开江—梁平海槽东侧长兴组台缘生物礁发育特征及油气地质勘探意义

武赛军 魏国齐 杨 威 段书府 金 惠 谢武仁 王明磊 王 坤 苏 楠 马石玉 郝翠果 王小丹

（ 中国石油勘探开发研究院 ）

0 引言

开江—梁平海槽位于四川盆地北部，围绕开江—梁平海槽相继在礁滩储层中发现元坝、龙岗、普光等大型台缘礁滩复合型气田[1-9]。据资源综合评价，环开江—梁平海槽礁滩资源潜力较大[4]。前人在开江—梁平海槽形成演化、台缘形态以及对沉积储层控制作用等方面取得了大量成果[10-13]，但对海槽东侧台缘礁滩发育特征系统研究较少。近期研究及勘探揭示开江—梁平海槽东侧发育多排生物礁，沿海槽呈条带状斜列式展布，与海槽西侧元坝雁列式、龙岗直线形等特征[2-3]明显不同，该区多排生物礁发育特征、形成主控因素、演化过程尚不明晰。为此，本文旨在通过海槽东侧不同地区坡角差异性研究，明确台缘发育特征，并结合台缘生物礁地震反射特征，以台缘生物礁外部轮廓和内部形态为基础，开展台缘生物礁发育特征研究，探讨四川盆地开江—梁平海槽东侧长兴组多排礁发育成因背景及演化过程，为环开江—梁平海槽油气勘探寻找有利区带提供依据。

1 地质概况

开江—梁平海槽位于扬子板块北缘，晚二叠世扬子板块西南缘发育峨眉地幔柱，地幔热隆起作用使得地壳上升，在隆升过程中具有不均衡块断作用，川东地区形成拉张环境（前人称之为峨眉地裂运动）[14-17]，在扬子板块北缘发育裂陷群[16]。受峨眉地裂运动影响，在四川盆地形成一个由南西向北东方向倾斜的古斜坡，坡度较小[18-19]，吴家坪（龙潭）期，发育滨岸沼泽相、含煤海陆过渡相、碳酸盐岩缓坡及深水盆地沉积。长兴早期为末端变陡的缓坡沉积，而长兴中晚期演化为镶边台地沉积环境，该时期台缘发育的生物礁及生屑镶边环绕开江—梁平海槽及城口—鄂西海槽分布(图1)。飞仙关早期为鲕粒滩主要发育时期，飞仙关中晚期开江—梁平海槽主要表现为“填平补齐”并逐渐消亡。

图1 开江—梁平海槽长兴组台缘生物礁分布图Fig.1 Distribution map of reefs on platform margin in Changxing Formation in Kaijiang-Liangping ocean trough

2 开江—梁平海槽东侧台缘生物礁特征

开江—梁平海槽东、西两侧长兴组台缘生物礁发育特征不同（图1），主要表现在平面展布及纵向叠置方式的差异性。依据礁前坡角统计计算及礁滩发育特征，西侧台缘生物礁以陡坡叠加型为主，东侧台缘生物礁以缓坡退积型为主，普光、黄龙场地区发育陡坡叠加型厚层礁滩。平面上，东侧台缘具有明显的分段特征。五百梯地区、坡西地区台缘带宽缓，主要发育多排礁；普光—黄龙场地区台缘较窄，生物礁呈带状分布。

2.1 台缘特征

由茅口末期—吴家坪期古地貌可知[20]，该时期四川盆地北部台地—海槽逐步开始分异，西侧分异较为明显，开江—梁平海槽呈现雏形。海槽东侧长兴期继承了吴家坪时期的沉积格局，早期为缓坡无镶边开阔台地，中—晚期演变为镶边台缘，普光地区演变为陡坡型台缘，坡西、五百梯等地区为缓坡背景下的缓坡型台缘（图2）。

图2 开江—梁平海槽东侧台缘类型（剖面位置见图1）Fig.2 Types of platform margin in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough (the profile location is shown in Fig.1)

2.1.1 台缘类型

2.1.1.1 陡坡型台缘

陡坡型台缘主要发育于普光、黄龙场等地区（图1），普光地区多期生物礁叠置发育，由地震剖面可预测，礁形成后台地和海槽间的地形高差最大可达200m左右，礁前坡度从成礁前的0.8°增加到成礁后的5°[21]。黄龙场地区及邻区完钻井揭示，黄龙场生物礁处于地层厚度明显变化带，海绵等造礁生物发育，且红藻、绿藻和䗴等生物组合表明水体较浅，为台缘礁相。地震反射特征表明黄龙1 井区生物礁呈丘状结构，内部杂乱—中弱反射振幅特征，礁体顶部与上覆地层形成强振幅界面，由海槽向台缘区地层上超特征明显（图2）。黄龙场台缘区黄龙4 井长兴组厚度为290m，由生物礁边缘向海槽区2.5km处地层迅速减薄，如黄龙2 井、芭蕉1 井长兴组厚度在40m 以下。礁前坡度从成礁前的2°增加到成礁后的7°。

