中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖與含油氣系統(tǒng)評價

付小東 陳婭娜 羅 冰 李文正 劉 冉 王小芳 和 源 谷明峰 姜 華

（ 1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油西南油氣田公司；3中國石油勘探開發(fā)研究院 ）

0 引言

早寒武世是中國南方海相烴源巖發(fā)育的重要時期，揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組（或稱牛蹄塘組、水井沱組等）廣泛發(fā)育一套暗色泥頁巖烴源巖[1-7]，局部地區(qū)發(fā)育麥地坪組(或巖家河組等)烴源巖[8-9]，川中地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的中國海相最大整裝氣田安岳氣田天然氣就主要源自下寒武統(tǒng)烴源巖[10-19]。針對中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖，早期研究主要基于露頭和有限的鉆井資料，認為烴源巖總厚度一般為50～200m，TOC一般可達4%～5%，有機質(zhì)類型主要為Ⅰ—Ⅱ1，總體上為一套品質(zhì)極佳的優(yōu)質(zhì)烴源巖；主要分布在川東北、鄂西—湘西、蜀南—黔西北[1-5]，在川中—川東、川西和川西北廣大地區(qū)厚度很小甚至不發(fā)育[1]。近年來隨著勘探不斷向深層—超深層拓展，2013年完鉆高石17井，發(fā)現(xiàn)晚震旦世—早寒武世上揚子克拉通內(nèi)發(fā)育德陽—安岳裂陷槽，裂陷內(nèi)下寒武統(tǒng)發(fā)育數(shù)百米厚的泥頁巖烴源巖，改變了早期認為上揚子克拉通內(nèi)部烴源巖欠發(fā)育的認識[10]。

前人研究大致揭示了中上揚子區(qū)筇竹寺組烴源巖宏觀分布，但受勘探程度和資料限制，仍存在以下不足：一是四川盆地內(nèi)鉆穿下寒武統(tǒng)的探井較少且分布集中，在川北、川西等廣大稀井區(qū)烴源巖厚度主要靠臨近露頭資料推測，缺乏測井和地球物理資料的約束，落實程度有待提高；二是常將下寒武統(tǒng)烴源巖作為一個整體對待，未分層段、分層次刻畫，尤其是優(yōu)質(zhì)烴源巖段（TOC＞2.0%）分布并不清楚。近年來隨著研究區(qū)內(nèi)一批超深井和盆緣大量頁巖氣探井的實施和三維、二維地震資料的采集，為深化研究下寒武統(tǒng)烴源巖奠定了基礎(chǔ)。本文采用地質(zhì)與地球物理結(jié)合的思路，基于大量新鉆井系統(tǒng)采樣分析，結(jié)合測井評價與地震解釋反演，分層次、分層段刻畫了中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖發(fā)育展布特征，落實了新的規(guī)模烴源灶區(qū)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合儲層、輸導(dǎo)體系發(fā)育情況和油氣源對比結(jié)果，劃分了以下寒武統(tǒng)為烴源灶的含油氣系統(tǒng)，預(yù)測了有利勘探區(qū)帶，可為震旦系—下古生界勘探部署提供認識支撐。

1 地層發(fā)育概況

中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)麥地坪組—筇竹寺組暗色泥頁巖既是研究區(qū)內(nèi)震旦系—寒武系已發(fā)現(xiàn)大氣田的主力烴源巖，也是非常規(guī)頁巖氣勘探的主要目的層（圖1），明確麥地坪組—筇竹寺組發(fā)育分布特征，是精細評價該套烴源巖的基礎(chǔ)。

1.1 麥地坪組

圖1 中上揚子區(qū)構(gòu)造綱要圖（左）與下寒武統(tǒng)地層綜合柱狀圖（右）Fig.1 Structural outline (left) and comprehensive stratigraphic column of the Lower Cambrian (right) in the Middle-Upper Yangtze region

下寒武統(tǒng)麥地坪組相當(dāng)于梅樹村階中下部沉積，與上覆筇竹寺組和下伏震旦系燈影組均呈假整合接觸。中上揚子區(qū)梅樹村階中下部地層在不同地區(qū)巖石組合類型具有差異，在川西南—滇東北地區(qū)巖性主要為細晶白云巖、磷塊巖、含磷硅質(zhì)白云巖及灰質(zhì)白云巖；在德陽—安岳裂陷區(qū)、川東北和鄂西地區(qū)巖性以黑色硅質(zhì)、碳質(zhì)泥頁巖為主，夾泥晶灰?guī)r、白云巖屑磷塊巖和磷質(zhì)巖屑粉砂巖；陜南寧強及以東地區(qū)巖性主要為灰色砂屑灰?guī)r，夾硅質(zhì)巖和磷塊巖，川中磨溪地區(qū)部分鉆井發(fā)育該類型。盡管不同地區(qū)麥地坪組巖性組合有一定差異，但均富含膠磷礦、首現(xiàn)多門類小殼化石，因而可作為等時地層對比標(biāo)志層，也易與以黑色碳質(zhì)泥頁巖為主的筇竹寺組區(qū)分。

