川西地區扁1井下三疊統沉積相與層序地層研究

范 君，肖傳桃，李 夢 （長江大學地球科學學院油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 荊州434023）

四川盆地是中國西部重要的含油氣盆地，四川盆地西部油氣地質條件優越，已發現了多個海相氣藏或含氣構造，是一個具備天然氣勘探潛力的領域。川西地區位于四川盆地西部，屬川西坳陷，西部為龍門山推覆構造帶，東鄰為川中隆起，北鄰米倉山褶斷帶，南抵峨眉-瓦山斷塊。研究區域范圍涉及北部米倉山、南江、通南巴地區，東南部的川中、川西南的井研、威遠地區。地層區劃上隸屬于四川東部區，分屬于川東北分區西北部、川中分區和川西南分區。扁1井位于四川廣元市旺蒼縣與元壩區之間。但近20多年來，由于勘探投入不夠，海相碳酸鹽巖勘探未取得大的突破，勘探程度仍然很低。

沉積相與層序地層學的理論發展和相關技術的進步在勘探開發沉積礦產資源等方面發揮了重要作用，并在不同地區和地質層位中找到了極為豐富的油氣資源。下面，筆者對川西地區扁1井下三疊統嘉陵江組及飛仙關組的相類型及特征、層序地層劃分及層序界面類型進行分析，旨在為研究區的下一步油氣勘探和評價提供依據。

1 巖石類型

研究區下三疊統分為飛仙關組和嘉陵江組。

1.1 飛仙關組 （T1f）

研究區下三疊統內飛仙關組主要巖性為一套灰色泥質灰巖與紫紅色泥灰巖、鈣質頁巖的互層組合，以含Claraia為特征，厚121～1133m。依其巖性特征和生物組合可分為4個非正式自然巖性段：①扁1井下三疊統飛仙關組一段 （T1f1）上部為灰巖夾泥灰巖，中部為灰巖，下部為灰質云巖，約厚195m；②扁1井下三疊統飛仙關組二段 （T1f2）上部為含泥灰巖，中部為大套灰巖夾泥灰巖，下部為含泥灰巖、泥灰巖，約厚380m；③扁1井下三疊統飛仙關組三段 （T1f3）上部為含白堊灰巖，中部為灰巖夾藻灰巖，下部為鮞粒灰巖，約厚230m；④扁1井下三疊統飛仙關組四段 （T1f4）上部為石膏質白云巖，中部為含泥灰巖，下部為灰質頁巖，約厚120m[1]。

1.2 嘉陵江組 （T1j）

研究區下三疊統嘉陵江組主要巖性以灰色中-厚層狀白云巖、白云質灰巖為主，夾微晶灰巖、“鹽溶角礫巖”；巖性四分性較明顯，也有劃分為5段，但不穩定。嘉一、嘉三段為灰巖，嘉二、嘉四-五段為白云巖夾數層 “鹽溶角礫巖”，含瓣鰓、頭足、有孔蟲及牙形刺化石，一般厚203～1106m，但厚度變化較大，總體變化趨勢是西南薄北東厚，與飛仙關組為整合接觸，與上覆雷口坡組為平行不整合接觸。①扁1井下三疊統嘉陵江組一段 （T1j1）中上部為大套灰巖下部為石膏巖夾少量白云巖，約厚325m。②扁1井下三疊統嘉陵江組二段 （T1j2）上部為灰巖，中部為石膏巖下部為石膏質灰巖，約厚105m。③扁1井下三疊統嘉陵江組三段 （T1j3）中上部為大套灰巖，下部為石膏巖，約厚190m。④扁1井下三疊統嘉陵江組四、五段 （T1j4-5）上部為厚層狀白云巖中部為石膏巖夾白云巖，下部為石膏巖，底部見泥巖，約厚210m。

