引用本文
汪泽成, 姜华, 陈志勇, 刘静江, 马奎, 李文正, 谢武仁, 江青春, 翟秀芬, 石书缘, 李琦. 中上扬子地区晚震旦世构造古地理及油气地质意义[J]. 石油勘探与开发, 2020,47(5): 884-897.
WANG Zecheng, JIANG Hua, CHEN Zhiyong, LIU Jingjiang, MA Kui, LI Wenzheng, XIE Wuren, JIANG Qingchun, ZHAI Xiufen, SHI Shuyuan, LI Qi. Tectonic paleogeography of Late Sinian and its significances for petroleum exploration in the middle-upper Yangtze region, South China[J]. Petroleum Exploration & Development, 2020,47(5): 884-897.  
Doi: 10.11698/PED.2020.05.04
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中上扬子地区晚震旦世构造古地理及油气地质意义
汪泽成1, 姜华1, 陈志勇1, 刘静江1, 马奎2, 李文正3, 谢武仁1, 江青春1, 翟秀芬1, 石书缘1, 李琦2
1.中国石油勘探开发研究院,北京 100083
2.中国石油西南油气田公司,成都 610051
3.中国石油杭州地质研究院,杭州 310023

联系作者简介：刘静江（1968-）,男,河南驻马店人,博士,中国石油塔里木油田勘探开发研究院高级工程师,主要从事碳酸盐沉积储集层研究和油气藏评价工作。地址：北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院四川盆地研究中心,邮政编码：100083。E-mail：liujj6@petrochina.com.cn

第一作者简介：汪泽成（1966-）,男,安徽太湖人,博士,中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师,主要从事含油气盆地构造、油气地质综合研究工作。地址：北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院专家室,邮政编码：100083。E-mail：wangzecheng@petrochina.com.cn

收稿日期: 2019-10-23
基金项目: 国家科技重大专项“下古生界—前寒武系碳酸盐岩油气成藏规律、关键技术及目标评价”（2016ZX05004-001）
摘要

利用露头剖面、钻测井及地震资料,分析中上扬子地区震旦纪灯影组沉积期古构造格局、岩相古地理特征、沉积演化及其对成藏组合的控制作用。研究表明：①受罗迪尼亚超级大陆裂解影响,中上扬子地区灯影组沉积期处于伸展构造环境,碳酸盐台地产生构造分异,发育受同沉积断裂控制的台内断陷,形成了“三台两凹”的构造-古地理格局。②灯影组灯一+灯二段沉积期,发育上扬子镶边台地、台内断陷及中扬子孤立台地,川东地区存在宣汉—开江古陆;灯三段沉积期为构造-古地理转换期,在桐湾运动Ⅰ幕形成的侵蚀古地貌背景上发生海侵作用,沉积了一套富含泥质的浅水陆棚沉积;灯四段沉积期总体继承灯一+灯二段沉积期的古地理格局,德阳—安岳台内断陷进一步发展扩大,中扬子台地演变成2个孤立台地。③震旦系碳酸盐台地的构造-沉积分异及其演化形成了台缘和台内两类成藏组合,有利区分布广,勘探潜力大。图11表1参27

关键词: 构造古地理; 构造分异; 台内断陷; 镶边台地; 微生物丘滩体; 震旦系灯影组; 四川盆地; 中上扬子地区
中图分类号:TE121.2 文献标志码:A 文章编号:1000-0747(2020)05-0884-14
Tectonic paleogeography of Late Sinian and its significances for petroleum exploration in the middle-upper Yangtze region, South China
WANG Zecheng1, JIANG Hua1, CHEN Zhiyong1, LIU Jingjiang1, MA Kui2, LI Wenzheng3, XIE Wuren1, JIANG Qingchun1, ZHAI Xiufen1, SHI Shuyuan1, LI Qi2
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
2. PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu 610051, China
3. PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology (HIPG), Xihu District, Hangzhou 310023, China
Abstract

The paleotectonic pattern, lithofacies paleogeographic features, sedimentary evolution and its controlling effects on hydrocarbon accumulation assemblages during the depositional period of the Sinian Dengying Formation in middle-upper Yangtze region were investigated based on outcrops, drilling, log and seismic data. The study shows that, (1) Affected by the breakup of the Rodinia supercontinent, the middle and upper Yangtze areas were in extensional tectonic environment during the depositional period of Dengying Formation. The carbonate platform was structurally differentiated. Intra-platform depressions controlled by syndepositional faults developed, forming a tectonic-paleogeographic pattern of “three platforms with two depressions”. (2) During the depositional period of the first and second members of the Dengying Formation, rimmed platforms and intra-platform fault depressions developed in upper Yangtze area and isolated platform developed in middle Yangtze area, and there was the Xuanhan-Kaijiang ancient land block in eastern Sichuan. The depositional period of the third member of the Dengying Formation is the transformation period of tectonic-paleogeographic pattern, when a set of shallow water shelf sediment rich in mud was deposited due to transgression on the background of the eroded terrain formed in EpisodeⅠof Tongwan Movement. The sediment of the fourth member of the Dengying Formation inherited the paleogeographic pattern of the first and second members of the Dengying Formation in general, but the Deyang-Anyue intra-platform fault depression further expanded, and the middle Yangtze platform evolved into two separated platforms. (3) Tectonic-sedimentary differentiation and evolution of carbonate platform in the Sinian gave rise to two types of accumulation assemblages with wide distribution and great exploration potential, which are platform margin and intra-platform.

