馬　騰　譚秀成,3　李　凌,3　曾　偉,3　金民東

羅　冰4　洪海濤4　胡　平1,2

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室　成都　610500；2.四川省天然氣地質(zhì)重點實驗室　西南石油大學(xué)　成都　610500；

3.中石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室沉積與成藏分室　西南石油大學(xué)　成都　610500；4.中石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院　成都　610000)

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四川盆地早寒武世龍王廟期沉積特征與古地理

馬騰1,2譚秀成1,2,3李凌1,2,3曾偉1,2,3金民東1,2

羅冰4洪海濤4胡平1,2

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室成都610500；2.四川省天然氣地質(zhì)重點實驗室西南石油大學(xué)成都610500；

3.中石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室沉積與成藏分室西南石油大學(xué)成都610500；4.中石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院成都610000)

摘要基于盆內(nèi)及其周緣鉆孔取芯和露頭剖面資料，結(jié)合區(qū)域背景和龍王廟組地層充填厚度分析認(rèn)為，四川盆地周緣龍王廟期北鄰摩天嶺微古陸和漢南古陸、西接康滇古陸，東南和東北分別為威信—黔江、石阡—秀山—龍山和鎮(zhèn)巴—巫溪—巴東水下古隆起環(huán)抱；盆內(nèi)呈近北東向展布的川中古隆起和閬中—通江坳陷、江津—奉節(jié)坳陷構(gòu)成“一隆兩坳”，南部瀘州—筠連—昭通繼承性坳陷依然存在；盆地及周緣向東北隅和東南隅分別接入秦嶺洋和江南盆地。受此影響，龍王廟期發(fā)育連陸碳酸鹽巖臺地—斜坡—盆地沉積體系，連陸碳酸鹽巖臺地構(gòu)成沉積主體，可識別出混積潮坪、局限—蒸發(fā)臺地、半局限—局限臺地和臺地邊緣沉積相類型；進一步通過碎屑巖含量與陸源方向、石灰?guī)r、白云巖和膏鹽巖含量與海域局限性和臺地邊緣相對位置、顆粒巖含量等分析，闡明了龍王廟期巖相古地理展布樣式并建立了沉積模式。結(jié)果表明潮坪向海側(cè)、水下古隆起、瀘州—筠連—昭通坳陷周緣是顆粒灘有利發(fā)育區(qū)，樂山和資陽地區(qū)經(jīng)由早寒武世早期的充填拼合作用已形成統(tǒng)一古隆起，震旦紀(jì)末期—早寒武世的南北向桐梓—筠連裂陷槽演變?yōu)闉o州—筠連—昭通臺內(nèi)坳陷，研究成果對拓寬龍王廟組灘控巖溶型儲層的勘探領(lǐng)域具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞顆粒灘古隆起連陸碳酸鹽巖臺地臺地邊緣相模式古地理格局

0引言

近期，四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組取得重大突破，提交天然氣探明儲量逾4 400×108m3[1-2]，證實了四川盆地寒武系優(yōu)質(zhì)的油氣地質(zhì)基礎(chǔ)條件[3-4]。早年相關(guān)研究因地腹資料限制，只能從一些小尺度工作中獲得啟示[5-8]，普遍認(rèn)為中上揚子地區(qū)為典型臺地相沉積，上揚子北緣接秦嶺洋，東南緣與江南海盆相通。顯然這些認(rèn)識對于盆內(nèi)精細(xì)勘探還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。近年盡管龍王廟組儲層研究手段不斷更替[9-10]，然而限于現(xiàn)有地球物理勘探技術(shù)，針對薄灘型儲層預(yù)測尚不成熟。還原到儲層地質(zhì)學(xué)研究，大型古隆起背景、規(guī)?；w粒灘發(fā)育仍是川中龍王廟大型氣田形成的關(guān)鍵[11]，顆粒灘疊加加里東期巖溶改造是龍王廟組儲層形成的重要地質(zhì)因素[12]?？梢?，弄清大中尺度古地理格局和顆粒灘平面預(yù)測依然是尋找盆內(nèi)有利儲層區(qū)帶的首要工作。

眾所周知，顆粒灘平面展布受同期海平面升降和古地理格局控制[13-14]。對龍王廟期古地理格局的恢復(fù)已然成為預(yù)測顆粒灘發(fā)育的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合沉積相的展布特征，可進一步尋找潛在的顆粒灘發(fā)育區(qū)和預(yù)測規(guī)模儲集體。隨著龍王廟組勘探局面的打開，相關(guān)探索性研究已逐步深入[15-18]，但對于龍王廟期古地理格局、沉積相及顆粒灘平面展布的基本認(rèn)識分歧仍然較大，如蜀南一帶元古代—早寒武世存在的裂陷槽是否關(guān)閉，大型古隆起對優(yōu)質(zhì)儲層的形成控制效應(yīng)[19-23]具體表現(xiàn)在哪些方面，上揚子臺地與秦嶺洋、江南海盆連接部為緩坡還是陡坡，顆粒灘相平面展布規(guī)律受何種因素控制。對此類問題認(rèn)識不清，無疑限制了龍王廟期下一步精細(xì)勘探。本次在前人基礎(chǔ)上，綜合曾偉等[24-25]國家重大專項子課題研究成果，依靠盆地及周緣171份鉆孔、區(qū)域野外露頭剖面調(diào)查資料(圖1a)進行綜合調(diào)研、實測踏勘、取樣與論證分析，利用地層充填厚度恢復(fù)龍王廟期沉積背景，綜合運用單井和野外露頭巖性、巖相資料識別和劃分沉積相，并通過單因素定量分析恢復(fù)龍王廟期巖相古地理，建立相應(yīng)沉積相模式，希望研究成果有助于拓寬龍王廟組灘控巖溶型儲層勘探領(lǐng)域。

