川东南涪陵地区长兴组层序地层及沉积相演化特征

郭 川，李国蓉，2，杨莹莹，解发川，董文玉，唐 锰

（1.成都理工大学能源学院；2.成都理工大学“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室；3.中国石油长庆油田公司第一采油厂）

川东南涪陵地区长兴组层序地层及沉积相演化特征

郭 川1，李国蓉1，2，杨莹莹1，解发川1，董文玉1，唐 锰3

（1.成都理工大学能源学院；2.成都理工大学“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室；3.中国石油长庆油田公司第一采油厂）

在川东南涪陵地区长兴组沉积构造背景认识的基础上，以Vail的经典层序地层学和Cross的高分辨率层序地层学理论方法为指导，采用野外露头、岩心及测井等多种分析手段，通过对层序界面、相序、叠置结构、测井曲线等的综合识别分析，将川东南涪陵地区长兴组划分为2个三级层序。进一步研究了涪陵地区层序格架内长兴组沉积相垂向及平面上的分布情况，并在此基础上，从层序演化的角度研究了长兴组沉积时期礁滩体的分布情况。研究结果表明：长兴组下部三级层序海侵体系域（TST）时期涪陵地区礁滩体不发育，高水位体系域（HST）时期礁滩体较发育；上部三级层序沉积时期礁滩体均有发育，TST时期礁滩体的发育规模明显小于HST时期的礁滩体规模。

长兴组；层序地层；沉积相演化；海侵体系域；高水位体系域；川东南涪陵地区

0 引言

四川盆地是扬子地台上重要的含油气盆地，许多学者对该盆地不同区域、不同层位做了大量的研究工作［1-5］。 近年来，由于普光气田的发现［6］，特别是长兴组作为普光气田的主力层之一，其储层多发育在台缘礁等有利相带［7-8］，这些有利相带主要位于开江—梁平陆棚的东部台地边缘，之后在开江—梁平陆棚西部地区发现了元坝、龙岗等气田，而川东南涪陵地区是否发育类似的储层，已成为该地区油气勘探的重点。目前，对涪陵地区油气勘探的研究较少［9］，因此，笔者在前人研究成果的基础上，对川东南涪陵地区长兴组进行了层序及沉积相研究。

1 涪陵地区长兴组时期构造及沉积背景

川东南地区位于四川盆地川东高陡构造带和川南中低缓构造带［10］，涪陵地区位于川东南勘探区的东北部（图1）。拉张运动造成四川盆地具有“两台－两槽”的特征。由于受构造运动与全球海平面升降变化的影响，中国南方震旦纪至中三叠世期间，主要形成了加里东和早印支—海西2个构造旋回［11］，分别对应2个一级层序。长兴组沉积主要发育于第2个沉积旋回的中后期，属于晚二叠世至中三叠世构成的二级层序［11］，该层序的TST由上二叠统吴家坪组（龙潭组）和长兴组（大隆组）构成，HST则由中下三叠统构成。

图1 四川盆地构造图（据文献［10］）Fig.1 The structural diagram of Sichuan Basin

2 涪陵地区长兴组层序划分与层序地层格架的建立

前人对川东及川东北地区长兴组的层序划分做了大量的工作，马永生等［12］将川东及川东北地区长兴组划分为2个三级层序。本次研究通过对有关露头及钻井岩性剖面、沉积相及相序分析、地层叠置模式认识和层序关键界面的寻找，认为涪陵地区长兴组可划分为2个三级层序，自下而上分别为长兴组下部三级层序（SQ1）和上部三级层序（SQ2）。

在三级层序及高频层序划分的基础上，通过关键界面以及低频层序对高频层序的控制作用，对该区长兴组三级层序及高频层序进行了对比，建立了长兴组三级层序及高频层序地层格架（图2），其特征如下：

