代 龍，胡明毅，胡忠貴，王 偉

（1 中海石油（中國）有限公司湛江分公司； 2 長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）（3 中海石油（中國）有限公司上海分公司）

上石炭統(tǒng)黃龍組在四川盆地內(nèi)部大面積缺失,它只主要分布于盆地的東北部以及西北緣的龍門山一帶［1-2］，黃龍組沉積厚度多為20～60 m，局部地區(qū)在80m以上（圖1）。 經(jīng)過三十年的勘探開發(fā)，以上石炭統(tǒng)黃龍組為主要產(chǎn)層的盆地東部產(chǎn)量逐漸下降，而且目前已由構(gòu)造油氣藏為主的勘探轉(zhuǎn)為了地層—巖性油氣藏勘探階段。 因此，加強對天然氣成藏有直接控制作用的沉積相研究，對本區(qū)黃龍組勘探領(lǐng)域的優(yōu)選和增儲上產(chǎn)具有十分重要的意義。

對于四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組沉積相的研究，前人提出了很多不同的觀點： 部分學(xué)者認為本區(qū)黃龍組的沉積為潮坪模式［3-4］，也有學(xué)者認為屬潟湖—海灣模式［5］，還有學(xué)者則歸屬為蒸發(fā)臺地—局限臺地模式［6-7］。 本文通過鉆井巖心觀察、薄片鑒定，結(jié)合巖石學(xué)、測井及地震資料的綜合研究，認為本區(qū)黃龍組主要為一套潮坪—淺海陸棚沉積，并編制了黃龍組一段、二段和三段的沉積微相平面圖，以期為提高四川盆地黃龍組勘探開發(fā)效益提供更多的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地位于龍門山斷裂以東及重慶市境內(nèi)，北為米倉山，南為大涼山，西為龍門山，東以齊岳山為界。以現(xiàn)今地層分布邊界計算，盆地面積約18×104km2。盆地內(nèi)部現(xiàn)今構(gòu)造被劃分為川東南斜坡高陡構(gòu)造區(qū)、 川中平緩構(gòu)造區(qū)和川西坳陷低陡構(gòu)造區(qū)三個大的分區(qū)，盆地周緣地形具有西高東低、北陡南緩的特點［7-8］。

四川盆地的西部，上石炭統(tǒng)黃龍組主要出露于盆地西北緣的龍門山一帶，它為一套較穩(wěn)定的碳酸鹽巖沉積。 晚石炭世，四川盆地西北部持續(xù)遭受海侵，從東向西，由潮坪環(huán)境逐漸變?yōu)樯钏练e環(huán)境，黃龍組的下部平行不整合于下石炭統(tǒng)總長溝組頂部的紫紅色泥頁巖之上，黃龍組的上部與上覆的上石炭統(tǒng)馬平組含碳泥巖成平行不整合接觸關(guān)系。四川盆地的東部，晚石炭世早期，由于海水大規(guī)模由北向南階梯狀侵進，川東地區(qū)出現(xiàn)向古陸超覆的碳酸鹽巖地層；隨后的云南運動使得川東地區(qū)再次隆升為陸，由于遭受風(fēng)化剝蝕作用，形成了黃龍組頂部高低不平的古巖溶地貌和各種巖溶巖系。由于加里東運動的影響，除川東西部靠近鄂西的少數(shù)相對低洼部位殘存有下石炭統(tǒng)和州組部分地層之外，大部分地區(qū)僅殘存上石炭統(tǒng)黃龍組，整個黃龍組地層不整合超覆于中志留統(tǒng)韓家店組的暗色泥頁巖之上（表1）。

圖1 四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組地層厚度圖

表1 四川盆地石炭系地層劃分表

2 巖性特征

通過對研究區(qū)10 口鉆井取心段系統(tǒng)描述、 本文7 條野外剖面實測和362 塊薄片鏡下鑒定，依據(jù)巖性、巖相和沉積演化特征［9-11］，將黃龍組由下而上劃分為三個巖性段：黃龍組一段、黃龍組二段和黃龍組三段，各段的巖性具有不同的特征，相應(yīng)地反映出不同的沉積環(huán)境（圖2）。 碳酸鹽巖沉積相受多種因素的影響，如地形坡度、水動力、氣候、古構(gòu)造、陸源碎屑的注入等［12-13］。