1區(qū)域背景

圖1　研究區(qū)及鄰區(qū)地質(zhì)背景a.選用單井和野外露頭區(qū)域位置；b.研究區(qū)所在區(qū)域位置；c.中上揚子地區(qū)新元古代早期古構(gòu)造格局(據(jù)周小進等[26]，略有改動)和龍王廟期主要古陸、古隆起位置(據(jù)門玉澎等[38]，略有改動)及現(xiàn)今盆地邊界和重要單井、野外露頭位置Fig.1　Geological settings of the study area and its adjacent regions

四川盆地位于揚子地區(qū)西北緣(圖1b)，為兩組深大斷裂控制形成的菱形構(gòu)造區(qū)。中上揚子地區(qū)新元古代主要為西部川滇藏陸塊和東部揚子陸塊構(gòu)成(圖1c)，北部為秦嶺—大別裂陷，南部為哀牢山裂陷包圍截斷，中部成都—昆明一線被龍門康滇裂陷槽南北向貫穿[26]。受強烈拉張作用[27]影響，兩大陸塊逐步下沉，陸殼移離。早寒武世，南北部裂陷帶逐步演化為被動大陸邊緣坳陷盆地[28]，中部裂陷槽逐漸閉合，揚子陸塊北緣襄樊—廣濟斷裂以北地區(qū)[29]和揚子陸塊東南緣江南斷裂—武陵、雪峰西側(cè)斷裂以東地區(qū)[30]均呈被動大陸邊緣盆地性質(zhì)[26]。中上揚子地區(qū)屬康滇古地理體系，發(fā)育淺水碳酸鹽巖臺地相[8]，四川盆地位于康滇古陸東南側(cè)，自西向東發(fā)育斜坡和盆地相，構(gòu)成一套完整的古地理單元序列[6,31]。龍王廟期川中隆起和黔中隆起已初具雛形(圖1c)，均屬水下古隆起[32]。根據(jù)最新國際上關(guān)于寒武系地層4統(tǒng)10階的劃分方案[33-34]，龍王廟期對應(yīng)于第四階中上部，與Late Toyonian-Lower Amgan[31]大致相當(dāng)。區(qū)域資料顯示，研究區(qū)不同地層小區(qū)表現(xiàn)為若干同期異相沉積單元，包括龍王廟組、孔明洞組、清虛洞組和石龍洞組[35]，各組垂向巖相組合和演化差異明顯?？傮w而言，龍王廟期以發(fā)育清水碳酸鹽巖沉積為主，局部存在典型蒸發(fā)巖相，陸源碎屑供應(yīng)相對不足。

2龍王廟期沉積背景

綜合龍王廟期地層古生物、巖性及電性特征，對各單井和野外剖面地層厚度進行統(tǒng)一梳理統(tǒng)計。如圖2，盆地西部北到廣元，中抵資陽—綿陽，南達石棉—冕寧一線以西地區(qū)遭受廣泛剝蝕，克拉通盆地內(nèi)部均為連續(xù)沉積，呈西北薄東南厚、北東南西向厚薄交互展布，區(qū)內(nèi)地層厚度多介于60～220 m，其中川南瀘州—筠連—昭通，川東重慶、忠縣—云陽厚度普遍較高，多介于340～380 m，核部大于380 m，盆外東北和東南部各存在一處厚度高值區(qū)，東北部城口北—鎮(zhèn)坪—巫溪—興山一帶，普遍介于180～220 m，東南部銅仁西—花垣—大庸南一般在300 m以上，核部大于380 m。

前人研究表明，龍王廟期經(jīng)歷了兩個完整三級海侵海退旋回的二級海侵[36]，海水沉積能量恢復(fù)對填平補齊作用至關(guān)重要。高能海水淘洗和細(xì)粒沉積物向低地回流作用致使古海底地勢較低地區(qū)地層厚度大于地勢較高地區(qū)。據(jù)此，可將臺內(nèi)厚度較小地區(qū)劃為水下隆起區(qū)，厚度較大地區(qū)擬定為坳陷區(qū)。如圖2，川中古隆起所在樂山和資陽一帶地層厚度通常在60～100 m之間，厚度呈西淺東深且較穩(wěn)定，明顯小于非古隆起區(qū)的100～300 m，由此可推斷龍王廟期川中地區(qū)經(jīng)由早寒武世早期的充填拼合作用已形成統(tǒng)一的古隆起，上覆于剛性基底之上的古隆起沉積演化是地層厚度相對較小的直接原因。在一個二級海侵期，古隆起無疑為優(yōu)質(zhì)顆粒灘發(fā)育提供了較好水下高能沉積場所。