2.1.1.2 缓坡型台缘

缓坡型台缘主要发育于坡西、五百梯地区，多排生物礁错置发育。坡西地区台缘生物礁由地震剖面可预测礁前坡度从成礁前的1°增加到成礁后的6°，长兴组沉积前地震上表现为厚度差异小，总体向海槽方向地势平缓；长兴早期东高西低台—盆相分异的特征逐步显现，向海槽方向呈缓慢减薄；长兴中晚期—成礁期，发育多期多排礁。五百梯地区也发育缓坡镶边型台缘，与坡西地区类似，由地震剖面可预测，礁前坡度从成礁前的1°增加到成礁后的4°，长兴早期向海槽方向呈缓慢减薄，长兴中晚期—成礁期，已钻井揭示台缘生物礁特征明显，如温泉003-X3 井钻遇第二排生物礁，天东002-X18 井钻遇第三排长兴组生物礁，由北向南逐渐分叉，呈现出3 排生物礁异常体。

2.1.2 台缘展布特征

依据不同类型台缘分布特征，开江—梁平海槽东侧台缘带可分为4 段，自南向北分别发育五百梯缓坡型台缘带（Ⅰ）、普光—黄龙场陡坡型台缘带（Ⅱ）、坡西缓坡台缘带（Ⅲ）、黑池梁陡坡型台缘带（Ⅳ）(图3)。

图3 开江—梁平海槽东侧台缘平面展布示意图Fig.3 Sketch map of planar platform margin distribution in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough

不同类型台缘呈间互式分布于开江—梁平海槽东侧。缓坡型台缘主要发育于五百梯、坡西地区，该区台缘展布特征具有相似性，呈“扇状”由北向南撒开，沿台缘延伸范围呈北窄南宽，横向发育多排礁，不同礁体垂向厚度发育差异较大，单排礁体发育规模总体相对陡坡型台缘较小（图2）。五百梯、坡西地区差异性主要体现在发育规模，如五百梯地区南端宽度可达17.5km，向北收敛于黄龙场地区，台缘宽度为5～7km，沿台缘延伸范围达60km；坡西地区南部宽度可达13.4km，向北逐渐变窄，收敛于坡西台缘北部，台缘宽度为6km， 沿台缘延伸范围达30km。

陡坡型台缘位于普光—黄龙场、黑池梁，台缘带呈近直线展布，横向延伸范围窄，以单排礁为主。普光地区多期礁叠置，横向延伸宽度为5～7km。黑池梁铁厂河生物礁为坡西台缘向米仓山前缘的延伸，蜿蜒分布于南江坟塘子、林场等地，横向延伸宽度为5～6km。

2.2 台缘生物礁发育模式

针对台缘生物礁地震响应识别特征，以台缘生物礁外部轮廓和内部形态为基础，并结合台缘结构和沉积格局，将开江—梁平海槽东侧台缘生物礁发育模式划分为陡坡叠加型和缓坡退积型两类。

2.2.1 陡坡叠加型生物礁

此类生物礁与断层控制的台缘结构关系密切。受控于海槽形成过程中拉张作用，同沉积断裂加剧坡折上下的地貌差异。台缘结构呈现坡折陡峭、海槽与台缘地貌差异明显的特征。通常礁前陡坡发育，斜坡相较窄，迅速过渡至海槽盆地相，坡折以上生物礁较为发育。随着礁体生长及同沉积断裂的发育，长兴期礁滩垂向加积建造，形成以普光、黄龙场为代表的川东北典型陡坡镶边型台缘。普光—黄龙场生物礁经历多个成礁旋回，如普光地区毛坝3 井经历两个成礁旋回，长兴组台缘生物礁亚相沉积厚度为275m[22]；黄龙场黄龙4 井、黄龙1 井长兴组发育台缘生物礁，长兴早期，岩性以泥晶灰岩为主夹燧石结核灰岩，长兴中晚期发育生物礁灰岩，生物以灰质、云质海绵为主，垂向叠加厚度大。该类生物礁轮廓清晰，呈丘状发育，具有一定对称性，近海槽一侧略陡；内部结构特征清晰，具有一定成层性，横向迁移不明显，生物礁多期叠置发育，顶部同相轴表现出强连续性，为海平面上升的响应（图4）。

