摘 要

摘　要：四川盆地下寒武统龙王庙组是新近发现的迄今为止我国单体规模最大的特大型海相碳酸盐岩整装气藏，该气藏储层受碳酸盐岩颗粒滩相控作用明显。进一步了解该区颗粒滩的时空

摘　要：四川盆地下寒武统龙王庙组是新近发现的迄今为止我国单体规模最大的特大型海相碳酸盐岩整装气藏，该气藏储层受碳酸盐岩颗粒滩相控作用明显。进一步了解该区颗粒滩的时空分布规律，对于更好地预测龙王庙组储层分布具有重要意义。为此，针对沉积古地貌、海平面变化及古水深等影响滩体发育的主控因素，以3口井结合2个野外剖面点作为实例，对该盆地龙王庙组颗粒滩纵向叠置关系和横向分布规律进行了研究，并取得以下认识：①龙王庙组沉积时期为缓坡沉积环境，分为内缓坡相、中缓坡相和外缓坡相，颗粒滩主要发育在内缓坡相和中缓坡相；②盆地内自西向东颗粒滩厚度逐渐变大，以发育白云岩滩逐步被石灰岩滩取代为特征；③颗粒滩纵向上主要发育砂屑云岩—泥晶云岩—泥质泥晶云岩、砂屑云岩—细粉晶云岩—泥质泥晶云岩、粉晶灰岩—砂屑灰岩—泥晶云岩—泥质泥晶云岩、鲕粒灰岩  泥晶灰岩等岩性组合；④颗粒滩横向上具有沿膏岩湖两侧呈条带状展布的特征，主要发育在缓坡隆起区，尤其是隆起区中的微地貌高地是滩体发育的有利区。

关键词：四川盆地  早寒武世  龙王庙组气藏  颗粒滩  海平面变化  古地貌  沉积相  分布规律  有利区

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井获得日产逾百万立方米的高产天然气，由此加速了对该盆地下寒武统龙王庙组的勘探步伐，进而发现了迄今为止我国地层最古老、单体规模最大的特大型海相碳酸盐岩整装气藏^[1]。龙王庙组储层受颗粒滩相控作用明显，因此研究颗粒滩发育规律对指导该气藏储层预测具有重要意义^[2-5]。

前人的研究成果认为，颗粒滩发育的控制因素主要包括古水动力、古地貌和海平面变化；水体能量强的古地貌高地是滩体的主要发育区^[6-9]，海平面的升降引起沉积环境的变化，对碳酸盐岩颗粒滩的形成和发育都起到了明显的控制作用^[10-15]。笔者对该盆地龙王庙组颗粒滩纵向叠置关系和横向分布规律进行了研究，以期为认识该碳酸盐岩油气藏中颗粒滩相的分布规律起到抛砖引玉的作用。

1　颗粒滩发育的岩相古地理背景

前人的研究发现，震旦纪末，受桐湾运动的影响，地壳上隆，在四川盆地内形成了乐山—资阳和高石梯—龙女寺2个独立的古隆起，其间为南北向的裂陷槽所分隔。经历了下寒武统筇竹寺组和沧浪铺组碎屑岩填平补齐作用后，上述2个古隆起区域联合，形成了乐山—龙女寺古隆起的雏形，四川盆地演化成为具有两隆两凹、向东倾斜的缓坡^[16-27](图1)。其中两隆是指川中川西宽缓隆起、渝东宽缓隆起，两凹是指川东凹陷、湘西黔北凹陷，其间没有明显的坡折。龙王庙组沉积早期海平面发生快速的海侵，形成一个以碳酸盐沉积为主的缓坡沉积环境，四川盆地西部汉源、荥经等地受康滇古陆的影响，北部广元地区受摩天岭古陆的影响，而有少量陆源碎屑沉积。

 

在龙王庙组沉积时期，整个四川盆地为碳酸盐岩缓坡沉积，可以划分为3个沉积相、7个沉积亚相及众多沉积微相单元，沉积微相的分类方式综合考虑了环境与岩性因素(表1)。

 