南緣瀘州—筠連—昭通一帶仍然存在南北走向地層厚度異常增厚，這與寒武紀(jì)初期貫穿上揚子地區(qū)的張性裂陷槽未完全閉合[37]是一致的。鄧探1井鉆遇龍王廟組399 m，普遍高于周緣100～200 m，以石灰?guī)r和石膏互層，夾少量白云巖、云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)云巖的巖性組合特征也進一步印證了這一認(rèn)識，此時裂陷槽已由深水海槽沉積轉(zhuǎn)換為淺水臺地坳陷區(qū)，同理可推測川中古隆起北部鉆孔和野外露頭稀缺的閬中—通江一帶極可能與南部凹陷具有類似的厚度展布特征。然而，受鉆孔資料鉆遇斷層影響，很難就川東重慶一帶地層厚度進行統(tǒng)計恢復(fù)。結(jié)合四川盆地普遍存在的蒸發(fā)巖相特征[38-40]，川東一帶東深1井和臨7井普遍存在的大套膏鹽巖證實了川東海域水體總體受限，鹽度較高，推測其最大地層厚度大于380 m，太和1井鉆遇龍王廟組151 m，泥—粉晶白云巖夾石膏巖的垂向特征也進一步印證了海水受限坳陷帶的存在。

結(jié)合龍王廟期區(qū)域背景和地層厚度平面展布，可認(rèn)為四川盆地北鄰摩天嶺微古陸[41]和漢南古陸[42]、西接康滇古陸[43]，東南和東北分別為威信—黔江、石阡—秀山—龍山和鎮(zhèn)巴—巫溪—巴東水下古隆起環(huán)抱；盆內(nèi)呈近北東向展布的川中古隆起和閬中—通江坳陷、江津—奉節(jié)坳陷構(gòu)成的“一隆兩坳”，盆地向東北和東南分別接入秦嶺洋和江南盆地。

單井(露頭)序號位置級別單井(露頭)序號位置級別單井(露頭)序號位置級別單井(露頭)序號位置級別1白井溝335安平1井169廟子灣3103岑鞏羊橋22漢源轎頂山236高科1井170花尖山3104松樹埡33林羅溝337高石1井271臺古山3105嵐皋支河34田坪238高石6井172遵義甕家壩2106江西街25白沙溝339荷深1井173漢南3107龍門橋36甘洛波波鄉(xiāng)340螺觀1井174高橋3108東安37敏子洛木341陽深2井275九拱橋3109鎮(zhèn)坪大雄溪38越西碧雞山242磨溪204井176五科1井3110鎮(zhèn)坪39大槽河243磨溪17井177太和1井3111竹溪柳林店210洛烏溝244盤1井278金頂山1112鄂參1井311張村345磨溪202井179茶林3113恩施白果壩312六道河346寶龍1井180三坑3114龍山砂壩313峨眉張山347東深1井281坨田壩2115波羅寨314潮水溪348畢節(jié)播扎282十里溪2116三寶315樂山范店149大方施梨283余慶坪桃2117鳳凰七粱316老龍1井150旺蒼母家溝384鎮(zhèn)巴興隆場3118瀘溪興隆場317雪口山351雙匯正源185萬源蒲家2119貴州萬山318窩深1井252天臺386城口石溪河3120鳳凰十八坪319雷波抓抓崖253青木洞387建深1井3121麻陽江口320永善長坪254南江沙灘288利1井3122大紅坊321永善金沙255貴民關(guān)389石柱六塘1123艾五坪322對坪256南充1井290石柱2124小當(dāng)陽323油1井357廣探2井391酉陽小咸3125龍頭溝324資2井158女基井192石界水3126南陽河325資4井159座3井393渤海楊家寨3127建陽坪326威寒26井260臨7井294泥礦山3128廟河327威寒1井161丁山1井295三角木3129長陽兩河口328威寒101井362林1井296毛田3130楊家坪229自深1井263習(xí)水土河場197平井3131大庸田坪330宮深1井264潤南298木盆溪3132沅陵王家坪331寧2井265九壩299秀山溶溪3133沅陵涼水井332鎮(zhèn)雄羅坎266馬躍水3100鄧陽坳3134田家坪333高石17井167金沙巖孔1101印江后壩2135懷化花橋334磨溪12井168石塔3102石阡窯上2136隆回大水田3

注：南江沙灘野外剖面引自參考文獻[44]圖3　中上揚子地區(qū)龍王廟期混積潮坪典型垂向巖性組合與相序圖(剖面位置見圖1)Fig.3　The representative vertical lithological assemblage and sequence of mixed tidal flat during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region(well/outcrop locations seen in Fig.1)

3龍王廟期沉積相類型及特征

如前文述及，龍王廟期發(fā)育臺地—斜坡—盆地沉積體系，臺地相構(gòu)成四川盆地沉積主體。根據(jù)野外露頭觀察、鉆孔取芯和測錄井資料，共識別劃分出混積潮坪、局限—蒸發(fā)臺地、半局限—局限臺地，綜合前人研究成果，臺地相遠(yuǎn)洋端還存在臺地邊緣相帶。

