四川盆地西南地區下三疊統嘉陵江組沉積相研究

朱 露,胡明毅,段 健,侯慧敏

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州 434023;2.中國石油冀東油田分公司,河北唐山 063200）

四川盆地西南地區下三疊統嘉陵江組沉積相研究

朱 露1,胡明毅1,段 健2,侯慧敏1

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州 434023;2.中國石油冀東油田分公司,河北唐山 063200）

通過對鉆井巖心和測井等資料的研究,認為川西南地區下三疊統嘉陵江組存在著混積潮坪、開闊臺地、局限臺地和蒸發臺地4種沉積相類型。嘉一期主要發育混積潮坪相和開闊臺地相,嘉三期主要發育開闊臺地相,嘉二、嘉四、嘉五期主要發育局限臺地和蒸發臺地相。選取并研究地層厚度、灰巖厚度、白云巖厚度和顆粒巖厚度等四種能反映沉積環境和沉積相的地質因素,指出了每個層段的沉積相平面分布特征。

川西南地區;下三疊統;嘉陵江組;沉積相

1 區域地質概況

研究區位于四川盆地的西南部,西以龍門山為界,東到瀘州,北抵綿竹,南至古藺縣。

本次研究的主要目標是該區下三疊統嘉陵江組。綜合巖性、古生物、測井等特征,嘉陵江組可劃分為5段,各段地層特征如下:(1）嘉一段:與下伏飛仙關組呈整合或假整合接觸,本段主要發育厚度較大的灰巖,但不同地區巖性分異較大,巖性主要為深灰、灰褐色及深灰褐色泥晶灰巖,褐灰色泥質灰巖,西部靠近康滇古陸一帶主要為褐灰色灰巖與紫紅色泥巖不等厚互層,夾粉砂質泥巖、泥質粉砂巖,局部夾褐灰色粒屑灰巖。(2）嘉二段:下部主要為厚度不大的灰褐色云巖或灰巖,常含鮞粒、生屑或砂屑;中部為灰褐色、深灰色云巖及灰巖,白色膏巖,往物源方向泥質含量增多,巖性主要為灰綠或紫紅色泥巖、砂質泥巖、灰質泥巖;上部為灰褐色云巖、白色膏巖,物源方向泥巖、灰巖增加,膏巖、云巖減少,巖性主要為褐灰色灰巖及泥質灰巖、灰綠色泥巖。(3）嘉三段:本段以發育厚度較大的灰巖為典型特征,巖性主要為灰、深灰、褐灰色灰巖,泥質灰巖,局部夾白堊、云質灰巖,泥質仍是從西向東有減少的趨勢。(4）嘉四段:主要由灰、灰褐色云巖和白色膏巖的不等厚互層組成。巖性主要為泥—粉晶云巖、泥質云巖、膏質云巖、膏巖。(5）嘉五段:深灰、褐灰色云巖,膏質云巖,泥質云巖,夾白色膏巖。與上覆中三疊統雷口坡組呈假整合接觸。

2 沉積相類型劃分

通過對巖心觀察及測井相分析,結合區域地質資料綜合分析,認為研究區內存在著混積潮坪、開闊臺地、局限臺地和蒸發臺地4種沉積相類型。

2.1 混積潮坪相

由于該區靠近康滇古陸和龍門山島鏈,距陸緣碎屑的供應區較近,加上水體較淺,經常受到陸源碎屑物質注入的干擾,形成了以碳酸鹽巖和陸源碎屑巖交互沉積為典型特征的混積潮坪,主要分布于嘉一段和嘉二段。研究發現,嘉一～嘉二段的碳酸鹽巖和陸源碎屑巖互層的混積潮坪,實際上是由單一的碎屑潮坪與碳酸鹽潮坪在垂向上以一定的方式疊置而成的[1]。

(1）混積潮上坪亞相:處于平均高潮面附近到平均低潮面附近,其沉積物主要為紫紅色泥巖夾紫紅色薄層粉砂質泥巖、粉砂巖和泥晶灰巖。該區水動力條件較弱,主要發育透鏡狀層理、波狀層理等沉積構造。進一步可劃分為泥坪、砂泥坪、砂坪等微相。

