四川盆地震旦系灯影组岩相古地理与沉积模式

四川盆地震旦系灯影组岩相古地理与沉积模式周进高1,2 张建勇1,2 邓红婴1 陈娅娜1 郝毅1 李文正1 谷明峰1 罗宪婴11.中国石油杭州地质研究院2. 中国石油天然气集团公司碳酸盐岩储层重点实验室摘要：为指导四川盆地安岳古老碳酸盐岩特大型气田有利储集相带的展布预测，从构造和岩相古地理分析入手，结合野外露头剖面、钻井和地震资料，重建了该盆地震旦系灯影组岩相古地理及其沉积模式，取得了4项研究成果：①盆地及其周缘震旦纪处于伸展构造环境，强烈的伸展作用导致德阳—安岳台内裂陷的形成，其最终将四川盆地分隔成“两隆四凹”的古地理格局，“两隆”演化为台地，“四凹”演化成斜坡—盆地环境；②灯二期发育大陆边缘丘滩、裂陷边缘丘滩及台内丘滩等有利储集相带，裂陷边缘丘滩沿德阳—安岳裂陷两侧发育，呈U形分布，宽5～40 km、长约500 km，向西在什邡一带、向北在广元附近与大陆边缘台缘带相接；③灯四期继承了灯二期的岩相古地理特点，但由于德阳—安岳裂陷不断向南张裂，并最终贯穿盆地南北，裂陷边缘台缘带演化成东西2条，东部台缘带分布在广元—盐亭—安岳—泸州一带，南北向展布，长约450 km、宽4～50 km，西部台缘发育在都江堰—成都—威远—宜宾—马边一带，呈向东凸出的弧状分布，长约300 km、宽4～30 km；④建立了灯影组“双台缘”镶边台地沉积模式，指导了有利储集相带的展布预测。

关键词：四川盆地震旦纪德阳—安岳台内裂陷岩相古地理沉积模式台缘带裂陷边缘台缘带震旦系灯影组是四川盆地重要的天然气的产层之一，前人对灯影组岩相古地理及沉积储层进行了大量的研究，取得了丰硕成果[1-8]。

近年来，笔者在前人研究基础上对灯影组开展了系统而深入的研究，在旺苍、南江、峨边、绵竹等地识别出灯影组大陆边缘型台缘，并在德阳—安岳台内裂陷东侧的高石梯—磨溪地区和西侧的威远—资阳地区发现了裂陷边缘台缘带，提出台内裂陷控制了裂陷边缘台缘带的发育和展布的认识，建立了“双台缘”镶边台地沉积模式，指导了有利储集相带的展布预测，不仅支撑了四川盆地安岳特大型气田的高效勘探，而且还对我国其他地区古老碳酸盐岩岩相古地理研究以及油气勘探具有重要的借鉴意义。

1 灯影组构造—古地理背景1.1 构造背景震旦纪，四川盆地及其周缘处于伸展构造环境，理由如下：①从全球构造看，罗迪尼亚大陆裂解作用持续到震旦纪甚至到早寒武世早期[9-10]。

②从区域构造看，四川盆地及周边震旦纪—早寒武世处于区域拉张构造环境[11]，罗志立将这时期的伸展作用称为兴凯地裂运动[12]。

③近期在四川盆地高石梯—磨溪地区（以下简称高磨地区）发现了震旦纪伸展断裂，据地震资料解释结果，伸展断裂有3期（图1）：①第1期位于德阳—安岳裂陷内部，控制了灯二期台缘带的展布；②第2期断裂向裂陷两侧迁移，控制了灯四期台缘带的展布；③第3期断裂进一步向两侧迁移，控制早寒武世裂陷边界。

随着裂陷边界断裂的迁移，裂陷逐渐变宽并向南延伸，最后与南部大陆边缘沟通，3期断裂迁移在裂陷北部反映较明显，而在高磨地区则表现为3期断裂的叠加，即同一断裂持续活动的特点，这一活动可以追索至南华纪，显示裂陷边界断裂可能与南华纪裂谷断裂复活有关[13]。

④裂陷内存在火山灰等与拉张作用有关的沉积响应。

根据高石17井资料，灯三段为厚约2 m的泥岩，从具有大于300 API的伽马响应特征看，与峨边先锋剖面灯三段蓝灰色泥岩的异常高伽马值特点类似，而岩石学及地球化学分析显示先锋剖面蓝灰色泥岩为火山灰蚀变形成；另外，钻探揭示灯四段厚度仅为15 m，为泥质白云岩和泥质粉砂岩（粉砂成分由白云岩组成），属相对深水的斜坡沉积，其与城口修齐河剖面及秀山高东庙剖面等代表大陆边缘裂陷深水沉积的岩性和地层厚度类似。