龙王庙期从盆地的西部到奉节—石柱—三汇—古蔺一线发育内缓坡相。盆地内陆源物质含量少，仅在盆地西部和西北部有少量沉积，发育潮坪亚相，主要岩性为紫红色、褐灰色、灰色泥岩、砂岩，深灰色泥质云岩、泥质泥晶云岩，沉积动力以潮汐的作用为主，能量一般不强；川东凹陷区，属于内缓坡的低洼地带，因受两侧隆起区阻挡作用，水体循环不畅，以静水沉积为主，盐度略高，局部地区甚至出现咸化和蒸发作用，岩性以灰色、深灰色泥粉晶云岩、含泥质条带泥晶云岩为主，部分地区发育膏岩、盐岩(如临7井)；川中川西宽缓隆起区，是内缓坡颗粒滩发育的主要地区。隆起区地形相对较高，在波浪、潮汐的作用下，水体能量较强的位置发育颗粒滩，岩性以灰色、深灰色亮晶砂屑云岩、残余砂屑云岩、残余砾屑云岩，以及细晶云岩为主，见少量鲕粒云岩及生屑云岩，交错层理发育，为颗粒滩亚相；在整个隆起区，颗粒滩亚相与滩间海亚相具体发育区域很难加以区分，在横向上多表现为滩间海发育于颗粒滩之间，纵向上夹于大套颗粒滩之间。滩间海亚相水体环境相对安静，以细粒沉积为主，由生物扰动泥晶云岩、含不规则泥质纹层泥晶云岩和扁条状泥晶云岩组成，发育条带状构造、生物扰动斑、生物潜穴构造等是该亚相的典型特点。

中缓坡相发育区，可以从奉节—石柱—三汇—古蔺一线向东南方向直到桑植—永顺一线，从地形上看基本位于渝东宽缓隆起区，沉积岩性以龙王庙早期到中期沉积石灰岩、相对厚度较大，中晚期沉积白云岩、相对厚度较小为特征，属于以白云岩发育为主向以石灰岩发育为主的过渡阶段。中缓坡相主要发育颗粒滩亚相和滩间海亚相，颗粒滩亚相发育区地貌略高，水体能量较强，以颗粒滩发育为特征，颗粒滩多呈条带状分布，岩性主要由鲕粒灰岩、鲕粒云岩、粉晶云岩、砂屑灰岩和少量泥晶灰岩等组成，受风暴浪影响，递变层理、丘状层理发育；在颗粒滩亚相之间有地势比较低的凹地，沉积岩性主要为泥晶灰岩、泥质泥晶灰岩、泥质泥晶云岩，属于滩间海亚相。外缓坡范围较窄，以发育石灰岩为主，几乎没有颗粒滩发育。

2　颗粒滩发育与海平面变化的关系

碳酸盐岩沉积作用对相对海平面变化的响应极为敏感，相对海平面升降发生变化，沉积岩性就有所不同，表现出不同的旋回序列^[28]。为此，选取3 口井进行岩心观察并踏勘实测2条野外剖面，对龙王庙组沉积岩性组合进行了分析，划分单井、野外剖面沉积旋回，对连井剖面上的沉积旋回进行横向对比，以此来反映海平面的变化情况(图2)。如图2所示，整个龙王庙期海平面都具有快速海侵、低速海退的特点，次级海平面变化特征也一致。

从碳酸盐岩层序地层学的角度出发，按照vail的层序地层划分方案，以海平面下降的起点和终点形成的不整合面或与之相当的整合面作为划分层序的标志^[29]。四川盆地龙王庙组可以划出一个三级层序，从下向上由以淹没为主的序列到以暴露为主的序列为特征，表现出总体向上变浅的特点，发育有完整的海侵体系域和高位体系域。龙王庙早期海平面快速上升，整个盆地在原来广海陆棚的基础上变成碳酸盐岩缓坡，水体较深，以泥晶云岩、泥质泥晶云岩、泥质泥晶灰岩为主，构成了海侵体系域。代表最大海平面的凝缩段，在内缓坡普遍沉积一套深色泥岩、白云质泥岩、泥质云岩，野外通过岩性较易识别，测井上表现为一个高伽马(GR)值段；中缓坡以瘤状灰岩沉积为代表。海退时期较长，高位域可以识别出2～4个次一级的海侵—海退旋回。单个旋回由颗粒云岩、泥质云岩和泥晶云岩组成，颗粒岩多发育在旋回的上部。由此可知，海平面的变化控制着滩体发育的期次，颗粒滩多发育在单个旋回的海退阶段。

