四川川中地区晚二叠世蓬溪—武胜台凹对台内生物礁滩分布的控制作用

张 奇 屠志慧 饶 雷 徐 亮 邓思思

(1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司重庆气矿)

四川川中地区晚二叠世蓬溪—武胜台凹对台内生物礁滩分布的控制作用

张 奇1屠志慧1饶 雷2徐 亮1邓思思1

(1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司重庆气矿)

通过对四川盆地川中地区长兴组、飞仙关组沉积相、地震相研究,认为川中地区由于晚二叠世拉张坳陷的原因,在武胜、蓬溪、盐亭一带形成了蓬溪—武胜台凹。蓬溪—武胜台凹南陡北缓,地震反射特征是在长内长顶形成平行 -连续双强反射,在飞一段发育叠瓦状前积层。台凹内部上二叠统厚度薄,下三叠统飞仙关组厚度大,形成富泥的沉积补偿平衡型混积体系。蓬溪—武胜台凹控制了台内古地貌高带的形成与发育,也对生物礁滩的分布起到控制作用,台凹后缘遂宁断高带与前缘广安抬斜高带是寻找礁滩气藏的有利区带。图 6参 4

川中 晚二叠世 长兴组 飞仙关组 台地 蓬溪—武胜 台凹 礁滩

0 引言

近几年四川盆地的油气勘探研究表明,晚二叠世在川东地区发育的开江—梁平海槽向西北延伸,与广旺海盆相连通,海槽以南剑阁、仪陇、梁平一带为台地边缘相,之后为开阔的碳酸盐岩台地。

虽然从上世纪 80年代以来,在台地内部就先后发现生物礁及礁气藏 (石宝寨、涞滩等),但台地内部特别是川中地区,生物礁滩的钻探与研究程度均较低。2007年 9月,以下古生界为勘探目的的磨溪1井进入长兴组时钻遇生物滩储层,储层厚 25m,平均孔隙度 5.52%,有明显气侵,测试获气 53.7×104m3/d。磨溪 1井生物滩气藏的发现,促使我们重新认识台内礁滩。根据台内已知礁滩体分布与沉积相分析 (杨雨等,2007),提出在盆地中部地区存在两个适合礁滩发育的地貌高带:①涪陵—南充台内地貌高带;②磨溪—合川台内地貌高带,并认为台内高带之间可能为地貌上低洼的地区。

通过对川中地区沉积相、地震相研究,认为在晚二叠世拉张背景下,台地内部也出现拉张坳陷,并因此形成与控制了台内地貌高带分布。

1 地质概况

根据地层记录,早二叠世末发生东吴造陆运动,海平面下降到台地或陆棚边缘以下,四川盆地大范围暴露剥蚀,形成区域性不整合面。

晚二叠世,从龙潭期到长兴期,四川盆地又开始了逐渐的海侵。龙潭初期主要沉积风化壳成因的铝土岩,海侵体系域则表现为频繁往复的海水进退,岩性上是海相灰岩夹浅海碎屑岩沉积,浅海、潮坪相生物发育。高水位时期,川中地区主要岩性是碳质泥页岩夹薄层灰岩。进入长兴期,岩性变化要稳定得多,无论是海陆过渡带、台内还是台缘地区。在台内地区,长一段大致对应于龙潭期之后的最大规模海侵,以生屑灰岩、燧石结核灰岩夹灰黑色页岩,代表海侵体系域。长二段为高水位,泥页岩为主夹生屑灰岩、燧石结核灰岩。长三—长四段为另外一个海侵体系域,主要以碳酸盐岩沉积为主,是整体上海进程度最大的沉积层段。

伴随海侵,在长兴晚期长三段,川中地区在地面与井下均发现了生物礁与生屑滩。地面礁主要分布在川中东部华莹山露头区,从邻水涧水沟到北碚文星场,延绵十余公里 (唐杰,1984)。井下钻遇的生物礁有广 3井、广探 1井、涞 1井礁与磨溪 1井生物滩。地面与井下生物礁滩体加起来已经发现了十余个,主要分布在蓬溪—武胜台凹周缘。