Keyword: tectonic paleogeography; structural differentiation; intra-platform fault depression; rimmed platform; microbial mounds and shoals; Sinian Dengying Formation; Sichuan Basin; the middle-upper Yangtze region
0 引言

近年来, 四川盆地高石梯— 磨溪地区发现了安岳大气田, 主力含气层包括震旦系灯影组和寒武系龙王庙组[1, 2], 湖北宜昌地区发现了震旦系灯影组含气层及陡山沱组页岩气[3], 展示了中上扬子地区震旦系天然气勘探巨大前景。安岳气田的发现得益于德阳— 安岳克拉通内裂陷及“ 四古” 控藏的认识[1, 2, 4]。然而, 对德阳— 安岳裂陷的成因及演化还存在较大争议[5, 6]。为深化认识四川盆地震旦纪构造岩相古地理特征, 本文立足中上扬子地区, 本着“ 跳出盆地看盆地” 的思路, 调查了中上扬子地区数十条震旦系露头剖面, 收集整理了包括宜昌地区在内的大量钻井、测井、地震和其他综合研究资料, 开展了陡山沱组及灯影组古构造、沉积相、储集层、烃源岩分析等基础工作, 编制了陡山沱组[7]及灯影组构造古地理图等基础图件, 剖析古构造格局对岩相古地理展布及成藏组合空间分布的控制作用, 以期对拓展勘探新领域有所借鉴。

1 地质背景

晋宁— 四堡造山运动形成了扬子克拉通统一基底[8]。在Rodinia超大陆裂解的全球构造背景下, 新元古代早中期发育多期火山岩浆活动, 扬子克拉通东南缘形成了南华裂谷系, 沉积一套火山岩层系[9]。南华纪（距今635~720 Ma）, 在“ 雪球地球” 及伸展构造背景下, 扬子克拉通边缘沉积被动陆缘碎屑岩[10], 克拉通内部发育克拉通内裂陷[4]。震旦纪— 早古生代, 进入克拉通拗陷演化阶段, 沉积充填以海相碳酸盐沉积为主, 发育多套生储盖组合, 奠定了丰富油气资源的物质基础。

中上扬子地区震旦系分布广泛, 分为上、下两统[11]。下统陡山沱组为扬子克拉通第1套沉积, 四川盆地为主体的古陆区地层厚度薄, 仅20~60 m; 古陆区外围的边缘凹陷, 地层齐全, 厚500~1 000 m, 以陆棚相富有机质泥岩为主[7, 12]。上统灯影组广泛分布, 纵向可划分为灯一段— 灯四段4个岩性段[13], 厚50~1 400 m。该时期受克拉通内构造分异影响, 四川盆地腹部发育德阳— 安岳克拉通台内断陷, 厚50~150 m; 断陷侧翼台缘带厚度为800~1 400 m, 其他地区为台地相沉积, 厚度一般为600~800 m。早寒武世早期, 断陷继承性发育; 早寒武世中期（相当于筇竹寺组沉积晚期）, 断陷衰亡而被填平补齐[4], 取而代之是西高东低大型碳酸盐缓坡台地。到晚奥陶世晚期— 志留纪, 随着黔中古陆、雪峰古陆的隆升, 开始出现前陆盆地碎屑岩沉积[14], 结束震旦纪— 早古生代碳酸盐台地演化历史。

2 中上扬子地区晚震旦世古构造格局

中上扬子地区震旦纪处于伸张构造环境, 西侧与川西海盆相接, 北侧为南秦岭被动大陆边缘盆地, 东南为湘中南被动大陆边缘盆地。受区域拉张影响, 克拉通盆地内部因同沉积断裂活动而产生构造沉降分异现象[15], 中上扬子克拉通被近南北向展布的德阳— 安岳台内断陷及城口— 鄂西台内断陷所分割, 形成了“ 三隆两凹” 的构造格局（见图1）。

图1 中上扬子地区晚震旦世古构造格局

2.1 德阳— 安岳台内断陷

德阳— 安岳台内断陷位于四川盆地腹部, 又称之为“ 安岳— 德阳克拉通内裂陷” [4], 呈喇叭型近南北向展布, 往北向川西海盆开口, 往南向川中、蜀南延伸, 宽50~180 km, 南北长560 km, 分布面积达6× 104 km2（见图2）。研究表明, 断陷发育同沉积控边断裂及内部次级断裂, 以北西西向为主。在高石梯— 磨溪地区, 灯影组三段底界断距为400~500 m, 寒武系底界断距为300~400 m, 向上到沧浪铺组断距减小, 除边界断层外的多数断层消失在龙王庙组; 平面上, 控边断层断距大, 具有从北向南断距变小的趋势。成因机制上, 断陷形成与川西海盆拉张有关, 是川西海盆向上扬子克拉通内部延伸的拉张断陷[15]。

