四川盆地前震旦纪沉积岩新认识与油气勘探的意义

张 健沈 平杨 威杨 雨曾富英

1.中国石油西南油气田公司勘探处 2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

四川盆地前震旦纪沉积岩新认识与油气勘探的意义

张 健1沈 平1杨 威2杨 雨3曾富英2

1.中国石油西南油气田公司勘探处 2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

张健等.四川盆地前震旦纪沉积岩新认识与油气勘探的意义.天然气工业，2012，32（7）：1-5.

四川盆地前震旦纪地层至今未被钻井揭示，前人对该盆地的基底特征进行过很多有益的探索性研究，认为四川盆地的基底具有双重性。通过对近年来该盆地新采集的二、三维地震资料解释成果的分析研究，得出以下新认识：四川盆地震旦系之下仍发育厚度介于3 000～5 000 m含古生物化石的巨厚沉积岩，地层层位属于新元古界南华系澄江组；按地震反射时间推算，盆地基底埋深（沉积岩厚度）介于8 000～15 000 m；前震旦纪沉积岩地震反射连续性较好、能量较强，推测其岩性主要为碎屑岩，在盆地内可能未变质或仅轻微变质，有可能成为有价值的、新的勘探领域。鉴于四川盆地震旦系之下的沉积岩是天然气勘探值得探索的新领域，目前处于尚待认识的阶段，建议钻探超深井以揭示深部地层的奥秘，井位宜选择在埋深相对小、无火山岩刺穿的区域。

四川盆地 前震旦纪 沉积岩 碎屑岩 未变质或轻微变质 天然气勘探 新领域 超深井

1 研究概况

前人对四川盆地的基底特征进行过很多有益的探索性研究，认为四川盆地的基底具有双重性，即太古代—早元古代的康定群经中条运动成为深部结晶基地（距今1 700～1 900 Ma）；中元古代—晚元古代的峨边群经晋宁运动构造盆地褶皱基底（距今780～1 700 Ma）。沉积岩厚度最小的区域是川中地区，厚度介于6 000～8 000 m，其中威远和高石梯地区经钻探证实仅厚5 000～6 000 m［1－2］。前人对盆地周缘露头的研究结果认为，前震旦纪板溪群主要分布在盆地东南缘湘鄂西一带，为浅变质砂岩与板岩，局部夹砾岩、千枚岩，含凝灰质；在盆地东北部，莲沱组为紫红色砂岩、含砾砂岩夹凝灰岩；在盆地西南部，下部苏雄组为玄武岩、流纹岩、英安岩和火山碎屑岩，上部开建桥组为凝灰质砂岩、长石岩屑砂岩夹流纹岩、凝灰岩。总体上来看，就野外资料而言，前震旦纪地层在盆地周边地区岩性、厚度差异悬殊，变化很大［3－5］。

通过对近年来四川盆地新采集的二、三维地震资料解释成果的分析，笔者认为四川盆地大部分地区震旦系之下还发育巨厚的沉积岩，厚度介于3 000～5 000 m，对应2000年5月第三届全国地层会议通过的《中国区域年代地层 （地质年代 ）表》中的年代关系，其层位可能主要属南华系的澄江组，也可能包含有部分目前尚未钻穿的陡山沱组等层系（表1）。由于目前尚无钻井揭示，从地震剖面上推测主要为碎屑岩，可能未变质或仅轻微变质，有可能具有油气勘探价值。

2 震旦系之下沉积岩发育的证据

“十一五”以来，随着油气勘探工作的进一步深化，四川盆地进行了大量的二维、三维地震勘探工作，特别是长排列、大药量、高精度二维地震剖面的资料采集，获得了丰富的盆地深层的地震信息。这些新的地震勘探成果为进一步研究深部地层结构和基底特征提供了较好的基础资料。

1）盆地内经钻井资料标定，震旦系灯影组底界在地震剖面上反射清楚，为较连续的强相位，大区域上能连续追踪对比，在这一区域标志反射界面之下，大量的地震剖面揭示，还有巨厚的沉积岩地震反射。这些地震反射从总体上看波组特征清楚、反射界面清晰，在一定的范围内可以连续对比，判断为沉积岩或浅变质岩系的地震响应特征。在川中地区，有效地震反射向下可以达到5 000 ms，深部反射与浅部地层（震旦系之上）的反射基本是平行的，表现为微弱的褶皱；在川西和川东地区，有效地震反射向下可以达到5 500 ms，中浅层地层褶皱较强，深部的地震反射同样表现为一定程度的褶皱变形和断裂变形，与中浅层地震反射呈亚平行。

表1 四川盆地震旦系及以下沉积岩地层划分表

2）向下地震反射时间介于4 000～5 500 ms，地震反射结构明显发生变化，纵向上的地震反射结构变化带（面）与上覆沉积岩反射层呈明显的交角（不整合？），其下多为无序的杂乱反射或平静的无反射结构，是褶皱变质岩基底的反映，按地震反射时间推算，盆地基底埋深（沉积岩厚度）介于8 000～15 000 m。

