四川盆地西南地区下三叠统嘉陵江组沉积相研究

朱 露,胡明毅,段 健,侯慧敏

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州 434023;2.中国石油冀东油田分公司,河北唐山 063200）

四川盆地西南地区下三叠统嘉陵江组沉积相研究

朱 露1,胡明毅1,段 健2,侯慧敏1

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州 434023;2.中国石油冀东油田分公司,河北唐山 063200）

通过对钻井岩心和测井等资料的研究,认为川西南地区下三叠统嘉陵江组存在着混积潮坪、开阔台地、局限台地和蒸发台地4种沉积相类型。嘉一期主要发育混积潮坪相和开阔台地相,嘉三期主要发育开阔台地相,嘉二、嘉四、嘉五期主要发育局限台地和蒸发台地相。选取并研究地层厚度、灰岩厚度、白云岩厚度和颗粒岩厚度等四种能反映沉积环境和沉积相的地质因素,指出了每个层段的沉积相平面分布特征。

川西南地区;下三叠统;嘉陵江组;沉积相

1 区域地质概况

研究区位于四川盆地的西南部,西以龙门山为界,东到泸州,北抵绵竹,南至古蔺县。

本次研究的主要目标是该区下三叠统嘉陵江组。综合岩性、古生物、测井等特征,嘉陵江组可划分为5段,各段地层特征如下:(1）嘉一段:与下伏飞仙关组呈整合或假整合接触,本段主要发育厚度较大的灰岩,但不同地区岩性分异较大,岩性主要为深灰、灰褐色及深灰褐色泥晶灰岩,褐灰色泥质灰岩,西部靠近康滇古陆一带主要为褐灰色灰岩与紫红色泥岩不等厚互层,夹粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,局部夹褐灰色粒屑灰岩。(2）嘉二段:下部主要为厚度不大的灰褐色云岩或灰岩,常含鲕粒、生屑或砂屑;中部为灰褐色、深灰色云岩及灰岩,白色膏岩,往物源方向泥质含量增多,岩性主要为灰绿或紫红色泥岩、砂质泥岩、灰质泥岩;上部为灰褐色云岩、白色膏岩,物源方向泥岩、灰岩增加,膏岩、云岩减少,岩性主要为褐灰色灰岩及泥质灰岩、灰绿色泥岩。(3）嘉三段:本段以发育厚度较大的灰岩为典型特征,岩性主要为灰、深灰、褐灰色灰岩,泥质灰岩,局部夹白垩、云质灰岩,泥质仍是从西向东有减少的趋势。(4）嘉四段:主要由灰、灰褐色云岩和白色膏岩的不等厚互层组成。岩性主要为泥—粉晶云岩、泥质云岩、膏质云岩、膏岩。(5）嘉五段:深灰、褐灰色云岩,膏质云岩,泥质云岩,夹白色膏岩。与上覆中三叠统雷口坡组呈假整合接触。

2 沉积相类型划分

通过对岩心观察及测井相分析,结合区域地质资料综合分析,认为研究区内存在着混积潮坪、开阔台地、局限台地和蒸发台地4种沉积相类型。

2.1 混积潮坪相

由于该区靠近康滇古陆和龙门山岛链,距陆缘碎屑的供应区较近,加上水体较浅,经常受到陆源碎屑物质注入的干扰,形成了以碳酸盐岩和陆源碎屑岩交互沉积为典型特征的混积潮坪,主要分布于嘉一段和嘉二段。研究发现,嘉一～嘉二段的碳酸盐岩和陆源碎屑岩互层的混积潮坪,实际上是由单一的碎屑潮坪与碳酸盐潮坪在垂向上以一定的方式叠置而成的[1]。

(1）混积潮上坪亚相:处于平均高潮面附近到平均低潮面附近,其沉积物主要为紫红色泥岩夹紫红色薄层粉砂质泥岩、粉砂岩和泥晶灰岩。该区水动力条件较弱,主要发育透镜状层理、波状层理等沉积构造。进一步可划分为泥坪、砂泥坪、砂坪等微相。

