川东北普光地区二叠系茅口组古地貌恢复研究

占小刚，赵俊省，欧阳甜子，张亚琴，王献勇

（1.中国石化中原油田物探研究院，郑州 450000；2.中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

川东北普光地区二叠系茅口组古地貌恢复研究

占小刚1，赵俊省1，欧阳甜子1，张亚琴2，王献勇1

（1.中国石化中原油田物探研究院，郑州 450000；2.中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

四川盆地普光地区二叠系茅口组为海相碳酸盐开阔台地沉积，已钻井资料揭示该层系具有良好的油气勘探潜力。古地貌特征分析是预测储层有利发育区的关键和基础，分析原始地形对沉积和成岩过程中的控制作用，以及在油气成藏过程中所产生的作用，为预测勘探有利区提供依据。本研究结合茅口组地层单井沉积相特征，运用地层倾角校正求取地层真实残余厚度，选用残余厚度法开展古地貌恢复研究，按照岩溶洼地、岩溶斜坡及岩溶高地三种二级古地貌单元刻画出茅口组古地貌特征。

茅口组；残余厚度法；古地貌；川东北

1 地质背景

普光地区位于四川盆地东北部，川东断褶带与川中隆起带北东端交界处。四川盆地震旦纪至晚三叠世期间经历了两大构造旋回的从伸展到挤压的4次变化：前震旦纪至早奥陶世以伸展运动为主，中奥陶世至志留纪以挤压构造运动为主，泥盆纪至早三叠世以伸展运动为主，中晚三叠世构造挤压回返。期间，四川盆地经历了5次有利于风化壳岩溶储层发育的构造运动，其中石炭纪末期的云南运动发生大规模侵蚀作用，致使沉积基底基本被夷为平地，导致盆地中西部石炭系剥蚀殆尽，并形成了盆地东部残余石炭系黄龙组的几十米厚的地层；其后早二叠世的海侵，沉积了二叠系下统梁山-栖霞组海相碳酸盐岩，此时期四川盆地整体表现为开阔台地环境，其地层厚度相差不大，随后继续接受茅口组沉积，总体也为开阔台地环境，早二叠世末的东吴运动控制了茅口组古岩溶储层的分布，该期构造抬升作用导致茅口组灰岩暴露地表，受大气淡水溶蚀淋滤作用，形成大量溶蚀孔洞和溶蚀缝，使之成为油气的有效储层。

2 古地貌恢复方法原理

现阶段开展岩溶古地貌研究的方法较多，如地球物理法、印模法、残余厚度法、层序地层学方法和沉积学方法等。其中残余厚度法古地貌研究的原理是视所研究地层剥蚀前的原始沉积厚度变化不大，选择该地层下部某一标志层作为等时基准面，以该基准面与待恢复古地貌的顶界面之间的残余厚度大小来表征古地貌的形态，一般认为：古地貌较高，水体较浅，地层抬升过程中易暴露于地表，剥蚀严重，地层残余厚度就较薄；反之，古地貌较低，水体较深，地层不易暴露地表，剥蚀作用影响较小，地层残余厚度较厚。应用前提是要确定等时基准面及明确地层的原始沉积厚度较为均一、分层数据可靠。川东北石炭系地层在云南运动中剥蚀殆尽，致使沉积基底基本被夷为平地；二叠世的海侵沉积了下伏地层栖霞组开阔台地环境的碳酸盐岩，地层厚度相差不大，可将栖霞组顶界面作为一个相对等时界面，随后继续接受开阔台地环境的茅口组沉积，茅口组地层厚度变化不大，所以普光地区茅口组地层具备使用残余厚度法恢复古地貌的条件。

3 真实残余厚度

普光地区海相地层发育多个北东向及部分北西向的背冲、对冲构造单元。呈现出隆凹相间的构造格局，表现为隆起幅度大、变化快，地层倾角大。目前一般传统地层厚度计算方法是深度域内上下两地层深度值按照相同的线道号相减，所获得的差值为地层视厚度，即上下两地层之间铅垂方向的厚度。这种方法求取的地层残余厚度是构造运动后地层发生形变后的结果，与真实的地层残余厚度存在一定误差，特别是在地层倾角较大的构造带附近，这个误差较明显。所以必须经过倾角校正求取地层真实残余厚度。地层真厚度应该是垂直于两地层界面的地层厚度，这种结果可以看做是地层受构造运动形变之前地层残余的真实厚度。而地层视厚度与地层真厚度从几何学上存在如下的关系：