2.1 盆地東部的黃龍組

四川盆地東部黃龍組可分為三個巖性段（圖2a），巖性自下而上由粉—細晶次生灰?guī)r為主，逐漸過渡為微—粉晶白云巖、 顆粒和晶粒白云巖為主，再至泥—微晶灰?guī)r為主，各種巖性組合反映出了不同的沉積相類型［14-15］。

黃龍組二段 巖石類型主要以各類白云巖為主，可細分為淺灰色、褐灰色微晶白云巖（圖3c,3d）、粉—細晶白云巖、溶孔角礫云巖等。顆粒白云巖可分為潮間藻砂坪相的顆粒白云巖、 潮間淺灘相的顆粒白云巖，其中潮坪—潟湖相主要為藻屑藻跡白云巖、藻砂屑白云巖、砂屑白云巖（圖3e）、球粒白云巖等，潮間淺灘相主要為（含）生物碎屑白云巖、蟲屑白云巖、藻砂屑白云巖等（圖3f）。在粉—細晶白云巖和顆粒白云巖中往往發(fā)育豐富的溶蝕孔洞，為研究區(qū)石炭系最重要的儲集巖類型。 厚度一般為20～45 m。

黃龍組三段 在野外實測剖面中不完整，巖性主要為正常淺海陸棚相的泥—微晶（少量粉晶）灰?guī)r（圖3g）、生物碎屑灰?guī)r（圖3h），偶含少量有孔蟲、棘皮等生物碎屑，局部夾有生物碎屑灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r。晚石炭世晚期，由于受云南運動影響，黃龍組頂部部分地層受古表生期大氣淡水溶蝕作用而轉(zhuǎn)化為巖溶角礫巖，為研究區(qū)石炭系有利的儲集巖類型。厚度一般為0～27 m。

圖3 四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組常見巖石類型顯微照片

2.2 盆地西北部的黃龍組

川西北地區(qū)的黃龍組地層發(fā)育比較齊全，但厚度不大，由于巖性差別不明顯而不容易劃分。黃龍組自下而上也可分為一段、二段和三段(圖2b)。

黃龍組一段 淺灰—灰白色厚層—塊狀生物碎屑灰?guī)r，夾黃綠色泥巖，頂部可見沖刷面。見有蟲筳、腕足類、藻類和棘皮動物等化石。 厚度一般為0～27m。

黃龍組二段 淺灰—灰白色厚層—塊狀生物碎屑灰?guī)r，夾黃綠色泥巖,頂部可見沖刷面。 含蟲筳、非蟲筳有孔蟲、藻類、腕足類和棘皮動物等化石。 厚度一般為20～38 m。

黃龍組三段 主要為灰白色塊狀、 厚層狀鮞?；?guī)r和灰色厚層含生物碎屑灰?guī)r（圖3i）,局部可見較強的白云石化。 產(chǎn)有孔蟲、藻類、介形蟲和腹足類等化石。 厚度一般為15～30 m。

3 沉積相劃分及沉積模式

通過對典型井巖心的觀察描述、分析鑒定，結(jié)合測井、錄井、地震及鄰區(qū)資料，對四川盆地重點探井的單井沉積相類型進行綜合分析［16］，研究表明，四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組主要發(fā)育一套潮坪—陸棚沉積體系，其中潮坪體系主要發(fā)育碳酸鹽巖潮坪相，陸棚以周緣受局限的海灣陸棚相為主。 本文綜合整個四川盆地黃龍期沉積由相對局限的海灣向正常開闊的淺海演化的規(guī)律，提出了潮坪—陸棚沉積相劃分方案（表2），建立了四川盆地黃龍組沉積相模式（圖4）。

以通識課為專業(yè)教學(xué)基礎(chǔ)，通過與企業(yè)、兄弟院校及校內(nèi)其他院系共同開設(shè)相關(guān)課程．通過課程體系的完善和實施，使學(xué)生能夠把專業(yè)知識、實用技術(shù)和職業(yè)素質(zhì)等有機結(jié)合，培育復(fù)合型信息與計算科學(xué)人才．

