川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相特征

楊雪飛，王興志，代林呈，楊躍明，謝繼榮，羅文軍

川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相特征

楊雪飛1，2，3，王興志1，2，3，代林呈1，2，3，楊躍明4，謝繼榮4，羅文軍4

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610500；2.四川省天然氣地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610500；3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都610500；4.中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都610051）

結(jié)合四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組區(qū)域地質(zhì)資料，以及川中地區(qū)錄井、測(cè)井及巖心等資料，探討了研究區(qū)龍王廟組的沉積特征及沉積相展布。研究認(rèn)為：川中地區(qū)在早寒武世龍王廟組沉積期位于陸表海碳酸鹽局限—蒸發(fā)臺(tái)地內(nèi)，包括局限瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)坪和混積潮坪等4種亞相。龍王廟組沉積期經(jīng)歷了2次海侵—海退旋回，縱向上發(fā)育了2套完整的瀉湖—臺(tái)內(nèi)灘—臺(tái)坪—混積潮坪沉積組合，分別對(duì)應(yīng)于龍王廟組上段和下段。瀉湖亞相發(fā)育于各段底部，具有水體局限和能量弱的沉積特征；臺(tái)內(nèi)灘亞相發(fā)育于各段中部，分別沉積了一套厚層砂屑白云巖和鮞粒白云巖，在研究區(qū)分布穩(wěn)定；臺(tái)坪亞相發(fā)育于各段中上部，沉積物以淺色細(xì)晶粒白云巖為主，具有沉積水體淺且易暴露的沉積環(huán)境特征；混積潮坪亞相僅發(fā)育于各段頂部，為海退最晚期的沉積產(chǎn)物。受龍王廟組沉積期樂(lè)山—龍女寺水下古隆起的影響，川中地區(qū)位于水下隆起斜坡部位，水動(dòng)力整體較強(qiáng)，其沉積相分布與水下古隆起密切相關(guān)。

沉積特征；展布規(guī)律；下寒武統(tǒng)；龍王廟組；川中地區(qū)

0　引言

四川盆地寒武系地層發(fā)育齊全，下寒武統(tǒng)底部烴源巖優(yōu)良［1-5］，遠(yuǎn)景資源量在下古生界中占首位［6］。下寒武統(tǒng)龍王廟組因其埋深大，勘探程度低，長(zhǎng)期處于兼探地位，未作為目的層開(kāi)展過(guò)詳細(xì)研究，因此對(duì)其地質(zhì)認(rèn)識(shí)相對(duì)較淺［7-8］。直至2012年，隨著川中地區(qū)該層位油氣勘探獲得重大突破，尤其是磨溪—高石梯地區(qū)陸續(xù)鉆探的多口井在龍王廟組均獲得較好的試油結(jié)果，使龍王廟組成為盆地內(nèi)繼長(zhǎng)興組和飛仙關(guān)組之后又一重要含油氣層位，展現(xiàn)出巨大的勘探潛力，而川中安岳氣田磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏也成為我國(guó)截至目前發(fā)現(xiàn)的最大單體整裝氣藏。前人研究認(rèn)為，川中地區(qū)龍王廟組為一套發(fā)育于碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)的厚層白云巖，其儲(chǔ)層以溶蝕孔（洞）極為發(fā)育的顆粒白云巖與晶粒白云巖為主，儲(chǔ)層的發(fā)育程度與不同沉積相帶的展布密切相關(guān)［9］。國(guó)內(nèi)外對(duì)碳酸鹽臺(tái)地的研究已經(jīng)取得了大量的研究成果［10-13］，認(rèn)為在廣闊的碳酸鹽臺(tái)地上發(fā)育的臺(tái)內(nèi)灘體?？裳莼癁閮?yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集體。目前，人們對(duì)川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組的沉積特征尚不十分清楚，尤其是對(duì)臺(tái)內(nèi)灘的發(fā)育及分布的認(rèn)識(shí)仍然十分膚淺。筆者對(duì)川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相的發(fā)育特征及分布規(guī)律進(jìn)行分析，以期為四川盆地龍王廟組儲(chǔ)層研究提供依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地是一個(gè)典型的多旋回沉積盆地［14-15］。川中地區(qū)位于四川盆地中部，構(gòu)造上隸屬于樂(lè)山—龍女寺古隆起［16］，屬于川中古隆起中斜平緩帶（圖1）。前人研究認(rèn)為，經(jīng)下寒武統(tǒng)筇竹寺組和滄浪鋪組陸棚碎屑的填平補(bǔ)齊作用后，四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積期的古地貌趨于平緩，地勢(shì)呈西高東低的特征。受早寒武世區(qū)域拉張構(gòu)造環(huán)境的影響，川中地區(qū)樂(lè)山—龍女寺水下古隆起開(kāi)始形成，而川東地區(qū)下降成為凹陷區(qū)。到龍王廟組沉積期，四川盆地總體呈現(xiàn)為向東傾斜的凹隆相間的古地理背景［1，16-19］。受周緣古陸和水下古隆起的雙重影響，川中地區(qū)早寒武世龍王廟組沉積期發(fā)育了局限—蒸發(fā)海臺(tái)地沉積［7，10，20］。