图2 德阳— 安岳断陷灯影组灯一+灯二段厚度等值线及地震解释剖面图

德阳— 安岳台内断陷演化经历了3个阶段：①陡山沱组— 灯影组沉积期, 为断陷形成期。陡山沱组沉积期, 断陷主要发育在剑阁以北地区, 地震剖面可见陡山沱组明显加厚现象。灯影组灯一+灯二段沉积期, 断陷向南扩展延伸到高石梯地区, 断陷两侧发育边界断层, 为双断式断陷。灯四段沉积期, 断陷向南扩展发育, 规模不断扩大, 且东部边界断裂活动强度加大, 形成箕状断陷（见图3）。②早寒武世早期, 为断陷发展期。

图3 城口— 鄂西台内断陷及台缘带灯影组地层对比剖面

麦地坪组沉积期, 断陷区沉积厚100~200 m的斜坡— 盆地相的炭硅泥岩、泥质纹层瘤状云岩、炭硅泥岩, 其外围则发育碳酸盐台地相灰岩, 厚度仅10~30 m。

筇竹寺组沉积早期（相当于筇一段— 筇二段沉积期）, 断陷充填深水陆棚相富有机质泥页岩, 是下寒武统优质烃源岩的主力层段。③早寒武世中晚期（相当于筇三段沉积期）为断陷消亡期。钻井揭示筇竹寺组筇三段为三角洲— 浅水陆棚沉积, 砂岩明显增多, 泥质岩有机碳含量明显降低, 表明早期断陷被填平补齐、进入拗陷演化阶段。

2.2 城口— 鄂西台内断陷

城口— 鄂西台内断陷位于大巴山及鄂西地区, 呈“ Y” 字型往北向南秦岭被动大陆边缘海盆开口, 往南向恩施— 大庸延伸, 宽80~300 km, 南北长300 km, 可能与湘中南大陆边缘盆地相接, 分隔上扬子克拉通与中扬子克拉通（见图1）。陈孝红等[16]利用岩石化学成分和微量元素组成研究大庸— 慈利地区晚震旦世沉积环境与沉积成因, 认为该区震旦系黑色岩系形成与盆地断陷、地壳拉张减薄并造成地幔流体上涌作用有关。

城口— 鄂西台内断陷形成始于震旦纪陡山沱组沉积期, 发育厚120~300 m的灰黑色炭质页岩、灰色泥岩夹粉砂质泥岩、含磷粉砂岩及薄层状白云岩, 属于浅水陆棚沉积[7, 12]。灯影组沉积期, 断陷继承性发育, 充填厚度较薄的泥晶云岩、灰岩。区内鄂参1井钻遇灯影组厚度仅92.5 m, 以薄层泥晶云岩、灰岩为主, 属于深水陆棚沉积。断陷两侧发育丘滩相为主的台缘带, 厚度较大。西侧台缘带的利1井, 灯影组厚833.5 m, 以凝块云岩为主, 溶蚀孔洞发育。东侧台缘带鄂宜地4井灯影组厚596 m, 发育厚层藻云岩、颗粒云岩, 局部夹灰岩、硅质白云岩（见图3）。从地层厚度及岩相变化分析可能存在正断层, 下降盘震旦系厚度薄, 且发育下寒武统麦地坪组和500~600 m厚的筇竹寺组泥页岩; 断层上升盘灯影组沉积厚层微生物丘滩体, 筇竹寺组厚度明显减薄。这一特征与德阳— 安岳断陷充填沉积有可较好的可对比性。

中扬子区块内地震资料稀少, 仅宜昌、秭归地区有少量地震测线, 因而很难刻画断陷边界及内部断裂展布。通过对宜参1过井剖面地震相解释（见图4）, 宜参1井钻遇灯影组台缘带, 地震相表现为弱振幅、杂乱反射, 与高石梯— 磨溪地区台缘带丘滩体地震相很相似。该井西侧发育正断层, 断层下盘可见强振幅、连续反射的斜坡— 盆地相特征, 且从台缘带向盆地方向可见前积现象; 该井东侧可解释出断层控制的局部小断陷, 反射层连续性较好, 地层厚度明显小于两翼。

图4 过宜参1井地震剖面地震相解释

3 灯影组沉积期岩相古地理特征
3.1 沉积相类型

中上扬子地区震旦系灯影组以含/富含菌藻类白云岩为主要特征, 包括格架白云岩、核形石白云岩、鲕粒白云岩、砂屑白云岩、砂砾屑白云岩、泥（微）晶白云岩、泥质泥晶白云岩等。其沉积组构多样, 包括各类（直立、缠绕、匍匐等）格架状、凝块状、球粒状、泡沫状、叠层状、层纹状、雪花状等。总体属于大型浅水碳酸盐台地, 可细划出局限— 蒸发台地相、台内断陷相、台凹边缘相、台地边缘相、斜坡— 盆地相。沉积相特征详见表1和图5。