2.1 川西地区

图1 川西地区CXNB004测线地震解释剖面图

指四川盆地龙泉山以西的区域。川西地区震旦系下部层系的反射特征从过汉深1井的CXNB004测线地震解释剖面可见（图1）。基底地震反射特征表现为连续性差、杂乱无章、振幅能量弱，推测主要为峨边群中等变质的板岩、片岩和火山变质岩系；震旦系顶界通过汉深1井标定，反射层表现为能量时有转换的双相位，即有时前强后弱，有时为双强，是深层较明显的一个反射界面，定前相位为标层相位；震旦系灯影组底界目前无钻井揭示，通过与邻区和露头相对比来确定，地震反射特征表现为强振幅、中高频率、地震同相轴连续性好。在震旦系底界以下，地震同相轴反射特征横向上连续性仍然较好，尤其是在凹陷位置，纵向上反射界面仍然较清晰，反映了这些地层的成层性好（图1）。

基底与震旦系灯影组底界之间存在一个能量较强的反射层，反射层地震反射特征为中强振幅、中低频率、地震同相轴连续性相对较好，地层成层性好，具有沉积岩的反射特征。从剖面上可以看出灯影组底界至基底双程旅行时介于1 500～2 000 ms，推算其厚度为4 000～5 000 m，即灯影组之下仍发育厚度介于4 000～5 000 m的沉积岩，推测其基底埋深介于12 000～15 000 m。

2.2 川中地区

指四川盆地龙泉山与华蓥山之间的区域。从通过高科1井、高石1井的AT006测线地震解释剖面（图2）可见，在震旦系灯影组底界以下，地震同相轴反射特征横向上连续性仍然较好，纵向上反射界面仍然较清晰，反映了这些地层的成层性好（图2）。基底特征与川西地区相似，地震反射特征表现为连续性较差、振幅能量弱，可能为板溪群以及一些晋宁期和澄江期的火山岩体。震旦系灯影组底界由高科1井和高石1井标定，特征与川西地区相似。该区尚无钻井揭穿震旦系底界，因此，震旦系底界通过与邻区相对比确定，地震反射特征表现为强振幅、中高频率、地震同相轴连续性好。

基底与灯影组底界之间存在能量较强成层性较好的反射层，具有沉积岩的反射特征。从剖面上可以看出，双程旅行时约为1 500 ms，推算其厚度约为4 000 m，即震旦系之下仍发育厚约4 000 m的沉积岩，推测其基底埋深介于8 000～10 000 m。

图2 川中地区AT006测线地震解释剖面图

2.3 川东地区

图3 川东地区THC007测线地震解释剖面图

指四川盆地华蓥山以东的区域。从川东地区THC007测线地震解释剖面（图3）可见：在震旦系灯影组底界以下，地震同相轴反射特征横向上连续性仍然较好，纵向上反射界面仍然较清晰，反映了这些地层的成层性好。基底特征与川西、川中地区相似，地震反射特征表现为连续性较差、振幅能量弱，结合区域资料［6－10］，推测其可能为板溪群及其下伏的褶皱变质岩系，如中元古界黔北的梵净山群和湘西的冷家溪群。震旦系顶底界通过与川西、川中地区波组特征对比确定，灯影组底界与基底之间存在一个能量较强成层性较好的反射层，地震反射特征表现为强振幅、中高频率、地震同相轴连续性好，具有沉积岩的反射特征。

从剖面上推测震旦系总厚度在600 m左右，灯影组底界至基底双程旅行时间介于1 500～2 000 ms，推算其厚度介于4 000～5 000 m，即震旦系之下仍发育厚度介于4 000～5 000 m的沉积岩，推测其基底埋深在12 000 m左右。

3 四川盆地内巨厚沉积岩的特征

3.1 地层年代归属

通过对前人研究成果的分析［11－14］，初步认为，四川盆地保存最早的沉积盖层为新元古界南华系的澄江组（表1），该套地层厚度在2 000～4 000 m（图4），沉积时限为距今725～780 Ma。

最新的年龄数据测试结果显示，震旦系沉积时限为距今542～635 Ma，其中陡山沱组底界为距今635 Ma。这样，四川盆地澄江组与陡山沱组之间就存在90 Ma的地层缺失，相当于中扬子地区南沱组、大塘坡组和古城组，这里初步认为地层缺失可能与澄江运动有关——澄江运动（距今约700 Ma）（罗志立，1986）是一次典型的造陆运动，以陆壳抬升为主，伴随断裂和火山活动，将四川盆地南华系中上统的沉积岩抬升至地表进行剥蚀，形成了澄江组和陡山沱组之间的侵蚀界面。