圖1　川中地區(qū)構(gòu)造位置（a）及下寒武統(tǒng)龍王廟組地層綜合柱狀圖（b）Fig.1　Location map（a）and stratigraphic column（b）of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

龍王廟組總體屬于1個(gè)海侵—海退的三級(jí)層序，包括2個(gè)四級(jí)海平面升降旋回，形成了2套海退沉積產(chǎn)物。根據(jù)海平面變化，可將研究區(qū)龍王廟組以中部一套含石膏假結(jié)核的泥晶白云巖底部為界，劃分為龍王廟組上段及下段（參見(jiàn)圖1）。研究區(qū)龍王廟組以白云巖沉積為主，含少量碎屑物質(zhì)，巖性主要包括泥質(zhì)白云巖、晶粒白云巖、顆粒白云巖以及砂質(zhì)白云巖。泥質(zhì)白云巖主要發(fā)育于各段底部，顏色較深，含有較多的泥質(zhì)條帶，巖心中可見(jiàn)生物鉆孔、石膏假結(jié)核和泥質(zhì)紋層變形等深水沉積構(gòu)造，巖性致密幾乎無(wú)孔隙發(fā)育。顆粒白云巖主要發(fā)育于龍王廟組各段中上部，沉積于2個(gè)旋回的中晚期，顆粒以砂屑占優(yōu)勢(shì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%，砂屑白云巖粒間（溶）孔發(fā)育，為研究區(qū)最主要的儲(chǔ)集巖。晶粒白云巖顏色較淺，以粉—細(xì)晶為主，晶間（溶）孔較發(fā)育，為較常見(jiàn)的儲(chǔ)集空間。

2　沉積相類(lèi)型

早寒武世龍王廟組沉積期四川盆地位于陸表海碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)［20］，受周緣古陸和水下古隆起的雙重影響，川中地區(qū)屬蒸發(fā)—局限臺(tái)地沉積環(huán)境，由西向東水體逐漸加深，沉積環(huán)境也逐漸變得開(kāi)闊。龍王廟組各段自下而上均發(fā)育了局限瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)坪以及混積潮坪等4種亞相，每種亞相均具有各自典型的沉積特征。

2.1瀉湖亞相

瀉湖亞相位于局限—蒸發(fā)臺(tái)地內(nèi)的低洼部位，水體較深，其分布范圍局限，主要沉積了一套深色的泥晶白云巖夾泥質(zhì)條帶和石膏假結(jié)核等。泥質(zhì)條帶在壓實(shí)作用下易發(fā)生塑性變形（圖版Ⅰ-1）。同時(shí)，由于水體蒸發(fā)作用所形成的高密度CaSO4流體在重力作用下由高部位向?yàn)a湖流動(dòng)，形成一些膏質(zhì)結(jié)核。石膏溶解后形成的膏?？祝ǘ矗┖笃谕话自剖涮?。瀉湖沉積中常發(fā)育一些廣鹽性生物，如介殼等，形成薄層泥晶介殼白云巖夾于含泥質(zhì)條帶的泥晶白云巖中，生物擾動(dòng)與鉆孔等生物作用痕跡保存較好（圖版Ⅰ-2）。瀉湖亞相中還可見(jiàn)少量礫屑層夾于泥質(zhì)泥晶云巖中（圖版Ⅰ-3），其與下伏地層呈突變接觸。

