田成偉，安顯銀，羅清園，徐少華

（1．四川省地質礦產勘查開發(fā)局 區(qū)域地質調查隊，四川 雙流 610213；2．中國地質大學（武漢）地球科學學院，湖北 武漢 430074；3．成都地質礦產研究所，四川 成都 610082；4．成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059）

0 引 言

2006年，在普光氣田勘探思路的啟示下，在川東北元壩地區(qū)發(fā)現大型飛仙關—長興組礁灘相地質異常體，后經元壩1井、元壩1－側1井、元壩2井等證實了該區(qū)長興組—飛仙關組的含氣性［1］，顯示該區(qū)巨大的勘探開發(fā)前景。目前，該區(qū)勘探開發(fā)中存在的主要問題是儲層的非均質性限制了油氣大量產出，因此如何尋找長興組—飛仙關組優(yōu)質儲層，即碳酸鹽巖臺地邊緣礁灘相儲層預測成為了該區(qū)目前亟待解決的問題。已有勘探實踐表明，層序地層學是沉積特征和儲層預測研究領域有力的地質方法［2－9］。因此，筆者利用露頭、鉆井、測井、地震等資料建立元壩地區(qū)長興組層序地層格架，分析層序格架內部地層發(fā)育分布特征，并在層序地層格架模式的指導下，探討沉積相及其平面展布特征，尋找有利礁灘儲層相帶，對元壩地區(qū)長興組下一步勘探開發(fā)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

元壩地區(qū)位于四川盆地北部蒼溪、旺蒼、巴中交匯區(qū)域。從區(qū)域構造上看，該區(qū)位于龍門山北段前緣，受龍門山、米倉山和大巴山控制，為九龍山背斜、通南巴背斜以及南部—閬中凸起挾持之下的近東西向平緩構造帶，被3個背斜構造帶所圍繞，總體為單斜構造，屬于川中低緩構造帶的一部分（圖1［1］）。元壩地區(qū)作為一個大型低緩構造帶，位于九龍山背斜構造帶南翼、通南巴背斜構造帶西南側；受構造活動影響相對較弱，區(qū)內地層僅有輕微褶皺，構造形變弱，斷裂不發(fā)育，僅形成小規(guī)模的低幅構造，以巖性圈閉為主［10］。

圖1 元壩地區(qū)地理及構造位置Fig．1 Geographic and Tectonic Location of Yuanba Area

2 三級層序劃分對比

2．1 鉆井層序劃分

在前人研究［11－12］的基礎上，結合露頭、測井、地震資料，對研究區(qū)內18口典型井進行層序劃分。碳酸鹽巖主要是生物生長式的原地沉積，而碎屑巖主要通過河流、海浪、潮汐搬運沉積，因此碳酸鹽巖層序劃分不能照搬碎屑巖的模式。筆者采用的層序地層劃分步驟為：沉積趨勢分析→堆砌方式確定→體系域劃分→沉積層序劃分。具體的層序地層單元劃分為（以元壩X井為例）：元壩X井位于自西向東第2排堤礁靠海灣（潮汐通道）一側，總體處于臺地邊緣礁灘相帶；該井鉆遇地層齊全，巖性變化所反映的沉積趨勢變化非常清晰，層序地層劃分具有代表性。利用Vail經典層序地層學理論將長興組劃分為2個三級層序，分別為SQ1和SQ2，并劃分出4個體系域，由老到新層序依次劃為SQ1海侵體系域（TST）、SQ1高水位體系域（HST）、SQ2海侵體系域、SQ2高水位體系域（圖2）。

SQ1海侵體系域：基準面快速上升的沉積體系［13］，自然伽馬曲線形態(tài)呈漏斗形。巖性剖面上，底部為高自然伽馬的潟湖濱沼相碳質泥巖，其上為礁灘相的含云生屑灰?guī)r夾生屑灰?guī)r，再往上為泥質灰?guī)r，頂部為硅質灰?guī)r，反映巖性向上變細、基準面快速升高的沉積旋回，尤其從含云生屑灰?guī)r直接過渡到泥質灰?guī)r，這種巖性組合表明縱向上的跳相，反映基準面快速上升過程中的沉積。

