關鍵詞：川西南部；茅口組；臺洼邊緣礁灘相；基底斷裂；主控因素；源儲配置

引言

中二疊統(tǒng)茅口組是四川盆地常規(guī)天然氣主要產(chǎn)層之一，自1957 年在川南地區(qū)圣燈山構造鉆探的L10 井測試獲工業(yè)氣流以來，勘探長達60 余年，在“三占三沿”[1] 勘探思路下，已發(fā)現(xiàn)氣田氣藏類型以裂縫孔洞型灰?guī)r氣藏為主[2 3]，其中，川西南部僅發(fā)現(xiàn)大興場氣田，可動用儲量逐年降低。2018 年，川北元壩地區(qū)YB7 井茅口組鉆遇臺緣淺灘儲層并獲高產(chǎn)工業(yè)氣流（105.9×104 m3/d） [4 5]；2020 年，川北八角場地區(qū)JT1 井茅口組鉆遇灘相沉積高帶，鉆井揭示塊狀孔隙型儲層15 m，測試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流（112.8×104 m3/d） [6]，YB7 井和JT1 井的突破取得了四川盆地茅口組高能相帶勘探的重要突破。川東北普光、元壩等二疊系長興組大型氣田，安岳地區(qū)下古生界震旦系整裝大氣田的勘探經(jīng)驗已表明：高能沉積是優(yōu)質(zhì)規(guī)模儲層形成基礎，且緊鄰的裂陷內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖與儲層形成良好的源儲配置，油氣成藏條件優(yōu)越。因此，尋找規(guī)模性茅口組礁灘相儲層對四川盆地增儲上產(chǎn)具有重要意義。

川西南部茅口組埋深較大、深層鉆井較少，加之受地震資料較差的局限，導致前人對川西南部中二疊統(tǒng)茅口組沉積相認識存在一定分歧[7 14]，主要有以下3 種觀點：1）碳酸鹽巖緩坡沉積；2）開闊臺地或鑲邊臺地沉積；3）兼具臺地邊緣的緩坡型碳酸鹽巖臺地。茅口組沉積相的認識不清不利于指導對儲層發(fā)育有利區(qū)的預測，為了更好地指導川西南部茅口組油氣勘探，有必要針對川西南部茅口組沉積相展開進一步梳理。筆者基于川西南部地質(zhì)露頭、新老鉆井、古地貌及構造沉積演化等分析，結合最新高品質(zhì)三維地震資料解釋，預測了川西南部茅口組礁灘相分布，并結合成藏研究明確了其油氣地質(zhì)意義，以期為川西南部茅口組深化勘探提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川西南地區(qū)位于上揚子準臺地內(nèi)，其西部為龍門山山前構造帶，南部為峨眉瓦屋山構造帶，北部為川北低平褶皺帶，東鄰川中古隆起，以龍泉山為界（圖1）。

現(xiàn)今的川西拗陷是在印支期喜馬拉雅期擠壓環(huán)境下形成的前陸盆地[15]，其沉積演化主要經(jīng)歷了震旦紀中三疊世海相、晚三疊世早期海陸過渡相、晚三疊世晚期第四紀陸相等階段[16]。前寒武紀晚期早寒武世，黃汲清[17] 描述的“巨大的古中國地臺”解體，昆侖、秦嶺、北山及天山等地槽形成，同時，在中國東北和西南等地發(fā)生褶皺，劉樹根等稱之為“興凱地裂運動旋回”[18]，是著名的“德陽安岳裂陷槽”形成的主控因素。

川西南部位于該裂陷槽西部區(qū)域，受加里東運動抬升剝蝕影響，本區(qū)二疊系和下伏寒武系呈不整合接觸。海西早期，受云南運動影響，四川盆地抬升且基本準平原化，加之受岡瓦納大陸冰川最終消融影響，大規(guī)模海侵從西北和東南兩個方向進入四川盆地[19]。中二疊世，受峨眉地幔柱隆升影響，四川盆地由準平原化構造格局變?yōu)椴町愄?，導致中二疊統(tǒng)沉積具有差異，川西南部隆升較高[20 21]，棲霞組廣泛發(fā)育臺緣相沉積。茅口期繼承了棲霞期海侵格局，也具有“高能淺水”和“低能淺水”沉積之分，且茅口末期受東吳運動（峨眉地裂運動）影響，沉積間斷達8～9 Ma，廣泛發(fā)育巖溶儲層，形成了區(qū)域性不整合面[22]，是油氣運聚的良好儲集空間。

