Sedimentary evolution of the Upper Permian Wujiaping Formation in the northwestern Sichuan

  • Ben-jian Zhang , 1 ,
  • Yu-feng Wang 1 ,
  • Sen-qi Pei 1 ,
  • Hai-zhou Qu , 2, 3 ,
  • Mao-yao Liu 2, 3 ,
  • Yan-Feng Li 2, 3 ,
  • Min-xing Li 2, 3 ,
  • Yi-lei Zhang 2, 3
Expand
  • 1. Branch of Chuanxibei Gas Field, PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, Jiangyou 621700, China
  • 2. School of Geoscience and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China
  • 3. Branch of Deposition and Accumulation, PetroChina Key Laboratory of Carbonate Reservoir, Chengdu 610500, China

Received date: 2019-07-03

  Revised date: 2019-09-04

  Online published: 2020-03-25

Highlights

The sedimentary facies types, distribution characteristics and plane distribution of the Upper Permian Wujiaping Formation in the northwestern Sichuan are studied by comprehensive analysis of a large number of core, section, logging, and seismic data. In the Wujiaping Formation of northwestern Sichuan Basin, there are mudstone, carbonate and pyroclastic rocks. The sedimentary facies can be divided into six species, such as the shore plain and the marsh, the ramp, the open-platform, the platform margin, the slope and the continental shelf. In the early stage of Wu 1 member, the seawater intruded on the karst ancient landform of the underlying Maokou Formation. Since the sedimentary water in the study area was relatively stagnant, the reductive environment was the shore plain and the swamp facies which formed fine-grained sedimentary rock, such as the shale at the bottom of the Wu 1 member. The relative sea level rose in the middle and late Wu 1 member, and the ramp deposition began on large scale in the study area. The southwestern part of St10-Yb7 area was the shallow ramp subphase dominated by all kinds of shoal deposits, and the north part was the deep ramp subphase which was the low energy interbank depression with low energy shoals. In the sedimentary period of Wu 2 member, the study area was affected by the local co-deposition fault and the like, the deposition range of the deep ramp was expanded to the southwest. The continuous large-scale shoals construction and the construction settlement analysis are carried out, so that during the time of the Wu 3 member, there is a thick, bright-grained limestone with microorganism-bonded rock and so on, forming the sedimentary features of the weak-rimmed platform in the St9-Lg70-Yb7 area. The southwestern part was deposited in open platform facies. The slope, and the continental shelf are deposited in northeastern part. Therefore, the Wujiaping Formation in the northwest of Sichuan has experienced the evolution of three depositional systems, such as the shore plain and the swamp, the ramp, the weak-rimmed platform / the slope / the continental shelf.

Cite this article

Ben-jian Zhang , Yu-feng Wang , Sen-qi Pei , Hai-zhou Qu , Mao-yao Liu , Yan-Feng Li , Min-xing Li , Yi-lei Zhang . Sedimentary evolution of the Upper Permian Wujiaping Formation in the northwestern Sichuan[J]. Natural Gas Geoscience, 2019 , 30(12) : 1709 -1720 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2019.09.001

0 引言

沉积相控制了沉积岩类型、结构及原生孔隙等特征,是油气地质勘探中的重要研究对象。在四川盆地二叠系不同沉积相形成的多种岩性,均获得了油气勘探和生产的成功,如中二叠统栖霞组滩相中的白云岩、茅口组台缘浅滩灰岩[1]以及新发现的Yt1井二叠系火成岩[2]。川西北地区Yb29井在上二叠统吴家坪组生屑灰岩中获得103×104m3/d的高产油气流[3],其相邻的九龙山构造带L17井吴家坪组顶部云质灰岩中测试获气3.31×104m3/d,这些均表明该地区吴家坪组具有巨大的油气勘探潜力。因此,开展吴家坪组沉积特征及演化研究,对拓展川西北地区二叠系勘探领域具有重要意义。研究区吴家坪组沉积期为缓坡相是前期的主要观点[4],随着元坝等井区钻井、地震等资料的补充,研究区内存在缓坡—镶边台地的沉积演变是一种新的认识[3]。此外,川西北地区吴家坪组与川西南地区火山岩相的峨眉山玄武岩、川西中部的龙潭组为“同期异相”,受到了火山作用影响[5,6],形成了包含有火山碎屑岩等在内的多种岩石类型[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],所以厘定沉积相类型及分布演化有重要意义。

