四川盆地開江-梁平海槽周緣晚二疊世長興期臺緣礁灘沉積結構及其差異性

1、四川盆地開江-梁平海槽周緣晚二疊世長興期臺緣礁灘沉積結構及其差異性自20世紀90年代以來，圍繞四川盆地川東地區(qū)開江-梁平海槽上二疊統(tǒng)長興組生物礁灘有利儲層，相繼發(fā)現了龍崗、鐵山坡、大貓坪和渡口河等大中型礁灘復合型氣田1-2。生物礁灘復合體是四川盆地東部地區(qū)海相碳酸鹽巖大油氣田賦存油氣的重要儲集體。隨著海槽周緣天然氣勘探開發(fā)的不斷深入，人們發(fā)現周緣臺地邊緣結構及礁灘沉積的空間組合方式存在明顯差異性，具體表現為不同位置成礁巖性組合、發(fā)育期次、疊置樣式、空間展布及分布規(guī)模等方面差異較大3-9。前人生物礁灘儲層研究主要聚焦在單個區(qū)塊、海槽西側或東側7-10，沒有對整個海槽周緣進行系統(tǒng)的對比研究，因此在

2、海槽周緣臺緣生物礁灘沉積結構、差異演化及有利區(qū)等諸多方面都沒能形成規(guī)律性認識，制約了上二疊統(tǒng)長興組天然氣開發(fā)進程。近年來，開江-梁平海槽周緣基本實現了高精度三維地震資料覆蓋，這為海槽周緣長興期（長興組沉積時期）臺緣帶生物礁灘整體研究提供了資料基礎。本文綜合大量的巖心、薄片、測井以及覆蓋全區(qū)的三維地震資料，在海槽地震地層格架分析的基礎上，對比分析海槽周緣臺緣沉積結構、生物礁灘巖性組成及內幕結構的差異性，為生物礁灘天然氣開發(fā)決策提供指導。區(qū)塊井號主要巖石類型次要巖石類型臺緣帶寬度/m前緣斜坡角度/（）地層厚度/m礁厚度/m灘厚度/m白云巖厚度/m礁灘厚度/地層厚度（Kr）礁旋回期次/礁灘總期次龍崗

3、龍崗1生物礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r泥晶灰?guī)r、少量白云巖1 4524131510116060.824/5龍崗3生物礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r泥晶灰?guī)r、少量白云巖1 32542324132130110.814/5龍崗6生屑灰?guī)r、生物礁灰?guī)r泥晶灰?guī)r、少量白云巖1 7983526810111080.743/5龍會場鐵山5泥晶灰?guī)r、礁灰?guī)r、生屑灰?guī)r生屑云巖及白云巖2 04132263647750.532/4浦西1泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r少量白云巖1 75031295556520.422/4龍崗81泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r生物礁灰?guī)r、少量白云巖1 90024254438940.511/3龍門七里8生屑灰?guī)r泥晶灰?guī)r、生物礁灰?guī)r1 924

4、32288394590.342/3天東10生屑灰、白云巖泥晶灰?guī)r、少量礁灰?guī)r2 310272813075300.462/4龍崗84泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r礁灰?guī)r2 40026263185850.482/4七里北七里北2生屑灰?guī)r、礁灰?guī)r生屑云巖、白云巖1 9003227955110500.593/5七里北101泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r生屑云巖、礁灰?guī)r、白云巖2 180282306988660.622/3黃龍場黃龍1泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r生屑云巖、生物礁灰?guī)r、白云巖2 120242862766150.362/2黃龍8泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r生物礁灰?guī)r2 330182123382200.521/2五百梯溫泉3泥晶灰?guī)r、生

5、物礁灰?guī)r生屑灰?guī)r、白云巖3 58092684574320.272/3天東11泥晶灰?guī)r、生物礁灰?guī)r生屑灰?guī)r、白云巖3 62082136520790.392/2天東2-11泥晶灰?guī)r、礁灰?guī)r砂屑灰?guī)r、白云巖3 71572104341450.412/2云安場云安12生屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、泥晶灰?guī)r砂屑灰?guī)r3 80051683536320.332/4云安14砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r生物礁灰?guī)r3 84841902537370.241/1興隆1泥晶灰?guī)r、礁灰?guī)r生屑云巖3 78121702824200.251/2新窗口打開|下載CSV圖4圖4開江-梁平海槽周緣不同區(qū)塊鉆井巖性及地震相特征（鉆井及地震測線位置見圖6）a.西