四川盆地茅口組厚度約160～400 m，自下而上分為茅一段、茅二段、茅三段及茅四段[7]。茅口組底部和棲霞組呈整合接觸，川西南部茅口組上部主要與峨眉山玄武巖呈噴發(fā)不整合接觸（圖2）。

茅一段和茅二段厚度整體變化不大，茅一段主要為深灰色、灰褐色泥晶灰?guī)r；茅二段為淺灰色生屑灰?guī)r和藻灰?guī)r；茅三段主要為生屑灰?guī)r；茅四段以灰黑色綠藻灰?guī)r為主。茅口組地層穩(wěn)定、厚度在300～400 m，已鉆井證實儲層主要發(fā)育于茅二段茅四段。川西南部茅口組主要發(fā)育茅一段茅四段，成都簡陽地區(qū)茅口組上部殘留茅二段茅三段（圖2） [13]。

2 礁灘相儲層特征

野外地質(zhì)露頭方面，許國明等[13]、劉殊等[14] 在川西龍門山前北川永慶、綿竹天池、高橋、大邑大飛水和三江水磨等地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中二疊統(tǒng)茅口組儲層巖性以灰色亮晶生屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r為主，局部見珊瑚礁塊灰?guī)r及海綿礁塊灰?guī)r等高能臺緣礁灘相沉積物（圖3a，圖3b，圖3c）。

鉆井方面，川西南部茅口組早期勘探部署以“三占三沿”為主，揭示的主要為茅口組臺內(nèi)淺灘相儲層，巖性為泥亮晶生屑灰?guī)r及藻砂屑灰?guī)r，儲集空間以粒間溶孔為主，主要發(fā)育在茅三段茅四段（圖3d，圖3e，圖3f）。ZG1 井、DS1 井、Y1 井及JS1 井等顆粒巖厚度超過150 m，川西南部PT1 井及相鄰川中地區(qū)ZJ1 井、ZT1 井等茅口組中上部亦鉆遇較厚生屑灰?guī)r或云質(zhì)灰?guī)r。

川西南部已鉆井樣品物性分析數(shù)據(jù)表明，茅口組儲層非均質(zhì)性強，孔隙度在0.490%～3.210%，平均為1.162%，由于鉆井多靠近裂縫，滲透率較好，達到0.000 1～0.114 1 mD。

川西南部茅口組已鉆井主要位于較高能環(huán)境臺內(nèi)灘，儲層孔隙度明顯低于川北地區(qū)鉆揭的高能臺緣淺灘型儲層。例如，YB7 井茅口組臺緣淺灘型儲層厚度共38 m，位于茅三段，巖性主要為灰質(zhì)云巖和亮晶生屑灰?guī)r，儲集空間類型主要為生物體腔溶孔及晶間溶孔，測井解釋孔隙度為3.200%～6.200%，實測巖芯孔隙度為1.260%～8.370%，滲透率分布在0.000 1～0.001 4 mD，為中孔、特低滲孔隙型[4]。JT1 井鉆遇臺洼邊緣灘相塊狀優(yōu)質(zhì)儲層，厚度15 m，位于茅二段，儲層巖性以亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r和殘余砂屑云巖為主，儲集空間主要為粒間溶孔、晶間溶孔和晶間孔，測井平均孔隙度4.900%[6]。

3 礁灘相分布預測

在YB7 井和JT1 井茅口組臺緣帶勘探獲得重大突破之前，學界以四川盆地茅口組整體為碳酸鹽巖緩坡沉積認識居多[9 11]。隨著川北茅口組臺緣帶的發(fā)現(xiàn)，表明以往的四川盆地茅口組緩坡沉積這種主流認識存在一定局限性。筆者認為，主要是由于以往川北地區(qū)鉆達茅口組的井稀少，且對茅口組古地貌的恢復方法存在爭議造成。學界以往對茅口組巖溶古地貌多持抬升剝蝕論[23 24]，即茅口組殘留地層越老代表東吳期地勢越高，反之地勢較低，然而，此種解釋存在一定矛盾性：中二疊世末，川北地區(qū)吳家坪組底部存在深水沉積現(xiàn)象，茅口組（主要殘留茅二段）短時間內(nèi)抬升再急劇降低在構造演化上難以解釋。隨著鉆井增多及對川北茅口組“孤峰段”研究的深入，越來越多學者認識到：川北地區(qū)茅口組沉積較薄加上東吳期流水侵蝕共同形成了川北巖溶盆地[25 30]。四川盆地茅口組沉積地貌和巖溶地貌格局具有一定的繼承性。