德陽—安岳裂陷區(qū)探井揭示麥地坪組測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為較高自然伽馬，且變化頻繁，較高聲波時差，能譜元素測井顯示高含P、Mn元素；地震剖面上頂、底表現(xiàn)為兩個強振幅、高連續(xù)波峰特征（表1、圖2）。中上揚子區(qū)麥地坪組殘余地層厚數(shù)米至兩百余米，在克拉通內(nèi)部和邊緣裂陷區(qū)厚度較大，克拉通內(nèi)臺地區(qū)地層大多缺失。其中德陽—安岳裂陷區(qū)中段資4井、北段綿竹清平剖面最厚可達200m[8]，裂陷區(qū)南段一般厚50～100m；上揚子?xùn)|北緣城口—鎮(zhèn)坪、東南緣五峰—盤石一帶厚20～80m；川中—川東廣大臺地區(qū)麥地坪組缺失，筇竹寺組與燈影組直接不整合接觸。

表1 中上揚子區(qū)麥地坪組—筇竹寺組層段劃分及烴源巖特征表Table 1 Stratification and characteristics of source rocks of C1m-C1q in the Middle-Upper Yangtze region

圖2 川中地區(qū)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖地震剖面圖Fig 2.Seismic profile of C1m-C1q source rocks in the central Sichuan Basin

1.2 筇竹寺組

中上揚子區(qū)筇竹寺組，在不同地區(qū)采用不同組名，例如川西—川中稱筇竹寺組，川北—陜南稱郭家壩組，川東—渝南—黔北稱牛蹄塘組，川東北—鄂西地區(qū)稱水井沱組。不同地區(qū)盡管命名不同，但基本表現(xiàn)為一套暗色泥頁巖等細粒巖沉積，夾少量石灰?guī)r，而且化石帶也相同，下部含小殼類，上部產(chǎn)三葉蟲，地層全區(qū)可對比，因此可統(tǒng)稱筇竹寺組。研究區(qū)內(nèi)筇竹寺組殘余地層厚度變化大，主要為100～800m，其分布具有以下特點：在德陽—安岳內(nèi)克拉通裂陷區(qū)和克拉通邊緣厚度大，厚300～800m，克拉通中央薄，厚100～200m；川西南、鄂西部分地區(qū)受后期剝蝕作用影響，殘余地層厚度小于100m，甚至完全缺失。

筇竹寺組在巖性組合、測井和地震響應(yīng)上均反映其具有“三段式”發(fā)育特征（表1、圖2、圖3）。其中筇一段以暗色碳質(zhì)泥巖/頁巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖，GR、U和AC等測井曲線變化頻繁，具有多個高GR段，地震剖面上表現(xiàn)為強振幅、高連續(xù)反射軸特征；而低GR段為弱—中振幅、中連續(xù)反射軸特征；地震與連井剖面顯示筇一段在德陽—安岳裂陷區(qū)厚度巨大，由裂陷向兩側(cè)臺地區(qū)呈超覆沉積，但未完全上超至臺地內(nèi)，因此川中、川東廣大地區(qū)筇一段未沉積（圖2、圖3）。筇二段主要為黑色碳質(zhì)泥頁巖，測井曲線表現(xiàn)為中—高GR、中—高U和中—高AC特征；地震剖面上表現(xiàn)為底部強振幅、高連續(xù)，中上部弱振幅、中—低連續(xù)；筇二段下部的碳質(zhì)泥頁巖段地震反射軸在裂陷區(qū)和臺地區(qū)均可追蹤，表明其在裂陷區(qū)和臺地上均發(fā)育，為早寒武世最大海泛期沉積產(chǎn)物。筇三段以灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層為主，測井曲線為低GR、低U、低AC，地震剖面上表現(xiàn)為弱振幅、中—低連續(xù)特征；為海退背景下的一套淺水陸棚相沉積，其分布與筇二段相當(dāng)，但陸源粉砂質(zhì)含量增加，有機質(zhì)豐度明顯降低（圖3）。

圖3 四川盆地及鄰區(qū)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖連井剖面圖（剖面位置見圖1）Fig.3 Well section correlation of C1m-C1q source rocks in Sichuan Basin and its periphery (section location is in Fig.1)

2 下寒武統(tǒng)烴源巖地質(zhì)與地球物理綜合評價

傳統(tǒng)的烴源巖評價與預(yù)測手段主要依賴鉆井和露頭剖面系統(tǒng)采樣分析，其優(yōu)點在于可獲得單點上烴源巖厚度等準(zhǔn)確信息，缺點在于樣品分析的時間和經(jīng)濟成本高，對稀井/無井區(qū)控制程度低。近年來隨著頁巖氣勘探的發(fā)展，測井、地震資料開始廣泛應(yīng)用于富有機質(zhì)泥頁巖評價預(yù)測，并取得了良好效果。為進一步落實四川盆地及鄰區(qū)下寒武統(tǒng)不同品質(zhì)烴源巖發(fā)育分布情況，借鑒頁巖氣勘探評價思路，在大量露頭和鉆井樣品分析基礎(chǔ)之上，充分利用測井和地震資料，針對筇竹寺組開展盆地尺度的地質(zhì)與地球物理綜合評價預(yù)測。

