層及巖性組合具備良好的成藏地質條件和天然氣勘探潛力。

圖1 川東地區構造分區（a）及三疊系嘉陵江組巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural zoning（a）and comprehensive stratigraphic column of Triassic Jialingjiang Formation（b）in eastern Sichuan Basin

2 臺凹的識別及特征

結合川東地區200 余口單井測井、巖性及沉積相資料，通過重點井地質層位標定，開展全區地層解釋。所選取井的合成記錄可以對工區范圍進行有效控制，進而保證層位對比的可靠性和正確性。合成地震記錄與井旁地震道的波形特征、波組關系及時間吻合，可有效標定地震剖面上的標志層，主要包括須家河組底界、嘉陵江組頂界（雷口坡組底界）、嘉二3亞段底界、嘉二2亞段底界、嘉二1亞段底界、嘉陵江組底界、飛仙關組底界等7 個地震反射層（圖2），其層間的波組關系、相位、振幅特征均較清楚。覆蓋全區的二維地震數據解釋出的地層厚度反映了嘉二2亞段沉積時期，川東地區開江—梁平海槽仍未完全填平，古地貌總體特征為南高北低；開江古隆初具雛形，以水下隆起為特征，控沉積作用逐漸凸顯。

圖2 川東地區三疊系嘉陵江組井震地層標定Fig.2 Seismogeological horizon calibration of Triassic Jialingjiang Formation in eastern Sichuan Basin

2.1 地震識別標志

根據嘉二2亞段沉積前的古地貌可知，在臺地內部發育北西—南東向鄰水-豐都臺凹，其外形呈細長喇叭口狀，由北西向南東收口（圖3a）。西北部最寬處可達20 km，往南東方向延伸約150 km，東南部最窄處約10 km。垂直于臺凹走向的嘉二2亞段底拉平地震剖面顯示，臺凹處飛四段底界呈現出明顯的下拉，其上同相軸雙向上超。結合時-深轉換后的深度差異與橫向距離，求得臺凹兩側坡折帶的坡度為1°～2°，且左側坡度大于右側坡度（圖3b）。

圖3 川東地區鄰水-豐都臺凹三疊系嘉二2亞段地層厚度等值線圖（a）及地震識別（b）Fig.3 Contour map of formation thickness（a）and seismic recognition（b）of T1 j22 in Linshui-Fengdu intra-platform depression，eastern Sichuan Basin

2.2 地層識別標志

連井剖面上同樣也表現出與地震剖面類似的地層局部加厚的特征，因填平補齊作用，鄰水-豐都臺凹內部鉆井飛仙關組四段—嘉二2亞段（T1j22）地層厚度較臺凹周緣略厚，比如分布于臺凹內部板東11井（333 m）、板東9 井（327 m）、坪西1 井（327 m）、涼東3 井（330 m）較臺凹周緣的板東3 井（319 m）厚度平均略厚11 m；臺凹內部池19 井（319 m）、池33 井（320 m），池17 井（317 m），較臺凹外緣池12 井（304 m）厚度平均略厚15 m。上述厚度的差異同樣是由沉積時期臺凹造成的負地貌單元所致（圖4）。

圖4 川東地區鄰水-豐都臺凹三疊系嘉陵江組連井對比剖面Fig.4 Well-tie correlation section of Triassic Jialingjiang Formation in Linshui-Fengdu intra-platform depression，eastern Sichuan Basin