①该区长兴组可划分为2个三级层序、6个四级层序、12个五级层序。其中，下部三级层序由3个四级层序、7个五级层序构成；上部三级层序由3个四级层序、5个五级层序构成。全区内层序地层均可进行对比。

②长兴组下部三级层序的底界面为龙潭组与长兴组的分界面，为一岩性-岩相转换面，其顶界面为Ⅱ型层序界面；而上部三级层序界面则为Ⅰ型层序界面，可由该区台地相和台缘等相区剖面上的大气水溶蚀改造作用指示出来，这些溶蚀改造受三级层序不整合面的控制。

③受长兴组沉积格局演化，以及研究区所处沉积格局位置的控制，其三级层序主要发育并保存了TST和HST。长兴组下部三级层序中，TST由1个四级层序、2个五级层序构成，HST由2个四级层序、5个五级层序构成；而其上部三级层序中，TST由1个四级层序、2个五级层序构成，HST由2个四级层序、3个五级层序构成。

图2 涪陵地区长兴组三级及高频层序地层格架（北东向）Fig.2 The third-order and high frequency sequence stratigraphic framework of Changxing Formation in Fuling area

④由于短时间快速海侵和长时间缓慢海退，该区长兴组2个三级层序的TST沉积厚度明显小于HST的沉积厚度。

3 涪陵地区长兴组三级层序体系域单元的沉积相及滩体展布

在三级层序格架内研究沉积相，具有等时性、合理性［13］。本次研究在层序划分对比的基础上，通过井-震结合，深入研究了长兴组三级层序体系域单元的沉积相及滩体展布特征。

3.1 沉积相类型及其特征

长兴组时期，四川盆地具有“两台-两槽”的沉积格局。笔者在前人研究的基础上［14-15］，根据露头剖面观察、地震相解释、钻井岩性特征、岩-电关系特征等，将研究区长兴组划分为3个相、4个亚相、9个微相（表 1）。

表1 涪陵地区长兴组沉积相类型Table 1 The sedimentary facies types of ChangxingFormation in Fuling area

3.1.1 开阔台地相

长兴组台地区沉积水体相对较深，自然伽马值相对较高，为20～45 API，岩性以微晶灰岩、含泥灰岩、燧石结核灰岩为主。此外，在长兴组2个三级层序的HST时期，台地相还发育一定规模的台内滩、台内礁，沉积一套生屑灰岩和礁灰岩，但台内礁滩体的规模比台地边缘小，其厚度也相对较薄。如金鸡1井，在长兴组开阔台地相沉积了大套深灰色、灰色微晶灰岩及少量的含泥灰岩，并在下部三级层序与上部三级层序的HST时期均发育台内滩，但规模不大，累积厚度为29.5 m。

3.1.2 台地边缘相

长兴组台缘区水体相对较浅，水动力较强，泥质含量相对较少，自然伽马值相对较低，为10～28API，岩性以微晶灰岩、礁灰岩、礁云岩、生屑灰岩及白云岩为主，礁滩体沉积速度快，厚度较大。由于相对海平面旋回的多样性，以及沉积相带的差异，台缘区并未发育由微晶灰岩→生屑灰岩→生物灰岩→生物云岩→潮坪云岩理想的向上变浅的旋回性，大多只发育了其中的一部分。如兴隆1井，在下部三级层序的TST中上部及上部三级层序的台地边缘相区，自然伽马值为14 API，微相以发育滩间、生屑滩及潮坪相为主，滩体累积厚度可达70.5 m，潮坪相累积厚度可达70.3 m，但不发育生物礁相。其中，滩间沉积物以浅灰色、灰色微晶灰岩及黄灰色、浅灰色及灰色白云质灰岩为主；生屑滩相以黄灰色、灰色生屑灰岩为主，发育少量灰色生屑云岩；潮坪相以黄灰色、灰色白云质灰岩、灰质白云岩及白云岩为主。在向上变浅的旋回性特征中，兴隆1井主要表现为滩间→生屑滩→局限潮坪的沉积旋回，该旋回的沉积物则表现为白云质灰岩→生屑灰岩或云岩→灰质白云岩或白云岩的旋回。