3.1混積潮坪

常見于盆地西南緣滎經(jīng)—石棉一線以東、資陽—樂山一線，以及盆地西北緣的廣元—旺蒼—南江—鎮(zhèn)巴—紫陽一線。根據(jù)沉積物質(zhì)和特征的差異，可進一步識別出潮上帶、潮間帶和潮上帶亞相及多種微相類型，包括潮道、潮緣灘、砂坪、云坪、灰坪、泥坪、膏坪及多種混合坪等。按照陸源碎屑與碳酸鹽巖含量和疊置方式的不同，共識別出兩類混積潮坪類型，一類以旺蒼雙匯(圖3)為特征的陸源碎屑夾碳酸鹽巖混積潮坪，主要為灰色石英巖屑砂巖夾薄層弱還原—氧化色的泥巖、灰色砂質(zhì)砂屑云巖，發(fā)育典型的波痕(圖4a)、潮道(圖4b)、平行層理、交錯層理(圖4c)等指示復(fù)雜水動能環(huán)境的沉積構(gòu)造。另一類以南江沙灘(圖3)較為典型，發(fā)育碳酸鹽巖夾陸源碎屑垂向序列，主要為深灰色云巖、砂質(zhì)云巖、砂屑云巖夾薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、云質(zhì)砂巖，自下而上砂質(zhì)成分逐漸增多，發(fā)育脈狀層理、水平層理，底部粉砂巖中發(fā)育的對稱波痕指示極淺水動能環(huán)境。

圖4　中上揚子地區(qū)龍王廟期典型沉積構(gòu)造與巖性特征a.波痕(野外剖面，七里峽，龍王廟中上部)；b.潮汐水道中的砂質(zhì)鮞粒云巖(野外剖面，七里峽，龍王廟中上部)；c.浪成交錯層理(野外剖面，七里峽，龍王廟中上部)；d.向上變粗的顆粒灘旋回，逆粒序?qū)永戆l(fā)育(磨溪21井，4 661.78～4 662.11 m)；e.泥粉晶云巖中的石膏團塊，現(xiàn)已為白云石充填(單偏光薄片，磨溪13井，4 488.73 m)；f.巖溶角礫巖(野外剖面，金佛山，龍王廟組中上部)；g.風(fēng)暴潮破碎的竹葉狀礫屑灰?guī)r，下部為砂屑灰?guī)r(野外剖面，金頂山，龍王廟組中上部)。Fig.4　Sedimentary structures and lithological features during Longwangmiao period in Middle-Upper Yangtze region

3.2局限—蒸發(fā)臺地

常見于盆地西南緣布拖—馬邊、盆地中部江津—南川一帶，以發(fā)育大量準(zhǔn)同生白云巖、蒸發(fā)巖類為特征，根據(jù)沉積物質(zhì)和特征的不同共識別出若干類亞相類型，包括局限澙湖、蒸發(fā)澙湖、臺內(nèi)灘、灘間海、風(fēng)暴巖亞相(圖5)。常見灰—深灰色泥—粉晶云巖的局限澙湖夾白色石膏、石鹽礦物的蒸發(fā)澙湖和灰—深灰色顆粒白云巖的顆粒灘，灰—深灰色顆粒白云巖的臺內(nèi)灘亞相夾同色泥晶云巖的灘間海亞相垂向序列。泥—粉晶云巖類常見水平層理，顆粒巖中以砂屑、鮞粒為主(圖4d)，次以核形石、生屑、藻屑常見，發(fā)育交錯層理、沖刷面、正粒序(圖4d)和少量逆粒序等。蒸發(fā)礦物常呈自形或團塊狀(圖4e)，常見膏?？?，常夾風(fēng)暴序列。盆外常見巖溶角礫巖(圖4f)，盆內(nèi)鉆孔取芯錄井(如臨7井)中見大套膏鹽巖沉積。風(fēng)暴巖序列通常小于20 cm，表現(xiàn)為中—薄層狀顆粒云巖與低能正常澙湖沉積的泥粉晶云巖、泥云巖、含膏泥粉晶云巖、膏質(zhì)泥粉晶云巖，底部具有明顯底沖刷面，向上為正粒粒序遞變，礫石無定向雜亂排列。

3.3半局限—局限臺地

圖5　中上揚子地區(qū)龍王廟期局限—蒸發(fā)臺地典型垂向巖性組合與相序圖(剖面位置見圖1)Fig.5　The representative vertical lithological assemblage and sequence of restricted to evaporate platform during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region(well/outcrop locations seen in Fig.1)

主要分布于昭通—筠連—遵義—正安—道真—黔江—建始，受古隆高地水體包繞，海水循環(huán)局部受限(圖6)。整體發(fā)育灰色泥晶(灰)云巖和泥質(zhì)(灰)云巖、泥晶云巖夾顆粒灰(云)巖和風(fēng)暴成因薄層狀的砂(礫)屑(灰)云巖的風(fēng)暴巖(圖4g)，底部常見灰—青灰色鈣質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)頁巖、灰—深灰色泥灰?guī)r、鮞?；?guī)r夾層，下部泥質(zhì)含量較高，常見灰色厚層豹皮狀、條帶狀灰?guī)r夾層，黔北地區(qū)石阡一帶龍王廟組中上部見約5 m薄層狀灰綠色粉砂—細(xì)砂巖，上部厚層狀細(xì)晶—中晶白云巖夾層較多，局部地區(qū)頂部逐漸變?yōu)榛尹S色、灰—深灰色砂質(zhì)、泥質(zhì)白云巖。半局限—局限臺地具有與局限—蒸發(fā)臺地具有較為類似的沉積構(gòu)造，不同之處在于隨蒸發(fā)巖相的缺失，水體逐漸開闊，向東和東南方逐漸由白云巖向石灰?guī)r類過度。

