川中南部二叠系茅口组沉积特征及沉积模式

任泓宇， 傅 恒 ， 纪 佳 ， 钱 程

(1.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059)

川中南部二叠系茅口组沉积特征及沉积模式

任泓宇， 傅 恒 ， 纪 佳 ， 钱 程

(1.成都理工大学能源学院，四川成都610059)

针对川中南部地区茅口组沉积相钻井沉积相及微相进行研究，且着重研究茅口组重点储层段的沉积微相，以钻井、测井等资料为基础，结合岩芯及镜下薄片观察描述，确定中统茅口组总体为碳酸盐缓坡型台地相，可细分出浅水型缓坡台地、深水型缓坡台地、台内滩亚相，根据岩性进一步细分出沉积微相。结合海平面升降变化，总结出浅水缓坡-深水缓坡沉积模式。

川中南；茅口组；沉积特征；沉积模式

油气勘探成果表明，世界油气资源总量的约二分之一来至碳酸盐岩储层[1-3]，四川盆地的海相碳酸盐岩地层亦蕴含有丰富的天然气资源，近年来，四川盆地不断有大型气田被发现，先后发现了普光、元坝、龙岗及磨溪等一系列大型气田，特别是磨溪气田是在已有的老区块上再认识而发现的，且天然气产量不断取得新突破[4]，因此，对四川盆地内部沉积体系进行再认识对指导下一步油气勘探具有重要意义。本次的研究区为四川盆地中南部，前人对该区中二叠统层序、沉积相及储层研究等方面做了较多的研究，将中二叠统茅口组划分3个三级层序[5]，主要为碳酸盐岩台地沉积体系[6-8]，较为统一的认识为茅口组是四川盆地下二叠统主要滩相发育层段之一，且主要呈弧形分布于川西-川南的盆地边缘地带[9-11]。但是，前人针对川中南部地区的沉积相划分及滩相的精细刻画还不是十分细致。故笔者以10余口钻井岩芯和薄片资料为基础，结合野外露头，对四川盆地中南部中二叠统茅口组沉积相和沉积模式进行研究。

1 区域地质背景

在上扬子稳定克拉通的基础上，四川盆地发育了北西、北东两个方向交叉的大断裂，并受其控制，最终形成了一个大型多旋回叠合盆地[12]。研究区位于四川省中南部 (图1)，其沉积主要受柳江运动和云南运动的构造控制，使得梁山组与下伏地层形成角度不整合。之后的东吴运动使得茅口组与上覆龙潭组形成平行不整合，在盆地南部地区遭受大气淡水淋滤溶蚀，发生喀斯特化[13]。

二叠纪初海侵过后，盆地经历了短暂的海陆交互的浅水沼泽环境，栖霞期四川盆地经历晚古生代以来中国南方最大的海侵，地壳全面下沉，海水几乎将整个扬子地台淹没，形成大范围的碳酸盐缓坡台地沉积，至茅口期海水变浅，四川境内也主要发育碳酸盐缓坡型台地，整个时期地壳相对稳定、盆地基本被海水覆盖，古生物发育。在栖霞组和茅口组沉积期，纵向上为两套正粒序的旋回，原沉积格局一直保持至中二叠世末，其后的东吴运动影响范围广、持续时间长，改变了四川地区古地理格局[5]。

图1 四川盆地构造区划及研究区位置图[10]

2 岩石特征

茅口组属于二叠系中统，下伏地层栖霞组整体发育浅水缓坡台地沉积，厚度总体变化不大，在120m左右，以灰黑色薄至块状灰岩为主，下部颜色较深含泥质较多，以生屑泥晶灰岩和泥晶生屑灰岩，微亮晶生屑灰岩为主，局部可见燧石条带。上部颜色较浅，岩性为灰白色-灰色生屑微晶灰岩。上覆地层龙潭组，与茅口组呈平行整合接触，龙潭组岩性以黄灰-黑色细砂岩、粉砂岩、粉砂质炭质页岩为主，夹层可见泥质灰岩、灰岩及煤层。

研究区内茅口组岩性为灰色泥晶灰岩、生屑微晶灰岩、微晶灰岩、云质灰岩(图2)。茅口组细分为茅一段到茅四段(P1m1-P1m4)四个亚段，区内表现为茅口组茅四段的大部分缺失和茅口组顶部的暴露剥蚀，仅在敖1井、华西3井、安平1井等残余茅四段，整个茅口组沉积期，总体为茅一段深水沉积到茅二-茅四段浅水沉积的旋回。