2.1 重點剖面不同品質(zhì)烴源巖發(fā)育特征

總有機碳含量（TOC）是評價高—過成熟海相烴源巖品質(zhì)的最有效指標(biāo)，前人將TOC=0.5%作為揚子區(qū)海相層系具有商業(yè)價值的烴源巖有機質(zhì)豐度下限，并將烴源巖劃分為差（0.5%≤TOC＜1.0%）、中等（1.0%≤TOC＜2.0%）、好（2.0%≤TOC＜3.0%）、很好（3.0%≤TOC＜5.0%）與極好（≥5.0%）烴源巖多個等級[1]?？紤]到勘探評價與編圖的可操作性，本文將TOC≥0.5%的烴源巖統(tǒng)稱為有效烴源巖，TOC≥2.0%的烴源巖統(tǒng)稱為優(yōu)質(zhì)烴源巖，并按上述兩個層次厘定麥地坪組—筇竹寺組烴源巖發(fā)育厚度與分布。選取不同地區(qū)30余口代表性探井，系統(tǒng)采集巖心、巖屑樣品開展TOC等分析，建立烴源巖單井與連井對比剖面圖（圖3），厘定不同地區(qū)重點井與剖面麥地坪組、筇竹寺組有效烴源巖厚度和優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度（表2），揭示不同地區(qū)烴源巖發(fā)育特征。德陽—安岳裂陷區(qū)中段高石17井、資陽1井、資4井等揭示筇竹寺組有效烴源巖厚260～480m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚90～290m；麥地坪組有效烴源巖厚74.5～200m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚40～100m（表2）。德陽—安岳裂陷南段YS102井、宮深1井和窩深1井等筇竹寺組有效烴源巖厚60～290m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚數(shù)米至200m；麥地坪組有效烴源巖厚32～62m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚5～35m，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育在麥地坪組中下部、筇一段和筇二段下部。裂陷區(qū)北段從蓬探1井、蓬深1井和綿竹清平、北川陳家壩等剖面來看，筇竹寺組有效烴源巖厚195～450m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚80～300m；麥地坪組有效烴源巖厚50～110m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚36～55m。

表2 中上揚子區(qū)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖厚度與TOC統(tǒng)計表Table 2 Statistics of thickness and TOC of C1m- C1q source rocks in the Middle-Upper Yangtze region

續(xù)表

續(xù)表

川中—川東臺內(nèi)區(qū)高石1、磨溪52、女基井和廣探2等井筇竹寺組有效烴源巖厚度相對于裂陷區(qū)明顯變薄，主要為50～100m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚數(shù)米至數(shù)十米。部分位于臺內(nèi)古地貌洼地的探井發(fā)育一定厚度的筇一段，優(yōu)質(zhì)烴源巖達80余米（磨溪52井），位于古地貌高地的女基井、廣探2井等筇一段缺失，僅筇二段下部發(fā)育數(shù)米的優(yōu)質(zhì)烴源巖。川中古隆起北斜坡至川北地區(qū)川深1、角探1和馬深1等井筇竹寺組有效烴源巖厚238～300m，在筇一段和筇二段下部發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，厚50～170m。川東北盆內(nèi)區(qū)的樓探1井和五探1井筇竹寺組烴源巖發(fā)育特征與川中臺內(nèi)區(qū)相似，筇一段缺失，有效烴源巖厚度小于100m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度不超過5m（表2）；盆緣城口—巫溪—鎮(zhèn)坪一帶的城探1井、城頁1井和露頭剖面顯示筇竹寺組厚度為700～950m，有效烴源巖厚度為200～400m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度主要為100～200m；麥地坪組有效烴源巖厚度為20～80m。川西南漢深1、金石1和威201等井筇竹寺組有效烴源巖厚52～212m，但TOC總體偏低，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度較小，主要為5～23m；麥地坪組有效烴源巖厚11～45m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚0～29m（表2）。

川東南地區(qū)丁山1和陽1等井筇竹寺組盡管地層厚度較大，但有效烴源巖厚度僅為32～50m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚2～5m（表2）。貴州地區(qū)天馬1和黃頁1等井筇竹寺組有效烴源巖厚60～100m，該地區(qū)盡管有效烴源巖厚度不大，但有機質(zhì)豐度整體很高，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚45～98m。鄂西—湘西地區(qū)秭地1、長生1和保頁2等大量頁巖氣井和露頭揭示筇竹寺組有效烴源巖厚度主要為80～190m，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要為25～100m；麥地坪組有效烴源巖厚度在數(shù)米至數(shù)十米。

