四川盆地中南部地区中三叠统雷口坡组沉积相研究

李德星,刘树根,张长俊,汪 华,秦 川

(成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610059）

四川盆地中南部地区中三叠统雷口坡组沉积相研究

李德星,刘树根,张长俊,汪 华,秦 川

(成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610059）

川中南部地区中三叠统雷口坡组划分为3个相(开阔台地相、局限台地相、蒸发台地相）、4个亚相(潮下、泻湖、潮间坪、潮上坪）和17个微相。沉积相横向上总体变化不大,岩性较统一,蒸发岩较发育,纵向上沉积相变化具有同步性。利用单因素法和优势相法,并结合层序地层学研究成果,把雷口坡组分为7个作图单元,较精确地展示了雷口坡组不同层段的沉积相展布和演化。研究区内雷口坡期的相对海平面升降变化和台地次级洼隆相间的古地貌共同控制着沉积相带展布和演化。雷口坡组以局限台地相为主,主要发育在雷一段1亚段的台内滩微相,为储集体有利的发育相带,多发育于潮间高处与泻湖的过渡区附近相对高能带。

雷口坡组;沉积相;局限台地;开阔台地;沉积相展布和演化

1 区域地质背景

四川盆地中南部地区位于川中台隆南部,北至蓬莱—南充—渠县,东抵华蓥山,南达安岳—潼南—合川,西至安岳的地区(图1）。区域构造总体上为由南西向北东缓倾伏的单斜,磨溪构造是区内较大的呈NE—SW向展布的长条形平缓短轴背斜构造[1]。研究区中三叠雷口坡组主要为碳酸盐岩和蒸发岩,分布面积广,区域岩性较稳定。雷口坡组现今埋深为2 236～3 283 m,钻厚为252～1 012 m。根据沉积旋回将本区雷口坡组自下而上分为四段(表1）。其中雷三段主要是微晶灰岩夹少量的硬石膏岩,属开阔台地相;雷一段、雷二段、雷四段主要为白云岩、硬石膏岩,属局限台地相。本区储层主要发育于雷一段1亚段,磨溪地区现已获得雷一段工业气藏,合川、龙女寺、涞滩场、罗渡溪等地有一定的油气显示。

图1 研究区地理位置及其含油气构造分布Fig.1 Diagram showing the location and the structures of the study area

表1 四川盆地中南部地区中下三叠统地层划分简表Tab.1 Stratigraphic division of lower-middle Triassic System in the southern part of Central Sichuan Basin

2 主要沉积类型

本次沉积相研究选取了18口井(营21井、罗13井、女 110 井、磨 22 井、磨 36 井、磨 37 井、广100井等）进了详细的岩心描述和镜下分析,制作了20口井(华西1井、罗11井、女深2井、磨36井、兴华1井等）的单井沉积相柱状图,结合各研究层段的沉积厚度,将研究区沉积相主要划分为3种类型,即开阔台地相、局限台地相和蒸发台地相。开阔台地相和局限台地相是本区雷口坡组的主要沉积环境。这2种相各自包括了若干个亚相和微相。

2.1 开阔台地相

研究区开阔台地主要分布于雷三段,发育于雷口坡期海平面处于相对较高的时期。主要为潮下环境,可发育潮下、潮下浅滩和潮沟微相。潮下微相是构成开阔台地的主体沉积微相,其水体循环好,能量较低,可含生物屑或夹生物灰岩薄层或条带,主要沉积物是灰—深灰色灰岩含泥灰岩。垂向上常与潮间沉积物呈韵律性相序出现,也见浅滩或台内滩构造浅滩化相序;潮下浅滩微相在地貌上为水下高地,水体较浅,水动力较强,常以沉积粒屑白云岩(图2a）及粒屑灰岩为主;潮沟指潮下的潮汐通道,在剖面上常见灰岩、白云岩中夹薄层的粒屑灰岩,厚度大者则定为浅滩。

图2 研究区雷口坡组成岩作用部分图版Fig.2 Parts of the diagenesis photos of Leikoupo Formation in the study area

