四川盆地二叠纪-三叠纪开江-梁平陆棚形成演化与礁滩发育

黄仁春

(中国石油化工股份有限公司 勘探南方分公司，成都 610041)

露头及钻探资料揭示，四川盆地二叠系-三叠系海相礁滩地层主要发育于上二叠统-下三叠统，主要包括吴家坪组碳酸盐岩缓坡生屑滩、长兴组台地边缘生物礁滩、飞仙关组台地边缘鲕粒滩坝及叠置迁移薄层鲕粒滩，而平面上主要分布在开江-梁平陆棚的东西两侧。礁滩体的纵横向展布呈现较强规律性，与开江-梁平陆棚的形成演化密切相关。针对陆棚形成演化与礁滩发育关系的研究既是对四川盆地前期勘探成果的总结深化，为礁滩勘探指明方向，同时也可为其他地区的礁滩勘探提供借鉴。

开江-梁平陆棚的形成与峨眉“地裂运动”有关，主要发育于晚二叠世长兴期-早三叠世飞仙关期[1]，从而影响了长兴组生物礁和飞仙关组鲕粒滩的分布。受峨眉地裂运动影响，开江-梁平陆棚在晚二叠世吴家坪期已具雏形。四川盆地北部吴家坪组为碳酸盐缓坡沉积，该时期缺乏高能边缘相带。长兴期在开阔台地和陆棚的过渡相带开始发育大规模的生物礁，礁体环开江-梁平陆棚形成障壁，进入镶边台地发育期。至飞仙关早期台地基本形成，该时期为鲕粒滩发育的主要时期，飞仙关中晚期开江-梁平陆棚主要表现为“填平补齐”并逐渐消亡。

1 礁滩分布

据2010年国土资源部矿产储量委员会公布数据及2012年中国石化在元坝、涪陵、河坝提交的探明储量数据统计，四川盆地共发现30个礁滩相气田，长兴组-飞仙关组探明天然气地质储量达数千亿立方米，千亿方大气田有普光气田和元坝气田[2](表1)。

四川盆地二叠系、三叠系礁滩体的分布具有明显的规律性。从礁滩气田及露头礁滩平面分布特征分析(图1)，生物礁及生屑滩分布于开江-梁平陆棚及台洼边缘相带周缘，呈环带状展布，形成镶边结构。台地边缘生物礁多呈条带状分布，规模相对较大； 开阔台地内主要发育点礁及大面积鲕粒滩或生屑滩。

表1 四川盆地长兴组-飞仙关组大中型礁滩气田特征Table 1 Data of the large-medium gasfields reserved in the Changxing-Feixianguan reefs and shoals, Sichuan Basin

图1 四川盆地长兴组礁滩平面分布图Fig.1 Facies map showing the distribution of the Changxing Formation reef and shoal deposits in Sichuan Basin

2 陆棚形成与演化

中-晚二叠世，中上扬子区发生了一次大规模的峨眉山地幔柱事件，依次经历了岩浆初始活动、穹窿、断陷盆地及平行不整合面形成、火山喷发及基底下沉等多个阶段，该事件对二叠系、三叠系礁滩的形成演化产生了重大影响。

中二叠世茅口期，中上扬子区为开阔台地沉积环境，海底地形虽有起伏但总体平坦。茅口初期，岩浆已经开始在深部活动，岩浆活动使地表沉积环境动荡不定。茅口组整体为一套动荡环境沉积，层面不平直，波状起伏。茅口末期，火山即将喷出地表，隆升作用达到顶峰，中上扬子区整体隆升到海平面以上，全区演变为喀斯特环境，形成了中-上二叠统之间的平行不整合面。

吴家坪期，峨眉山玄武岩喷出地表，在川西地区堆积了厚度巨大的峨眉山玄武岩。西部火山爆发的同时，为弥补岩浆房的空间，中上扬子区除康滇地轴外，其余广大地区基底逐渐下沉。地幔柱晚期基底下沉过程中，由于差异沉降作用，形成了“开江-梁平陆棚”雏形[3]。另外，由于基底沉降方式的不同，有些通过褶皱方式挠曲下沉，形成缓坡沉积；有些沿着断裂发生差异下沉，形成镶边台地沉积[4]。

长兴期，中上扬子大部分地区火山活动基本结束，进入地幔柱演化的最后阶段，差异下沉作用进一步加剧，台地-斜坡-陆棚沉积相分异更为明显。

早三叠世飞仙关期，中上扬子区不再有峨眉山玄武岩喷发，沉积物不再受火山活动的任何影响。飞一段-飞二段沉积时，川东北大部分地区沿袭长兴组格局，开江-梁平陆棚尤存；但受沉积充填作用影响，陆棚逐渐萎缩，至飞三段沉积时期逐渐被填平。

