川西坳陷中部上三疊統馬鞍塘組沉積相特征*

米色子哈 劉樹根 秦 川 孫 瑋 張長俊

(1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·成都理工大學 2.成都理工大學地球科學學院)

0 引言

川西坳陷天然氣勘探的層位主要是侏羅系和上三疊統須家河組，對上三疊統馬鞍塘組的關注度不高。川科1井在馬鞍塘組氣藏獲高產工業氣流，證實了馬鞍塘組的油氣勘探潛力, 開拓了川西海相油氣勘探的新領域, 并揭示川西海相地層良好的油氣勘探前景。馬鞍塘組是四川盆地從海相沉積向陸相沉積過渡的關鍵層段[1]，該層位在龍門山中斷前緣綿竹—安縣—江油一帶出露[2,3]。吳熙純[4]認為川西北馬鞍塘組的生物礁是形成于同斜緩坡的以六射海綿為主的硅質海綿障積作用與以藍細菌為主形成的凝塊石粘結作用共同造礁, 是一種深水粘結-障積型生物礁丘, 也是灰泥基質支撐的生物礁。上三疊統馬鞍塘組儲層主要位于其頂、底部的(藻)砂屑灰巖和泥晶灰巖[5]，上三疊統馬鞍塘組—小塘子組為良好的烴源巖[6]。前人對馬鞍塘組沉積學和油氣方面作過相關研究[7-9]，但多集中于野外露頭。本文通過盆地內鉆井(川科1井)和龍門山前緣逆掩推覆構造帶鉆井(龍深1井)并結合什邡金河剖面、綿竹漢旺剖面和安縣雎水罐子灘剖面等野外露頭，對馬鞍塘組沉積相進行分析，探討馬鞍塘組礁灘組合及分布情況，為該層位的油氣勘探提供參考。

1 區域地質背景

川西坳陷位于四川盆地西部,呈北東向展布,西以龍門山沖斷帶安縣—都江堰斷裂為界,東以龍泉山—南江一線為界與川中隆起區分隔,南以峨眉—滎經斷裂為界,北至米倉山前緣(圖1)。川西坳陷是晚三疊世以來發育于四川盆地西部的前陸坳陷[10]；經歷了印支、燕山和喜馬拉雅等多期次構造運動[1]，其中發生于小塘子期末(即卡尼克期末)的構造反轉作用和須三期末(即諾利克期末)的構造運動對川西坳陷的形成和發展起著至關重要的作用[11]；其形成和演化受西緣龍門山沖斷帶、北緣米倉山構造帶和南緣川滇構造帶的共同影響。

2 馬鞍塘組沉積相分析

2．1 巖性特征

馬鞍塘組巖性主要為灰巖和泥巖，偶見有白云巖。在各剖面和井中厚度、巖性和沉積特征等差異較大(圖1)。

(1) 川科1井

川科1井(CK1)位于四川省綿竹市孝德鎮，構造位置處于四川盆地川西坳陷孝泉—豐谷構造帶孝泉構造，井別為科學探索井兼區域探井。川科1井馬鞍塘組鉆井井深5614.00m～5681.50m，鉆厚67.50m，巖性以灰巖為主，其次為泥巖和白云巖(圖2)。產層5624.00m～5634.00m的巖性為泥巖和砂屑灰巖互層。川科1井馬鞍塘組底部為條紋狀水云母泥巖與下伏雷口坡組粉晶灰質白云巖呈平行不整合接觸；左上圖中：F1:茂縣-汶川斷裂，F2：北川-映秀斷裂，F3：安縣-灌縣斷裂，F4：廣元-大邑斷裂，F5：龍泉山斷裂；A：什邡金河剖面;B：綿竹漢旺剖面;C：雎水罐子灘剖面； S:川西坳陷南段，M: 川西坳陷中段，N: 川西坳陷北段；SP-GZ:松潘-甘孜褶皺帶，MC:米倉山，KD:康滇古陸；LS1:龍深1井，CK1:川科1井，C36:川36井，CH100:川合100井，CC1:川參1井。