表1 中— 上扬子地区震旦系灯影组沉积相类型及主要相特征

图5 中上扬子地区灯影组典型岩石学特征图版
（a）蒸发潟湖, 含石膏团块白云岩（威117井, 灯一段）; （b）局限台地, 含重晶石泥晶白云岩（会泽银厂坡剖面, 灯二段）; （c）局限台地, 含硅质条带白云岩（峨边先锋剖面, 灯四段）; （d）台地边缘, 砂屑白云岩（磨溪108井, 灯四段）; （e）台内藻叠层白云岩（峨边先锋剖面, 灯二段）; （f）台缘泥晶白云岩（高石102井, 灯四段）; （g）台内砂屑白云岩（资探1井, 灯二段）; （h）台凹中薄层泥晶白云岩（石门杨家坪剖面, 灯一段）; （i）局限台地, 藻纹层白云岩（磨溪108井, 灯二段）; （j）台缘斜坡, 白云岩与层状硅质云岩（镇巴捞旗河剖面, 灯四段）

3.2 灯一+灯二段沉积期岩相古地理

灯影组沉积期中上扬子地区基本上继承了陡山沱组沉积期的古地理格局, 以碳酸盐岩沉积为主, 是中国南方地区第1次大规模的碳酸盐台地发育期。

灯一段岩性以块状白云岩为主, 菌、藻类贫乏, 厚30~160 m。灯二段与灯一段连续沉积, 岩性以富藻白云岩、葡萄花边状构造为主, 厚350~550 m。由于地震资料上很难将二者区分开, 且钻井资料稀少, 故将灯一段与灯二段合并成图。井震结合编制灯一+灯二段残余地层厚度图, 可见上扬子地区厚度为200~1 100 m, 江油— 绵阳— 资阳一带厚度明显减薄, 厚度小于200 m。中扬子地区厚度为200~500 m, 巫山— 巴东— 慈利一带厚度小于100 m。

按照优势相且综合地层厚度变化编制出灯一+灯二段岩相古地理图（见图6）, 清晰展示出两个相互独立的镶边台地。上扬子克拉通主体位于四川盆地, 其间发育德阳— 安岳台内断陷。中扬子克拉通主体位于鄂西地区, 两个台地之间发育鄂西台内断陷。台地外围为台缘斜坡和深水海盆, 沉积物主要为一套灰泥质白云岩或硅质泥岩、硅质岩。台地以西的川西海盆在平武一带可见较深水的云质灰岩夹深灰色板岩、千枚岩。台地以北的秦岭海盆在城口一带发育巨厚的灰黑色硅质岩。台地东南缘为台缘斜坡— 海盆, 在秀山、松桃地区可见灰色、灰黑色含磷泥页岩夹云质灰岩、硅质云岩, 属于台缘斜坡沉积; 在怀化中方、江口、桂北三江地区发育厚层硅质岩, 属于深水海盆沉积。

图6 中上扬子地区灯影组灯一+灯二段岩相古地理图

3.2.1 上扬子克拉通

灯影组灯一+灯二段沉积前的古地形, 如德阳— 安岳台内断陷及零星分布的古岛链, 对岩相古地理展布有显著的控制作用。上扬子克拉通岩相古地理主要由碳酸盐台地、德阳— 安岳台内断陷两大古地理单元构成。台地边缘及台内断陷侧翼的高能环境均发育规模较大的丘滩复合体, 环绕台地分布, 共同构成了上扬子地区的镶边台地。台地内部则发育规模较小的台内丘滩体及滩间洼地, 呈现独特的“ 星罗棋布” 古地理景观（见图6）。

碳酸盐台地：碳酸盐台地以局限台地为主, 局部发育蒸发潟湖及潮坪。台地内受微古地形控制, 在微古地形高部通常发育菌藻类灰泥丘及颗粒滩体构成的丘滩复合体。在峨边先锋剖面, 灯二段灰泥丘可以进一步划分为丘核、丘顶和丘基（见图7）。丘核为泥晶白云岩, 见少量藻格架白云岩; 丘顶一般为含藻纹层的泥晶白云岩; 丘基为砂屑滩或早期的灰泥丘。丘滩复合体之间发育滩间洼地, 水体较深, 发育含泥的白云岩沉积。在大型丘滩体所围限的滩间洼地, 丘滩体障壁作用可形成蒸发潟湖、蒸发潮坪, 以云膏盐、膏盐岩、盐岩发育为特征。如威远地区威117井灯影组全取心, 完整记录了灯影组灯一段蒸发潮坪、灯二段半局限— 开阔台地、灯三段碎屑岩陆棚及灯四段台地的沉积演化。其中, 威117井灯一段发育厚约60 m的含硬石膏结核、团块（已被白云石交代）白云岩, 并可见部分硬石膏被溶解后的残余孔洞。长宁地区宁2井灯一段发育240 m厚的膏盐岩和30 m厚的膏云岩; 云南会泽银厂坡剖面, 灯二段普遍含针状或柱状硬石膏晶体白云岩。