(2）混积潮间坪亚相:时而暴露在海平面之上,时而在海平面之下,呈现出与混积潮上坪亚相频繁交互的现象,其沉积物主要为紫红色泥岩与紫红色薄层粉砂质泥岩、粉砂岩、泥晶灰岩等互层。该区水动力条件中等～较弱,主要发育波状、透镜状层理、脉状层理及羽状交错层理等沉积构造。根据沉积物类型可细分出若干种微相,如泥灰坪、潮沟等。

2.2 开阔台地相

该相处于碳酸盐台地面临广海的部位,地形相对较平坦,水体较浅,处于正常浪基面以上,以发育大套的灰岩为特征。生物较丰富,包括腹足类、瓣鳃类,棘皮类、有孔虫和各种藻类。主要分布在嘉一段和嘉三段。

(1）开阔潮下坪亚相:处于平均低潮面以下,浪基面之上的浅水地带,水体清辙,能量较低[2]。主要岩性为微晶—泥晶灰岩及含生物泥晶灰岩,偶夹具正粒序砂砾屑灰岩,该亚相中主要发育有水平层理。

(2）浅滩:台地内部常发育众多的、大小不等的水下凸起,由于波浪、水流、生物等的作用,形成了浅滩沉积环境。主要岩性为亮晶颗粒灰岩。进一步可划分为鲕滩、生屑滩、砂屑滩3个微相。

(3）台内洼地亚相:处于平均低潮面以下到风暴浪基面之上,地势低洼,水流不畅,它的规模没有开阔潮下坪大(纵横向）。其沉积产物主要为(含）泥质灰岩和泥页岩等。

2.3 局限台地相

局限台地水循环较差,盐度变化较大,主要岩性为白云岩。分布在研究区的嘉二段、嘉四段及嘉五段。

(1）局限潮坪亚相:水动力条件总体较弱,蒸发作用强,盐度较高。岩石类型主要为泥晶白云岩、灰质白云岩。又可划分云坪、灰云坪、云灰坪等微相。

(2）局限泻湖亚相:主要处于正常浪基面以下的局限台地内较低洼的地区,水体循环受限制,能量低,以静水沉积为主[3]。主要岩性为白云岩、泥质白云岩。可划分为云质泻湖、灰云质泻湖、泥质泻湖等微相。

(3）台内雏滩亚相:沉积水体能量高于相邻地区,波浪作用相对较强。与浅滩亚环境类似,但海水局限程度高,沉积物较早发生了白云岩化,包括颗粒和填隙物在内的沉积物多被白云石交代[4]。所谓雏滩,比一般的台内“滩”和“准滩”的规模小,其分布范围小、厚度薄,颗粒隙间充填物以亮晶为主,也有泥晶[5]。主要发育鲕滩、生屑滩及砂屑滩3个微相。

2.4 蒸发台地相

主要处于潮间～潮上带,水动力条件较弱,气候干热,盐度较高。主要发育膏岩和盐岩,分布在研究区的嘉二段、嘉四段及嘉五段。

(1）蒸发潮坪亚相:蒸发作用强,主要岩石类型为膏岩、盐岩、云质膏岩。可进一步划分为膏坪、云膏坪、膏云坪等微相。

(2）蒸发泻湖亚相:该相带盐度高,水流循环受限制,古地貌较高或长期出露地表,蒸发作用强烈[6],以大段膏岩发育为特点,主要岩性为云膏岩、膏云岩、膏岩。根据沉积物类型可进一步分出2种微相:膏质泻湖和云膏质泻湖。