1 地质背景

四川盆地吴家坪组自西南至东北方向,显示出火山岩、火山碎屑岩、碎屑岩、泥质岩夹煤、碳酸盐岩、硅质岩的岩性变化特征[17,18]。研究区地理位置位于四川省江油—广元一带,构造位置主要位于四川盆地西部的川北坳陷低缓带、龙门山断褶带,包括双鱼石、元坝、九龙山等地区(图1)。中二叠统茅口组沉积时期,四川盆地为碳酸盐岩台地相沉积[19,20,21],之后在东吴运动的区域拉张背景下,基底断裂活动强烈,火山物质大量喷发[22]。与此同时,晚二叠世早期地裂运动在盆地内已有表现,断块的差异沉降在一定程度上控制了四川盆地上二叠统的古地理格局[23]。西南部雅安—峨眉的康滇古陆地垒区形成了巨厚的峨眉山玄武岩,大邑—眉山一带则为富含火山碎屑物质的宣威组碎屑岩类,研究区为海相浅水碳酸盐岩沉积,至西北的广元—旺苍则为拉张性深水的海槽地堑区。研究区吴家坪组自下而上可划分为3段(表1),以碳酸盐岩为主,由于多期火山活动形成了吴一段底部的“王坡页岩”[24,25,26]、火山碎屑岩及交代成因的硅质岩[27,28]
图1 川西北地区地理位置

Fig.1 Geographical location of northwestern Sichuan

表1 研究区吴家坪组各段沉积特征

Table 1 Sedimentary characteristics of Wujiaping Formation in the study area

分段 岩性 古生物 厚度及展布特征
吴三段 亮或泥晶颗粒灰岩,泥晶灰岩、颗粒泥晶灰岩、凝灰岩及少量交代成因的硅质岩 有孔虫、腕足、珊瑚等较常见 10~89m,整体向北、北东方向先减薄再增厚再减薄
吴二段 凝灰质泥岩、凝灰质粉砂岩、凝灰岩、泥晶或亮晶颗粒灰岩、泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、白云岩及少量交代成因的硅质岩 䗴类、藻类、腹足类、腕足类、介形虫类、珊瑚类、苔藓虫类等 12~94m,整体向北、北东方向先增厚再减薄
吴一段 底部为王坡页岩,之上为泥晶灰岩类、颗粒灰岩类、白云岩及少量交代成因的硅质岩 䗴类、藻类、腹足类、腕足类、介形虫类、珊瑚类、苔藓虫类等 14~71m,整体向北、北东方向变薄

2 沉积相类型

根据川西北地区吴家坪组的岩石组分类型、含量、结构、沉积构造、生物组合、厚度等特征,并结合测井、地震等资料,将研究区吴家坪组的主要沉积相类型划分为滨岸平原及沼泽、缓坡、开阔台地、台地边缘、斜坡和陆棚共6种,各沉积相又可划分出若干个亚相、微相类型(表2)。
表2 川西北地区吴家坪组沉积相类型划分

Table 2 Sedimentary facies classification of Wujiaping Formation in northwestern Sichuan

亚相 微相 沉积特征
滨岸平原及沼泽 / / 黑色薄层—极薄层页岩、泥岩,可见黄铁矿结核等
缓坡 深缓坡 低能砂屑滩 深灰色—灰黑色中—厚层泥晶砂屑灰岩、泥晶生屑砂屑灰岩夹砂屑泥晶灰岩
低能生屑滩 深灰色—灰黑色中—厚层泥质泥晶生屑灰岩、泥晶砂屑生屑灰岩夹生屑泥晶灰岩
滩间洼地 深灰色—灰黑色中—薄层泥质泥晶灰岩、(生屑)泥晶灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩
浅缓坡 中高能砂屑滩 灰色—浅灰色中厚层亮晶砂屑灰岩、生屑砂屑灰岩
中高能生屑滩 灰色—浅灰色中厚层亮晶生屑灰岩,亮晶砂屑生屑灰岩
滩间洼地 深灰色薄层泥晶灰岩、含生屑(砂屑)泥晶灰岩
开阔台地 台内滩 生屑滩 灰色、浅灰色厚、中层亮晶、泥晶生屑灰岩,砂屑生屑灰岩,或夹薄层生屑泥晶灰岩
砂屑滩 灰色、浅灰色厚、中层亮晶、泥晶砂屑灰岩、生屑砂屑灰岩,或夹薄层砂屑泥晶灰岩
滩间海 / 深灰色—灰色中薄层泥晶灰岩,灰泥支撑结构,可见少量生屑、砂屑,局部可见凝灰岩、沉凝灰岩
台地边缘 台缘滩 台缘生屑滩 浅灰色—灰白色泥晶、亮晶厚层—块状生屑灰岩、砂屑生屑灰岩,颗粒间以亮晶胶结物为主、部分也可被灰泥充填
台缘砂屑滩 浅灰色—灰白色泥晶、亮晶厚层—块状砂屑灰岩、生屑砂屑灰岩,颗粒间以亮晶胶结物为主、部分也可被灰泥充填
台缘滩间海 / 灰色薄层泥晶灰岩,灰泥支撑结构,可见少量生屑、砂屑
斜坡 / / 灰黑色泥质泥晶灰岩,局部可见少量生屑、砂屑
陆棚/盆地 / / 深灰色、灰黑色中—薄层泥质泥晶灰岩、泥晶灰岩、泥岩及粉砂岩为主,可夹火山碎屑岩或(含)生屑泥晶灰岩

