摘 要

摘　要：四川盆地下寒武統龍王廟組是新近發現的迄今為止我國單體規模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣藏，該氣藏儲層受碳酸鹽巖顆粒灘相控作用明顯。進一步了解該區顆粒灘的時空

摘　要：四川盆地下寒武統龍王廟組是新近發現的迄今為止我國單體規模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣藏，該氣藏儲層受碳酸鹽巖顆粒灘相控作用明顯。進一步了解該區顆粒灘的時空分布規律，對于更好地預測龍王廟組儲層分布具有重要意義。為此，針對沉積古地貌、海平面變化及古水深等影響灘體發育的主控因素，以3口井結合2個野外剖面點作為實例，對該盆地龍王廟組顆粒灘縱向疊置關系和橫向分布規律進行了研究，并取得以下認識：①龍王廟組沉積時期為緩坡沉積環境，分為內緩坡相、中緩坡相和外緩坡相，顆粒灘主要發育在內緩坡相和中緩坡相；②盆地內自西向東顆粒灘厚度逐漸變大，以發育白云巖灘逐步被石灰巖灘取代為特征；③顆粒灘縱向上主要發育砂屑云巖—泥晶云巖—泥質泥晶云巖、砂屑云巖—細粉晶云巖—泥質泥晶云巖、粉晶灰巖—砂屑灰巖—泥晶云巖—泥質泥晶云巖、鮞粒灰巖  泥晶灰巖等巖性組合；④顆粒灘橫向上具有沿膏巖湖兩側呈條帶狀展布的特征，主要發育在緩坡隆起區，尤其是隆起區中的微地貌高地是灘體發育的有利區。

關鍵詞：四川盆地  早寒武世  龍王廟組氣藏  顆粒灘  海平面變化  古地貌  沉積相  分布規律  有利區

A development rule of Lower Cambriail Longwangmiao grain beaches in the Sichuan Basin

Astract：Great progress has been made through years of exploration in the Lower Cambrian Longwangmiao Fm in the Sichuan Basin．To learn more about the spatial and temporal distribution of grain beaches is significant to predicting the distribution of Long-wangmiao Fm reservoirs．Therefore，according to the controlling factors of beach body development，such as deposition palaeogeo-morphology，sea level change，palaeobathymetry，etc．，we conducted the research of vertical superimposed relationshiD and horizontal distribution rule of the Longwangmiao Fm grain beaches with 3 exploratory wells as study cases integrated with two field profile sections．The following findings were concluded．(1)Longwangmiao Fm sediments occurred in a gentle slope depositional environment，which are divided into the internal ramp facies，middle ramp facies and external ramp facies，and grain beaches are mainly developed in internal ramp facies and middle ramp facies．(2)The thickness of beaches is gradually becoming larger and the dolomite beaches are gradually being replaced by limestone beaches from the western to eastern parts of the Sichuan Basin．(3)On grain beaches are longitudinally developed dolarenite-dolomicrite-argillaceous dolomicrite，dolarenite-fine powder dolonlite-argillaceous micritic dolomite，limestone powder-calearenite-micritic dolomite-argillaceous micritic dolomite，oolitic limestone-micritic limestone lithological association．(4)On the transverse，grain beaches are in a zonal distribution along both sides of gypsic saline lakes，mainly deposited on the uplift area of gentle slopes，especially on the micro landform highland of the uplift area with the beaches most developed．

Keywords：Sichuan Basin，Early Cambrian，Longwangmiao Fm，grain beach，sea level change，palaeogeomorphology，sedimentary facies，distribution rule

2012年，四川盆地磨溪8井獲得日產逾百萬立方米的高產天然氣，由此加速了對該盆地下寒武統龍王廟組的勘探步伐，進而發現了迄今為止我國地層最古老、單體規模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣藏^[1]。龍王廟組儲層受顆粒灘相控作用明顯，因此研究顆粒灘發育規律對指導該氣藏儲層預測具有重要意義^[2-5]。

前人的研究成果認為，顆粒灘發育的控制因素主要包括古水動力、古地貌和海平面變化；水體能量強的古地貌高地是灘體的主要發育區^[6-9]，海平面的升降引起沉積環境的變化，對碳酸鹽巖顆粒灘的形成和發育都起到了明顯的控制作用^[10-15]。筆者對該盆地龍王廟組顆粒灘縱向疊置關系和橫向分布規律進行了研究，以期為認識該碳酸鹽巖油氣藏中顆粒灘相的分布規律起到拋磚引玉的作用。