3.1.3 斜坡相

长兴组斜坡相带水体较深，自然伽马值较高，为25～56 API，沉积物岩性以含泥灰岩、微晶灰岩、燧石结核或条带灰岩及硅质灰岩为主。如云安18井（图3），自然伽马值为28 API，局部可达32 API。 该井在下部三级层序的TST时期，先沉积了一套深灰黑色含泥灰岩，之后又沉积了一大套深灰黑色灰岩；HST时期，在沉积一套浅灰白色硅质灰岩的基础上，又沉积了一大套深灰黑色灰岩，夹少量深灰黑色燧石条带灰岩。在上部三级层序的TST时期，主要沉积了一套深灰黑色灰岩和浅灰白色硅质灰岩，夹少量深灰黑色含泥灰岩；HST时期，沉积了一大套深灰黑色灰岩，之后又沉积了一套浅灰白色硅质灰岩和深灰黑色泥灰岩，顶部沉积了一套土黄色燧石结核灰岩。

图3 涪陵地区云安18井长兴组综合柱状图Fig.3 The columnar section of Changxing Formation in Yunan 18 well in Fuling area

3.2 涪陵地区长兴组三级层序格架内沉积相展布

根据单井剖面中层序格架内沉积相的演化特征，作出了涪陵地区长兴组三级层序格架内的沉积相展布图（图4），其特征如下：

图4 涪陵地区长兴组三级层序格架内沉积相展布图（北东向）Fig.4 The sedimentary facies distribution in the third-order sequence stratigraphic framework of Changxing Formation in Fuling area

（1）长兴组下部三级层序TST时期，研究区由西南向东北方向，依次发育开阔台地和斜坡相。金鸡1井、拔向1井以发育台地相，不发育礁滩相为特征，沉积物以微晶灰岩及燧石结核灰岩为主；斜坡相仅在兴隆1井发育，沉积物以发育含泥灰岩、微晶灰岩为主，含少量燧石结核灰岩。HST时期，相对海平面上升，研究区主要发育开阔台地、台地边缘及斜坡相。其中，金鸡1井、拔向1井仍发育台地相，与TST时期相比，发育小规模的礁滩体，厚度不大，台地相沉积物主要为微晶灰岩、燧石结核灰岩及生屑灰岩；兴隆1井在HST早期，仍为斜坡相，之后转变为台缘相，微相主要为生屑滩及潮坪相，斜坡相沉积物与TST时期相比，基本无变化，台缘相沉积物以微晶灰岩、生屑灰岩及白云岩为主。

长兴组上部三级层序TST时期，研究区仍主要发育台地、台地边缘及斜坡相。金鸡1井、拔向1井发育台地相，其岩性基本无变化；兴隆1井发育台缘相，此时发育小规模生屑滩，岩性主要为微晶灰岩、生屑灰岩及白云质灰岩。HST时期研究区仍主要发育台地、台地边缘及斜坡相。金鸡1井、拔向1井发育台地相；金鸡1井发育一定规模的台内滩，其厚度比下部三级层序发育的滩体大；兴隆1井仍发育台缘相，且微相仍为生屑滩及潮坪相，但其规模比下部三级层序大，此时研究区岩性基本无变化（表 2）。

（2）在长兴组沉积时期，研究区内不同相带内的沉积相演化特征存在差异。开阔台地相在沉积演化过程中变化不大，下部三级层序与上部三级层序的TST时期，金鸡1井、拔向1井均发育台地相，并以不发育礁滩相为特征；下部三级层序和上部三级层序的HST时期，金鸡1井、拔向1井均发育一定规模的台内礁滩体。