(2）混積潮間坪亞相:時而暴露在海平面之上,時而在海平面之下,呈現出與混積潮上坪亞相頻繁交互的現象,其沉積物主要為紫紅色泥巖與紫紅色薄層粉砂質泥巖、粉砂巖、泥晶灰巖等互層。該區水動力條件中等～較弱,主要發育波狀、透鏡狀層理、脈狀層理及羽狀交錯層理等沉積構造。根據沉積物類型可細分出若干種微相,如泥灰坪、潮溝等。

2.2 開闊臺地相

該相處于碳酸鹽臺地面臨廣海的部位,地形相對較平坦,水體較淺,處于正常浪基面以上,以發育大套的灰巖為特征。生物較豐富,包括腹足類、瓣鰓類,棘皮類、有孔蟲和各種藻類。主要分布在嘉一段和嘉三段。

(1）開闊潮下坪亞相:處于平均低潮面以下,浪基面之上的淺水地帶,水體清轍,能量較低[2]。主要巖性為微晶—泥晶灰巖及含生物泥晶灰巖,偶夾具正粒序砂礫屑灰巖,該亞相中主要發育有水平層理。

(2）淺灘:臺地內部常發育眾多的、大小不等的水下凸起,由于波浪、水流、生物等的作用,形成了淺灘沉積環境。主要巖性為亮晶顆粒灰巖。進一步可劃分為鮞灘、生屑灘、砂屑灘3個微相。

(3）臺內洼地亞相:處于平均低潮面以下到風暴浪基面之上,地勢低洼,水流不暢,它的規模沒有開闊潮下坪大(縱橫向）。其沉積產物主要為(含）泥質灰巖和泥頁巖等。

2.3 局限臺地相

局限臺地水循環較差,鹽度變化較大,主要巖性為白云巖。分布在研究區的嘉二段、嘉四段及嘉五段。

(1）局限潮坪亞相:水動力條件總體較弱,蒸發作用強,鹽度較高。巖石類型主要為泥晶白云巖、灰質白云巖。又可劃分云坪、灰云坪、云灰坪等微相。

(2）局限瀉湖亞相:主要處于正常浪基面以下的局限臺地內較低洼的地區,水體循環受限制,能量低,以靜水沉積為主[3]。主要巖性為白云巖、泥質白云巖。可劃分為云質瀉湖、灰云質瀉湖、泥質瀉湖等微相。

(3）臺內雛灘亞相:沉積水體能量高于相鄰地區,波浪作用相對較強。與淺灘亞環境類似,但海水局限程度高,沉積物較早發生了白云巖化,包括顆粒和填隙物在內的沉積物多被白云石交代[4]。所謂雛灘,比一般的臺內“灘”和“準灘”的規模小,其分布范圍小、厚度薄,顆粒隙間充填物以亮晶為主,也有泥晶[5]。主要發育鮞灘、生屑灘及砂屑灘3個微相。

2.4 蒸發臺地相

主要處于潮間～潮上帶,水動力條件較弱,氣候干熱,鹽度較高。主要發育膏巖和鹽巖,分布在研究區的嘉二段、嘉四段及嘉五段。

(1）蒸發潮坪亞相:蒸發作用強,主要巖石類型為膏巖、鹽巖、云質膏巖。可進一步劃分為膏坪、云膏坪、膏云坪等微相。

(2）蒸發瀉湖亞相:該相帶鹽度高,水流循環受限制,古地貌較高或長期出露地表,蒸發作用強烈[6],以大段膏巖發育為特點,主要巖性為云膏巖、膏云巖、膏巖。根據沉積物類型可進一步分出2種微相:膏質瀉湖和云膏質瀉湖。

