川西地区扁1井下三叠统沉积相与层序地层研究

范 君，肖传桃，李 梦 （长江大学地球科学学院油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学），湖北 荆州434023）

四川盆地是中国西部重要的含油气盆地，四川盆地西部油气地质条件优越，已发现了多个海相气藏或含气构造，是一个具备天然气勘探潜力的领域。川西地区位于四川盆地西部，属川西坳陷，西部为龙门山推覆构造带，东邻为川中隆起，北邻米仓山褶断带，南抵峨眉-瓦山断块。研究区域范围涉及北部米仓山、南江、通南巴地区，东南部的川中、川西南的井研、威远地区。地层区划上隶属于四川东部区，分属于川东北分区西北部、川中分区和川西南分区。扁1井位于四川广元市旺苍县与元坝区之间。但近20多年来，由于勘探投入不够，海相碳酸盐岩勘探未取得大的突破，勘探程度仍然很低。

沉积相与层序地层学的理论发展和相关技术的进步在勘探开发沉积矿产资源等方面发挥了重要作用，并在不同地区和地质层位中找到了极为丰富的油气资源。下面，笔者对川西地区扁1井下三叠统嘉陵江组及飞仙关组的相类型及特征、层序地层划分及层序界面类型进行分析，旨在为研究区的下一步油气勘探和评价提供依据。

1 岩石类型

研究区下三叠统分为飞仙关组和嘉陵江组。

1.1 飞仙关组 （T1f）

研究区下三叠统内飞仙关组主要岩性为一套灰色泥质灰岩与紫红色泥灰岩、钙质页岩的互层组合，以含Claraia为特征，厚121～1133m。依其岩性特征和生物组合可分为4个非正式自然岩性段：①扁1井下三叠统飞仙关组一段 （T1f1）上部为灰岩夹泥灰岩，中部为灰岩，下部为灰质云岩，约厚195m；②扁1井下三叠统飞仙关组二段 （T1f2）上部为含泥灰岩，中部为大套灰岩夹泥灰岩，下部为含泥灰岩、泥灰岩，约厚380m；③扁1井下三叠统飞仙关组三段 （T1f3）上部为含白垩灰岩，中部为灰岩夹藻灰岩，下部为鲕粒灰岩，约厚230m；④扁1井下三叠统飞仙关组四段 （T1f4）上部为石膏质白云岩，中部为含泥灰岩，下部为灰质页岩，约厚120m[1]。

1.2 嘉陵江组 （T1j）

研究区下三叠统嘉陵江组主要岩性以灰色中-厚层状白云岩、白云质灰岩为主，夹微晶灰岩、“盐溶角砾岩”；岩性四分性较明显，也有划分为5段，但不稳定。嘉一、嘉三段为灰岩，嘉二、嘉四-五段为白云岩夹数层 “盐溶角砾岩”，含瓣鳃、头足、有孔虫及牙形刺化石，一般厚203～1106m，但厚度变化较大，总体变化趋势是西南薄北东厚，与飞仙关组为整合接触，与上覆雷口坡组为平行不整合接触。①扁1井下三叠统嘉陵江组一段 （T1j1）中上部为大套灰岩下部为石膏岩夹少量白云岩，约厚325m。②扁1井下三叠统嘉陵江组二段 （T1j2）上部为灰岩，中部为石膏岩下部为石膏质灰岩，约厚105m。③扁1井下三叠统嘉陵江组三段 （T1j3）中上部为大套灰岩，下部为石膏岩，约厚190m。④扁1井下三叠统嘉陵江组四、五段 （T1j4-5）上部为厚层状白云岩中部为石膏岩夹白云岩，下部为石膏岩，底部见泥岩，约厚210m。