3.4關(guān)于臺地邊緣的存在

大量勘探實踐表明，臺緣灘可形成頗具規(guī)模的優(yōu)質(zhì)儲集體[45-49]。龍王廟期揚子地區(qū)典型臺地邊緣相帶的存在問題一直飽受爭議[15,50-51]。鑲邊臺地模式和緩坡臺地模式的不同常表現(xiàn)為沿斜坡帶是否出現(xiàn)規(guī)模連片的礁灘相。早年鄭榮才和曾允孚[52]于湘西漁塘地區(qū)發(fā)現(xiàn)了厚約120～160 m具有相當(dāng)規(guī)模的堤狀藻礁，生物礁明顯受銅仁—大庸深大斷裂帶的控制。近年認(rèn)為，深大斷裂活動是黔東—湘西地區(qū)大量高能顆粒灘、生物礁丘相形成的重要地質(zhì)因素，銅庸深大斷裂西側(cè)上升盤的存在是鑲邊臺地邊緣存在的直接證據(jù)[32]；另有指出，湘西—黔東地區(qū)早期為淺海陸棚—潮下高能帶—潮間帶旋回的緩坡特征，晚期經(jīng)歷緩坡向淺灘—潮間帶旋回的鑲邊臺地邊緣過度[53]。相比而言，針對上揚子北緣與南秦嶺洋構(gòu)造帶之間龍王廟組研究相對較少；相關(guān)報道認(rèn)為，該區(qū)臺緣灘陡坡沉積特征初現(xiàn)端倪[54-56]，晚寒武世陡坡特征更為成熟[56]。就本次地層厚度統(tǒng)計結(jié)果(圖2)來看，東北部城口—興山和東南部銅仁西—花垣—大庸南都存在地層厚度異常，分別指示揚子北緣地區(qū)南秦嶺大陸邊緣裂谷帶同沉積斷裂[55]和新元古代雪峰—四堡島弧造山帶活動[57]，二者厚度異常增厚可能與斜坡進積體與滑塌作用相關(guān)，這也可從廣泛發(fā)育的暗色石灰?guī)r礦物相、滑揉構(gòu)造和垮塌等重力流沉積構(gòu)造得到佐證[6,55,58-61]。如前文所述，東北部和東南部較為相似的古構(gòu)造背景，暗示二者極可能具有類似沉積組合，均發(fā)育潛在規(guī)模的臺地邊緣。

圖6　中上揚子地區(qū)龍王廟期半局限—局限臺地典型垂向巖性組合與相序圖(剖面位置見圖1)Fig.6　The representative vertical lithological assemblage and sequence of semi-restricted to restricted platform during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region(well/outcrop locations seen in Fig.1)

4巖相古地理

基于野外剖面實地測量、巖芯描述、巖屑錄井和測井解釋成果，對85口單井和野外剖面點進行巖性分類統(tǒng)計，編繪單因素分析圖件，包括淺水陸源碎屑巖厚度/地層厚度等值線圖(圖7)、石灰?guī)r厚度/地層厚度等值線圖(圖8)、白云巖厚度/地層厚度等值線圖(圖9)、膏鹽巖厚度/地層厚度等值線圖(圖10)、顆粒巖厚度/地層厚度等值線圖(圖11)。

陸源碎屑含量(圖7)包括從陸源區(qū)搬運至臺地內(nèi)沉積的淺水礫巖、砂巖、粉砂巖和黏土巖厚度之和與地層總厚的厚度百分比。如圖7，碎屑巖集中分布于剝蝕線附近西北緣的廣元—旺蒼—南江和西南緣的石棉東—滎經(jīng)兩處海域。西北緣陸源物質(zhì)影響范圍相對較高，粒度普遍較大，多為中砂—細(xì)砂級，自西向東砂質(zhì)含量逐漸降低，粉砂質(zhì)、泥質(zhì)逐漸增高。西南緣陸源物質(zhì)影響范圍明顯偏小，以粉砂和泥級為主，至漢源轎頂山一帶陸源碎屑與碳酸鹽巖混積特征逐漸明顯，至窩深1井碎屑巖含量僅12%。海陸過度區(qū)的陸源物質(zhì)展布形態(tài)與北東南西向的剝蝕線基本一致，并與地層厚度等值線展布近似相等，表明陸源物質(zhì)主要來自于西北部摩天嶺微古陸，西南部康滇古陸和北部漢南古陸影響相對較弱。

圖7　中上揚子地區(qū)龍王廟期陸源碎屑巖厚度/地層厚度等值線圖Fig.7　The thickness content contour map of terrigenous classic rocks to the gross thickness during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

圖8　中上揚子地區(qū)龍王廟期石灰?guī)r厚度/地層厚度等值線圖Fig.8　The thickness content contour map of limestones to the gross thickness during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