3 陆棚形成演化与礁滩发育

3.1 碳酸盐岩缓坡与浅滩发育

吴家坪组沉积时期，中二叠统茅口组灰岩遭剥蚀夷平，同时地壳拉张断裂造成峨眉山玄武岩喷发，在该区形成一个由西南向东北方向倾斜的古斜坡，由盆地西南部向东北部逐渐从滨岸沼泽相陆源沉积过渡到碳酸盐岩缓坡、陆棚沉积。开江-梁平陆棚西侧为自西南向东北倾斜的碳酸盐岩缓坡，斜坡的坡度较小(多数<1°)，自台地向陆棚区没有明显的坡折带，相带分布宽缓，水体较深，台地整体位于浪基面以下。区域上，吴家坪组具有低能环境沉积特征[5],主要由灰色、深灰色中厚层状燧石团块(条带)灰岩、硅质灰岩组成，与东部和东北部陆棚毗邻地带无明显的浅水高能带。不过，在缓坡范围内局部地形略有起伏，在内缓坡-中缓坡地貌相对高部位发育多期生屑滩，生屑滩的发育具有横向叠置迁移分布特征(图2),储层主要发育于各级层序的高水位体系域。

3.2 镶边台地形成与生物礁发育

四川盆地东部长兴组沉积时期海平面总体不断上升，经历了2期大的海平面升降旋回，分别对应于长一段和长二段沉积时期。长兴期生物快速生长，沿着台地边缘及台洼边缘形成一条连续分布的生物礁带，形成镶边结构(图1)。生物礁的发育加快了碳酸盐岩堆积速率，使沉积速率超过海平面上升速率，从而开始了碳酸盐岩缓坡向镶边台地的转化过程，到长兴晚期则完全发展成为镶边台地。

图2 吴家坪期碳酸盐岩缓坡沉积模式图Fig.2 Sedimentary model of the carbonate rock ramp in the Wujiaping period

其中，长一段海平面上升速度快于长二段，长一段仅在元坝地区沉积薄层生物礁，而长二段则在元坝与普光地区都沉积厚层生物礁。长一段沉积初期，海水浑浊，多数地区不利于生物礁的生长。随后，海平面快速上升，生物礁的生长速度小于海平面上升速度，生物礁被淹没，生物礁停止生长，在位于碳酸盐岩缓坡的元坝地区长一段底部沉积了一层规模不大的薄层生物礁(图3-A)。长一段沉积中期，海平面相对较高，沉积了薄层的深水含硅灰岩、含泥灰岩和灰泥岩。长一段沉积末期，海平面短暂下降，此时，海水逐渐清澈，海平面下降到适当水深时，生物礁又开始生长，元坝地区沉积了一套薄层、分布范围广的高位生屑滩(图3-B)。海平面继续下降，一些地方的生屑滩得以暴露在水面上，接受大气淡水淋滤，并发生白云石化。长二段经历了2次短期海平面升降旋回。长二段沉积开始，海平面曾经短暂地快速上升，不利于生物礁生长。在高位域时，海平面上升速度减慢，海水清澈，生物礁快速加积生长。随后，在海平面上升的静止期，生物礁的生长速度大于海平面上升速度。当生物礁生长到接近海平面时，生物礁停止向上加积生长。位于缓坡带的元坝和涪陵兴隆场区块新的生物礁开始向水更深的斜坡方向迁移，在早期礁前垮塌岩处生长，受生物礁遮挡影响，礁后易形成局限沉积环境。由于是缓坡，礁前垮塌岩邻近礁的主体，水深适当，利于新礁在其之上继续生长。而普光地区由于是陡坡，礁前垮塌岩沿斜坡向下滑塌距离远，生屑滩不发育，礁带较窄。因此，普光地区台地边缘生物礁前没有利于新礁生长的地理条件，生物礁没有向斜坡侧向迁移(图3-C)，其生长主要以垂向加积为主[6]。长二段高位域沉积末期，海平面下降，礁顶暴露在水面上，接受大气淡水的淋滤。元坝地区长兴期发育早期成滩、晚期成礁[7]旋回，而位于碳酸盐岩陡坡的普光地区则发育2期成礁旋回(图3-D)。

图3 长兴期生物礁发育模式Fig.3 Model of reef development in the Changxing period

现有钻井资料及地震资料揭示，长兴组沉积时期，开江-梁平陆棚两侧台缘具有东陡、西缓特征(图4)。因台缘结构的差异，礁滩组合类型、储层发育特征存在差异。陆棚东侧长兴组生物礁以垂向加积为主，早期浅滩不发育，礁带窄；陆棚西侧长兴组生物礁滩横向叠置迁移特征明显，早期滩、礁后滩发育。

