四川盆地东部五百梯地区构造变形特征

周路，张欣吉 ，钟克修，吴勇 ，5，张巧依，刘怡

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学，成都 610500；2.西南石油大学 地球科学与技术学院，成都 610500；3.中国石油 碳酸盐岩储层重点实验室 沉积与成藏分室，成都 610500；4.中国石油 西南油气田分公司 重庆气矿，重庆 400021；5.天然气地质四川省重点实验室，成都 610500）

盐相关构造广泛发育于世界各地的含油气盆地中[1-2]，其对油气聚集成藏具有重要的控制作用，也是当今油气勘探的热点[3-4]。四川盆地东部广泛发育中—下三叠统和中—下寒武统2套区域性膏盐层，并形成了多种样式的盐相关构造 。但对于四川盆地的盐相关构造，目前还少有针对某个典型构造的精细解剖。本文根据五百梯地区三维地震和钻井资料，分析了寒武系膏盐层平面展布特征及盐相关构造变形特点，并结合膏盐层盖层条件及盐下构造层特征，预测五百梯地区盐下震旦系古隆起具有天然气成藏条件。

1 研究区地质背景

四川盆地东部（简称川东）西以华蓥山断裂为界与川中地块相邻，东至齐岳山断裂带与鄂湘西隔槽式褶皱带相邻，东西宽约为170 km[8]，总面积约为4.5×104km2[9]，地面构造为最典型的隔档式褶皱，以北东—南西向窄长高陡背斜为主，是多期构造活动叠加的结果，又称为川东高陡构造带。中—下寒武统厚度大且区域展布的膏盐层在川东构造变形中起到了决定性作用[10]。研究区位于四川盆地东部第三排大天池构造带五百梯地区潜伏构造高南翼[10]（图1），主要发育寒武系膏盐滑脱层、志留系泥页岩滑脱层、二叠系煤系滑脱层和三叠系嘉陵江组膏盐滑脱层，其中寒武系厚度大且区域展布的膏盐层在构造变形中起到了决定性作用（图2），其次现今寒武系膏盐层展布特征也反映了构造运动的方向及强弱程度，受齐岳山构造应力的控制，盐上构造层整体呈北东—南西向长条状背斜展布，现今膏盐层厚度最大处为盐上构造层变形最强烈处。根据过五科1井地震剖面（图3），寒武系膏盐层与盐上构造层和盐下构造层构造变形样式有明显差异，盐上构造层表现为断层相关褶皱[11-12]，膏盐层表现为盐推覆构造[13]，盐下构造层构造较为平缓。

2 寒武系膏盐层地震正演模拟

由于研究区五科1井并未钻穿寒武系，钻至寒武系高台组51.5 m（未穿）完钻，井底为白色膏盐层，虽然该井没有钻穿膏盐层，但地震剖面上疑是膏盐层变形加厚反射特征明显（图3），为了进一步建立膏盐层地震响应特征及膏盐层顶、底解释方案，开展了基于五科1井处寒武系膏盐层地震正演模拟。

图2 五百梯地区寒武系膏盐层厚度与顶界面构造

结合区域钻井资料（座3井和建深1井）分析可知，川东地区寒武系膏盐层主要发育在中—下寒武统，岩性主要为石膏岩、含白云质及白云质石膏岩、含石膏白云岩、石膏质白云岩、含石膏砂岩及石膏质砂泥岩。通过测井响应特征分析，发现寒武系膏盐层具有低密度、高电阻率、低自然伽马和低速度的特征，且与高速度的碳酸盐岩互层，因此可以形成较高的波阻抗差，为强反射界面。根据五百梯地区五科1井及其过井地震剖面，结合五百梯地区寒武系膏盐层典型三维地震剖面，设计正演地质模型，该模型大小为24 500 m×2 000 m，按剖面实际尺寸进行计算并转化，膏盐层速度为5 200 m/s，上覆围岩速度为5 800 m/s，下伏围岩速度为6 500 m/s，且膏盐层内部按挤压程度不同，设计为不同程度的膏盐层与围岩互层模式（图4a）。震源模式为地表排列，采用主频为20 Hz的Ricker子波激发。