圖1 川西坳陷中部地區上三疊統馬鞍塘組巖性特征對比圖

5673.00m～5680.00m為粉晶砂屑灰巖；5664.00m～5673.00m為黑色紋層狀泥巖夾砂屑白云巖或含云灰巖；5662.00m～5664.00m為細晶白云巖；5658.70m～5662.00m為砂屑含云灰巖；5656.00m～5658.70m為砂屑粉-細晶云灰巖；5655.00m～5656.00m為含云灰巖；5633.00m～5655.00m為砂屑灰巖與團塊砂屑灰巖/砂屑團塊灰巖互層，具粒序層理；5615.00m～5633.00m為泥巖與砂屑灰巖互層夾砂屑白云巖或粉晶白云巖，部分巖屑薄片中見有粒間孔或晶間孔隙由黑色瀝青或黃鐵礦充填(圖版1和2)；馬鞍塘組頂部為紋層狀含粉砂含灰泥巖，與上覆小塘子組呈整合接觸。

川科1井沉積環境只有淺海相的淺海泥微相和碳酸鹽同斜緩坡中內緩坡的砂屑灘微相兩種(圖2)。

(2) 金河剖面

金河剖面位于什邡市金花鎮金河磷礦廠，剖面出露地層從下而上分為中三疊統雷口坡組，上三疊統馬鞍塘組(圖1，圖3)、小塘子組、須家河組二段。馬鞍塘組與上覆小塘子組鈣泥質石英粉砂巖呈整合接觸，與下伏雷口坡組灰色塊狀殘余砂屑白云巖呈平行不整合接觸(圖1，圖3)。馬鞍塘組僅出露4.62m，下部為厚1.50m厚的深灰色亮晶-泥晶鮞粒灰巖(圖版3)，向上依次變為深灰色粉晶粒屑灰巖、生物屑灰巖(圖版4)，頂部為泥晶含生物屑骨針灰巖。

圖2 川科1井上三疊統馬鞍塘組綜合柱狀圖

(3)龍深1井

龍深1井(LS1)位于彭州市通濟鎮,在龍門山前緣逆掩推覆構造帶大園包構造高部位南東上鉆遇了完整的馬鞍塘組(圖1),馬鞍塘組鉆井井深為5529.50m～5775.00m，厚245.50 m，其底部為鮞粒灰巖, 與下伏中三疊統天井山組呈平行不整合接觸；鮞粒灰巖向上為大套黑色頁巖夾深灰色粉-微晶灰巖及灰色粉砂巖、泥巖夾深灰、灰黑色粉-微晶灰巖(圖1)；頂部5529.50m～5570.90m為黑色頁巖，與上覆小塘子組呈整合接觸。

龍深1井馬鞍塘組厚度和巖性均與川科1井差異較大。

(4) 其它野外剖面

其它野外剖面主要位于綿竹市漢旺鎮觀音崖的漢旺剖面和位于安縣雎水鎮的罐子灘剖面，剖面中出露有中三疊統天井山組、上三疊統馬鞍塘組(圖1)和小塘子組。在剖面中馬鞍塘組出露較好，巖性主要為鮞粒灰巖(圖版5)、生物屑灰巖(圖版6)、生物礁灰巖，在漢旺剖面馬鞍塘組中下部鮞粒灰巖的底部為含生物屑的砂屑灰巖或生物屑砂屑灰巖。

綜上所述，川西坳陷中段各井和各剖面之間的馬鞍塘組在厚度和巖性上的差異很大：(1)厚度方面，龍深1井馬鞍塘組厚245.50m，川科1井馬鞍塘組厚67.50m，而金河剖面馬鞍塘組只有4.62m；馬鞍塘組厚度變化大是由馬鞍塘組沉積時地形變化很大或局部地區相對沉降導致的[13]；(2)巖性方面, 川科1井馬鞍塘組巖性以灰巖為主，泥巖和白云巖為輔，其中灰巖厚46.50m，其中顆粒灰巖(大部分為砂屑灰巖)厚達41.50m，占本組總厚度的61.5%，泥巖厚11.50m，白云巖厚9.50m；龍深1井泥頁巖厚169.20m，粉-微晶灰巖厚55.60m，灰色粉砂巖厚11.00m，生物屑灰巖厚7.40m，鮞粒灰巖厚2.30m；金河剖面、漢旺剖面、雎水罐子灘剖面巖性為鮞粒灰巖、生物屑灰巖和礁灰巖等灰巖類；只在漢旺剖面和雎水罐子灘剖面有生物礁。

圖版(1-6)

