0 引言
四川盆地钻探结果显示，下寒武统沧浪铺组在川中及蜀南地区均钻遇过薄层白云岩，未引起足够重视。2018年初中国石油钻探风险探井五探1井在川东地区下寒武统沧浪铺组钻遇厚层块状白云岩，共2套，厚度分别为12 m和38 m［1］。沧浪铺组岩性多样，以砂泥岩为主，中下部发育薄层碳酸盐岩，包括灰质白云岩、泥质白云岩、砂质白云岩、颗粒灰岩和泥质灰岩。中国石化钻探的川深1井在下寒武统沧浪铺组钻遇了厚度40 m的白云岩及砂质白云岩。2019年中国石油新钻井角探1井在川中地区也钻遇这套厚度30 m的鲕粒白云岩，测井解释孔隙度达3.8%，具有形成优质储层的潜力，可以作为风险勘探的新领域进行研究。
为了揭示这套白云岩的形成背景、预测其在区域上的展布规律，通过全盆地钻穿沧浪铺组的老井复查、周缘地区野外剖面观测及区域地质调查资料分析，对四川盆地及周缘地区下寒武统沧浪铺组下段岩相古地理进行研究。
1 沧浪铺组总体特征
沧浪铺组发育2个沉积旋回，沉积下段为海退环境下碳酸盐岩台地—混积陆棚沉积，是筇竹寺组沉积末期海退沉积产物，整体海水变浅，主要为碳酸盐岩、灰岩、白云岩，夹厚度不等的碎屑岩；沉积上段为海侵环境下碎屑岩沉积，为海侵期产物，海水变深，主要为碎屑岩沉积，岩性为泥岩、砂岩、泥质砂岩。
沧浪铺组下段碳酸盐岩纵向上主要分布在下部、中部及上部（图2），下部碳酸盐岩段为沧浪铺组最早期沉积，发育较薄层的灰岩、泥质灰岩，为筇竹寺组海退期之后海平面最低时形成的第一套碳酸盐岩。中部碳酸盐岩段岩性多为中厚层鲕粒灰岩。上部碳酸盐岩段主要以厚层鲕粒灰岩为主，部分地区白云岩化形成鲕粒云岩，储层发育。在这3套碳酸盐岩之间为水体变化次级海侵旋回形成的砂泥岩沉积，在盆地不同地区厚度不等，例如在川北地区受沉积古地貌及沉积环境影响砂泥岩不发育，表现为厚层大段鲕粒灰岩沉积。
2 沧浪铺组下段沉积相特征
（1）三角洲相：岩性以砂砾岩、砂岩夹泥岩沉积为主，发育明显的正粒序河道沉积和逆粒序的河口坝沉积，向东砂岩粒度明显变细且砂岩含量逐渐降低。岩石颜色由暗紫色、紫红色、浅灰色及灰岩组成。在测井上体现为自然伽马曲线的钟型及箱型特征，声波曲线、中子曲线及密度曲线多为中值［图4（a）］。
（3）台洼相：是在灯影期德阳—安岳裂陷基础上发育而成的，沉积巨厚的筇竹寺组泥岩，但地貌仍较两侧低，且靠近西部康滇古陆，碎屑物质充足。沉积物以细砂岩、粉砂岩及泥岩为主，在资阳—威远地区可见扇三角洲直接推进入台洼中。在测井曲线上以伽马曲线高值、声波曲线及中子曲线较低值、密度曲线较高值为特征［图4（c）］。
（4）碳酸盐岩台地相：该相以碳酸盐岩沉积为主，属于浅水环境，水体相对平静，台地大部分地区发育较厚的深灰色、灰色灰岩。在德阳—安岳台洼东侧［15］，相对古地貌高处发育高能滩亚相，沉积水体相对较浅，水体能量强，沉积厚度较大的鲕粒碳酸盐岩。在盆地北缘南江等地区沙滩及杨坝野外剖面，鲕粒灰岩厚度达到42 m和88.3 m，川北地区天星1、川深1等钻井也发育50~70 m厚的鲕粒碳酸盐岩，川中地区角探1井、蓬探1井等发育3~25 m厚的颗粒碳酸盐岩，白云岩化较川北地区明显。在测井曲线上以箱型自然伽马低值、声波曲线及中子曲线低值、密度曲线高值为特征［图4（d）］。在台地内部的局部较高能环境仍发育颗粒碳酸盐岩以薄层为主，总厚度明显低于高能滩相。另外在台地局部发育膏质潟湖沉积。
（5）斜坡相：位于碳酸盐岩台地的向海方向，主要发育在四川盆地东缘，水深通常为数十米，水体总体上较为安静。沉积物以暗色和粒度细为特征，主要包括黑色、黑灰色页岩、砂质泥页岩、炭质页岩，夹粉砂岩、泥质粉砂岩、灰质粉砂岩等，连续厚度大，一般为200~400 m，发育水平层，含小壳类、三叶虫等化石。
（6）盆地相：位于黔东、湘西及鄂南等地区，地层厚度骤减，一般为80~140 m。岩性上以黑色及黑灰色炭质页岩、泥页岩为主。
3 单因素分析及岩相古地理图特征
3.1 单因素分析原则