圖9　中上揚子地區(qū)龍王廟期白云巖厚度/地層厚度等值線圖Fig.9　The thickness content contour map of dolostones to the gross thickness during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

圖10　中上揚子地區(qū)龍王廟期膏鹽巖厚度/地層厚度等值線圖Fig.10　The thickness content contour map of gypsum and halite rocks to the gross thickness during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

圖8表明，石灰?guī)r主要集中于盆地外緣，其中西南部昭通—筠連—瀘州、石棉南，東北部鎮(zhèn)巴東—鎮(zhèn)坪—興山北、巴東西和東南部道真—黔江—宣恩—五峰南，銅仁—吉首—沅陵較為富集，盆內(nèi)除綿陽—南江一帶有少量發(fā)育外，石灰?guī)r含量均低于10%。相較而言，白云巖則集中發(fā)育于盆地內(nèi)部(圖9)，除馬邊—瀘州—內(nèi)江、重慶、忠縣—云陽和閬中—通江一帶外，含量普遍大于80%，盆地外緣西南部布拖—雷波—冕寧南、南部遵義南—正安南，石阡東—秀山—大庸、麻陽和沅陵呈片狀展布，北部南江—鎮(zhèn)巴、五峰—建始—興山分別與盆地北部、東部發(fā)育區(qū)相接。膏鹽巖含量百分比(圖10)顯示，川東重慶—南川一帶最為發(fā)育，川北閬中—通江、川東開縣—忠縣和川南馬邊、布拖較為發(fā)育，東緣巴東東部發(fā)育規(guī)模相對較小。石灰?guī)r、白云巖和膏鹽巖平面展布及含量疊加關(guān)系表明，盆內(nèi)以發(fā)育局限—蒸發(fā)環(huán)境的云巖類和膏鹽巖類沉積[38,40]，盆地外圍逐步向石灰?guī)r沉積過度，水體逐漸開闊、鹽度趨于正常，指示半局限—局限臺地相。

盆外受諸多因素影響，三大巖類百分比關(guān)系存在差異，西北緣和西南緣主要受陸源注入供給影響以陸源碎屑砂和石灰?guī)r類沉積為主；南緣瀘州—筠連—昭通一帶則受裂陷槽基底影響，海水持續(xù)循環(huán)沖刷，以石灰?guī)r沉積為主；東南緣和東北緣則因繼承性基底斷裂帶的存在，水體循環(huán)局部受限，白云巖和石灰?guī)r交互占據(jù)。顆粒結(jié)構(gòu)碳酸鹽巖常指示高能界面的存在[13]，高能界面受基底底形引起的海水水動能控制[61]。前文述及，上揚子地區(qū)龍王廟期極可能存在臺地邊緣高能相帶。研究區(qū)東南隅和東北隅淺水巖類欠發(fā)育，暗示其向陸側(cè)東南緣石阡—思南—龍山—桑植和東北緣鎮(zhèn)巴—興山為臺地邊緣高能相帶。以此為指導(dǎo)，結(jié)合古地理背景中水下古隆起相對位置，最終完成顆粒巖含量等值線圖。如圖11，北部綿陽—鎮(zhèn)巴北所處潮坪向海側(cè)、樂山—開江所在川中古隆起，川中古隆起東南側(cè)北東向的遵義—恩施—五峰南水下古隆起、瀘州—筠連—昭通坳陷周緣一帶為臺內(nèi)顆粒灘有利發(fā)育區(qū)，東南緣石阡—思南—龍山—桑植和東北緣鎮(zhèn)巴—興山一帶為顆粒灘發(fā)育潛在區(qū)域。南緣瀘州—筠連—昭通一帶由于臺內(nèi)坳陷的存在，致使坳陷區(qū)內(nèi)部為低能沉積，坳陷區(qū)東西兩側(cè)顆粒灘較發(fā)育。

圖11　中上揚子地區(qū)龍王廟期顆粒巖厚度/地層厚度等值線圖Fig.11　The thickness content contour map of shallow grain rocks to the gross thickness during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