3 沉积相展布

能反映碳酸盐岩沉积相和沉积环境的地质因素较多,如灰岩、白云岩、颗粒岩等地层厚度及其厚度百分比,对它们的研究是分析沉积相展布的关键。

3.1 沉积相纵向分布

(1）嘉一段～嘉二段:研究区的东部,沉积相自下而上由开阔台地相逐渐过渡为局限台地相;中部和西部沉积相自下而上主要为混积潮坪相→局限台地相,少数嘉一段～嘉二段均为混积潮坪。(2）嘉三段—嘉四段:较稳定的由开阔台地相→局限台地相→蒸发台地相,较少有陆源物质混入。(3）嘉五段:研究区主要为局限台地相,东部大体上为开阔台地相→局限台地相。以音28井为例(图1）,嘉一段岩性主要为灰褐色、褐灰色灰质泥岩夹褐灰色灰岩,灰褐色泥质灰岩,紫红色泥岩夹灰褐色灰岩,为混积潮坪相;嘉二段主要为褐灰色泥质灰岩夹褐灰色灰岩,褐灰色含泥质白云岩组成,为局限台地相;嘉三段为灰褐色灰岩,灰褐色灰岩夹褐灰色含泥质灰岩,为开阔台地相;嘉四段沉积时环境变得干旱、炎热,主要为灰褐色含膏质云岩、白色石膏、灰褐色膏质云岩、褐灰色含泥白云岩组成,从下至上依次为局限台地相、蒸发台地相;嘉五段主要为褐灰色含泥质白云岩、灰白色石膏、灰褐色膏质白云岩、灰褐色、褐灰色灰岩,从下至上依次为开阔台地相、局限台地相。

3.2 沉积相横向分布

研究区内嘉一段沉积时期沉积相的横向分布总体上表现出东西分带的特点(图2-A）,西部为混积潮坪相,其中,潮沟亚相主要分布于大深1井—周公1井、威68井—威14井及麻4井—麻11井一带;向东依次发育有局限泻湖亚相和开阔潮下坪亚相,威南2井及资4井附近发育有局限雏滩,观2井处发育有开阔浅滩亚相。

嘉二段沉积时期,东西分带较明显,西部仍发育的是混积潮坪相的混积潮间坪亚相,东部则为局限台地相,主要为局限泻湖亚相,南部发育有局限潮坪亚相(图2-B）,其中,老龙1井—威18井及麻4井—窝深1井一带发育有潮沟亚相,大深1井、资 2井—资 4井、自深1井、音31井—孔19井及观2井一带均有局限雏滩发育。

嘉三段沉积时期,区内总体上为开阔潮下坪亚相,界4井及音28井—麻13井一带有开阔浅滩发育;西部发育局限潮坪亚相,大深1井附近发育有局限雏滩。

嘉四段沉积时期,总体表现为局限台地相,西南部为局限潮坪亚相,东北部为局限泻湖亚相,局限雏滩主要分布在大深1井—周公1井、高荀1井—麻15井、赵002-1井及自深1井—灵5井一带。

嘉五段沉积时期,主要为局限潮坪亚相,汉6井—汉1井、威68井—威14井及麻4井—窝深1井附近发育有局限雏滩;西北部发育有蒸发潮坪亚相,南部发育有开阔潮下坪。

4 沉积相的演化

早三叠世晚期(嘉陵江期）到中三叠世,由于地壳出现频繁震荡和古气候旋回性变化,形成了三次大的海侵—海退旋回,其中:嘉一～嘉二段组成第一沉积旋回,嘉三～嘉四段组成第二沉积旋回,嘉五段为第三沉积旋回。

嘉陵江初期,研究区进入了相对稳定的海侵时期,海水从南和东分别向北和西方向侵入。由于康滇古陆陆源碎屑物质注入,使本区沉积相东西分异明显,形成混积潮上坪—混积潮间坪—局限泻湖—开阔潮下坪的平面相组合模式。

嘉二时期开始缓慢海退,沉积水体逐渐变浅,由于短暂的海侵将大量的泥质带入海盆,使研究区以发育局限泻湖为主,西部则继承性地发育了混积潮间坪亚相,南部由于泸州水下隆起的作用,发育了局限潮坪亚相。