单因素是指能够反映研究区某个地质时期沉积环境的某个特征的因素，单因素含量的多少能够在一定程度上定量判断沉积环境特征。
图5 四川盆地及其周缘地区沧浪铺组下段碎屑岩厚度等值线图Fig.5 Thickness contour map of clastic rock of lower Canglangpu Formation for Sichuan Basin and its periphery表1 四川盆地沧浪铺组下段岩相古地理单因素定量分析 |
Table 1 Single factor quantitative analysis of lithofacies palaeogeography of lower Canglangpu Formation for Sichuan Basin |
| 岩相单因素 | 三角洲相 | 碎屑潮坪相 | 台洼 | 碳酸盐岩台地 | 斜坡 | 盆地 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 地层厚度 | 100~175 m | >125 m | <125 m | |||
| 砂砾岩 | >5% | |||||
| 碎屑岩 | >95% | >80%，>75 m | >80% | 20%~60% | 0~60% | 100% |
| 碳酸盐岩 | <20% | <20%，<25 m | 40%~80%，>25 m | <40% | 0% | |
| 鲕粒灰岩 | 0~60 m | |||||
| 白云岩 | 0~60 m | |||||
| 泥晶灰岩 | 0~100 m | 0~60 m |
研究区沧浪铺组下段为碎屑岩及碳酸盐岩的混合沉积，总体为三角洲—碎屑潮坪—碳酸盐岩台地—盆地相沉积格局。受乐山—龙女寺古隆起加里东期隆升影响，盆地西缘靠近陆源区碎屑岩遭受剥蚀，因此，将盆地西缘砂砾岩含量5%的区域定为三角洲相，该区域钻井测井曲线可见明显的钟型、箱型特征；而将碎屑岩含量大于80%，并结合靠近西缘物源区碎屑岩厚度大于75 m的区域定为碎屑潮坪相。沧浪铺组下段碳酸盐岩含量较高，将碳酸盐岩含量（图6）大于40%的区域整体定为碳酸盐岩台地相带，碳酸盐岩中颗粒灰岩和白云岩为浅水碳酸盐岩，代表动荡的高能环境，因此根据鲕粒灰岩（图7）和白云岩（图8）厚度及其占地层厚度比例划分高能环境与低能环境，将浅水碳酸盐岩含量大于60%且厚度大于40 m的区域划定为高能环境，浅水碳酸盐岩含量介于4%~60%之间且厚度小于40 m的区域划定为低能环境。
图6 四川盆地及其周缘地区沧浪铺组下段碳酸盐岩含量等值线Fig.6 Contour map of carbonate rocks content of Lower Canglangpu Formation for Sichuan Basin and its periphery |
图7 四川盆地及其周缘沧浪铺组下段鲕粒灰岩厚度等值线Fig.7 Thickness contour map of olitic limestone of lower Canglangpu Formation for Sichuan Basin and its periphery |
在盆地南缘及东南缘，碎屑岩厚度及地层残余厚度400 m界定为台地相与斜坡相的分界，仍发育一定厚度的碳酸盐岩，为深水碳酸盐岩含量大于40%且泥晶灰岩厚度大于50 m的区域；盆地东南缘碳酸盐岩含量0%并结合残余地层厚度250 m界定为斜坡相与盆地相的分界。
3.2 沧浪铺组下段岩相古地理特征
盆地西部的剑阁—广元及成都—旺苍一带为三角洲沉积，靠近物源区，发育细砾岩、含砾砂岩及中砂岩，砂岩含量高达65%~80%，其他岩性以泥岩为主，基本不含碳酸盐岩沉积。钻井测井曲线以钟型、漏斗型和箱型为主，岩性上见正粒序及逆粒序，发育水下分流河道及河口坝等沉积微相。至曾1井—剑阁—蓬莱—高石17—宜宾一带，为碎屑潮坪相，岩性以砂岩、粉砂岩、泥岩及粉砂质泥岩为主，夹极少量薄层灰岩。