下部三级层序TST时期，兴隆1井不发育台缘相，主要为缓坡沉积；下部三级层序HST时期，碳酸盐岩沉积速率加快，缓坡沉积模式转化为台缘沉积模式，此时台缘区兴隆1井发育多个微晶灰岩→生屑灰岩→潮坪相云岩的沉积旋回，此外，在台缘区生物礁之上发育一套潮坪相沉积，显示水体变浅。上部三级层序TST时期，相对海平面上升，影响了礁滩体的发育，但台缘相仍发育一定规模的台缘礁滩体，此时兴隆1井发育生屑滩；HST时期，礁滩体及潮坪相更为发育，从图4可以看出，呈现出生屑滩→潮坪相的多个叠置。

表2 涪陵地区长兴组三级层序体系域沉积相特征表Table 2 The characteristics of the sedimentary facies of the third-order sequence system tracts of Changxing Formation in Fuling area

斜坡相在沉积演化过程中比较稳定，研究区兴隆1井等发育斜坡相。下部三级层序TST时期，表现为缓坡沉积；HST时期，上斜坡靠近台地的部分转化为台缘沉积。上部三级层序沉积时期基本无变化，主要为一套较深水的沉积物。

3.3 涪陵地区长兴组三级层序体系域单元的沉积相和礁滩体的平面展布

限于资料状况，本次研究在沉积格局认识的基础上，依据井剖面上层序地层划分和沉积相分析结果、地震相-沉积相解释结果，考虑沉积相平面变化与海平面变化的关系，提出了涪陵地区长兴组三级层序体系域单元的沉积相和礁滩体展布规律的认识。

3.3.1 长兴组下部三级层序TST时期沉积相及礁滩体展布

长兴组下部三级层序TST时期，相对海平面上升，沉积环境水体变深，该沉积时期研究区西南部发育开阔台地相，拔向1井主要发育一套黑色微晶灰岩与深灰色燧石结核灰岩互层的沉积物；而兴隆1井发育斜坡相，沉积物岩性以深灰色泥灰岩、深灰色含泥灰岩为主。总之，该区由西南向东北方向主要发育开阔台地、斜坡及陆棚相，岩性以含泥灰岩、微晶灰岩、燧石结核灰岩为主，礁滩体缺乏是这一时期的显著特征（图5a）。

3.3.2 长兴组下部三级层序HST时期沉积相及礁滩体展布

长兴组下部三级层序HST时期，基本沉积格局与下部三级层序TST相似，该时期研究区西南部仍发育开阔台地相，且台地内部发育一定规模的台内滩；此时研究区还发育台地边缘相，并发育一定规模的台地边缘生物礁相；斜坡相则以深黑色灰岩及深灰黑色燧石结核灰岩沉积为主。总之，由于海平面下降，西部开阔台地相带明显退缩，西部和东部台地边缘相带特别发育，礁滩主要在这2个台地边缘相带内展布，其次是在西部的台内滩比较发育，由西南向东北方向，依次发育3期滩体，反映水体由西南向东北方向海退的过程。此外，台地内部发育零星的点礁，东部台地内部礁滩不发育（图5b）。

图5 涪陵地区长兴组下部三级层序沉积相及礁滩体展布图Fig.5 The sedimentary facies and reef and shoal distribution of the third-order sequence of lower Changxing Formation in Fuling area

3.3.3 长兴组上部三级层序TST时期沉积相及礁滩体展布

长兴组上部三级层序TST时期，相对海平面再一次上升，沉积水体变深，上部三级层序HST时期，研究区西南部的沉积相类型与上部三级层序沉积时期相比，仍发育开阔台地相；由台地向海方向仍发育台地边缘相，并发育一定规模的台地边缘生物礁相，但规模较小；斜坡相的沉积物与上部三级层序沉积时期相比，变化不大。可见，研究区仍发育开阔台地、台地边缘、斜坡及陆棚相，与下部三级层序TST时期有一定的相似性，不同之处在于研究区该时期发育台地边缘相，虽然水体的加深影响了台地边缘生物礁体的发育，但仍有小规模的生物礁体在台地边缘发育，生屑滩在台地边缘相带也较为发育（图 6a）。