2.1 滨岸平原及沼泽

滨岸平原及沼泽分布在与冲积平原相接的近岸环境,位于最高海平面之上,主要受陆上河流控制,以细粒沉积物为主;滨岸沼泽主要位于最高海平面与平均海平面之间的滨岸地带,因受到海平面脉动式升降影响导致常年积水,有利于植物大量生长。滨岸平原及沼泽岩性主要以黑色薄层—极薄层页岩、泥岩为主[图2(a)],局部可见黄铁矿结核等,水平层理和生物扰动构造发育,含植物碎片及少量完整的腕足类。在吴家坪组底部发育一套王坡页岩,与茅口组硅质页岩、炭质页岩及硅质岩不整合接触[图2(b)]。
图2 川西北地区吴家坪组滨岸平原及沼泽与缓坡相岩石特征

(a)泥岩,St1井,6 844m,吴一段,单偏光;(b)王坡页岩,广元车家坝屋基坪剖面吴家坪组底界,吴一段;(c)泥晶—亮晶生屑灰岩,坪上剖面4小层,吴一段,单偏光;(d)泥晶—亮晶生屑灰岩,Sy001-1井,6 882m,吴一段,正交光;(e)含生屑砂屑泥晶灰岩,St1井,6 800m,吴一段,单偏光;(f)灰色薄—中层砂屑灰岩夹灰白色白云岩,坪上剖面17小层,吴二段;(g)深灰色泥晶灰岩,上部见弱冲刷面,其上生屑较明显,K1井,4 166.86~4 166.99m,吴二段;(h)凝灰岩,可见方解石交代作用,L104井,6 190m,吴二段,正交光;(i)泥岩与凝灰岩薄互层,St1井,6 725m,吴二段,单偏光

Fig.2 Characteristics of shore plain/ marsh, ramp facies in Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

2.2 缓坡

碳酸盐岩缓坡是海底向海盆中心平缓倾斜、水体逐渐变深的碳酸盐岩沉积环境,从近岸高能波浪作用带向下逐渐过渡为深水低能环境,其间没有明显的坡折[29]。浪基面控制了沉积水体水动力的强弱,据此再分为浪基面之上的浅缓坡、之下的深缓坡2个亚相,颗粒类型、含量、粒径、粒间胶结物或灰泥含量等则是微相划分的主要依据。此外,缓坡相的自然伽马、电阻率曲线形态多为锯齿形和漏斗形,自然伽马值主要分布在10~60API之间,最大可达到150API。

2.2.1 浅缓坡

浅缓坡亚相位于平均浪基面之上相对较浅的部位,水动力相对较强,海底沉积物受波浪活动的影响较明显。根据水体能量的相对强弱导致的颗粒类型、胶结物、灰泥等组分的含量及结构特征,可进一步划分为中高能砂屑滩、中高能生屑滩、滩间洼地等微相,岩性分别以泥晶—亮晶砂屑灰岩、泥晶—亮晶生屑灰岩、(含颗粒)泥晶灰岩等为主[图2(c)—图2(f)]。颗粒间充填物以亮晶居多。其中,生物碎屑以䗴类、藻类、腹足类、腕足类、介形虫类、珊瑚类、苔藓虫类等较常见。各类滩体自然伽马曲线形态多为微齿形,数值主要在10~40API之间。滩间洼地是位于各类滩体之间的低洼地貌,因受到向海一侧较连续分布的滩体的遮挡作用,波浪作用的影响较小,水体循环差,为相对低能的环境,岩性主要为深灰色薄层泥晶灰岩,可以含有少量的生屑、砂屑等颗粒,自然伽马值较各类滩体的值高(图3)。
图3 川西北地区吴家坪组典型沉积相电性及岩性特征

Fig.3 Electrical and lithologic characteristics of typical sedimentary facies in Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

2.2.2 深缓坡

深缓坡亚相位于平均浪基面之下,最大风暴浪基面之上,进一步划分为低能砂屑滩、低能生屑滩、滩间洼地等微相。低能砂屑滩、低能生屑滩岩性分别为灰色—黑色、深灰色中—厚层泥晶砂屑灰岩、泥晶生屑灰岩。滩间洼地微相主要沉积深灰色—灰黑色中—薄层泥质泥晶灰岩、泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、凝灰岩、凝灰质泥岩以及沉凝灰岩等,局部灰岩被云化或硅化[图2(g)—图2(i)]。其中,凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩是沉积期火山作用带来的火山碎屑物的沉积或者与正常沉积物混积而成,常显水平层理。深缓坡亚相自然伽马曲线形态多为漏斗形、锯齿形,自然伽马值主要在10~60API之间,其中,滩间洼地的值较低能生屑滩或砂屑滩的略高(图3)。