图1 德阳—安岳台内裂陷伸展断裂及其展布图（左图据本文参考文献[14]修改）震旦纪伸展作用在四川盆地的直接响应是形成德阳—安岳台内裂陷。

关于德阳—安岳裂陷，有学者称之为绵阳—长宁裂陷，形成于寒武纪；也有人称之为侵蚀谷，属震旦末期侵蚀作用成因；还有人称之为侵蚀拉张槽，为侵蚀作用和拉张作用成因[14-19]。

笔者提出德阳—安岳裂陷形成于震旦纪灯影期，经历灯一—灯二期拉张、灯二末期暴露、灯三—灯四期拉张、灯四末期暴露、麦地坪期拉张、麦地坪末期暴露、筇竹寺早期拉张、沧浪铺期填平补齐8个演化阶段，其中，在灯影期的2次拉张均伴生裂陷边缘台缘带的发育。

研究揭示，德阳—安岳裂陷早期（灯一—灯二期）仅在北部的德阳—安岳一带发育，南部在长宁地区仅有裂陷雏形，且与德阳—安岳裂陷间不连通；中晚期（灯三—麦地坪时期）由于再次的裂陷活动才使南北裂陷贯通，形成统一的台内裂陷；晚期（筇竹寺—沧浪铺时期）强烈的沉积充填作用致使裂陷填平补齐而消亡。

据印模法恢复[17]，裂陷大致沿安县—德阳—乐至—安岳—内江—富顺—长宁一线呈南北向展布，由内江向北和向南均呈喇叭状撒开；台内裂陷南北延伸长约为350 km，北部喇叭口宽约230 km，南部宽约100 km，最窄位于内江一带，宽约40 km；台内裂陷总面积约为60 000 km2。

德阳—安岳裂陷对四川盆地震旦纪古地理格局具有深远影响。

此外，震旦纪伸展作用还造成华北板块与扬子板块的裂离，形成秦岭洋盆[20]以及在扬子板块边缘形成晚元古代—早古生代的拗拉槽。

1.2 古地理背景依据上述构造分析，受德阳—安岳裂陷形成与演化的影响，四川盆地震旦纪并非铁板一块，而是具有隆凹相间的构造格局，灯一—灯二时期表现“一隆四凹”的古地理背景，“一隆”即雅安—重庆—万州台隆，“四凹”即与松潘—甘孜海相连的扬子板块大陆边缘西凹陷、与秦岭洋相连的扬子板块大陆边缘北凹陷、与华南洋相连的大陆边缘东南凹陷、克拉通内德阳—安岳台内裂陷，此外，在台隆内长宁地区发育小型孤立的裂陷（图2-a）；灯三—灯四期，由于德阳—安岳台内裂陷持续张裂并与长宁裂陷贯通，将四川盆地分隔成东西2个部分，从“一隆四凹”演化为“两隆四凹”的古地理格局（图2-b）。

“两隆”是指德阳—安岳裂陷西侧台隆和东侧台隆，西侧台隆位于成都—雅安—威远一带，东侧台隆在广元—重庆—万州一带，“四凹”与前叙四凹同。

在上述宏观构造背景下，台隆演化成碳酸盐岩台地；“四凹”演化成陆棚—盆地，介于隆凹之间的坡折演化成大陆边缘型台地边缘或内裂陷边缘型台缘。

图2 四川盆地灯影组构造—古地理背景图2 灯影组岩相古地理特征灯影组分为4个层段，其中灯一段和灯三段为海侵域，灯二段和灯四段为高位域，高位域相带分异明显且是储层主要发育层段，因此，下面以灯二段和灯四段为例阐明灯影组的岩相古地理特征。

2.1 灯二期岩相古地理特征灯二沉积期，受“一隆四凹”古地理背景的控制，四川盆地主要发育3相区7种相带（图3）：包括大陆边缘相区的斜坡—盆地相，台地相区的台缘带、局限台地、裂陷边缘台缘带，裂陷相区的斜坡—盆地相。

