四川盆地中三叠统雷口坡组沉积特征及有利储集相带

孙春燕，胡明毅，胡忠贵，邓庆杰(1. 长江大学 沉积盆地研究中心，湖北 武汉 430100； 2. 长江大学 非常规油气湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430100；3. 长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

近年来，在川中龙岗、普光和铁山坡等地相继发现了雷口坡组大-中型天然气藏[1-3]，中三叠统雷口坡组已经成为四川盆地有利的勘探重点层系。在四川盆地中-下三叠统的研究中，前人已做过大量的研究工作。李凌等[4]将四川盆地中三叠统雷口坡组划分为4个三级层序和9个四级层序，其中雷一段和雷二段作为1个三级层序，雷三段和雷四段划为3个三级层序。辛勇光等[5]认为雷口坡组发育一套蒸发岩、白云岩、灰岩互层的障壁碳酸盐岩台地沉积体系，依次发育台地边缘、台内滩、潟湖边缘坪、潟湖、混积潮坪等亚相。吕玉珍等[6]认为中三叠统雷口坡组为一套障壁蒸发潟湖沉积体系，并划分为4个层序。谭秀成等[7]提出巨型浅滩化沉积模式，表明中三叠统雷口坡组台地内部具有发育巨型浅滩的良好条件，是形成优质储层的较为有利的时期。由于不同学者的成果中基于的资料点和观点不同，对层序划分和相带分布没有一致的标准，因而，众多研究方案中针对四川盆地中三叠统雷口坡组的层序划分以及平面相带展布特征的研究存在一定异同。

本次研究在精细岩心观察、露头实测剖面、以及典型岩样的薄片鉴定等工作的基础上，通过沉积相标志和层序界面标志的识别，对典型单井和野外露头剖面进行层序地层和沉积相划分，系统厘定了四川盆地中三叠统雷口坡组层序划分方案，即该区雷口坡组划分为4个三级层序、8个体系域。在此基础上，应用“瓦尔特相序定律”，以不同体系域作为编图单元，对雷口坡组层序格架内岩相古地理图进行编绘，并对中三叠统雷口坡组沉积特征进行研究，进而掌握该区雷口坡组台缘滩和台内白云岩坪储层的分布规律，为指导四川盆地中三叠统雷口坡组天然气勘探奠定基础。

1 地质概况

四川盆地属扬子准地台四川台坳和位于龙门山造山带东侧，该盆地是在古生代海相沉积盆地的基础上发展起来的一个中新生代陆相盆地，是盆地周缘的褶皱和断裂围限起来的一个大型构造沉积盆地(图1)。古生代时期地层相对隆起，印支期演化为大型坳陷，晚燕山期发育强烈的构造运动及岩浆活动，并产生逆冲推覆体构造，到喜马拉雅期发生大规模的褶皱隆起[8]，盆地面积约为18×104km2。

中三叠世雷口坡期四川盆地整体表现为由东向西倾的“跷跷板”式的地形[9]。雷口坡组底部发育异常高自然伽马值的“绿豆岩”，与下伏嘉陵江组岩性明显区分，而顶部地层与上覆地层的界面不同区域存在差异。其中，在盆地外西北缘龙门山推覆带中段，雷口坡组与上覆天井山组之间为无间断的连续沉积，但在盆内未见该套地层发育；在川西南等部分地区，雷口坡组与上覆马鞍塘组(或跨洪洞组)呈不整合接触关系；但在盆地内绝大部分地区，雷口坡组顶面为印支期侵蚀面，直接与须家河组碎屑岩呈假整合接触，界面上下岩-电关系特征明显，易于区分。根据现今钻井资料，雷口坡组厚为0～1 000 m。

雷口坡组自下至上可划分为四个岩性段：雷一段为黄灰色泥质白云岩、生屑白云岩、泥质灰岩夹膏岩；雷二段以灰色白云岩、颗粒灰岩、夹薄层膏岩为主；雷三段以灰色泥晶云岩、生屑白云岩、颗粒灰岩为主，普遍含石膏；雷四段以灰白色块状硬石膏岩、砂屑白云岩、膏质云岩为主，夹部分颗粒岩等。

2 沉积体系划分及沉积模式

2.1 沉积特征

四川盆地中三叠统雷口坡组中碳酸盐岩及蒸发岩两大岩类较为发育，根据沉积物的岩石类型、原生沉积构造和沉积微相标志等特征，将四川盆地中三叠统雷口坡组划分为碳酸盐台地沉积体系(表1)。