表2 四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組沉積相劃分簡表

圖4 四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組沉積模式圖

3.1 潮坪相

潮坪相是具有周期性潮汐作用的非常平緩的海岸帶，多發(fā)育在無強烈海浪作用的潟湖周圍、海灣、障壁島或沙壩后面。根據(jù)巖性及古生物特征，以潮汐作用為主要標(biāo)志，可劃分出潮上坪、潮間坪和潮下坪3個相帶。

潮上坪 主要發(fā)育于氣候炎熱干旱和純蒸發(fā)量很高的潮上帶環(huán)境，具有海岸地勢平坦、地下水面很淺等特點。 由膏坪、膏質(zhì)白云巖坪和白云巖坪等微相組成。 黃龍組沉積早期海侵規(guī)模比較小，僅限于在相對低凹且間歇有海水侵入的局部區(qū)域。 因此，四川盆地東部黃龍組一段普遍發(fā)育潮上坪沉積環(huán)境。 該沉積體系的巖性主要為粉—細晶次生灰?guī)r（圖3a，3b)和含膏質(zhì)、含白云質(zhì)次生灰?guī)r等。

潮間坪 位于平均高潮面和平均低潮面之間的地帶，由藻砂坪、白云巖坪、潟湖和淺灘等微相組成，以微—亮晶顆粒白云巖、 灰質(zhì)白云巖和微—粉晶白云巖為主，局部夾砂礫屑白云巖（圖3e），亦可見顯示間歇暴露干化作用的干裂角礫狀白云巖。底部沖刷、干裂構(gòu)造非常發(fā)育，特別是由潮汐控制的沉積分帶性更加清楚和完整，且上部更為頻繁地夾有膏（鹽）假晶白云巖和破碎角礫狀白云巖，顯示受障壁灘保護的沉積高地周緣或古陸邊緣的潮坪具有更為寬闊和平坦的沉積地貌，以及水循環(huán)受限、鹽度變異和暴露指數(shù)偏高的環(huán)境特征。

潮下坪 剖面上，潮下坪位于潮坪相沉積體系的下部，平面上，它處于沉積高地外側(cè)或近古陸的邊緣，處于海灣陸棚的低潮線與浪基面之間。潮下坪進一步可分為潮下低能帶的靜水泥和潮下高能帶的淺灘微相。淺灘微相的水體循環(huán)良好，沉積物以各種生物骨?；蛩樾?、內(nèi)碎屑、鮞粒等顆粒組分為主。

3.2 海灣陸棚相

海灣陸棚相主要在黃龍組二段和三段發(fā)育，由于研究區(qū)的古地理背景仍為一相對局限的海灣，故又將此相稱為海灣陸棚沉積體系，主要由淺水陸棚亞相組成。

淺水陸棚亞相 淺水陸棚亞相可進一步劃分為潮下靜水泥和濱外淺灘兩個微相。 潮下靜水泥以微晶灰?guī)r為主，其次為塊狀微—粉晶白云巖。濱外淺灘巖性主要為生物碎屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、核形石灰?guī)r和珊瑚礁灰?guī)r，這一相帶是儲層發(fā)育的有利沉積相帶。

4 沉積微相平面展布

本文在單井沉積相、剖面沉積相分析的基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計了各地層單元的地層厚度、顆粒巖厚度、角礫巖厚度以及整個黃龍組殘余厚度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，并以黃龍組各巖性段為編圖單元，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及演化特征，分別編制了黃龍組一段、二段和三段的沉積微相圖(編圖方法參見文獻[17])，精細地描述了各巖性段的沉積微相平面展布特征。 本文認為海水來自東、西兩個方向，四川盆地以近南北向的華鎣山構(gòu)造帶為界被分割成各自獨立的潮坪-陸棚相沉積環(huán)境（圖5）。

4.1 黃龍組一段沉積微相空間展布

由于研究區(qū)總體上為一相對局限的海灣環(huán)境，在西部和南部靠近古陸邊緣的華西1 井、池32 井一帶蒸發(fā)作用尤為強烈，發(fā)育膏質(zhì)白云巖坪為主，地層最厚為22 m。 盆內(nèi)大部分地區(qū)以發(fā)育向沉積高地和古陸上超的潮上坪沉積體系為主，主要發(fā)育潮上坪膏質(zhì)白云巖坪、潮間坪膏質(zhì)白云巖坪微相（圖5a），由于巖性致密，一般不利于儲層發(fā)育。