基于上述五幅單因素圖件分析，參照前人定量劃分標(biāo)準(zhǔn)[6-7,15,62]，針對四川盆地龍王廟期各單因素進行了定量劃分(表2)，結(jié)合沉積相展布規(guī)律定性的研究認(rèn)識，以及區(qū)域其他環(huán)境判別標(biāo)志，編繪中上揚子地區(qū)龍王廟期的巖相古地理平面展布圖(圖12)。如圖12，四川盆地及其周緣所在的中上揚子地區(qū)，西部冕寧—石棉東—滎經(jīng)—樂山—資陽—綿陽—廣元以西為古陸發(fā)育區(qū)，冕寧—樂山西和綿陽—南江地區(qū)分別過渡為混積潮坪海陸過度相。向東進入臺地沉積，樂山—開江所在川中古隆起帶發(fā)育相當(dāng)規(guī)模的巨型淺灘化臺內(nèi)灘，川中古隆起西北側(cè)的蒼溪—通江—開縣和東南側(cè)的瀘州—豐都地區(qū)，水體閉塞，發(fā)育大套膏鹽巖為特征的局限—蒸發(fā)澙湖亞相，二者構(gòu)成蒸發(fā)—局限臺地主體。川中古隆起東南側(cè)的威信—珙縣—正安—武隆—石柱—恩施東一線，為古隆起東南側(cè)近平行排列的水下高地，發(fā)育一系列北東南西向的臺內(nèi)灘帶，其西南部自貢—鎮(zhèn)雄—遵義—正安—道真—黔江—宣恩—云陽—巴東“V”型海域，為水體局部受限的半局限澙湖亞相，二者構(gòu)成局限—半局限臺地主體。直至東北部的鎮(zhèn)巴—萬源—城口—巫溪—興山和東南部的石阡—思南—龍山—桑植，相變?yōu)榕_緣灘和臺緣灘間海的環(huán)帶狀臺緣帶，分別向東北部鎮(zhèn)巴東—鎮(zhèn)坪—興山北和東南部的銅仁—大庸南相變?yōu)榛屹|(zhì)和云灰質(zhì)半深海斜坡。東北隅的平利—竹溪—竹山和東南隅懷化分別過度為秦嶺洋和江南盆地，從炭質(zhì)板巖、千枚巖等輕微變質(zhì)巖性可以推測在沉積期，其巖性多為炭質(zhì)泥和泥質(zhì)沉積。

國內(nèi)外學(xué)者曾先后提出了多種碳酸鹽巖沉積模式[63-65]，目前得到廣泛采用的是斜坡—臺地沉積模式。綜合龍王廟期沉積背景和巖沉積相帶時空配置關(guān)系，總的說來，西部康滇古陸并不活躍，北部受低緩漢南古陸[56]的影響亦十分微弱，僅西北部受摩天嶺古陸局部影響，由陸向海發(fā)育碳酸鹽巖與細(xì)粒陸源碎屑巖的混積潮坪沉積，盆內(nèi)仍以清水碳酸鹽巖臺地建造為主，具有典型臺地—陸表海沉積相模式(圖13)。川中古隆起一帶以沉積顆粒云巖的顆粒灘夾泥粉晶云巖的局限澙湖為特色，向東和東南方向逐漸過度為泥晶云巖、膏質(zhì)云巖(云質(zhì)膏巖)、膏巖和鹽巖的局限—蒸發(fā)澙湖夾顆粒白云巖的顆粒灘，構(gòu)成一類鹽度較高，水體循環(huán)不暢的局限—蒸發(fā)臺地相，其中川北和川東坳陷區(qū)構(gòu)成典型的蒸發(fā)巖相區(qū)，后者蒸發(fā)海域特征更強；再向東和南部灰?guī)r逐漸增多增厚，蒸發(fā)巖類欠發(fā)育，水體趨于通暢，鹽度逐漸正常，連同黔中古隆起北部地區(qū)在內(nèi)的廣大地區(qū)以泥—粉晶石灰?guī)r、泥—粉晶白云巖和泥粉晶灰質(zhì)云巖(云質(zhì)灰?guī)r)的半局限—局限澙湖夾顆粒白云巖(石灰?guī)r)、顆粒云質(zhì)灰?guī)r(灰質(zhì)云巖)的顆粒灘為特色的半局限—局限臺地；東南部和東北部則進入高能臺緣帶，并向兩個方向進一步發(fā)育半深海斜坡和深海盆地相。綿陽—鎮(zhèn)巴北、樂山—開江，遵義—恩施—五峰南、瀘州—筠連—昭通，石阡—思南—龍山—桑植和鎮(zhèn)巴—興山可作為顆粒灘發(fā)育的有利區(qū)帶和有利儲層發(fā)育區(qū)。

表2單因素分析定量疊加標(biāo)準(zhǔn)一覽

Table 2The quantitative superposition standard for single factor analysis

圖12　中上揚子地區(qū)龍王廟期巖相古地理平面展布圖Fig.12　The distribution pattern of lithofacies paleogeography during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

注：圖中巖性符號與古地理圖中一致。圖13　中上揚子地區(qū)龍王廟期沉積相發(fā)育模式Fig.13　The sedimentary model during Longwangmiao Formation, Middle-Upper Yangtze region

5結(jié)論

(1) 四川盆地所在的中上揚子地區(qū)其周緣三面為古陸包繞，北鄰摩天嶺微古陸和漢南古陸、西接康滇古陸，東南和東北分別為威信—黔江、石阡—秀山—龍山和鎮(zhèn)巴—巫溪—巴東水下古隆起環(huán)抱。盆內(nèi)呈近北東向展布的川中古隆起和閬中—通江坳陷、江津—奉節(jié)坳陷構(gòu)成的“一隆兩坳”，樂山和磨溪地區(qū)經(jīng)由早寒武世早期的充填拼合作用已形成統(tǒng)一的古隆起，震旦紀(jì)末期—早寒武世的南北向桐梓—筠連裂陷槽演變?yōu)闉o州—筠連—昭通臺內(nèi)坳陷。