圖版說明：1 川科1井，層位：馬鞍塘組，井深：5631.5m～5632m，鮞粒+砂屑+粒間瀝青。-N×10； 2 川科1井，層位：馬鞍塘組，井深：5638.5m～5639m，有機質。-N×10； 3 金河剖面，層位：馬鞍塘組，亮晶-泥晶鮞粒灰巖：脈體切割鮞粒。-N×2； 4 金河剖面，層位：馬鞍塘組，硅化泥晶生物屑灰巖：腕足+骨針+海百合。-N×4； 5 雎水罐子灘剖面，層位：馬鞍塘組，放射紋鮞粒顆粒巖。鮞粒小，放射紋發育，鮞粒內部有不規則放射狀泥晶充填物。-N×4； 6 漢旺剖面，層位：馬鞍塘組，含生物屑凝塊石泥粒巖：生物屑具有泥晶套，右上海綿骨針及腹足屑被凝塊石俘獲。-N×4；

2.2 巖相特征、沉積相類型及特征

前人對川西卡尼期馬鞍塘組的沉積環境進行的研究較多，主要認識有：陸棚淺海環境[7]或大陸架淺海相[9]、臺地邊緣淺灘和陸棚淺海環境[6]、同斜緩坡[4]、大陸斜坡[2,3]、生物礁生長時水的深度不會很淺[2,3,8]。

通過對比后我們認為, 綿竹漢旺剖面(圖1)底部為砂屑灘，其上為鮞粒灘，上部為生屑灘，頂部為生物礁；雎水剖面(圖1)中下部為鮞粒灘，頂部為生屑灘和生物礁；金河剖面(圖1、圖3)下部為鮞粒灘，中間為生物碎屑灘，頂部為生物屑骨針灘(應該為礁后灘)；川科1井馬鞍塘組(圖1、圖3)的沉積相為碳酸鹽同斜緩坡中內緩坡的砂屑灘夾淺海相淺海泥微相；龍深1井(圖1)為淺海陸棚相的泥頁巖夾灰巖和砂泥巖沉積。各井和剖面的頂部都發育有濱海潮汐相。本區發育的砂屑灘、鮞粒灘、生屑灘和生物礁相都可以發育成良好的油氣儲層。

(1) 砂屑灘

砂屑灘僅在本次重點研究井川科1井(圖2)和綿竹漢旺剖面鮞灘的下部發育(圖1)。在龍深1井、金河剖面和雎水剖面中未發現。故砂屑灘應該呈北西向分布于孝泉—漢旺一帶(圖4A)，西南邊尖滅于漢旺和金河之間，北東尖滅于漢旺和雎水之間。

砂屑灘微相是川西坳陷油氣勘探的有利相帶。

(2) 鮞粒灘

鮞粒灰巖出露于龍門山邊緣(圖4B)，分布范圍西南起自龍深1井及什邡與綿竹的分界金河,東北止于江油馬角壩。本次研究區的鮞粒灰巖厚度由南西往北東逐漸增厚,且鮞粒灰巖在金河剖面和龍深1井厚度小于2.50m, 綿竹市漢旺鎮觀音崖厚28.00m～30.00m, 在安縣雎水鎮罐子灘其厚度為64.55m，而川科1井中沒有鮞粒灰巖。故鮞粒灘在南西方向邊界應在龍深1井以南，在南東方向邊界應在漢旺—孝泉之間。持續向北東方向，在北川縣香水鎮黃連橋剖面和江油縣大康鎮匡山佛爺洞剖面都有不完整的鮞粒灰巖露頭，推測鮞粒灘仍有向北東延展的趨勢。由江油大康至江油石元馬鞍塘之間鮞粒灘被走向斷層掩覆[4]，至江油馬鞍塘，相當于鮞粒灘的層位已相變為生物碎屑灰巖向上過渡為粉砂巖及粉砂質泥巖[7]。

圖3 什邡市金河實測剖面柱狀圖

通過微相分析(尤其與世界鑲邊陸架模式及緩坡模式的標準微相對比)確定了川西北鮞粒灘(生物礁群的生長基底)是形成于同斜緩坡[4]。川西卡尼期同斜緩坡的推論,是認識川西北晚三疊世早期大地構造格局和沉積環境的依據[4]。