1　顆粒灘發育的巖相古地理背景

前人的研究發現，震旦紀末，受桐灣運動的影響，地殼上隆，在四川盆地內形成了樂山—資陽和高石梯—龍女寺2個獨立的古隆起，其間為南北向的裂陷槽所分隔。經歷了下寒武統筇竹寺組和滄浪鋪組碎屑巖填平補齊作用后，上述2個古隆起區域聯合，形成了樂山—龍女寺古隆起的雛形，四川盆地演化成為具有兩隆兩凹、向東傾斜的緩坡^[16-27](圖1)。其中兩隆是指川中川西寬緩隆起、渝東寬緩隆起，兩凹是指川東凹陷、湘西黔北凹陷，其間沒有明顯的坡折。龍王廟組沉積早期海平面發生快速的海侵，形成一個以碳酸鹽沉積為主的緩坡沉積環境，四川盆地西部漢源、滎經等地受康滇古陸的影響，北部廣元地區受摩天嶺古陸的影響，而有少量陸源碎屑沉積。

 

在龍王廟組沉積時期，整個四川盆地為碳酸鹽巖緩坡沉積，可以劃分為3個沉積相、7個沉積亞相及眾多沉積微相單元，沉積微相的分類方式綜合考慮了環境與巖性因素(表1)。

 

龍王廟期從盆地的西部到奉節—石柱—三匯—古藺一線發育內緩坡相。盆地內陸源物質含量少，僅在盆地西部和西北部有少量沉積，發育潮坪亞相，主要巖性為紫紅色、褐灰色、灰色泥巖、砂巖，深灰色泥質云巖、泥質泥晶云巖，沉積動力以潮汐的作用為主，能量一般不強；川東凹陷區，屬于內緩坡的低洼地帶，因受兩側隆起區阻擋作用，水體循環不暢，以靜水沉積為主，鹽度略高，局部地區甚至出現咸化和蒸發作用，巖性以灰色、深灰色泥粉晶云巖、含泥質條帶泥晶云巖為主，部分地區發育膏巖、鹽巖(如臨7井)；川中川西寬緩隆起區，是內緩坡顆粒灘發育的主要地區。隆起區地形相對較高，在波浪、潮汐的作用下，水體能量較強的位置發育顆粒灘，巖性以灰色、深灰色亮晶砂屑云巖、殘余砂屑云巖、殘余礫屑云巖，以及細晶云巖為主，見少量鮞粒云巖及生屑云巖，交錯層理發育，為顆粒灘亞相；在整個隆起區，顆粒灘亞相與灘間海亞相具體發育區域很難加以區分，在橫向上多表現為灘間海發育于顆粒灘之間，縱向上夾于大套顆粒灘之間。灘間海亞相水體環境相對安靜，以細粒沉積為主，由生物擾動泥晶云巖、含不規則泥質紋層泥晶云巖和扁條狀泥晶云巖組成，發育條帶狀構造、生物擾動斑、生物潛穴構造等是該亞相的典型特點。

中緩坡相發育區，可以從奉節—石柱—三匯—古藺一線向東南方向直到桑植—永順一線，從地形上看基本位于渝東寬緩隆起區，沉積巖性以龍王廟早期到中期沉積石灰巖、相對厚度較大，中晚期沉積白云巖、相對厚度較小為特征，屬于以白云巖發育為主向以石灰巖發育為主的過渡階段。中緩坡相主要發育顆粒灘亞相和灘間海亞相，顆粒灘亞相發育區地貌略高，水體能量較強，以顆粒灘發育為特征，顆粒灘多呈條帶狀分布，巖性主要由鮞粒灰巖、鮞粒云巖、粉晶云巖、砂屑灰巖和少量泥晶灰巖等組成，受風暴浪影響，遞變層理、丘狀層理發育；在顆粒灘亞相之間有地勢比較低的凹地，沉積巖性主要為泥晶灰巖、泥質泥晶灰巖、泥質泥晶云巖，屬于灘間海亞相。外緩坡范圍較窄，以發育石灰巖為主，幾乎沒有顆粒灘發育。

