柴方園

（中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210011）

下?lián)P子區(qū)是我國南方海相碳酸鹽巖分布的重要地區(qū)之一，從晚震旦世至早三疊世長達(dá)億年的海相沉積歷史中，以碳酸鹽巖為主的海相沉積面積達(dá)1.7×105km2。全區(qū)共發(fā)現(xiàn)油氣顯示424處，具有良好的油氣前景[1-3]。但經(jīng)過50多年的勘探，除在蘇北新生界陸相地層及黃橋地區(qū)上古生界龍?zhí)督M獲得工業(yè)油氣流外，區(qū)內(nèi)海相油氣勘探迄今未獲實(shí)質(zhì)性突破。

近期上揚(yáng)子地區(qū)在磨溪、高石梯龍王廟組、震旦系燈影組取得了重大突破，已探明安岳龍王廟組氣田4.403×1012m3，有望獲得超1.0×1013m3三級(jí)儲(chǔ)量的大氣田[4-5]，中石化獲得北美之外的第一個(gè)頁巖氣商業(yè)發(fā)現(xiàn)——志留系焦石壩頁巖氣田。下?lián)P子地區(qū)是否具備與上揚(yáng)子下古生界相似的沉積條件，有利勘探區(qū)在哪，長期以來一直是地質(zhì)學(xué)家關(guān)心的問題，在系統(tǒng)收集下?lián)P子下古生界大量的露頭、鉆井資料，對(duì)下?lián)P子下古生界沉積相進(jìn)行系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，利用成藏條件與沉積相的關(guān)系，對(duì)有利成藏相帶進(jìn)行了研究，對(duì)有利勘探區(qū)帶進(jìn)行了優(yōu)選。

1 沉積背景

下?lián)P子區(qū)經(jīng)歷了兩大構(gòu)造、沉積演化階段：晉寧—加里東期北東向同生斷層控制了下古生界沉積和構(gòu)造格架，形成了兩槽兩臺(tái)原型盆地格局。晉寧期—加里東期：發(fā)育江南、泰州—巢湖、馬烏三條北東向同生斷層，這三條同生斷層控制了下古生界沉積和構(gòu)造格架，形成了兩槽兩臺(tái)原型盆地格局[6-8]，由北向南分別發(fā)育滁州—鹽城盆地相區(qū)、南京—安慶臺(tái)地相區(qū)、無錫—黃山盆地相區(qū)、余杭臺(tái)地相區(qū)（圖1），下?lián)P子下古沉積就是在此盆地格局下沉積演化的。

2 沉積演化特征

晚震旦世燈影期以皖南為中心，發(fā)育盆地相的硅質(zhì)巖，兩側(cè)的蘇皖及浙西臺(tái)地發(fā)育的以淺海臺(tái)地及臺(tái)地邊緣相的砂—藻屑白云巖，各相帶展布明顯呈北東—南西向。自北向南依次可劃分為滁州—金湖局限臺(tái)地相、無為—泰州臺(tái)地邊緣灘相、皖南盆地相、常州—上海陸棚—斜坡相、杭州—開化臺(tái)地邊緣相、浙西臺(tái)地相（圖2）。

圖1 下?lián)P子震旦紀(jì)—中奧陶世沉積區(qū)劃簡圖Fig.1 Geographic division of Sinian-middle Ordovician of lower Yangtze area

圖2 晚震旦系燈影組沉積相Fig.2 Sedimentary facies in upper Sinian

早寒武紀(jì)由于地殼拉張裂陷，受巢湖—泰州與貴池—常州兩同沉積斷層的影響，形成了兩盆夾一臺(tái)的構(gòu)造格局，兩斷裂所限的地帶相對(duì)抬升形成穩(wěn)定的克拉通臺(tái)地，在此兩斷裂相背的滁州—鹽城，石臺(tái)—安吉地區(qū)地殼下沉，在盆地南部、北部分別發(fā)育了2個(gè)坳拉槽，形成深水陸棚盆地。在此構(gòu)造格局的影響下，導(dǎo)致下?lián)P子早寒武世沉積發(fā)生分異，形成了盆地相、陸棚相、斜坡相、臺(tái)地邊緣相、局限臺(tái)地相5種沉積相類型[9]（圖3）。