2 沉積相研究

2.1 扁1井下三疊統各組沉積相

1）飛仙關組沉積相 扁1井飛仙關組一段為斜坡-陸棚沉積的深水斜坡沉積的灰質斜坡相，巖性為上部為灰巖夾泥灰巖，中部為灰巖，下部為灰質云巖；扁1井飛仙關組二段為斜坡-陸棚沉積的淺水斜坡沉積的泥灰質陸棚斜坡相，巖性為上部為含泥灰巖、灰巖，中部為大套灰巖夾泥灰巖，下部為含泥灰巖、泥灰巖；飛仙關組三段為臺地邊緣相沉積形成臺緣礁灘自在而上分別是灘間相、鮞灘相、藻屑灘相、灘間相、碎屑灘，巖性為上部為含白堊灰巖，中部為灰巖，夾藻灰巖，下部為鮞粒灰巖；飛仙關組四段為開闊臺地潮下相灘間海沉積上部為石膏質白云巖，中部為含泥灰巖，下部為灰質頁巖[2]。

2）嘉陵江組沉積相 扁1井嘉陵江組一段為局限臺地瀉湖沉積的云膏質瀉湖和灰質瀉湖，中上部為大套灰巖，下部為石膏巖夾少量白云巖；嘉陵江組二段為蒸發臺地瀉湖相自下而上分別為含膏灰質瀉湖、鹽盆，灰質瀉湖相，上部為灰巖，中部為石膏巖，下部為石膏質灰巖；嘉陵江組三段下部同嘉陵江組二段相接為蒸發臺地瀉湖相鹽盆沉積，巖性為石膏巖，嘉陵江組三段上部為局限臺地灰質瀉湖沉積巖性為大套灰巖，下部為蒸發臺地瀉湖鹽盆沉積，巖性為石膏巖；嘉陵江組四段和五段蒸發臺地潮坪沉積，自下而上分別為膏坪、灰坪、鹽盆、膏坪、灰坪[3]。

2.2 沉積相類型及特征

1）開闊臺地相 開闊臺地相指位于臺地邊緣生物礁或淺灘與局限臺地之間的廣闊海域，水體能量較強。該相帶在研究區內廣泛分布，主要分布于下三疊統飛仙關組四段，主要由淺灰色、灰色中-厚層狀泥晶灰巖、鮞粒灰巖、泥質泥晶灰巖、砂屑生屑灰巖組成。開闊臺地相可進一步分為淺灘和灘間海2個亞相[4]：①淺灘亞相。淺灘亞相是臺地相帶中受波浪作用控制形成的高能沉積。淺灘亞相平面上呈席狀、透鏡狀展布，單層厚度不大，一般在一到幾米左右，具有平面上分布不規則，縱向上不穩定的特征。淺灘亞相主要由淺灰色中厚層狀亮晶鮞粒灰巖、亮晶生屑鮞粒灰巖或礫屑鮞粒灰巖、生屑灰巖、砂屑灰巖等組成，鮞粒圈層發育，以真鮞為主。該相帶中發育有交錯層理、平行層理等沉積構造，該亞相主要分布于研究區長興組和飛仙關組。飛仙關組飛一段淺灘發育于中部，為鮞粒灘，巖性為灰色細粉晶灰巖，淺灰色細粉晶生物灰巖，溶孔砂屑灰巖，灰色粉晶鮞粒灰巖；飛二段鮞粒灘發育于中部，巖性主要為灰色粉晶灰巖，灰色、褐灰色鮞粒灰巖，灰色溶孔亮晶鮞粒灰巖、砂屑灰巖不等厚互層；飛三段砂屑灘發育于中部。巖性主要為灰巖夾砂屑、鮞粒細粉晶灰巖、亮晶粒屑灰巖。②灘間海亞相。灘間海為臺地淺灘之間的水體相對較深的沉積區，也可以稱為灘間洼地。灘間海沉積時海水深，能量小，沉積物粒度細，以泥-微晶灰巖為主夾少量砂屑灰巖及泥巖、頁巖等。該類亞相也主要分布于研究區飛仙關組。縱向上，淺灘與灘間沉積物多構成向上變淺沉積序列[5]。