图3 五百梯地区地震解释剖面AA'

图4 五百梯地区寒武系膏盐层正演地质模型及地震响应

正演模拟结果（图4b）显示，膏盐层底界面表现为连续强波峰反射特征，顶界面表现为强波谷反射特征，且膏盐层核部挤压程度较强，具短轴杂乱丘状反射特征；翼部挤压程度较弱，表现为层状较连续强反射特征。合成地震剖面（图4b）及实际剖面（图5）左侧膏盐层尖灭点反射特征也较清晰，按照该反射模式可对寒武系膏盐层顶界进行追踪并确定膏盐层分布范围。以正演模拟结果作为依据，对寒武系膏盐层顶、底进行地震解释，并对寒武系膏盐层厚度平面分布进行预测（图2）。研究区寒武系膏盐层受齐岳山方向构造应力作用，呈北东—南西向底平顶凸的长条状展布，反映了构造运动的方向及强弱程度。盐上构造层整体呈北东—南西向长条状背斜展布，现今膏盐层厚度最大处为盐上构造层变形最强烈处。

3 五百梯地区构造多重滑脱变形特征

滑脱变形构造是构造变形沿一个或者多个地层层面发生的脱离效应，滑脱面两侧的岩层变形各自独立或部分独立[14]。虽然各构造层整体构造形态较一致，但由于纵向上多套滑脱层的存在，使得从浅层到深层构造高点有所迁移和扭动，五百梯地区由4套滑脱层做为间隔。可在纵向上按局部构造形态差异分为以下5套构造层（图6，图7）：①寒武系膏盐层底界以下构造层，构造简单，断裂少，多为低幅度隆起；②寒武系膏盐层顶界—志留系底界构造层，受寒武系膏盐滑脱层控制，发育断层传播褶皱；③志留系底界—二叠系底界构造层，受志留系泥页岩滑脱层控制，呈反冲背斜、断背斜；④二叠系底界—下三叠统嘉陵江组四段底构造层，受二叠系煤系滑脱层控制，具双重构造和反冲背斜，五科1井钻遇龙潭组地层重复证实这一观点；⑤上三叠统须家河组底界以上构造层，整体与构造层④形态一致，局部受控于三叠系嘉陵江组滑脱层，呈宽缓背斜。整体表现为多重滑脱系统变形特征。

图5 五百梯地区寒武系膏盐层地震反射特征（剖面位置见图2）

图6 五百梯地区地震解释剖面BB'

图7 五百梯地区地震解释剖面CC'

4 五百梯地区构造平面分段特征

在地震资料解释过程中发现，五百梯地区构造变形有平面分段特征，因此需要建立三维模型来直观表述该特征。三维模型主要包括层面模型和体模型，体模型的建立是在层面模型的基础上完成的，三维层面模型的建立通常通过有限元手段将某个层面进行分割，离散成有限个三角形单元或者矩形单元的几何网格，离散的密度越高，所建立的模型就越接近真实的地层形态，而体模型则是离散成四面体单元，并且通过插值方法添加力学参数[14]。因此，本次研究主要应用3DMove软件，建立五百梯地区三维层面模型。首先，在对五百梯地区三维地震资料进行精细解释的基础上，将解释的层位和断层导出，再加载到3DMove软件中。本次共加载6个层位、23条断层。加载的6个层位分别是上三叠统须家河组底界、嘉陵江组底界、二叠系底界、志留系底界、寒武系膏盐层顶界和寒武系膏盐层底界。