 

3　颗粒滩发育与沉积相的关系

依据沉积学原理，海水深度和水动力条件的变化控制着颗粒滩的沉积和滩体旋回的形成与演化，古地貌差异决定了滩体平面展布区域^[30-31]。笔者将从滩体的纵向岩性组合和横向分布情况来对龙王庙期颗粒滩相沉积进行探讨。

3．1　颗粒滩相纵向叠置及演化特征

不同沉积背景下，颗粒滩沉积的旋回性不同，表现出不同的岩性组合形式。根据相带的展布情况，选取了3口井结合2个野外剖面点对滩体的垂向旋回特征进行了研究(图1)。

在内缓坡西部的近潮坪亚相区，选取南江杨坝剖面进行分析。该剖面位于四川盆地北部偏西的位置，靠近古陆，龙王庙组沉积厚度为75m。在龙王庙期大部分时间里，水体相对较浅，潮汐、波浪作用相对较弱，可容纳空间较小，不利于滩体沉积。在三级层序的海侵体系域下半部，水体相对变深，波浪作用的影响增强，以砂屑云岩沉积为主，发育累计厚度为8m的颗粒滩，为颗粒滩亚相；最大海泛面沉积时期，沉积深灰色薄层泥质泥晶云岩，主要为滩间海亚相；三级层序高位域，伴随着海平面的下降，碳酸盐颗粒岩沉积。在次级海平面变化的影响下，海平面上升滩间海亚相发育，海平面下降则颗粒滩亚相发育。受可容纳空间和高频海平面变化旋回的控制，发育3期薄层颗粒滩。每期滩由3～4个旋回组成，单个旋回滩体厚度只有0.5～3.0m(图3-a)，下部为中厚层砂屑云岩，占单滩体厚度的40％，小型交错层理、楔状层理、羽状层理发育；向上为厚层颗粒云岩和薄层泥晶云岩交互层发育，约占单滩体厚度的35％；顶部发育薄层泥质泥晶云岩、泥晶云岩，占单滩体厚度的25％，可见波痕和干裂纹构造，受潮汐及波浪作用控制明显。

 

在潮坪亚相、溻湖亚相之间，但距二者都较远的颗粒滩发育区，以高石梯磨溪地区的钻井为例，龙王庙组厚度介于80～120m。在快速海侵的背景下，底部的泥晶云岩、泥质泥晶云岩构成了海侵体系域，厚度不大，占龙王庙组沉积总厚度的20％～25％，发育滩间海沉积环境。龙王庙组高位体系域中上部是颗粒滩亚相的主要发育区，岩心观察以及测井资料解释结果显示，颗粒滩纵向上常见2～3期，每期滩体厚度介于2～21m不等，单期滩又包含2～3个向上变浅旋回(图3-b)。单个滩旋回中颗粒岩厚度较大，最下部主要发育颗粒云岩和晶粒云岩，占单滩体厚度的80％，颗粒云岩主要是砂屑云岩，常见交错层理；晶粒云岩主要是细晶云岩，偶见颗粒残余，暗示其原岩可能是颗粒云岩；向上沉积斑状云岩，由不规则的灰色和暗色粉晶云岩组成，厚度可达单个滩体的10％；顶部发育有薄层的泥晶云岩、含泥质条带状云岩或白云质泥岩，占单个滩体厚度的10％。高位域滩间海亚相沉积在垂向上表现为夹于大套颗粒滩沉积之间，为次级海平面作用下快速海侵的产物。综上可知，高石梯  磨溪地区在岩性组合关系上与杨坝剖面滩相类似，但滩体整体厚度变大，颗粒岩占比增高。