圖3 早寒武世沉積相Fig.3 Sedimentary facies in lower Cambrian

中寒武世在早寒武世海侵高峰之后，海水略有退卻，除皖南、浙西部分地區(qū)為深色泥巖，仍保持了盆地相外，早寒武世盆地相區(qū)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪锃h(huán)境，以楊柳崗組的薄層灰?guī)r與云質(zhì)頁巖互層為代表，而臺(tái)地面貌與早寒武世相似。

晚寒武世繼承了中寒武世的海退趨勢(shì)，陸棚區(qū)逐步縮小，臺(tái)地區(qū)逐步擴(kuò)大。皖南、浙西的陸棚相華嚴(yán)寺組、西陽山組，生物仍以漂浮和游泳型三葉蟲為主，巖性為灰質(zhì)泥巖夾頁巖，蘇皖臺(tái)地相區(qū)的觀音臺(tái)組為中及厚層狀白云巖。滁縣一帶轉(zhuǎn)化為臺(tái)地相的泥質(zhì)條帶灰?guī)r、灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r（圖4）。

早奧陶世為早古生代的第二次海侵高峰，出現(xiàn)以譚家橋組、寧國組（皖南）為代表的水平層理發(fā)育的筆石相泥頁巖。沿皖南東至、石臺(tái)、徑縣一線北西側(cè)，繼承了晚寒武世的臺(tái)地面貌，發(fā)育以底棲型介殼相碳酸鹽沉積，在石臺(tái)、涇縣發(fā)育臺(tái)地邊緣相（圖5）。

中奧陶世的海水進(jìn)退程式，出現(xiàn)了較特殊的情況。皖南、浙西顯示海退的跡象，即早奧陶世的盆地相在硯瓦山期發(fā)生海退，轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪锵啵练e了泥質(zhì)條帶；而蘇皖臺(tái)地則從中奧陶世早期（廟坡期）卻顯示了較早奧陶世海水加深的海進(jìn)跡象，到晚期出現(xiàn)大型游泳型為主的頭足類為主的寶塔組。

圖4 晚寒武世沉積相Fig.4 Sedimentary facies in upper Cambrian

圖5 下?lián)P子區(qū)早奧陶世沉積相Fig.5 Sedimentary facies in lower Ordovician of lower Yangtze area

晚奧陶世早期繼承了中奧陶世的沉積面貌。但全區(qū)表現(xiàn)為短暫海退。巖性亦差異不大，為泥質(zhì)灰?guī)r、瘤狀泥灰?guī)r。然而進(jìn)入晚期（五峰期），全區(qū)經(jīng)歷早古生代的第三次海浸高峰。蘇皖地區(qū)海水普遍加深，發(fā)育以五峰組為代表的硅質(zhì)、碳質(zhì)頁巖，漂浮型的筆石生物群極為繁盛。浙西、皖南在晚期，地殼活動(dòng)增加，快速堆積，強(qiáng)烈沉降，形成以浙西于潛組、皖南新嶺組為代表的盆地濁流沉積。濁流的物源來自南側(cè)，很可能意味著華夏峰隆起已明顯抬升。

早志留世初華夏古陸的西界大大向西擴(kuò)展，直抵肖山、江山一線。因而浙西、皖南出現(xiàn)大規(guī)模海退，以致志留紀(jì)的地貌呈現(xiàn)向北西傾斜的形態(tài)，由東向西北方向依次出現(xiàn)后濱、前濱、臨濱相，最后向陸棚相、盆地相過渡（圖6），縱向亦呈現(xiàn)由細(xì)變粗的海退沉積序列，乃至發(fā)展到晚志留世的晚期。

志留紀(jì)末隨著加里東運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈抬升，海水最終從全區(qū)退出，結(jié)束了本區(qū)早古生代的海相沉積歷史。

圖6 下?lián)P子區(qū)早志留世沉積相Fig.6 Sedimentary facies in lower Silurian of lower Yangtze area

3 有利成藏相帶

從下?lián)P子下古沉積演化來看，下?lián)P子在早古生代經(jīng)歷了早寒武世、早奧陶世、晚奧陶—早志留世三次海浸及期間的多次海退過程，在海水不斷升降過程中形成了有利烴源巖、儲(chǔ)層及蓋層的沉積相帶。

3.1 有利烴源巖沉積相帶

早寒武世、早志留世盆地、陸棚相分布區(qū)為下古最有利烴源巖沉積相帶，其次為震旦世燈影組及早—中奧陶世盆地及陸棚相分布區(qū)。

1）早寒武世盆地—陸棚相區(qū)