2　顆粒灘發育與海平面變化的關系

碳酸鹽巖沉積作用對相對海平面變化的響應極為敏感，相對海平面升降發生變化，沉積巖性就有所不同，表現出不同的旋回序列^[28]。為此，選取3 口井進行巖心觀察并踏勘實測2條野外剖面，對龍王廟組沉積巖性組合進行了分析，劃分單井、野外剖面沉積旋回，對連井剖面上的沉積旋回進行橫向對比，以此來反映海平面的變化情況(圖2)。如圖2所示，整個龍王廟期海平面都具有快速海侵、低速海退的特點，次級海平面變化特征也一致。

從碳酸鹽巖層序地層學的角度出發，按照vail的層序地層劃分方案，以海平面下降的起點和終點形成的不整合面或與之相當的整合面作為劃分層序的標志^[29]。四川盆地龍王廟組可以劃出一個三級層序，從下向上由以淹沒為主的序列到以暴露為主的序列為特征，表現出總體向上變淺的特點，發育有完整的海侵體系域和高位體系域。龍王廟早期海平面快速上升，整個盆地在原來廣海陸棚的基礎上變成碳酸鹽巖緩坡，水體較深，以泥晶云巖、泥質泥晶云巖、泥質泥晶灰巖為主，構成了海侵體系域。代表最大海平面的凝縮段，在內緩坡普遍沉積一套深色泥巖、白云質泥巖、泥質云巖，野外通過巖性較易識別，測井上表現為一個高伽馬(GR)值段；中緩坡以瘤狀灰巖沉積為代表。海退時期較長，高位域可以識別出2～4個次一級的海侵—海退旋回。單個旋回由顆粒云巖、泥質云巖和泥晶云巖組成，顆粒巖多發育在旋回的上部。由此可知，海平面的變化控制著灘體發育的期次，顆粒灘多發育在單個旋回的海退階段。

 

3　顆粒灘發育與沉積相的關系

依據沉積學原理，海水深度和水動力條件的變化控制著顆粒灘的沉積和灘體旋回的形成與演化，古地貌差異決定了灘體平面展布區域^[30-31]。筆者將從灘體的縱向巖性組合和橫向分布情況來對龍王廟期顆粒灘相沉積進行探討。

3．1　顆粒灘相縱向疊置及演化特征

不同沉積背景下，顆粒灘沉積的旋回性不同，表現出不同的巖性組合形式。根據相帶的展布情況，選取了3口井結合2個野外剖面點對灘體的垂向旋回特征進行了研究(圖1)。

在內緩坡西部的近潮坪亞相區，選取南江楊壩剖面進行分析。該剖面位于四川盆地北部偏西的位置，靠近古陸，龍王廟組沉積厚度為75m。在龍王廟期大部分時間里，水體相對較淺，潮汐、波浪作用相對較弱，可容納空間較小，不利于灘體沉積。在三級層序的海侵體系域下半部，水體相對變深，波浪作用的影響增強，以砂屑云巖沉積為主，發育累計厚度為8m的顆粒灘，為顆粒灘亞相；最大海泛面沉積時期，沉積深灰色薄層泥質泥晶云巖，主要為灘間海亞相；三級層序高位域，伴隨著海平面的下降，碳酸鹽顆粒巖沉積。在次級海平面變化的影響下，海平面上升灘間海亞相發育，海平面下降則顆粒灘亞相發育。受可容納空間和高頻海平面變化旋回的控制，發育3期薄層顆粒灘。每期灘由3～4個旋回組成，單個旋回灘體厚度只有0.5～3.0m(圖3-a)，下部為中厚層砂屑云巖，占單灘體厚度的40％，小型交錯層理、楔狀層理、羽狀層理發育；向上為厚層顆粒云巖和薄層泥晶云巖交互層發育，約占單灘體厚度的35％；頂部發育薄層泥質泥晶云巖、泥晶云巖，占單灘體厚度的25％，可見波痕和干裂紋構造，受潮汐及波浪作用控制明顯。

 

