川南地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組巖相古地理特征

雍偉

成都理工大學(xué)地球科學(xué)院 四川 成都 610059

前人研究發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖是賦存油氣的良好儲(chǔ)集層，四川盆地含有豐富的海相碳酸鹽巖地層，是重要的含油氣盆地。前人研究發(fā)現(xiàn)四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組碳酸鹽巖地層具有良好的勘探潛力，并在雙魚石、九龍山地區(qū)獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流，證明棲霞組內(nèi)白云巖是良好的儲(chǔ)集體[1]。前人對(duì)于白云巖成因進(jìn)行了大量研究，得出了多種白云巖的不同成因，但對(duì)于四川盆地棲霞組細(xì)晶白云巖成因，高能顆粒灘相成因已經(jīng)成為共識(shí)[2-3]。因此，尋找棲霞期高能灘體的時(shí)空分布及刻畫當(dāng)時(shí)的古地理環(huán)境對(duì)于尋找棲霞組優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層具有重要意義。

1 沉積背景

四川盆地是一個(gè)位于楊子地臺(tái)西北緣的次級(jí)構(gòu)造單元，研究區(qū)位于四川盆地南部的川南低緩褶皺帶。石炭紀(jì)末期的云南運(yùn)動(dòng)使得在研究區(qū)范圍內(nèi)石炭系地層遭受大規(guī)模剝蝕，并于二疊紀(jì)早期在其之上形成一套發(fā)育于濱岸-沼澤相的砂泥巖夾煤層的風(fēng)化層，該套地層屬于下二疊統(tǒng)梁山組，在其之上為中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組[4-5]。棲霞組與下伏梁山組為整合接觸關(guān)系，梁山組末期四川盆地遭受快速海侵，地層巖性由含煤碎屑巖轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｏ嗵妓猁}巖，頂部與上覆茅口組也為整合接觸關(guān)系。

2 巖石學(xué)特征及沉積相類型

2.1 巖性類型及沉積環(huán)境

根據(jù)研究區(qū)野外露頭及區(qū)內(nèi)鉆井巖心觀察，以及鏡下薄片鑒定，結(jié)合測(cè)井資料、區(qū)域沉積構(gòu)造背景及前人研究成果，確定研究區(qū)棲霞組巖性主要為碳酸鹽巖，對(duì)巖石學(xué)特征進(jìn)行描述，分析其沉積環(huán)境。

2.1.1 泥晶生屑灰?guī)r

泥晶生屑灰?guī)r一般呈淺灰色至深灰色，個(gè)別為灰黑色，中層到厚層、塊狀，少量的為薄層狀；生屑含量一般為50%～80%，有紅藻、綠藻、有孔蟲、蜓類、腕足類、棘皮類、雙殼類、腹足類、介形蟲、苔蘚蟲和海綿等，其中以藻類、有孔蟲、蜓類、腕足類、棘皮類最為常見，見圖1a。生屑顆粒分選及磨圓較差，多為原地堆積，生屑顆粒之間主要為泥晶充填，表明沉積于臺(tái)地內(nèi)水動(dòng)力條件較弱，水體淺且循環(huán)較好，氧氣供給較充足的環(huán)境。

圖1 川南鹽津北剖面中二疊統(tǒng)棲霞組薄片鏡下照片

2.1.2 亮晶生屑灰?guī)r

亮晶生屑灰?guī)r一般呈淺灰色到灰色，巖石為厚層-塊狀；生屑含量50%～80%，生屑種類主要為藻類和有孔蟲等。生屑分選一般較差，但有一定的磨圓度。顆粒之間主要為亮晶方解石膠結(jié)物，有時(shí)含有少量泥晶方解石（圖1b、c）。主要見于棲二段。該類巖石主要形成與較高能量的地方，為高能灘相沉積。

2.1.3 泥晶灰?guī)r

泥晶灰?guī)r在研究區(qū)普遍發(fā)育，主要分布在棲一段及棲二段底部。巖石呈灰色至深灰色，多為薄層和中層，生屑含量小于10%或不含生屑。生屑可見腕足類、海綿骨針和介形蟲等，泥質(zhì)含量相對(duì)較高（圖1d）。表明形成于相對(duì)低能環(huán)境，其形成環(huán)境可能為半局限臺(tái)地、高能灘之間的低能灘間海或較深水臺(tái)內(nèi)洼地。