2.2臺(tái)內(nèi)灘亞相

臺(tái)內(nèi)灘亞相位于蒸發(fā)—局限臺(tái)地內(nèi)的微地貌高地上，沉積界面位于浪基面附近，水體能量高，有利于顆粒巖的堆積。臺(tái)內(nèi)灘主要發(fā)育于龍王廟組各段中上部，顆粒含量較高，以砂屑為主（圖版Ⅱ-1），少量鮞粒、豆粒與礫屑等（圖版Ⅱ-2）。巖石類(lèi)型主要為淺灰色—褐灰色亮晶砂屑白云巖和亮晶鮞粒白云巖。顆粒灘在沉積時(shí)由于強(qiáng)水動(dòng)力條件下的淘洗作用強(qiáng)烈，黏土等細(xì)粒物質(zhì)少，通常具有較高的原生孔隙［21-24］，可作為后期成巖改造中的流體通道。顆粒巖白云石化作用及溶蝕作用通常均較強(qiáng)，因此常可見(jiàn)殘余粒間孔、粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔（圖版Ⅱ-3），為良好的儲(chǔ)集空間。在測(cè)井響應(yīng)上，臺(tái)內(nèi)灘由于淘洗作用強(qiáng)烈，細(xì)粒物質(zhì)極少，因而具有較低的自然伽馬值；同時(shí)，顆粒巖因溶蝕孔（洞）較發(fā)育可作為良好的滲透層，其深、淺側(cè)向電阻率曲線具有明顯的差異。

2.3臺(tái)坪亞相

臺(tái)坪亞相位于臺(tái)地內(nèi)部整體較平坦的淺水低能沉積環(huán)境。研究區(qū)臺(tái)坪亞相主要發(fā)育于龍王廟組各段上部，其典型沉積特征和判別標(biāo)志主要有：①沉積物顏色相對(duì)較淺，晶粒粒度較細(xì)，鏡下以泥—粉晶白云巖為主（圖版Ⅱ-4），表明沉積水體淺、能量低；②發(fā)育鳥(niǎo)眼狀沉積構(gòu)造、干縮裂縫及碎片等（圖版Ⅱ-5～Ⅱ-6）；③垂向上以發(fā)育向上變淺的沉積序列為特征；④缺乏反映潮汐流特征的沉積構(gòu)造及潮汐成因的顆粒巖類(lèi)。

龍王廟組沉積中晚期，川中地區(qū)受持續(xù)海退的影響，位于臺(tái)地內(nèi)部，尤其是樂(lè)山—龍女寺水下古隆起核部的地形相對(duì)平坦，海水很淺，沉積界面處于平均海平面附近。沉積物常周期性或較長(zhǎng)期暴露于大氣淡水之下，潮汐和波浪作用均相對(duì)較弱，沉積水體具有向上變淺的特征，常常是同生巖溶發(fā)育的主要層段。

2.4混積潮坪亞相

早寒武世龍王廟組沉積期四川盆地中部受西部康滇古陸物源區(qū)的影響，在研究區(qū)可見(jiàn)少量混積巖沉積，主要為砂質(zhì)白云巖和云質(zhì)砂巖（圖版Ⅱ-7）。混積潮坪上常發(fā)育一些透鏡狀潮汐溝道產(chǎn)物，下部見(jiàn)沖刷侵蝕面，具有正粒序遞變特征（圖版Ⅱ-8）。研究區(qū)僅在西部靠近物源區(qū)的數(shù)口井中見(jiàn)混積潮坪沉積，縱向上主要發(fā)育于龍王廟組各段頂部。海水向東退去，水下古隆起核部絕大多數(shù)地區(qū)暴露至海平面之上，西部物源供應(yīng)增加，使得部分地區(qū)沉積了一套含大量陸源砂的混積巖。同時(shí)，受潮汐作用影響形成一些潮汐溝道和潮汐灘體等事件性沉積，在盆地西部南江橋亭野外剖面上可見(jiàn)潮上帶暴露干裂標(biāo)志。

3　沉積相與儲(chǔ)層的關(guān)系

3.1沉積相分布特征

早寒武世龍王廟組沉積期四川盆地由西向東水體逐漸加深，陸源沉積明顯減少，沉積相的分帶現(xiàn)象極為明顯。在靠近陸源的川西資陽(yáng)地區(qū)，陸源供應(yīng)豐富，沉積了一套以砂質(zhì)白云巖和云質(zhì)砂巖為主的混積巖，屬混積潮坪亞相沉積（圖2）；向東至川中磨溪—高石梯地區(qū)水體較淺且陸源砂泥質(zhì)逐漸減少，沉積了一套以顆粒白云巖及晶粒白云巖為主的臺(tái)內(nèi)灘及臺(tái)坪亞相；向東至廣安地區(qū)水體局限，發(fā)育了一套瀉湖亞相沉積。

圖2　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相平面展布Fig.2　Sedimentary facies distribution of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

