四川盆地高石梯—磨溪古隆起构造特征及对特大型气田形成的控制作用

魏国齐，杨威，杜金虎，徐春春，邹才能，谢武仁，武赛军，曾富英

（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院；2.中国石油勘探与生产公司；3.中国石油西南油气田公司；4.中国石油勘探开发研究院）

四川盆地高石梯—磨溪古隆起构造特征及对特大型气田形成的控制作用

魏国齐1，杨威1，杜金虎2，徐春春3，邹才能4，谢武仁1，武赛军4，曾富英1

（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院；2.中国石油勘探与生产公司；3.中国石油西南油气田公司；4.中国石油勘探开发研究院）

应用四川盆地最新地质、地震、钻井及露头等资料，对高石梯—磨溪古隆起地质结构、地质演化进行研究，探讨安岳震旦系—寒武系特大型气田形成的控制因素。高石梯—磨溪古隆起为一主要与桐湾运动有关的近南北向巨型同沉积古隆起构造，其核部高石梯—磨溪地区震旦系灯影组顶面及相邻层系自震旦纪至今一直处于隆起高部位，并发育独立统一的巨型圈闭构造，其发育时期、地质结构、演化历史等构造特征明显有别于加里东期乐山—龙女寺古隆起。高石梯—磨溪古隆起控制安岳震旦系—寒武系特大型气田的形成与分布，主要表现为：古隆起西侧紧邻绵竹—长宁克拉通内裂陷寒武系麦地坪组、筇竹寺组烃源岩中心，且自身也发育震旦系灯影组和寒武系筇竹寺组烃源岩；控制了震旦系灯四段、灯二段和寒武系龙王庙组优质储集层的形成与展布；发育3套储盖组合，为震旦系—寒武系大规模古油藏原位裂解形成特大型气藏提供了条件。图7参10

四川盆地；高石梯—磨溪古隆起；同沉积古隆起；构造特征；古油藏原位裂解

0 引言

四川盆地自1964年发现威远震旦系气田以来，众多学者和勘探工作者一直认为，规模巨大的加里东期乐山—龙女寺古隆起对震旦系—下古生界天然气聚集与分布具控制作用[1-7]。2011年7月12日位于高石梯构造的风险探井高石1井在震旦系获得102×104m3/d高产工业气流，揭开了高石梯—磨溪震旦系—寒武系储量规模超万亿立方米特大型气田勘探的序幕[8]。深入系统研究发现，四川盆地中部发育与桐湾运动有关的震旦系—寒武系巨型同沉积古隆起构造，其核部高石梯—磨溪地区震旦系灯影组及其相邻层位自震旦纪至今一直处于古隆起高部位，始终独立发育统一巨型圈闭构造，构造长期稳定发展，其发育时期、地质结构、构造形态、形成演化等构造特征明显有别于乐山—龙女寺古隆起，笔者称之为“高石梯—磨溪古隆起”。研究表明，高石梯—磨溪古隆起长期继承性发育，控制了安岳震旦系—寒武系特大型气田的形成与分布，而前述的加里东期乐山—龙女寺古隆起只是叠加改造高石梯—磨溪古隆起，对安岳震旦系—寒武系特大型气田的形成仅起到了调整改造作用。本文利用最新的二维、三维地震和钻井资料，结合区域地质资料，重点研究了高石梯—磨溪古隆起地质结构、地质演化，探讨了安岳震旦系—寒武系特大型气田形成的控制因素，对指导四川盆地震旦系—下古生界，乃至古老碳酸盐岩天然气勘探具有重要意义。

1 高石梯—磨溪古隆起构造特征

高石梯—磨溪古隆起位于四川盆地中央核心区，以高石梯—磨溪地区为核心，南至大足、北至南部县、东至广安，面积达2.7×104km2（见图1）。高石梯—磨溪古隆起发育于震旦纪灯影组沉积期—早寒武世龙王庙组沉积期，震旦纪至今，在灯影组顶面及相邻层位古构造图上，其核部长期处于古隆起高部位，统一巨型构造圈闭发育，后期构造相对稳定。

图1 四川盆地桐湾期高石梯—磨溪古隆起古地貌

1.1 震旦系顶界、寒武系龙王庙组顶界现今构造特征

高石梯—磨溪古隆起核部受早期南北向和晚期北东东向两组构造控制，现今震旦系灯影组顶面西界受南北向的高石梯—磨溪断裂（俗称“陡坎”）控制，向北东东方向倾没，构造高点在高石梯—磨溪一线，圈闭面积可达7 500 km2（见图2）。大型统一隆起构造之上明显表现为两组构造形迹，一组由于受早期南北向的高石梯—磨溪断裂控制，隆起西侧发育南北向展布的高石梯等局部构造；另一组由于受晚期北东东向断裂分割作用影响，发育高石梯—高石18井、安平场（磨溪）—龙女寺两个北东东向平行展布、向北东东方向倾没的次级构造带，后者自西向东包括安平场、磨溪8井和龙女寺等局部构造，圈闭面积分别为140 km2、213 km2和269 km2。

