再谈四川盆地上三叠统层序地层划分方案

摘 要

摘要:川西坳陷上三叠统须家河组在与邻区香溪群的对比中,目前流行4种地层划分方案,一直以来,对这几种划分方案都存在着激烈的争论。为此,应用层序地层学观点,利用中石油与中石化两

摘要:川西坳陷上三叠统须家河组在与邻区香溪群的对比中,目前流行4种地层划分方案,一直以来,对这几种划分方案都存在着激烈的争论。为此,应用层序地层学观点,利用中石油与中石化两大集团的勘探成果,建立层序地层序列,利用野外露头、古生物、年代地层等资料,结合钻、测井层序地层分析与井震标定,提出须家河组与香溪群对比的最新方案,即:①川西-川中须五段对比香四、香五、香六段,须四段对比香三段,须三段对比香二段;②须二段、小塘子组与马鞍塘组向东逐层上超至无沉积,在坳陷西坡的北、中段,须六段遭剥蚀,至南段须三段侧变为香二段;③须二段、小塘子组与马鞍塘组侧变为海相香一段。分析认为,底界面T52是解决安县运动界面与层序地层方案分歧的关键。在安县运动底界面T52之上地震波由NE往SW前积,之下由SW往NE前积,坳陷中心在彭州鸭子河一带。由西往东须家河组与香溪群为T4与T6两条地震波组控制的楔形体,其内以转换面T52为界分别发育各向东、西变薄的楔形体。最后,论述了湖盆东进与南迁过程中沉积中心迁移、物源水系变迁,以及相带展布与勘探领域转换的证据。
关键词:四川盆地;晚三叠世;层序地层学;地层对比;沉积相带;地震层序;安县运动;楔形体
1 方案简述
    川西坳陷陆相碎屑岩(上三叠统-第四系)沉积厚度巨大,紧邻龙门山前缘,以冲积扇(扇三角洲)、三角洲、河流、洪泛湖泊沉积为主。其须家河组划分与香溪群的对比,归纳起来大致有4种方案:邓康龄、何鲤的岩石地层对比方案[1]、罗启后的构造运动界面对比方案[2]、张健的建议方案[3]、何鲤的地震层序对比方案[4]
    4套方案比较,采用第1、3种方案,须二、须四、须六段沉积时,将是“满盆砂”,不利于相带预测,但可操作性强,生产中应用广泛。
    第2方案的核心是须四段沉积前的剥蚀,须四段沉积期及其以后是川西坳陷前陆盆地的发展阶段,在前渊中与须四段底可比的层序界面已由不整合侧变为整合,不存在由不整合表征的构造运动界面。再者,须四段与香二段在沉积前的剥蚀在川西坳陷的上币条地震测线中,尤其是坳陷南段和东坡的地震测线,不在同一条界面。因此,香二段既不对应须二段,也不对应须四段,即运动界面对比方案也有不足之处。
    第4种方案较好地解决了盆地结构、砂体侧变、肃带预测等问题,不足之处在于砂泥侧变段的可操作倒差,分层标志难以掌握,生产中应用不便。
    笔者应用层序地层观点,采用地震、钻井、测井、井震结合及地层、古生物、年代地层资料再次阐述了上三叠统层序地层划分的新方案[5]
2 地震层序的建立
2.1 井震标定
    根据地震反射界面在沉积区具有等时性的原理爿川西坳陷中段、南段,选择NW-SE向的安-S-26、玉-522、中-S-10、江-S-2线和NE-SW向的CX-NE-02-111、川鸭-96-19、CX-NE-98-342线等40余条,约4000km地震测线;在川西坳陷南段,选择NW-SE向的雾-威线,平-青线,名-宾线和NE-SW向的彭山、洪雅、苏码头、盐井沟、平落坝、都江堰、名山、雅安地区的地震测线,追踪闭合组成“井”字形格架,构成等时地质体。
   在川西凹陷中段研究发现,拥有上超和削蚀,具有Ⅰ型层序界面特点的地震界面有T41、T4、T52和T6;只拥有上超,具有Ⅱ型层序界面的地震界面有T53、T51、T50。并经川鸭95井、大邑1井、新851井、川合100井、川峰188井的VSP测井或合成地震记录标定,各地震界面的地质属性如下:T41,中侏罗统千佛崖组(新田沟组)底界面;T4,下侏罗统白田坝(自流井)组底界面;T53,上三叠统须五段底界面;T52,上三叠统须四段底界面;T51,上三叠统须二段顶界面;T52,上三叠统须二段底界面;T6,中三叠统雷口坡组顶界面。
2.2 地震层序
   过去习惯上把上三叠统划分为6段,其中一、三、五段为页岩夹可采煤层的煤系地层,称为富煤段;二、四、六段为砂岩,是富砂段也是含油气的储集层。据3条SBⅠ型层序界面划分了3套构造层序,据SBⅡ型层序界面和水泛面划分了6套沉积层序(S01~S06),在层序内识别了岩性转换面,据此建立了上三叠统的层序地层剖面(图1),须家河组各层序钻、测井层序、界面类型见表1。