SQ1高水位體系域：海侵結束到基準面快速下降開始時的沉積體系［10］，自然伽馬逐漸減小，自然伽馬曲線形態(tài)呈鐘形。巖性剖面上，巖性由老到新依次為硅質灰?guī)r、生屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、白云巖、生屑灰?guī)r、白云巖。其中，下部由硅質灰?guī)r－生屑灰?guī)r的巖性組合變?yōu)槲⒕Щ規(guī)r－生屑灰?guī)r，表明海平面來回動蕩但整體呈緩慢上升的臺地邊緣相沉積，上部的2個生屑灰?guī)r→白云巖的沉積旋回表明基準面穩(wěn)定在最高位置的潟湖潮坪相沉積。

SQ2海侵體系域：自然伽馬從下到上逐漸增大，該體系域為白云巖→含云灰?guī)r→生屑灰?guī)r→微晶灰?guī)r的巖性組合，表明海平面快速上升過程中的沉積，此時可容空間增量大于沉積物沉積量，為欠補償沉積。

圖2 元壩X井層序地層綜合柱狀圖Fig．2 Integrated Columnar Section of Sequence Stratigraphy of Well YuanbaX

SQ2高水位體系域：由10個向上變粗的、巖性從生屑灰?guī)r變?yōu)榘自茙r或生屑白云巖的準層序組成，表明基準面在較高位置來回動蕩并整體呈緩慢上升的沉積，此時基準面雖有上升但可容空間增量小于沉積物的沉積量，為過飽和沉積。生屑灰?guī)r夾白云巖的組合表明整體處于蒸發(fā)環(huán)境。

2．2 層序地層對比

為保證層序邊界在平面上的協(xié)調性和一致性，并進一步掌握各層序地層單元橫向上的展布特征及縱向上的演化規(guī)律［14］，在單井層序地層分析的基礎上，選擇過元壩22井—元壩X井—元壩3井—元壩4井的聯井剖面進行層序地層橫向對比分析（圖3），得出元壩地區(qū)二疊系長興組三級層序具有以下特征：①2個三級層序的層序界面為Ⅱ型層序界面，其中主要發(fā)育并保存了海侵體系域和高水位體系域；②層序向盆地方向逐漸減薄，巖性由白云巖、生屑灰?guī)r變?yōu)楹嗷規(guī)r、泥質灰?guī)r、頁巖，表明層序的發(fā)育與沉積環(huán)境密切相關；③2個三級層序中海侵體系域橫向分布穩(wěn)定，厚度較薄，表明該體系域沉積時期海侵速度快，時間短；④SQ2中高水位體系域在元壩X井中較元壩22井更為發(fā)育，而從巖性上看，該時期為礁最為發(fā)育的時期，說明在具有足夠生長空間的前提下，由于波浪能夠從遠洋帶來生物礁生長所需的營養(yǎng)物質，越靠近盆地營養(yǎng)越豐富，從而使臺地邊緣礁越靠近盆地生長速度越快。

3 沉積相分析

3．1 沉積相類型

上二疊系長興期，元壩地區(qū)位于龍門山海槽東南側、樂山—龍女寺古隆起東北側以及開江—梁平海槽西北側，整體上處于古隆起到深水海槽的坡折帶。針對研究區(qū)特殊環(huán)境，利用鉆井、測井、地震資料將該區(qū)長興組劃分為盆地、陸棚、（礁前）斜坡、開闊臺地、礁、灘、潟湖、潮坪以及濱海（沼澤）9個相帶。

圖3 元壩22井—元壩4井長興組沉積相剖面Fig．3 Sedimentary Facies Profiles of Changxing Formation from Well Yuanba22to Well Yuanba4

（1）盆地－陸棚－（礁前）斜坡相為深水環(huán)境，以沉積遠洋灰泥為特征，自然伽馬較高。盆地相典型標志為頁巖（密集段）；深水陸棚發(fā)育大量泥灰?guī)r；（礁前）斜坡相以發(fā)育泥灰?guī)r、滑塌堆積的生物屑灰?guī)r為特征。在地震剖面上，（礁前）斜坡以楔狀收斂強反射為特征［圖4（a）］，盆地以平行光滑連續(xù)強振幅為特征［圖4（b）］，陸棚則為弱振幅雜亂反射（圖4）。

（2）開闊臺地－礁－灘相為一個淺水高能環(huán)境組合，自然伽馬較低。開闊臺地相以發(fā)育微晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r為特征，礁相在抗浪條件下發(fā)育，水深可以與開闊臺地相當或更深，灘相則在相對淺水無抗浪條件下發(fā)育。在地震剖面上，開闊臺地為層狀弱反射［圖4（c）］，灘為強振幅丘狀疊置反射［圖4（d）］，礁為丘狀凸起內部近空白反射［圖4（e）］。