图7 先锋剖面灯二段微生物丘滩沉积序列

台缘带丘滩体复合体：发育于台地边缘及台内断陷翼部高能环境, 海水较浅、气候温暖, 有利于菌藻类繁盛, 发育大量具葡萄花边构造的含菌藻类白云质灰泥丘-藻丘。藻丘具有一定抗浪性, 在破浪作用下, 藻丘碎屑与藻丘形成丘滩复合体。四川盆地周缘露头区, 如川北杨坝、川西汶川七盘沟、云南会泽、渝东彭水、利川等地, 均可见大型藻丘及丘滩复合体, 高达20~40 m。德阳— 安岳台内断陷台缘带钻井揭示形态与产状各异、微生物成因的凝块石、泡沫绵层、叠层石、层纹石格架白云岩, 以及砂砾屑、砂屑白云岩, 如断陷西侧台缘带的资4井钻遇灯二段连续厚度达120 m的滩相白云岩; 断陷东侧台缘带高石1井钻遇厚达430 m的灯二段, 下部发育灰褐色微晶凝块云岩、砂屑云岩夹泥晶云岩、硅质云岩, 为丘滩与滩间海互层沉积; 上部为微晶凝块云岩、纹层状凝块云岩夹叠层石、砂屑云岩, 为微生物丘滩复合体沉积。

台内断陷：德阳— 安岳台内断陷在陡山沱组沉积期已具雏形[7], 灯影组灯一+灯二段沉积期向克拉通内延伸至高石梯地区。台内断陷沉积相包括上斜坡相、下斜坡相、槽盆相。上斜坡相以发育叠积砾屑白云岩为特征; 下斜坡相表现为瘤状白云岩与泥质纹层、泥质条带白云岩; 槽盆相表现为薄层泥质白云岩或重力流泥质白云岩, 泥质（泥晶）白云岩与白云质泥岩。

古陆或古岛屿：灯一+灯二段沉积期, 四川盆地西南缘可见古陆或古岛屿零星分布。研究表明, 川东北地区也存在规模较大的宣汉— 开江古陆[17], 面积约1.6× 104 km2。该古陆钻探五探1井, 完钻井深8 060.00 m, 钻穿震旦系进入前震旦系（未穿）。该井钻遇灯影组总厚度为303 m, 远小于川中地区灯影组厚度。地层对比表明, 灯四段、灯三段发育完整, 岩性可与川中地区对比。灯二段仅厚15 m, 岩性以泥— 粉晶白云岩、砂屑云岩为主（见图8）。缺失震旦系底部灯一段和陡山沱组, 灯二段直接与下部厚层碎屑岩接触。碎屑岩岩性为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩、凝灰质泥岩互层, 8 021 m、8 022 m井深取样分析锆石主峰年龄为708~754 Ma, 最年轻年龄超过635 Ma, 据此推测为南华系。综合分析表明, 该古陆在陡山沱组沉积期就已存在, 灯影组沉积早期古陆区继承性发育, 缺失灯一段及大部分灯二段, 仅在灯二段沉积晚期开始接受碳酸盐岩沉积, 古陆消失。

图8 五探1井灯影组沉积相剖面
GR— 自然伽马; Rt— 电阻率; RXO— 冲洗带电阻率

3.2.2 城口— 鄂西台内断陷

城口— 鄂西台内断陷在早震旦世陡山沱组沉积期就已形成[7], 晚震旦世灯影组沉积期继承演化。灯影组岩性为陆棚— 斜坡相泥— 粉晶云岩、硅质云岩, 发育平行层理、水平层理, 可见包卷层理及滑动构造, 厚度一般为100~150 m, 与台缘带差异明显。

断陷内的石门杨家坪剖面灯影组可划分四段[18], 灯四段为大套灰色中— 层状泥晶云岩, 水平层理发育, 层间夹有硅质岩的条带或硅质岩透镜体, 夹有厚约3 m的滑动构造及包卷层理、竹叶状碎屑云岩, 厚93 m; 灯三段为灰黑色中— 厚层状泥晶硅质云岩与薄层泥质硅质云岩互层, 夹薄层炭质页岩, 厚14.68 m; 灯一+灯二段为灰黑色中— 薄层状泥晶硅质云岩, 夹薄层炭质页岩, 具泥— 粉晶结构, 水平层理发育, 厚68.72 m。恩施鄂参1井钻遇灯影组厚度仅有92.5 m, 灯四段为灰色泥晶云岩, 见硅质及燧石团块, 厚56.0 m; 灯三段为灰黑— 黑色硅质页岩与白云质页岩, 厚10.5 m; 灯一+灯二段为灰绿色白云岩及云质灰岩, 厚26.0 m; 陡山沱组以灰黑— 黑色页岩、灰绿色泥岩为主, 厚65.5 m。断陷西侧台缘带的利1井, 灯影组厚度达833.5 m, 岩性为大套微生物（骨架）礁白云岩、凝块石格架白云岩、叠层石、层纹石白云岩、砂砾屑、砂屑白云岩等, 表现出显著的高能环境沉积特征。