滁州—鹽城盆地相：暗色泥頁巖厚度在50～250 m，其中來安—天長—高郵一帶地區(qū)最厚，在200 m以上，向兩側(cè)逐漸減薄，南京幕府山剖面下寒武統(tǒng)下部為黑色碳質(zhì)頁巖與硅質(zhì)頁巖互層夾薄層硅質(zhì)巖，厚108.9 m，N參1井黑灰色碳質(zhì)頁巖、灰質(zhì)頁巖厚44 m，蘇121井鉆遇荷塘組368 m，暗色泥頁巖厚124 m，N2井荷塘組厚119.21 m，暗色泥頁巖厚71 m。

安吉—石臺(tái)地區(qū)盆地相：暗色泥頁巖厚度在300～700 m，其中以東至—石臺(tái)—太平—寧國一帶最厚，向兩側(cè)逐漸減薄。東至縣花山南沈家山剖面暗色泥頁巖厚度625 m，石臺(tái)丁香剖面巖性主要為黑色硅質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖及石煤，厚度641 m。

德興—桐廬地區(qū)暗色泥頁巖主要分布于開化—淳安—桐廬以北地區(qū)，厚度大于200 m。底本—臨安一帶最厚，一般大于300 m；常山—建德一帶分布較薄，一般為100～200 m；東南蘭溪—諸暨一帶最薄，一般小于50 m，且大部分缺失[10-11]。

2）早志留系盆地相區(qū)

無為—南京盆地相區(qū)：主要包括安慶、貴池、巢湖、寧鎮(zhèn)及蘇北等廣大區(qū)域，厚度小于1 000 m。該區(qū)高家邊組上部為黃綠色、灰黃色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖、細(xì)砂巖，局部夾含礫含磷泥質(zhì)粉砂巖。生物化石豐富，主要有筆石、三葉蟲、下部為深灰色、灰黑色、黃綠色碳質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖，水平紋層發(fā)育，富含筆石。

寧國—長興陸棚相區(qū)：主要分布于族德、寧國、安吉、長興一帶，厚度大，一般在2 000 m左右。該區(qū)安吉組為黃綠色、灰黑色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖和粉細(xì)砂巖，泥巖中水平層紋極為發(fā)育，富含筆石、三葉蟲、腕足類、海百合莖、苔鮮蟲等生物化石。

3）震旦世燈影組盆地—陸棚相區(qū)

皖南盆地相：位于安慶、蕪湖一線之東南，淳安余家、安吉一線北西。本相區(qū)的皮園村組以黑色、灰黑色中厚層硅質(zhì)巖為主，間夾鈣質(zhì)、泥質(zhì)硅質(zhì)巖、局部夾黑色頁巖，厚度為200～400 m，其中暗色泥巖厚度為100～300 m，TOC為1.8%～3.2%，RO為2.2%～4%。

常州—上海陸棚相：在盆地相區(qū)北東廷伸帶上，浙西安吉、臨安昌化一帶的西峰寺組中、上段，為灰、灰黑色頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖，富含有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦，至安吉與寧國之間相變?yōu)楣栀|(zhì)巖，水平層理發(fā)育，具有陸棚相特征。

4）早奧陶世盆地相區(qū)

無錫—南山盆地相區(qū)：以皖南祁門—太平—寧國—廣德與浙西淳安—臨安、安吉地區(qū)最為發(fā)育。該地區(qū)譚家橋組為黃綠色泥巖，藍(lán)灰色鈣質(zhì)頁巖，下段夾深灰色具水平層紋的泥灰?guī)r、瘤狀泥灰?guī)r。上部（寧國組）為灰綠—黃綠色、暗灰色頁巖、含粉砂質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、含碳質(zhì)頁巖。下部發(fā)育網(wǎng)格筆石及三葉蟲，厚度為570～930 m，其中碳質(zhì)、硅質(zhì)泥巖厚度為50～200 m，TOC為1%～2%，RO為2%～3.5%。本區(qū)以水平微細(xì)層理發(fā)育及漂浮—游泳型的筆石、三葉蟲生物群為主要特征，沉積物普遍色較暗。

