川南地區中二疊統棲霞組巖相古地理特征

雍偉

成都理工大學地球科學院 四川 成都 610059

前人研究發現碳酸鹽巖是賦存油氣的良好儲集層，四川盆地含有豐富的海相碳酸鹽巖地層，是重要的含油氣盆地。前人研究發現四川盆地中二疊統棲霞組碳酸鹽巖地層具有良好的勘探潛力，并在雙魚石、九龍山地區獲得了高產工業氣流，證明棲霞組內白云巖是良好的儲集體[1]。前人對于白云巖成因進行了大量研究，得出了多種白云巖的不同成因，但對于四川盆地棲霞組細晶白云巖成因，高能顆粒灘相成因已經成為共識[2-3]。因此，尋找棲霞期高能灘體的時空分布及刻畫當時的古地理環境對于尋找棲霞組優質白云巖儲層具有重要意義。

1 沉積背景

四川盆地是一個位于楊子地臺西北緣的次級構造單元，研究區位于四川盆地南部的川南低緩褶皺帶。石炭紀末期的云南運動使得在研究區范圍內石炭系地層遭受大規模剝蝕，并于二疊紀早期在其之上形成一套發育于濱岸-沼澤相的砂泥巖夾煤層的風化層，該套地層屬于下二疊統梁山組，在其之上為中二疊統棲霞組和茅口組[4-5]。棲霞組與下伏梁山組為整合接觸關系，梁山組末期四川盆地遭受快速海侵，地層巖性由含煤碎屑巖轉變為海相碳酸鹽巖，頂部與上覆茅口組也為整合接觸關系。

2 巖石學特征及沉積相類型

2.1 巖性類型及沉積環境

根據研究區野外露頭及區內鉆井巖心觀察，以及鏡下薄片鑒定，結合測井資料、區域沉積構造背景及前人研究成果，確定研究區棲霞組巖性主要為碳酸鹽巖，對巖石學特征進行描述，分析其沉積環境。

2.1.1 泥晶生屑灰巖

泥晶生屑灰巖一般呈淺灰色至深灰色，個別為灰黑色，中層到厚層、塊狀，少量的為薄層狀；生屑含量一般為50%～80%，有紅藻、綠藻、有孔蟲、蜓類、腕足類、棘皮類、雙殼類、腹足類、介形蟲、苔蘚蟲和海綿等，其中以藻類、有孔蟲、蜓類、腕足類、棘皮類最為常見，見圖1a。生屑顆粒分選及磨圓較差，多為原地堆積，生屑顆粒之間主要為泥晶充填，表明沉積于臺地內水動力條件較弱，水體淺且循環較好，氧氣供給較充足的環境。

圖1 川南鹽津北剖面中二疊統棲霞組薄片鏡下照片

2.1.2 亮晶生屑灰巖

亮晶生屑灰巖一般呈淺灰色到灰色，巖石為厚層-塊狀；生屑含量50%～80%，生屑種類主要為藻類和有孔蟲等。生屑分選一般較差，但有一定的磨圓度。顆粒之間主要為亮晶方解石膠結物，有時含有少量泥晶方解石（圖1b、c）。主要見于棲二段。該類巖石主要形成與較高能量的地方，為高能灘相沉積。

2.1.3 泥晶灰巖

泥晶灰巖在研究區普遍發育，主要分布在棲一段及棲二段底部。巖石呈灰色至深灰色，多為薄層和中層，生屑含量小于10%或不含生屑。生屑可見腕足類、海綿骨針和介形蟲等，泥質含量相對較高（圖1d）。表明形成于相對低能環境，其形成環境可能為半局限臺地、高能灘之間的低能灘間海或較深水臺內洼地。

2.1.4 細晶白云巖

該類巖石在野外宏觀上表現為淺灰色-灰白色，厚層狀至塊狀，鏡下觀察可見明顯顆粒邊界，呈他形-半自形，顆粒間見灰泥雜基充填，晶間孔發育（圖1e、f），該類巖石是川南地區棲霞組儲層的主要儲集巖石類型。對于白云巖的成因研究，前人做過大量的工作，對不同類型白云巖的成因存在不同看法，但總體上認為層狀細晶白云巖與高能灘相沉積環境相關。

2.2 沉積相類型

根據巖石類型的識別及沉積環境的判斷，結合前人研究成果，認為研究區棲霞組主要為臺地沉積模式，進一步劃分為半局限臺地相、開闊臺地相。具體劃分如表1所示。

表1 川南地區中二疊統棲霞組沉積相類型劃分簡表

3 巖相古地理特征

以野外露頭、室內薄片巖性鑒定及其沉積環境研究為基礎，結合區內大量鉆井、測井資料，統計區內顆粒灰巖厚度、白云巖厚度、顆地比等數據，根據單因素作圖法，以整個棲霞組為編圖單元，采用優勢相原則，繪制川南地區棲霞組巖相古地理圖見圖2。

圖2 川南地區中二疊統棲霞組巖相古地理圖

根據前面研究的基礎，結合前人研究成果，川南地區棲霞組沉積模式為臺地沉積，進一步劃分為半局限臺地及開闊臺地。在川西至川西北一帶主要為臺地邊緣相帶[6-7]，帶內礁灘發育，造成地層增厚并在局部地區高于海平面，影響川西地區海水循環，使得川南地區資陽-宜賓一線以西形成半局限臺地沉積環境，主要發育的巖性為灰色-淺灰色厚層-塊狀泥晶灰巖、生屑泥晶灰巖、粉晶白云巖等，區內灘體發育較少，地層厚度一般在60～80m。

資陽-宜賓一線以東為開闊臺地，進一步劃分為開闊海、臺內灘、臺內洼地亞相。臺內灘亞相巖性主要為淺灰色厚層-塊狀亮晶生屑灰巖、泥晶生屑灰巖、粉-細晶白云巖，鏡下觀察生物及其發育，該環境水體能量較大，生物顆粒一般較破碎，由于礁灘體內造礁生物的生命活動，使得灘體發育地區地層厚度增大；開闊海亞相巖性主要為灰色厚層-塊狀泥晶灰巖、生屑泥晶灰巖等，白云巖少見，生物類型可見有孔蟲、雙殼類、腹足類、藻類等生物，鏡下顆粒較完整，反映能量較低的沉積環境；臺內洼地亞相巖性主要為灰色-深灰色中-厚層泥灰巖、泥晶灰巖，沉積環境水體較深，能量較低，生物罕見，沉積速率較低，地層厚度一般小于60m。

4 結束語

川南地區中二疊統棲霞組為碳酸鹽巖沉積，沉積模式為臺地沉積，主要識別出半局限臺地、開闊臺地兩種相帶，資陽-宜賓一線以西為半局限臺地環境，以東為開闊臺地環境。進一步劃分為半局限海、開闊海、臺內灘、臺內洼地四種亞相，其中半局限海亞相發育在半局限臺地內，開闊海亞相、臺內洼地亞相發育在開闊臺地內，其中臺內洼地亞相分布在區內X14井-H17井一線以東，臺內灘主要發育在開闊臺地內，分布在ST1、H17、H23井附近。