图4 四川盆地沉积岩厚度分布示意图

3.2 沉积岩特征推测

四川盆地内钻遇时代最老的沉积岩是陡山沱组（宁2井钻遇厚度为307 m），与露头陡山沱组相对比，岩性基本相似，为灰—深灰色碳质页岩、砂质页岩夹砂质灰岩，是广海陆棚相沉积的碎屑岩，地震反射表现为中强振幅的连续反射。目前，盆地周边露头发现震旦系陡山沱组内含优质烃源岩，该黑色泥质烃源岩富含藻叠层，厚度介于1～200 m，一般厚度为30～50 m；残余有机碳含量为0.90%～1.75%，平均为1.73%；干酪根碳同位素值为－30.24‰～－28.53‰，干酪根类型属于腐泥型；镜质体反射率大于3.0%，处于高过成熟生气阶段。

目前对于澄江组沉积岩的认识较少，特别是盆地内尚未钻遇，通过资料可以推测其大多为砂岩、砾岩和泥岩，可能有部分为冰碛岩，代表扬子地台盖层发育初期断块运动背景下削山填谷的陆源碎屑沉积，厚度变化较大，基本未变质或仅轻微变质。在四川盆地西南部会理地区下列古组—苏雄组（距今725～850 Ma，相当于澄江组），见小型薄壳球形藻及古片藻［15］，表明在这一时间段，上扬子地区有生物发育。

3.3 对威28井和女基井钻遇基岩的认识

截至目前，四川盆地内被认为钻穿震旦系陡山沱组的井为威28井和女基井，这两口井都位于乐山—龙女寺古隆起的核部，为四川盆地灯影组底埋深较浅的区域［4］。通过对过威28井地震剖面的分析可以看到，威28井区有一个巨大的花岗岩侵入体（图5），威28井进入陡山沱组后，正好钻遇该侵入体，Rb—Sr法测定同位素年龄值为距今740.99 Ma（罗志立，1987），为澄江期产物。从侵入体两侧的地层特征来分析，其仍具有沉积岩典型的成层性特征。

图5 过威28井05WY13测线解释剖面图

3.4 推测巨厚沉积岩在盆地内的分布

根据对四川盆地内多条地震剖面的分析发现，灯影组底界至基底双层的双程旅行时为1 200～2 000 ms，从地面到褶皱基底的双程旅行时为3 000～5 500 ms，平均速度取5 000～5 500 m／s，推算其沉积岩厚度为8 000～15 000 m，即震旦系灯影组之下仍发育3 000～5 000 m厚的沉积岩（图6）。沉积厚度小的区域在乐山—龙女寺古隆起核部，介于7 000～9 000 m；川中地区沉积厚度介于9 000～10 000 m；而沉积厚度超过10 000 m的区域则在川西地区和川东地区。

图6 四川盆地沉积岩厚度推测图

4 对天然气勘探的意义及勘探建议

通过对比四川盆地内震旦系之下地层与震旦系灯影组、陡山沱组的地震剖面信息，发现其特征比较相似，通过属性分析认为其可能为砂岩和泥岩，因此这套沉积岩可能成为天然气的烃源岩和储集层。对于这套古老的沉积岩，目前还是未知领域，可能曾经发生过油气生成、运移和聚集，灯影组中大量赋存的沥青可能就是证据之一。由于其埋深大，大部分区域目前的钻探难以到达，但随着勘探技术的不断进步，对该领域的探索将成为可能。

鉴于四川盆地震旦系之下的沉积岩是天然气勘探值得探索的新领域，目前处于尚待认识的阶段，建议钻探超深井以揭示深部地层的奥秘，井位宜选择在埋深相对小、无火山岩刺穿的区域。例如四川盆地的西南部和南部地区，震旦系顶面埋深在4 000 m左右，设计井深7 000 m就基本可以揭穿澄江组，有可能通过钻探超深井进一步对震旦系之下的地层及其含油气性进行全面了解。

笔者在前人研究的基础上，结合近期四川盆地油气勘探新进展获得了以上初步认识，借此抛砖引玉，希望引起大家对此问题的争论和探讨，能进一步揭示四川盆地的基底结构即为笔者的初衷。

中国石油西南油气田公司徐春春副总经理、中国石油勘探开发研究院廊坊分院魏国齐副院长对这项研究一直给予关注，中国石油西南油气田公司原副总经理兼总地质师冉隆辉教授对本文的编写提出了宝贵意见并审阅全文，在此致谢！

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10.3787／j.issn.1000-0976.2012.07.001

2012-06-08 编辑 居维清）

张健，1960年生，教授级高级工程师；1982年毕业于原成都地质学院石油系，现任中国石油西南油气田公司勘探处副处长、主任地质师；长期从事石油天然气勘探研究和管理工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3号。电话：（028）86012038。E-mail：zhang＿jian＠petrochina.com.cn