川西坳陷中段喜山期剝蝕厚度恢復

沈忠民，劉 陽，劉四兵

(1．油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 成都理工大學，四川成都610059;2．中石化西南分公司 勘探開發研究院，四川成都610081)

川西坳陷中段喜山期剝蝕厚度恢復

沈忠民1，劉 陽1，劉四兵2

(1．油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 成都理工大學，四川成都610059;2．中石化西南分公司 勘探開發研究院，四川成都610081)

自晚三疊世以來，川西坳陷先后經歷了安縣運動、印支晚幕運動和喜山運動，造成工區內地層的多次抬升剝蝕，形成了多個不整合面。本次研究是通過鏡質體反射率和聲波時差法，恢復川西坳陷中段喜山期的剝蝕厚度。通過鏡質體反射率恢復的剝蝕厚度為844 m～3 192.6 m，平均為1 642.5 m;通過聲波時差法恢復的剝蝕厚度為1 015.5 m～1 676.1 m，平均為1 386.4 m。這一差值是由于工區內普遍存在的超壓，對聲波時差法恢復剝蝕厚度的影響造成的。剝蝕厚度恢復結果表明:川西坳陷具有從北往南剝蝕厚度減小的特征;從西往東，則表現為先變小后變大的特征。在鴨子河地區剝蝕較強、往東到馬井地區剝蝕厚度變小，再往東到中江，剝蝕厚度又變大。

川西坳陷;喜山期;剝蝕厚度;鏡質體反射率;聲波時差

0 前言

在沉積盆地中，地層抬升剝蝕是普遍存在的現象。地層剝蝕厚度恢復是研究構造發育、盆地演化、盆地形成機制和油氣資源定量評價的關鍵和基礎。在剝蝕量不大時，對油氣生成、運移和聚集的影響可以不用考慮。但在剝蝕量較大時，則會對盆地中油氣的生成、運移和聚集等產生影響，這時就需要恢復剝蝕量［1]。

地層剝蝕厚度恢復方法包括地層對比法［1]、沉積速率分析法［2](Van Hinte，1978)、測井聲波時差法［3]、鏡質體反射率法［4]、磷灰石裂變徑跡［1]、包裹體測溫法［5]等方法。雖然恢復地層剝蝕厚度的方法很多，但每一種方法都有其自身的應用條件。作者根據研究區實際資料情況以及地質情況，選取了鏡質體反射率和測井聲波法，對研究區喜山期的剝蝕厚度進行了恢復。

前人對川西坳陷剝蝕量的研究主要是定性的研究，李林濤等［6]曾利用部份井對川西坳陷中段進行了恢復剝蝕量。作者在本次研究中，綜合大量資料定量恢復了川西坳陷中段五十口井喜山期的剝蝕量，資料詳實準確。

1 區域地質背景

川西坳陷是四川盆地西部晚三疊世以來陸相盆地的深坳陷部份，為龍門山推覆構造帶的前陸盆地，西界為龍門山推覆構造帶，東界位于龍泉山一帶［7]。研究區位于川西坳陷中部(見下頁圖1)，其基底為中三疊統海相灰巖，自晚三疊世后，川西坳陷逐漸轉變為陸相沉積，其上依次充填上三疊統馬鞍塘組海相地層，小塘子組和須家河組海陸交互相與陸相煤系地層，以及侏羅系至白堊系陸相紅層(鄭榮才等)［8、9]。在地質歷史發展過程中，研究區經歷了安縣運動、印支晚幕運動、多期的燕山運動和喜山運動，造成多次的抬升剝蝕，形成多個不整合面［10、11]。工區主要存在三次地質上可以確認的抬升剝蝕事件有:①晚三疊世須家河組上盆和下盆轉換時期的“安縣運動”，造成須三段和上覆地層的不整合接觸;②晚三疊世末期須五段沉積期末發生的印支晚幕運動，該次構造運動使川西坳陷整體抬升，造成侏羅系地層與下伏地層明顯角度不整合;③喜山期構造運動造成整個龍門山中北段及其前淵坳陷缺失第三紀地層。

圖1 川西坳陷構造位置圖Fig．1 The location ofwest Sichuan depression

2 剝蝕厚度恢復

2．1 鏡質體反射率法

鏡質體反射率法是由Dow［4]首先提出的，其基本原理是:在正常情況下，Ro值隨深度的變化是連續和漸變的，但當地層中存在斷層，巖漿體侵入，沉積速率，地溫梯度或熱導率明顯變化，巖體中有局部熱源等時會發生突變，地層剝蝕也是引起Ro值不連續的原因之一。該方法的關鍵是確定Ro的突變確實是由剝蝕引起［12]。磷灰石徑跡裂變結果顯示，工區自喜山期(60 Ma)以來，四次之多主要的構造抬升［13、14]，即工區以抬升剝蝕為主。因此，鏡質體反射率不連續記錄了喜山期不連續熱事件。

最早的鏡質體剝蝕厚度恢復方法由Dow提出，但在后來的應用過程中，發現該方法存在較多的問題，因此，目前利用鏡質體反射率恢復剝蝕厚度，主要采用改進后的鏡質體反射率法。根據改進后的鏡質體反射率剝蝕厚度恢復方法，利用現有的鏡質體反射率資料，作者建立了研究區單井源巖鏡質體反射率和深度的關系(見圖2)。