图2 高石梯—磨溪地区震旦系顶界构造图

高石梯—磨溪古隆起核部寒武系龙王庙组顶面现今构造基本继承了灯影组顶面宏观隆起构造形态，南北向和北东东向两组构造依然存在，但构造幅度明显变缓，已无大型统一圈闭形态（见图3）。仍继承性发育了南北向展布的高石梯局部构造和高石梯—高石18井、安平场（磨溪）—龙女寺两个北东东向平行展布的次级构造带，高石梯、安平场、磨溪8井和龙女寺等局部构造圈闭面积分别为124 km2、131 km2、195 km2和316 km2。

此外，高石梯—磨溪古隆起核部灯影组二段现今顶面构造形态与灯影组顶面构造形态相似，但不具统一的圈闭线，构造高点位于高石1井西侧，发育南北向展布的高石梯和北东东向展布的磨溪—龙女寺两个次级构造带，各自具统一的圈闭线，圈闭面积分别为420 km2和1 390 km2。

图3 高石梯—磨溪地区寒武系龙王庙组顶界构造图

1.2 二叠系底界、上三叠统须家河组底界现今构造特征

高石梯—磨溪古隆起地区二叠系底界现今总体表现为南浅北深、向北倾斜的大型斜坡构造。但磨溪—龙女寺一线以南的古隆起核部广大地区相对平缓，并具有一定构造继承性，在龙女寺构造附近发育两个圈闭面积分别为70 km2和100 km2的局部背斜构造，而威远地区则发育北东向展布的大型背斜构造。在高石梯—磨溪古隆起地区大型斜坡构造与威远大型背斜构造之间以低幅度的负向构造相分割。

高石梯—磨溪古隆起核部地区上三叠统须家河组底界现今总体表现为极为平缓的大型“平台”状构造，底界埋深相差小于120 m，并在磨溪—龙女寺一线显示了一定构造继承性，发育磨溪、龙女寺等3个呈北东东向展布的长轴状局部背斜构造，圈闭面积为80～400 km2（见图4）。核部以北的南充—南部一线表现为相对较陡的大型斜坡构造，海拔深度为-3 500～-2 500 m，而威远地区则发育近东西向展布的大型背斜构造。在核部平缓大型“平台”状构造与威远大型背斜构造之间仍以明显负向构造相分割。

1.3 主要断裂构造特征

高石梯—磨溪古隆起断裂构造不发育,但据该区三维地震资料，在隆起核部震旦系顶界、寒武系龙王庙组顶界分别识别出130条和61条规模不等的正断层，其中延伸长度大于20 km的断层分别有6条和3条，呈近南北向、北东东向、北西西向及东西向展布（见图2、图3）。据断层切穿层位推断，主要发育震旦纪—早寒武世和奥陶纪—志留纪两期断裂构造，其中南北向断裂为早期断裂，其他走向断裂为晚期断裂。

高石梯—磨溪断层为高石梯—磨溪古隆起与绵竹—长宁克拉通内裂陷的分界断层（见图1—图3），也是区内发育规模最大、唯一呈近南北向展布、控制高石梯—磨溪古隆起形成发展，乃至控制盆地震旦系—寒武系构造格局的最重要断层。断层为西倾同沉积正断层，延伸长度60～70 km，断距10～400 m，断距中段大、南北端小，断层切穿层位主要为震旦系—下寒武统龙王庙组底界，主要形成于灯三段—灯四段沉积期，早寒武世麦地坪组—筇竹寺组沉积期持续发展，沧浪铺组—龙王庙组沉积期基本结束。断层东西两侧的差异隆升与沉降，对震旦纪—早寒武世高石梯—磨溪同沉积古隆起与克拉通内裂陷构造沉积演化有极其重要的控制作用。

