川西北剑阁古隆起形成演化过程及其控气作用

王鼐，魏国齐，杨威，王玉伟

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065000；3.中国石油新疆油田分公司勘探公司，新疆克拉玛依834000）



川西北剑阁古隆起形成演化过程及其控气作用

王鼐1，2，魏国齐2，杨威2，王玉伟3

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065000；3.中国石油新疆油田分公司勘探公司，新疆克拉玛依834000）

摘要：古隆起是四川盆地油气勘探的重点领域。研究剑阁古隆起的构造形态、形成演化和控气作用对川西北地区的油气勘探有着重要的意义。基于剑阁古隆起范围内地质、地球物理和测井资料并结合川西北地区上三叠统须家河组沉积厚度，研究了剑阁古隆起的展布和演化过程。结果表明，剑阁古隆起演化过程分为3个阶段，上三叠统须家河组须一段—须三段沉积期为剑阁古隆起雏形阶段，须四段—须六段沉积期为剑阁古隆起的成熟阶段，早侏罗世为剑阁古隆起的衰亡阶段。剑阁古隆起具有完整的旋回发展过程，须家河组具有良好的生储盖组合，其多期构造运动形成的地层圈闭和岩性圈闭是川西北勘探的有利目标。

关键词：四川盆地；西北部；剑阁古隆起；演化过程；控气作用

古隆起是克拉通盆地油气勘探的有利方向，在中国四川盆地、塔里木盆地和鄂尔多斯盆地，古隆起一直是油气勘探的重点领域[1-8]。在四川盆地，众多学者的注意力集中在桐湾运动期的高石梯—磨溪古隆起、加里东运动期的乐山—龙女寺古隆起、印支运动期的开江和泸州古隆起上，古隆起是四川盆地油气发现与勘探的重点领域[9-14]。大中型气田多分布在古隆起区内，如高石梯—磨溪古隆起上的安岳气田、乐山—龙女寺古隆起上的威远气田、开江古隆起上的普光气田、泸州古隆起上的中兴场气田等。

在龙门山推覆构造前缘川西坳陷内，分布着一系列呈南北向展布的隆起构造带，包括北部的剑阁古隆起、中部的孝泉—丰台古隆起和南部的邛崃—新津古隆起[15]。剑阁古隆起主要包括广元以南、苍溪以北、江油以东和旺苍以西的区域（图1）。前人对剑阁古隆起构造特征曾进行过研究[15-17]，然而剑阁古隆起的形成演化过程及其对天然气聚集的控制作用仍有待深入研究。本文通过对剑阁古隆起的构造演化背景、地震解释、连井地层厚度对比和区域地层平面厚度进行分析，试图查明古隆起分布范围及其演化过程对川西北气藏成藏的控制作用，以期对研究区须家河组油气勘探有所裨益。

1　剑阁古隆起大地构造背景

川西北地区演化可以分为新元古代—中生代早期的海相盆地和中生代中期以来的陆相盆地2个发育阶段。在陆相盆地演化阶段，川西北地区位于秦岭造山带、松潘—甘孜板块及扬子板块汇聚交接地带，经历多次造山运动。多期的构造变化给确定龙门山隆升时间和剑阁古隆起形成时间造成很大困难。不同的学者对此提出了不同的观点，一些学者认为其主要形成于印支运动早、晚幕之间的安县运动，也有学者认为其形成于印支运动晚幕[18-21]。

剑阁古隆起的发育、发展和消亡主要发生在海相沉积阶段，板块之间碰撞造山，川西北地区开始形成前陆盆地。在晚三叠世，阿尼玛卿—勉略洋闭合，形成勉略缝合带和海槽北缘隆起带，同时大巴山和米仓山也进入了陆相磨拉石发育阶段，于扬子板块北缘形成了米仓山隆起[22-23]。晚三叠世后[24]，前陆盆地转化为陆内拗陷盆地，直到早侏罗世，龙门山开始剧烈隆升。

前人针对四川盆地须家河组对比与层序构造划分做了大量的工作[25-27]。笔者结合川西北地区的地质背景将上三叠统须家河组自下而上分为须一段（T3x1）、须二段（T3x2）、须三段（T3x3）、须四段（T3x4）、须五段（T3x5）和须六段（T3x6）。须一段为海相和海陆过渡相，岩性以碳酸盐岩和泥页岩为主；须二段为三角洲相，岩性以砂岩为主；须三段呈三角洲前缘沉积和湖泊沉积，岩性以砂泥交互为主；须四段与须三段为角度不整合接触，为冲积扇沉积，岩性以砂岩为主；须五段和须六段由于剑阁古隆起的抬升遭受剥蚀，在研究区内大面积缺失。