6、側龍崗區(qū)塊； b.西側龍會場區(qū)塊； c.西側龍門區(qū)塊； d.東側七里北和黃龍場區(qū)塊； e.東側五百梯區(qū)塊； f.東側云安場區(qū)塊Fig.4Lithology and seismic facies characteristics in different blocks around the KaijiangLiangping trough（see Fig.6 for locations of wells and seismic lines）2.2.1 西側龍崗區(qū)塊龍崗區(qū)塊發(fā)育單排礁，生物礁灘體為“丘狀外形、內部斷續(xù)”的地震反射結構，外部輪廓為較對稱的丘狀反射，兩端向翼部收斂。反射層內部為較弱振幅、

7、斷續(xù)反射，成層性差，沉積厚度大，垂向加積，側向遷移現象不明顯。地震解釋發(fā)現，受同沉積拉張斷裂作用影響，在臺緣帶發(fā)育一定規(guī)模的同沉積斷層13，18-19，龍崗區(qū)塊臺地邊緣相帶橫向寬度較窄，在1 3001 800 m。一般地，古地貌坡度越大，水動力條件越強，越能促進生物礁的生長發(fā)育20。通過統(tǒng)計海槽兩側前緣斜坡角度來表征臺緣帶沉積結構變化，具體實現方法如下：選取區(qū)域對比的標志層。研究區(qū)龍?zhí)督M泥頁巖在川東北地區(qū)全區(qū)穩(wěn)定分布，厚度約120 m，巖性為黑灰色、深灰色泥灰?guī)r或頁巖，部分含薄煤層，為海-陸過渡帶沼澤相沉積13。該層在地震剖面上顯示為低頻、強振幅和高連續(xù)反射，在研究工區(qū)可以較容易地進行對比追蹤

8、，并被定義為研究區(qū)可靠標志層。對長興組下伏穩(wěn)定標志層（龍?zhí)督M底界，P2l）進行層拉平處理，分別計算臺緣帶生物礁的隆起高度（最好有實際鉆井控制）和前緣斜坡帶的寬度，兩者的夾角就是前緣斜坡帶坡度。通過多口過井地震剖面計算，龍崗區(qū)塊生物礁垂向厚度較大，前緣斜坡帶的寬度較小，臺地前緣斜坡夾角大，處于3542，這表明該區(qū)塊古地貌坡度較大（圖4a，圖5a）。圖5圖5開江-梁平海槽周緣不同位置長興組前緣斜坡坡度對比（地震測線位置見圖6）a.L14地震測線； b.L15地震測線； c.L16地震測線； d.L17地震測線Fig.5Comparison of the slope angles at the fr

9、ont of Changxing Formation at different positions around the KaijiangLiangping trough （see Fig. 6 for locations of wells and seismic lines）龍崗1井和龍崗2井為生物礁氣藏的發(fā)現井，鉆井揭示巖石類型以生物礁灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主，泥晶灰?guī)r、白云巖及云質灰?guī)r、灰質云巖等過渡巖類較少發(fā)育。長興組厚度大，一般超過300 m，臺緣礁灘儲層非常發(fā)育，自下而上共發(fā)育4期生物礁和5期生屑灘沉積。該區(qū)塊礁和灘的厚度均超過100 m，礁灘厚度與地層厚度比值（Kr）均在0.75以上（

10、圖4a）。2.2.2 西側龍會場區(qū)塊龍會場區(qū)塊發(fā)育單排礁，生物礁緊鄰臺地邊緣較陡一側生長，仍以垂向加積為主，局部見側向弱遷移現象。平面上，臺緣帶展布范圍較龍崗地區(qū)稍微加寬，在1 7002 050 m，但仍以窄相帶為主。臺地前緣斜坡的角度較龍崗地區(qū)有所減小，但坡度仍然較大，其臺地前緣斜坡夾角處于2435（圖4b，圖5b）。龍崗81井和鐵山5井揭示巖石類型以泥晶灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主，含少量生物礁灰?guī)r和生屑灘，白云巖欠發(fā)育。下部Ssq1和Ssq2層序以淺水緩坡沉積為主，上部Ssq3Ssq5層序發(fā)育臺緣礁及臺緣灘亞相，垂向上分別發(fā)育12期生物礁和34期生屑灘沉積，且多發(fā)育于長興組上部的Ssq3Ssq5層