2 蓬溪—武胜台凹存在的特征

蓬溪—武胜台凹,位于南充市以南的武胜、蓬溪、盐亭等地,北西向延伸。蓬溪—武胜台凹属于台地内部的沉陷部分,为台地内部二级负向沉降断块单位,由负向构造运动产生,可能以深大断裂或基底断裂与台凸 (台内高带)分开。

2.1 沉积物厚度

长兴组、飞仙关组厚度变化能够反映出古地貌的差别。有礁地区长兴组或上二叠统厚度要比无礁地区厚约 50m。同样,台凹地区长兴组或上二叠统要比正常地区薄约 50m(图 1)。

图1 蓬溪—武胜台凹及邻区完钻井地层厚度变化曲线图

台凹地区龙女寺构造上二叠统厚 210m～220m,比上倾方向磨溪地区 270m、下倾方向广安地区 280m、合川地区 250m都要薄,比生物礁发育的涞 1井、广3井 (300m～330m)更薄。但飞一段正好相反,台凹地区 (约 220m)比磨溪地区 (150m)、广安地区(190m)要厚一些,说明台凹地区的厚度补偿在飞一段基本完成。

2.2 沉积岩类型

迄今,钻遇蓬溪—武胜台凹的井只有龙女寺构造的深井,华西 2井、宝龙 1井可能钻在台凹边缘。自上二叠统—下三叠统飞仙关组,台凹地区与其他地区,包括礁滩发育带,在岩性上有一些差别,这种差别反映了地貌及水动力条件。

台凹内部沉积水动力条件要弱,表现在两个方面比较明显:①在形成期,即龙潭期,由于地势低洼,碳质页岩、煤层比较发育,龙女寺附近发育两套煤层,厚度达 15m左右。②在补偿期,即飞仙关组沉积初期,由于处于高水位早期,容纳空间增长较快,水质条件不利于碳酸盐岩大量形成,形成富泥的沉积补偿平衡型 (Catch-up)混积体系。如女深 1井长兴组地层仅 110m厚,生物碎屑欠发育,飞一段灰质页岩夹粉砂岩,厚达 150m;又如华西 2井,泥页岩与泥灰岩段厚度比正常环境厚约 50m(图 2)。台凹地区飞一底部有巨厚的含泥质层段,或呈泥质灰岩、泥灰岩,自然伽码普遍为 API40～API60,平均为API47.46,岩石密度 2.73(华西 2井 )。

图2 蓬溪—武胜台凹及邻区完钻井地层对比图

2.3 地震反射与地震相

蓬溪—武胜台凹位于长内长顶平行 -连续双强地震反射区,即长兴组有两个平行、连续、振幅能量强的波阻抗界面(图 3)。台凹地区飞仙关组底部的泥页岩发育,与长兴组灰岩产生强波阻抗界面,在长顶形成振幅能量强,连续性好的反射;长内强反射同相轴是由长二段泥页岩与石灰岩形成。另外在龙潭组内部也有 2个强同相轴,与长兴组组合形成四强轴地震反射特征。

台凹以北及礁滩发育区,由于水动力较强,主要为碳酸盐岩沉积,泥页岩欠发育或者泥质含量低,反射同相轴的能量弱、连续性差或者形成杂乱反射,长兴组的内部或者顶部难以同时形成强反射。台凹以南,由于陆缘物层段增多,表现为多个强反射。

2.4 地震反射层序

台凹区与两侧台内高带反射层序特征有一些差别,典型特征是在台凹地区存在前积反射层序 (图 4)。台凹内部在上二叠统是平行连续强反射特征,在飞仙关组飞一段下部发育 3组～4组叠瓦状前积层,飞一段上部到飞四段底部基本上为平行、连续—弱连续、弱—中强反射。叠瓦状前积层南部起自台凹地区四强轴反射区,在飞四底层拉平剖面上,可明显看出,南陡北缓,由南往北,前积层沉积逐渐向北抬升、延伸,沉积范围超过广安高带。说明飞一段下部前积层在高水位时期由南向北沉积,起着沉积补偿作用。

