川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积特征

宋晓波，隆 轲，王琼仙，廖荣峰，陈 颖，许国明，苏成鹏

(中国石化 西南油气分公司 勘探开发研究院，成都 610041)

四川盆地是我国重要的含油气盆地之一，近年来，油气勘探成果丰硕，发现了以普光、元坝、龙岗、安岳等为代表的多个超千亿立方米规模的海相碳酸盐岩大气田。从这些大气田成藏特征来看，发育大规模优质储层是规模成藏的关键因素之一。多年的勘探实践证实，具有较强水动力能量的台地边缘礁滩相和台地内部发育的礁滩体是优质碳酸盐岩孔隙型储层发育的有利相带[1-5]。中三叠世雷口坡期不具备大型礁滩相发育的古地质背景，寻找发育规模储层的沉积相带是油气勘探工作者努力探索的方向，通过10余年的持续研究和勘探，在川西地区发现了雷口坡组四段潮坪相白云岩大气田，获得了油气勘探重大突破，探明天然气储量超千亿立方米，展示了良好的勘探潜力。

前人对四川盆地雷口坡组沉积相进行了大量研究[6-15]。辛勇光等[6]、吕玉珍等[7]认为四川盆地雷口坡组整体为一套障壁蒸发潟湖沉积，台缘障壁之后潟湖边缘的白云岩坪和颗粒浅滩是有利沉积相带；李凌等[8]、黄东等[9]认为四川盆地在中三叠统雷口坡组沉积时期处于蒸发台地—局限台地—台地边缘沉积环境，发育多个盐、膏湖盆；许国明等[10]、徐国盛等[11]认为川西雷口坡组主要沉积相为局限—蒸发台地相，区内发育众多潟湖、含膏潟湖和盐湖；张劲超等[12]、曾德铭等[13]、辛勇光等[14]对川西地区雷口坡组颗粒滩分布进行了研究，认为滩相白云岩是雷口坡组储层主要储集类型。由于前期勘探程度相对较低，前人对雷口坡组的沉积特征研究主要还是着眼四川盆地整体并针对其颗粒岩、膏盐岩开展相应的岩相和储层研究，而没有聚焦到更为细致的川西地区雷口坡组四段沉积特征研究上。本文在前人研究成果的基础上，充分利用近年来川西地区10余口取心钻井获得的资料，结合野外露头剖面资料，针对川西地区雷口坡组四段上亚段沉积特征进行深入剖析，探讨沉积微相与储层发育的关系，明确储层发育的有利沉积微相与展布特征，以期为川西雷口坡组油气勘探提供科学依据。

1 地质背景

受全球古气候冷暖变化旋回的控制，中三叠世为温室气候期。四川盆地西部地区处于古特提斯洋域中低纬度地区，纬度在北纬0°～20°之间，主要为干旱气候[16-20]。古地理环境研究显示，川西地区在中三叠世处于中上扬子克拉通台地，边缘发育有古陆或古隆起(图1)，水体流通受限，主要为局限—蒸发沉积环境，有利于潮坪、潟湖等形成。台地内部受水下隆起的影响而存在明显的沉积分异，尤其是泸州古隆起的形成直接控制了四川盆地雷口坡组西厚东薄的沉积特征及岩性组合的变化。早期的研究认为，泸州—开江古隆起形成于雷口坡组沉积末期，早期隆起上具有雷口坡组沉积，后期构造抬升，雷口坡组遭受剥蚀[21-22]。但据最新资料显示，泸州古隆起西北部雷口坡组底部具有超覆、顶部削截的特征，这说明雷口坡组沉积早期泸州古隆起区已经存在，后期隆起逐渐抬升，影响范围逐渐扩大，盆地内雷口坡组沉积物逐渐向古隆起四周退却[23-24]。与此同时，中三叠世正好处于全球低海平面时期[25]，有利于蒸发岩发育，在海平面旋回呈总体下降并频繁升降变化过程中形成了雷口坡组典型的膏盐岩、白云岩和灰岩的交互沉积建造(图1)。