在潮坪亞相、溻湖亞相之間，但距二者都較遠的顆粒灘發育區，以高石梯磨溪地區的鉆井為例，龍王廟組厚度介于80～120m。在快速海侵的背景下，底部的泥晶云巖、泥質泥晶云巖構成了海侵體系域，厚度不大，占龍王廟組沉積總厚度的20％～25％，發育灘間海沉積環境。龍王廟組高位體系域中上部是顆粒灘亞相的主要發育區，巖心觀察以及測井資料解釋結果顯示，顆粒灘縱向上常見2～3期，每期灘體厚度介于2～21m不等，單期灘又包含2～3個向上變淺旋回(圖3-b)。單個灘旋回中顆粒巖厚度較大，最下部主要發育顆粒云巖和晶粒云巖，占單灘體厚度的80％，顆粒云巖主要是砂屑云巖，常見交錯層理；晶粒云巖主要是細晶云巖，偶見顆粒殘余，暗示其原巖可能是顆粒云巖；向上沉積斑狀云巖，由不規則的灰色和暗色粉晶云巖組成，厚度可達單個灘體的10％；頂部發育有薄層的泥晶云巖、含泥質條帶狀云巖或白云質泥巖，占單個灘體厚度的10％。高位域灘間海亞相沉積在垂向上表現為夾于大套顆粒灘沉積之間，為次級海平面作用下快速海侵的產物。綜上可知，高石梯  磨溪地區在巖性組合關系上與楊壩剖面灘相類似，但灘體整體厚度變大，顆粒巖占比增高。

較靠近溻湖亞相的顆粒灘發育區，屬于從顆粒云巖沉積為主到開始出現大套顆粒灰巖的過渡區。該區域以盤1井為例，龍王廟組厚度為126.5m，較磨溪—高石梯地區厚度大，下部沉積巖性為石灰巖，厚41m，中上部沉積巖性為白云巖，厚82.5m，少量其他巖性占厚3m。龍王廟組三級層序海侵體系域下部以泥晶灰巖沉積為主，厚26m，灘間海亞相發育；高位體系域隨著水體變淺，發育溻湖邊緣灘。顆粒灘發育特征與之前有所不同(圖4-a)。在灘體底部并非直接由顆粒巖沉積，而多沉積一套中厚層粉晶灰巖、白云巖，被認為與水深較大、水體能量還不算很強有關。顆粒灘縱向上可見3期，由于沉積環境水體整體較深，第一期灘為石灰巖灘，厚25 m，下部顆粒灰巖發育，占單灘體厚度的60％，向上發育泥晶云巖、泥質泥晶云巖，占單灘體厚度的40％；第二、第三期灘為白云巖灘，灘體厚度較大，介于25～30m，灘體下部由粉細晶云巖、顆粒云巖組成，占單灘體厚度的70％，灘體頂部沉積泥晶云巖、泥質云巖，占單灘體厚度的30％。隨著可容納空間的增大，龍王廟組整體沉積厚度變大，各期灘體的厚度較之前兩個區域也有所增大。

 

潟湖亞相區以臨7井為典型代表，該井鉆遇膏巖層厚逾300m(未鉆穿)，主要為石膏巖、泥質膏巖、鹽巖所組成(圖4-b)。渴湖區位于川東凹陷地帶，兩側隆起地勢較高，形成一個局限環境，蒸發作用使膏巖、鹽巖沉積，被困水體Mg²⁺／Ca²⁺值提高，大量高Mg²⁺鹵水向兩側滲透，從而引起川東凹陷帶兩側發生白云巖化，對顆粒灘巖石格架的保存起到了重要作用。

中緩坡相位于碳酸鹽巖內緩坡相與外緩坡相之間，是波浪和潮汐作用改造強烈的高能地帶。龍王廟期沉積物主要由鮞粒灰巖、鮞粒云巖、粉晶云巖和少量泥晶灰巖、泥晶云巖等組成。以重慶秀山高東廟剖面為例，位于緩坡邊緣地帶，因水體變深，可容納空間增大，沉積厚度達到l97m，多為石灰巖沉積，只有頂部30多米為白云巖沉積。縱向上發育3期顆粒灘，第一、第二期為石灰巖灘，水體能量高，有利于鮞粒的形成和堆集，灘生長較快，表現出由灰色中—厚層鮞粒灰巖和中薄層狀泥晶灰巖組成的多個旋回，單旋回厚度介于l5～30m，每個旋回下部為鮞粒灰巖，占單灘體旋回總厚度的65％～80％，上部為中薄層泥晶灰巖，占單灘體旋回總厚度的20％～35％(圖4-c)；第三期灘為白云巖灘，由多期底部為粉晶云巖、上部為泥質云巖的沉積旋回組成，單旋回灘體厚10～15m，底部粉晶云巖占單灘體旋回總厚度的80％～90％，上部泥質云巖占單灘體旋回總厚度的l0％～20％。