（3）潟湖－潮坪－濱海（沼澤）相為淺水低能環(huán)境組合，自然伽馬較高。在抗浪的前排高大礁體之上發(fā)育潮坪相白云巖，礁體之后區(qū)域發(fā)育潟湖相泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、白云巖，以含云、高自然伽馬為特征。潟湖－濱海（沼澤）相地震響應為：下凹古地貌、整潔—不整潔、弱—中振幅反射［圖4（f）］。

3．2 沉積相平面展布特征

本研究的沉積相圖是利用每個時期的古地貌圖疊加地震相分析得到的礁灘相帶、低能相帶以及開闊臺地相、潟湖相等標定制作而成。

通過SQ1海侵時期古地貌圖與礁灘沉積體（地震掃描解釋）的疊合，得到SQ1層序中海侵體系域的沉積相圖（圖5）。其主要特征為：碳酸鹽巖臺地初見雛形，臺地邊緣坡折帶礁灘呈個體出現，獨立發(fā)育，規(guī)模較小，礁灘總體欠發(fā)育。

同樣方法得到的SQ1層序中高水位體系域沉積相圖（圖6）主要特征為：碳酸鹽巖臺地開始初步形成，開闊臺地相帶、臺地邊緣礁灘相帶、盆地相帶清晰可辨，但此時（礁前）斜坡／陸棚相帶比較模糊，不能辨認。臺地邊緣坡折帶礁灘快速發(fā)育，并通過礁體的側向生長連接成為堤礁，呈5排北西向右旋雁行排列，整個臺地邊緣內部發(fā)育礁群、點礁、灘群構成臺地邊緣礁灘相帶。與海侵體系域時期相比研究區(qū)西南角由斜坡變?yōu)殚_闊臺地相，（礁前）斜坡／陸棚相帶范圍向盆地方向擴大，臺地邊緣礁灘由規(guī)模小獨立發(fā)育的點礁連接成為規(guī)模較大的礁灘群。

SQ2層序中的海侵體系域時期海平面快速上升，持續(xù)時間短，沉積厚度較薄。雖然在臺地邊緣繼續(xù)發(fā)育礁灘，但生長緩慢，規(guī)模小。斜坡盆地內沉積含泥灰?guī)r。礁灘的生長厚度與斜坡盆地內灰?guī)r的沉積厚度大致相等。

圖7為SQ2層序中的高水位體系域沉積相圖。其主要特征為：碳酸鹽巖臺地正式形成，各相帶之間界限非常清晰。臺地邊緣坡折帶礁灘繼續(xù)在原地生長，由SQ1時期的5排堤礁演變?yōu)?排，臺地邊緣內部礁灘大量發(fā)育，幾乎充填了所有可以生長的空間，擴大了臺地邊緣礁灘相帶的范圍，研究區(qū)西南角的開闊臺地相已演變成臺地邊緣礁灘相。

圖4 各沉積相帶地震響應特征Fig．4 Seismic Reflection Characteristics of Different Sedimentary Facies Zones

圖5 SQ1層序海侵體系域沉積相分布Fig．5 Distribution of Sedimentary Facies of Transgressive System Tract in SQ1Sequence

圖6 SQ1層序高水位體系域沉積相分布Fig．6 Distribution of Sedimentary Facies of Highstand System Tract in SQ1Sequence

圖7 SQ2高水位體系域沉積相分布Fig．7 Distribution of Sedimentary Facies of Highstand System Tract in SQ2Sequence

4 結 語

（1）以Vail經典層序地層學理論為指導，在川東北元壩地區(qū)上二疊系長興組劃分出2個三級層序（SQ1、SQ2），其均由海侵體系域和高水位體系域組成。層序界面為Ⅱ型層序界面。層序橫向上分布穩(wěn)定，向盆地方向逐漸減薄，2個三級層序中海侵體系域厚度較薄。

（2）礁灘主要在三級層序的高水位體系域中生長。海侵體系域中雖也有生長，但是規(guī)模小，且水位較高，不易遭受溶蝕形成儲層。因此，建議將元壩地區(qū)長興組高水位體系域臺地邊緣礁灘相帶作為下一步勘探開發(fā)目標，落實含油氣性。

（3）應用露頭、鉆井、測井、地震等資料綜合分析碳酸鹽巖沉積特征的層序地層學方法，無疑是預測碳酸鹽巖沉積特征的一種有效而實用的方法，這為碳酸鹽巖勘探提供了一套非常適用的手段。

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