3.2.3 中扬子孤立台地

中扬子地区指秦岭海槽以南、湘黔桂海盆以北、鄂西恩施— 龙山一线以东的湖北省和湖南省大部分地区。灯影组沉积期古地理整体继承了陡山沱组沉积期的主要特点, 呈现为四周被较深水所包围的孤立台地[19, 20, 21, 22]。台地周缘发育台缘带, 主要沉积为砂屑滩和菌藻类白云质灰泥丘。台地内部发育碳酸盐潮坪相和局限台地相。碳酸盐潮坪相以泥粉晶白云岩、粉晶白云岩夹藻叠层白云岩、砂砾屑白云岩、核形石、凝块石、鲡粒白云岩等为主要沉积, 发育潮汐层理、槽状交错层理、羽状交错层理、藻纹层及鸟眼等沉积构造。潮坪相区外围为宽广的局限台地相区, 主要沉积物为鲕粒白云岩、核形石白云岩、凝块石白云岩和具水平层理、波纹层理和沙纹层理的泥粉晶白云岩, 局部夹页岩和粉砂质泥岩, 其内部常发育以亮晶鲕粒白云岩、核形石白云岩和微晶— 粉晶白云岩为主的浅滩和滩间沉积。

3.3 灯三段沉积期岩相古地理

灯三段沉积期是岩相古地理变革的重要时期。灯二段沉积末期, 上扬子地区发生了上升运动为主的桐湾运动Ⅰ 幕, 露头及钻井剖面均可见灯三段富含泥质的碎屑岩及碳酸盐岩假整合于灯二段含藻白云岩, 厚度稳定, 多在30~50 m, 岩性变化较大。由于灯三段厚度小, 地震剖面上除灯三段底界面表现为连续性较好的强反射之外, 地层内部能够反映岩性变化的地震信息缺乏, 因而本次研究没有开展岩相古地理图件编制。

灯三段沉积期, 随着海平面上升, 中上扬子地区进入海侵期。由于大量陆源物质的输入, 抑制了碳酸盐岩的发育, 使中上扬子地区沉积环境演变为以陆源碎屑为主的局限海环境。南江杨坝剖面, 灯三段为近物源的含砾长石石英砂岩, 与下伏灯二段风化壳型白云岩假整合接触。川西— 滇东地区灯三段为紫红色灰质泥岩、灰质砂岩; 川南— 黔北地区灯三段为蓝灰色泥岩, 磨溪— 高石梯— 龙女寺一带灯三段为灰黑色泥岩、砂质泥岩。中扬子地区灯三段为硅质云岩, 与灯二段为连续沉积。由此可见, 灯二段沉积期末上扬子地区发生了不均衡升降运动, 总体呈现西高东低、西部剥蚀东部连续沉积的特点。

3.4 灯四段沉积期岩相古地理

灯四段与灯三段为连续沉积, 是海侵之后高位域产物, 也对应的是中上扬子地区又一个大规模碳酸盐台地的重要时期。灯四段残余地层厚50~600 m, 岩相古地理特征表现为两个台内断陷分割的3个碳酸盐台地（见图9、图10）, 台地具有镶边台地特征。

图9 中上扬子地区灯影组四段沉积期岩相古地理图

图10 中上扬子地区灯影组沉积剖面图灯四段沉积期古构造格局整体继承了灯二段, 但构造活动性进一步增强, 使得灯四段岩相古地理与灯二段相比表现出特殊性。

①从沉积范围看, 灯四段沉积期, 随着海侵不断扩大, 早期古陆逐渐消失, 台地范围覆盖了整个中上扬子克拉通。但在川北地区曾1、会1井分别发育12.5 m和23.5 m的蒸发潟湖— 蒸发潮坪相膏盐岩、白云质膏盐及膏质白云岩, 其成因可能与北部克拉通边缘台缘、西侧克拉通内台缘巨大丘滩体障壁所导致的海水循环不畅有关。

②灯四段沉积期水体相对较深, 不利于菌藻类的繁盛, 菌藻类纹层不发育, 主要为泥粉晶白云岩和少量砂屑白云岩, 普遍含硅质条带或硅质团块。台地边缘规模较小, 台内断陷继承性发育, 主要以含泥岩沉积为主, 厚50~100 m。

③构造活动性增强, 导致早期规模较大的碳酸盐台地被分割成多个孤立台地。德阳— 安岳台内断陷不断向台地腹部延伸, 台内断陷沉积范围不断扩大, 将上扬子克拉通进一步分割。中扬子地区早期的孤立台地继承性发展, 台地西北部台缘带特征更加明显。另一方面, 深部构造运动带来的硅质热流体活动比较强烈, 导致灯四段厚层泥微晶白云岩中普遍发育硅质条带或硅质团块。

4 油气地质意义

上述研究表明, 中上扬子地区晚震旦世发生了克拉通内构造分异, 形成了“ 三台两凹” 的古构造格局, 不仅控制了震旦系灯影组及寒武系麦地坪组和筇竹寺组岩相古地理展布, 而且控制了油气成藏要素组合时空分布[23]。