2　剑阁古隆起形成与演化

2.1地震剖面分析剑阁古隆起演化

地震剖面和测井资料证明，剑阁古隆起在须一段—须二段沉积期仍处于拗陷阶段，沉积了几百米厚的须一段和须二段后，剑阁古隆起开始上隆。须三段沉积期随着隆升幅度增大，剑阁古隆起范围内地层逐渐减薄缺失，隆起轴部相对隆起翼部沉积地层较薄。由于后期造山运动，地层北高南低（图2a），沿着北方须家河组厚度整体减薄，须一段和须二段较厚。须三段开始退覆减薄，形成一系列的尖灭点；剑阁古隆起靠近川中一侧，须一段—须三段连续沉积，从南至北地层逐渐变薄，须四段开始退覆尖灭（图2b）；往西北须家河组整体减薄，须三段沉积期后地层出现退覆现象（图2c），须四段尖灭；而东北部须四段沉积则保存较好（图2d），须五段开始出现缺失现象。一系列的尖灭点证明，在须三段—须四段沉积期，剑阁古隆起在剑阁周围发育形成，而随着古隆起幅度的增大，地层遭受剥蚀范围变大，须五段和须六段大面积缺失。直至侏罗纪，剑阁古隆起两翼相对低缓部位被填平。

图2　川西北剑阁古隆起地震剖面（剖面位置见图1）

2.2地层厚度对比分析剑阁古隆起演化

通过对剑阁古隆起两翼和轴线的地层进行对比，早期沉积的须一段和须二段厚度较大，剑阁古隆起轴部须三段开始出现减薄尖灭的趋势，古隆起翼部须三段厚度较轴部大，两翼厚度差较小（图3）。须三段剥蚀量仍然较小，说明在须三段沉积期剑阁古隆起依旧处于川西坳陷相对较低的位置，古隆起影响范围较小。须四段沉积期剑阁古隆起活动强烈，地层大面积大幅度剥蚀。河深1井须四段厚度为300余米，而比河深1井更靠近川西坳陷的射1井须四段缺失，说明须四段的缺失并不是由于龙门山的隆升造成，而是由剑阁古隆起的隆升所导致。须五段沉积期，剑阁古隆起的隆起幅度更大，与须四段相比，须五段的剥蚀范围更大。川西北地区缺失须六段，钻井和野外露头均未见该段，因此，在须六段沉积期后，剑阁古隆起可能大幅抬升，该套地层遭受严重剥蚀。早侏罗世，剑阁古隆起隆起幅度开始变缓。

图3　川西北剑阁古隆起连井地层对比剖面（井位见图1）

2.3剑阁古隆起演化阶段划分

根据地震资料和测井资料并结合川西北地区地层厚度，可将剑阁古隆起的演化分为3个阶段。

（1）须一段—须三段沉积期剑阁古隆起雏形阶段四川盆地西北部在须一段、须二段沉积期为凹陷地带，沉积了几百米厚的须一段和须二段。从须三段沉积期开始，剑阁周边地区开始上隆，古隆起范围内地层逐渐减薄、缺失，但缺失范围相对局限（图4）。证明川西北地区在进入须三段沉积期后，古隆起开始渐渐发育雏形，由于这个时期隆起范围较小，因此将该阶段划分为剑阁古隆起的雏形阶段。

图4　川西北剑阁古隆起演化

（2）须四段—须六段沉积期剑阁古隆起发育阶段须四段沉积期后，一系列尖灭点和连井地层厚度对比都证明剑阁地区由于古隆起经历大幅抬升，地层缺失面积相对须三段大幅增加。须五段沉积期，剑阁古隆起范围持续扩大，地层缺失范围也比须四段扩大两倍。由于研究区内的钻井资料、地震资料以及野外露头均未见须六段，据此证明须六段沉积期剑阁古隆起大幅度抬升，古隆起的范围达到最大，地层被剥蚀殆尽。因此将须四段—须六段沉积期定义为剑阁古隆起的发育阶段。

（3）早侏罗世剑阁古隆起衰亡阶段剑阁古隆起经历雏形期和发育期后，到早侏罗世，隆起幅度开始下降，下侏罗统自流井组往古隆起核部逐步推覆、减薄，隆起形态消失。因此，将侏罗系白田坝组沉积期定为衰亡阶段。自此，随着龙门山和米仓山的改造，剑阁古隆起的影响范围开始缩小，并最终消亡。

3　剑阁古隆起的控气作用

上世纪80年代开始，四川盆地西北部的油气勘探就一直集中于海相层系，无论是浅层，还是深层，都取得了一定的勘探突破和成果。而陆相层系的勘探，主要针对的是侏罗系千佛崖组，随着近年来四川盆地的勘探力度不断加大，在九龙山、元坝、剑阁和龙岗等地区陆相层系也取得了丰硕的成果，多口井在陆相层系获高产工业气流，证明川西北地区具备形成陆相大气田的可能。

从控制常规油气藏的6个地质要素（生、储、盖、圈、运、保），前人对须家河组的勘探研究做了大量的工作[28-33]，须一段、须三段、须五段发育的暗色泥页岩和煤层有机质丰度高，可以作为良好的烃源岩。据统计，平均总有机碳含量可达2.51%，大多为0.50%～ 5.00%，约93%的样品总有机碳含量大于0.50%，镜质体反射率为1.43%～2.86%，平均为1.91%，整体处在高成熟晚期—过成熟早期生气阶段[34-39]。这些层系也可成为封闭性良好的盖层。须一段、须三段、须五段夹杂的砂体和须二段、须四段的大套砂岩作为储集层，须二段和须四段以辫状河三角洲沉积为主，砂体厚度大、分布稳定（图5），使整个川西北的须家河组形成了良好的生储盖组合。