4.2 黃龍組二段沉積微相空間展布

研究區(qū)總體上處于淹沒狀態(tài)，相對黃龍組一段沉積期，水體明顯變深，區(qū)域上以沉積準(zhǔn)同生和后生成因的泥—微晶白云巖、 顆粒白云巖和晶粒白云巖為主。 黃龍組二段地層厚度變化不大，普遍在21.5～42.5 m。 區(qū)內(nèi)沉積微相主要有潮間坪淺灘、潮下坪淺灘、潮間坪藻砂坪、潮間坪灰質(zhì)白云巖坪、潮間坪潟湖(圖5b)。 其中，潮間坪灰質(zhì)白云巖坪和潮間坪潟湖主要發(fā)育于研究區(qū)東西兩側(cè)，分布范圍較廣，巖性較為致密，一般不利于儲層發(fā)育，常成為儲層間隔層。灘相沉積在該時期發(fā)育最廣，這是最有利于儲層發(fā)育的沉積微相，主要分布于研究區(qū)中部，包括潮間坪藻砂坪、潮間坪淺灘、潮下坪淺灘、濱外淺灘等微相。

4.3 黃龍組三段沉積微相空間展布

四川盆地石炭系黃龍組三段厚度差異比較大，變化范圍在2～27 m之間。 該段在本區(qū)主要發(fā)育潮下坪淺灘、靜水泥和濱外淺灘微相(圖5c)。 潮下高能帶的淺灘微相、 濱外淺灘微相的分布面積較黃龍組二段縮小，它們亦是本區(qū)有利于儲層發(fā)育的沉積微相。靜水泥微相因巖性較致密而不太有利于儲層發(fā)育。

圖5 四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組沉積相平面圖

5 有利沉積相帶評價

根據(jù)前人對四川盆地石炭系多年的研究成果，以及對本區(qū)巖心、 薄片、 測井解釋等資料的綜合分析，認為黃龍組二段的儲層物性最好，儲層最為發(fā)育，而黃龍組一段和三段的巖性致密，儲層相對不發(fā)育。本文以黃龍組二段為例，統(tǒng)計了不同沉積微相的物性特征（表3）。

表3 四川盆地黃龍組二段不同沉積微相物性參數(shù)統(tǒng)計

在縱向上，黃龍組二段主要發(fā)育的沉積微相，分別是潮間坪淺灘、潮下坪淺灘、濱外淺灘、藻砂坪、潟湖和灰質(zhì)白云巖坪。 研究區(qū)內(nèi)黃龍組取心井各段巖石類型的孔隙度分析表明，潮間坪淺灘、 潮下坪淺灘、濱外淺灘、藻砂坪四類沉積微相具有較好的儲集性能。 在平面上，淺灘相分布最廣，且該相帶物性最好，因此，可優(yōu)選該相帶分布區(qū)為四川盆地石炭系碳酸鹽巖孔隙性儲層的主要勘探領(lǐng)域。

6 結(jié) 論

（1）四川盆地上石炭統(tǒng)黃龍組主要發(fā)育一套潮坪—陸棚沉積體系，其中潮坪體系主要發(fā)育碳酸鹽巖潮坪相，陸棚體系以周緣受局限的海灣陸棚相為主。 進一步劃分出4 種亞相和10 種微相類型。

（2）黃龍組一段主要發(fā)育潮上坪膏質(zhì)白云巖坪和潮間坪膏質(zhì)白云巖坪，儲集層發(fā)育較差；黃龍組二段主要發(fā)育潮間坪淺灘、藻砂坪、灰質(zhì)白云巖坪、潟湖和潮下坪淺灘，頻繁的海侵與海退形成了良好儲集層；黃龍組三段主要以潮下坪淺灘和靜水泥為主，發(fā)育一定的儲集體。

（3）潮間坪淺灘、潮下坪淺灘、濱外淺灘和潮間藻砂坪四類沉積微相，在研究區(qū)黃龍組二段沉積時期分布范圍最廣，儲集物性最好，為四川盆地黃龍組最有利的儲集層。

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