11、序。該區(qū)塊地層厚度在250300 m，生物礁厚度在4060 m，生屑灘厚度在4070 m，Kr均在0.45左右（圖4b）。2.2.3 西側龍門區(qū)塊龍門區(qū)塊發(fā)育單排礁，生物礁具有不對稱的丘狀外形，內部雜亂或空白反射結構。平面上臺緣帶寬度較龍崗地區(qū)明顯加寬，在1 9002 400 m。龍門地區(qū)同沉積斷裂活動欠發(fā)育，表現為沉積陡坡型，其臺地前緣斜坡夾角在2535（圖4c，圖5c）。過七里8井龍崗84井的地震剖面可以看出，在臺地方向以早期礁為主，向海槽一側發(fā)育晚期礁（圖3）。臺地邊緣相帶生物礁灘體表現為錯位遷移型的沉積結構，即“垂向加積與側向遷移并存”的特點。龍崗84井和天東10井揭示巖石類型以生屑灰

12、巖為主，含少量生物礁灰?guī)r和泥晶灰?guī)r，白云巖局部發(fā)育，垂向上發(fā)育12期生物礁及34期的生屑灘沉積。該區(qū)塊地層厚度在255288 m，生物礁厚度在1840 m，生屑灘厚度在4080 m，Kr在0.4左右，略低于龍會場地區(qū)（圖4c）。2.2.4 東側七里北區(qū)塊地震剖面解釋發(fā)現，七里北區(qū)塊發(fā)育雙排礁，具有雙臺緣特征，兩排臺緣帶橫向距離自北向南逐漸減小，且最終在黃龍場地區(qū)合并變成單臺緣?？亢Ｒ粋劝l(fā)育第一排臺緣帶，由海槽向臺地方向明顯增厚，生物礁具有丘狀、雜亂反射特征，橫向寬度較窄，約1 9002 180 m，臺地前緣斜坡夾角在2832。內側第二排生物礁為臺內礁，規(guī)模小，尚未有鉆井鉆遇（圖4d，圖5a）。

13、七里北2井揭示巖石類型以生屑灰?guī)r和生物礁灰?guī)r為主，其次為泥晶灰?guī)r，礁頂發(fā)育少量白云巖。該井生物礁和生屑灘較發(fā)育，垂向上發(fā)育23期生物礁及35期生屑灘沉積。該區(qū)塊地層厚度在230290 m，生物礁厚度在4060 m，生屑灘厚度在60120 m，Kr在0.55左右（圖4d）。2.2.5 東側黃龍場區(qū)塊黃龍場區(qū)塊發(fā)育單排礁，生物礁外部輪廓清晰，丘狀反射，趨于顯示出成層性。平面上臺緣帶展布范圍在2 1002 300 m。沉積厚度較大，以垂向加積為主，橫向遷移特征不明顯，同沉積斷層發(fā)育。該區(qū)塊臺地前緣斜坡夾角處于2025（圖4d，圖5b）。黃龍1井揭示巖石類型以泥晶灰?guī)r為主，其次為生物礁灰?guī)r和生屑灰?guī)r，

14、白云巖欠發(fā)育，垂向上發(fā)育12期生物礁及23期生屑灘沉積。該區(qū)塊地層厚度在220280 m，生物礁厚度在2535 m，生屑灘厚度在6080 m，Kr在0.35左右（圖4d）。2.2.6 東側五百梯區(qū)塊五百梯區(qū)塊發(fā)育23排礁，生物礁外部呈現平緩丘狀反射，內部為斷續(xù)、雜亂反射，隆起高度較小。平面上，臺緣帶展布范圍較寬，在3 5005 000 m，生物礁灘體厚度較小，橫向遷移特征明顯。其臺地前緣斜坡與地層之間的夾角在510（圖4e，圖5c）。天東11井和天東2-11井揭示巖石類型以白云巖和生物礁灰?guī)r為主，其次為泥晶灰?guī)r。該區(qū)塊發(fā)育12期生物礁及23期生屑灘沉積。地層厚度在210260 m，生物礁厚度在