图5　川西北须家河组须二段砂体厚度与气藏分布

剑阁古隆起的发育演化过程控制了储集层的分布，促进了油气的运移以及形成一系列的岩性圈闭和地层圈闭。剑阁古隆起范围内的油气成藏主要分为2个阶段：第一个阶段是古隆起发育和气藏形成阶段；第二个阶段是造山运动后的气藏调整改造定型阶段。川西北地区气藏围绕剑阁古隆起展布，以古隆起轴部为界，两翼分别分布一系列的气藏（图6）。

图6　剑阁地区气藏成藏模式

须二段和须四段大套砂岩储集层的形成主要在剑阁古隆起的雏形阶段和发育阶段，由于剑阁古隆起的后期隆升，导致古隆起北轴部地层遭受剥蚀；而两翼部位地层由于处于相对低部位，沉积数百米厚的大套砂岩。剑阁古隆起的隆升使地层发生倾斜，随着隆起幅度的增大，地层倾斜角度也随之加大。须一段、须三段烃源岩大量生烃，天然气通过垂直运移和横向运移进入储集层。

须三段和须五段以泥岩、页岩为主，夹薄层砂岩。既可以作为烃源岩，也是良好的盖层，而下侏罗统以角度不整合覆盖在须家河组之上，下侏罗统自流井组湖滨沼泽相灰黑色泥页岩夹煤层，作为盖层保证了油气聚集后的保存条件。剑阁古隆起的发育也导致一系列的地层圈闭和岩性圈闭的出现。由于成藏模式第二阶段造山作用的后期改造，导致临近龙门山和米仓山一侧早期形成的气藏遭受构造运动的破坏，龙门山逆冲推覆带使原气藏沿着高角度逆断层散逸，或由于推覆作用导致下伏地层抬升遭受剥蚀风化，气藏被破坏。因此，剑阁古隆起靠近龙门山一侧的翼部气藏保存条件相对较差，存留至今的气藏较少。靠近川中一侧的一系列气藏保存条件相对较好，后期构造运动对其影响较小，多数得以保存至今。

4　结论

（1）川西北剑阁古隆起位于四川盆地西北部，近北东向展布，面积约7 000 km2，是一个在晚三叠世至早侏罗世发育、成熟最后衰亡的破坏型古隆起。

（2）研究区生储盖组合条件良好，剑阁古隆起对天然气气藏储集层分布、天然气运移和圈闭形成都有控制作用。

（3）川西北须家河组成藏模式主要分为2个阶段：第一个阶段是古隆起发育和气藏形成阶段；第二个阶段是造山运动后的气藏调整改造定型阶段。川西北地区具有相当的天然气勘探潜力，剑阁古隆起两翼的地层圈闭和岩性圈闭是勘探的主要目标。

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（编辑顾新元）

Formation and Evolution of Jiange Paleo⁃Uplift in Northwestern Sichuan Basin and Gas⁃Controlled Effect

WANG Nai1,2,WEI Guoqi2,YANG Wei2,WANG Yuwei3
(1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China; 2.LangfangBranch,Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Langfang,Hebei 065000,China; 3.Exploration Company,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China)

Abstract:Paleo⁃uplifts are the major areas for petroleum exploration in Sichuan basin.Research on the structural configuration,formation and evolution as well as gas⁃controlled effect has great significance for petroluem exploration in northwestern Sichuan basin.This paper studied the distribution and evolution process of Jiange paleo⁃uplift using the geologic,geophysical and well logging data,combined with the sedimentary thickness of the Upper Triassic Xujiahe formation in northwestern Sichuan basin.The result shows that the paleo⁃uplifting process can be divided into three stages:the embryo stage(T3x1-T3x3),the mature stage(T3x4-T3x6),and the destruction stage(J1z).The Ji⁃ange paleo⁃uplift is of complete evolution cycle,the Xujiahe formation is of good soruce⁃reservoir⁃caprock assemblage,and the multistage tectonization⁃formed stratigraphic and lithologic traps are the favorable targets for petroleum exploration in northwestern Sichuan basin.

Keywords:Sichuan basin;northwest part;Jiange paleo⁃uplift;evolution process;gas⁃controlled effect

作者简介：王鼐（1988-），男，河北石家庄人，博士研究生，矿产普查与勘探，（Tel）18813048836（E-mail）piaomiaolf2007@163.com

基金项目：国家科技重大专项（2011ZX05007）

收稿日期：2015-11-26

修订日期：2016-02-20

文章编号：1001-3873（2016）02-0125-06

DOI：10.7657/XJPG20160201

中图分类号：TE111.1

文献标识码：A