较靠近溻湖亚相的颗粒滩发育区，属于从颗粒云岩沉积为主到开始出现大套颗粒灰岩的过渡区。该区域以盘1井为例，龙王庙组厚度为126.5m，较磨溪—高石梯地区厚度大，下部沉积岩性为石灰岩，厚41m，中上部沉积岩性为白云岩，厚82.5m，少量其他岩性占厚3m。龙王庙组三级层序海侵体系域下部以泥晶灰岩沉积为主，厚26m，滩间海亚相发育；高位体系域随着水体变浅，发育溻湖边缘滩。颗粒滩发育特征与之前有所不同(图4-a)。在滩体底部并非直接由颗粒岩沉积，而多沉积一套中厚层粉晶灰岩、白云岩，被认为与水深较大、水体能量还不算很强有关。颗粒滩纵向上可见3期，由于沉积环境水体整体较深，第一期滩为石灰岩滩，厚25 m，下部颗粒灰岩发育，占单滩体厚度的60％，向上发育泥晶云岩、泥质泥晶云岩，占单滩体厚度的40％；第二、第三期滩为白云岩滩，滩体厚度较大，介于25～30m，滩体下部由粉细晶云岩、颗粒云岩组成，占单滩体厚度的70％，滩体顶部沉积泥晶云岩、泥质云岩，占单滩体厚度的30％。随着可容纳空间的增大，龙王庙组整体沉积厚度变大，各期滩体的厚度较之前两个区域也有所增大。

 

潟湖亚相区以临7井为典型代表，该井钻遇膏岩层厚逾300m(未钻穿)，主要为石膏岩、泥质膏岩、盐岩所组成(图4-b)。渴湖区位于川东凹陷地带，两侧隆起地势较高，形成一个局限环境，蒸发作用使膏岩、盐岩沉积，被困水体Mg²⁺／Ca²⁺值提高，大量高Mg²⁺卤水向两侧渗透，从而引起川东凹陷带两侧发生白云岩化，对颗粒滩岩石格架的保存起到了重要作用。

中缓坡相位于碳酸盐岩内缓坡相与外缓坡相之间，是波浪和潮汐作用改造强烈的高能地带。龙王庙期沉积物主要由鲕粒灰岩、鲕粒云岩、粉晶云岩和少量泥晶灰岩、泥晶云岩等组成。以重庆秀山高东庙剖面为例，位于缓坡边缘地带，因水体变深，可容纳空间增大，沉积厚度达到l97m，多为石灰岩沉积，只有顶部30多米为白云岩沉积。纵向上发育3期颗粒滩，第一、第二期为石灰岩滩，水体能量高，有利于鲕粒的形成和堆集，滩生长较快，表现出由灰色中—厚层鲕粒灰岩和中薄层状泥晶灰岩组成的多个旋回，单旋回厚度介于l5～30m，每个旋回下部为鲕粒灰岩，占单滩体旋回总厚度的65％～80％，上部为中薄层泥晶灰岩，占单滩体旋回总厚度的20％～35％(图4-c)；第三期滩为白云岩滩，由多期底部为粉晶云岩、上部为泥质云岩的沉积旋回组成，单旋回滩体厚10～15m，底部粉晶云岩占单滩体旋回总厚度的80％～90％，上部泥质云岩占单滩体旋回总厚度的l0％～20％。

从选取的井并结合野外剖面点的岩性组合、变化情况等可以看出(表2)，除去临7井为膏盐沉积外，龙王庙组沉积自西向东随着水深的变化，整体厚度变大，颗粒滩沉积厚度也变大，沉积岩性的变化是由全部的白云岩沉积到开始出现石灰岩沉积，最后到石灰岩占整个龙王庙组的大部分，只有上部存在少量的白云岩的一个渐变过程。高石梯  磨溪地区是白云岩滩最发育的地区，秀山高东庙剖面代表的中缓坡区域沉积的滩体多为石灰岩滩。