2.3 巖性組合識別標志

研究區嘉二段巖性主要為石膏巖、白云巖和灰巖。其中，石膏的自然伽馬較圍巖略大，為4～15 API，曲線呈箱形；聲波時差為151～197 μs/m，曲線呈指尖形；補償密度數值較圍巖大，為2.70～2.96 g/cm3，呈明顯的箱形。灰巖和白云巖的自然伽馬為30～40 API，聲波時差為144～164 μs/m，密度為2.70～2.87 g/cm3。結合鉆井和測錄井曲線、巖心樣品及薄片鑒定，發現鄰水-豐都臺凹內部及周緣嘉二2亞段與嘉二3亞段巖性差異更為明顯。嘉二2亞段自然伽馬曲線微微起伏，并呈漏斗形，自下而上數值逐漸變小，聲波時差與補償密度曲線均呈鐘形，自下而上數值均變大，反映出嘉二2亞段沉積時期，水體向上變淺，泥質含量降低，膏質含量逐漸增大。嘉二2亞段沉積時期，鄰水-豐都臺凹周緣地區（池63井、池71 井、洋渡003-H2 井、洋渡3 井等井）白云石化作用較強，沉積背景主要為粉—細晶白云巖的局限臺地（圖5a—5c），同時可見大量臺內淺灘，主要表現為各類顆粒灘（圖5d—5f），包括亮晶鮞粒云巖、亮晶鮞粒灰巖、亮晶砂屑灰巖等，反映出相對淺水和高地貌背景下水體能量較強，且白云石化作用較明顯。鄰水-豐都臺凹內部（張39 井、茍1 井）白云石化程度較弱，白云石晶體明顯變小，主要為粉晶白云巖、含生屑泥晶白云巖及泥晶灰巖等組成的云坪或灰坪等，反映出臺凹內相對深水背景下水體能量相對較弱的沉積背景（圖5g—5i）。嘉二3亞段沉積時期，鄰水-豐都臺凹周緣為薄層膏巖組成的膏坪，而臺凹內部主要為厚層膏巖，指示膏質潟湖沉積。

圖5 川東地區鄰水-豐都臺凹及周緣三疊系嘉二段巖心微觀特征Fig.5 Microscopic characteristics of cores of T1j2 in Linshui-Fengdu intra-platform depression and its periphery，eastern Sichuan Basin

3 臺凹及周緣古地理演化

3.1 沉積體系類型及特征

在以往研究的基礎上，結合取心井描述、巖屑校正、薄片鑒定和測井數據解釋，總結出各種沉積相標志，對研究區嘉陵江組進行沉積相劃分。嘉陵江組沉積期隨著海平面的升降，研究區發育蒸發—局限臺地沉積環境。根據沉積環境和沉積物特征，認為發育于鄰水-豐都臺凹及周緣的沉積亞相主要包括：臺內淺灘、潮坪和潟湖（表1）。

表1 川東地區鄰水-豐都臺凹及周緣三疊系嘉陵江組沉積微相Table 1 Sedimentary microfacies of Triassic Jianglingjiang Formation in Linshui-Fengdu intra-platform depression and its periphery，eastern Sichuan Basin

（1）蒸發臺地

蒸發臺地一般位于海平面之上，可以進一步劃分為潮坪和潟湖亞相，主要發育于嘉二3亞段沉積時期。潮坪亞相通常發育在臺凹周緣地形相對較高的地帶，由潮間帶和潮上帶組成，受到強烈蒸發作用的影響，方解石普遍發生白云石化，石膏也被沉淀析出。潮坪亞相依據膏巖的厚度和含量差異可進一步劃分為云膏坪、膏云坪和膏坪沉積微相（圖6）。潟湖亞相通常發育在潮上帶干旱環境下及臺凹相對低洼的地帶，CaSO4過飽和，有利于石膏巖的形成［25-26］，主要發育膏質潟湖微相，以厚層膏巖沉積為特征。

（2）局限臺地

局限臺地通常發育在開闊臺地與蒸發臺地之間寬闊的潮間—潮下帶區域，水循環受限，地勢較平緩，蒸發作用較蒸發臺地弱，主要發育于嘉二2亞段與嘉二1亞段沉積時期。局限臺地內海水鹽度較高，易與富鎂地下水作用發生白云石化，因此，局限臺地相的巖相特征之一是潮坪白云巖廣泛發育［27］。局限臺地相與臺凹相關的亞相主要為潮坪與臺內淺灘。局限臺地中的潮坪亞相是相對閉塞的淺水沉積環境，水動能較低。由于臺凹內部及周緣水體深淺的差異，臺凹內部白云石化程度較弱，主要發育云灰坪或灰坪；臺凹周緣水體較淺，白云石化程度相對較高，主要發育云坪或灰云坪。臺內淺灘受波浪、風暴浪和潮汐改造，并受臺凹周緣較高古地貌的影響，通常形成于正常浪基面之上、地勢較高、水體較淺、水體能量較高的水下局部高地或隆起，在整個嘉二段沉積時期均有發育，尤其在開江、達川、梁平、長壽—墊江、豐都—忠縣以及云陽一帶相對富集。巖石類型主要為中—厚層狀鮞粒灰巖（白云巖）、砂屑灰巖（白云巖）、生物屑灰巖（白云巖）（圖6）。