2.2 局限台地相

川中南部地区雷口坡期沉积相主要为局限台地,由于当时处于地形夷平期,海底地形坡度较缓,多数处于潮汐范围区,且由于与广海之间有台地、浅滩、礁或岛屿等障壁,因此海水运动和循环均受到限制,从而形成了广为发育的局限台地环境,雷一、雷二及雷四段均主要为局限台地相。局限台地比开阔台地水体更浅,地势亦平坦,又由于气候较干旱、蒸发强、盐度不正常,碳酸盐泥及颗粒在盐度较高且富含镁离子的地表水作用下,容易发生准同生白云石化作用,故出现大量的白云岩和石膏、硬石膏沉积,即使在水动力较强——沉积砂屑、藻砂屑的地方,盐度也较高,使粒屑间也多为硬石膏胶结。本研究区局限台地分泻湖和潮间坪二个沉积单元,其中泻湖主要以潮间泻湖和台内滩微相为主,而潮间坪则以潮间膏盆为主。

2.2.1 潮间泻湖微相(图3）

为潮间微环境,在古地理位置上位于潮间膏盆向海一侧,海水因受局限台地边缘障壁和低缓广阔的潮间处及台内滩的影响而相对受局限,但不完全封闭与外海时有连通,而水体能量较弱,其典型沉积为微晶(图2b）、泥晶白云岩、含泥云岩,可夹含泥云灰岩,若咸化则可形成膏质泥晶白云岩,经去膏化而成去膏化粉晶灰云岩,可夹薄层石膏(图2c）或透镜体。垂向上,泻湖、咸化泻湖与膏湖、膏盆常呈交替的韵律性互层。

图3 潮间咸化泻湖剖面结构图(磨28井）Fig.3 Profile showing the salinity lagoon in intertidal zone(Mo 28 well）

2.2.2 台内滩

局限台地内潮间高处与泻湖过渡区附近区域,水动力较强,常发育台内滩(图4）,沉积物为中—厚层状具溶孔亮晶砂屑白云岩(图2d）,鲕粒白云岩(图2e）、针孔藻屑白云岩等,可夹粉—微晶白云岩,单层厚度多＜10 m,累计厚度可达165 m,有针孔藻屑滩、砂屑滩、鲕滩、生物碎屑滩等粒屑岩多而厚,受早期暴露淡水溶蚀、早期混合水白云石化、深埋岩溶作用的影响,孔隙发育。研究区以雷一段1亚段台内滩发育较广,且与储集层的展布大体一致(图5-A）,为研究区良好的储层发育区。上坪、潮上膏湖(石膏厚＜20 m）,和潮上萨布哈,前者形成大量的石膏、硬石膏及泥晶白云岩、泥岩等;后者常为薄层膏云岩,或薄层白云岩中夹结核状、鸡笼铁丝状硬石膏。研究区雷口坡组离海岸较远,难见近岸的蒸发台地相。

图4 潮间台内滩剖面结构(磨144井）Fig.4 Profile showing the platform shoal in intertidal zone(Mo 144 well）

图5 研究区雷口坡组沉积相平面图Fig.5 Map showing the distribution of sedimentary facies of Leikoupo Formation in the study area

2.2.3 潮间膏湖、盐湖微相

潮间膏湖在沉积期处于局限台地靠陆一侧的低洼地区,水体循环差,蒸发作用强,从而形成膏盐沉积,在剖面上主要分布于高水位体系域(HST）,发育较厚硬石膏岩,而部分井位的雷三段灰岩中夹盐岩。

在垂向剖面结构上,常表现为膏盆(硬石膏）/泻湖(白云岩）,咸化泻湖(白云岩夹石膏）或膏湖(石膏厚度＜50 m）,呈韵律性互层的剖面结构。在特殊情况下,在石膏厚的井也可出现粒屑白云岩(图2f）,故在膏湖中又有台内滩的沉积格局(图5-B）。垂向上,把石膏连续沉积层厚度＞50 m,在相序上处于潮间环境的称膏盆;而厚度＜50 m,在相序上处于潮上带环境的称膏湖,在平面上是根据石膏累计厚度等值线,确定相应的膏湖或膏盆环境,本文即是根据后者确定膏湖。