3 层序地层对比方案
   王胜、何鲤等(1986)在大区域地震、钻井和野外露头资料研究的基础上,提出须家河组与香溪群层序地层划分对比新方案。须家河组在川西坳陷北东-南西向和东西向的地震测线上,剖面形态均为T4与T6地震标准反射界面控制下的楔状外形,以T52(安县运动底界面)为界又可分出各向东、西变薄的楔状体,T52就是转换面。经盆山转换分析,以须四段底及其可比的香三段底为界,分出两套性质不同盆地:转换面之上称为“须上盆”(大致相当于罗启后教授称为的“香盆”),之下称为“须下盆”(大致相当于罗启后教授称为的“须盆”)。“须下盆”充填了马鞍塘组、小塘子组(习惯上称为须一段)与须二、须三段的沉积;“须上盆”充填了须四、须五、须六段的沉积。
3.1 川西坳陷内北东、南西向对比
   据龙门山前缘坳陷内的地震测线,在T52转换面上、下,存在两种不同的反射波组和盆地结构,须上盆由NE→SW前积,须下盆由SW→NE前积,表征了坳陷内物源分别来自米仓山、大巴山与康滇古陆,沉积中心在彭州鸭子河一带,相带展布见图2。

那么转换面在坳陷中段与南段的地质属性如何?这是解决运动界面与层序地层方案分歧的关键。为此,中国石化西南油气分公司专门在大邑-平落坝一带部署了一条地震线,即称平-大-鸭(P-D-Y)线。
    经大邑1井与平落4井VSP测井沿平-大-鸭线的井、震联合标定(图略),获得须家河组与香溪群沉积相区在坳陷中段、南段的对比结果(表略)。
3.2 地层对比结论
    ① 大邑地区的自流井组底与平落坝地区自流井组底基本可比;②大邑地区的须五段与平落坝地区的香四、香五、香六段基本可比;③大邑地区的须四段与平落坝地区的香三段可比,笔者认为须四段并不是一些学者认为的香二段;④大邑地区的须三段与平落坝地区的香二段可比;⑤大邑地区须二段、小塘子组、马鞍塘组侧变为平落坝地区的海相香一段。
    值得指出的是,大邑地区须三段底(即中国石化认为的T51界面)对下伏层的削截在大邑至灌口一带十分明显。由于龙门山构造带从NE→SW逐次抬升,须六、须五段依次遭剥蚀。川西坳陷的北、中、南段SQ1~SQ6层序对比如图3所示[6];展示坳陷的中段、北段各层序均可对比。