2.2 烴源巖測井評價

測井信息縱向分辨率高、資料連續(xù)，是烴源巖有機質(zhì)豐度評價的重要技術(shù)手段[20-21]，通過標(biāo)定井建立樣品實測TOC與測井曲線關(guān)系模型，可用于評價計算烴源巖TOC等參數(shù)，厘定單井烴源巖發(fā)育厚度。烴源巖富含有機質(zhì)，而有機質(zhì)具有低密度和強吸附性、不易導(dǎo)電等特征，因而在測井曲線上具有明顯的響應(yīng)特征。筇竹寺組烴源巖實測TOC與測井曲線相關(guān)性分析結(jié)果顯示，能譜測井鈾（U）含量曲線與TOC相關(guān)性最好，其次為自然伽馬（GR）曲線和聲波時差（AC）曲線；密度和電阻率曲線與TOC相關(guān)性不明顯。盡管U曲線與TOC的相關(guān)性最好，但因多數(shù)探井未進行能譜測井，因此本文主要采用GR和AC曲線建立TOC計算模型?？紤]到不同地區(qū)筇竹寺組沉積環(huán)境、巖性等有差別，TOC與測井曲線相關(guān)性也存在差異，因此針對不同地區(qū)分別選取代表性鉆井，通過單因素擬合或多元擬合分別建立了筇竹寺組烴源巖TOC測井計算公式模型。

川中地區(qū)計算公式為：TOC=0.011×AC+0.011× GR。

蜀南地區(qū)計算公式為：若GR＜200，TOC= 0.0028e0.0361×GR；若GR＞200，TOC=0.0366×GR- 5.1503。

川 北 地區(qū) 計算公 式為：TOC=0.0156×GR- 1.1098。

利用上述模型，對盆地內(nèi)70余口探井開展了筇竹寺組TOC計算，計算結(jié)果與實測TOC吻合度較高（圖3），為不同品質(zhì)烴源巖厚度標(biāo)定和地震反演預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

2.3 烴源巖地震反演預(yù)測

測井評價可獲得單井烴源巖厚度、TOC等信息，但難以反映稀井及無井區(qū)烴源巖發(fā)育情況，地球物理資料則可一定程度彌補這方面的不足。地震反演技術(shù)已廣泛應(yīng)用于中上揚子區(qū)龍馬溪組頁巖氣勘探，富有機質(zhì)頁巖厚度預(yù)測取得了良好效果[22]。借鑒頁巖氣評價思路，建立了適用于筇竹寺組的烴源巖厚度地震反演預(yù)測方法，具體技術(shù)流程如下：（1）根據(jù)地層劃分方案，開展全盆地內(nèi)二維地震區(qū)、三維地震區(qū)筇竹寺組地層解釋，明確地層分布。（2）以重點井實測TOC與測井TOC為基礎(chǔ)，以測井聲波時差曲線為“橋梁”，建立烴源巖有機質(zhì)豐度與地震響應(yīng)的關(guān)系，確定烴源巖TOC=0.5%與TOC=2.0%對應(yīng)的地震波阻抗閾值分別為15500（g/cm3）·（m/s）和12700（g/cm3）·（m/s）。 （3）利用地震沉積層序及平面相分析方法，明確目的層沉積充填序列及平面相展布。（4）利用TOC曲線高頻部分與聲波曲線低頻部分融合重構(gòu)擬聲波曲線以區(qū)分優(yōu)質(zhì)烴源巖段。（5）應(yīng)用擬聲波曲線在三維地震區(qū)進行以波形相控反演為核心的疊后分頻反演，得到高分辨率擬波阻抗體，根據(jù)有效烴源巖和優(yōu)質(zhì)烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)閾值統(tǒng)計預(yù)測不同品質(zhì)烴源巖厚度分布。

利用上述方法，選取川中地區(qū)資料品質(zhì)好的三維地震區(qū)開展烴源巖厚度地震反演，驗證方法的有效性，反演剖面可很好地反映富有機質(zhì)頁巖段在縱向上具體發(fā)育位置及橫向厚度變化特征（圖4a）。地震反演揭示筇竹寺組發(fā)育多個優(yōu)質(zhì)烴源巖段，其中筇一段優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在裂陷區(qū)，厚度大，主要為60～200m，在磨溪22井、磨溪105井一帶超覆至臺內(nèi)，但在川中臺內(nèi)大部分地區(qū)筇一段缺失；筇二段優(yōu)質(zhì)烴源巖在裂陷區(qū)和臺內(nèi)均發(fā)育，厚度為15～50m（圖4b、c）。川中三維地震區(qū)地震反演預(yù)測的烴源巖厚度與鉆井標(biāo)定結(jié)果吻合率超過80%，證實了該方法的有效性。在此基礎(chǔ)上，進一步推廣應(yīng)用于廣大二維地震區(qū)，反演結(jié)果顯示裂陷區(qū)烴源巖厚度明顯大于臺地區(qū)；在川中古隆起北斜坡—川北廣大少井/無井區(qū)筇竹寺組仍發(fā)育巨厚的有效烴源巖，總厚度為150～300m，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚100～180m，從而落實了川北閬中—通江新的規(guī)模烴源灶區(qū)。

圖4 川中地區(qū)筇竹寺組烴源巖厚度地震反演剖面與厚度分布圖Fig.4 Seismic inversion profile and thickness map of C1q source rocks in the central Sichuan Basin