从镇巴地区—广探2井—合川地区向东至城口—巫山—彭水—仁怀一带为碳酸盐岩台地相，在通江—南中—合川一线以西为高能环境碳酸盐岩台地，岩性以中厚层碳酸盐岩为主，包括鲕粒灰岩、云质鲕粒灰岩、白云岩及泥晶灰岩。在川中—川北地区发育高能滩亚相，受古地貌高控制，大体沿灯四段东侧台缘带展布，沉积厚层亮晶鲕粒灰岩，局部发生白云岩化，有利于形成优质储层。
在通江—南中—合川一线以东为低能环境碳酸盐岩台地，岩性为鲕粒灰岩、泥晶灰岩、白云岩、泥质灰岩、泥质云岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，碳酸盐岩与碎屑岩交互沉积。包括颗粒滩与膏质潟湖等沉积亚相。颗粒滩相主要发育在川中—川东地区，仍以鲕粒灰岩为主，白云岩化程度高，是潜在的优质储层发育相带。在川东石柱—重庆地区发育膏质潟湖，在JS1井发育6 m膏岩、膏质云岩，推测膏质潟湖是在筇竹寺组陆棚内洼地继承性发育，其发育贯穿整个寒武系。在盆地东缘地区碳酸盐岩台地与斜坡之间存在地形坡折，发育厚度相对较小的高能滩，主要分布在城口、巫溪—奉节及习水地区。
在盆地外巴东—酉阳等地区发育斜坡相，岩性为泥晶灰岩、泥质灰岩、泥岩，沉积厚度大。向东至铜仁—桑植—岳阳一带发育以黑色泥岩与炭质页岩沉积为主的盆地相（图9）。
3.3 沧浪铺组下段岩相古地理控制因素
沧浪铺组下段沉积主要受沧浪铺组沉积前古地貌控制，以四川盆地筇竹寺组与麦地坪组地层时间厚度法恢复沉积前古地貌，共分为4个区域（图10）。在盆地北部，受德阳—安岳裂陷及筇竹寺组苍溪—平昌生烃中心影响水体稍深，水动力强且碎屑物质少，以清水沉积主，因此川北地区沉积厚层颗粒碳酸盐岩。在盆地西南部，受康滇古陆和川中古隆起隆升影响，碎屑物质充足，下部沉积较厚的三角洲与碎屑潮坪相砂泥岩，将灯影期德阳—安岳裂陷全部填平。在川东地区为沉积古地貌高值地区，水体较为平稳，沉积物以薄层鲕粒云岩和泥晶云岩为主，白云岩化明显。在川东南地区处于碳酸盐岩台地发育狭窄处，受西部碎屑物源及东侧深水斜坡影响，只在遵义地区发育小规模颗粒滩。
3.4 沧浪铺组下段高能颗粒滩发现意义
沧浪铺组下段沉积期发生寒武系首次大规模海退，在川中—川北地区发育高能鲕粒滩，为优质储层的发育提供物质基础，其发育规律是且越靠近川中地区，高能鲕粒滩厚度越薄。通过川北野外及川深1、角探1等岩心观察，发现川北地区野外剖面颗粒灰岩孔隙不发育，以裂缝为主；而在川中—川北地区随着云化作用增加，粒内溶孔及晶间孔发育，见沥青充填。储层的发育除了需要高能颗粒滩的物质基础，云化作用也不可或缺，才能在岩溶作用下形成规模性孔隙型储层。从目前白云岩发育区（图8，图10）的分布来看，云化作用也受古地貌影响，自川中地区向川东地区白云岩厚度增加，所以川中—川北过渡地区为储层发育的最有利地区。该地区既有较厚的高能鲕粒滩，又有一定程度的云化作用，同时因川中—川北地区靠近早期、晚期加里东期沧浪铺组剥蚀区，受2期岩溶作用影响，利于形成岩溶储层，已钻井碳酸盐岩平均孔隙度为3.6%~4.8%。作为在筇竹寺组优质烃源岩之上发育的第一套受原始岩性控制的储层，上覆沧浪铺组上段海侵期泥岩为直接盖层，具有最有利的成藏条件，是沧浪铺组勘探的有利区域。
4 结论
（1）沧浪铺组总体表现为西部古隆起区薄、裂陷区及盆地边缘厚、东南缘盆地相地层薄的特点，下段地层碳酸盐岩发育分为底部、中部及上部3段，受不同区域沉积环境影响3段碳酸盐岩之间夹厚度不等砂泥岩，且中上部碳酸盐岩岩石类型也具地区差异。
（2）四川盆地及其周缘地区沧浪铺组下段共发育6种沉积相，由西向东依次为三角洲相、碎屑潮坪相、台洼相、碳酸盐岩台地相、斜坡相及盆地相。
（3）平面上，沧浪铺组下段最有利的储集相带是碳酸盐岩台地相中的高能颗粒滩亚相，经白云化作用更有利于形成规模储层，主要发育在川北—川中地区。经历早期、晚期加里东运动岩溶作用，川北—川中地区具备形成优质储层的条件，是最有利的勘探区域。
甘公网安备 62010202000678号