2.3 开阔台地

开阔台地是指海水循环较好、盐度基本正常的浅海。研究区开阔台地相可以分为台内滩与滩间海2个亚相。

2.3.1 台内滩

台内滩在地貌上为浪基面之上的水下高地,水体较浅,波浪作用使得水动力较强。根据岩石中颗粒类型,细分为生屑滩和砂屑滩微相,岩性分别以灰色、浅灰色厚—中层生屑灰岩、砂屑灰岩为主,局部可夹薄层颗粒泥晶灰岩[图4(a),图4(b)]。生屑种类较丰富,颗粒的分选和磨圆中等偏好,粒间以亮晶方解石或者灰泥充填。台内滩的自然伽马曲线形态多为锯齿形,较平缓,数值整体变化不大,约在10~40API之间,生屑滩微相与砂屑滩微相自然伽马值相近(图3)。
图4 川西北地区吴家坪组开阔台地、台地边缘及陆棚相岩石特征

(a)亮晶生屑灰岩,Sy001-1井,6 786m,吴三段,正交光;(b)泥晶生屑砂屑灰岩,St12井,6 618m,吴三段,正交光;(c)泥晶凝灰质生屑灰岩,St1井,6 711m,吴三段,单偏光;(d)泥晶生屑灰岩,Lg70井,7 030m,吴三段,正交光;(e)泥—亮晶生屑灰岩,St9井,7 138m,吴三段,单偏光;(f)含生屑泥晶灰岩,St9井,7 154m,吴三段,单偏光;(g)上部为黑色泥质泥晶灰岩,可见珊瑚等生屑,下部为风暴成因的生屑灰岩粒序层,K1井,4 148.56~4 148.67m,吴三段;(h)泥晶灰岩,St2井,5 300m,吴三段,单偏光;(i)泥晶灰岩,见生屑,St2井,5 304m,吴三段,单偏光

Fig.4 Characteristics of the rock of open platform, platform margin and continental shelf facies in Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

2.3.2 滩间海

滩间海为开阔台地中地势低洼或台内滩之间水体循环较差的地区,水动力条件相对较弱、能量较低。岩性主要为灰色薄层泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩,局部发育凝灰岩、沉凝灰岩等细粒火山碎屑岩[图4(c)],岩石上可见水平层理,生物碎屑可见有孔虫、腕足、珊瑚等。滩间海的自然伽马曲线形态多为锯齿形,数值相对较高,约在20~60API之间(图3)。

2.4 台地边缘

台地边缘是浅水台地与深水斜坡相邻的位置,不断受到波浪的冲击、簸洗,整体水体能量高[29]。研究区吴家坪组的台地边缘可划分为台缘滩、台缘滩间海2个亚相。

2.4.1 台缘滩

台缘滩常处于浪基面之上,水动力较强,以亮晶颗粒灰岩为主,局部也可以发育泥晶颗粒灰岩、微生物黏结岩。相对于开阔台地台内滩的沉积厚度大,多沿台地边缘呈条带状或链状断续分布,表现出“弱镶边”的特征[图4(d),图4(e)]。研究区吴家坪组台缘滩主要为生屑滩和砂屑滩,自然伽马曲线形态为微齿形,自然伽马值约在10~15API之间,电阻率值较高。

2.4.2 台缘滩间海

台缘滩间海是指位于台缘滩之间相对低洼、水体相对较深的部位,多位于正常浪基面之下,但一般不超过50m。岩性主要为深灰色薄层泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩[图4(f)],可见硅化现象。台缘滩间海自然伽马值形态为微齿形,数值稍高于台缘滩,约在15~30API之间。

2.5 斜坡与陆棚

斜坡位于碳酸盐岩台地或陆棚与盆地之间,水体大多处于正常浪基面之下、风暴浪基面之上[29],沉积水动力弱,沉积物以深水细粒沉积为主,岩性主要为灰黑色泥质泥晶灰岩夹泥晶灰岩,局部可见少量生屑。陆棚是风暴浪基面至氧化界面间的低能安静沉积环境,岩性以深灰色、灰色—黑色薄层泥质泥晶灰岩、泥晶灰岩、泥岩、粉砂岩、凝灰岩、沉凝灰岩等细粒岩性为主,可见风暴沉积的粒序层[图4(g)—图4(i)]。陆棚相沉积的自然伽马曲线为中值微齿型,自然伽马值约在40~70API之间(图3)。

3 沉积相分布

综合岩心、岩屑、露头、测井等多种资料,建立吴家坪组沉积相精细描述剖面图、连井对比图,发现研究区吴家坪组经历了滨岸平原及沼泽相、缓坡相、弱镶边台地相/斜坡相/陆棚相等3种沉积体系的演化。川西北地区吴家坪组一共划分为3段,吴一段沉积初期发育滨岸平原与沼泽沉积,随着海侵,过渡为缓坡沉积体系;吴二段沉积时期继承了前期的缓坡沉积格局,但是该时期发生的构造运动导致了Sy001-1井—Lg70井一带发育了巨厚的深缓坡沉积;吴三段沉积时期向弱镶边台地转变,至北东方向深水区逐渐过渡为斜坡和陆棚沉积(图5)。
图5 St9井—Wj1井剖面沉积相对比