2）局限臺地相 局限臺地是指障壁島后向陸一側十分平緩的海岸地帶和淺水盆地。以沉積白云巖、白云質灰巖及泥質巖為主，可進一為瀉湖和潮坪2個亞相：①瀉湖亞相。瀉湖是局限臺地中的潮下部分。沉積物粒度細，以泥晶云巖、泥晶灰巖、泥灰巖為主。發育潮汐層理。與潮坪相沉積最大的區別是，沉積物以灰色為主，可進一步分為灰質瀉湖、灰質和云質瀉湖、云質瀉湖等微相。灰質瀉湖巖性為灰、黃灰色中厚層狀灰質白云巖夾薄層白云巖，頂部具溶蝕孔洞；灰質和云質瀉湖，巖性主要為灰色巖溶角礫巖，底部見中厚層狀白云巖，具溶蝕孔洞，頂部為含膏藻屑白云巖。②潮坪亞相。潮坪是指局限臺地中潮間-潮上沉積區。潮坪亞相在嘉陵家組和雷口坡組均有沉積，可進一步分為，灰坪、灰泥坪、泥坪，泥云坪及云坪等微相。以發育潮汐層理、藻紋層、鳥眼、窗孔和帳篷構造為特征，風暴沉積廣泛。嘉陵江組以灰坪、灰泥坪、泥坪，泥云坪為主，巖性主要為灰色、黑灰色泥質灰巖、黑灰的灰質頁巖、黑灰色頁巖、灰色的泥質白云巖。

3）陸棚-盆地沉積體系 陸棚-盆地沉積體系位于臺地邊緣向海一側深水環境，沉積于風暴浪底之下至深海盆地盆底之間的區域，地勢平坦，范圍寬廣。水體運動很弱或處于靜止條件，為低能帶，只有間歇性的風暴作用能在短時間內形成高能環境沉積。沉積物以暗色細粒灰泥石灰巖和頁巖為主。臺地前緣斜坡位于臺地邊緣向海一側區域，水體大多處于風暴浪基面之下，水體能量極低，沉積物以深水原地沉積為主，并發育有碎屑流、濁流等重力流沉積。該相帶可進一步分為斜坡上部和斜坡下部2個亞相：①斜坡上部亞相位于斜坡較上部位，主要發育于長興組上部。沉積物巖性為深灰-灰色中薄層狀含藻屑，含砂質-粉晶灰巖，淺灰、灰黑色含燧石灰巖。含雙殼類化石，生物碎屑以雙殼類為主，含有孔蟲，介形蟲，偶見蟲管[6]。②斜坡下部亞相主要發育于研究區北部旺蒼飛仙關組一段。上部巖性為深灰色泥晶灰巖、泥質灰巖夾泥晶礫屑灰巖；中部為淺灰色厚層塊狀礫屑灰巖，角礫呈棱角狀，角礫間顆粒支撐，底部發育沖刷面；下部淺黃-黃灰色中薄層泥灰巖、泥質灰巖與泥晶灰巖韻律互層，發育水平層理。