2.3 蒸发台地相

蒸发台地主要指平均高潮线以上的潮上地区,发育在海平面相对低的时期,地势平坦开阔,气候炎热干旱,蒸发作用强烈,主要出现干旱化潮

3 沉积相剖面变化特征

雷口坡组从下至上分为4段,每一段代表着一次海平面升降旋回的沉积产物。但由于本区环境闭塞,从雷一段1亚段到雷二段总体成为一个海侵过程,主要是泻湖环境,海水含盐度大,白云岩与膏盐岩普遍呈互层沉积;雷三段沉积时期为最大海泛期,研究区雷三段1亚段和雷三段2亚段受龙门山岛链的间歇性关闭和台地内次级隆起的影响,沉积了灰岩与蒸发岩互层的特殊相律。雷三段3亚段受高水位影响,本区水体与外海连通较好,沉积以灰岩和云质灰岩为主;到了雷四段时期,又演化为闭塞环境,沉积以白云岩与泥质白云岩为主。磨溪地区保存有雷四段,自龙女寺构造向东部分,由于地质历史中隆升暴露,雷四段被风化剥蚀至雷三段。

从沉积相对比(图6）结果来看,研究区横向上沉积相变化较小,除雷三段3亚段由于蒸发水体盐度不同导致岩性的不一致外,岩性是比较统一的,沉积相纵向变化上也较同步,经历了从局限台地相到开阔台地相和开阔台地相到局限台地相的演化特征。相对海平面升降变化控制着整个局限—开阔台地相的沉积演化过程。

图6 研究区雷口坡组东西向岩性及沉积相对比Fig.6 Comparision of lithology and sedimentary facies of Leikoupo Formation from west to east in the study area

4 沉积相展布

川中南部雷口坡组分为7个作图单元,即雷一段1亚段、雷一段2亚段、雷二段、雷三段1亚段、雷三段2亚段、雷三段3亚段和雷四段。雷五段(又称天井山组）受印支运动早幕的影响,雷口坡组遭受强烈剥蚀,仅在江油、马角坝、马鞍塘和绵竹—汉旺地区有小范围保存。本文采用单因素法和优势相法相结合,统计白云岩、石灰岩、石膏岩、粒屑岩等厚度资料编制单因素图件[2](图5）,以此再现研究区沉积相平面展布和垂向演化规律。

(1）雷一段1亚段沉积时期,沉积海退[3],本区地势相对较低,一些次级隆起将盆地分割成洼隆相间的格局,洼地演化成泻湖环境,而隆起则形成了台内滩(图5-A）,本区中东部—高科1井—遂47井—金1井一线以东为咸化泻湖夹台内滩微相,气显示井较多,如磨 144井、磨 7井、罗 2井、罗11井等产气井,为川中的主要产气区;以西为咸化泻湖微相,以白云岩为主,有白云石晶间孔。

(2）雷一段2亚段沉积时期,水体加深,全区均为咸化泻湖微相,以白云岩为主,夹硬石膏岩,滩相沉积减少,局部夹粒屑白云岩形成小范围的台内滩,如蓬 21井、蓬 33井、女 105井、女深 2井。

(3）雷二段沉积时期,泻湖范围缩小,全区被底隆分割演化成不同的沉积区,北部为开阔台地相夹浓缩盐湖及台内滩微相,南部为咸化泻湖夹膏湖及台内滩微相(图5-B）,后期开始海侵。

(4）雷三段1亚段:雷三期开始发生大规模海侵[4-5],沉积物以灰岩为主。北部为开阔台地相夹浓缩盐湖微相,如充2井、充61井、充65井均见灰岩夹有较厚的盐岩层(如充65井夹盐岩29.5 m）;中南部为开阔台地相—局限台地相—泻湖—咸化泻湖夹台内滩微相(潼南10井）,也有少量气显示井(潼南3井、女111井）,但不在台内滩上。

(5）雷三段2亚段:受龙门山岛链的影响,全区西南角——磨溪以西地区为开阔台地相,东南角上涞滩一带为局限台地相—咸化泻湖夹膏湖微相,而北部为咸化泻湖夹膏湖,东部为沉积较广且厚的盐湖(图5-C）,如兴华1井 T2l3-2亚段中夹盐岩126.5 m,广参1井盐岩累厚82.3 m,遂47井盐岩累厚68.3 m,广100井盐岩累厚190.6 m,女深5井盐岩累厚101.2 m。