图4 黄龙场地区陡坡叠加型礁滩发育模式(剖面位置见图1)Fig.4 Development pattern of superimposed reef beach in steep slope in Huanglongchang area(the profile location is shown in Fig.1)①～③多期生物礁；④晚期生屑滩

2.2.2 缓坡退积型生物礁

此类生物礁通常受地形、断裂、海平面变化等多种因素影响，台缘坡折小，为低起伏的斜坡或阶梯式缓坡。海平面升降对其沉积影响较大，海平面上升阶段，生物礁逐步向台地退积，形成多排生物礁。地震剖面揭示生物礁轮廓具丘形，内部杂乱反射，厚度较邻区大，垂直台缘方向发育多个地震异常体；具有明显的不对称性，迎风面陡、避风面缓。生物礁之间强连续平行反射特征明显，地层表现出双向上超的特征（图5）。如海槽东侧坡西及五百梯地区由于长兴期海平面上升，缓坡背景下发育多排错置发育的退积型生物礁。

图5 坡西地区缓坡退积型礁滩发育模式(剖面位置见图1)Fig.5 Development pattern of retrograding reef beach in gentle slope in Poxi area(the profile location is shown in Fig.1)①～②早期生物礁、生屑滩；③～⑦中—晚期生物礁、生屑滩

3 成因背景分析及演化阶段

3.1 成因背景分析

开江—梁平海槽东侧台缘生物礁滩迁移演化规律主要受同沉积断裂、海平面变化等多重因素影响和控制。针对台缘生物礁外部形态、内部结构等特征，从地质背景着手，探讨台缘生物礁生长模式的差异性成因背景和作用机制。

开江—梁平海槽形成过程中拉张作用下断裂为生物礁发育提供地貌背景。生物礁的形成和发展与成礁期古构造（特别是同生断裂）及古地理格架有着密切的关系［23-24］。晚二叠世受峨眉地幔柱影响，四川盆地长兴组沉积前总体上由西南向东北呈缓坡，开江—梁平地区处于缓坡背景下，在南秦岭洋盆扩张加深、基底断裂及峨眉地幔柱地球动力学共同作用下，开江—梁平与邻区呈现差异沉降［16］。由于地质体的非均一性，拉张过程中不同地区受力存在差异，造成局部地区发育多级断裂，形成断阶，致使古地貌产生阶梯状差异；部分地区断裂持续发育，地貌差异加剧。通过地震资料精细解释，识别海槽东侧坡西及五百梯地区发育阶梯状断裂，黄龙场地区发育单条高陡断裂，其发育与生物礁相伴生，为多排生物礁及陡坡型生物礁发育提供不同地貌背景。

海平面变化与古地貌叠加控制生物礁内部沉积结构及礁体垂向叠置样式。扬子区长期海平面变化曲线揭示在长兴期海平面持续上升，长兴晚期形成仅次于早三叠世的高峰，至长兴末期才开始海退[25]。生物礁生长速率与海平面上升速率匹配良好，有利于生物礁发育[26]。海平面变化对研究区两类台缘生物礁影响有所不同：①缓坡退积型生物礁对海平面变化较为敏感。在断阶高差不大、坡折不大、总体为低缓斜坡背景下，长兴期沿海槽流动的洋流顺斜坡或礁间潮道向上运动，为缓坡区提供丰富的营养物质，海平面持续上升，生物礁逐步向台地方向退积，礁体内部发育退积、加积或进积不同组合方式的反射结构，外部形态呈现迎风面陡、避风面缓的特征；②陡坡叠加型生物礁受海平面变化影响，但横向迁移较小，海平面上升与同沉积断裂共同控制成礁期可容纳空间形成，在生物礁生长速率与海平面上升速率匹配良好时，生物礁呈叠加式发育。

此外，洋流季风对生物礁规模及轮廓具有重要影响，单信风会使沉积物沿背风方向伸展，迎风面坡度陡。对比前人关于南海地区生物礁研究成果[27]，坡西地区生物礁发育也可能与季风有较大关系。

3.2 演化阶段

开江—梁平海槽东侧缓坡背景下台缘生物礁滩演化过程可划分为：微古地貌形成期（吴家坪晚期）、缓坡滩发育期（长一期）、弱镶边台缘礁滩发育期（长二早期）、镶边台缘多排礁滩发育期（长二中期—长三期）4 个阶段。