Fig.5 The sedimentary facies contrast of Well St9-Well Wj1

吴一段沉积初期,海水侵覆于茅口组顶不整合面之上,形成一套横向分布稳定的滨岸平原与沼泽相沉积,主要为泥岩、页岩、凝灰岩等细粒沉积物,局部夹泥晶生屑灰岩沉积,反映了相对停滞还原环境向浅水碳酸盐岩沉积环境的转变趋势。吴一段中晚期开始碳酸盐岩缓坡沉积,西南部的双鱼石、龙岗、元坝地区主要为浅缓坡沉积,深缓坡在东北部九龙山地区的L104井—Wj1井一带发育。浅缓坡亚相发育巨厚的中高能砂屑滩、生屑滩等滩体,局部夹相对低能的滩间洼地沉积。深缓坡相则以滩间洼地沉积为主,局部夹低能滩沉积,其整体沉积厚度较浅缓坡小。
吴二段继承了吴一段的缓坡沉积体系,但受到拉张构造活动影响,导致相对海平面进一步上升,深缓坡沉积范围向西南方向扩大,尤其在Lg70井—Sy001-1井一带发育次级小型同沉积断层,使得深缓坡水体明显加深;而该时期的火山作用带来的凝灰质,使得这一带沉积了较厚的凝灰岩、沉凝灰岩及与泥岩、粉砂岩的过渡岩类。浅缓坡沉积范围缩小至双鱼石地区,且滩间洼地沉积厚度比例较吴一段增大,而滩相横向连续性变差。
在吴一段、吴二段缓坡相沉积形成的厚度、古地貌差异的基础上,吴三段开始弱镶边台地沉积,形成开阔台地—台地边缘—斜坡—陆棚的沉积体系。在St8井—Sy001-1井一带发育开阔台地,以台内滩、滩间海交互沉积为主,横向分布连续性较好。开阔台地外侧为台地边缘,以巨厚的台缘滩沉积为主,岩性以亮晶颗粒灰岩为主,局部见黏结特征,夹薄层滩间海沉积。在九龙山地区L104井及更北部的Wj1井则为陆棚相沉积,以泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、硅质页岩、凝灰岩为主,沉积厚度明显变薄至十余米。而九龙山地区与龙岗地区、元坝地区之间则存在较窄的斜坡相沉积,地震剖面上可见明显的坡折(图6),尚未有钻井资料揭示。
图6 双鱼石—龙岗西—九龙山格架剖面

Fig.6 Frame section of the Shuangyushi-Longgangxi-Jiulongshan

川西北地区吴家坪组底界在地震剖面上主要表现为连续中—强波峰地震反射,西南方向的双鱼石、龙岗地区沉积厚度较大,而东北方向的九龙山地区沉积厚度较小,在吴家坪组顶部反射轴表现出明显的坡折变化(图6)。结合前述沉积相对比特征,认为吴一段沉积初期在滨岸平原及沼泽相发育的王坡页岩将下伏茅口组喀斯特岩溶古地貌近似填平补齐[30,31,32],为后继碳酸盐岩缓坡相沉积提供了一个平缓的地势。在吴一段、吴二段浅缓坡滩体的持续建造以及局部拉张活动导致深缓坡沉积物明显增厚的部位,如图7中的龙岗西地区,吴三段沉积期开始台地边缘的颗粒灰岩、微生物碳酸盐岩沉积,形成弱镶边台缘,地震反射出现坡折变化特征,横向上形成开阔台地—台地边缘—斜坡—陆棚沉积体系。
图7 川西北地区吴家坪组吴一段沉积相平面图

Fig.7 Sedimentary facies plan of Wu 1 member of Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