臺(tái)地灘內(nèi)部顆粒灘往往是隨機(jī)地堆積在古地貌高地上，較難大規(guī)模沉積。但研究發(fā)現(xiàn)，龍王廟組臺(tái)內(nèi)灘分布廣、厚度大且較穩(wěn)定。結(jié)合四川盆地構(gòu)造演化史研究發(fā)現(xiàn)，樂(lè)山—龍女寺隆起為一繼承性古隆起，其在震旦紀(jì)末已具雛形，至早寒武世演化為水下古隆起。受四川盆地早寒武世龍王廟組沉積期樂(lè)山—龍女寺水下古隆起的影響，川中地區(qū)位于該古隆起的斜坡部位，沉積水動(dòng)力較強(qiáng)，且有利于顆粒巖的堆積，龍王廟組顆粒灘在川中水下古隆起附近具有一定的分布范圍，向海一側(cè)往往圍繞古隆起翼部呈環(huán)帶狀分布。龍王廟組沉積期水下古隆起核部區(qū)域沉積界面高于浪基面，因而沉積水體淺且能量低，發(fā)育了一套以淺色細(xì)晶粒白云巖為主的臺(tái)坪相沉積。由于古隆起的遮擋作用，隆起西側(cè)的斜坡部位波浪能量難以波及，且受陸源砂影響，主要發(fā)育一套混積潮坪亞相，沉積物以含砂質(zhì)白云巖為主。

3.2沉積相演化

川中地區(qū)早寒武世龍王廟組沉積期包含2個(gè)四級(jí)海平面升降旋回，沉積水體向上逐漸變淺，依次發(fā)育瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)坪沉積，局部地區(qū)存在混積潮坪沉積，縱向上形成了2套海退沉積序列（圖3）。龍王廟組上段較下段深水沉積物明顯減少，顆粒灘及云坪沉積增多。從川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組東西向剖面可見(jiàn)2期明顯的海退沉積序列，灘體具有明顯的向東遷移特征，相同沉積相也呈向上逐漸抬升的趨勢(shì)。

圖3　川中地區(qū)東西向剖面下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相連井剖面Fig.3　Well-tie section of sedimentary facies of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

3.3沉積相與儲(chǔ)層的關(guān)系

通過(guò)對(duì)研究區(qū)2口井龍王廟組近500塊不同巖性樣品進(jìn)行的物性分析與對(duì)比發(fā)現(xiàn)，顆粒白云巖的平均孔隙度明顯高于其他白云巖類(lèi)的平均孔隙度（表1）。砂屑白云巖孔隙度一般為4%～5%，而各類(lèi)晶粒白云巖的孔隙度為2%～4%，均優(yōu)于平均孔隙度小于1%的泥質(zhì)白云巖，表明儲(chǔ)層的孔隙度與巖性密切相關(guān)，最有利的儲(chǔ)集巖巖性為砂屑白云巖，其次為晶粒白云巖。巖性差異為儲(chǔ)層的后期形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而不同巖性形成于不同的沉積環(huán)境，因此沉積相直接控制了儲(chǔ)層的發(fā)育位置和分布范圍。臺(tái)內(nèi)灘為研究區(qū)龍王廟組最有利于儲(chǔ)層發(fā)育的沉積亞相類(lèi)型。

表1　川中地區(qū)龍王廟組不同巖性平均孔隙度統(tǒng)計(jì)Table1　Core porosity of different lithologies of Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

結(jié)合研究區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組儲(chǔ)層特征研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層的發(fā)育位置與龍王廟組沉積期的2次沉積旋回密切相關(guān)，2次沉積旋回的中上部及頂部為儲(chǔ)層發(fā)育的較有利位置。這是由于在單個(gè)沉積旋回中沉積物由下至上粒度變粗，顆粒含量逐漸增高，原始粒間孔喉增大（圖4）。在沉積旋回中上部發(fā)育的顆粒白云巖，由于顆粒骨架的支撐較有利于原生孔隙的保存，并在后期溶蝕作用改造下形成較好的次生儲(chǔ)集空間，而單個(gè)旋回頂部的晶粒白云巖，巖性較純且易短暫暴露于海平面之上，更易接受大氣淡水的成巖改造作用而產(chǎn)生溶蝕孔（洞），因此單個(gè)沉積旋回上部和頂部均有利于儲(chǔ)層發(fā)育。

圖4　川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積旋回與儲(chǔ)層的關(guān)系Fig.4　Relationship between reservoir and sedimentary cycle of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