图1 四川盆地晚三叠世前古地质图及地层划分方案

2 地层特征

川西雷口坡组四段厚300～450 m，横向上由西向东逐渐变薄，纵向上自下而上由膏盐岩过渡到碳酸盐岩，与其下伏雷口坡组三段为整合接触，与上覆上三叠统马鞍塘组为假整合接触。根据岩性变化可将川西雷口坡组四段划分为上、中、下3个亚段，其中上亚段(雷四3亚段)是储层主要发育层段。雷四段上亚段岩性自下而上由白云岩类组合逐渐过渡为灰岩类组合，其上、中、下部分对应的岩性组合及电性特征存在明显差异(图2)。

(1)上部厚35～70 m，顶底均发育一套稳定的白云岩段，累计厚度23～30 m，岩性为藻砂屑微晶白云岩、泥晶白云岩、藻白云岩和藻砂屑微晶白云岩。从电性特征来看，白云岩GR值36～67 API，电阻率值142～4 700 Ω·m。夹在2套白云岩段之间的为一套灰岩段，主要为灰—深灰色亮晶藻砂屑灰岩、泥微晶藻砂屑灰岩、泥微晶藻灰岩和微晶生屑砂屑灰岩，GR值28～95 API，电阻率值19～49 000 Ω·m，平均23 400 Ω·m，电阻率值较高。

(2)中部厚20～25 m，横向上分布较稳定，为一套致密层段。岩性主要为灰—深灰色亮晶藻砂屑灰岩、泥微晶藻灰岩、亮晶藻砂屑白云质灰岩、夹亮晶含砾屑砂屑白云岩。从电性曲线来看，GR值26～62API，整体比较稳定，典型特征为电阻率值较高，均大于6 000 Ω·m，最高在60 000 Ω·m以上。

图2 川西地区X6井中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积特征综合柱状图

(3)下部厚69～83 m，横向上分布较为稳定。岩性以白云岩类为主，主要为灰—深灰色泥—细晶白云岩、泥—粉晶白云岩、含藻泥微晶白云岩、亮晶藻纹层白云岩、泥微晶藻白云岩、纹层状藻白云岩、藻纹层泥微晶白云岩，顶部夹薄层含藻灰质白云岩、藻纹层含灰质白云岩。从电性曲线来看，GR值24～144 API，电阻率113～5 130 Ω·m。

3 沉积特征

3.1 沉积相类型及特征

基于10余口钻井岩心和岩屑的系统观察以及1 000余件岩石薄片鉴定，通过各类沉积相标志识别，在岩石类型和沉积构造综合分析基础上，认为川西地区雷口坡组四段上亚段主要为局限—蒸发台地、潟湖沉积，其中局限台地相潮坪亚相进一步识别出了多个微相类型(表1)。

(1)膏云坪—云膏坪：处于潮上带，大部分时间暴露于大气之下，岩性主要有含膏质白云岩、白云质膏岩，部分含膏质团块(图3a)，呈透镜状分布，主要发育于雷四段中亚段。

(2)(藻)云坪：处于潮间带上部，水动力条件较弱，水体较浅，是潮汐作用造成浅水地带间歇性暴露的宽阔潮坪。以发育灰、褐灰色溶孔晶粒白云岩、(含)藻白云岩、纹层状藻粘结白云岩为主，偶见白云质灰岩，可见藻纹层、藻叠层构造(图3b-e)。同时，由于海平面升降变化频繁，导致经常暴露于水面之上，鸟眼、窗格孔、干裂等暴露标志发育(图3f-h)。此微相在雷四段上亚段下部广泛发育。

(3)(藻)云灰坪—(藻)灰云坪：位于潮间带下部，水动力条件总体较弱，周期性暴露于大气环境之下，准同生期的毛细管浓缩作用有助于白云石化作用，但白云石化作用并不彻底，岩性以白云质灰岩、灰质白云岩为主，由于蓝藻较发育，还可见少量藻凝块灰岩、藻纹层灰岩等；可见波状层理(图3i)、藻叠层构造、藻纹层构造等，偶见鸟眼构造。该微相主要发育于雷四段上亚段中上部。