3 台内构造体系及沉积—构造模式

3.1 晚二叠世构造环境

图3 蓬溪—武胜台凹及两翼高带地震相对比图

图4 蓬溪—武胜台凹地震反射特征(飞四底层拉平剖面)

东吴运动之后,四川盆地大地构造环境由挤压转向拉张,引起基底断裂活动和玄武岩的喷发,形成台盆格局,广旺—开江海槽相互连通,鄂西海槽环绕着四川盆地北东部。台地内部,伴随着张陷作用,形成一系列二级构造单元,即台内隆起和坳陷,分化了沉积环境。

拉张作用从龙潭期即开始了,龙潭组煤系地层的分布,说明拉张环境是由盆地外围向西部发展的。上二叠统煤组的迁移性表现得很清楚。晚二叠世早期,在川东形成吴家坪底部煤组,而四川西南部则是一套陆相碎屑沉积。其后,吴家坪底部煤组被海相灰岩复盖,煤组向西迁移,形成龙潭下煤组,当龙潭下煤组为海相粉砂质泥岩、泥质灰岩复盖后,煤组又向西迁移,形成龙潭中煤组,随着海水西进煤组继续西迁,在川中地区形成龙潭上煤组。海水继续西进,长兴期煤系继续向西迁移形成兴文煤系,最后煤系地层消失在川西宣威组上部的陆相地层中。主要煤组的这种由东向西层位逐渐抬高的迁移性,显示出晚二叠世因基底张性断裂活动造成四川及邻区地壳下沉而引起的海侵的阶段性发展过程 (强子同等,1990)。

拉张作用延续至长兴末期,随着时间推移而加剧,范围也由地台边缘逐渐向地台内部迁移 (罗志立等,1988)。对台缘地区研究发现,长兴组中期拉张活动最大,到晚期盆地的拉张才趋于稳定。但台内台凹与海槽地区的主拉张期可能不一致,从规模与强度上看,台缘地区的拉张在前,持续时间长强度大,台内在后,相对较弱。

台凹的形成时间难以确定,台凹的消失时间,可以根据前积层的分布层段大致确定。蓬溪—武胜台凹前积层主要发育在飞一段中下部,以上均为平行—亚平行反射结构,与台内其它区域没有区别。而广旺—开江海槽地区,由于坳陷深度更大,前积层结构一直发育到飞二阶段。

3.2 晚二叠世沉积 -构造模式

童崇光等在 1989年研究了川中地区隐伏断层和裂缝系统及其与油气关系,认为台内断裂可能是以隐伏断裂形式存在,即对表层构造的控制现象较弱,但反映在沉积体上有所不同。其中北西向线性构造主要作 310°方位延伸,多断续分布,规模较大,斜贯整个川中地区。自东北向西南可以分 5个带,与蓬溪—武胜台凹相关的有两个带:①NW2武胜—南充线性构造带;②NW3铜梁—三台线性构造带,经潼南、遂宁、射洪等地,规模远大于 NW2。

现在看来,这些隐伏线性构造带可能在晚二叠世是活动的,特别是 NW3。根据大川中测线飞四底层拉平剖面 (图 4),蓬溪—武胜台凹南陡北缓,说明台凹不是由 Y字型断裂带组成的地堑型坳陷,而是由向北东倾的主要拉张断裂带控制。伴随这种坳陷的产生,在蓬溪—武胜台凹的前缘与后缘形成相对隆升的构造单元与环境:①断裂上盘的遂宁断高带,为蓬溪—武胜台凹断陷时形成的相对上升盘;②沉降断块本身形成向北抬斜的抬斜断块 (tilted fault block),以南充断裂带为枢纽,发生旋转而抬升掀斜,产生广安抬斜高带。由此可见,广安抬斜高带与遂宁断高带产生原因是不同的,也处于不同的断块上,虽然他们可能为同一时期产物。