2 沉积相研究

2.1 扁1井下三叠统各组沉积相

1）飞仙关组沉积相 扁1井飞仙关组一段为斜坡-陆棚沉积的深水斜坡沉积的灰质斜坡相，岩性为上部为灰岩夹泥灰岩，中部为灰岩，下部为灰质云岩；扁1井飞仙关组二段为斜坡-陆棚沉积的浅水斜坡沉积的泥灰质陆棚斜坡相，岩性为上部为含泥灰岩、灰岩，中部为大套灰岩夹泥灰岩，下部为含泥灰岩、泥灰岩；飞仙关组三段为台地边缘相沉积形成台缘礁滩自在而上分别是滩间相、鲕滩相、藻屑滩相、滩间相、碎屑滩，岩性为上部为含白垩灰岩，中部为灰岩，夹藻灰岩，下部为鲕粒灰岩；飞仙关组四段为开阔台地潮下相滩间海沉积上部为石膏质白云岩，中部为含泥灰岩，下部为灰质页岩[2]。

2）嘉陵江组沉积相 扁1井嘉陵江组一段为局限台地泻湖沉积的云膏质泻湖和灰质泻湖，中上部为大套灰岩，下部为石膏岩夹少量白云岩；嘉陵江组二段为蒸发台地泻湖相自下而上分别为含膏灰质泻湖、盐盆，灰质泻湖相，上部为灰岩，中部为石膏岩，下部为石膏质灰岩；嘉陵江组三段下部同嘉陵江组二段相接为蒸发台地泻湖相盐盆沉积，岩性为石膏岩，嘉陵江组三段上部为局限台地灰质泻湖沉积岩性为大套灰岩，下部为蒸发台地泻湖盐盆沉积，岩性为石膏岩；嘉陵江组四段和五段蒸发台地潮坪沉积，自下而上分别为膏坪、灰坪、盐盆、膏坪、灰坪[3]。

2.2 沉积相类型及特征

1）开阔台地相 开阔台地相指位于台地边缘生物礁或浅滩与局限台地之间的广阔海域，水体能量较强。该相带在研究区内广泛分布，主要分布于下三叠统飞仙关组四段，主要由浅灰色、灰色中-厚层状泥晶灰岩、鲕粒灰岩、泥质泥晶灰岩、砂屑生屑灰岩组成。开阔台地相可进一步分为浅滩和滩间海2个亚相[4]：①浅滩亚相。浅滩亚相是台地相带中受波浪作用控制形成的高能沉积。浅滩亚相平面上呈席状、透镜状展布，单层厚度不大，一般在一到几米左右，具有平面上分布不规则，纵向上不稳定的特征。浅滩亚相主要由浅灰色中厚层状亮晶鲕粒灰岩、亮晶生屑鲕粒灰岩或砾屑鲕粒灰岩、生屑灰岩、砂屑灰岩等组成，鲕粒圈层发育，以真鲕为主。该相带中发育有交错层理、平行层理等沉积构造，该亚相主要分布于研究区长兴组和飞仙关组。飞仙关组飞一段浅滩发育于中部，为鲕粒滩，岩性为灰色细粉晶灰岩，浅灰色细粉晶生物灰岩，溶孔砂屑灰岩，灰色粉晶鲕粒灰岩；飞二段鲕粒滩发育于中部，岩性主要为灰色粉晶灰岩，灰色、褐灰色鲕粒灰岩，灰色溶孔亮晶鲕粒灰岩、砂屑灰岩不等厚互层；飞三段砂屑滩发育于中部。岩性主要为灰岩夹砂屑、鲕粒细粉晶灰岩、亮晶粒屑灰岩。②滩间海亚相。滩间海为台地浅滩之间的水体相对较深的沉积区，也可以称为滩间洼地。滩间海沉积时海水深，能量小，沉积物粒度细，以泥-微晶灰岩为主夹少量砂屑灰岩及泥岩、页岩等。该类亚相也主要分布于研究区飞仙关组。纵向上，浅滩与滩间沉积物多构成向上变浅沉积序列[5]。