茅一段岩性主要为深灰色泥-微晶灰岩、含生屑微晶灰岩，泥质灰岩，瘤状灰岩、泥页岩，见硅质条带和硅质团块。GR曲线多呈现箱状-锯齿状中-高值，起伏较大，泥质含量差异较大；电阻率曲线为箱状低值，局部高值突出。

茅二段-茅四段岩性主要以泥晶灰岩、云质灰岩、微晶-亮晶生屑灰岩为主，局部可见砂屑灰岩和细晶白云岩等，偶见硅质团块。茅四段顶部泥质和硅质含量较高，为构造不整合的结果。其中，生屑灰岩中生屑颗粒主要为有孔虫、蜓、腕足、珊瑚和苔藓虫等。测井上GR多为微锯齿状低值；电阻率曲线为锯齿状中-高值。

a.灰黑色泥晶灰岩,见腕足屑 b.灰黑色泥岩 c.灰色泥质灰岩 d.深灰色薄层微晶灰岩夹薄纹层灰质泥岩 e.P1m1灰白色中厚层状微晶灰岩 f.P1m2浅灰色灰岩 g.藻屑细粉晶灰岩 h.粗-细粉晶生物灰岩 i.P1m3中厚层状含云质灰岩，灰岩为藻灰岩，局部表面见刀砍纹，裂缝发育，充填白云石脉、方解石脉。j.生屑细粉晶灰岩 k.生物细粉晶灰岩 l.灰色生屑灰岩巨晶方解石脉充填，可见沥青质 m.微晶生屑灰岩 n.灰色生屑灰岩 o.微亮晶藻屑灰岩 p.浅灰色生屑灰岩杂乱堆积，方解石充填

图2 川中南部地区二叠系茅口组沉积序列

Fig.2 Sedimentary Sequence of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3 沉积相类型及特征

通过典型取心井的岩芯观察描述、岩石薄片分析鉴定，结合岩性组合、钻井测井响应及临区资料，在对川中南地区重点探井的单井沉积相类型综合分析之后，认为川中南部茅口组总体为碳酸盐缓坡沉积，具体可划分为三种沉积亚相：浅水开阔台地、深水缓坡台地和台内滩。

3.1 浅水缓坡台地亚相

浅水缓坡台地相位于碳酸盐台地面临广海的部位，地形坡度平缓，没有明显的坡折，发育在正常浪基面以上，区域内水体循环良好，水体较浅，深度范围在几米到几十米，沉积较稳定，见大量灰岩沉积[14]。古生物较丰富，可见蜓类、珊瑚类、腕足类和海百合茎等化石。

浅水缓坡台地相主要发育在P1m2到P1m4。以典型井潼4井为例，主要沉积一套生屑微晶灰岩，局部夹泥晶灰岩、含泥灰岩，其中生屑含量不超过50%，颗粒可见有孔虫、蜓、腕足、珊瑚等组成。GR曲线为箱型和不规则锯齿形低-中值；电阻率曲线为锯齿状中-高值。根据岩性和测井数据主要可以识别出灰坪，(含)泥质灰泥，(含)生屑灰泥三种沉积微相(图3)。(含)生屑灰泥微相：发育含生屑微晶灰岩、生屑微晶灰岩，GR表现为低值且平缓，反应了相对较高的沉积能量；灰坪微相：岩性主要为泥晶灰岩、微晶灰岩，GR的值为低值且平缓，沉积能量较低；(含)泥质灰泥：由含泥灰岩、泥灰岩组成，泥质含量的增加，反应当时沉积能量较低。

图3 川中南部茅口组浅水缓坡台地沉积特征

Fig.3 Shallow Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.2 深水缓坡台地亚相

深水缓坡台地是发育于正常浪基面以下较深水的开阔台地相、透光带及风暴浪基面以上的深水碳酸盐岩沉积，常含陆源泥质，多由前期浅水缓坡台地水淹演化而来[15]，由于波浪作用较弱或极弱，生物分异度较高，属底栖组合，基质以灰泥为主，偶见具完整壳体的腹足类及腕足类化石个体。

深水缓坡台地主要发育在P1m1，发育一套深灰色泥晶灰岩、微晶灰岩、灰质泥岩、泥页岩，局部夹硅质条带和硅质团块，生物化石以及介屑常见腕足类、筵类以及有孔虫，具有明显的眼球状构造。GR为锯齿状-指状高值，起伏较大，表明灰岩中含泥岩的不均一；电阻率为低值，局部高值突出，整体起伏较大(图4)。