(6）雷三段3亚段:全区均为开阔台地相,西北部夹有膏湖,东南部灰岩较多,有气显示井,水井较多,如磨 16井、罗 7井、罗 13井、女 110井、遂4井见气显示,磨108井、潼南10井、女105井产水,气水层可能为古岩溶孔缝型储层,值得注意。

(7）雷四段为雷口坡期全区为最大海泛之后的海退期沉积物,本区又演化为局限台地相泻湖——夹膏湖微(图5-D）,以泻湖为主,仅中部和东部见小型膏湖。T2l4段受 T3x/T2l间的抬升风化剥蚀,厚度不大。

5 结论

(1）研究区雷口坡组主要为开阔台地相、局限台地相,蒸发台地相少见,开阔台地相主要为潮下环境,包括潮下、潮下浅滩、潮沟微相;局限台地分潮间坪和泻湖二个沉积单元,其中泻湖主要以潮间泻湖和台内滩微相为主,而潮间坪则以潮间膏盆为主。雷一、雷二及雷四段均以局限台地相为主,也为本区主要沉积相,雷三段则发育开阔台地相。

(2）研究区内,横向上岩性总体变化不大,岩性较统一,蒸发岩较发育,具有很好的对比性,纵向上雷口坡组沉积相相演化也具有同步性。雷口坡组时期相对海平面升降变化和碳酸盐台内地次级洼隆相间的古地貌共同控制着沉积相带的展布和演化。

(3）雷一段1亚段台内滩微相较发育,是储层发育的相带,多发育于潮间高处与泻湖过渡区附近的相对高能带。

[1]雷卞军,周跃宗,杨金利,等.川中—川南过渡带嘉陵江组二段沉积相及其展布特征[J].中国地质,2006,33(5）:1149-1158.

[2]Flügel E.Mikrofazielle Untersuchungen in der Alpinen Triassic-Methoden und Probreme[J].Mitt.Ges.Geol.Bergbaustud,1972,21(1）:9-64.

[3]李知维,沈昭国,侯方浩,等.四川盆地川中-川南过渡带中三叠统雷口坡组雷一1亚段储集层特征及发育环境[J].内蒙古石油化工,2006(6）:90-93.

[4]吴应林,朱忠发,王吉礼,等.上扬子台地早、中三叠世岩相古地理及沉积矿产的环境控制[M].重庆:重庆出版社,1989:99-122.

[5]冯增昭,鲍志东,李尚武,等.中国南方早中三叠世岩相古地理[M].北京:石油工业出版社,1997:62-104.

Study on sedimentary facies of middle Triassic Leikoupo Formation of the southern area in Central Sichuan Basin

Li Dexing,Liu Shugen,Zhang Changjun,Wang Hua,Qin Chuan
(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu610059）

The middle Triassic Leikoupo Formation of the southern area in Central Sichuan Basin may be divided into three facies(open platform,restricted platform and evaporative platform）,four subfacies(subtidal zone,lagoon,intertidal flat and supratidal flat）and 17 microfacies.The sedimentary facies of Leikoupo Formation laterally changed little,and the lithology was unified.In this area,evaporate was well-developed horizontally,while longitudinally the sedimentary facies variation was synchronous in whole.By using the method of single factor analysis and dominant facies,and combining the outcomes of sequence stratigraphy research,Leikoupo Formation is divided into seven mapping units,which relatively accurately exhibits the distribution and evolution of sedimentary facies.The relatively sea-level change and the microgeomorphology of alternating uplift and depressions in the carbonate platform controlled the distribution and evolution of sedimentary facies.The Leikoupo Formation consists predominantly of restricted platform facies.The favorable facies belt to the forming of petroleum reservoirs is intraplatformal bank microface,which developed in the high-energy zones near the transitional zone between upper intertidal zone and lagoons in the 1st sub-member of the 1st member of Leikoupo Formation.

Leikoupo Formation;sedimentary facies;restricted platform;intraplatformal bank;distribution and evolution of sedimentary facies

;TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.036

中国石油西南油气田分公司川中油气矿课题“川中南部地区中三叠统雷口坡组古岩溶分布及含气性储层研究”

2009-09-25;改回日期:2009-10-29

李德星(1982—）,男,成都理工大学能源学院矿产普查与勘探专业在读硕士研究生,研究方向为含油气盆地分析。E-mail:15960032@qq.com。

1008-2336(2010）01-0036-07