(2) 陸源碎屑含量表明，西北部摩天嶺微古陸為主要陸源區(qū)，西南部康滇古陸和漢南古陸影響相對較小；石灰?guī)r、白云巖和膏鹽巖含量表明，盆內(nèi)以發(fā)育局限—蒸發(fā)環(huán)境的云巖類和膏鹽巖類沉積，盆地外圍逐步向石灰?guī)r沉積過度為主，間夾白云巖沉積，水體具有逐漸開闊、鹽度逐漸正常的趨勢。顆粒巖含量表明，綿陽—鎮(zhèn)巴北所處的潮坪向海側(cè)、樂山—開江所在的川中古隆起，威信—黔江、石阡—秀山—龍山和鎮(zhèn)巴—巫溪—巴東水下古隆起、瀘州—筠連—昭通坳陷周緣為臺內(nèi)顆粒灘有利發(fā)育區(qū)，東南緣石阡—思南—龍山—桑植和東北緣鎮(zhèn)巴—興山一帶為顆粒灘潛在區(qū)域。

(3) 中上揚子地區(qū)具有典型臺地—陸表海沉積相模式，發(fā)育連陸碳酸鹽巖臺地—斜坡—盆地沉積體系，川中地區(qū)為局限—蒸發(fā)澙湖夾顆粒灘的局限—蒸發(fā)臺地相，向東和南部過渡為半局限—局限澙湖夾顆粒灘相為主的半局限—局限臺地相，東南部和東北部進入高能臺緣帶，向兩個方向進一步發(fā)育半深海斜坡和深海盆地相。

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Sedimentary Characteristics and Lithofacies Palaeogeography during

Longwangmiao Period of Early Cambrian, Sichuan Bain

MA Teng1,2TAN XiuCheng1,2,3LI Ling1,2,3ZENG Wei1,2,3JIN MinDong1,2

LUO Bing4HONG HaiTao4HU Ping1,2

(1. Key Laboratory of Natural Gas Geology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;

2. The Sedimentary and Accumulation Department of Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, PetroChina,

Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;

3. College of Resource and Environment, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;

4. PetroChina Sichuan & Chuanqing Drilling Engineering Corporation, Chengdu 610000, China)

Abstrcat: In order to improve the understanding on the sedimentary characteristics and lithofacies palaeogeography in the Lower Cambrian Longwangmiao Formation of the Sichuan Basin and its adjacent regions, a relative comprehensive analysis on the boreholes and outcrops data were performed. Particularly, by examining the regional geological settings and the thickness distribution pattern within Longwangmiao Fromation, this paper found that the Sichuan Basin and its adjacent areas are bordered by Motianling Micro-oldland and Hannan Oldland in the north, Kangdian Oldland in the west. In the southeast and northeast regions within the study area, were embraced by underwater palaeouplift named Weixin-Qianjiang, Shiqian-Xiushan-Longshan and Zhenba-Wuxi-Badong respectively. Within the present basin, Central Sichuan palaeouplift, and depressins of Langzhong-Tongjiang, Jiangjin-Fengjie constitute of the palaeogeographic pattern of "one uplift and two depressions", while in the south an inherited depression region named“Luzhou-Junlian-Zhaotong” still existed. To the northeast and southwest corner, Qinling ocean and Jiangnan Basin are connected. Strikingly impacted by the palaeogeographic pattern, a land-tied carbonate platform was found to cover the main body of the Sichuan Basin within the platform-ramp-basin sedimentary system, which may further be divided into mixed tidal flat, restricted to evaporate platform, semi-restricted to restricted platform and platform margin. Furtherly, by analyzing the terrigenous clasts content and its direction, the content distribution pattern of limestone, dolostone and gyprock elucidating the waters localization and the relative locations of the platform margin, and the grain-shoal content, it clarifies the distribution pattern of the lithofacies paleogeography during Longwangmiao period, establishing the sedimentary model successively. The results indicate that, the open ocean side of the flat tidal, underwater palaeouplift and the periphery areas of Luzhou-Junlian-Zhaotong are preferable zones for grain shoal development. The filling and joining during the early stage of early Cambrian results in a unified palaeouplift in Leshan and Ziyang, while the north-south staphrogenic Trough in Tongzi-Junlian during the end of Ediacaran and Early Cambrian turned into the Luzhou-Junlian-Zhaotong depression within the platform. Two depression zones in the south have been verified by drilling holes of Well Dengtan 1 and Well Taihe 1. The results may help to guide and broaden the exploration field of karstificated grain-shoal reservoir study.

Key words:grain shoal; palaeouplift; land-tied carbonate platform; platform margin; depositional model; palaeogeographic pattern

中圖分類號P512.2P534.41

文獻標(biāo)識碼A

通訊作者譚秀成男教授E-mail：tanxiucheng70@163.com

作者簡介第一馬騰男1987年出生博士研究生儲層地質(zhì)學(xué)E-mail：mateng911991@yahoo.com.cn

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(41402126)；國家科技重大專項(2011ZX05004-005-03)；四川省省屬高校“天然氣地質(zhì)”科研創(chuàng)新團隊建設(shè)計劃[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No. 41402126; National Science and Technology Major Project, No. 2011ZX05004-005-03; The Construction Plan For Scientific Research Innovation Team in Provincial Universities for "Natural Gas Geology" in Sichuan Province]

收稿日期：2015-01-19； 收修改稿日期： 2015-03-25

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.003

文章編號：1000-0550(2016)01-0033-16