4.1 台内断陷控制优质烃源岩分布

钻井和地震已证实德阳— 安岳断陷发育震旦系陡山沱组和灯影组灯三段、下寒武统麦地坪组和筇竹寺组4套优质烃源岩。

震旦系陡山沱组烃源岩少有井钻遇, 但遵义松林剖面陡山沱组泥岩35个样品的TOC值为0.11%~4.64%, 平均值为1.51%; 干酪根同位素组成为-31.5‰ ~-30.3‰ , 平均值为-30.8‰ , 为腐泥型; 等效镜质体反射率为2.08%~2.34%, 处于过成熟阶段。在川西北地震剖面陡山沱组表现为连续强反射, 是泥质岩的地震响应, 厚度可达150 m。灯影组灯三段烃源岩为黑色页岩, 厚度10~30 m。高科1井67个样品TOC值为0.50%~4.73%, 平均值为0.87%, TOC大于0.5%的样品占59.8%; 干酪根同位素组成为-33.4‰ ~-28.5‰ , 平均值为-32.0‰ , 有机质类型属腐泥型（Ⅰ 型）; 等效Ro值为3.16%~3.21%。下寒武统麦地坪组烃源岩主要为硅质页岩、炭质泥岩等, 厚30~50 m, 有机质丰度较高, TOC值为0.52%~4.00%, 平均值为1.68%。干酪根同位素组成为-36.4‰ ~-32.0‰ , 平均值为-34.3‰ , 属典型的腐泥型烃源岩。有机质成熟度等效Ro值为2.23%~2.42%, 达到高过成熟阶段。

下寒武统筇竹寺组烃源岩主要为黑色、灰黑色泥页岩、炭质泥岩, 厚300~450 m[1, 2], 为一套区域分布的优质烃源岩。研究表明, 筇竹寺组可划分为3个层段[24], 下部筇一段主要分布在德阳— 安岳裂陷内, 为海侵初期产物, 岩性以黑— 深灰色泥岩、页岩为主, 厚50~300 m, 地震剖面表现为强连续反射且向裂陷翼部超覆, 有机碳丰度高, TOC值为0.5%~4.8%, 平均值为1.98%, 是筇竹寺组烃源岩主力层段。筇二段全盆地分布, 为最大海侵期产物, 以黑— 深灰色炭质页岩、泥岩为主, 厚50~200 m, 裂陷内筇竹寺组烃源岩厚度较大, 为100~200 m; 川中台内筇竹寺组烃源岩厚50~100 m, TOC值为0.4%~3.1%, 平均值为1.68%。筇三段为高位体系域沉积产物, 受川中古隆起西部物源供应影响, 粉砂质泥岩、泥质粉砂岩明显增多, 有机碳含量一般小于1.0%, 烃源岩质量总体偏差。

4.2 灯影组台缘与台内均发育微生物白云岩储集层

灯影组储集层的形成与分布均表现出明显的“ 相控” +“ 岩溶” 特征。

中上扬子地区灯影组沉积期整体属于陆表海沉积, 水体较浅, 台缘带与台内均发育微生物丘滩体, 为大面积储集层形成奠定了物质基础。台缘带高能环境微生物丘滩体加积生长, 形成厚度较大的丘滩体, 如磨溪108井（见图11a）。台内微生物丘滩体主要受微古地貌控制, 微生物岩以藻纹层白云岩、凝块石、树枝石和均一石为主, 如磨溪51井（见图11b）。储集性能最好的储集岩类型是藻格架白云岩, 平均孔隙度为5.41%; 其次是藻凝块白云岩和砂屑白云岩, 平均孔隙度为3.85%; 泥粉晶云岩储集层物性最差, 平均孔隙度仅1.41%。

图11 灯影组灯四段台缘带与台内微生物岩序列

微生物碳酸盐岩叠加岩溶改造是灯影组储集层大面积分布的关键因素。桐湾运动Ⅰ 幕及Ⅱ 幕在灯二段及灯四段形成了两个区域性侵蚀不整合面, 有利于大面积岩溶储集层的形成[23, 24, 25, 26, 27]。实钻情况看, 无论是台缘还是台内, 灯二段、灯四段普遍发育溶蚀孔洞型储集层, 但台缘带储集层厚度大, 仅灯四段可达130 m, 而台内储集层主要集中在灯四段上部100 m范围内, 储集层厚度30~70 m。导致台缘与台内灯影组储集层厚度差异的主要因素在于地层暴露面与岩溶作用程度。台缘带丘滩体在灯影组顶面及紧邻裂陷区侧翼斜坡带均遭受岩溶作用, 尤其是斜坡带岩溶作用更为有利, 最终导致台缘带岩溶深度大、储集层厚度大; 台内丘滩体仅顶面遭受岩溶作用, 岩溶深度要远小于台缘带。

4.3 台缘与台内均存在有利的成藏组合

台地演化控制了规模性的源-储组合, 可分为两类。第1类是台内断陷-台缘带成藏组合, 主要特征表现为台内断陷发育厚层优质烃源岩, 与台缘带规模储集层构成最有利的近源成藏组合, 如四川盆地腹部的源-储组合。断陷两侧发育灯影组灯二段、灯四段两套规模储集层, 源-储组合条件优越, 是安岳大气田形成的主要因素。第2类源储组合是台内成藏组合, 主要表现为下伏灯影组丘滩体储集层与上覆筇竹寺组烃源岩构成“ 下生上储” 组合, 具有分布广的特点。同时, 受通源断裂沟通, 寒武系大面积分布的颗粒滩储集层也可以大范围成藏, 如龙王庙组、洗象池组。