3 沉積相展布

能反映碳酸鹽巖沉積相和沉積環境的地質因素較多,如灰巖、白云巖、顆粒巖等地層厚度及其厚度百分比,對它們的研究是分析沉積相展布的關鍵。

3.1 沉積相縱向分布

(1）嘉一段～嘉二段:研究區的東部,沉積相自下而上由開闊臺地相逐漸過渡為局限臺地相;中部和西部沉積相自下而上主要為混積潮坪相→局限臺地相,少數嘉一段～嘉二段均為混積潮坪。(2）嘉三段—嘉四段:較穩定的由開闊臺地相→局限臺地相→蒸發臺地相,較少有陸源物質混入。(3）嘉五段:研究區主要為局限臺地相,東部大體上為開闊臺地相→局限臺地相。以音28井為例(圖1）,嘉一段巖性主要為灰褐色、褐灰色灰質泥巖夾褐灰色灰巖,灰褐色泥質灰巖,紫紅色泥巖夾灰褐色灰巖,為混積潮坪相;嘉二段主要為褐灰色泥質灰巖夾褐灰色灰巖,褐灰色含泥質白云巖組成,為局限臺地相;嘉三段為灰褐色灰巖,灰褐色灰巖夾褐灰色含泥質灰巖,為開闊臺地相;嘉四段沉積時環境變得干旱、炎熱,主要為灰褐色含膏質云巖、白色石膏、灰褐色膏質云巖、褐灰色含泥白云巖組成,從下至上依次為局限臺地相、蒸發臺地相;嘉五段主要為褐灰色含泥質白云巖、灰白色石膏、灰褐色膏質白云巖、灰褐色、褐灰色灰巖,從下至上依次為開闊臺地相、局限臺地相。

3.2 沉積相橫向分布

研究區內嘉一段沉積時期沉積相的橫向分布總體上表現出東西分帶的特點(圖2-A）,西部為混積潮坪相,其中,潮溝亞相主要分布于大深1井—周公1井、威68井—威14井及麻4井—麻11井一帶;向東依次發育有局限瀉湖亞相和開闊潮下坪亞相,威南2井及資4井附近發育有局限雛灘,觀2井處發育有開闊淺灘亞相。

嘉二段沉積時期,東西分帶較明顯,西部仍發育的是混積潮坪相的混積潮間坪亞相,東部則為局限臺地相,主要為局限瀉湖亞相,南部發育有局限潮坪亞相(圖2-B）,其中,老龍1井—威18井及麻4井—窩深1井一帶發育有潮溝亞相,大深1井、資 2井—資 4井、自深1井、音31井—孔19井及觀2井一帶均有局限雛灘發育。

嘉三段沉積時期,區內總體上為開闊潮下坪亞相,界4井及音28井—麻13井一帶有開闊淺灘發育;西部發育局限潮坪亞相,大深1井附近發育有局限雛灘。

嘉四段沉積時期,總體表現為局限臺地相,西南部為局限潮坪亞相,東北部為局限瀉湖亞相,局限雛灘主要分布在大深1井—周公1井、高荀1井—麻15井、趙002-1井及自深1井—靈5井一帶。

嘉五段沉積時期,主要為局限潮坪亞相,漢6井—漢1井、威68井—威14井及麻4井—窩深1井附近發育有局限雛灘;西北部發育有蒸發潮坪亞相,南部發育有開闊潮下坪。

4 沉積相的演化

早三疊世晚期(嘉陵江期）到中三疊世,由于地殼出現頻繁震蕩和古氣候旋回性變化,形成了三次大的海侵—海退旋回,其中:嘉一～嘉二段組成第一沉積旋回,嘉三～嘉四段組成第二沉積旋回,嘉五段為第三沉積旋回。

嘉陵江初期,研究區進入了相對穩定的海侵時期,海水從南和東分別向北和西方向侵入。由于康滇古陸陸源碎屑物質注入,使本區沉積相東西分異明顯,形成混積潮上坪—混積潮間坪—局限瀉湖—開闊潮下坪的平面相組合模式。

嘉二時期開始緩慢海退,沉積水體逐漸變淺,由于短暫的海侵將大量的泥質帶入海盆,使研究區以發育局限瀉湖為主,西部則繼承性地發育了混積潮間坪亞相,南部由于瀘州水下隆起的作用,發育了局限潮坪亞相。

嘉三時期為海侵階段,這是嘉陵江期規模最大的一次海侵,海侵達到頂峰,海平面相對較高[7],海水自南、東侵入,海侵的結果使混積潮坪向西退出本區。研究區主要發育開闊潮下坪環境,西部發育成局限潮坪。

