四川盆地达州中侏罗统凉高山组沉积特征及油气地质意义

徐鑫寿，吴湘，庞文强，钱子桐(长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

0 引言

四川盆地经多年的油气勘探已发现罗家寨、普光、威远等多个油气田，四川盆地侏罗系的油气勘探有着埋藏深度浅、成本与风险小的优点[1]。近期，位于川渝地区的平安1 井，针对凉高山组页岩进行钻探试井，油气流可达百方油、十万方气，目前可达天然气11.45×104m3/d，以及油112.8 m3/d，表明凉高山组具有丰富的油气资源[2]。特别是川东达州位于中侏罗统凉高山组沉降中心，具有相同的地质条件，也可形成“自生自储、下生下储等”多类的生储盖组合，也具有较好的勘探潜力。前人对川东达州中侏罗统凉高山组沉积特征进行一系列研究，认为川东侏罗系凉高山组分为凉上段与凉下段，总体为一个湖侵—湖退体系域[3]，发育三个物源控制的三角洲体系。然而，研究区钻井少，取芯不全等影响因素，对凉高山组内部的沉积特征尚未开展精细的研究，从而制约了油气评价，导致该区的油气勘探进展较为缓慢。

野外露头剖面的精细观测与描述为凉高山组沉积特征研究提供了坚实的基础，达州金窝剖面顶底界限清晰，出露较好，交通便利，总体以灰色粉砂岩、灰绿色粉砂质泥岩、泥岩、灰黑色页岩、泥岩为主，厚242 m。根据岩相组合规律，结合重矿物组合的含量变化，将凉高山组划分为三段，自下而上为凉一段，凉二段以及凉三段。凉二段白钛石以及金红石急剧减少，且石榴子石是急剧增多，凉三段石榴子石比例占一半以上，而在上覆的沙溪庙组急剧减少。铁白云石与锆石自下而上呈先增多后减少的趋势，在凉二段含量最高，说明凉一段至凉三段物源发生了显著变化。

1 沉积相标志

1.1 岩性标志

岩性标志主要体现在沉积物粒度、成分、颜色以及结构特征，凉高山组砂岩总体岩性较细，以灰绿色、灰色粉砂岩为主，局部细砂岩。薄片鉴定结果显示，研究区砂岩类型以长石质岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，石英矿物含量最高，占相对含量53.1%～70.3%，平均57.6%；长石矿物占相对含量12.6%～29.7%，平均23.6%。岩屑含量总体较高，占相对含量16.8%～30.6%，岩屑主要以凝灰岩岩屑为主，以酸性喷出岩为主，其次为粘土岩岩屑，局部为变质岩岩屑。泥岩主要为灰色和深灰色粉砂质泥岩，深灰色和黑色泥岩、页岩为主。总体为岩性较细，颜色为还原色，为水下沉积产物。

1.2 沉积构造标志

原生沉积构造能够反映沉积物沉积水动力条件，比如强水动力条件下可形成平行层理、交错层理、块状层理，同时主要位于颗粒较粗的砂岩之中。水平层理、透镜状层理以及沙纹层理形成于水动力较弱的沉积环境。