3 烴源巖發(fā)育分布規(guī)律與控制因素

3.1 烴源巖厚度分布

基于重點井和露頭系統(tǒng)采樣分析，以及測井TOC評價和地震反演預(yù)測，進一步明確了四川盆地及鄰區(qū)筇竹寺組、麥地坪組烴源巖分布。麥地坪組有效烴源巖厚度主要介于11～200m，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要為0～100m（表2），在盆地內(nèi)局限分布于德陽—安岳裂陷區(qū)，盆地外圍則主要分布于川東北城口—鎮(zhèn)平一帶和鄂西宜昌—五峰—盤石一帶；在中上揚子臺地內(nèi)部大多缺失，烴源巖不發(fā)育。

筇竹寺組有效烴源巖厚度主要為50～450m，發(fā)育4個厚度中心，盆地中西部德陽—安岳裂陷區(qū)有效烴源巖最發(fā)育，厚度主要為150～450m（圖5a）。川北地區(qū)閬中—通江一帶新落實一個規(guī)模烴源灶區(qū)，有效烴源巖厚度達150～350m，改變了前人認為川中古隆起北斜坡—川北地區(qū)筇竹寺組烴源巖欠發(fā)育的認識[1，3]。川東北地區(qū)城口—巫溪—鎮(zhèn)坪一帶有效烴源巖厚度也較大，主要為150～300m。鄂西地區(qū)巴東—五峰—盤石一帶有效烴源巖厚度主要為150～250m。川中—川東、陜南和川西南地區(qū)有效烴源巖厚度大多小于150m，尤其是盆地東緣奉節(jié)—利川—石柱—桐梓一帶有效烴源巖厚度小于50m。

圖5 中上揚子區(qū)筇竹寺組有效烴源巖（a）與優(yōu)質(zhì)烴源巖（b）厚度分布圖Fig.5 Thickness map of C1q effective source rocks (a) and high-quality source rocks (b) in the Middle-Upper Yangtze region

筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖段厚度主要為5～250m，與有效烴源巖厚度分布規(guī)律相似，也存在德陽—安岳裂陷、川北閬中—通江、川東北城口—鎮(zhèn)坪、鄂西巴東—五峰4個厚值區(qū)，上述地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度可達100m以上（圖5b）。德陽—安岳裂陷中段和北段優(yōu)質(zhì)烴源巖最發(fā)育，厚度基本在200m以上，裂陷南段（蜀南—滇北）盡管有效烴源巖厚度大，但優(yōu)質(zhì)烴源巖相對中段和北段明顯變薄，僅局部地區(qū)達到100m以上（圖5b）。川中—川東、陜南和川西南等廣大地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖欠發(fā)育，厚度多小于50m，尤其是處于上揚子克拉通核心區(qū)的廣安—達州地區(qū)，奉節(jié)—利川—石柱一帶優(yōu)質(zhì)烴源巖僅數(shù)米甚至完全不發(fā)育。

3.2 下寒武統(tǒng)烴源巖厚度分布控制因素

下寒武統(tǒng)烴源巖厚度分布受克拉通內(nèi)與邊緣裂陷展布、同沉積斷裂發(fā)育、震旦紀(jì)末期古地貌和后期剝蝕作用等多種因素的控制。中上揚子克拉通在震旦紀(jì)—寒武紀(jì)早期總體處于拉張構(gòu)造背景[23]，上揚子克拉通內(nèi)發(fā)育南北向貫穿現(xiàn)今四川盆地的克拉通內(nèi)裂陷，前人稱作德陽—安岳裂陷槽[10-13，15-16]，或者綿陽—長寧拉張槽[14]，該裂陷在川北地區(qū)分岔形成了閬中—通江次一級裂陷；同時在上揚子與中揚子之間則發(fā)育城口—巴東—五峰裂陷[24]，兩大裂陷控制了下寒武統(tǒng)烴源巖宏觀展布。早寒武世早期是揚子克拉通內(nèi)裂陷發(fā)育的強盛時期，裂陷邊緣同沉積正斷層持續(xù)活動，裂陷區(qū)水體深度和可容納空間持續(xù)增加，導(dǎo)致沉積了巨厚的下寒武統(tǒng)富有機質(zhì)泥頁巖烴源巖，而與裂陷槽相對應(yīng)的臺地區(qū)烴源巖厚度明顯減薄，有機質(zhì)豐度也降低。