3.3 陆棚消亡与鲕粒滩叠置迁移

飞仙关组沉积时期，受开江-梁平陆棚的发展与消亡控制，鲕粒滩分布在纵、横向上呈规律性变化[8]。

飞一段、飞二段沉积时期开江-梁平陆棚仍然存在，主要为开阔台地-台地边缘浅滩-斜坡-陆棚相或开阔台地-斜坡-陆棚相组合。到飞三段沉积时期，伴随着鲕粒滩的侧向迁移，开江-梁平陆棚慢慢被填平，飞三段下部为开阔台地相，飞三段上部为局限台地相。

飞一段沉积早期，在长兴期沉积古地理格局基础之上，碳酸盐台地雏形已形成，主要围绕开江-梁平陆棚呈“Y”字形分布[9]。开江-梁平陆棚西侧坡度较缓，相带分异不明显；而东侧台地边缘坡度较陡。在台地与陆棚之间的相变发生在很窄的范围内。鲕粒滩坝沉积主要在普光地区发育，其他地区鲕粒岩总体厚度较薄，且横向分布范围有限。

飞二段沉积时期华蓥山东侧断块下沉[10]，台地西南部地区为混积台地并接受陆源沉积。该时期开江-梁平陆棚西北部封闭(图5)，陆棚内部逐渐由西北向东南方向充填。陆棚西侧元坝地区为开阔台地边缘坡度较小的缓坡，而东侧通南巴-普光地区为孤立台地边缘的陡坡。海平面升降对缓坡和陡坡沉积充填影响差异较大，海平面的升降对陡坡地区的影响主要是垂向的，海平面的升降易造成局部鲕滩的暴露和鲕粒在垂向加积，因此陆棚东侧的普光地区，浅滩没有明显迁移特征，以垂向加积为主，沉积面积较长兴组生物礁有所增大，岩性以鲕粒白云岩为主。而元坝地区，整体位于水体较深、能量较弱的环境，海平面的升降主要是使得海水动力的强弱变化， 而造成沉积物颗粒大小、泥晶-亮晶胶结物的相对含量发生变化，在沉积上表现为鲕粒滩的横向迁移，形成亮晶鲕粒灰岩和泥晶灰岩频繁互层，鲕粒滩横向大范围分布。

图4 元坝-普光地震剖面Fig.4 Contrast of seismic sections in the Yuanba & Puguang areas

图5 四川盆地飞仙关组第二段沉积相图Fig.5 Facies map of the second member of the Feixianguan Formation

飞三段为台地扩展期，由于台地西北部构造抬升，碳酸盐岩台地沉积范围向东、西扩展。该时期元坝、通南巴和普光地区主要发育台内滩，台内滩整体具有向东或东北方向迁移的趋势。元坝区块台内滩岩性为鲕粒灰岩，普光地区台内滩岩性仍为鲕粒白云岩。

飞四段为台地均一化期，经历前期对陆棚相区填平补齐(图6)，全区沉积环境相似，演变为局限台地-台地蒸发岩相沉积环境，飞仙关组的厚度差异反映了沉积初期的古地貌[11]。

飞一段、飞二段台地边缘浅滩与飞三段台内浅滩迁移规律各有不同。陆棚东侧的普光地区，飞一段、飞二段台地边缘浅滩没有明显迁移特征，以垂向加积沉积方式为主，不过沉积面积较长兴组生物礁有所增大。陆棚西侧元坝区块，飞二段台地边缘浅滩向东侧陆棚方向迁移，相对普光地区浅滩厚度小。开阔台地或台地边缘相带鲕粒滩层位靠下，以飞一段与飞二段为主，深水陆棚区鲕粒滩发育层位靠上，主要位于飞三段。

图6 飞仙关期台地均一化与鲕粒滩发育模式图Fig.6 Model showing the platform homogenization and the development of oolitic sands during the Feixianguan period

4 结 论

a.晚二叠世吴家坪期，峨眉山玄武岩喷出地表，中上扬子区除康滇地轴外的广大地区基底下沉，受差异沉降及拉张断陷作用影响形成开江-梁平陆棚。长兴期进入地幔柱演化的最后阶段，差异下沉作用进一步加剧。飞仙关期，中上扬子区不再有峨眉山玄武岩喷发，沉积物不再受火山活动的任何影响，受沉积充填作用，陆棚逐渐萎缩，飞三段沉积时期逐渐被填平。

b.四川盆地晚二叠世吴家坪期为碳酸盐岩缓坡沉积，长兴期差异沉降作用进一步加剧，台地-斜坡-陆棚分异更为明显，同时陆棚边缘的生物礁及高能滩集中快速生长，沉积模式由碳酸盐岩缓坡演化为镶边台地。飞仙关组第二段沉积时期，陆棚开始收缩，台缘浅滩叠置迁移。

c.礁滩沉积明显受陆棚的发育演化和台棚相间沉积格局控制。在开江-梁平陆棚东侧和城口-鄂西陆棚西侧的台地边缘，飞仙关期陆棚填平过程中大面积发育的鲕粒滩以及台地中部拉张凹陷相关的台洼边缘礁滩为有利的勘探方向。