根據各單井鏡質體反射率與深度的關系，作者取地面鏡質體反射率為0.2%進行反推，得出各單井喜山期的剝蝕厚度(見表1)。

2．2 聲波時差法

泥巖聲波時差法恢復剝蝕量的基本原理是Magara等在1976年提出的。

式中 Δt0為地表未固結泥巖的聲波時差值，單位:μs/m;C為正常壓實曲線的斜率;Δt為任一埋深的泥巖的聲波時差，單位:μs/m;H為泥巖埋藏深度，單位:m。

圖2 川西坳陷部份井鏡質體反射率與深度關系Fig．2 Relation between vitrinite reflectance and depth of some wells in west Sichuan depression

表1 川西坳陷鏡質體反射率恢復的喜山期剝蝕厚度統計表Tab．1 West Sichuan Depression Erosion thickness of Himalayan through vitrinite reflectance

在正常壓實情況下，碎屑巖的孔隙度隨深度的變化是連續的，利用各種測井資料(如聲波測井、密度測井等)進行綜合解釋，可以得到地層孔隙度隨深度變化的曲線。根據曲線的變化趨勢，即可推斷有無剝蝕，以及剝蝕量的大小。該方法的關鍵，是確定間斷面之下地層的壓實效應未被后來沉積物所改造。

在壓實研究中，確定或推算地層剝蝕厚度，首先要確定的是原始地表巖石的孔隙度或聲波時差，巖石原始地表聲波時差大都定為200μs/ft，這近似于水的傳播速度，不太合理。考慮到沉積物和巖石的因素，有人選用185μs/ft或189μs/ft，作者在這里選后者代入公式(1)，得泥質巖地表孔隙度為50%。

根據收集到的測井資料，應盡量選取單井淺層沒有超壓影響，或超壓影響很小的泥巖聲波數據，建立單井聲波時差與深度的關系(見圖3)。

根據各單井泥巖聲波時差與深度的關系，作者利用前述基本原理，恢復了川西坳陷二十五口井喜山期剝蝕厚度(見下頁表2)。

對于鏡質體反射率法來說，該方法的關鍵是確定鏡質體反射率的突變應該是由剝蝕引起的，在這一前提下，才能利用該方法進行剝蝕厚度的恢復。而對測井聲波時差法來說，該方法的基本原理是建立在地層正常壓實的情況下。對于研究區來說，隨著地層埋深的加大，地層超壓明顯(見下頁表3)。因此，聲波測井法對于存在超壓的下部地層剝蝕厚度的恢復是不太準確的。

從本次研究川西坳陷喜山期的剝蝕量發現，鏡質體反射率恢復剝蝕厚度為844 m～3 192.6 m，平均為1 642.5 m;聲波時差法恢復剝蝕厚度為1 015.5 m～1 676.1 m，平均為1 386.4 m。分析川羅562井、川孝560井、新851井二種恢復方法的剝蝕厚度，鏡質體反射率恢復剝蝕厚度分別為1 369.1 m、985.7 m、1 526.1 m;聲波時差恢復剝蝕厚度分別為1 319.9 m、1 015.5 m、1 306.7 m。這二種恢復剝蝕厚度方法得到的剝蝕量，具有較好的一致性。由于工區內普遍存在的超壓現象(見下頁表3)，造成了總體上聲波時差恢復的剝蝕厚度，要比鏡質體反射率恢復的剝蝕厚度小。

圖4(見后面)是根據上述方法，在恢復剝蝕量后做出的喜山期剝蝕量等值線圖。從總體來看，研究區喜山期剝蝕厚度在平面上具有如下分布特點:①龍門山前從北往南剝蝕厚度逐漸變小，大邑地區具有相對最小的剝蝕厚度;②從龍門山前往東，剝蝕厚度逐漸減小;③整個川西坳陷具有從北往南，剝蝕厚度逐漸減小的特征;④從西往東，則表現為先變小后變大的特征，鴨子河地區剝蝕較強，往東到馬井地區剝蝕厚度變小，再往東到中江，剝蝕厚度又變大。

圖3 川西坳陷部份鉆井泥巖聲波時差與深度關系Fig．3 Relation between sonic time difference and depth of some wells in west Sichuan depression

表2 川西坳陷聲波時差法恢復的喜山期剝蝕厚度統計表Tab．2 West Sichuan depression erosion thickness of Himalayan through sonic time difference

表3 川西坳陷部份深井實測地層壓力Tab．3 Measured formation pressure of some wells in west Sichuan depression

3 結論

(1)作者在研究川西坳陷喜山期的剝蝕量結果后認為:①通過鏡質體反射率恢復的剝蝕厚度為844 m～3 192.6 m，平均為1 642.5 m;②通過聲波時差法恢復的剝蝕厚度為1 015.5 m～1 676.1 m，平均為1 386.4 m。這一差值是因工區內普遍存在的超壓對聲波時差法恢復剝蝕厚度的影響所造成的。

(2)總體來看，川西坳陷的剝蝕量具有從北往南剝蝕厚度減小的特征。從西往東，則表現為先變小后變大的特征:即鴨子河地區剝蝕較強，往東到馬井地區剝蝕厚度變小，再往東到中江剝蝕厚度又變大。

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圖4 川西坳陷中段喜山期剝蝕厚度等值線圖Fig．4 Eroded thickness contourmap of Himalayan in middle west Sichuan depression

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P 512.2

A

1001—1749(2011)02—0189—06

國家自然科學基金資助項目(40772804)

2010－10－21改回日期:2011－01－04

沈忠民(1954－)，男，教授，博士生導師，主要從事石油地質教學和研究。