下面主要介绍对油气勘探具有重要意义的台缘带、裂陷边缘台缘带、斜坡—盆地3个相带。

台缘带发育在现今四川盆地的外围，由微生物丘滩组成，据广元旺苍、南江杨坝、什邡清平、遵义松林等野外地质剖面，微生物丘具有明显的丘状正向地貌特征，可见多个沉积旋回，单个旋回厚度介于2～5 m，累计厚度介于50～260 m；丘可划分出丘基、丘核、丘盖等沉积微相，丘基一般由泥粉晶白云岩和微生物黏结颗粒白云岩组成，有的由风暴角砾岩组成；丘核由微生物凝块白云岩、微生物叠层白云岩、微生物纹层白云岩组成，往往具有层纹石白云岩和泡沫状、叠层状微生物格架岩双层结构，丘核赋存有大量的储集空间，是储层发育的主体；丘盖由微生物纹层白云岩和泥晶白云岩组成。

李凌等对清平剖面的研究也获得类似的结果［21］。

除了微生物丘外，颗粒滩也是大陆边缘台缘带的重要组成部分，以遵义松林和金沙岩孔剖面为例，可见发育3～4个旋回颗粒滩，累计连续厚度约为20 m，发育交错层理。

颗粒滩由豆粒、鲕粒和砂屑组成，豆粒大多介于2～6 mm，以椭圆为主，微生物圈层发育，鲕粒以0.5～1.0 mm为主，圆度高同心纹层发育，颗粒间为亮晶胶结。

图3 四川盆地灯二期岩相古地理图裂陷边缘台缘带沿德阳—安岳裂陷两侧发育，呈U形分布，宽5～40 km，长约500 km，向西在什邡一带、向北在广元附近与大陆边缘台缘带相接。

裂陷边缘台缘带由微生物丘滩体组成，据高磨地区高科1井、高石1井、磨溪9井等井钻探结果，微生物丘滩体与大陆边缘台缘带丘滩体具有相同的沉积结构构造和岩性特点：①地震剖面上，微生物丘滩体呈“丘状”和“杂乱”反射特征，单个丘滩复合体面积较大；②资阳地区资4井及高磨地区高科1、磨溪9井等还揭示裂陷边缘台缘颗粒滩较发育，由砂砾屑白云岩、微生物黏结颗粒白云岩组成，单层厚1～3 m，累计厚达80 m，发育斜层理等沉积构造。

钻探也揭示，裂陷边缘台缘微生物丘滩体是优质储层的规模分布区。

斜坡—盆地相是近期研究新发现的另一重要相带，位于德阳—安岳裂陷内，西北方向与松潘—甘孜海盆相连。

斜坡—盆地相的确定具有以下3方面依据：①大川中地区二维地震资料解释清晰显示，由高石梯—磨溪台缘向盆地—斜坡，灯影组明显减薄，地震相由台缘的丘状或杂乱反射变为高连续、强振幅反射特征；②高石17井钻探揭示，该井震旦系厚度约为170 m，主要岩性为疙瘩状泥质白云岩，泥质含量较高，中国石油化工集团公司在该区近期完钻的资阳1井也揭示震旦系厚度不足100 m，为薄层泥质白云岩夹石灰岩；③川西北地区青川官庄剖面和广元陈家坝剖面显示震旦系为斜坡—盆地相黑色泥页岩、硅质岩及重力流沉积［22］。

2.2 灯四期岩相古地理特征灯四期，由于德阳—安岳裂陷不断向南张裂及长宁裂陷的向北扩展，裂陷边界也向台内迁移，导致裂陷范围扩大并最终贯穿盆地南北，古地理背景由“一隆四凹”演化为“两隆四凹”。

与灯二期相比，尽管仍然发育3相区7种相带（图4），但相带的展布发生了较大变化。

限于篇幅，下面仅介绍裂陷边缘台缘和裂陷内斜坡—盆地相的特点。

图4 四川盆地灯四期岩相古地理图图5 高石梯—磨溪地区微生物丘滩体分布图灯四期裂陷边缘台缘带由东西2条组成，东部台缘带分布在广元—盐亭—安岳—泸州一带，呈南北向展布，长约450 km，宽4～50 km；西部台缘发育在都江堰—成都—威远—宜宾—马边一带，呈向东凸出的弧状分布，长约300 km，宽4～30 km。

钻井揭示灯四段台缘微生物丘滩体与灯二段类似，地震丘状反射特征明显，单个丘滩体规模也较大，据高磨地区三维地震资料解释统计，高磨地区灯四期台缘带可划分出21个丘滩体，面积约为1 620 km2（图5），单个丘滩体面积平均为77 km2。

裂陷内斜坡—盆地相的展布变化也较大，主要原因是近期对德阳—安岳裂陷向南展布研究取得进展，有证据显示德阳—安岳裂陷在灯三—灯四期进一步向南裂陷，最终可能与上扬子板块东南大陆边缘盆地相连。