通過BMM 工區(qū)三維地震及區(qū)域二維、三維地震資料解釋，結合地質(zhì)綜合研究，編制川西南部茅口組晚期巖相古地理如圖4 所示。

由圖4 可以看出，川西南部茅口組晚期主要發(fā)育臺緣、開闊臺地、臺洼邊緣及斜坡臺內(nèi)洼地相沉積，臺洼邊緣主要以NE 向分布于成都蒲江眉山簡陽一線，BMM 工區(qū)茅口組臺緣寬度3～8 km，延伸長度35 km。簡陽宜賓資陽以東地區(qū)，YS1 井、YT1 井、TF2 井、NJ 井、LZ1 井及GS1井等鉆井揭示：茅口組中上部以深色泥晶灰?guī)r為主，地震反射為明顯的平行連續(xù)穩(wěn)定特征，加之對茅口組露頭、地質(zhì)及鉆井分析，可以發(fā)現(xiàn)，川西南部茅口組中晚期從龍門山山前帶盆內(nèi)川中，呈現(xiàn)出高能較高能較低能沉積特征，以大邑大飛水露頭，平落壩地區(qū)PT1 井，簡陽地區(qū)YT1 井，中江地區(qū)ZJ1 井和ZJ2 井為典型代表。結合沉積學原理分析，反映了川西南部茅口組中晚期存在臺緣開闊臺地臺洼邊緣斜坡臺內(nèi)洼地的沉積環(huán)境變化（圖5）。

川西南部茅口組以往深部鉆井較少且分布不均，地震資料年代老且品質(zhì)較差，也給川西南部茅口組巖相古地理精細刻畫造成困擾。2019 年，針對川西南部BMM 工區(qū)二疊系部署“寬方位、寬頻帶、高密度”三維地震，處理剖面品質(zhì)較以前資料有明顯提高，為茅口組巖相古地理精細預測奠定了地震資料基礎。

通過BMM 三維精細地震資料解釋，可見工區(qū)中部茅口組明顯存在“丘狀、雜亂、斷續(xù)中弱振幅”地震反射特征（圖6），這與胡東風[4] 描述的YB7 井茅口組臺緣灘體反射特征及武賽軍等[31] 描述的開江梁平海槽兩側長興組和飛仙關組礁灘反射特征類似。礁灘相碳酸鹽巖成層性較差、多呈疊置或丘狀外形，工區(qū)茅口組礁灘相儲層物性較好、地震速度降低，導致礁灘體與上覆火山巖波阻抗差變小，礁灘體頂部呈中弱振幅反射。工區(qū)東部茅口組為平行連續(xù)穩(wěn)定反射特征，茅口組地層減薄明顯，反映能量較低的沉積環(huán)境，為盆地內(nèi)已總結的斜坡臺內(nèi)洼地沉積表征[4]。茅口組斜坡臺內(nèi)洼地相上覆地層為典型的川西南部二疊系火山巖爆發(fā)相反射特征，這與火山巖探井YT1 井、YS1 井類似[32 34]。

結合龍門山前地質(zhì)露頭分析，可推斷川西南部最大的茅口組臺緣帶位于龍門山前，由于龍門山?jīng)_斷帶資料品質(zhì)差及深部鉆井稀少，川西南部此大型臺緣帶一直未被地震及鉆井所證實。工區(qū)西部茅口組內(nèi)幕多期灘體向臺地超覆堆積特征明顯（圖6）。茅口組臺洼邊緣礁灘相沉積可形成規(guī)模性優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，除此之外，峨眉地幔柱的抬升形成大量裂縫，沉積間斷達8～9 Ma，大氣淡水經(jīng)裂縫系統(tǒng)廣泛巖溶，易形成溶蝕孔洞，茅口組礁灘相儲層物性可得到進一步改善（圖7）。

4 礁灘相成因探究

已有研究表明，在塔里木、準噶爾、鄂爾多斯和四川等盆地，先存基底斷裂易受后期構造運動影響而產(chǎn)生差異性升降，對上覆地層構造變形、沉積及成藏具有不同程度的控制作用[4，35 39]。川北元壩地區(qū)茅口組臺緣淺灘相新發(fā)現(xiàn)表明，不同于以往對開江梁平海槽形成于長興期的傳統(tǒng)認識，此海槽在茅口期已具雛形，長興期受峨眉地裂運動影響，拉張作用強烈，飛仙關中晚期為拉張作用消亡期。開江梁平海槽的雛形“廣元巴中拉張槽”[26] 成因為基底斷裂拉張，其對川北茅口組沉積及成藏具有重要控制作用。