15、4060 m，生屑灘厚度在2080 m，Kr在0.3左右。值得一提的是，礁頂通常發(fā)育一定規(guī)模的白云巖，揭示該區(qū)塊白云石化程度較高（圖4e）。2.2.7 東側云安場區(qū)塊云安場區(qū)塊發(fā)育12排礁，生物礁在長興組中、上部發(fā)育，隆起高度較小，地震剖面上呈現平緩、丘狀或斜交反射特征，臺地前緣斜坡極其平緩，與地層夾角在24（圖4f，圖5d）。平面上，臺緣帶展布范圍較寬，在2 5004 000 m，礁體規(guī)模小，橫向遷移非?？?，平行或者斜列于寬緩斜坡帶，表現為雁列狀或指狀分布。云安12井和云安14井揭示巖石類型以泥晶灰?guī)r、生物礁灰?guī)r和生屑灘為主，在長興組的中上部地層發(fā)育12期生物礁沉積及13期的生屑灘沉積。該區(qū)

16、塊地層厚度在160200 m，生物礁厚度在2560 m，生屑灘厚度在3080 m，Kr在0.25左右（圖4f）。3 沉積結構差異性通過海槽周緣不同位置臺地前緣坡度角、礁灘體垂向疊置、橫向遷移及平面展布寬度等特征統(tǒng)計分析，認為開江-梁平海槽周緣發(fā)育近U形展布的臺緣帶，不同構造位置存在明顯差異。西側和北側臺緣沉積結構以陡坡-垂向疊置型為主，東側和南側變?yōu)榫徠?退積遷移型。不同類型臺緣結構間互式分布在海槽周緣，具體包含以下4種類型（圖5，圖6）。圖6圖6開江-梁平海槽周緣古地貌、臺緣帶展布及生物礁發(fā)育特征Fig.6Sketch diagram showing the palaeogeomorphy，

17、 platform margin zone distribution and organic reef development around the KaijiangLiangping trough3.1 斷控陡坡-加積鑲邊結構海槽開口處的龍崗和黃龍場區(qū)塊的前緣坡度基本上都超過了20，最大可達到42，水體能量強，同沉積拉張斷層比較發(fā)育，發(fā)育斷控陡坡型臺地邊緣。臺緣生物礁灘相帶寬度較窄，介于1 2002 200 m。單排礁縱向多期疊置，發(fā)育24期成礁旋回，隆起幅度較大。平面上生物礁灘復合體沿著陡峭臺地邊緣帶呈不連續(xù)、塊狀分布，形成了加積鑲邊型臺緣帶。3.2 沉積陡坡-加積鑲邊結構龍會場、七里北和

18、龍門區(qū)塊的沉積特點與龍崗和黃龍場區(qū)塊類似，然而坡度稍放緩，且臺緣帶斷層較少。臺緣帶寬度介于1 7002 400 m，發(fā)育單排礁，以垂向加積為主，發(fā)育13期成礁旋回，見少量的側向進積現象，發(fā)育規(guī)模變小。3.3 緩坡坡折-退積條帶狀結構五百梯區(qū)塊處于海槽的中段位置，前緣坡度明顯變緩，約510，臺緣帶橫向展布范圍明顯變寬，在3 5005 000 m。在淺水緩坡背景下，臺緣發(fā)育23排生物礁相帶，多排生物礁平行或斜列于臺緣帶，條帶狀或串珠狀分布。縱向上發(fā)育12期成礁旋回，隆起幅度顯著較小。3.4 極緩坡-遷移離散狀結構云安場區(qū)塊處于海槽的末端，前緣坡度極小，在24。垂向上發(fā)育12期生物礁。礁體規(guī)模小，橫