图4 四川盆地上三叠统须家河组底界构造图

2 高石梯—磨溪古隆起震旦系顶界古构造特征

2.1 寒武系龙王庙组沉积前震旦系顶界古构造特征

寒武系龙王庙组沉积前，四川盆地主要表现为南北向展布的两隆一坳构造格局（见图5a）。其中盆地中部高石梯—磨溪古隆起区震旦系顶界表现为与-450 m等值线共圈的巨型统一隆起构造，面积达3.21×104km2，构造高点位于高石梯—磨溪一线，其上发育分别以高石梯—磨溪一线和广安—南部以东一线为轴线、近南北向展布的两个右行雁列式次级构造带。盆地西南部隆起区表现为以雅安—老龙1井西一线为轴线、近南北向展布的巨型隆起构造，隆起向东倾没，资阳等地区发育局部构造。高石梯—磨溪古隆起和盆地西南部隆起之间则发育南北向展布的巨型负向构造带，最深可达-1 000 m。

2.2 奥陶系沉积前震旦系顶界古构造特征

奥陶系沉积前，四川盆地依然表现为南北向展布的两隆一坳构造格局（见图5b）。其中盆地中部高石梯—磨溪古隆起区震旦系顶界继承性发育巨型统一隆起构造，与-900 m、-700 m等值线共圈，面积分别达3.29×104km2和1.49×104km2，构造轴线在重庆西南—高石梯—磨溪—南部一线，构造高点位于磨溪以北的遂宁一带，构造幅度最高可达500 m；与寒武系龙王庙组沉积前震旦系顶界古构造图相比，隆起核部高石梯—磨溪地区在总体南北向构造基础上，叠加了遂宁（磨溪北）—龙女寺、高石梯—高石18井两个北东东向次级构造带。盆地西南部隆起区表现为南北向展布、由雅安向东（资阳）倾没的巨型鼻状隆起构造，资阳等地区仍发育局部构造。高石梯—磨溪古隆起和盆地西南部隆起之间则继承性发育南北向展布的巨型负向构造带，但此时巨型负向构造带中段埋深变浅，并发育北东东、近东西向相对高构造形态。

图5 四川盆地主要地质时期震旦系顶界古构造图

2.3 二叠系沉积前震旦系顶界古构造特征

二叠系沉积前，四川盆地在总体北东东向构造格局、发育统一北东东向巨型隆起构造基础上，震旦系顶界依然保持了早期南北向展布的两隆一坳构造格局（见图5c）。其中高石梯—磨溪古隆起区独立继承性发育巨型穹状隆起构造，与-900 m等值线共圈，面积达0.99×104km2，构造高点位于磨溪以北的遂宁、龙女寺一带，构造幅度可达400 m；近南北向和北东东向构造线共生，与奥陶系沉积前震旦系顶界古构造图相比，隆起面积、构造幅度变小，隆起核部仍继承性发育遂宁（磨溪北）—龙女寺、高石梯局部构造高点。盆地西南部隆起区仍表现为南北向展布、由雅安向北东东倾没的巨型鼻状隆起构造，但隆起规模比奥陶系沉积前明显扩大，资阳等地区仍发育局部构造。高石梯—磨溪古隆起和盆地西南部隆起之间则仍继承性发育南北向展布负向构造带。

2.4 上三叠统沉积前震旦系顶界古构造特征

上三叠统沉积前震旦系顶界古构造形态基本继承了二叠系沉积前特征，但盆地西南部构造形态发生明显变化（见图5d）。其中高石梯—磨溪古隆起区仍独立继承性发育近南北向和北东东向巨型隆起构造，与-3 400 m等值线共圈，面积达1.06×104km2，构造高点位于高石梯—磨溪一线，构造幅度为600 m；隆起核部发育磨溪—龙女寺、高石梯局部构造高点。与二叠系、奥陶系、龙王庙组沉积前震旦系顶界古构造相比，盆地西南部隆起区构造形态发生了明显变化，隆起构造走向由二叠系、奥陶系、龙王庙组沉积前的南北向变为北东东向，发育北东东向展布的巨型长轴背斜构造，构造轴线位于雅安—乐山—资阳一线。高石梯—磨溪古隆起和盆地西南部隆起之间仍以负向构造相分割。

3 高石梯—磨溪古隆起对安岳震旦系—寒武系特大型气田形成的控制作用

3.1 烃源岩有利因素

高石梯—磨溪古隆起紧邻绵竹—长宁克拉通内裂陷寒武系筇竹寺组、麦地坪组烃源岩中心，且自身发育灯影组、筇竹寺组烃源岩。震旦纪—早寒武世与高石梯—磨溪古隆起相伴生的南北向绵竹—长宁克拉通内裂陷[9-10]（见图1），是优质烃源岩中心，裂陷内筇竹寺组及麦地坪组烃源岩厚度大，达200～400 m；总有机碳含量高，高石17井揭示筇竹寺组烃源岩TOC值平均为2.17%，麦地坪组烃源岩TOC值平均为1.67%；生气强度高，达（40～120）×108m3/km2。裂陷带内灯三、灯四段，甚至灯一、灯二段也可能发育烃源岩（值得今后进一步研究）。高石梯—磨溪古隆起区自身亦发育灯三段和筇竹寺组烃源岩，其中灯三段烃源岩TOC值为0.50%～4.73%，厚度为10～20 m，筇竹寺组中上段烃源岩TOC值与裂陷带内筇竹寺组一致，厚150～200 m。这些优质烃源岩生成的油气可通过侧向或垂向运移为安岳震旦系—寒武系整装特大型气田提供充足油气源。