开阔台地相与广海连通较好，在四川盆地中三叠统雷口坡组中发育较少，受海平面升降和古地貌环境控制，多发育在海平面上升阶段，纵向上主要发育于雷一段至雷三段。该相带岩性主要为深灰色中-厚层状颗粒灰岩、白云岩和灰质云岩等组成(图2a)。开阔台地主要为台内滩和潮下沉积，其中潮下分布范围广，但沉积环境水动力条件弱，储层物性较差；台内滩为相对高点、水动力条件较高环境下沉积，储层物性相对较好。

表1 四川盆地中三叠统雷口坡组沉积相类型及特征Table 1 Sedimentary facies types and characteristics of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin

蒸发台地与广海之间连通较差，发育在海平面相对下降期。由于干旱炎热的气候条件，海水蒸发作用剧烈，膏质白云岩、膏岩等蒸发岩类十分发育。但受外来海水的不间断泛侵，带来部分泥质沉积物，使得蒸发台地内石膏岩层中可见薄层准同生膏质白云岩、薄层含膏质泥岩以及泥质白云岩等夹层(图2b)。根据相带内部沉积环境和沉积物的差异，蒸发台地还可细分为蒸发潟湖与蒸发潮坪两种亚相。

局限台地相属于碳酸盐清水沉积，陆源物质含量少，水体循环不畅，水体能量总体不。局限台地相在四川盆地中三叠统雷口坡组较为发育，多发育在海平面下降阶段，纵向上主要发育于雷一段至雷四段。该相带岩石类型以浅灰-深灰褐色灰岩和泥粉晶白云岩为主(图2c)，夹砂屑白云岩及膏质云岩，潮坪白云岩大范围发育为该相在研究区的重要指示标志。局限台地相进一步划分为潮坪、潟湖和台内滩3个亚相，其中研究区广泛发育局限潮坪亚相，以及膏云坪微相。

图2 四川盆地中三叠统雷口坡组典型沉积相标志Fig.2 Typical sedimentary facies markers of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basina.灰色粉晶白云岩，发育溶孔，都深1井，埋深6 221 m，雷四段，局限台地相；b.天青石-石膏充填孔洞，埋深6 279.96 m，孝深1井，雷三段，蒸发台地相；c.亮晶含生屑砂屑灰岩，川科1井，埋深6 539 m，雷三段，开阔台地台内滩相；d.针孔状白云岩、藻屑白云岩、生屑白云岩、鲕粒白云岩，黄连桥剖面，雷一段，台缘滩相；e.残余鲕粒白云岩，粒间溶孔及晶间溶孔发育，埋深3 214.6 m，川参1井，雷三段，台缘滩相；f.含藻灰结核白云岩， 绵竹汉旺剖面，雷二段，台缘滩相

台地边缘受波浪作用动荡和潮汐水流冲刷改造导致水体能量较高，是礁滩储层十分发育的高能地带。该相带内发育台缘浅滩亚相沉积，沉积物主要为生屑白云岩、亮晶颗粒白云岩和颗粒灰岩等(图2d—f)；但局部能量较低地带为滩间沉积，沉积物主要为泥晶白云岩、泥晶灰岩和泥质灰岩等。台缘鲕粒滩在台地边缘常呈条带状分布，沉积厚度较大，暴露水面后遭受大气淡水淋滤作用和混合水白云岩化作用，可以形成大套有利油气储集层段[10]，普光飞仙关组鲕粒滩就是一个很好的例子。

2.2 沉积模式

中三叠统雷口坡组主要发育一套浅水碳酸盐台地相沉积体系，包括台地边缘、局限台地、开阔台地与蒸发台地等四种相类型，以及台缘浅滩、台内滩和白云坪等储集相带。受印支早期地壳抬升，相对海平面下降、海水蒸发强烈，扬子地台向南部川黔地区出现萎缩，开江-泸州古隆起初始形成。盆地基底出现“翘板式”运动[11-12]，在盆地内部呈现东高西低、大隆大凹的沉积格局，使得雷口坡时期海盆处于蒸发-局限台地与局部开阔的沉积环境(图3)。

3 层序-岩相古地理特征

3.1 层序地层划分及特征

雷口坡组底界发育异常高自然伽马值的“绿豆岩”，与下伏嘉陵江组呈整合接触，而顶部与上覆地层的界面不同区域存在差异，时间跨度约为8 Ma。在雷口坡组内部每个三级层序的底界均属于Ⅱ型层序界面，包括海平面升降导致沉积物差异沉积出现的岩性突变面和相带转换界面、测井曲线正向漂移变化面以及暴露不整合面等[13-14]，据此厘定了雷口坡组层序地层划分方案。将雷口坡组自下而上划分为4个三级层序，分别编号为Sq1，Sq2，Sq3和Sq4，每个三级层序内部均由海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)组成。