震旦紀(jì)末期桐灣運動形成的古地貌對麥地坪組和筇竹寺組不同亞段烴源巖具體展布具有重要控制作用。上揚子地區(qū)在上震旦統(tǒng)燈影組沉積期及早寒武世發(fā)生了多幕次的地殼升降運動，即桐灣運動[11]，總體上可劃分為3幕，其中Ⅱ幕發(fā)生在燈影組沉積末期，表現(xiàn)為燈影組與麥地坪組之間的假整合接觸，桐灣Ⅱ幕導(dǎo)致燈影組沉積末期發(fā)生大規(guī)模海退，燈影組遭受大面積剝蝕，在拉張和侵蝕作用下，克拉通內(nèi)形成了德陽—安岳裂陷槽[10，15-16，20，25]，以及高低起伏的巖溶古地貌。早寒武世梅樹村期，發(fā)生了一定規(guī)模的海侵，裂陷區(qū)和臺內(nèi)局部巖溶洼地接受麥地坪組沉積，而巖溶高地地層缺失；梅樹村期末，桐灣運動Ⅲ幕導(dǎo)致海平面下降，裂陷兩側(cè)臺地區(qū)麥地坪組剝蝕殆盡，沉積前古地貌及桐灣運動Ⅲ幕剝蝕作用導(dǎo)致麥地坪組烴源巖僅局限分布于克拉通內(nèi)部和邊緣裂陷區(qū)，而在廣大臺內(nèi)區(qū)缺失。

筇竹寺組沉積期中上揚子區(qū)再次發(fā)生海侵作用，海侵初期規(guī)模較小，中上揚子克拉通未被完全淹沒，與麥地坪組相似，筇一段烴源巖主要沉積于裂陷區(qū)和臺內(nèi)巖溶洼地（圖2、圖3），厚度為10～300m；川中—川東廣大巖溶高地此時仍為古陸，未接受筇一段沉積。筇二段沉積期為最大海侵期，中上揚子克拉通被完全淹沒轉(zhuǎn)化為深水陸棚沉積，筇二段廣覆式沉積了一套高TOC泥頁巖烴源巖（圖3），在裂陷區(qū)厚數(shù)十米至百余米，在川中—川東（燈影組巖溶高地）臺內(nèi)區(qū)烴源巖厚數(shù)米至數(shù)十米。筇三段主要為海退期淺水陸棚沉積產(chǎn)物，有機質(zhì)豐度低，主要為差烴源巖，厚數(shù)十米不等，分布范圍與筇二段相當(dāng)。

此外，后期構(gòu)造抬升剝蝕作用是部分地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖減薄或缺失的另一重要原因，例如川西南地區(qū)漢深1井，受加里東末期構(gòu)造抬升剝蝕的影響筇竹寺組殘余地層僅厚74m，有效烴源巖厚度為11m；而在雅安—邛崍—大邑一線以西地區(qū)筇竹寺組烴源巖完全缺失。

4 以下寒武統(tǒng)為烴源灶的含油氣系統(tǒng)有利勘探區(qū)帶

4.1 兩大復(fù)式含油氣系統(tǒng)

麥地坪組—筇竹寺組烴源巖厚度大、品質(zhì)優(yōu)，生烴強度主要為（20～140）×108m3/km2，生烴潛力巨大，為震旦系—古生界天然氣勘探奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的安岳大氣田、威遠氣田，以及二疊系棲霞組、茅口組部分氣藏天然氣主要源自該套烴源巖[26]。從下寒武統(tǒng)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖生烴強度平面分布來看，其主要存在德陽—安岳裂陷區(qū)和城口—巴東—五峰裂陷兩大規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源灶區(qū)，根據(jù)下寒武統(tǒng)烴源灶分布，結(jié)合震旦系—古生界儲層展布、輸導(dǎo)體系發(fā)育情況和油氣源對比結(jié)果，可將中上揚子區(qū)以下寒武統(tǒng)為烴源灶的含油氣系統(tǒng)劃分為四川盆地中西部德陽—安岳裂陷震旦系—二疊系（Z—P）和盆地東部城口—巴東—五峰裂陷震旦系—奧陶系（Z—O）兩大復(fù)式含油氣系統(tǒng)（圖6、圖7）。

4.1.1 德陽—安岳裂陷Z—P復(fù)式含油氣系統(tǒng)

圖6 中上揚子區(qū)以下寒武統(tǒng)為烴源灶的復(fù)式含油氣系統(tǒng)平面分布圖Fig.6 Plane distribution of composite petroleum systems with hydrocarbon kitchen of the Lower Cambrian in the Middle-Upper Yangtze region

德陽—安岳裂陷Z—P復(fù)式含油氣系統(tǒng)涵蓋了四川盆地華鎣山斷裂帶以西廣大地區(qū)，以德陽—安岳裂陷區(qū)下寒武統(tǒng)巨厚優(yōu)質(zhì)烴源巖為主力烴源灶，生烴強度基本均在50×108m3/km2以上。儲層主要包括震旦系燈二段、燈四段，寒武系龍王廟組、滄浪鋪組、洗象池組，泥盆系觀霧山組和二疊系棲霞組、茅口組等7套丘灘/顆粒灘白云巖儲層，以及蜀南地區(qū)茅口組巖溶、川西南地區(qū)二疊系火山巖等其他類型儲層。

圖7 中上揚子區(qū)以筇竹寺組為烴源灶的復(fù)式含油氣系統(tǒng)剖面圖Fig.7 Section of composite petroleum systems with hydrocarbon kitchen of C1q in the Middle-Upper Yangtze region