3.2 控制灯四段、灯二段和龙王庙组3套大面积优质储集层的形成与展布

高石梯—磨溪古隆起西部（绵竹—长宁克拉通裂陷带东侧）叠置发育灯二段缓坡型台缘带和灯四段陡坡型台缘带，中东部发育台内颗粒滩。经过灯二段沉积末期、灯四段沉积末期和麦地坪组沉积末期克拉通整体隆升剥蚀，形成了灯二段和灯四段两套大面积分布的风化壳岩溶储集层[8]，其中灯二段以裂缝-孔洞型储集层为主，孔隙度平均为3.3%～3.7%，渗透率平均为1.2×10-3μm2；灯四段以裂缝-孔隙（洞）型储集层为主，孔隙度平均为2.2%～3.9%，渗透率平均为0.59×10-3μm2。灯二段、灯四段一类储集层主要沿台缘带分布。寒武系沧浪铺组沉积期末高石梯—磨溪古隆起相对高地貌控制了寒武系龙王庙组高能颗粒滩体的大面积发育与展布，龙王庙组颗粒滩纵向叠置、连片分布，经历同生期、表生期和埋藏期3期岩溶作用叠加，形成一套大面积分布的优质砂屑白云岩储集层，为孔隙、裂缝-孔隙（洞）型储集层，孔隙度平均为4.3%，渗透率平均为0.96×10-3μm2。

3.3 控制3套优质储盖组合的形成

高石梯—磨溪古隆起自下而上发育震旦系灯三段、寒武系筇竹寺组泥页岩和高台组泥质白云岩3套区域分布的直接盖层，分别厚5～25 m、100～200 m、14～43 m，且广泛发育二叠系泥页岩、少量煤系和中下三叠统嘉陵江组和雷口坡组厚层膏盐岩等间接盖层。这些优质盖层与震旦系灯二段、灯四段和寒武系龙王庙组3套大面积优质储集层形成了高石梯—磨溪古隆起3套优质储盖组合（见图6）：震旦系灯二段白云岩储集层+震旦系灯三段泥页岩盖层组合；震旦系灯四段白云岩储集层+下寒武统筇竹寺组（含麦地坪组）泥页岩盖层组合；下寒武统龙王庙组白云岩储集层+中寒武统砂泥岩及二叠系泥页岩盖层组合等。震旦系灯影组至寒武系龙王庙组气藏压力由常压（压力系数1.1～1.2）变为超高压（压力系数1.5～1.6），说明除了直接盖层外，区域分布的二叠系泥页岩、中下三叠统嘉陵江组和雷口坡组膏盐岩间接盖层对震旦系—寒武系气藏的保存也起到非常重要的作用。

图6 高石梯—磨溪古隆起储盖组合柱状图

3.4 圈闭及油气运移因素

高石梯—磨溪古隆起核部震旦系灯影组顶面及相邻层系自震旦纪至今长期独立发育统一继承性巨型圈闭构造，并稳定发展，始终是其西侧裂陷麦地坪组、筇竹寺组烃源岩中心和自身灯影组及筇竹寺组烃源岩生成油气的最有利运移聚集指向区，为在古老克拉通内继承性巨型圈闭构造上先形成特大型油藏，特大型油藏大规模原位裂解形成特大型气藏创造了条件[8]。烃源岩生烃演化史研究表明（见图7），震旦系烃源岩在中晚寒武世开始生烃，受加里东运动抬升影响，生烃过程停止，二叠纪再次深埋并开始二次生烃，生油时期一直持续到三叠纪，这期间烃源岩生成的液态烃在高石梯—磨溪古隆起核部聚集形成油藏，即二叠纪—三叠纪是高石梯—磨溪特大型古油藏形成的主要时期；上三叠统沉积前，油藏中的部分原油开始发生原位裂解，形成油气藏；晚三叠世—白垩纪油气藏进一步裂解，形成大型裂解干气藏。寒武系烃源岩生烃及所生成原油裂解时期比震旦系烃源岩略晚，原油裂解主要时期为中侏罗世—白垩纪。