(3) 生物碎屑灘

生物碎屑灘出露于龍門山邊緣(圖4C)，其分布范圍比鮞粒灘要大，西南方向邊界應在金河與龍深1井之間，東北方向邊界在馬鞍塘車站往北東方向尖滅。

通過微相分析, 尤其與世界鑲邊陸架模式及緩坡模式的標準微相對比后確定了川西北生屑灘的形成環境與鮞粒灘相同[4]。

(4) 生物礁

生物礁主要分布于綿竹—安縣—江油一帶(圖4D)，主要集中于綿竹漢旺和安縣雎水，且生物礁都發育在鮞粒灘和生屑灘之上。通過對川西北馬鞍塘組的生物礁進行微相分析后認為川西北的生物礁是以六射海綿為主的硅質海綿障積作用與以藍細菌為主形成的凝塊石粘結作用共同造礁, 是一種深水粘結-障積型生物礁丘, 也是灰泥基質支撐的生物礁[4]。

圖4 川西北晚三疊世卡尼期砂屑灘(A)、鮞粒灘(B)、生物碎屑灘(C)和生物礁 (D)微相的沉積相簡圖

卡尼期晚期，出現海退而海灣變閉塞，并有來自周邊古陸的陸源碎屑干擾，沉積泥巖蓋層覆蓋了整個海綿礁-灘組合，導致生物礁群消亡。

(5) 濱海潮汐相

在川科1井、龍深1井和雎水剖面等野外剖面中都有在馬鞍塘組頂部碎屑成分增多的現象。川西坳陷中部馬鞍塘組礁-灘的黑色泥巖蓋層的頂界與小塘子組底部石英砂巖底界之間普遍存在有類似江油馬鞍塘剖面馬鞍塘組丙段[7]的濱海潮汐相沉積物(龍深1井上部的泥頁巖夾灰巖和粉砂巖、川科1井頂部泥巖)。

川合100井、川36井、川參1井的馬鞍塘組均為濱海潮汐相的泥頁巖夾砂巖。

2.3 儲層和含油氣性

川西坳陷馬鞍塘組生烴潛力巨大[6]。川西坳陷中部鉆穿馬鞍塘組的井有合興場構造的川合100井、龍門山逆沖推覆構造帶大圓包構造的龍深1井、孝泉構造的川科1井、川36井。川合100井在馬鞍塘組底部、雷口坡組頂部鉆遇1層裂縫型含氣層，龍深1井馬鞍塘組未鉆遇氣顯示層，而川科1井的儲集層較好。

川科1井巖屑薄片在鏡下見有：粒間孔+有機質、有機質、晶間孔+瀝青、水云母泥巖-含有機質泥巖、晶間孔有機質、粒間晶間有機質、瀝青條紋、裂縫中有機質;金河剖面馬鞍塘組的薄片中見有生物屑被有機質浸染。川科1井馬鞍塘組測井解釋氣顯示13.80m/3層(表1)，其中氣層8.00m/2層(Ⅰ類氣層3.80m/1層，Ⅱ類氣層4.20m/1層)，含氣層5.80m/1層，試氣已證實距624.00m～5634.00m為產層。

小塘子組的泥巖和馬鞍塘組頂部濱海潮坪相沉積的泥巖均可以成為良好的蓋層。故在川西坳陷中部，馬鞍塘組具有良好的儲集性和含油氣性。

表1 川科1井馬鞍塘組測井解釋成果表①

①四川盆地川西坳陷孝泉—豐谷構造帶孝泉構造川科1井完井地質總結報告。中石化股份有限公司勘探南方分公司.2009.12.18

3 結論

(1)川西坳陷中部上三疊統馬鞍塘組厚度、巖性和沉積特征等在短距離內變化大：金河剖面厚4.61m，川科1井厚67.50m，而龍深1井厚245.50m；金河剖面等野外剖面巖性均為灰巖，川科1井為灰巖、白云巖與泥巖，而龍深1井為大段黑色泥(頁)巖夾灰巖。

(2)馬鞍塘組沉積微相類型主要是碳酸鹽同斜緩坡中的砂屑灘、鮞粒灘、生物碎屑灘和生物礁微相，這些相帶都是油氣勘探的有利相帶。川科1井馬組的沉積相為斜緩坡砂屑灘。

(3)鮞粒灘、生物碎屑灘和生物礁(點礁)微相都沿龍門山呈北東—南西向發育，在孝泉—漢旺地區馬鞍塘組底部發育有一北西—南東向的砂屑灘。

(4)川西坳陷中部，馬鞍塘組具有良好的儲集性和含油氣性。

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