4 沉积相演化

基于沉积相对比及地震反射剖面的综合分析,厘定了川西北地区上二叠统吴家坪组的沉积相平面演化。吴一段沉积初期,海水侵覆于下伏茅口组顶部的风化壳之上,前期岩溶古地貌转化为沉积地貌,形成停滞还原的滨岸平原与沼泽相,沉积了吴一段底部的泥页岩。之后的吴一段沉积中、晚期,相对海平面进一步上升,使得研究区大范围开始碳酸盐岩缓坡沉积,形成了由西南至北东向展布的滨岸平原与沼泽—浅缓坡—深缓坡的沉积格局(图7)。具体而言,在罗江区—南部县一带发育滨岸平原与沼泽;绵阳市—剑阁县之间的广大区域,包括双鱼石、龙岗、元坝等井区,以浅缓坡滩体沉积为主,尤其是双鱼石地区坪上剖面—Lg70井一带、元坝地区Yb6-29井一带,是滩体持续建造部位,沉积厚度大;更靠北东向的剑阁县—朝天区一带,则是浪基面之下的深缓坡沉积,以滩间洼地沉积为主,葛底坝剖面—九龙山L004-X1井一带,发育呈条带状断续分布的低能滩。
吴二段沉积时期,由于盆地拉张作用及海平面上升,使得深缓坡沉积范围向南西方向扩大,并且在局部同沉积断层影响下,使得St1井—Lg70井一带、元坝西部井区水体明显加深,形成细粒火山碎屑岩、碳酸盐岩及过渡岩类的巨厚沉积,低能滩主要分布在西部井区,如葛底坝剖面—St2井一带;浅缓坡仍以滩相沉积为主,尤其是浪基面附近的St12井—St8井、Yb7-29井等一带,是中高能滩体持续建造的部位(图8)。
图8 川西北地区吴家坪组吴二段沉积相平面图

Fig. 8 Sedimentary facies plan of Wu 2 member of Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

受吴一段、吴二段缓坡碳酸盐岩沉积厚度及局部构造沉降等差异的影响,吴三段沉积水体深浅变化明显,在St9井—Lg70井—Yb7井一带出现巨厚的亮晶颗粒灰岩夹微生物黏结岩等形成了弱镶边台地边缘沉积特征,范围仅数公里;向南西方向,为循环较通畅的开阔台地沉积,以台内滩、滩间海交互沉积为主;向北东方向,则为斜坡、陆棚等较深水的细粒火山碎屑岩、泥晶灰岩及其过渡岩性为主(图9)。
图9 川西北地区吴家坪组吴三段沉积相平面图

Fig.9 Sedimentary facies plan of Wu 3 member of Wujiaping Formation, northwestern Sichuan

5 结论

(1)川西北地区上二叠统吴家坪组发育滨岸平原与沼泽、缓坡、开阔台地、台地边缘、斜坡、陆棚6种沉积相。滨岸平原与沼泽相以页岩、泥岩为主;缓坡相中的浅缓坡亚相以中高能生屑滩、砂屑滩夹滩间洼地沉积为主,而深缓坡亚相则以低能滩夹滩间洼地为特征;开阔台地相、台地边缘相均以沉积颗粒灰岩的滩体及其之间的滩间海沉积为主;斜坡相及陆棚相等则以细粒的泥晶灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩、泥页岩及其过渡岩类的沉积为主。
(2)吴家坪组沉积期的滨岸平原与沼泽相为停滞还原环境,主要沉积泥页岩、凝灰质泥页岩等细粒岩性;缓坡相的浅缓坡亚相、开阔台地相的台内滩亚相、台地边缘相等为相对较高能沉积环境,形成了厚度规模、组分类型及含量不同的颗粒支撑灰岩类;深缓坡亚相、弱镶边台地的滩间海、斜坡、陆棚等相对较低能沉积环境,以泥晶灰岩、泥页岩、细粒火山碎屑岩及其过渡岩性为主。
(3)吴一段沉积初期,研究区主要为滨岸平原与沼泽相,形成底部的页岩等细粒沉积岩,随着相对海平面继续上升,吴一段沉积中、晚期和吴二段沉积期,研究区开始大范围的缓坡沉积,受持续滩体建造的厚度差异及局部同沉积断层等构造分异的影响,吴三段沉积期开始弱镶边台地沉积,形成开阔台地—台地边缘—斜坡—陆棚沉积格局。
1
Hu Dongfeng. Breakthrough and enlightenment of natural gas exploration on the platform margin of Maokou Formation in Yuanba area, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2019, 39(3): 1-10.

胡东风.四川盆地元坝地区茅口组台缘浅滩天然气勘探的突破与启示[J].天然气工业,2019,39(3):1-10.

2
Ma Xinhua, Yang Yu, Zhang Jian, et al. Major discovery of Permian pyroclastic reservoir exploration in Sichuan Basin and its enlightenment[J]. Natural Gas Industry, 2019, 39(2): 1-8.

马新华,杨雨,张健,等.四川盆地二叠系火山碎屑岩气藏勘探重大发现及其启示[J].天然气工业,2019,39(2):1-8.

3
Ji Chunhui, Duan Jinbao, Xiong Zhifu,et al. Sequence sedimentary characteristics and significance of oil and gas exploration of Wujiaping Formation in Yuanba area, Sichuan Basin [J]. Geological Science and Technology Information,2018,37(4): 146-152.

季春辉,段金宝,熊治富,等.四川盆地元坝地区吴家坪组层序沉积特征及油气勘探意义[J].地质科技情报,2018,37(4):146-152.

4
He Jiang, Zheng Rongcai, Hu Xin, et al. Sedimentary system of Wujiaping Formation in Late Permian in western Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2015,36(1):87-95.

