上揚子區龍王廟期碳酸鹽巖臺地模式及油氣勘探

馮偉明，劉建清，謝 淵，林家善

(1.成都地質礦產研究所，四川 成都 610081；2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081)

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上揚子區龍王廟期碳酸鹽巖臺地模式及油氣勘探

馮偉明1，2，劉建清1，2，謝 淵1，2，林家善1，2

(1.成都地質礦產研究所，四川 成都 610081；2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081)

以碳酸鹽巖沉積學為基礎，利用鉆井巖心、野外露頭和測井資料，對上揚子龍王廟組的碳酸鹽巖臺地模式及其油氣勘探影響因素進行研究。研究認為：龍王廟中、晚期，上揚子碳酸鹽巖臺地初具鑲邊臺地模式特征，局限臺地相帶寬廣，開闊臺地相帶狹窄，可見臺地邊緣以及臺緣斜坡帶沉積。龍王廟組臺內灘沉積體易形成溶蝕孔隙儲層，咸化澙湖相膏鹽巖能作為區域性優質蓋層，與臺內灘相和咸化澙湖相相關的圈閉都具有良好的油氣勘探潛力。

碳酸鹽巖臺地；鑲邊臺地；油氣勘探；龍王廟組；清虛洞組；上揚子區

引 言

近幾年，川中地區威遠構造上的威寒1井和磨溪構造上的磨溪8井在龍王廟組地層中均獲得工業天然氣流，龍王廟組已成為油氣地質界和勘探界關注的熱點[1]。龍王廟組作為良好的勘探目的層，近幾年才受到重視，不同學者對龍王廟組的沉積特征和沉積模式尚有不同的認識[2-7]。因此，有必要在前人大量工作的基礎上，結合實踐，總結龍王廟組的沉積特征和沉積模式及其對于區內油氣勘探的研究意義。

1 上揚子區龍王廟期地層概況

上揚子區四川盆地西部雅安—成都一帶龍王廟組地層缺失。靠近康滇古陸的川西滇東地區發育含陸源碎屑碳酸鹽巖，地層厚度小于100 m。向東陸源碎屑含量減少，碳酸鹽巖含量增加，地層厚度增加，在川東瀘州—渝北涪陵一帶出現膏鹽巖沉積，地層被命名為清虛洞組[2，6]，臨7井厚度最大，可達700多米(有構造擠壓加厚因素)。至黔北一帶，地層厚度逐漸減小至180～210 m。向東南至黔東一帶，地層厚度有所增大，松桃三寶剖面厚度最大，可達到550 m。沿黔東三都—湘西沅陵一線以東，以細碎屑巖(頁巖及粉砂巖)沉積為主，平均厚度均小于100 m。上揚子沉積區龍王廟期地層以碳酸鹽巖為主，在川東地層和黔東地層增厚，向兩側厚度減薄。

2 上揚子區龍王廟組沉積特征

根據大量的野外地質調查，并結合前人的研究成果認為，龍王廟期存在大規模連續的淺灘和生物礁，中、晚期廣泛發育淺水成因的重力流沉積，因此，碳酸鹽巖臺地具鑲邊臺地特征。碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積模式包括潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣、臺緣斜坡和盆地等沉積相。

2.1 潮坪相

絕大部分潮坪沿地形平緩寬闊的海岸發育，即濱岸潮坪[8]。根據海平面位置，潮坪可進一步細分為潮上坪、潮間坪、潮下坪3種亞相[9]。

潮坪相帶靠近康滇古陸，普遍含有少量細粒陸源碎屑，碳酸鹽潮坪向陸方向有逐漸向混積潮坪過渡的特征。沉積構造以脈狀層理、波狀層理和韻律層理為主。

2.2 局限臺地相

局限臺地是指地理上或水動力受到限制的淺水碳酸鹽巖沉積環境，可進一步細分為臺內潮坪、澙湖、臺內灘3種亞相。

上揚子臺地內部廣泛發育碳酸鹽巖臺內潮坪，巖石類型包括含泥質條帶泥—粉晶白云巖、泥質白云巖、藻白云巖等。發育韻律層理、脈狀層理或藻紋層理等沉積構造，自然伽馬曲線異常幅度中—高，曲線形態呈明顯鋸齒狀。

臺內灘亞相以淺灰色、灰色薄—中層鮞粒白云巖或砂屑白云巖為主，單灘體的厚度多為2～8 m，常形成席狀、透鏡狀展布的顆粒巖，發育沖刷面、交錯層理和平行層理等沉積構造。自然伽馬曲線異常，幅度低，呈微齒狀，曲線形態一般呈箱形；電阻率曲線為中—高值，曲線形態為齒狀箱形或鐘形(圖1)。受海平面下降幅度影響，灘體頂部露出水面，遭受大氣淡水淋濾和混合水白云石化作用，從而形成蜂窩狀溶孔砂屑鮞粒白云巖。