3.3 川西坳陷须家河组沉积相区与川中、蜀南地区香溪群沉积相区的对比
    据雾-威线及安-S-26、玉-S-22、中-S-10线井震联合标定,东西向地震反射结构示意如图4中展示:SQ1~SQ6各层序逐层往东上超,SQ1层序小塘子组的顶界反射界面T50、须二段顶界反射界面T51、SQ2、SQ3层序(小塘子组、须二段)由西向东逐层上超,终止在龙泉山 遂宁象山、乐至石湍一带。须四段底界反射界面T52(中国石油西南油气田公司川西北气矿称为Ⅱ1)则反之,在川西坳陷西坡发育由东向西的逐层上超。坳陷之东,SQ4、SQ5、SQ6层序(须四、须五、须六段)发育退覆式(向东)上超,表征沉积中心向东迁移。
    东西向钻、测井层序与井、震结合对比也印证沉自中心东移的盆地结构特征。转换面也是安县运动的构造面,再往上的须五段底界反射界面T53遭侏罗系月界反射T4界面削截。与邻区对比见图5。

3.4 新层序地层划分方案对四川盆地沉积相带展布的影响
    须下盆沿瓦界面持续向东上超的T50、T51地震反射波展示了水体东进的过程。在川中足6井[2]发现海相生物碎屑,其中显微镜鉴定发现有孔虫化石,在旺苍立溪岩、南江赶场、川中蓬29井发现斜锉蛤与斜脊缅甸蛤化石及其碎片,在威远西部罗城地区井下发现斜脊缅甸蛤等海相化石。这些现象揭示:马鞍塘期的海水经盐亭,直达川中地区的营山、大足一带。小塘子期的海水越过龙泉山,一股抵达威远西部的罗城,一股沿米仓山、大巴山前缘直达南江赶场、通江涪阳坝一带。
   从滨海石英砂岩推断另一股直达大足万古,展示了边缘坳陷型沉积的水进东界。说明四川盆地的边缘坳陷与甘孜、阿坝的特提斯海域相通,其间无大的阻隔。另外,在威远黄石板香一段中采得下侏罗统的卡达加孢化石。由于有孔虫、斜锉蛤、斜脊缅甸蛤及卡达加孢化石分属卡尼克期、诺利克期和里阿斯-瑞替克期的化石,说明威远在当时是隆起区,同时也说明香一段包含了不只一期的构造运动界面。再从什邡三河、中坝构造中6井须三段底部发现粟蛤类化石,须二段顶部发现海绿石化石,说明须二、须三段系海陆过渡相的滨海湖沼与三角洲沉积,也是与特提斯海域间歇相通的证据。滨海湖沼与三角洲沉积随水体东侵逐次东移,终止在遂宁象山,乐至石湍-南江、通江一带,凸显了海相烃源岩的油气意义。为什么马鞍塘、小塘子期的海水东进边界东于须二、须三段呢?从中-S-10线地震波判断,在马鞍塘、小塘子期地震波上超终止之后,须二、须三段地震波在此面上从西往东再次东超,“再次”展现了两者间的无沉积型间断;另一个原因是马鞍塘、小塘子组地层太薄,地震无法分辨。
    安县运动[7]后,随着龙门山的升起,龙门山构造带阻隔了四川盆地与广大海域的联系,须上盆发育内陆湖沼的前陆盆地型沉积,紧邻龙门山前缘,以富碳酸盐砾石为主的冲积扇(扇三角洲)、辫状河三角洲、河流、洪泛湖泊沉积为主。向东侧变为富碳酸盐砂屑砂岩(原来称之为泥灰岩)的香三段湖沼沉积。随水体持续东侵,香四、香五、香六段的坳陷中心也渐次东移,直达鄂西秭归的沙镇溪,叠覆其上的侏罗系香溪群直达川东,以及湘、鄂西地区,继而退出四川盆地。另据宝兴灵关一带富含小蛤类与半咸水瓣鳃化石判断,湖盆的另一股水流沿康滇地轴与宝兴古陆之间的通道进入云南,也退出四川盆地。
    印证湖盆东侵南进的证据有以下3个方面:
    1) 从须家河组中各单砂体均是正粒序判断,都属水进型沉积,再从页岩的层数与厚度来看也展现湖盆东迁与南进的特征[8~9],在坳陷中部的大足鱼口坳及万古一带,大于5m的泥页岩有6~8层,地层可六分,厚度由川西坳陷的3500m减薄至600余米;南至黔北的温水、习水地区仅见2层,地层可三分,厚度由川中的600余米减薄至300余米;向东至南川、武隆柏杨村相变为砂岩,地层不可分,厚度由川中的600余米,减薄至0~130余米;向北至达州铁山、宣汉七里峡地区,见2~3层,地层可三分,厚度由川中的600余米减薄至500余米;再东至秭归香溪地区,页岩尖灭,地层不可分,厚度由达州铁山、宣汉七里峡地区的500余米减薄为0~35m。上述现象表明:下部的页岩逐层上超尖灭,上部页岩表征了水体东进,湖盆东迁的沉积过程。
   2) 古生物组合也与之相应,在宣汉七里峡地区香一段采得卡莱新芦木化石(Ncocalamites carerei Zeiller),在秭归香溪地区采得费尔干杉,窄叶新芦木等化石,而这些化石分子仅在须家河组上部或顶部的地层中发现。因此,地层层序与生物组合都展现湖盆东迁的特征;向南西方向,宝兴灵关一带夹劣煤层的页岩增多增厚,也印证了湖盆南进的过程。
   3) 油气勘探领域的变化也展现这一特征:在川西坳陷的中段、北段,主产层以须二段为主,南段则以须三(香二)段为主。向东,在盐亭、安岳一带也以须三(香二)段为主;更向东的广安,合川一带,以须四、须五(香四、香六)段为主,到蜀南地区以香二、香四、香六、香八段为主。在湖盆东迁与南进的过程中,油气产层逐渐抬高是个不争的事实。总之,在湖盆迁移过程中,不同地域具有不同的物源、水系,发育不同的烃源岩,沿不同的沉积中心有不同的河流与湖成三角洲相带和储集砂体。因此,不同的物源、水系在不同组段或同一组段岩石岩类不一,轻、重矿物组合也不相同。据此讨论大区域的层位更是很难统一,这也从另一侧面充分展现了不同的油气勘探领域。
4 结论
    1) 上三叠统层序地层对比和层序系列展示了3类沉积盆地的纵向演化与沉积中心东迁、南进的过程和油气勘探领域纵向与平面的变化。
    2) 在川西坳陷中段,须四段并不是其他学者所认为的香二段,须二段也非其他学者所认为的香二段。地层对比结果显示:须二段在川西坳陷南段侧变为海相香一段,在川中、蜀南地区逐次上超尖灭。
    3) 川西坳陷中段须四段底表征的安县运动不整合在坳陷南段和川中地区变为整合。而在坳陷中段表征水进扩张的须三底界反射T51到坳陷南段的大邑地区,变为对下伏层削蚀的香二段底,展现由不整合到整合的层序界面性质。
    4) 川西南地区的香二段底界面与川中地区香二段底界的不整合面属同一界面。
    致谢:本文在写作过程得到中国石化西南油气分公司杨克明、李书兵的指导,引用了中国石化西南油气分公司及中国石油西南油气田公司川西北气矿的部分资料,在此一并致谢!
参考文献
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[9] 周进高,辛勇光,谷明峰,等.四川盆地中三叠统雷口坡组天然气勘探方向[J].天然气工业,2010,30(12):16-19.
 
(本文作者:何鲤1 李梅2 熊亮1 冉飞3 廖震3 1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院;2.中国石化集团西南石油局地质录井分公司;3.中国石油西南油气田公司川西北气矿勘探开发研究所)