19、向遷移變化快，平面上呈離散狀分布。結合上述差異性分析，可以將海槽周緣臺緣帶劃分為7段，依次為：西側龍崗斷控陡坡型臺緣帶（）、龍會場沉積陡坡型臺緣帶（）、龍門沉積陡坡型臺緣帶（）、東側七里北沉積陡坡型臺緣帶（）、黃龍場斷控陡坡型臺緣帶（）、五百梯緩坡沉積型臺緣帶（）和云安場極緩坡沉積型臺緣帶（）?？偟膩碚f，古地貌坡度角從北到南表現為不均一變化。西北部和中部前緣坡度角較大，臺地邊緣坡折帶厚度明顯增大，東部和南部坡度角變小，寬緩斜坡，坡折帶不明顯（圖6）。4 成因機制4.1 構造古地貌早二疊世晚期受到峨眉地裂運動的影響，開江-梁平海槽在區(qū)域拉張應力作用下發(fā)生顯著的差異沉降，形成被動大陸邊緣裂陷海槽2

20、1-24。在這樣的古構造背景下，海槽臺地邊緣帶古地貌相對較高，水動力條件強，利于造礁生物生長。臺緣生物礁原地生長，形成抗浪骨架和正向地貌，也會建設臺地邊緣，即在原有的基礎上進一步改變臺地的類型。通過古地貌圖發(fā)現（圖5，圖6），海槽周緣不同區(qū)塊臺緣斜坡坡度并不是均一的，而是存在明顯的坡度變化，呈現為向東南方向逐漸變緩的不對稱箕形，臺緣斜坡帶表現出南緩北陡、東緩西陡的特征。同時，基于海槽周緣大量實鉆井資料分析，前緣斜坡角與礁灘厚度（圖7a）和臺緣帶寬度（圖7b）的關系密切，前緣坡度角越大，對應的生物礁垂向高度越大，而橫向展布寬度越窄。構造古地貌特征控制了臺緣帶的構成樣式及生物礁的發(fā)育空間。圖7圖7

21、開江-梁平海槽前緣斜坡角與生物礁厚度（a）及臺緣帶寬度交匯關系（b）Fig.7Plots showing front slope angle anic reef thickness （a） and front slope angle vs.platformmargin width （b） of the KaijiangLiangping trough具體地，斷控或沉積陡坡型臺緣離海槽沉降中心較近，坡折陡峭，坡度通常大于20，在長興組拉張早期便出現較明顯的地貌差異。在長一段沉積時期（例如龍崗地區(qū)）生物礁開始形成，隨著裂陷沉降作用的持續(xù)，臺地邊緣地貌差異更加明顯，水動力條件增強，更利于

22、生物礁繼續(xù)生長，進而又促進了臺緣障壁的形成，也為后期生物礁的生長發(fā)育創(chuàng)造了條件。這一過程一直持續(xù)到長興組沉積末期，因此在海槽北側和西側臺緣帶寬度普遍較窄，通常小于2 700 m，臺緣帶地層厚度大，通常大于260 m。生物礁以單排礁為主，最早從長一段開始，連續(xù)發(fā)育多期生物礁旋回。（極）緩坡型臺緣離海槽沉降中心較遠，在長一段沉積時期未能形成明顯的地貌差異，生物礁基本不發(fā)育。長二段沉積時期，隨著裂陷沉降作用加強，臺地邊緣地貌差異逐漸明顯，生物礁開始生長發(fā)育。由于坡度較緩（例如東南側五百梯區(qū)塊坡度小于10，海槽末端云安場區(qū)塊一般小于5）形成了寬緩的臺緣帶，橫向寬度通常大于3 200 m，而地層厚度一般小于220 m。生物礁平面上呈條帶狀、成排成帶分布，礁體規(guī)模小，一般在長二段中、上部發(fā)育（圖8）。圖8圖8開江-梁平海槽周緣長興組礁灘差異演化模式Fig.8Diagram showing the differential evolution of reefshoal facies of Changxing Formation around the KaijiangLiangping trough4.2 海平面變化川東北地區(qū)晚二疊世長興期古海平面處于持續(xù)上升的過程，最終在長興中晚期形成了僅次于早三疊世的高峰25-27，