澙湖亞相的巖石類型以灰色、深灰色泥粉晶白云巖，泥質白云巖，膏質白云巖和灰白色膏鹽、鹽巖為主(圖1)，發育水平層理、砂紋層理，生物化石種類單調。咸化澙湖微相沉積的膏鹽在中子測井曲線上為明顯高值，呈箱狀特征，電阻率曲線為中—高值，呈刺刀狀。

圖1 局限臺地沉積特征(威寒1井，2340～2450m)

2.3 開闊臺地相

開闊臺地相在上揚子東部地區的龍王廟組地層下部較發育，根據臺地內古地貌的變化可細分為臺坪、灘間海及淺灘3種亞相。

臺坪亞相指開闊臺地相中水體相對較深，地形相對平緩的沉積環境。巖石類型主要為灰色、深灰色泥—微晶灰巖、泥灰巖為主，常見水平層理以及塊狀層理。

灘間海亞相沉積物粒度細，以深灰色泥—微晶灰巖、白云質灰巖為主，夾少量砂屑灰巖，發育水平層理和微波狀層理及顆粒巖條帶。

開闊臺地中淺灘亞相與局限臺地中臺內灘亞相的沉積特征基本相同，顆粒巖中的亮晶膠結現象更常見，正常鹽度的生物化石顆粒更為豐富。

2.4 臺地邊緣相

沿黔東岑鞏—湘西花垣一帶，上揚子東南大陸邊緣在龍王廟期清虛洞組地層中常發育單層厚度幾米至十多米的鮞粒白云巖、砂屑白云巖或藻灰巖[10-11]，累計厚度可達60 m以上。鮞粒白云巖、砂屑白云巖以及藻屑灰巖縱向上多集中分布在清虛洞組中上部，發育大角度交錯層理，絕大部分為亮晶膠結。

2.5 臺緣斜坡相

上揚子臺地東南緣斜坡主要發育碎屑流、濁流以及滑動沉積，有學者認為還存在密度流、滑塌等多種類型重力流沉積[10-14]。這些重力流沉積需具備條件為：存在一定坡度的斜坡[15]，普遍可見底侵蝕面、粒序層理以及礫屑。礫屑成分主要有2種：一種是淺水臺地邊緣礁灘成因的鮞粒灰巖、生屑灰巖和礁灰巖，另一種是斜坡深水成因的泥微晶灰巖、泥巖。淺水成因的滑積礫屑灰巖主要分布在清虛洞組中、上部(圖2)。

3 碳酸鹽巖臺地沉積模式

早寒武世早期桐灣運動后，揚子陸塊西部的康滇古陸進一步抬升并向北略有擴展，川中古隆起和黔中古隆起已具雛形，形成由西向東、由陸變海、西高東低的沉積格局[3-4]。

龍王廟期早期，上揚子邊緣盆地構造活動較為穩定，銅庸斷裂活動性較差，淺灘和生物礁沉積均不發育，上揚子碳酸鹽巖臺地屬于遠端變陡型緩坡臺地模式沉積。龍王廟期中、晚期，銅庸斷裂活動性增強，下降盤下降幅度增大，斜坡坡度變陡，銅庸斷裂西側的臺地邊緣礁灘沉積速率遠大于斷裂東側的盆地相泥頁巖[12，16]。臺地邊緣礁灘快速向上生長，并逐漸向東推進，在黔東湘西多個剖面中均發現重力流沉積，表明斜坡確實存在。考慮到龍王廟中、晚期發育加積型臺地邊緣，臺緣斜坡坡度可能僅為1～3°，至此上揚子區碳酸鹽巖鑲邊臺地初步形成。

圖2 上揚子地區龍王廟期沉積模式

龍王廟期，上揚子沉積區西緣為低緩的康滇古陸，向上揚子提供的陸源碎屑量較少，從西向東陸源碎屑含量逐漸變少。潮坪相主要在資陽一帶發育，位于川中古隆起之上水體較淺。上揚子區陸表海生長的大量藻席對來自廣海方向的波浪起著阻擋作用，以致向陸方向大片區域的海水流通不暢，因此潮坪—局限臺地沉積發育。龍王廟中、晚期發生區域性海退，海水更加局限，潮坪—局限臺地相帶向東擴展，而開闊臺地相帶進一步縮小變窄(圖2)。

龍王廟早期，位于川中剛性基底與黔中剛性基底之間的川東—渝北塑性基底相對下降[5]，龍王廟中期川南—鄂西區域持續沉降，在古地貌上則形成穩定凹陷，由于氣候干旱、海水局限，主要為澙湖沉積，向澙湖中心方向海水咸度增加，在咸化澙湖沉積中心沉積了數百米厚的蒸發巖，向四周膏鹽巖方向逐漸減少，呈“牛眼式”分布。龍王廟晚期的澙湖規模相當大，由川南樂山至鄂西恩施一帶廣泛分布。雖然澙湖內局部存在障壁高地阻隔，但整體上連成一片且同屬于中上揚子內部的一個超大型、蒸發型澙湖沉積體系(圖3)。