(4)(藻)砂屑滩：主要发育于潮间带至潮下环境中，由于海平面变化频繁，在水动力较强时期，波浪和潮汐作用形成内碎屑颗粒，并进一步改造形成席状滩，以砂屑白云岩为主，其内碎屑主要成分由藻砂屑、砂屑(图3i，j)组成。该微相主要发育于雷四段上亚段上部。

(5)(藻)灰坪：常见于潮下环境，长期处于水下，以灰色泥—微晶灰岩、(含)藻灰岩沉积为主(图3k)；水动力条件较弱，该微相主要发育于雷四段上亚段上部。

(6)潟湖：前人研究认为，川西地区在中三叠世雷口坡期受江南古陆、康滇古陆、大巴山古陆以及龙门山岛链的围限，处于局限的沉积环境，广泛发育潟湖亚相。其中雷四段沉积早—中期，以发育厚大膏(盐)岩沉积为主，晚期转变为含膏白云岩与膏岩、白云岩互层。膏质潟湖微相在雷四段中、下亚段较发育，上亚段沉积早期在局部地区可能有膏质潟湖微相发育。

3.2 沉积相模式

WILSON[26]在上世纪七十年代中期就建立了比较完善的碳酸盐岩标准相带模式，在我国已被广泛采用，其对碳酸盐沉积相的划分起到了指导性作用。随后，诸多学者又对碳酸盐岩沉积模式进一步总结完善，并提出了新的分类系统[27-28]。川西地区在雷口坡组沉积时，受干热的古气候、低海平面、古陆或古隆起围限的古地理背景影响，导致其沉积环境有其自身的特殊性。根据其沉积充填特征和沉积相类型，结合碳酸盐台地理想相模式及前人研究成果，建立了川西地区雷四段以潮坪—潟湖为主的沉积模式(图4)，具有以下沉积特点：

表1 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积相划分

图3 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段典型沉积微相的岩石特征

(1)受滩/岛的阻隔，以及海退期干旱气候条件影响，强蒸发作用使海水咸化。根据研究区M1井雷四段上亚段自上而下采集的10件碳酸盐岩样品的碳氧同位素测试结果所计算的Z值来看(表2)，数值整体较高，主要分布在127.86～131.58，证实其沉积水体的古盐度高，碳酸盐泥及颗粒容易发生白云岩化作用，从而形成大面积分布的准同生期白云岩。海侵期，随着海水持续补给，盐度下降，水动力能量增强，潮间下部—潮下带微古地貌较高部位颗粒岩发育，但白云岩化弱，以灰岩类为主。

(2)地势平坦，相对海平面轻微的下降或者上升也会造成台地大面积暴露于地表或重新被海水淹没，一方面使岩性、微相纵向变化快(图2)；另一方面，多期频繁的暴露容易受大气水淋滤溶蚀，形成纵向叠置、横向连片的孔隙发育层段。

(3)生物多样性较低，以薄壳耐盐生物为主[6]，席状分布的藻类是一个重要特征。雷口坡组四段沉积时正是由于气候干旱、盐度较大，阳光充足有利于藻类生长，才形成了以藻类为主体的生态系统，其他宏体类生物生长受到一定抑制，如苔藓虫、珊瑚、腹足、粗枝藻、腕足、棘皮等少量发育且个体较小，尤其是在川西地区雷四段上亚段，藻类广泛发育，藻纹层(藻叠层)、藻凝块、藻砂屑碳酸盐岩十分常见；由于微环境的差异，雷四段上亚段中由藻类活动所形成的碳酸盐岩类型多样，主要有藻叠层白云岩、藻凝块白云岩、纹层石白云岩、藻砂屑白云岩等。