4　結(jié)論

（1）早寒武世龍王廟組沉積期，四川盆地位于陸表海碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)，川中地區(qū)主要發(fā)育蒸發(fā)—局限臺(tái)地相，可進(jìn)一步劃分為瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)坪和混積潮坪等4種亞相。

（2）川中地區(qū)龍王廟組每種亞相均具有其典型的沉積特征，瀉湖亞相發(fā)育于臺(tái)內(nèi)低洼處，沉積物為暗色，且具有生物擾動(dòng)或石膏假結(jié)核的含泥晶白云巖；臺(tái)內(nèi)灘亞相分布廣、厚度大，沉積物以砂屑白云巖或鮞粒白云巖占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；臺(tái)坪亞相位于淺水低能沉積環(huán)境，沉積物色淺、粒細(xì)，具暴露干裂標(biāo)志；混積潮坪亞相分布于研究區(qū)西部靠近陸源的地區(qū)，陸源砂及暴露標(biāo)志均較多。

（3）川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相的演化與分布主要受海平面升降以及沉積期古地貌等的控制，其中海平面的升降引起了龍王廟組沉積相平面上的遷移及縱向上沉積旋回的形成。

（4）樂(lè)山—龍女寺水下古隆起控制了臺(tái)內(nèi)灘的分布，隆起斜坡區(qū)位于浪基面附近，水動(dòng)力較強(qiáng)，有利于顆粒灘的堆積，因而研究區(qū)臺(tái)內(nèi)灘常以環(huán)繞古隆起邊緣的形態(tài)分布。臺(tái)內(nèi)灘與臺(tái)坪沉積的顆粒白云巖具有較高的原生孔隙并有利于后期的成巖改造作用，是龍王廟組氣藏較有利的儲(chǔ)集層。

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圖版Ⅰ說(shuō)明：川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組瀉湖相沉積特征。1.含泥質(zhì)泥晶白云巖，含石膏假結(jié)核，夾薄層介殼層，WL3井，5 700.89 m；2.含泥質(zhì)泥晶白云巖，泥質(zhì)紋層發(fā)生變形，發(fā)育生物擾動(dòng)、生物鉆孔等特殊構(gòu)造，WL16井，5 680.14～5 680.41 m；3.含泥質(zhì)泥晶白云巖，發(fā)育生物鉆孔等特殊構(gòu)造，夾礫屑層，WL21井，4 680.04～4 680.23 m

圖版Ⅱ

（本文編輯：李在光）

Sedimentary features of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in the central Sichuan Basin

YANG Xuefei1，2，3，WANG Xingzhi1，2，3，DAI Lincheng1，2，3，YANG Yueming4，XIE Jirong4，LUO Wenjun4
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；2.Key Laboratory of Natural Gas Geology in Sichuan Province，Chengdu 610500，China；3.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；4.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu 610051，China）

Combining with geological background of Sichuan Basin，this paper studied the sedimentary features of Longwangmiao Formation in the central Sichuan Basin by means of cores，thin section observations and logging analysis.It indicates that the study area was located in restricted-evaporated platform during Longwangmiao period，which includes lagoon，intra-platform shoal，platform flat and tidal flat.During the Longwangmiao period，two episodes of transgression and regression process had occurred，and two sets of lagoon-intra-platform shoal-platform flat-tidal flat sediments developed upward.Lagoon developed in the bottom of Longwangmiao Formation，with deep and low fluid energy.Intraplatform shoal developed in the middle part of Longwangmiao Formation，and it was composed of thick dolarenite and oolitic dolostone with steady distribution in the study area.The fine crystalline dolostone generated in the platform flatwith shallow and low energy，where was easy to be exposed to the surface and dissolved by meteoric fresh water. Tidal flat only developed in the top of Longwangmiao Formation，and often formed in the end of the regression. Affected by Leshan-Longnvsi paleouplift under the water，the study area was mainly located in intra-platform shoal with high energy.

sedimentaryfeatures；distribution rule；Lower Cambrian；LongwangmiaoFormation；central Sichuan Basin

TE121.3

A

1673-8926（2015）01-0095-07

2014-03-12；

2014-06-16

四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：SZD0414）資助

楊雪飛（1988-），女，西南石油大學(xué)在讀博士研究生，研究方向?yàn)槌练e及儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)。地址：（610500）四川省成都市新都區(qū)西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。E-mail：yangxf_queen@163.com

王興志（1964-），男，教授，博士生導(dǎo)師。主要從事沉積與儲(chǔ)層的教學(xué)與研究工作。E-mail：wxzswpi@163.com。