 

3．2　颗粒滩相横向分布特征

龙王庙组沉积时期古地貌前已述及，从整个盆地角度来看，颗粒滩相主要发育在两个地形较高的隆起区，其中川中川西隆起区较高，发育白云岩滩，渝东隆起区地貌略低，发育石灰岩滩。隆起区所夹的凹陷区则发育膏盐潟湖，颗粒滩的横向展布受到膏岩潟湖的控制，以北东—南西向呈条带状发育在潟湖的两侧(图1、5)。

 

对华蓥山断裂西侧隆起区进一步的研究显示，颗粒滩的发育与次一级古地貌密切相关。该区除了华蓥山断裂外，在磨溪与高石梯之间发育有安平店断裂、高石梯与荷包场之间发育有高石梯断裂，这3条近北东向的断裂将隆起分割成3个向东倾斜的台阶，最西边的磨溪—女基井一带地貌最高，中间的高石梯—广安一带次之，东边的荷包场—盘龙场一带则地貌最低。在整体为碳酸盐岩缓坡的背景下，水深一般不超过10m，每个台阶的转折端都将成为波浪作用的活跃地带，是颗粒滩最发育的地区。可见，古地貌尤其是隆起区内的次一级古地貌高部位，对碳酸盐岩颗粒滩体的发育起着重要的控制作用。

4　结论

1)在龙王庙组沉积时期，四川盆地为碳酸盐岩缓坡沉积环境，可以划分为3个沉积相、7个沉积亚相，结合考虑环境与岩性因素，可分出众多微相单元。

2)整个龙王庙期海平面变化有快速海侵，缓慢海退的特点。龙王庙组可以划出一个三级层序，从下向上由以淹没为主的序列到以暴露为主的序列为特征，表现出总体向上变浅的特征，发育有完整的海侵体系域和高位体系域，颗粒滩多发育在高位体系域。

3)不同沉积背景下，颗粒滩沉积的旋回性不同，纵向上具有不同的岩性组合形式。内缓坡相近潮坪亚相区发育多期薄层颗粒滩，以白云岩为主，滩体白下向上具有砂屑云岩—泥晶云岩、泥质泥晶云岩的岩性组合；在潮坪亚相、溻湖亚相之间，但距二者都较远的颗粒滩发育区，颗粒滩自下向上岩性组合形式为砂屑云岩细粉晶云岩—泥晶云岩、泥质泥晶云岩，滩体厚度较近潮坪亚相区厚，颗粒岩比例增大；近渴湖亚相区在龙王庙组早期发育石灰岩颗粒滩，岩性组合为粉晶灰岩—砂屑灰岩泥晶云岩、泥质泥晶云岩的组合形式，晚期发育白云岩颗粒滩，滩体具有粉晶云岩—砂屑云岩—泥晶云岩、泥质泥晶云岩的组合形式。因水深变大，水动力减弱，和之前两个区域相比早期发育石灰岩滩体底部多沉积一套粉晶灰岩，晚期沉积白云岩滩体底部多沉积一套粉晶云岩；中缓坡相发育颗粒滩岩性以石灰岩为主，仅顶部发育白云岩颗粒滩，随着可容纳空间的增大，滩体沉积厚度较其他区域大。石灰岩滩具有鲕粒灰岩泥晶灰岩的组合形式，白云岩滩下部发育粉晶云岩，上部为泥质云岩。综上可知，四川盆地龙王庙组自西向东沉积厚度变大，滩体厚度变大，具有白云岩沉积逐渐被石灰岩沉积所取代的特点。

4)四川盆地碳酸盐岩颗粒滩主要发育在两个地形相对高的隆起区，横向展布受膏盐淌湖的控制，以北东南西向呈条带状发育在溻湖的两侧。单个隆起区内，颗粒滩的展布受次一级微地貌的控制，发育在次一级地貌的高部位。

 

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本文作者：周进高  房超  季汉成  张建勇  赵菲

作者单位：中国石油杭州地质研究院

  中国石油大学(北京)地球科学学院