3.3 沉积相展布

川西地区中三叠世整体上古地貌特征为东高西低，海水从西侧经过龙门山岛链向东进入盆地。

雷四段上亚段沉积前，主要为蒸发潮坪、膏质潟湖亚相沉积，以含膏白云岩、膏岩与微晶白云岩不等厚互层为特征；随后雷四段上亚段沉积早期，海平面有所上升，但水体仍然较浅，川西广大区域整体处于潮间带上部，广泛发育多套云坪、藻云坪沉积微相组合，藻类繁盛，此时膏岩不发育，主要为微—粉晶白云岩、含藻白云岩夹藻砂屑白云岩，纵向上呈多层叠置，横向分布较稳定(图5)。平面上，由西向东依次为潮下带—潮间带—潮上带，其中，都江堰一带主要为潮下—潮间下带(藻)灰坪、藻砂屑滩微相沉积区，彭州—什邡一带主要以潮间带(藻)云坪微相为主，为白云岩储层发育的有利微相，向东过渡为潮上带(图6)。

图4 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积模式

表2 川西地区M1井中三叠统雷口坡组四段上亚段碳酸盐岩碳氧同位素分析

雷四段上亚段沉积中—晚期，海平面进一步上升，川西地区整体由潮间上带演变为潮间下带，局部水体加深甚至演变为潮下带，以潮间下带—潮下带藻砂屑灰岩、晶粒灰岩沉积为主，且在研究区西部横向变化小，展布较稳定，厚度在25 m左右，向东到德阳以东地区，厚度有所减薄。在海平面达到雷四段上亚段沉积中—晚期的最高位之后开始下降，整体沉积环境又逐渐变成潮间上带，发育横向分布稳定的云坪—藻云坪微相(图7)，沉积厚度十余米，与其下部具有相似的沉积特征；最后经历一次短暂的潮间下带藻砂屑滩—潮间上带藻云坪沉积过程。

图5 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积微相对比

图6 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段下部沉积微相

图7 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段中—上部沉积微相

4 潮坪沉积与储层发育的关系

沉积作用是储层形成的先决条件。宏观上，沉积微相反映出一定时空范围内相对均一的岩石特征，因此决定了储层的空间分布；微观上，沉积微相决定了储层的矿物组成和原始孔隙结构，从而影响着后期的成岩演化。上述沉积特征分析表明，川西地区雷四段上亚段总体处于潮坪沉积环境，水体整体较浅，沉积期海水的升降与微幅度的古地貌控制了微相的分布。由于潮间带藻云坪、云坪微相在低海平面期容易暴露，有利于准同生期大气水淋滤溶蚀作用的发生，从而对含藻白云岩、晶粒白云岩进行改造，形成优质孔隙型储层。

更为重要的是，高频沉积旋回对储层发育具有明显的控制作用。川西地区雷四段上亚段沉积时，由于相对海平面变化频繁，形成了多个向上变浅的高频沉积旋回(图2)。其中，潮间带—潮上带区域海平面一次轻微的下降就会造成台地大面积暴露，引起广泛的大气水淋滤溶蚀作用。从储层孔隙发育程度来看，储层主要发育在距暴露面较近的白云岩中，且不同层段样品离暴露面距离越近，储层孔隙越发育，即具有一定的正相关。从而形成纵向多层叠置、厚度较薄，平面分布广泛的优质储层。

5 结论

(1)川西地区雷口坡组四段上亚段为一套含藻碳酸盐岩，下部以含藻白云岩、微—粉晶白云岩为主；中上部岩性较复杂，为藻砂屑灰岩、白云质灰岩、藻砂屑微晶白云岩、泥晶白云岩；纵向上由多个高频沉积旋回组成。

(2)川西地区雷口坡组四段上亚段主要为局限—蒸发台地潮坪沉积。横向上，沉积微相由西向东依次发育生屑滩/灰坪、藻云坪/云坪、膏云坪，其中藻云坪、云坪是储层发育的有利微相；纵向上水体逐渐变深，由潮间带过渡为潮下带，其中，潮间带多期次频繁的暴露使灰岩发生白云岩化、并在大气水淋滤过程中发生溶蚀，形成纵向多层叠置的储层发育层段。