德陽—安岳裂陷區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)巨厚的優(yōu)質(zhì)烴源巖與燈二段、燈四段儲層直接接觸，形成“旁生側(cè)儲”型、“源內(nèi)包裹”型有利源儲組合，油氣近距離運移、高效充注成藏，其中“旁生側(cè)儲”型氣藏以高石梯—磨溪地區(qū)燈二段、燈四段臺緣帶氣藏為典型代表，“源內(nèi)包裹”型氣藏以裂陷區(qū)內(nèi)金堂—中江燈二段氣藏為代表[27]。川中—川東地區(qū)廣泛分布的筇二段烴源巖可與燈四段臺內(nèi)丘灘形成“上生下儲”型源儲組合，使得臺內(nèi)勘探具有較好烴源基礎(chǔ)，龍女寺地區(qū)部署的磨溪129H井在燈四段測試獲141×104m3/d高產(chǎn)氣流，證實距離古裂陷約60km外的臺內(nèi)區(qū)仍具有規(guī)?？碧綕摿?。

滄浪鋪組沉積期是中上揚子區(qū)由早寒武世早期的陸棚沉積體系向中—晚寒武世碳酸鹽臺地沉積體系過渡的時期，川北—川中地區(qū)滄浪鋪組下段發(fā)育高能顆粒灘白云巖儲層[28]，其與筇竹寺組烴源巖直接上下接觸，構(gòu)成“下生上儲近源”型源儲組合，川北地區(qū)角探1井滄浪鋪組氣藏即為該類型。川中—川西地區(qū)震旦系—古生界海相層系走滑斷裂發(fā)育，可溝通下寒武統(tǒng)烴源巖與龍王廟組、洗象池組、下二疊統(tǒng)多套儲層，形成“下生上儲遠源”型源儲組合關(guān)系，油氣通過斷裂垂向運移至多個層系中立體成藏[27]，安岳大氣田龍王廟組氣藏、古隆起北斜坡角探1井茅口組天然氣均主要來自下寒武統(tǒng)烴源巖[25]。在川西地區(qū)，受加里東期古隆起的影響，中寒武統(tǒng)—石炭系廣泛缺失，泥盆系和二疊系直接與筇竹寺組接觸，加之龍門山?jīng)_斷帶斷裂發(fā)育，下寒武統(tǒng)烴源巖生成的油氣可通過不整合面和斷裂運移至泥盆系、二疊系白云巖和火山巖等儲層中，實現(xiàn)跨構(gòu)造區(qū)、跨構(gòu)造層成藏[26]。

4.1.2 城口—巴東—五峰裂陷Z—O復(fù)式含油氣系統(tǒng)

該復(fù)式含油氣系統(tǒng)區(qū)域上涵蓋了川東、鄂西高陡構(gòu)造帶和大巴山?jīng)_斷帶，烴源灶主要為城口—巴東—五峰裂陷內(nèi)下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖，下寒武統(tǒng)巨厚的烴源巖與燈二段、燈四段和滄浪鋪組儲層直接對接形成“旁生側(cè)儲”型、“下生上儲”型和“上生下儲”型等多種源儲組合類型；通過斷裂溝通與龍王廟組、洗象池組及奧陶系形成“下生上儲遠源”型源儲配置。與德陽—安岳裂陷復(fù)式含油氣系統(tǒng)所不同的是，該含油氣系統(tǒng)古生界保留較完整，并且在中寒武統(tǒng)高臺組發(fā)育巨厚膏鹽巖，奧陶系湄潭組—志留系發(fā)育近千米的泥頁巖。由于上述兩套巨厚區(qū)域性蓋層的封蓋作用，在燕山運動之前的構(gòu)造相對穩(wěn)定期，下寒武統(tǒng)烴源巖生成的油氣可能主要在震旦系—下古生界各層位儲層中聚集成藏，因此該含油氣系統(tǒng)勘探目的層應(yīng)該主要為燈二段、燈四段、龍王廟組、滄浪鋪組和洗象池組白云巖儲層，此外奧陶系紅花園組、桐梓組在局部也發(fā)育顆粒灘儲層，可作為次要勘探層系。

4.2 七大有利勘探區(qū)帶

基于優(yōu)質(zhì)烴源灶、有利儲集相帶展布、輸導(dǎo)系統(tǒng)和圈閉發(fā)育情況，以及保存條件等成藏要素綜合分析，在以下寒武統(tǒng)為烴源灶的兩大復(fù)式含油氣系統(tǒng)內(nèi)評價了7個有利區(qū)帶。根據(jù)勘探現(xiàn)狀和成藏條件優(yōu)劣，進一步劃分為現(xiàn)實區(qū)帶、待突破區(qū)帶和準(zhǔn)備區(qū)帶3個層次，其中2個現(xiàn)實區(qū)帶、3個待突破區(qū)帶、2個準(zhǔn)備區(qū)帶（圖6、表3）。