嘉四時期為海退階段,由于海水變淺,氣候變的干熱,強烈的蒸發作用導致沉積相逐漸演變成為局限潮坪和局限瀉湖。

圖2 四川盆地西南地區嘉一、嘉二段沉積相平面展布Fig.2 Facies distribution of the first and the second members of Jialingjiang Formation,southwest of Sichuan Basin

嘉五時期,由于早期的填平補齊作用,地形十分平坦,這次為較小規模海侵—海退,早期的小規模海侵形成了局限潮坪,蒸發潮坪及開闊潮下坪;晚期的小規模海退,使研究區發育為局限潮坪環境。

5 結論

嘉陵江組是在一個平緩東傾的古斜坡上沉積的,具有明顯的東西分帶的特點,其海侵方向總體上是自東向西和自南向北,物源區主要為西部的康滇古陸和龍門山島鏈。

研究區嘉陵江組自下而上分為三個沉積旋回,嘉一段到嘉二段為第一旋回,嘉三段至嘉四段為第二旋回,嘉五段為第三旋回。

嘉一段到嘉二段時期以發育碳酸鹽巖與陸源碎屑巖頻繁不等厚互層的混積潮坪相為特征;嘉三段沉積時期在廣泛海侵背景下形成了以灰巖沉積占優勢的開闊潮下坪亞相;嘉四段時期形成了以白云巖為主的局限臺地環境及由白云巖和膏巖不等厚互層組成的蒸發臺地相;嘉五段沉積時期,形成以白云巖為主的局限臺地環境。

[1]曹劍.犍為地區嘉陵江組沉積相研究及有利儲集相帶預測[D].四川成部:西南石油學院,2002.

[2]王鑫.瀘州古隆起地區三疊系嘉陵江組層序地層與儲層研究[D].四川成都:成都理工大學,2007.

[3]趙路子.蜀南地區嘉陵江組沉積相研究及有利儲集相帶預測[D].四川成都:西南石油學院,2004.

[4]胡華,董兆雄,李其榮,等.長垣壩構造帶下三疊統嘉陵江組沉積相研究[J].江漢石油學院學報,2004,26(4）:22-25.

[5]雷卞軍,周躍宗,楊金利,等.川中—川南過渡帶嘉陵江組二段沉積相及其展布特征[J].中國地質,2006,33(5）:1149-1158.

[6]馮仁蔚,王興志,張帆,等.四川盆地東北部下三疊統飛——飛三段孤立碳酸鹽巖臺地沉積相及相關研究[J].中國地質,2008,35(1）:54-65.

[7]曹劍,譚秀成,陳景山.川西南犍為地區下三疊統嘉陵江組沉積相及其演化特征[J].高校地質學報,2004,10(3）:429-439.

Study on sedimentary facies of Jialingjiang Formation in southwest of Sichuan Basin

Zhu Lu1,Hu Mingyi1,Duan Jian2,Hou Huimin1
(1.Key Laboratory of Exploration for Oil and Gas Resource(Ministry of Education）,Yangtze University,Jingzhou 434023;2.Jidong Oilf ield Branch Company,PetroChina,Tangshan063200）

According to the study of core and well logging data,it is recognized that the mixed tidal flat,the open platform,restricted platform and evaporative platform were developed in Jialingjiang Formation.Mixed tidal flat and open platform developed in the first Jialingjiang period,open platform developed in the third Jialingjiang period,restricted platform and evaporative platform developed in the second,the fourth and the fifth Jialingjiang periods.The facies distribution of four key formations were pointed out after thorough study of four geologic factors that could embody sedimentary environment and facies,which is the thickness of formation,limestone,dolostone and grainstone.

southwest of Sichuan Basin;lower Triassic;Jialingjiang Formation;sedimentary facies

TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.043

1008-2336(2010）01-0043-05

2009-09-14;改回日期:2009-10-12

朱露(1985—）,女,礦產普查與勘探專業在讀碩士,研究方向主要為油藏描述。E-mail:zhulu135@21cn.com。