4）臺地邊緣礁灘相 臺地邊緣礁灘相多位于淺水碳酸鹽臺地與臺地前緣斜坡-陸棚相帶之間，該相帶波浪汐作用強，沉積物主要由鮞粒灰巖、鮞粒白云巖和生物礁灰巖等組成。由于受波浪、水流或沿岸流的簸選，因而比較潔凈。鮞粒具有粒度大、圈層發育的特點，生物礁以障積和骨架作用為主。臺地邊緣礁灘沉積厚度大，并且明顯高于同期正常沉積的厚度，一般可達到幾十米，分布穩定。該沉積體系可進一步分為臺地邊緣灘、暴露淺灘及臺地邊緣生物礁3種亞相類型：①臺地邊緣灘亞相。臺地邊緣淺灘以發育鮞粒灰巖微相為主，砂屑灰巖較少。巖石中的平行層理及板狀交錯層理較為發育。由于淺灘沉積沒有暴露而發生白云石化及溶蝕作用，顆粒之間的粒間孔多數被方解石晶體膠結，巖石總體儲集性能不好。②暴露淺灘亞相。臺地邊緣暴露淺灘與臺地蒸發巖中暴露淺灘非常相似，以亮晶鮞粒白云巖為主夾亮晶砂屑白云巖，兩者不同之處在于前者規模巨大，鮞粒白云巖厚度幾十米到幾百米，后者規模很小，如通江稿子坪剖面長興組頂部發育暴露淺灘相沉積，巖性為淺灰、灰白色中厚層-塊狀溶孔殘余鮞粒白云巖，白云巖厚度大于200m。暴露淺灘形成于海平面下降期間，早期為正常淺灘，以沉積亮晶鮞粒灰巖或亮晶砂屑灰巖為主，后期海平面下降期間，沉積物因暴露而發生白云石化和大氣淡水溶蝕作用，巖石由灰巖轉變成白云巖，埋藏期間還發生了重結晶作用，各種溶孔及晶間孔豐富，儲集條件理想。③臺地邊緣生物礁亞相。臺地邊緣礁亞相主要發育于長興組，造礁生物主要為海綿、水螅等，礁體沉積一般為塊狀，成層性不明顯。沉積物巖性主要為海綿骨架巖、亮晶生屑灰巖等。

5）蒸發臺地相 蒸發臺地相位于局限臺地向陸一側的潮上沉積區。以沉積石膏、石鹽、白云巖及喀斯特角礫巖為特征。各種潮汐層理、暴露溶蝕構造常見。可進一步分為暴露淺灘、蒸發坪、蒸發湖泊、鹽湖等4個亞相：①暴露淺灘亞相。暴露淺灘是鹽湖、蒸發湖泊內部或邊緣一些規模不大的高能砂壩沉積。形成于海平面下降期間，沉積物形成后因暴露而發生白云石化和大氣淡水溶蝕作用，以沉積鮞粒白云巖、砂屑白云巖及溶孔白云巖為主。②蒸發坪亞相。蒸發坪亞相指臺地蒸發巖中潮間至潮上沉積區，也可稱為薩布哈。發育層位較多，可細分為云坪、泥坪、膏云坪、膏坪等微相，巖性主要為灰色灰質白云巖、灰色白云巖、灰色泥質石膏巖、石膏巖、石膏質白云巖等。發育鳥眼及帳蓬構造等。③蒸發湖泊亞相。蒸發湖泊亞相是臺地蒸發巖中潮上帶的一些淺水湖泊。主要發育雷口坡組，巖性為灰、淺灰色薄-中層狀微-泥晶白云巖、含灰質微晶白云巖及硅化泥晶白云巖。發育水平層理。④鹽湖亞相。鹽湖亞相屬潮上區域中的一些淺水湖泊，因蒸發作用強，海水鹽度高，為超咸鹵水，以沉積石膏或石鹽為主。主要見于雷口坡組，巖性為灰色微晶灰巖、灰色微晶白云巖、膏質微晶白云巖夾灰白色石膏層。

3 下三疊統層序地層劃分及層序界面類型分析

3.1 下三疊統層序地層劃分

依據界面性質及層序組成特征，研究區海相三疊系可劃分為2個Ⅱ級層序、9個Ⅲ級層序。下三疊統是一個二級層序，由飛仙關組和嘉陵江組構成，層序界面為與下伏上二疊統長興組之間的整合面，屬Ⅱ類層序界面，因此，缺少低水位體系域沉積，只發育海侵體系域和高水位體系域。海侵體系域（transgressive systems tract，TST）為開闊臺地相灰-深灰色薄至中層狀泥晶灰巖、泥質泥晶灰巖、生屑泥晶灰巖夾量頁巖或陸棚斜坡-盆地相灰色薄層泥晶灰巖及鈣質頁巖；高水位體系域由局限臺地相淺灰色中-厚層白云巖構成。該二級層序分為5個三級層序，分別是SQ1、SQ2、SQ3SQ4、SQ5[7]。