3.2 有利儲(chǔ)層沉積相帶

1）震旦系

杭州—開化臺(tái)地邊緣淺灘相：該相帶位于浙西開化—淳安—桐廬—杭州一線，呈窄長條帶狀分布,在杭州余杭一帶。本區(qū)西峰寺組中、上段主要為一套內(nèi)碎屑白云巖及白云質(zhì)砂巖。白云巖為灰白、灰色砂屑、礫屑結(jié)構(gòu)的白云巖，砂屑、藻屑豐富。砂屑白云巖與細(xì)—中粒白云質(zhì)砂巖為互層狀。沉積構(gòu)造以水平層理、斜層理為主，尚可見到水下沖刷構(gòu)造。該相帶的沉積中心在臨安、淳安一帶，沉積厚度可達(dá)到600 m左右，為高能環(huán)境下形成的砂屑灘。

無為—泰州臺(tái)地邊緣灘相：位于金湖、滁縣、廬江一線東南及安慶—蕪湖—溧陽之間的廣大地區(qū)。南緣巢湖湯山—句容茅山及泰州一側(cè)，發(fā)育了紋層狀藻白云巖及核形石白云巖。在江浦南京一帶厚度達(dá)849 m，上段以含硅質(zhì)條帶白云巖為主，下段以藻白云巖、硅質(zhì)條紋白云巖為主。藻白云巖由層紋狀藻白云巖、核形石藻白云巖、海綿狀藻白云巖、砂屑或藻屑亮晶白云巖等組成。本相帶屬于潮間—潮下局限臺(tái)地的中—低能環(huán)境，間歇性高能，以發(fā)育各類砂屑、藻屑白云巖及局部發(fā)育核形石等淺灘相為特征。

2）中上寒武統(tǒng)

無錫—宜興—東至臺(tái)地邊緣相：本區(qū)主要為灰黑—灰色厚層、塊狀砂屑粉晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、核形巖、鱺粒粉晶灰?guī)r（或云巖），生物粉晶灰?guī)r及細(xì)晶白云巖，生物主要為底棲型三葉蟲、藻類、腕足類，棘皮類等，厚539～832 m。

寧鎮(zhèn)—巢縣局限臺(tái)地淺灘相：巖性主要為淺灰色粉晶白云巖，灰—淺灰色淀晶砂、礫屑云巖，淀晶砂屑云巖，粉晶砂屑云巖，藻綿層細(xì)粉晶云巖等。發(fā)育斜層理、楔形交錯(cuò)層理、波狀層理、藻綿層等構(gòu)造，厚132～502 m。

3）早奧陶世

涇縣—無錫臺(tái)地邊緣淺灘相：臺(tái)地邊緣礁灘相分布在涇縣郭峰、石臺(tái)皂角樹、貴池大嶺、百安方村一線，往西南一直延伸到德安葛峰一帶，往東北延伸到溧陽、無錫、南通一帶，呈北東向廷展。

涇縣、石臺(tái)地區(qū)巖性為一套淺灰、灰白色白云巖，灰質(zhì)白云巖、灰?guī)r。結(jié)晶粗大，大量發(fā)育砂屑、鮞粒及角礫狀結(jié)構(gòu)、生物屑結(jié)構(gòu)，呈巨厚層—塊狀產(chǎn)出，不顯層理。生物為腕足類、頭足類、棘皮類（海百合莖）及三葉蟲，多破碎。石臺(tái)中學(xué)下奧陶統(tǒng)侖山組：厚度數(shù)10～400 m，以灰色泥晶灰?guī)r為主，有強(qiáng)烈的白云巖化，石臺(tái)杏溪村疊層石生物礁疊層石水平層狀生長，灰?guī)r與暗色造礁藻類呈薄間互層產(chǎn)出；自山腳向上，礁體厚度大于10 m，沉積厚度大；宜興方橋陽山剖面方橋組（對(duì)應(yīng)侖山組、紅花園組）下部為斜坡相礫屑灰?guī)r，上部為淺灘相生屑灰?guī)r；建新剖面紅花園組的生物礁高數(shù)10 cm至數(shù)米高，側(cè)向可延伸20多米，生物礁底部及側(cè)面為亮晶生屑灰?guī)r，生物礁造礁生物主要為瓶筐蟲和海綿蟲。石臺(tái)電視塔剖面紅花園組疊層石礁，礁體高12～16 m，規(guī)模約200 m2。

本相帶在兩河口期及紅花園期，碳酸鹽砂屑及生物碎屑異常豐富，水體能量高、沉積速率及沉積厚度均較大，總厚度達(dá)800～1 400 m。此外，侖山組的白云巖具結(jié)晶粗大的白云巖化特征、本帶為典型的臺(tái)地邊緣高能環(huán)境下的砂屑灘，屬臺(tái)地邊緣淺灘相。