圖6 川東地區鄰水-豐都臺凹七里26 井三疊系嘉陵江組沉積相綜合柱狀圖Fig.6 Comprehensive column of sedimentary facies of Triassic Jialingjiang Formation of well Qili 26 in Linshui-Fengdu intra-platform depression，eastern Sichuan Basin

3.2 古地理演化與臺內淺灘分布

（1）嘉二1亞段沉積時期

嘉二1亞段沉積時期，海平面相對嘉一段沉積時期有所下降，水體變淺，主要為局限臺地環境，發育云坪和淺灘微相沉積，局部零散發育膏坪微相（圖7a）。臺內淺灘除分布于環開江—梁平臺洼周緣、石柱古隆起及大巴山前緣外，也零散分布于環鄰水-豐都臺凹周緣，巖性主要為砂屑云巖、局部見鮞粒白云巖和生屑白云巖。相對厚層灘體主要分布于月溪1—羅家8、云安10—轎1、峰7、建33—建47 井區等環開江—梁平臺洼及石柱古隆起區域；其他地區主要為云坪微相，巖性以粉晶白云巖為主。

嘉二1亞段沉積時期，顆粒灘厚度總體較小，但其發育和分布主要受控于開江—梁平臺洼，鄰水-豐都臺凹周緣顆粒灘發育較為有限（圖7b）。

（2）嘉二2亞段沉積時期

嘉二2亞段沉積時期，全區繼承了嘉二1亞段沉積時期的古地理格局。該時期海平面處于動蕩變化中，相比嘉二1亞段沉積時期略有上升，但總體水體仍然較淺，主要為云坪、灰坪和淺灘微相沉積，局部發育膏坪微相。主要沉積環境為局限臺地云坪和臺內淺灘，臺內淺灘主要在環開江—梁平臺洼、環鄰水-豐都臺凹、石柱古隆起及大巴山前緣等相對高地貌部位發育，巖性主要為砂屑白云巖、局部見鮞粒白云巖和生屑白云巖（圖7c）。厚層灘體主要分布于池42—大山1、池68—方東1—建47 井區等環鄰水-豐都臺凹及石柱古隆起區域。

該時期川東地區厚層顆粒灘的分布主要受控于開江—梁平臺洼、鄰水-豐都臺凹及石柱古隆起，顆粒灘的厚度普遍大于嘉二1亞段沉積時期，反映水動力條件變強。開江—梁平臺洼相對嘉二1亞段沉積時期逐漸填平補齊，地貌差異減小，對厚層顆粒灘分布所造成的影響減弱；而鄰水-豐都臺凹該時期最為發育，對臺內顆粒灘沉積及分布控制作用明顯（圖7c，7d）。

圖7 川東地區三疊系巖相古地理圖及嘉二各亞段沉積前古地貌圖Fig.7 Lithofacies paleogeography and pre-sedimentary paleogeography of sub-members of T1j2 in eastern Sichuan Basin

（3）嘉二3亞段沉積時期

嘉二3亞段沉積時期海平面快速下降，水體最淺，主要為膏質潟湖、膏坪、云膏坪、云坪、淺灘微相沉積（圖7e）。膏質潟湖和膏坪大面積發育，膏質潟湖微相主要分布于川東地區北部，主要巖性為厚層膏巖；膏坪主要分布于川東地區南部，巖性主要為薄層膏巖和白云質膏巖。淺灘微相除石柱古隆起外，僅少量零散分布于鄰水-豐都臺凹東北側及開江—梁平臺洼周緣，巖性主要為砂屑白云巖，局部見鮞粒白云巖和生屑白云巖。

該時期鄰水-豐都臺凹對沉積微相的控制主要表現在膏質潟湖及零散顆粒灘的分布上，由于嘉二2亞段沉積時期的填平補齊，川東地區開江—梁平臺洼及鄰水-豐都臺凹所造成的高低地貌差異進一步縮小，顆粒灘發育規模相對嘉二2亞段沉積時期縮小，零散分布于臺洼及臺凹周緣高地貌處（圖7e，7f）。由于海平面的進一步下降，在極度干旱炎熱的沉積環境下，川東地區主體為膏質潟湖和膏坪沉積，其中，膏質潟湖受逐漸萎縮的開江—梁平臺洼及鄰水-豐都臺凹控制，主要分布于臺凹內部。