2）局限台地相 局限台地是指障壁岛后向陆一侧十分平缓的海岸地带和浅水盆地。以沉积白云岩、白云质灰岩及泥质岩为主，可进一为泻湖和潮坪2个亚相：①泻湖亚相。泻湖是局限台地中的潮下部分。沉积物粒度细，以泥晶云岩、泥晶灰岩、泥灰岩为主。发育潮汐层理。与潮坪相沉积最大的区别是，沉积物以灰色为主，可进一步分为灰质泻湖、灰质和云质泻湖、云质泻湖等微相。灰质泻湖岩性为灰、黄灰色中厚层状灰质白云岩夹薄层白云岩，顶部具溶蚀孔洞；灰质和云质泻湖，岩性主要为灰色岩溶角砾岩，底部见中厚层状白云岩，具溶蚀孔洞，顶部为含膏藻屑白云岩。②潮坪亚相。潮坪是指局限台地中潮间-潮上沉积区。潮坪亚相在嘉陵家组和雷口坡组均有沉积，可进一步分为，灰坪、灰泥坪、泥坪，泥云坪及云坪等微相。以发育潮汐层理、藻纹层、鸟眼、窗孔和帐篷构造为特征，风暴沉积广泛。嘉陵江组以灰坪、灰泥坪、泥坪，泥云坪为主，岩性主要为灰色、黑灰色泥质灰岩、黑灰的灰质页岩、黑灰色页岩、灰色的泥质白云岩。

3）陆棚-盆地沉积体系 陆棚-盆地沉积体系位于台地边缘向海一侧深水环境，沉积于风暴浪底之下至深海盆地盆底之间的区域，地势平坦，范围宽广。水体运动很弱或处于静止条件，为低能带，只有间歇性的风暴作用能在短时间内形成高能环境沉积。沉积物以暗色细粒灰泥石灰岩和页岩为主。台地前缘斜坡位于台地边缘向海一侧区域，水体大多处于风暴浪基面之下，水体能量极低，沉积物以深水原地沉积为主，并发育有碎屑流、浊流等重力流沉积。该相带可进一步分为斜坡上部和斜坡下部2个亚相：①斜坡上部亚相位于斜坡较上部位，主要发育于长兴组上部。沉积物岩性为深灰-灰色中薄层状含藻屑，含砂质-粉晶灰岩，浅灰、灰黑色含燧石灰岩。含双壳类化石，生物碎屑以双壳类为主，含有孔虫，介形虫，偶见虫管[6]。②斜坡下部亚相主要发育于研究区北部旺苍飞仙关组一段。上部岩性为深灰色泥晶灰岩、泥质灰岩夹泥晶砾屑灰岩；中部为浅灰色厚层块状砾屑灰岩，角砾呈棱角状，角砾间颗粒支撑，底部发育冲刷面；下部浅黄-黄灰色中薄层泥灰岩、泥质灰岩与泥晶灰岩韵律互层，发育水平层理。

4）台地边缘礁滩相 台地边缘礁滩相多位于浅水碳酸盐台地与台地前缘斜坡-陆棚相带之间，该相带波浪汐作用强，沉积物主要由鲕粒灰岩、鲕粒白云岩和生物礁灰岩等组成。由于受波浪、水流或沿岸流的簸选，因而比较洁净。鲕粒具有粒度大、圈层发育的特点，生物礁以障积和骨架作用为主。台地边缘礁滩沉积厚度大，并且明显高于同期正常沉积的厚度，一般可达到几十米，分布稳定。该沉积体系可进一步分为台地边缘滩、暴露浅滩及台地边缘生物礁3种亚相类型：①台地边缘滩亚相。台地边缘浅滩以发育鲕粒灰岩微相为主，砂屑灰岩较少。岩石中的平行层理及板状交错层理较为发育。由于浅滩沉积没有暴露而发生白云石化及溶蚀作用，颗粒之间的粒间孔多数被方解石晶体胶结，岩石总体储集性能不好。②暴露浅滩亚相。台地边缘暴露浅滩与台地蒸发岩中暴露浅滩非常相似，以亮晶鲕粒白云岩为主夹亮晶砂屑白云岩，两者不同之处在于前者规模巨大，鲕粒白云岩厚度几十米到几百米，后者规模很小，如通江稿子坪剖面长兴组顶部发育暴露浅滩相沉积，岩性为浅灰、灰白色中厚层-块状溶孔残余鲕粒白云岩，白云岩厚度大于200m。暴露浅滩形成于海平面下降期间，早期为正常浅滩，以沉积亮晶鲕粒灰岩或亮晶砂屑灰岩为主，后期海平面下降期间，沉积物因暴露而发生白云石化和大气淡水溶蚀作用，岩石由灰岩转变成白云岩，埋藏期间还发生了重结晶作用，各种溶孔及晶间孔丰富，储集条件理想。③台地边缘生物礁亚相。台地边缘礁亚相主要发育于长兴组，造礁生物主要为海绵、水螅等，礁体沉积一般为块状，成层性不明显。沉积物岩性主要为海绵骨架岩、亮晶生屑灰岩等。