何江,郑荣才,胡欣,等.四川盆地西部晚二叠世吴家坪组沉积体系[J].石油与天然气地质,2015,36(1):87-95.

5
Wang Ruihua, Tan Qinyin, Fu Jianyuan, et al. Sedimentary tectonic evolution and sedimentary response of Emeishan mantle plume[J]. Earth Science Frontiers,2011, 18(3): 201-210.

王瑞华,谭钦银,付建元,等.峨眉山地幔柱沉积—构造演化及沉积响应[J].地学前缘,2011,18(3):201-210.

6
Chen Jun, Xu Yigang. Environmental and biological effects of Permian igneous provinces: Progress and prospect[J]. Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry, 2017, 36(3): 374-393.

陈军,徐义刚.二叠纪大火成岩省的环境与生物效应:进展与前瞻[J].矿物岩石地球化学通报,2017,36(3):374-393.

7
Fan Guanghui. Evolution of Late Permian Reefs and its Response to Volcanism in Ziyun,Guizhou[D]. Wuhan:China University of Geosciences, 2014.

范广慧.贵州紫云晚二叠世生物礁的演化及其对火山作用的响应[D].武汉:中国地质大学,2014.

8
Yan Zhen, Wang Zongqi, Zhang Yingli, et al. Sedimentary characteristics and forming environment of carbonate rocks related to Silurian volcanism in Beidabashan[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011,29 (1): 31-40.

闫臻,王宗起,张英利,等.北大巴山与志留纪火山作用相关的碳酸盐岩沉积学特征及形成环境[J].沉积学报,2011,29(1):31-40.

9
Zhao Xingmin, Chen Dengchao, Deng Jian. Sedimentary model of the Carboniferous-Permian carbonate rocks in Yingen-Ejina Banner area, western Inner Mongolia and its petroleum geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2010, 29 (2): 351-359.

赵省民,陈登超,邓坚.内蒙古西部银根—额济纳旗地区石炭系—二叠系碳酸盐岩沉积模式及其石油地质意义[J].地质通报,2010,29(2):351-359.

10
Qu Changsheng, Qiu Longwei, Yang Yongqiang,et al. Carbon and oxygen isotope characteristics of carbonate rocks in the Luocaogou Formation of the Jimusar Sag and the significance of palaeo-lacustrine science[J]. Acta Geologica Sinica,2017,91(3):605-616.

曲长胜,邱隆伟,杨勇强,等.吉木萨尔凹陷芦草沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及其古湖泊学意义[J].地质学报,2017,91(3):605-616.

11
Zhang Shuai, Liu Yiqun, Jiao Xin, et al. Sedimentary environment and dolomite genesis of Lucaogou Formation of Middle Permian in Jimusar Sag, Junggar Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2018, 20(1): 33-48.

张帅,柳益群,焦鑫,等.准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组云质岩沉积环境及白云石成因探讨[J].古地理学报,2018,20(1):33-48.

12
Wang Pujun, Jiao Yangyang, Yang Kaikai,et al. Classification and application of volcanic rocks in Junggar Basin[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2016,46(4): 1056-1070.

王璞珺,缴洋洋,杨凯凯,等.准噶尔盆地火山岩分类研究与应用[J].吉林大学学报:地球科学版,2016,46(4):1056-1070.

13
Xiang Zhongjin, Yan Quanren, Yan Zhen,et al. Phase sequence, fabric characteristics and paleo-volcanism environment analysis of pyroclastic rocks in Tuohekou Formation of Silurian system, Beidabashan[J]. Acta Geologica Sinica, 2010, 84 (3): 311-328.

向忠金,闫全人,闫臻,等.北大巴山志留系滔河口组火山碎屑岩相序、组构特征及古火山作用环境分析[J].地质学报,2010,84(3):311-328.

14
Wilson M E J. Tectonic and volcanic influences on the development and diachronous termination of a Tertiary tropical carbonate platform[J]. Journal of Sedimentary Research, 2000, 70(2):310-324.

15
Yu Cong, Yao Huazhou, Zhao Xiaoming, et al. Evidence of carbonate microfacies types and Early Triassic volcanic activity near the Permian-Triassic boundary in Lichuan area, western Hubei Province[J]. South China Geology and Mineral Resources, 2015(2): 115-124.

余聪,姚华舟,赵小明,等.鄂西利川地区二叠系—三叠系界线附近地层的碳酸盐微相类型和早三叠世火山活动的证据[J].华南地质与矿产,2015(2):115-124.

16
Staudigel H, Clague D A. The geological history of deep-sea volcanoes:Biosphere,hydrosphere,and lithosphere interactions[J]. Oceanography, 2010, 23(1):58-71.

17
Tian Ye. Study on Lithofacies Paleogeography of Wujiaping period of Upper Permian in Sichuan Basin[D]. Beijing:China University of Geosciences, 2018.