威68井位于四川盆地西南部的威远地区，雷口坡组发育齐全，顶底界限清晰，沉积厚度为610 m(图4)。整个雷口坡组白云岩普遍发育，下部泥质含量较高，以泥质白云岩夹石膏岩沉积为主，中部为泥灰岩夹薄层云岩，向上过渡为膏岩、白云岩，以及灰岩互层沉积。主要发育局限台地相沉积，局限台地内部以局限潮坪和台内浅滩亚相沉积为特征。Sq1时期到Sq2-TST早期发育局限台地潮坪亚相膏云坪微相沉积;Sq2-TST晚期和Sq3-TST时期发育开阔台地潮下沉积;Sq2-HST时期和Sq3-HST晚期发育蒸发台地潮坪沉积;Sq3-HST早期发育局限台地潮坪亚相泥灰坪微相沉积;Sq4时期从海侵到高位依次发育局限台地潮坪亚相的云坪和泥灰坪微相沉积。

3.2 岩相古地理特征

层序-岩相古地理图是将层序地层学理论应用于岩相古地理研究中，基于层序界面在区域上的等时性原则，以体系域和相域为编图单元编绘岩相古地理图，可提高岩相古地理图的时间分辨率。在编图过程中结合单因素分析技术，如地层厚度、白云岩厚度、台内生屑滩和台缘鲕粒滩的特征等单因素，能够定性的反映沉积环境中典型的地质特征和定量地反映沉积环境中的宏观现象。岩相古地理图平面上呈现的岩相特征和古地理环境，代表某个时间段内某个区域的沉积环境[15-16]。本文采用优势相作图法来确定各体系域时期岩相古地理图中各沉积相的分布范围，即根据单井沉积相柱状图上，该成图时间单元内主要发育的沉积相类型，作为该点在该时期的沉积相。由于盆地内钻遇雷口坡组的钻井有限，应用“瓦尔特相序定律”，对没有钻井控制的地区根据相邻井沉积相特征推测其沉积相发育类型，然后按照同相相连，异相取其中点相连的方法，划分出若干个相带，进而推定不同沉积相带的边界，对整个四川盆地中三叠统雷口坡组沉积相平面展布特征进行研究。

图3 四川盆地中三叠统雷口坡组沉积相模式Fig.3 Sedimentary facies model of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin

图4 四川盆地中三叠统雷口坡组层序划分及特征(威68井)Fig.4 Sequence stratigraphic classification and characteristics of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin (Well Wei-68)

中三叠世雷口坡期自西向东相带分异变化明显，盆地内呈现东高西低、大隆大凹的沉积格局。自西为一套台地边缘相沉积，向东逐渐演变为一套水体较浅水的碳酸盐岩台地相沉积。中三叠世雷口坡期构造活动强烈，构造抬升和沉降导致沉积环境在区域上变化显著。雷口坡期，四川盆地整体受到早印支运动的影响，遭受长期暴露剥蚀作用，使得雷口坡组顶部沉积大多保存不全。本文依据海平面变化和三级层序界面识别标志等特征，以不同体系域作编图单元，对雷口坡组层序格架内岩相古地理图进行编绘，进而对其沉积特征进行研究[17]。

3.2.1 雷口坡组Sq1

Sq1-TST时期，盆地自西向东沉积相带分异明显。盆地中部为大面积局限台地潟湖亚相沉积，在其内部地势较高处，如窝深2井—孔19井间、威68井安8井间及磨27井—广3井—邻北3井间发育局限台地台内滩亚相；在遂宁—南充和成都以东南到资中一带发育蒸发台地潟湖亚相；界19井—门西8井—坡4井一线以东发育局限潮坪亚相和蒸发潮坪亚相沉积；在川西北中48井—关基井间发育台缘颗粒滩沉积(图5a)。

Sq1-HST时期，盆地整体沉积格局和Sq1-TST时期较一致。由于海平面相对下降，东南部蒸发台地潟湖逐渐演变为局限台地潮坪沉积，局限台地潮坪亚相向北部进一步扩大，中部局限潟湖沉积范围缩小，出现小范围的开阔台地相沉积。其中，台地边缘滩和台内滩较为发育，是该区较为有利的储集相带(图5b)。

3.2.2 雷口坡组Sq2

Sq2-TST时期，盆地整体继承了Sq1-HST时期的沉积格局。西北部稍有抬升，台地边缘滩在关基井—中48井间、嘉1井—周公1井间较为发育；随着海平面上升，从西南部、东北部和东部3个方向的海水侵入，开阔台地相范围向宣汉—梁平一带扩大，蒸发台地沉积范围缩小，仅在潼南—广安一带发育(图6a)。