從選取的井并結合野外剖面點的巖性組合、變化情況等可以看出(表2)，除去臨7井為膏鹽沉積外，龍王廟組沉積自西向東隨著水深的變化，整體厚度變大，顆粒灘沉積厚度也變大，沉積巖性的變化是由全部的白云巖沉積到開始出現石灰巖沉積，最后到石灰巖占整個龍王廟組的大部分，只有上部存在少量的白云巖的一個漸變過程。高石梯  磨溪地區是白云巖灘最發育的地區，秀山高東廟剖面代表的中緩坡區域沉積的灘體多為石灰巖灘。

 

3．2　顆粒灘相橫向分布特征

龍王廟組沉積時期古地貌前已述及，從整個盆地角度來看，顆粒灘相主要發育在兩個地形較高的隆起區，其中川中川西隆起區較高，發育白云巖灘，渝東隆起區地貌略低，發育石灰巖灘。隆起區所夾的凹陷區則發育膏鹽潟湖，顆粒灘的橫向展布受到膏巖潟湖的控制，以北東—南西向呈條帶狀發育在潟湖的兩側(圖1、5)。

 

對華鎣山斷裂西側隆起區進一步的研究顯示，顆粒灘的發育與次一級古地貌密切相關。該區除了華鎣山斷裂外，在磨溪與高石梯之間發育有安平店斷裂、高石梯與荷包場之間發育有高石梯斷裂，這3條近北東向的斷裂將隆起分割成3個向東傾斜的臺階，最西邊的磨溪—女基井一帶地貌最高，中間的高石梯—廣安一帶次之，東邊的荷包場—盤龍場一帶則地貌最低。在整體為碳酸鹽巖緩坡的背景下，水深一般不超過10m，每個臺階的轉折端都將成為波浪作用的活躍地帶，是顆粒灘最發育的地區。可見，古地貌尤其是隆起區內的次一級古地貌高部位，對碳酸鹽巖顆粒灘體的發育起著重要的控制作用。

4　結論

1)在龍王廟組沉積時期，四川盆地為碳酸鹽巖緩坡沉積環境，可以劃分為3個沉積相、7個沉積亞相，結合考慮環境與巖性因素，可分出眾多微相單元。

2)整個龍王廟期海平面變化有快速海侵，緩慢海退的特點。龍王廟組可以劃出一個三級層序，從下向上由以淹沒為主的序列到以暴露為主的序列為特征，表現出總體向上變淺的特征，發育有完整的海侵體系域和高位體系域，顆粒灘多發育在高位體系域。

3)不同沉積背景下，顆粒灘沉積的旋回性不同，縱向上具有不同的巖性組合形式。內緩坡相近潮坪亞相區發育多期薄層顆粒灘，以白云巖為主，灘體白下向上具有砂屑云巖—泥晶云巖、泥質泥晶云巖的巖性組合；在潮坪亞相、溻湖亞相之間，但距二者都較遠的顆粒灘發育區，顆粒灘自下向上巖性組合形式為砂屑云巖細粉晶云巖—泥晶云巖、泥質泥晶云巖，灘體厚度較近潮坪亞相區厚，顆粒巖比例增大；近渴湖亞相區在龍王廟組早期發育石灰巖顆粒灘，巖性組合為粉晶灰巖—砂屑灰巖泥晶云巖、泥質泥晶云巖的組合形式，晚期發育白云巖顆粒灘，灘體具有粉晶云巖—砂屑云巖—泥晶云巖、泥質泥晶云巖的組合形式。因水深變大，水動力減弱，和之前兩個區域相比早期發育石灰巖灘體底部多沉積一套粉晶灰巖，晚期沉積白云巖灘體底部多沉積一套粉晶云巖；中緩坡相發育顆粒灘巖性以石灰巖為主，僅頂部發育白云巖顆粒灘，隨著可容納空間的增大，灘體沉積厚度較其他區域大。石灰巖灘具有鮞粒灰巖泥晶灰巖的組合形式，白云巖灘下部發育粉晶云巖，上部為泥質云巖。綜上可知，四川盆地龍王廟組自西向東沉積厚度變大，灘體厚度變大，具有白云巖沉積逐漸被石灰巖沉積所取代的特點。

4)四川盆地碳酸鹽巖顆粒灘主要發育在兩個地形相對高的隆起區，橫向展布受膏鹽淌湖的控制，以北東南西向呈條帶狀發育在溻湖的兩側。單個隆起區內，顆粒灘的展布受次一級微地貌的控制，發育在次一級地貌的高部位。

 

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本文作者：周進高  房超  季漢成  張建勇  趙菲

作者單位：中國石油杭州地質研究院

  中國石油大學(北京)地球科學學院