4 油氣勘探意義

（1）微古地貌控制沉積期顆粒灘分布

嘉一段沉積中—晚期至整個嘉二段沉積時期，研究區開始進入緩慢海退過程，特別是嘉二1亞段和嘉二2亞段沉積時期，海平面持續動蕩，致使局限臺地潮坪不同相帶頻繁交替沉積，此時的臺內淺灘為整個嘉陵江組沉積期的廣泛發育期，形成了川東地區最重要的灘相白云巖儲層。在嘉二段早—中沉積期，盆內具明顯的隆凹格局，地貌高低轉折區有利于厚層、高能灘相發育（圖8a）；同時，受整體海平面影響，嘉二2亞段沉積時期沉積的顆粒灘整體厚度大于嘉二1亞段沉積時期，除環開江—梁平臺洼、石柱古隆起及大巴山前緣外，環鄰水-豐都臺凹也是有利于灘體發育的區域，如黃草峽、大池干、方斗山等古地貌高部位發育區（圖8a）。

（2）臺凹周緣構造高部位更易形成優質儲層

鄰水-豐都臺凹周緣處于淺水碳酸鹽工廠與次深水沉積過渡帶，古地貌較高，水動力較強，具備形成粗結構、多孔碳酸鹽巖的沉積環境，是有利的生物礁、生物丘、顆粒灘沉積發育區，具有較高的原生孔隙度［10］。同時，隆起構造高部位由于海平面波動，一方面通過蒸發泵白云石化作用以及滲透回流白云石化作用形成白云巖儲集層；另一方面，頻繁的短暫暴露，大氣淡水淋濾溶蝕作用強烈，溶蝕孔發育［28］。川東地區環鄰水-豐都臺凹、石柱古隆起的白云巖厚度大，發育粉—細晶云巖和顆粒云巖，原生及次生孔隙發育，形成了良好的儲集相帶（圖8b）。

圖8 川東地區鄰水-豐都臺凹及周緣三疊系嘉二2亞段優質儲層分布Fig.8 Distribution of high-quality reservoirs of T1j22in Linshui-Fengdu intra-platform depression and its periphery，eastern Sichuan Basin

（3）持續干旱、蒸發環境形成區域蓋層

嘉二3亞段沉積時期，受海平面大幅度下降和干旱炎熱氣候影響，水循環受限并強烈咸化，沉積環境由局限臺地向蒸發臺地轉化，并出現廣泛發育的膏化、準同生白云石化和塊狀膏鹽巖沉積（圖9），形成封隔性極好的區域性蓋層，再疊加嘉陵江組四—五段更為發育的區域性膏鹽巖地層，可以形成大面積的構造-巖性圈閉，使天然氣在嘉陵江組得以聚集而形成氣藏。蒸發巖（主要是膏鹽巖）的蓋層雖然僅占總體蓋層的8%，卻封蓋了世界50%以上的油氣儲量［29］，尤其是在白云巖-蒸發巖共生體系中，上部膏鹽巖封閉性良好，控油氣能力強，具有成為良好蓋層的潛力［25］。

圖9 川東地區三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖-蒸發巖共生體系演化模式Fig.9 Evolution model of carbonate-evaporite symbiotic system of Triassic Jialingjiang Formation in eastern Sichuan Basin

5 結論

（1）川東地區三疊系嘉陵江組早期穩定構造背景下發育鄰水-豐都臺凹。臺凹呈北西—南東向展布，外形呈細長喇叭口狀，由北西往南東收口。臺凹內部地層厚度較周緣略大，為沉積時期臺凹造成的負地貌單元所致。嘉二段沉積早—中期臺凹內部與周緣白云石化程度差異明顯，晚期膏巖厚度迥異，反映臺凹發育所造成的水體深淺及能量變化。

（2）川東地區三疊系嘉陵江組沉積時期為多旋回蒸發—局限臺地環境，鄰水-豐都臺凹及其他古地質單元共同控制了嘉二段沉積時期的古地理格局及構造-沉積分異特征。嘉二段沉積早—中期，鄰水-豐都臺凹控制了其周緣顆粒灘的分布，晚期影響膏質潟湖的沉積與分布。

（3）鄰水-豐都臺凹及周緣微古地貌控制了沉積期顆粒灘的分布，臺凹周緣構造高部位更易形成優質儲層，持續干旱、蒸發環境形成區域蓋層。嘉二2亞段具備良好的成藏地質條件，鄰水-豐都臺凹具有“隆凹控灘、控儲”格局，有望成為尋找灘相整裝氣藏的戰略勘探區。