5）蒸发台地相 蒸发台地相位于局限台地向陆一侧的潮上沉积区。以沉积石膏、石盐、白云岩及喀斯特角砾岩为特征。各种潮汐层理、暴露溶蚀构造常见。可进一步分为暴露浅滩、蒸发坪、蒸发湖泊、盐湖等4个亚相：①暴露浅滩亚相。暴露浅滩是盐湖、蒸发湖泊内部或边缘一些规模不大的高能砂坝沉积。形成于海平面下降期间，沉积物形成后因暴露而发生白云石化和大气淡水溶蚀作用，以沉积鲕粒白云岩、砂屑白云岩及溶孔白云岩为主。②蒸发坪亚相。蒸发坪亚相指台地蒸发岩中潮间至潮上沉积区，也可称为萨布哈。发育层位较多，可细分为云坪、泥坪、膏云坪、膏坪等微相，岩性主要为灰色灰质白云岩、灰色白云岩、灰色泥质石膏岩、石膏岩、石膏质白云岩等。发育鸟眼及帐蓬构造等。③蒸发湖泊亚相。蒸发湖泊亚相是台地蒸发岩中潮上带的一些浅水湖泊。主要发育雷口坡组，岩性为灰、浅灰色薄-中层状微-泥晶白云岩、含灰质微晶白云岩及硅化泥晶白云岩。发育水平层理。④盐湖亚相。盐湖亚相属潮上区域中的一些浅水湖泊，因蒸发作用强，海水盐度高，为超咸卤水，以沉积石膏或石盐为主。主要见于雷口坡组，岩性为灰色微晶灰岩、灰色微晶白云岩、膏质微晶白云岩夹灰白色石膏层。

3 下三叠统层序地层划分及层序界面类型分析

3.1 下三叠统层序地层划分

依据界面性质及层序组成特征，研究区海相三叠系可划分为2个Ⅱ级层序、9个Ⅲ级层序。下三叠统是一个二级层序，由飞仙关组和嘉陵江组构成，层序界面为与下伏上二叠统长兴组之间的整合面，属Ⅱ类层序界面，因此，缺少低水位体系域沉积，只发育海侵体系域和高水位体系域。海侵体系域（transgressive systems tract，TST）为开阔台地相灰-深灰色薄至中层状泥晶灰岩、泥质泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩夹量页岩或陆棚斜坡-盆地相灰色薄层泥晶灰岩及钙质页岩；高水位体系域由局限台地相浅灰色中-厚层白云岩构成。该二级层序分为5个三级层序，分别是SQ1、SQ2、SQ3SQ4、SQ5[7]。

1）SQ1（Ⅲ级层序1） 该层序底界面为下三叠统飞仙关组与上二叠统长兴组之间的界面，二者之间为一岩性和岩相转换界面，属Ⅱ型层序界面，界面之下为长兴组浅灰色中厚层状含燧石结核生屑灰岩，界面之上为下三叠统飞仙关组黄灰色薄层状泥岩，夹灰质泥岩，岩石表面易风化。