2個現(xiàn)實區(qū)帶：一是川中古隆起北斜坡—川北多層系勘探有利區(qū)帶，二是德陽—安岳裂陷區(qū)燈影組丘灘有利勘探區(qū)帶。上述兩個有利區(qū)帶均位于下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源灶內(nèi)，發(fā)育多套規(guī)模儲層和古隆起背景下的巖性、地層—巖性圈閉群，且構(gòu)造較穩(wěn)定，有利于氣藏持續(xù)保存，因此成藏條件十分優(yōu)越。位于德陽—安岳裂陷區(qū)內(nèi)的蓬探1井在燈二段，以及川中古隆起斜坡的角探1井在滄浪鋪組、茅口組均已獲得重大突破[27-30]，針對上述兩個有利區(qū)部署的多口預(yù)探井測試獲得高產(chǎn)，是目前四川盆地深層—超深層規(guī)模增儲的現(xiàn)實區(qū)帶。

3個待突破區(qū)帶：分別是德陽—安岳裂陷西側(cè)多層系白云巖、蜀南和川中—川東多層系臺內(nèi)丘灘/顆粒灘有利區(qū)帶。上述幾個有利區(qū)帶緊鄰或位于下寒武統(tǒng)烴源灶區(qū)，發(fā)育多套儲層，具備較好的成藏條件（表3）。目前川西南平探1井在二疊系棲霞組、永探1井在二疊系火山巖，蜀南地區(qū)荷深1井在燈影組，川東平橋1井在洗象池組多個點上已獲得重要發(fā)現(xiàn)，但尚未形成大突破，是下一步需加強勘探研究的待突破區(qū)帶。

2個準(zhǔn)備區(qū)帶：城口—巴東—五峰裂陷東側(cè)、西側(cè)多層系有利勘探區(qū)帶。城口—巴東—五峰裂陷區(qū)下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度大，烴源條件優(yōu)越；發(fā)育燈二段、燈四段，以及滄浪鋪組、龍王廟組和洗象池組多套丘灘/顆粒灘儲層；加之現(xiàn)今處于高陡構(gòu)造帶，構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉發(fā)育，寒武系高臺組巨厚膏鹽巖和奧陶系—志留系巨厚泥頁巖可作為區(qū)域蓋層，具備規(guī)模成藏的條件。但由于燕山期—喜馬拉雅期構(gòu)造改造變形強烈，深層地震資料品質(zhì)差，圈閉落實難度大；不同時期斷裂極其發(fā)育，油氣藏改造破壞嚴重，保存條件是勘探主要風(fēng)險。由于成藏改造復(fù)雜，目前城口—巴東—五峰裂陷兩側(cè)勘探程度極低，尚未取得重要發(fā)現(xiàn)，勘探潛力值得進一步探索。

5 結(jié)論

（1）基于地質(zhì)分析、測井評價與地震反演，分層次、分層段刻畫了中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖縱橫向發(fā)育分布特征。麥地坪組有效烴源巖與優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度變化較大，分布相對局限，主要分布于德陽—安岳裂陷區(qū)和城口—巴東—五峰裂陷區(qū)。筇竹寺組有效烴源巖與優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度巨大、分布廣泛，具有“三段式”發(fā)育特征，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育在筇一段與筇二段中下部，由裂陷區(qū)向臺內(nèi)區(qū)呈超覆式發(fā)育分布。其中，筇一段優(yōu)質(zhì)烴源巖在裂陷區(qū)厚度大，在臺內(nèi)區(qū)大多未發(fā)育；筇二段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度較大，在裂陷區(qū)和臺內(nèi)區(qū)廣覆式分布。研究成果突破了前人認為筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育于地層下部，以及四川盆地內(nèi)川中—川北廣大地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖欠發(fā)育的認識。

（2）揭示中上揚子區(qū)麥地坪組—筇竹寺組烴源巖厚度分布受克拉通內(nèi)部與邊緣裂陷展布、同沉積斷裂發(fā)育、震旦紀(jì)末期古地貌和后期剝蝕作用等多種因素控制；在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)并落實了川中古隆起北斜坡閬中—通江筇竹寺組新的規(guī)模烴源灶，進一步夯實了川中古隆起北斜坡—川北坳陷區(qū)震旦系—古生界天然氣勘探烴源基礎(chǔ)，提升了勘探潛力。

（3）中上揚子區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖生烴潛力大，主要存在德陽—安岳裂陷和城口—巴東—五峰裂陷兩大生烴中心。圍繞兩大生烴中心劃分出德陽—安岳裂陷震旦系—二疊系和城口—巴東—五峰裂陷震旦系—奧陶系兩大復(fù)式含油氣系統(tǒng)，并評價指出7個有利勘探區(qū)帶，其中2個現(xiàn)實區(qū)帶、3個待突破區(qū)帶、2個準(zhǔn)備區(qū)帶，可為勘探部署提供依據(jù)。

表3 中上揚子區(qū)以下寒武統(tǒng)為烴源灶的含油氣系統(tǒng)有利勘探區(qū)帶要素表Table 3 Elements of favorable exploration zones of petroleum systems with hydrocarbon kitchen of the Lower Cambrian in the Middle-Upper Yangtze region