吴家坪晚期，受峨眉地幔柱影响，开江—梁平地区逐步出现差异沉降，海槽东侧在早期向北东向倾斜缓坡背景下，出现局部向南西倾的缓坡带。由于拉张作用形成同沉积断裂，上升盘地貌相对较高（图5、图6a），为后期生物礁发育提供微古地貌背景。长一期为缓坡环境，生物礁不发育，局部受古地貌影响，高部位发育小规模的滩体（图6b）。长二早期，随着海槽形成演化，同沉积边界断裂使台缘变陡，海侵促使台缘局部发育不成熟的点礁，它们与礁间的生屑滩组成海槽的弱镶边（图6c）。长二中期—长三期，台缘礁体迎着风浪生长，抗浪能力强，养料丰富，能形成坚固的格架，多发育为成熟的堤礁（图6d）。随着拉张作用加剧，海槽下陷，海平面相对上升，海侵使得台缘逐渐向台地方向迁移，在早期台缘后方的合适地带（如同沉积断裂活动带）又将形成新的镶边台缘。早期台缘点礁，由于相对海平面上升被淹没而亡；而近台地—侧生物礁因条件有利而得以继续向上营造（图6d）。长兴晚期，随着海侵速率的加快，缓坡边缘生物礁的生长速度逐渐不能追赶上海平面与构造沉降叠加的上升速度，水体上升速度过快，台缘礁体被淹没而停止发育，在地震剖面上表现为长兴晚期周缘地层上超于生物礁，上覆地层与长兴组顶部形成一套强反射界面（图5）。

开江—梁平海槽东侧陡坡型台缘生物礁与缓坡型台缘生物礁演化阶段差异性主要表现在弱镶边台缘发育期—镶边台缘发育期，陡坡型台缘在成礁期可容纳空间与海平面上升速率匹配较好，由弱镶边台缘发育期过渡至镶边台缘发育期，台缘生物礁叠置发育，横向迁移较小，如普光—黄龙场地区主要发育镶边台缘单排礁，垂向叠加厚度大。缓坡型台缘在成礁期，生物礁随海平面上升表现出横向迁移特征，如坡西地区主要发育多排生物礁。

图6 开江—梁平海槽东侧缓坡背景下晚二叠世礁滩演化阶段Fig.6 Evolution stages of late Permian reef beach under the background of gentle slope in eastern Kaijiang-Liangping ocean trough

4 油气地质勘探意义

开江—梁平海槽东侧已发现普光、黄龙场、五百梯等气田，与黄龙场、普光等地区不同，五百梯地区发育多排生物礁，天东002-X18 井等多口钻井揭示缓坡背景下多排生物礁发育，并取得良好油气显示，展示出多排生物礁勘探前景良好。通过开江—梁平海槽东侧礁滩发育特征研究，进一步明确了海槽东侧礁滩发育控制因素及礁滩发育规律，勘探程度相对较低的坡西地区发育多排礁，并呈串珠状分布，总面积可达90km2，由于海平面频繁升降，多次暴露溶蚀，有利于储层形成。邻区分3 井钻遇厚层礁云岩储层，坡西地区生物礁与之处于相同相带，沉积、成岩环境相近，预测坡西地区为礁云岩有利发育区。礁滩储层发育区具有多源供烃优势，如海槽内发育二叠系及下伏志留系优质烃源岩，烃源岩生成的油气可由断裂输导运移至储层发育区。此外，研究区生物礁具有良好的成藏条件，如生物礁礁间致密层侧向具有良好封堵条件，上覆中三叠统发育区域盖层。坡西地区位于大巴山弧形构造带前缘，潜伏构造相对较为发育，有利于构造—岩性油气聚集成藏。同时，类比普光—黄龙场—五百梯地区，在多排礁向北收口地区，礁滩叠置发育，油气储量规模较大，因此认为坡西地区北部多排礁向北收敛的礁滩叠置发育区，是油气勘探有利区。

5 结语

开江—梁平海槽东侧台缘可归纳为陡坡型和缓坡型两种类型，并建立缓坡退积型和陡坡叠加型两种生物礁发育模式。受海平面变化及生物礁生长影响，缓坡台缘生物礁演化主要经历4 个阶段。海槽东侧五百梯、坡西地区发育缓坡多排礁，成藏条件良好，是油气有利勘探区带。

近期研究及勘探表明，生物礁滩精细刻画是礁滩领域取得新认识与突破的重要途径。加强环开江—梁平海槽礁滩分布精细预测，有利于重新认识开江—梁平海槽的形成演化，有助于进一步拓展礁滩勘探领域。