前人研究發(fā)現(xiàn)，川西南部發(fā)育北東向基底斷裂[40]，此類斷裂在2019 年經(jīng)大范圍重磁勘探被進一步證實及刻畫（圖8），其多為走滑性質(zhì)，龍泉山基底斷裂（殼幔斷裂）規(guī)模最大，斷裂和川西南部二疊系火山巖分布具有很好的關聯(lián)性。川西南部以往在大興場、周公山及油灌頂?shù)鹊貐^(qū)鉆遇的多口井位揭示川西南部二疊系發(fā)育30～300 m 厚度不等的火山巖，且近3 年分別于龍泉山背斜兩翼鉆探的YS1 井、YT1 井在二疊系均鉆遇近300 m 厚火山巖，地震資料可識別大量沿龍泉山基底斷裂帶分布的火山巖特征[41]。研究認為，四川盆地存在大量NE 向基底斷裂，為晉寧期形成，基底斷裂處應力薄弱，后期先后經(jīng)歷興凱地裂、加里東運動、峨眉地裂等構造運動，先存基底斷裂易繼續(xù)“顯性”或“隱性”活動。晚元古代，在基底斷裂影響下形成塹壘拉分古地理格局，控制“德陽安岳裂陷槽”和裂陷槽兩側燈影組臺緣帶沉積。在燈影組臺槽東側已發(fā)現(xiàn)中國最古老整裝大氣田安岳氣田，位于臺槽西側的川西南部大興場地區(qū)燈影組臺緣帶勘探在2023 年也獲重大突破。由于基底斷裂在裂陷東側縱向斷距大，東側燈影組臺緣表現(xiàn)為“陡坎”狀；基底斷裂在西側斷距相對較小，西側燈影組臺緣表現(xiàn)為“緩坡”狀。

川西南部位于峨眉山大火成巖省外帶地區(qū)，是四川盆地峨眉山玄武巖主要分布區(qū)[33]。峨眉地裂運動始于中泥盆世，結束于中三疊世[20]，中二疊世峨眉地裂運動導致先存基底斷裂重新被激活，形成了坡折構造分異，控制了后期臺洼沉積分異，進而控制了川西南部茅口組臺緣礁灘相展布。茅口末期，隨著峨眉地裂運動達到頂峰，川西南部大規(guī)?；鹕綆r也隨著激活的基底斷裂（龍泉山斷裂為主）進行噴發(fā)，匯向茅口組巖溶古地貌低洼處（整體往東方向），川中簡陽地區(qū)YS1 井、YT1 井鉆井揭示，茅口組僅殘留茅二段茅一段，而其西南方向及東部ZJ1 井區(qū)殘留茅四段（圖1b），YT1 井茅口組上部GR 值相對鄰井也發(fā)生明顯正偏移，電阻率明顯降低（圖5）。

以上均反映出在茅口晚期，從川西南部川中簡陽地區(qū)茅口組整體為高地斜坡洼地的古地貌變化特征。BMM 工區(qū)暫無鉆至二疊系井位，參考YT1 等井二疊系火山巖地震響應特征[32 34] 及YB7 等井茅口組地震響應特征[4]，地震資料精細解釋發(fā)現(xiàn)，BMM 工區(qū)東部為火山巖爆發(fā)相發(fā)育區(qū)，為丘狀隆起、內(nèi)幕中強振幅反射特征，西部為火山巖溢流相區(qū)，為平行空白反射特征（圖6，圖9）?；鹕綆r爆發(fā)相區(qū)和茅口組巖溶古地貌洼地（茅口組殘厚薄值區(qū)）具有明顯鏡像互補性，且沙灣組內(nèi)幕存在明顯的往西部地層上超特征，反映出火山巖噴發(fā)后古地貌為繼承性西高東低格局。

分別沿寒武系底界和火山巖頂界提取川西南部BMM 工區(qū)沿層相干切片如圖10 所示，爆發(fā)相區(qū)發(fā)育F1、F2 兩組主要的北東向基底斷裂，斷裂為走滑性質(zhì)并呈馬尾狀散開，斷裂F1 位于茅口組臺洼邊緣到斜坡過渡處（圖6，圖10）?；鹕綆r分布主要受控于茅口組巖溶古地貌和基底斷裂。