拉张是一个构造应力松弛、断块发生沉降作用的过程,是相对海平面上升的环境,这种上升环境伴随着可容空间的增长,非常有利于生物礁滩建造的形成发育。由于台内拉张期主要在长三沉积时期,因此在蓬溪—武胜台凹前、后缘的古地貌高带上,随着海进,在长三段开始发育与生长生物礁滩 (图 5),这些台内礁滩体也成带分布。

图5 四川盆地长兴期沉积 -构造模式示意图 (NE向)

4 台凹前后缘沉积高带为有利勘探区带

广安抬斜高带,分布于邻水、广安、西充、南部等地,已经发现了广 3井礁、广探 1井礁,与地面华莹山涧水沟礁实际上处于一个生物礁发育带上。遂宁断高带,分布于遂宁、潼南、合川等地区,已经发现涞 1井礁与磨溪1井生物滩及华莹山众多地面礁。蓬溪—武胜台凹前后缘高带均为形成礁滩的有利环境,也是未来长兴组礁滩气藏勘探的有利区带(图 6)。

图6 四川盆地川中地区长兴期沉积相简图

1 强子同,文应初,唐杰,等 .四川及邻区晚二叠世沉积作用及沉积盆地的发展 [J].沉积学报,1990,8(1):79-90.

2 唐杰 .四川重庆北碚地区上二叠统文星场礁的岩石学及微相特征[J].西南石油学院学报,1984,(4),19-32.

3 王生海,强子同 .四川华蓥山涧水沟上二叠统生物礁[J].石油与天然气地质,1992.13(2).

4 罗志立、金以钟,朱夔玉,等 .试论上扬子地台的峨眉地裂运动[J].地质评论,1988,34(1).

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CONTROLOF LATER PERM IAN PENGXI-W USHENG DEPRESSI ONALPLATFORM ON BI OREEF ANDSHOALD ISTRIBUTI ON W ITHIN PLATFORM,CENTRALSICHUAN BASIN

ZHANG Qi1,TU Zhihui1,RAO Lei2,XU Liang1and DENG Sisi1(1.Research Institute of Exploration andDevelopment,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company;2.Chongqing GasDistrict,PetroChina SouthwestOil and Gasfield Company).

In thispaper,both sedimentary and seismic facisofChangxing and Feixianguan for mations,central SichuanBasin,are studied.It is considered that,caused by tensional depression at later Permian,the Pengxi-WushengDepressional Platfor m formed alongWusheng-Pengxi-Yanting zone.The platfor m is characterized by steep in south and gentle in north,and its seis mic reflection is of a parallel-continuous dual strong reflection formed at long-top within platform.In addition,some imbricate forest beds developed in T1f1.W ithin platform,the upper Permian is featured by thin thicknesswhereas lower Triassic Feixianguan For mation by thick thickness,and to form a mixed deposition of sed imentary compaction balanced type with rich mud.This platfor m controls not only the formation and development of paleogeomorphic highs but also the bioreef and shoal distribution.Studied results show that the favorable zones to discover both bioreef and shoal gas reservoirs are Suining fault high in back margin and Guang’an uplift inclined high in front margin within platform.

Sichuan,central SichuanBasin,later Per mian,Changxing For mation,Feixianguan Formation,platform,Pengxi-Wusheng,depressional platform,bioreef and shoal

张奇,男,1963年出生,高级工程师;现在中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院从事天然气地质研究工作。地址:(610051)四川省成都市府青路一段 1号。电话:(028)86015631。E-mail:zhangqi@pertochina.com.cn

book=33,ebook=482

(修改回稿日期 2010-04-25 编辑 王晓清)

NATURALGAS EXPLORAT ION&DEVELOPMENT.v.33,no.4,pp.1-4,10/25/2010