巢湖—泰州臺(tái)地邊緣相：南京侖山—湯山一帶侖山組、紅花園組、大灣組、紅花園組巖性為生屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r及藻灰?guī)r為主，厚度在200～300 m，黃橋N4井侖山組為白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，上部的紅花園組及大灣組見大量的生屑灰?guī)r以及藻灰?guī)r。

3.3 有利蓋層沉積相帶

早寒武世、早志留世盆地、陸棚相分布區(qū)即是下古最有利烴源巖沉積相帶，同時(shí)也是下古生界最有利的區(qū)域蓋層沉積區(qū)。其中志留系高家邊組砂泥巖厚500～2 500 m，分布在中部地區(qū)，為最重要的一套蓋層。其次早寒武世盆地、陸棚相泥巖可作為下伏震旦系燈影組的良好區(qū)域性蓋層。

4 有利勘探區(qū)優(yōu)選

從下古沉積相演化及有利成藏沉積相帶來看，下?lián)P子下古具有四套烴源巖、三套儲(chǔ)層、兩套蓋層，可形成兩套常規(guī)成藏組合、兩個(gè)頁巖氣層：1）生（早寒武、震旦泥巖）+儲(chǔ)（震旦紀(jì)燈影組白云巖）+蓋（早寒武荷塘組泥巖）；2）生（早寒武荷塘組泥巖和奧陶泥巖）+儲(chǔ)（中上寒武系、奧陶系灰?guī)r、白云巖）+蓋（志留系下統(tǒng)高家邊組泥巖）。

在有利烴源巖、儲(chǔ)層、蓋層發(fā)育沉積相帶配置基礎(chǔ)上，進(jìn)行了有利勘探區(qū)的優(yōu)選（圖7）。

圖7 下?lián)P子下古生界綜合評(píng)價(jià)圖Fig.7 Comprehensive evaluation of lower palaeozoic erathem of lower Yangtze area

評(píng)價(jià)出有利區(qū)兩個(gè)：如皋—射陽地區(qū)及望江—溧陽地區(qū)。其中，望江—青陽有利區(qū)烴源巖為晚震旦、早寒武盆地、陸棚相暗色泥巖，厚度為400～800 m，儲(chǔ)層為中上寒武、奧陶系臺(tái)地邊緣淺灘相生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r及藻灰?guī)r，厚度為200～400 m，蓋層為志留系高家邊組泥巖，厚度為1 000～1 400 m；大豐—東臺(tái)有利區(qū)烴源巖早寒武盆地相泥巖，厚度為200～300 m，儲(chǔ)層為震旦系燈影組白云巖，厚度為800～900 m，晚寒武白云巖，厚度為400～600 m，蓋層為早寒武幕府山組泥巖、高家邊組泥巖。

5 結(jié)論

1）下?lián)P子區(qū)在江南、泰州—巢湖、馬烏三條北東向同生斷層控制下形成了兩槽兩臺(tái)原型盆地格局，伴隨著早寒武世、早奧陶世、晚奧陶—早志留世三次海浸及期間的多次海退過程，形成了早寒武世、早志留世、晚震旦世及早—中奧陶世盆地、陸棚相四套烴源巖沉積相帶及震旦系無錫—宜興—東至臺(tái)地邊緣相、無為—泰州臺(tái)地邊緣灘相，中上寒武統(tǒng)無錫—宜興—東至臺(tái)地邊緣相、寧鎮(zhèn)—巢縣局限臺(tái)地淺灘相，早奧陶世涇縣—無錫臺(tái)地邊緣淺灘相、巢湖—泰州臺(tái)地邊緣相三套儲(chǔ)層沉積相帶及早寒武世、早志留世盆地、陸棚相兩套區(qū)域性蓋層。

2）下?lián)P子下古生界可形成兩套常規(guī)油氣成藏組合：生（早寒武、震旦泥巖）+儲(chǔ)（震旦紀(jì)燈影組白云巖）+蓋（早寒武荷塘組泥巖）；生（早寒武荷塘組泥巖和奧陶泥巖）+儲(chǔ)（中上寒武系、奧陶系灰?guī)r、白云巖）+蓋（志留系下統(tǒng)高家邊組泥巖）。兩個(gè)成藏有利區(qū)，其中如皋—射陽地區(qū)及望江—溧陽地區(qū)是下古生界氣藏勘探有利區(qū)。