(1)水平层理：发育在沉积物较细的泥岩或粉砂质泥岩中，代表水动力较弱和相对稳定的沉积环境，代表的浅湖或半深湖的水体较深的沉积环境。

(2)透镜状层理：岩性表现为泥多砂少的特征，主要为水体能力减弱或处于活动期与停滞期交替时期，砂体呈现透镜状，代表浅湖沉积环境。

(3)沙纹层理：岩性主要为粉砂岩或泥质粉砂岩，反映了中等的水动力环境，发育于浅湖或席状砂环境。

(4)平行层理：为粒度较粗的粉砂岩或细砂岩组成，反映水动力较强以及较为稳定的沉积环境，代表在三角洲前缘水下分流河道沉积。

(5)块状层理：在层内物质均匀，组分和结构均无分异现象，不显示细层构造的层理，主要发育于水动力较强的三角洲前缘水下分流河道沉积。

(6)冲刷充填构造：一般发育在河道底部，反映水流速度突然增加，冲刷在泥岩之上，形成不规则的痕迹界面，界面之上为砂岩，界面之下为泥岩。

1.3 古生物标志

研究区凉高山组的古生物及古植物主要为植物碎片、介壳类以及瓣腮类。这些古生物及古植物在岩石中不同程度的富集，比如在浅湖中主要为植物碎片，在半深湖中主要为介壳类以及瓣腮类。此外半深湖中的古生物含量与泥岩颜色呈现一定关系，颜色越深，其含量越高，因此，古生物特征对沉积环境的判别具有一定的借鉴意义。

2 沉积相类型及特征

2.1 三角洲相

研究区主要发育水下三角洲前缘沉积部位，进一步可识别出水下分流河道、河口坝、席状砂、远砂砂坝以及支流间湾等微相。

(1)三角洲前缘中水下分流河道沉积微相最为发育，岩性主要为灰色、灰绿色粉砂岩、细砂岩，沉积物以砂、粉砂为主，泥质极少。底部发育大型槽状交错层理，往上发育楔状交错层理，中上部发育小型槽状交错层理、块状层理。粒度从下到上逐渐变细，主要发育粉砂岩和细砂岩，具有多期冲刷-充填构造，正旋回。根据冲刷面和旋回特征，水下分流河道一般可划分为2～5 期单河道充填。

(2) 支流间湾沉积物以灰绿色岩为主，含少量粉砂、细砂，多为弱还原色，野外露头表现为灰绿色泥岩与粉砂质泥岩互层，其中粉砂质含量高。具有水平层理、波状层理、块状层理，可见生物介壳和植物碎屑、生物扰动构造，总体为分支河道间形成的一系列沉积物，也是判别区分水下环境与陆上环境的有效识别标志。

(3)远砂坝为湖泊波浪改造至远端形成的沉积微相类型，岩性相对较细，以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，最大的特征是反粒序，下部为粉砂质泥岩，向上过渡到粉砂岩，呈反韵律沉积，一般沉积在三角洲前缘远端。

(4)河口坝岩性相对远沙坝粗，主要为细砂和粉砂组成，受湖水顶托作用，逐渐在河口堆积形成，发育槽状交错层理、楔状交错层理、平行层理、波状层理和水流波痕，生物化石稀少，凉高山段这类野外露头并不常见。

(5)水下天然堤岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩、粉砂质泥岩互层组成，发育小型槽状交错层理，沙纹层理，整体为正旋回，一般位于水下分流河道上部。

(6)席状砂岩性以粉砂岩为主，在湖泊作用较强烈的河口区，受波浪作用呈席状分布，砂体质地纯，分选好，发育交错层理，透镜体。

2.2 浅湖亚相

凉高山组浅湖亚相沉积微相主要为浅湖泥和浅湖滩坝。陆源碎屑物质供应充分时可出现较多细砂岩。砂岩胶结物以泥质、钙质为主，分选磨圆较好，且受到波浪和湖流作用影响较大，发育水平、波状层理，水动力强时可发育小型交错层理。且水生生物茂盛，生物化石丰富。少见菱铁矿、鲕绿泥石等弱还原条件下的自身矿物。

(1)浅湖泥岩性以深灰色泥岩为主，由于沉积物搬运距离的原因，沉积物的粒度相对于深湖泥要粗一些，但同样分选磨圆也比较好，也是出于一种相对静水的环境，在野外观察露头特征时，可见生物介壳，介壳含量高同时保存完整，也可发现少量植物化石碎片，沉积韵律比较均一。

(2)浅湖滩坝泥质含量减少，砂质含量增多，以粉砂岩为主，含泥质粉砂岩，底部发育少量的浅湖介屑，与浅湖泥相比主要是岩性发生了较大的改变，离物源更近，砂岩含量更高，同时具反粒序或复合粒序，分选好，杂基含量低，发育平行层理、波状交错层理；测井曲线为卵形或小型漏斗型。