3.3.4 长兴组上部三级层序HST时期沉积相及礁滩体展布

长兴组上部三级层序HST时期，与下部三级层HST时期有一定的相似性，台地内部仍发育一定规模的台内滩，但台地边缘相带及其礁滩体和潮坪相带特别发育。由于处于二级层序的海退期，台地边缘相带及其礁滩体和潮坪相在横向上存在向北和向东的迁移。另外，靠近台缘的台地内部发育点礁和点滩，且点礁的发育规模比上部三级层序HST时期更广（图 6b）。

图6 涪陵地区长兴组上部三级层序沉积相及礁滩体展布图Fig.6 The sedimentary facies and reef and shoal distribution of the third-order sequence of upper Changxing Formation in Fuling area

4 结论

（1）该区长兴组可划分为2个三级层序、6个四级层序及12个五级层序，主要发育TST和HST，TST的沉积厚度明显小于HST的沉积厚度。该区长兴组三级及高频层序横向对比性较好，层序格架内沉积物厚度变化不大。

（2）该区长兴组主要包括开阔台地、台地边缘及斜坡3个相，有利相带包括礁滩及潮坪相，主要发育在台地内部及台缘区。

（3）通过三级及高频层序格架内和平面上沉积相及礁滩体展布刻画，认为：TST时期，研究区只有上部三级层序台缘相带发育一定规模的礁滩相；HST时期，该区台地及台缘相带均发育礁滩相，其中台内礁滩相因海退向研究区的东北方向迁移，台缘相还发育一定规模的潮坪相。

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Characteristics of sedimentary facies and sequence stratigraphy of Changxing Formation in Fuling area,southeastern Sichuan Basin

GUO Chuan1， LI Guo-rong1，2， YANG Ying-ying1， XIE Fa-chuan1， DONG Wen-yu1， TANG Meng3
（1.College of Energy Resources， Chengdu University of Technology， Chengdu 610059， China； 2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059，China；3.No.1 Oil Production Plant， CNPC Changqing Oilfield Company， Xi’an 717400， China）

Based on the knowledge of sedimentary and tectonic settings of Changxing stage in Fuling area in southeastern Sichuan Basin,under the guidance of the theory of classical sequence stratigraphy by Vail and high resolution sequence stratigraphybyCross,byusingoutcrop,core and well logginganalysis,the sequence boundarysurface,facies sequence,stacking pattern and log curves are analyzed,and Changxing Formation in Fuling area is divided into two third-order sequences.The vertical and plane distribution of sedimentary facies of Changxing Formation in the sequence framework in Fulingarea is studied,and the distribution ofreefand shoal in Changxingstage is analyzed from the aspect ofsequence evolution.The result shows that the reefand shoal bodies did not develop duringthe transgressive system tract phase in the third-order sequence of lower Changxing Formation in Fuling area,and then they developed fairly during the highstand system tract phase;reef and shoal bodies developed during the sedimentary stage of the third-order sequence of upper Changxing Formation,but their developing scales during transgressive system tract are signifi-cantlyless than that duringthe highstand systemtract.

Changxing Formation； sequence stratigraphy； evolution of sedimentary facies； transgressive system tract；highstand systemtract；Fulingarea in southeastern Sichuan Basin

TE121.3

A

2010-11-26；

2010-12-20

中国石化石油勘探开发研究院项目（编号：2008ZX05005-002-008HZ）“海相碳酸盐岩层序结构样式、沉积相与构造作用对天然气保存条件的控制研究”资助。

郭川，1986年生，男，成都理工大学在读硕士研究生，主要从事层序地层学与储层研究。地址：（610059）四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学能源学院。E-mail：guochuan0000@yahoo.com.cn

1673-8926（2011）04-0041-07

杨琦）