通過構造沉積演化進一步梳理川西南部茅口組礁灘相形成過程：中二疊世初期（棲霞期）峨眉地裂運動較弱，基底斷裂重新活動但強度較弱，塹壘拉分開始（圖11a）。由于此時斷裂F1 縱向斷距較大而F2 縱向斷距小，F(xiàn)1 縱向拉分力度強于F2，棲霞組沿F1 斷裂可見較明顯坡折帶（灘體超覆疊置，“棲霞組頂部弱振幅、低頻率”的淺灘相地震響應特征）（圖6）。茅一段和茅二段塹壘拉分處繼承性發(fā)育淺灘相沉積（圖11b），在茅口晚期（茅三段期茅四期），峨眉地裂運動強度明顯增強，F(xiàn)1 斷裂造成較明顯塹壘拉分格局，使BMM 工區(qū)茅口組在沉積晚期形成臺洼邊緣斜坡臺內(nèi)洼地格局（圖11c），且此古地理格局對火山巖分布和沙灣組沉積起重要控制作用（圖11d）。

5 油氣地質(zhì)意義

普光、元壩及高石梯磨溪等大中型氣田勘探結果表明，雖然勘探層系不同，但高能沉積相帶是形成優(yōu)質(zhì)規(guī)模性儲層的基礎，緊鄰大型裂陷生烴中心，構建良好的源儲配置是油氣成藏的關鍵。德陽安岳裂陷槽內(nèi)存在寒武系優(yōu)質(zhì)烴源巖，已被證實是其東側高石梯磨溪下古生界震旦系氣田氣源主要來源，且離裂陷槽西側較遠的川西南部臺地內(nèi)HS1 井，筇竹寺組厚度仍有74 m，其中，泥質(zhì)烴源巖厚59 m，總有機碳含量在0.50%～3.11%，底部發(fā)育10 m 優(yōu)質(zhì)烴源巖，總有機碳含量1.00%～3.11%，BMM 工區(qū)和大興場地區(qū)均緊鄰德陽安岳裂陷槽（圖1a），大興場二疊系茅口組縫洞型氣藏生產(chǎn)良好，寒武系和二疊系為其主要烴源巖來源。且BMM工區(qū)緊鄰茅口組臺洼生烴中心，和YB7 井類似。BMM 工區(qū)寒武系及二疊系存在良好烴源巖，通過基底斷裂和不整合面疏導，與茅口組礁灘巖溶優(yōu)質(zhì)儲層可構成良好的源儲配置。茅口組上覆致密玄武巖及沙灣組泥頁巖、上傾方向致密灰?guī)r遮擋條件好。BMM 工區(qū)位于加里東期樂山龍女寺古隆起區(qū)域，寒武系烴源巖在二疊紀排烴期[42] 所生成油氣能被古構造較好地捕獲；二疊系烴源巖在晚三疊世早中侏羅世為排烴高峰期[4]，BMM 工區(qū)亦為構造高部位，油氣持續(xù)充注。BMM 工區(qū)中二疊統(tǒng)現(xiàn)今為一大型鼻凸構造，茅口組臺緣處可形成大型構造巖性復合圈閉，埋深主要小于7 000 m，勘探潛力大。且該地區(qū)位于盆內(nèi)地表地勢平緩區(qū)域，相對于山前帶更易實施鉆井工程，勘探潛力較大。

6 結論

1） 川西南部茅口組為開闊臺地臺洼邊緣斜坡臺內(nèi)洼地相沉積，臺洼邊緣礁灘相呈規(guī)模性展布，主要以NE 向分布于成都蒲江眉山簡陽一線，在地震剖面上為“丘狀、雜亂、斷續(xù)中弱振幅”反射特征。

2）川西南部茅口組礁灘相主要受基底斷裂塹壘拉分后形成的古地貌高帶控制，此先存基底斷裂于峨眉地裂時期重新激活。

3）BMM 工區(qū)茅口組油氣成藏條件好。茅口組礁灘相沉積疊加東吳期巖溶易形成優(yōu)質(zhì)儲層，寒武系及二疊系烴源條件好，基底斷裂疏導，源儲配置佳。致密層遮擋、古構造和排烴期匹配良好，茅口組現(xiàn)今亦為大型構造鼻凸，形成構造巖性復合圈閉，茅口組埋深主要小于7 000 m，勘探潛力大。