图8 五百梯地区三维层面模型

图9 五百梯地区地震解释剖面立体图

结合五百梯地区三维层面模型（图8）和地震剖面立体图（图9）可以更直观地观察到纵向上各层构造形态不协调，平面上构造形态也有分段性的变化。寒武系膏盐层底界呈北东—南西向条带状低幅度隆起，沿南西—北东向隆起幅度变低，构造变形较弱；受寒武系膏盐层和齐岳山方向构造应力控制，五百梯地区构造主体呈北东—南西向长条状分布，长轴20.0 km，短轴3.5 km，轴线呈反“S”形；在研究区东北段受嘉陵江组膏盐层影响，须家河组底界（构造层⑤）背斜形态较下伏地层变宽缓，嘉陵江组底界和二叠系底界相对于志留系底界和寒武系底界（构造层②），背斜高点向北偏移，且背斜变窄，往西南方向，该构造层构造高点在研究区中段与下伏构造层高点一致，在研究区西南段由于二叠系底部滑脱层调节，表现为背冲构造，构造高点向南偏移。综上所述，由各变形层差异可在平面上分为3段，西南段构造层④和⑤呈逆冲背斜，构造层②和③呈断层转折褶皱，构造层①呈由基底断裂控制的低幅度隆起；中段构造层②，③，④和⑤整体形态较一致，受控于寒武系滑脱层，呈断层转折褶皱，构造层①呈由基底断裂控制的低幅度隆起，构造幅度较西南段有所降低；东北段构造层④和⑤受志留系滑脱层调节，其高点较构造层②和③向北有较大偏移，构造层①中断裂不发育，构造幅度沿南西—北东向逐渐降低。

5 膏盐层对油气的控制作用

膏盐层是天然的优质盖层，盖层物性和封闭能力的大小主要取决于岩性和致密程度，其中膏盐层的连续性是评价封盖能力的重要参数，为油气高效保存条件的主要因素之一。实践证明，四川盆地震旦系—志留系成藏条件中的油气保存是关键，盖层是含油气系统中不可或缺的重要组成部分，其宏观特征（岩性、厚度等）对油气的封闭起着重要的作用。前人研究表明，后期构造对膏盐层连续性的破坏主要体现在2方面，一是断层是否断开膏盐层，二是寒武系是否被抬升至地表[15]。结合剖面特征和膏盐层分布厚度图分析认为，后期构造运动对膏盐层分布并未产生破坏，未见断层断开膏盐层，且五百梯地区未发育通天断层。

研究区盐下震旦系灯影组发育古隆起，灯影组顶界上超下削特征比较明显（图10），由于寒武系巨厚膏盐层覆盖，后期构造变形对盐下构造层无影响，油气保存条件较好，具有有利的天然气成藏条件。

图10 五百梯地区盐下构造层特征（剖面位置见图2）

6 结论

（1）五百梯地区寒武系膏盐层受齐岳山方向构造应力作用，呈北东—南西向底平顶凸的长条状展布，反映了构造运动的方向及强弱程度，盐上构造层整体呈北东—南西向长条状背斜展布，现今膏盐层厚度最大处为盐上构造层变形最强烈处。

（2）五百梯地区构造垂向上由4套滑脱层间隔，按局部构造形态差异分为以下5套构造层：①寒武系膏盐层底界以下构造层，为低幅度隆起；②寒武系膏盐层顶界—志留系底界构造层，受寒武系膏盐滑脱层控制，发育断层传播褶皱；③志留系底界—二叠系底界构造层，受志留系泥页岩滑脱层控制，呈反冲背斜、断背斜；④二叠系底界—下三叠统嘉陵江组四段底构造层，受二叠系煤系滑脱层控制，具双重构造和反冲背斜；⑤上三叠统须家河组底界以上构造层，整体与构造层④形态一致，局部受控于三叠系嘉陵江组膏盐滑脱层，呈宽缓背斜。整体表现为多重滑脱系统变形特征。

（3）五百梯地区构造主体呈北东—南西向长条状分布，由各变形层差异可在平面上分为3段，西南段构造层④和⑤呈逆冲背斜，构造层②和③呈断层传播褶皱，构造层①呈低幅度隆起；中段构造层②，③，④和⑤整体形态较一致，受控于寒武系滑脱层，呈断层传播褶皱，构造层①呈低幅度隆起，构造幅度较西南段低；东北段构造层④和⑤受志留系滑脱层调节，其高点较构造层②和③向北有较大偏移，构造层①断裂不发育，构造幅度沿南西—北东向逐渐降低。综合分析认为，五百梯地区构造东北段盐下震旦系断裂少，古隆起形态较明显，上覆寒武系膏盐层较厚且无构造破坏现象，油气保存条件最好，是下一步深层勘探的有利目标。

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