4 油氣勘探意義

黔東—湘西的臺緣礁灘由于受到后期強烈的抬升剝蝕，大部分暴露于地表。受銅庸逆沖大斷裂熱液蝕變影響、儲層破壞嚴重，因此，龍王廟期的臺地邊緣礁灘相帶基本上不具油氣勘探意義。龍王廟期開闊臺地相帶比較狹窄，主要位于黔北及黔東一帶，受燕山期以來抬升剝蝕、埋深有限的影響，油氣成藏條件較差。局限臺地相帶寬廣，儲集層和蓋層明顯受到沉積相的控制，特別是臺內灘和咸化澙湖相沉積體，具有良好的油氣富集條件。

4.1 臺內灘

位于澙湖周緣的微地貌高地，水體較淺、水動力中等—較強，鮞粒灘和砂屑灘相對發育，沉積后期間歇性暴露于大氣淡水環境，鮞粒灰巖和砂屑灰巖易發生白云石化和溶蝕作用，具備形成孔隙性儲層的良好條件。特別是顆粒灘疊合于加里東期古隆起之上的臺內灘，通過不整合面接受生油凹陷側向運移提供的油氣，易形成地層不整合圈閉和背斜圈閉，具有良好的勘探潛力[1]。威遠構造上的威寒1井是該類氣藏勘探成功的典型實例。

四川盆地龍王廟組臺內灘沉積為天然氣井產量的主力。通過對川中地區多口井的物性數據分析，儲層以選擇性溶蝕孔洞為主，儲集空間主要為粒間溶孔和晶間溶孔，發育半充填—未充填溶蝕孔洞的殘余鮞粒、砂屑白云巖。威寒1井發育孔隙型儲層，儲層厚度為35.5 m，孔隙度為2.51%～8.23%[17-18]，日產天然氣為11×104m3/d[1]。

筆者推測環川南—鄂西圍繞咸化澙湖很可能發育大規模條帶狀臺內灘沉積(圖3)，形成“連續型”或準連續大規模天然氣藏。

圖3 上揚子龍王廟中晚期沉積相

4.2 咸化澙湖

龍王廟期咸化澙湖相膏鹽巖類巖層厚度達十余米至數百米不等，咸化澙湖中心位于臨7井附近，聚鹽中心膏鹽巖厚度達到700 m，平面上在川南樂山—渝南江津—鄂西恩施一帶穩定分布，連成一片(圖3)，膏鹽巖的流動不僅形成眾多的構造、地層、巖性及組合型油氣圈閉，而且由此產生豐富的斷裂系為油氣的垂直短距離運移提供了通道[19-21]。世界上許多大型或特大型油氣田都與鹽構造有關，特別是鹽下震旦系燈影組的溶蝕孔洞白云巖。高石梯構造上的高石6井就是該類氣藏勘探成功的實例。

川東南丁山1井清虛洞組膏鹽類巖層厚約28 m，但寒武系清虛洞組和震旦系燈影組均未獲得工業氣流。有人認為丁山1井勘探失利的主要原因是：燕山期齊耀山大斷裂逆沖錯斷膏鹽巖蓋層，油氣沿斷裂逸散，使膏鹽巖失去封蓋作用[22]。

綜合以上因素分析，認為龍王廟期咸化澙湖相膏鹽巖之下的燈影組很可能存在大規模天然氣藏，遠離大斷裂區域勘探成功幾率將提高。

5 結 論

(1) 龍王廟中、晚期，上揚子海域發生區域性海退，潮坪—局限臺地相帶向東擴展，澙湖規模也有所擴大，上揚子臺地東南邊緣礁灘迅速向上生長并向東推進，在斜坡帶上發育碎屑流、濁流等多種淺水成因的重力流沉積，陸架坡折與臺地邊緣位置基本重合，上揚子碳酸鹽巖臺地初具鑲邊臺地特征。

(2) 澙湖周緣發育臺內灘，沉積后間歇性暴露于大氣淡水環境，易發生白云石化和溶蝕作用，具備形成孔隙性儲層的良好條件，特別是疊合于川中古隆起之上的龍王廟組臺內灘具有良好的油氣勘探潛力。另外，龍王廟組咸化澙湖相膏鹽巖之下的燈影組很可能存在天然氣藏，特別是遠離大斷裂的鹽下構造具有良好的油氣勘探潛力。

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編輯 姜 嶺

20140816；改回日期：20141204

中國地質調查局攻關項目“雪峰山西側地區海相油氣地質調查”(1212010782003)

馮偉明(1986-)，男，工程師，2008年畢業于西南石油大學勘查技術與工程專業，2011年畢業于該校礦產普查與勘探專業，獲碩士學位，現從事沉積地質、石油地質方面調查與研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.013

TE121.3

A

1006-6535(2015)01-0061-05