Sq2-HST时期，盆地基本格局和Sq2-TST时期变化不大。川东地区持续海侵，海平面继续上升，故整体上东部及东北部开阔台地相发育范围逐渐向涪陵—南充—通江一带进一步扩大；但是西南部盆地基底略有抬升，使得开阔台地相消失，演化为局限台地相沉积，台缘滩仍在绵竹—剑阁一带发育(图6d)。

3.2.3 雷口坡组Sq3

Sq3-TST时期，为四川盆地雷口坡组沉积时海侵范围最大的时期，由于盆地基底发生构造抬升与盆地内部挤压作用，使得盆地呈现隆凹特征，东南部和中北部大部分地区为开阔台地沉积，而在盆地西北部的剑阁—江油和嘉1井区附近发育台缘滩沉积，中部地区自贡—南充—达县一带出现局限台地潟湖亚相沉积，局部广3井、遂宁和磨27井区发育而发育蒸发台地相沉积(图7a)。

Sq3-HST时期，盆地整体继承了Sq3-TST时期的沉积格局，自西向东相区分异明显。由于盆地基底整体的抬升，以及海平面的相对下降，在盆地西北部汉6井—嘉1井间、绵竹—成都地区与关基井—射1井间台缘颗粒滩范围相对扩大，西部和北部开阔台地沉积范围向盆地边缘延伸(图7b)。

3.2.4 雷口坡组Sq4

Sq4-TST时期，为四川盆地雷口坡组沉积时海侵范围逐渐缩小的时期。由于盆地东部基底稳定抬升，该时期盆地东南—东北大部分地区缺失雷口坡组。整个盆地以局限台地相为主除川西北局部发育颗粒滩和嘉1井—汉1井间发育蒸发台地相外，均发育局限台地潟湖亚相沉积(图8a)。

Sq4-HST时期，与Sq4-TST时期相比较而言沉积格局变化不大，东高西低的盆地构造使得海水明显的从盆地西北缘退却，此时为整个四川盆地开始结束海相沉积转为陆相沉积的时期。盆地整体以局限台地相沉积为主，局部发育蒸发台地相沉积(图8b)。

4 有利储集相带分布

四川盆地雷口坡组储层受构造差异沉降、不同沉积微相、蒸发岩的回流渗透白云岩化及大气淡水的淋滤溶蚀作用的控制，其中不同的相类型是关键，有利储层多发育在海退期或海侵早期台地边缘浅滩与白云岩坪微相等相带中[18]。台地边缘滩主要分布在四川盆地的西北部龙门山造山带前缘的绵竹—剑阁一带，白云岩坪主要在四川盆地中北部威远—潼南—广安—达县一带最为发育(图9)。

图5 四川盆地中三叠统雷口坡组各体系域沉积时期岩相古地理(一)Fig.5 Lithofacies-palaeogeography map for each system tract of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin(Ⅰ)a.Sq1-TST;b.Sq1-HST

图6 四川盆地中三叠统雷口坡组各体系域沉积时期岩相古地理(二)Fig.6 Lithofacies-palaeogeography map for each system tract of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin(Ⅱ)a.Sq2-TST;b.Sq2-HST

图7 四川盆地中三叠统雷口坡组各体系域沉积时期岩相古地理(三)Fig.7 Lithofacies-palaeogeography map for each system tract of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin(Ⅲ)a.Sq3-TST;b.Sq3-HST

图8 四川盆地中三叠统雷口坡组各体系域沉积时期岩相古地理(四)Fig.8 Lithofacies-palaeogeography map for each system tract of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basin(Ⅳ)a.Sq4-TST;b.Sq4-HST

四川盆地雷口坡组主要发育岩溶储层，可分为膏质溶孔型白云岩和残留原生粒间孔型白云岩储层，前者包括颗粒白云岩和泥晶白云岩两类，后者仅为颗粒白云岩。储层的空间分布对应不同层位和不同相带的匹配关系，膏质溶孔型储层受大气淡水的淋滤和溶蚀作用，一般常发育在潟湖亚相中的云坪微相中[19]。残留原生粒间孔型储层，在台地边缘滩相的颗粒灰岩和颗粒白云岩中较为常见，空间上与膏岩层相伴生，更利于储层的发育。