嘉三时期为海侵阶段,这是嘉陵江期规模最大的一次海侵,海侵达到顶峰,海平面相对较高[7],海水自南、东侵入,海侵的结果使混积潮坪向西退出本区。研究区主要发育开阔潮下坪环境,西部发育成局限潮坪。

嘉四时期为海退阶段,由于海水变浅,气候变的干热,强烈的蒸发作用导致沉积相逐渐演变成为局限潮坪和局限泻湖。

图2 四川盆地西南地区嘉一、嘉二段沉积相平面展布Fig.2 Facies distribution of the first and the second members of Jialingjiang Formation,southwest of Sichuan Basin

嘉五时期,由于早期的填平补齐作用,地形十分平坦,这次为较小规模海侵—海退,早期的小规模海侵形成了局限潮坪,蒸发潮坪及开阔潮下坪;晚期的小规模海退,使研究区发育为局限潮坪环境。

5 结论

嘉陵江组是在一个平缓东倾的古斜坡上沉积的,具有明显的东西分带的特点,其海侵方向总体上是自东向西和自南向北,物源区主要为西部的康滇古陆和龙门山岛链。

研究区嘉陵江组自下而上分为三个沉积旋回,嘉一段到嘉二段为第一旋回,嘉三段至嘉四段为第二旋回,嘉五段为第三旋回。

嘉一段到嘉二段时期以发育碳酸盐岩与陆源碎屑岩频繁不等厚互层的混积潮坪相为特征;嘉三段沉积时期在广泛海侵背景下形成了以灰岩沉积占优势的开阔潮下坪亚相;嘉四段时期形成了以白云岩为主的局限台地环境及由白云岩和膏岩不等厚互层组成的蒸发台地相;嘉五段沉积时期,形成以白云岩为主的局限台地环境。

[1]曹剑.犍为地区嘉陵江组沉积相研究及有利储集相带预测[D].四川成部:西南石油学院,2002.

[2]王鑫.泸州古隆起地区三叠系嘉陵江组层序地层与储层研究[D].四川成都:成都理工大学,2007.

[3]赵路子.蜀南地区嘉陵江组沉积相研究及有利储集相带预测[D].四川成都:西南石油学院,2004.

[4]胡华,董兆雄,李其荣,等.长垣坝构造带下三叠统嘉陵江组沉积相研究[J].江汉石油学院学报,2004,26(4）:22-25.

[5]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.

[6]冯仁蔚,王兴志,张帆,等.四川盆地东北部下三叠统飞——飞三段孤立碳酸盐岩台地沉积相及相关研究[J].中国地质,2008,35(1）:54-65.

[7]曹剑,谭秀成,陈景山.川西南犍为地区下三叠统嘉陵江组沉积相及其演化特征[J].高校地质学报,2004,10(3）:429-439.

Study on sedimentary facies of Jialingjiang Formation in southwest of Sichuan Basin

Zhu Lu1,Hu Mingyi1,Duan Jian2,Hou Huimin1
(1.Key Laboratory of Exploration for Oil and Gas Resource(Ministry of Education）,Yangtze University,Jingzhou 434023;2.Jidong Oilf ield Branch Company,PetroChina,Tangshan063200）

According to the study of core and well logging data,it is recognized that the mixed tidal flat,the open platform,restricted platform and evaporative platform were developed in Jialingjiang Formation.Mixed tidal flat and open platform developed in the first Jialingjiang period,open platform developed in the third Jialingjiang period,restricted platform and evaporative platform developed in the second,the fourth and the fifth Jialingjiang periods.The facies distribution of four key formations were pointed out after thorough study of four geologic factors that could embody sedimentary environment and facies,which is the thickness of formation,limestone,dolostone and grainstone.

southwest of Sichuan Basin;lower Triassic;Jialingjiang Formation;sedimentary facies

TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.043

1008-2336(2010）01-0043-05

2009-09-14;改回日期:2009-10-12

朱露(1985—）,女,矿产普查与勘探专业在读硕士,研究方向主要为油藏描述。E-mail:zhulu135@21cn.com。