图7 四川盆地高石梯—磨溪古隆起震旦系—寒武系天然气成藏模式图

4 结论

震旦纪—早寒武世四川盆地中部发育与南北向绵竹—长宁克拉通内裂陷相伴生的巨型同沉积古隆起构造，其核部高石梯—磨溪地区震旦系灯影组顶面及相邻层系自震旦纪至今一直处于古隆起高部位、始终独立发育统一巨型圈闭构造，构造长期稳定发展，其发育时期、地质结构、构造形态、形成演化等构造特征，以及对油气的控制作用明显有别于乐山—龙女寺古隆起，故笔者将之称为高石梯—磨溪古隆起。

高石梯—磨溪古隆起紧邻裂陷麦地坪组、筇竹寺组烃源岩中心，且自身发育灯影组和筇竹寺组烃源岩；控制了灯二段、灯四段和龙王庙组大面积优质储集层的形成与展布，发育灯三段及筇竹寺组泥页岩、高台组泥质白云岩多套区域分布的直接盖层及二叠系泥页岩、嘉陵江组和雷口坡组膏盐岩等间接盖层；隆起核部震旦系灯影组顶面及相邻层系自震旦纪至今长期独立发育统一继承性巨型圈闭构造，始终是油气运聚最有利指向区，上述因素共同作用导致高石梯—磨溪古隆起控制了安岳震旦系—寒武系特大型气田的形成与分布。

“高石梯—磨溪古隆起”理念的提出及所建立的“在震旦系—寒武系长期继承性巨型圈闭构造上先形成特大型油藏，特大型油藏大规模原位裂解聚集形成特大型气藏”独特大气田成藏模式，对指导下步四川盆地震旦系—下古生界，乃至中国古老碳酸盐岩天然气勘探都具有重大意义。

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（编辑 黄昌武）

Tectonic features of Gaoshiti-Moxi paleo-uplift and its controls on the formation of a giant gas field,Sichuan Basin,SW China

Wei Guoqi1,Yang Wei1,Du Jinhu2,Xu Chunchun3,Zou Caineng4,Xie Wuren1,Wu Saijun4,Zeng Fuying1
(1.Langfang Branch of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Langfang 065007,China;2.Petroleum Exploration and Production Company,PetroChina,Beijing 100007,China;3.PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company,Chengdu 610051,China;4.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Beijing 100083,China)

Based on the latest geological,seismic,drilling and outcrop data in the Sichuan Basin,the geological structure and evolution history of Gaoshiti-Moxi paleo-uplift was studied to find out controlling factors of the Sinian-Cambrian Anyue giant gas field.The Gaoshiti-Moxi paleo-uplift is an N-S trending syndepositional paleo-uplift related to the Tongwan movement.The top of Sinian Dengying Formation and adjacent strata in the central part of the paleo-uplift,namely the Gaoshiti-Moxi Area,has remained in the relatively high position since the Sinian,and a giant trap structure is developed independently in the area,which is different from Caledonian Leshan-Longnüsi paleo-uplift in development time,geological structure and evolution history.The Gaoshiti-Moxi paleo-uplift controls the development and distribution of the Sinian-Cambrian Anyue giant gas field,which is shown in the following aspects:(1) The western part of the paleo-uplift is adjacent to the source rock center of Cambrian Maidiping and Qiongzhusi Formations in Mianzhu-Changning intracratonic taphrogenic trough,and the source rocks of Sinian Dengying Formation and Cambrian Qiongzhusi Formation also occur in the Gaoshiti-Moxi paleo-uplift itself;(2) the paleo-uplift controls the formation and distribution of the high-quality reservoirs of the fourth and second members of Sinian Dengying Formation and Cambrian Longwangmiao Formation;and (3) there develop 3 sets of reservoir-seal assemblages which provide favorable conditions for the formation of the giant gas pool from in-situ cracking of paleo-oil reservoirs in the Sinian-Cambrian.

Sichuan Basin;Gaoshiti-Moxi paleo-uplift;syndepositional paleo-uplift;tectonic feature;paleo-oil reservoir in-situ cracking

国家科技重大专项（2011ZX05007）；中国石油天然气股份有限公司项目（2011B-0603）

TE122.1

A

1000-0747(2015)03-0257-09

10.11698/PED.2015.03.01

魏国齐（1964-），男，河北乐亭人，博士，中国石油勘探开发研究院廊坊分院教授级高级工程师，主要从事天然气地质综合研究和科研管理工作。地址：河北省廊坊市44号信箱，中国石油勘探开发研究院廊坊分院，邮政编码：065007。E-mail：weigq@petrochina.com.cn

2014-10-28

2015-04-11