2）SQ2（Ⅲ级层序2） 层序SQ2底界面为一整合接触面，界面之下为浅灰色中-厚层状含泥灰岩，界面之上为浅灰色中-薄层状泥晶灰岩。上部大约相当于飞四段，主要由一套局限台地相薄层状泥质泥晶灰岩、云质泥晶灰岩沉积组成一个向上变浅的进积准层序组。

3）SQ3（Ⅲ级层序3） 该层序由嘉陵江组一-二段构成。底部层序界面为嘉陵江组与飞仙关组之间的暴露不整合面，界面凹凸不平，常见残积角砾岩，属Ⅱ类层序界面，组成Ⅱ类层序。

4）SQ4（Ⅲ级层序4） 层序SQ4对应于嘉陵江组三段及四段下-中部。层序底界面为暴露不整合面，为一岩性和岩相转换界面，界面凹凸不平，为Ⅱ类层序界面，因此，组成Ⅱ类层序。

5）SQ5（Ⅲ级层序5） 该层序对应于嘉陵江组四段上部及五段，层序底界面依然为暴露不整合面，为一岩性和岩相转换界面，为Ⅱ类层序界面，因此，组成Ⅱ类层序。

3.2 下三叠统层序界面类型分析

层序是以不整合面或与之可对比的整合面为界、相对整一连续的有成因联系的一套地层单元。因此，不整合面或与之相应的整合界面的确立是层序划分的关键，也是层序地层分析的基础。研究区主要发育有升隆侵蚀层序不整合面、局部暴露层序不整合界面和岩性岩相转换界面3种层序界面[8]。

1）升隆侵蚀层序不整合面 研究区升隆侵蚀层序不整合面处于四川盆地的中-西部，其构造演化与上扬子台地一致。晚古生代的海西运动，使得研究区的早二叠世马平组或中二叠世梁山组分别不整合于其下的奥陶系、志留系、泥盆系或石炭系之上，形成升隆侵蚀层序不整合面界面，如在北川通口等地可以观察到中二叠世梁山组不整合在石炭系黄龙组之上，汉中市红山中二叠世栖霞组不整合在志留系之上，天全县思经镇中二叠世栖霞组不整合在泥盆系之上，中二叠统栖霞组底部在研究区大部分地区均存在古风化壳和古土壤层，綦江雷口坡组不整合于嘉陵江组之上，它们均属于升隆侵蚀层序不整合界面。

2）局部暴露层序不整合界面 研究区局部暴露层序不整合界面在不同时代的地层中均有发育，如飞二段与飞三段之间、嘉二段与嘉三段之间、嘉陵江组与雷口坡组之间等均存在局部暴露侵蚀不整合，上述局部暴露侵蚀不整合多表现为弱冲刷充填、淡水溶蚀和弱暴露等标志，有时可以以潮上蒸发坪的暴露为特征。

3）岩性岩相转换界面 研究区内大多数层序界面表现为岩性-岩相的转换界面。如中二叠统栖霞组灰岩与梁山组碎屑岩之间以栖霞组浅灰色中厚层生物屑灰岩与其上的上茅口组灰色、深灰色具眼球、眼皮状结构的含生物屑泥灰岩之间均为岩性-岩相转化界面，此外，嘉陵江组各段之间及嘉陵江组与雷口坡组之间都存在这种类型的界面，它们也可以代表了一个三级层序界面[9]。

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[4]何幼斌.王文广沉积岩与沉积相[M].北京：石油工业出版社，2007.

[5]邓雁，张延充，李忠，等.川东下三叠统飞仙关组沉积相研究[J].勘探地球物理进展，2005，27（5）：371-375.

[6]肖传桃.古生物学与地史学概论[M].北京：石油工业出版社，2007.

[7]朱露，胡明毅，段健，等.四川盆地西南地区下三叠统嘉陵江组沉积相研究[J].海洋石油，2010，30（3）：43-47.

[8]林雄，侯中健，田景春.四川盆地下三叠统嘉陵江组储层成岩作用研究[J].西南石油大学学报 （自然科学版），2009，31（2）：8-12.

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