以地层视厚度为斜边H，地层真厚度为直角边T，以茅口组地层底界倾角A为夹角的直角三角形（图1），即：T=H ×CosA

从该公式可以看出在地层倾角较小的区域，视厚度近似于地层真厚度，但是(加)对于地层倾角较大的区域，地层视厚度与地层真厚度有较大的误差，对于沉积环境、古地貌特征研究的准确性会产生较大的影响。鉴于本工区茅口组的高陡构造特征，本次研究利用地震解释数据中茅口组底界倾角属性和地层视厚度，通过倾角校正获取真实的地层残余厚度，以消除构造运动所导致的地层形变对古地貌恢复研究的影响。

图1　视厚度与真厚度关系示意图

4 古地貌单元划分

根据基准面与侵蚀面之间的残余厚度关系分析古地貌形态：当地层残余厚度较小时，为相对岩溶高地形；当地层残余厚度较大时，为相对岩溶洼地形。为了精细勾绘目的层段岩溶古地貌形态，根据求得的地层厚度范围划分次级地貌单元类型，本次从薄到厚划分为3类二级地貌单元，即岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地。如何确定残余厚度范围门限值作为本次二级古地貌单元划分的标准呢？普光地区有多口井钻穿茅口组地层，录井岩性确定的单井相对比可以初步确定沉积时期的各井所处位置的相对水体深浅，依据各井茅口组残余厚度及单井相的对应关系，可以确定古地貌二级单元划分的地层残余厚度范围门限值。表1为区内部分井单井相划分及地层厚度统计情况。

从图2A可以看出，普光地区茅口组残余厚度范围为80~280m，取W1井和W2井中间值为划分岩溶高地与岩溶斜坡的门限值，取W4与W7井的中间值为划分岩溶斜坡与岩溶洼地的门限值，最终确定厚度小于136m划定为岩溶高地；136~182m为岩溶斜坡，大于182m为岩溶洼地，据此划分出普光地区茅口组古地貌二级单元分布图（如图2B）。

表1　普光地区茅口组单井古地貌划分统计表

5 结论及认识

以上通过对普光地区茅口组古地貌恢复研究，可以得出以下几点认识：

1）普光地区茅口组地层具备使用残余厚度法恢复古地貌的条件。

2）通过地层倾角校正求取真实残余厚度，能够有效消除地层形变在残余厚度法古地貌恢复研究中的影响，提高古地貌恢复精度。

3）古地貌恢复研究目前大都停留在定性阶段，沉积记录资料越多则古地貌恢复的结果越精准，通过地震数据可以获得地层残余厚度平面分布特征，同时建立地层残余厚度与地层单井相的关系，确定地层厚度范围门槛值来划分二级古地貌单元是可靠的。

4）从古地貌分析来看，该工区西北部处于相对古地貌地势高位，水体较浅，有利于储层的发育，是茅口组地层勘探的有利区带。

图2　普光某区茅口组残余厚度图（A）古地貌二级单元划分图（B）

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Paleogeomorphic Reconstruction in the Permian Maokou Age in the Puguang Area, Northeast Sichuan

ZHAN Xiao-gang1ZHAO Jun-sheng1OUYANG Tian-zi1

ZHANG Ya-qin2WANG Xian-yong1

(1-Geophysical Research Institute, Zhongyuan Oilfield, SINOPEC, Zhengzhou 450000; 2-No.4

Construction Company, China Petroleum Pipeline Bureau, Langfang, Hebei 065000)

The Permian Maokou Formation in the Puguang area, Sichuan basin is a marine carbonate formation as an open-platform deposition. The drilling data reveal its good hydrocarbon exploration potentiality. Ancient geomorphology research is the basis of reservoir prediction. This paper deals with the paleogeogmorphic reconstruction of karst depression, karst slope and karst upland in the Permian Maokou Age in the Puguang Area.

Maokou Formation; residual thickness; paleogeomorphology; Northeast Sichuan

P534

A

1006-0995（2016）02-0210-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.007

2015-12-03

占小刚（1983-），男，湖北浠水人，工学学士，工程师，研究方向：综合地质研究