1）SQ1（Ⅲ級層序1） 該層序底界面為下三疊統飛仙關組與上二疊統長興組之間的界面，二者之間為一巖性和巖相轉換界面，屬Ⅱ型層序界面，界面之下為長興組淺灰色中厚層狀含燧石結核生屑灰巖，界面之上為下三疊統飛仙關組黃灰色薄層狀泥巖，夾灰質泥巖，巖石表面易風化。

2）SQ2（Ⅲ級層序2） 層序SQ2底界面為一整合接觸面，界面之下為淺灰色中-厚層狀含泥灰巖，界面之上為淺灰色中-薄層狀泥晶灰巖。上部大約相當于飛四段，主要由一套局限臺地相薄層狀泥質泥晶灰巖、云質泥晶灰巖沉積組成一個向上變淺的進積準層序組。

3）SQ3（Ⅲ級層序3） 該層序由嘉陵江組一-二段構成。底部層序界面為嘉陵江組與飛仙關組之間的暴露不整合面，界面凹凸不平，常見殘積角礫巖，屬Ⅱ類層序界面，組成Ⅱ類層序。

4）SQ4（Ⅲ級層序4） 層序SQ4對應于嘉陵江組三段及四段下-中部。層序底界面為暴露不整合面，為一巖性和巖相轉換界面，界面凹凸不平，為Ⅱ類層序界面，因此，組成Ⅱ類層序。

5）SQ5（Ⅲ級層序5） 該層序對應于嘉陵江組四段上部及五段，層序底界面依然為暴露不整合面，為一巖性和巖相轉換界面，為Ⅱ類層序界面，因此，組成Ⅱ類層序。

3.2 下三疊統層序界面類型分析

層序是以不整合面或與之可對比的整合面為界、相對整一連續的有成因聯系的一套地層單元。因此，不整合面或與之相應的整合界面的確立是層序劃分的關鍵，也是層序地層分析的基礎。研究區主要發育有升隆侵蝕層序不整合面、局部暴露層序不整合界面和巖性巖相轉換界面3種層序界面[8]。

1）升隆侵蝕層序不整合面 研究區升隆侵蝕層序不整合面處于四川盆地的中-西部，其構造演化與上揚子臺地一致。晚古生代的海西運動，使得研究區的早二疊世馬平組或中二疊世梁山組分別不整合于其下的奧陶系、志留系、泥盆系或石炭系之上，形成升隆侵蝕層序不整合面界面，如在北川通口等地可以觀察到中二疊世梁山組不整合在石炭系黃龍組之上，漢中市紅山中二疊世棲霞組不整合在志留系之上，天全縣思經鎮中二疊世棲霞組不整合在泥盆系之上，中二疊統棲霞組底部在研究區大部分地區均存在古風化殼和古土壤層，綦江雷口坡組不整合于嘉陵江組之上，它們均屬于升隆侵蝕層序不整合界面。

2）局部暴露層序不整合界面 研究區局部暴露層序不整合界面在不同時代的地層中均有發育，如飛二段與飛三段之間、嘉二段與嘉三段之間、嘉陵江組與雷口坡組之間等均存在局部暴露侵蝕不整合，上述局部暴露侵蝕不整合多表現為弱沖刷充填、淡水溶蝕和弱暴露等標志，有時可以以潮上蒸發坪的暴露為特征。

3）巖性巖相轉換界面 研究區內大多數層序界面表現為巖性-巖相的轉換界面。如中二疊統棲霞組灰巖與梁山組碎屑巖之間以棲霞組淺灰色中厚層生物屑灰巖與其上的上茅口組灰色、深灰色具眼球、眼皮狀結構的含生物屑泥灰巖之間均為巖性-巖相轉化界面，此外，嘉陵江組各段之間及嘉陵江組與雷口坡組之間都存在這種類型的界面，它們也可以代表了一個三級層序界面[9]。

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