图4 川中南部茅口组深水缓坡亚相沉积特征

Fig.4 Deep Water Platform Characteristics of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

3.3 台内滩亚相

台内滩发育在开阔台地边缘的高能环境中，位于正常浪基面之上，由于处于浅水环境，生物发育，但受到波浪冲击作用较强，故生屑滩较为发育[8，16-17]。

台内滩发育在部分井区的P1m2-P1m4，岩性为浅灰色厚层-块状亮晶生屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、微晶生屑灰岩、微晶砂屑灰岩，偶见晶形较好的白云岩，推测为后期埋藏过程中灰岩云化。GR值起伏不定，呈低值箱型-锯齿状。电阻率值偏高，整体起伏不大。根据沉积颗粒类型可划分为两个微相：生屑滩和砂屑滩。

生屑滩微相：岩性以灰色、浅灰色微亮晶生屑灰岩为主，古生物丰富，见孔虫、蜓、腕足、珊瑚和介屑等。由于海水循环较通畅从而使得营养物质相对丰富，导致局部凸起生物发育，在高能环境下生物被破坏形成各种生物碎屑，堆积成为生屑滩。生屑颗粒差异较大，反映在动荡水环境下，生屑颗粒搬运距离较短。亮晶生屑灰岩为高能滩，颗粒间为亮晶胶结，微晶生屑灰岩为低能滩，构成有利储集相带。

砂屑滩微相：岩性由藻砂屑灰岩，(含)生屑砂屑灰岩组成，砂屑分选磨圆相对较好，反映搬运距离较远，水动力条件相对较强。砂屑堆积形成之后普遍为藻砂屑所缠绕，形成藻砂屑，一定程度上反映了砂屑退积之后较强的水动力条件。砂屑滩在研究区地区分布范围不大，仅在磨深2井等井区栖霞组二段部分分布。

4 沉积模式

中二叠世栖霞晚期到茅口组沉积期，整体地壳结构不十分稳定，古气候发生旋回性变化[2]，茅口组早期由于海平面持续上升，水体加深，研究区浅水缓坡及台内滩沉积被海侵淹没消失，形成泥质灰岩、微晶灰岩为主的深水缓坡沉积，在大多数井中可见页岩，偶见硅质团块或条带，反映了深水低能沉积环境。茅二段-四段海平面下降，发育以(含)生屑灰岩、微晶灰岩为主的浅水缓坡台地沉积。(图5)。

图5 川中南部茅口组沉积模式

Fig.5 Depositional model of the Permian Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

5 结论

(1)四川盆地中南部二叠系中统发育碳酸盐缓坡型台地相，可细分出浅水型缓坡台地、深水型缓坡台地和台内滩3种亚相，细分出灰坪(灰泥)，(含)泥质灰泥，(含)生屑灰泥，(含)灰质泥，(含)硅质灰泥，生屑滩，砂屑滩等8种沉积微相。

(2)通过对钻井、测井和海平面升降变化规律等资料的研究，分析总结出浅水缓坡-深水缓坡沉积模式。结合研究区地势西高东低的特点，认为海侵方向主要来自东侧。

(3)研究区台内滩是该区最有利的储集相带，主要分布在茅二段-四段部分地区，为该区栖霞组和茅口组储层发育分布特征及含气性研究提供地质支撑。

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(本文文献格式：任泓宇，傅恒，纪佳，等.川中南部二叠系茅口组沉积特征及沉积模式[J].山东化工，2017，46(16)：136-139，141.)

Sedimentary Characteristics and Depositiomal Model of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin

Ren Hongyu，Fu Heng，Ji Jia，Qian Cheng

(College of Energy, Chengdu University of Technology，Chengdu 610059,China)

In allusion to facies and microfacies can be divided of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin, microfacies of the reservoir are specially studied. Using drilling, well logging combined with the core description and slice observation,The facies of Maokou Formation in South Central Sichuan Basin are general ramp carbonate platform, which can be subdivided into shallow ramp platform, shore in platform, deep-water platform, microfacies can be analyzed according sedimentary lithology. Combined with eustatic change of sea level，Sedimentary models of shallow water gentle slope and shallow water gentle slope are summarized.

south central sichuan basin; maokou formation; sedimentary characteristics; depositional model

P618.13

：A

：1008-021X(2017)16-0136-04

2017-06-04

任泓宇(1993—)，研究生，主要从事石油地质研究。