田野.四川盆地上二叠统吴家坪期岩相古地理研究[D]. 北京:中国地质大学,2018.

18
Jiao Xin, Liu Yiqun, Yang Wan, et al. Research progress of sedimentary characteristics of underwater volcanic explosion[J]. Advances in Earth Science, 2017, 32(9):926-936.

焦鑫,柳益群,杨晚,等.水下火山喷发沉积特征研究进展[J].地球科学进展,2017,32(9):926-936.

19
Tucker B P, Wright V P.Carbonate Sedimentology[M]. Oxford: Blackwell Scientific Publications,1990: 482-483.

20
Moore C H.Carbonate Reservoirs-Porosity Evolution and Diagenesis in A Sequence Stratigraphic Framework[M]. Amsterdam: Elsevier Science,2001:194-200.

21
Wilson J L. Carbonate Facies in Geology History[M].New York: Springer Verlag,1975.

22
Tian Jingchun, Lin Xiaobing, Guo Wei, et al. Petroleum geological significance of Permian basalt eruption events in Sichuan Basin[J]. Journal of Chengdu University of Technology: Science & Technology Edition, 2017, 44 (1): 14-20.

田景春, 林小兵, 郭维, 等. 四川盆地二叠纪玄武岩喷发事件的油气地质意义[J]. 成都理工大学学报:自然科学版, 201744(1):14-20.

23
Wang Yigang, Wen Yingchu, Hong Haitao, et al. Deep-water sedimentary characteristics of the Upper Permian-Lower Triassic trough in Sichuan Basin and its adjacent areas[J]. Oil & Gas Geology, 2006, 27(5): 702-714.

王一刚,文应初,洪海涛,等.四川盆地及邻区上二叠统—下三叠统海槽的深水沉积特征[J].石油与天然气地质,2006,27(5):702-714.

24
Guo Junfeng, Song Zuchen, Xiao Liang, et al. New understanding of Wangpo shale of Wujiaping Formation at the bottom of Permian Leping system in Liangshan, Hanzhong, Shanxi [J]. Geological Review, 2017, 63(5): 1169-1179.

郭俊锋,宋祖晨,肖良,等.陕西汉中梁山二叠系乐平统底部吴家坪组王坡页岩新认识[J].地质论评,2017,63(5):1169-1179.

25
Lin Liangbiao, Chen Hongde, Zhu Lidong. Geochemical characteristics of siliceous rocks in Wujiaping Formation, Shizhu, Chongqing[J]. Mineral Rocks, 2010, 30(3): 52-58.

林良彪,陈洪德,朱利东.重庆石柱吴家坪组硅质岩地球化学特征[J].矿物岩石,2010,30(3):52-58.

26
Lin Liangbiao, Chen Hongde, Zhu Lidong. Sequence-petrographic paleogeographic characteristics of Wujiaping Formation in eastern Sichuan[J]. Oil and Gas Geology and Recovery, 2009, 16(6):42-45.

林良彪,陈洪德,朱利东.川东地区吴家坪组层序—岩相古地理特征[J]. 油气地质与采收率, 2009, 16(6):42-45.

27
Qu Haizhou, Zhang Benjian, Yin Hong, et al. Evaluation of Favorable Zone of Wujiaping Formation in Northern Sichuan [R]. Chengdu :Southwest Petroleum University, 2019.

屈海洲,张本健,尹宏,等.川西北部地区吴家坪组有利区带评价[R].成都:西南石油大学,2019.

28
Zhou Xinping, He Youbin, Luo Jinxiong, et al. Genesis of Permian tuberculosis, banded and massive siliceous rocks in eastern Sichuan[J]. Journal of Palaeogeography, 2012, 14(2): 143-154.

周新平,何幼斌,罗进雄,等.川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因[J].古地理学报,2012,14(2):143-154.

29
Zhu Xiaomin. Sedimentary Petrology[M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2008.

朱筱敏. 沉积岩石学[M]. 北京:石油工业出版社, 2008.

30
Chen Xiao, Dong Xia, Ran Qi, et al. Seismic phase characteristics and genesis at the top of Maokou Formation in central Sichuan and western Sichuan[J]. Journal of Chengdu University of Technology:Natural Science Edition, 2017, 44(3): 362-367.

陈骁,董霞,冉崎,等.川中—川西地区茅口组顶部地震相特征与成因[J].成都理工大学学报:自然科学版,2017,44(3):362-367.

31
Courgeon S, Jorry S J, Jouet G, et al. Impact of tectonic and volcanism on the Neogene evolution of isolated carbonate platforms (SW Indian Ocean)[J]. Sedimentary Geology, 2017, 355:114-131.

32
Courgeon S, Jorry S J, Camoin G F, et al. Growth and demise of Cenozoic isolated carbonate platforms: New insights from the Mozambique Channel seamounts (SW Indian Ocean)[J]. Marine Geology, 2016, 380:90-105.

Outlines

/