2.3 半深湖亚相

半深湖水体较深，菱铁矿和黄铁矿发育，化石也较为发育，可见浮游生物。半深湖泥岩性以页岩为主，或者页岩夹杂粉砂岩，颜色为深色，处于乏氧的弱还原-还原环境，沉积韵律上表现均一，处于静水的环境，发育水平层理发育，间有细波状层理，且沉积厚度大。同时页岩层段上的砂岩里面可以发现含有介壳。

3 沉积演化规律及油气地质意义

侏罗世米仓山—大巴山构造带进入强烈逆冲推覆活动期，盆地沉积中心由晚三叠世川西龙门山山前转移至川北大巴山山前，标志着盆地演化从晚三叠世的川西前陆盆地进入到米仓山—大巴山类前陆盆地和坳陷型盆地的发展阶段。特别是凉高山组时期，沉积中心逐渐向川东转移。

通过对露头精细观测描述，四川盆地达州凉高山组沉积相的纵向表现为共经历了三次湖侵的沉积演化规律。凉一段岩相组合为厚层粉砂岩-灰色砂泥互层-厚层灰黑色页岩组合，反映水下分流河道-浅湖-半深湖沉积演化。凉二段岩相组合为厚层粉砂岩-砂泥互层-厚层砂岩-深灰色或灰黑色泥岩，反映水下分流河道-支流间湾-水下分流河道-浅湖-半深湖沉积演化。凉三段岩相组合为厚层粉砂岩或细砂岩-灰色泥岩-厚层灰黑色页岩-灰绿色泥岩，反映水下分流河道-浅湖-半深湖-浅湖沉积演化。

凉高山组表现为形成的3 期湖盆，砂岩段主要位于不同段的初始期，厚层水下分流河道细砂岩-粉砂岩，厚度3～16 m。砂岩储层孔隙度2.1%～6.9%，储集空间以原生孔隙和溶蚀孔隙为主。页岩储层孔隙度为较低，一般为0.53%～4.92%，微纳米级无机和有机孔缝为页岩的主要储集空间。砂岩和页岩储层发育多尺度孔—缝体系，为油气聚集提供了丰富的储集空间[4]。凉高山组三段发育的页岩厚度和地化指标存在一定差异，黑色页岩段主要位于凉一段顶部，厚度11.8 m，凉二、三位于中部，厚度0.7～4 m。根据地化指标，凉一段黑色页岩有机质类型为Ⅱ1—Ⅱ2型[5]。TOC 值为0.4%～2.7%，平均1.29%，凉二段TOC 值为0.35%～1.78%，平均0.59%，凉三段TOC 值为0.41%～1.1%，平均0.61%。综合表明凉一段页岩段为品质最好的烃源岩，因此，形成凉一段砂岩储层-大安寨烃源岩-凉一段页岩，组成一套生储盖组合。凉一段沉积黑色岩形成自生自储的非常规页岩油气藏，凉一段页岩-凉二段砂岩储层-凉二段页岩，组成一套生储盖组合。因此，四川盆地达州凉高山组致密砂岩和页岩油气藏具有巨大的勘探潜力。

4 结语

(1)四川盆地达州凉高山组共识别出了2 种沉积相，9 种沉积微相。湖泊相和三角洲相是达州凉高山组最主要沉积相类型，湖泊相进一步可以分滨浅湖亚相和半深湖亚相。三角洲相发育三角洲前缘亚相，进一步可以分为水下分流河道、河口坝、席状砂、远砂砂坝以及支流间湾等微相。

(2)通过对四川盆地达州凉高山组三段进行精细的岩相组合规律研究，认为凉高山组纵向共经历了三次湖侵的沉积演化规律。

(3) 综合表明凉一段页岩段为品质最好的烃源岩，凉一段砂岩段、页岩段以及凉二段砂岩段为最佳勘探开发层位。