2.1.4 細(xì)晶白云巖

該類巖石在野外宏觀上表現(xiàn)為淺灰色-灰白色，厚層狀至塊狀，鏡下觀察可見明顯顆粒邊界，呈他形-半自形，顆粒間見灰泥雜基充填，晶間孔發(fā)育（圖1e、f），該類巖石是川南地區(qū)棲霞組儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集巖石類型。對(duì)于白云巖的成因研究，前人做過大量的工作，對(duì)不同類型白云巖的成因存在不同看法，但總體上認(rèn)為層狀細(xì)晶白云巖與高能灘相沉積環(huán)境相關(guān)。

2.2 沉積相類型

根據(jù)巖石類型的識(shí)別及沉積環(huán)境的判斷，結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為研究區(qū)棲霞組主要為臺(tái)地沉積模式，進(jìn)一步劃分為半局限臺(tái)地相、開闊臺(tái)地相。具體劃分如表1所示。

表1 川南地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組沉積相類型劃分簡(jiǎn)表

3 巖相古地理特征

以野外露頭、室內(nèi)薄片巖性鑒定及其沉積環(huán)境研究為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)內(nèi)大量鉆井、測(cè)井資料，統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)顆?；?guī)r厚度、白云巖厚度、顆地比等數(shù)據(jù)，根據(jù)單因素作圖法，以整個(gè)棲霞組為編圖單元，采用優(yōu)勢(shì)相原則，繪制川南地區(qū)棲霞組巖相古地理圖見圖2。

圖2 川南地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組巖相古地理圖

根據(jù)前面研究的基礎(chǔ)，結(jié)合前人研究成果，川南地區(qū)棲霞組沉積模式為臺(tái)地沉積，進(jìn)一步劃分為半局限臺(tái)地及開闊臺(tái)地。在川西至川西北一帶主要為臺(tái)地邊緣相帶[6-7]，帶內(nèi)礁灘發(fā)育，造成地層增厚并在局部地區(qū)高于海平面，影響川西地區(qū)海水循環(huán)，使得川南地區(qū)資陽-宜賓一線以西形成半局限臺(tái)地沉積環(huán)境，主要發(fā)育的巖性為灰色-淺灰色厚層-塊狀泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、粉晶白云巖等，區(qū)內(nèi)灘體發(fā)育較少，地層厚度一般在60～80m。

資陽-宜賓一線以東為開闊臺(tái)地，進(jìn)一步劃分為開闊海、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)洼地亞相。臺(tái)內(nèi)灘亞相巖性主要為淺灰色厚層-塊狀亮晶生屑灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、粉-細(xì)晶白云巖，鏡下觀察生物及其發(fā)育，該環(huán)境水體能量較大，生物顆粒一般較破碎，由于礁灘體內(nèi)造礁生物的生命活動(dòng)，使得灘體發(fā)育地區(qū)地層厚度增大；開闊海亞相巖性主要為灰色厚層-塊狀泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r等，白云巖少見，生物類型可見有孔蟲、雙殼類、腹足類、藻類等生物，鏡下顆粒較完整，反映能量較低的沉積環(huán)境；臺(tái)內(nèi)洼地亞相巖性主要為灰色-深灰色中-厚層泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，沉積環(huán)境水體較深，能量較低，生物罕見，沉積速率較低，地層厚度一般小于60m。

4 結(jié)束語

川南地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組為碳酸鹽巖沉積，沉積模式為臺(tái)地沉積，主要識(shí)別出半局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地兩種相帶，資陽-宜賓一線以西為半局限臺(tái)地環(huán)境，以東為開闊臺(tái)地環(huán)境。進(jìn)一步劃分為半局限海、開闊海、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)洼地四種亞相，其中半局限海亞相發(fā)育在半局限臺(tái)地內(nèi)，開闊海亞相、臺(tái)內(nèi)洼地亞相發(fā)育在開闊臺(tái)地內(nèi)，其中臺(tái)內(nèi)洼地亞相分布在區(qū)內(nèi)X14井-H17井一線以東，臺(tái)內(nèi)灘主要發(fā)育在開闊臺(tái)地內(nèi)，分布在ST1、H17、H23井附近。