[参考文献]

[1] 张建勇，周进高，郝毅，等．四川盆地环开江—梁平海槽长兴组—飞仙关组沉积模式[J]．海相油气地质，2011,16(3)：45-54．

Zhang J Y, Zhou J G, Hao Y,etal. A sedimentary model of Changxing and Feixianguan reservoirs around Kaijiang-Liangping trough in Sichuan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2011, 16(3): 45-54. (In Chinese)

[2] 马永生，蔡勋育，赵培荣，等．四川盆地大中型天然气田分布特征与勘探方向[J]．石油学报，2010,31(3)：347-354．

Ma Y S, Cai X Y, Zhao P R,etal. Distribution and further exploration of the large-medium sized gas fields in Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(3): 347-354.(In Chinese)

[3] 姚军辉，罗志立，孙玮，等．峨眉地幔柱与广旺-开江-梁平等拗拉槽形成关系[J]．新疆石油地质，2011, 32(1)：97-101．

Yao J H, Luo Z L, Sun W,etal. Relationship between Emei mantle plume and aulacogens of Guangwang-Kaijiang-Liangping[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2011, 32(1): 97-101.(In Chinese)

[4] 王一刚，文应初，张帆，等．川东地区上二叠统长兴组生物礁分布规律[J]．天然气工业，1998,18(6)：7-8,25-30．

Wang Y G, Wen Y C, Zhang F,etal. Distribution law of the organic reefs in Changxing Formation of Upper Permian in East Sichuan[J]. Natural Gas Industry, 1998, 18(6): 7-8, 25-30. (In Chinese)

[5] 张帆，文应初，强子同，等．四川及邻区晚二叠统吴家坪碳酸盐缓坡沉积[J]．西南石油学院学报，1993,15(1)：34-41．

Zhang F, Wen Y C, Qiang Z T,etal. Carbonate ramp sedimentation of Permian in Wujiaping, Sichuan and its neighbouring region[J]．Journal of Southwest Petroleum Institute, 1993, 15(1): 34-41. (In Chinese)

[6] 郭彤楼．川东北地区台地边缘礁、滩气藏沉积与储层特征[J]．地学前缘，2011,18(4)：201-211．

Guo T L. The characteristics of sedimentation and reservoirs of reef-beach gas fields in carbonate platform margins, north-eastern Sichuan Basin[J]．Earth Science Frontiers, 2011, 18(4): 201-211.(In Chinese)

[7] 郭彤楼．元坝气田长兴组储层特征与形成主控因素研究[J]．岩石学报，2011,27(8)：2381-2391．

Guo T L. Reservoir characteristics and its controlling factors of the Changxing Formation reservoir in the Yuanba gas field, Sichuan Basin, China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(8): 2381-2391.(In Chinese)

[8] 杨雨，文应初．川东北开江-梁平海槽发育对T1f鲕粒岩分布的控制[J]．天然气工业，2002,22(z1)：30-32．

Yang Y, Wen Y C. Control of Kaijiang-Liangping trough growing on T1foolite distribution in Northeast Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2002, 22(z1): 30-32.(In Chinese)

[9] 张学丰，赫云兰，马永生，等．川东北飞仙关组沉积控储机理研究[J]．地学前缘，2011,18(4)：224-235．

Zhang X F, He Y L, Ma Y S,etal. Controls of sedimentation on reservoir formation in Lower Triassic Feixianguan Formation, northeastern Sichuan Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2011, 18(4): 224-235.(In Chinese)

[10] 文应初，王一刚，程绪彬，等．四川地区早三叠世飞仙关期碳酸盐台地增生与有利储集相带展布[J]．天然气工业，1988,8(2)：18-23．

Wen Y C, Wang Y G, Cheng X B,etal. Extension of carbonate platform in Feixianguan age of early Triassic and the distribution of favorable reservoir facies belts in Sichuan[J]. Natural Gas Industry, 1988, 8(2): 18-23. (In Chinese)

[11] 段金宝，黄仁春，程胜辉，等．川东北元坝地区长兴期-飞仙关期碳酸盐岩台地沉积体系及演化[J]．成都理工大学学报:自然科学版，2008,35(6)：663-668．

Duan J B, Huang R C, Cheng S H,etal. Depositional system and the evolution of carbonate rock platform of Changxing-Feixianguan period in Yuanba area of Northeast Sichuan, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2008, 35(6): 663-668.(In Chinese)