4.1 绵竹-剑阁隆起白云石化台缘滩相

盆地西北缘龙门山造山带前缘位于川西北部的雅安—江油—广元一带，发育了雷口坡组台地边缘滩相，以白云石化颗粒滩相颗粒岩为主，沉积厚度大，目前已发现元坝大气田，是较为有利的目标勘探区带。绵竹-剑阁隆起带雷口坡组灰岩孔隙度发育范围为0.18%～8.02%，平均值为1.45%，渗透率发育范围为0.000 402×10-3～18.2×10-3μm2，平均值为0.03×10-3μm2；白云岩孔隙度发育范围为0.06%～12.27%，平均值为2.13%；渗透率发育范围为0.000 173×10-3～32.9×10-3μm2，平均值为1.03×10-3μm2。统计表明，该区白云岩类溶蚀孔隙发育程度优于灰岩类，具有良好的孔渗性(表2)，是一套较为优质白云岩储层，储层类型总体上为Ⅱ类储层，以中孔-中渗型为主，储层评价较好；如遇到裂缝，则可进一步演化成中孔-高渗型储层。

图9 四川盆地中三叠统雷口坡组有利储集相带分布Fig.9 Favorable reservoir facies distribution of the Middle Triassic Leikoupo Formation,Sichuan Basina.雷口坡组相带分布及剖面点分布;b.鲕粒砂屑白云岩，中85-5井，雷三段，单偏光，台地边缘滩，中48井，埋深3 248.2 m;c.鲕粒、砂屑灰岩，绵竹汉旺，雷四段，单偏光，台地边缘滩，绵竹汉旺剖面

表2 绵竹—剑阁地区中三叠统雷口坡组白云岩类储层物性特征Table 2 Petrophysical characteristics of dolomite reservoir in the Middle Triassic Leikoupo Formation,Mianzhu-Jiange area

4.2 川中北古隆起及其周缘白云岩坪相

盆地中北部开县—梁平—涪陵—泸州隆起及其周缘发育大范围局限台地白云岩坪，在海平面下降时期容易出露水面，受到大气淡水淋滤和溶蚀，成为较为有利的岩溶型白云岩储层[20]。根据单井沉积相类型解剖和沉积相的平面分布特征，认为有利岩相主要分布于威远—潼南—广安—达县地区。白云岩坪的发育程度与构造活动、地壳抬升和沉降，以及海平面升降变化密切相关，白云岩带在平面上呈西南-东北向展布。通过对川中古隆起及其周缘典型井进行储集空间类型及特征研究(图10)，表明川中北古隆起及其周缘雷三段主要以Ⅱ类储层发育为主，雷四段主要以Ⅲ类储层发育为主，而须家河组底部的一套厚层泥岩和雷口坡组本身较为发育膏盐岩侧向封堵层，两者结合具有较好的空间配置关系，可构成有效储盖组合。目前已发现龙岗、蓬莱以及卧龙河等大气田，是十分有利的勘探目标区。

5 结论

1) 四川盆地中三叠统雷口坡组发育一套较浅水的碳酸盐岩台地相沉积体系，以及局限-蒸发台地、台地边缘、开阔台地等4种类型的相带，以及局限潮坪、台内滩(生屑滩)、局限潟湖、蒸发潟湖(膏云坪)等亚相，平面上自西向东相带分异较明显。

2) 四川盆地雷口坡组底部与下伏嘉陵江组呈整合接触。在雷口坡组内部每个三级层序的底界均属于Ⅱ型层序界面，包括海平面升降导致沉积物差异沉积出现的岩性突变面和相带转换界面、测井曲线正向漂移变化面、暴露不整合面等。因此区域上将四川盆地中三叠统雷口坡组划分出4个三级层序和8个体系域，每个三级层序内部均由海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)组成。

3) 基于海平面变化和三级层序界面识别标志等特征，以不同体系域作为编图单元，对雷口坡组层序格架内岩相古地理图进行编绘。在Sq1早期东西深中部浅，台内浅滩发育，Sq1-HST时期沉积环境更为局限；在Sq2时期地形开始变得平坦，西部和东北部开始出现开阔台地相沉积；在Sq3时期随着构造抬升与挤压作用，盆地的隆凹地形明显，开阔台地相范围扩大；在Sq4时期，盆地受到局部构造抬升和挤压应力作用，蒸发台地膏盐盆开始逐渐向西发育。

4) 四川盆地中三叠统雷口坡组有利储集相带主要发育于局限台地白云岩坪相和台地边缘颗粒滩相，有利岩相主要分布于威远—潼南—广安—达县地区和川西北部的雅安—江油—广元一带。该区储层受构造差异沉降、不同沉积微相、蒸发岩的回流渗透白云岩化及大气淡水的淋滤溶蚀作用的控制，有利储层多发育在海退期或海侵早期台地边缘浅滩、局限台地白云岩坪微相带。

参 考 文 献

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