上述成藏条件分析表明, 灯影组具备大面积成藏的有利条件, 决定了灯影组在未来油气勘探中的重要地位。目前勘探主要集中在川中古隆起轴部的灯四段, 未来要加强古隆起斜坡带的台缘带、灯二段、川中台内滩、川东等有利区的勘探。

5 结论

区域伸展构造环境导致晚震旦世中— 上扬子克拉通发生构造分异, 受同沉积断裂活动控制, 四川盆地腹部发育德阳— 安岳台内断陷, 中、上扬子之间发育城口— 鄂西台内断陷, 形成了灯影组沉积期“ 三台两凹” 的构造-古地理格局。构造分异控制了灯影组碳酸盐岩沉积分异, 台内断陷处于深水陆棚沉积环境, 发育薄层泥晶云岩、灰岩, 断陷周缘的台缘带处于水体高能环境, 发育加积生长的微生物丘滩体, 厚度大, 台地内部处于陆表海环境, 发育厚度中等的微生物丘滩体, 分布广泛。灯影组台地演化经历3个阶段：灯影组灯一+灯二段沉积期, 台地与断陷并存, 发育上扬子镶边台地、台内断陷及中扬子孤立台地; 灯三段沉积期为构造转换期, 构造稳定、沉积分异弱, 表现为桐湾运动Ⅰ 幕侵蚀古地貌背景上的浅水陆棚沉积; 灯四段沉积期, 德阳— 安岳台内断陷发展扩大, 中扬子克拉通演变成2个孤立台地。构造-沉积分异控制了灯影组成藏组合分布, 台内断陷控制优质烃源岩分布, 台缘带控制优质储集层; 断陷-台缘带及台内两类成藏组合均具备大面积成藏的有利条件。川中古隆起与灯影组台缘带叠合区、裂陷内部的灯二段、川中台内滩等是规模勘探的重点领域。

致谢：本文研究得到了西南油气田公司徐春春教授、中国地质调查局油气调查中心张君峰教授级高级工程师等的大力支持; 参加本文研究的人员还有姚根顺、段书府、文龙、张宝民、王铜山、徐安娜等, 在此一并表示感谢！

编辑 黄昌武

参考文献
[1] 杜金虎, 汪泽成, 邹才能, 等. 古老碳酸盐岩大气田地质理论与勘探实践[M]. 北京: 石油工业出版社, 2015.
DU Jinhu, WANG Zecheng, ZOU Caineng, et al. Geological theory and the exploration practice of the old large carbonate gas field[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2015. [本文引用:3]
[2] 邹才能, 杜金虎, 徐春春, 等. 四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现[J]. 石油勘探与开发, 2014, 41(3): 278-293.
ZOU Caineng, DU Jinhu, XU Chunchun, et al. Formation, distribution, resource potential and discovery of the Sinian-Cambrian giant gas field, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(3): 278-293. [本文引用:3]
[3] 翟刚毅. 古隆起边缘成藏模式与湖北宜昌页岩气重大发现[J]. 地球学报, 2017, 38(4): 441-447.
ZHAI Gangyi. Reservoir accumulation model at the edge of palaeohigh and significant discovery of shale gas in Yichang Area, Hubei Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2017, 38(4): 441-447. [本文引用:1]
[4] 杜金虎, 汪泽成, 邹才能, 等. 上扬子克拉通内裂陷的发现及对安岳特大型气田形成的控制作用[J]. 石油学报, 2016, 37(1): 1-16.
DU Jinhu, WANG Zecheng, ZOU Caineng, et al. Discovery of intra-cratonic rift in the Upper Yangtze and its control effect on the formation of Anyue giant gas field[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(1): 1-16. [本文引用:4]
[5] 刘树根, 孙玮, 罗志立, 等. 兴凯地裂运动与四川盆地下组合油气勘探[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 2013, 40(5): 511-519.
LIU Shugen, SUN Wei, LUO Zhili, et al. Xingkai taphrogenesis and petroleum exploration from upper Sinian to Cambrian strata in Sichuan Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2013, 40(5): 511-519. [本文引用:1]
[6] 李忠权, 赖芳, 李应, 等. 四川盆地震旦系威远—安岳拉张侵蚀槽特征及形成演化[J]. 石油勘探与开发, 2015, 42(1): 26-34.
LI Zhongquan, LAI Fang, LI Ying, et al. Formation and evolution of Weiyuan-Anyue extension-erosion groove in Sinian system, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2015, 42(1): 26-34. [本文引用:1]
[7] 汪泽成, 刘静江, 姜华, 等. 中—上扬子地区震旦纪陡山沱组沉积期岩相古地理及勘探意义[J]. 石油勘探与开发, 2019, 46(1): 39-51.
WANG Zecheng, LIU Jingjiang, JIANG Hua, et al. Sedimentary paleogeographic characteristics and exploration significance of Sinian Doushantuo period in the middle-upper Yangtze region, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2019, 46(1): 39-51. [本文引用:5]
[8] 张国伟, 郭安林, 王岳军, 等. 中国华南大陆构造与问题[J]. 中国科学: 地球科学, 2013, 43(10): 1553-1582.
ZHANG Guowei, GUO Anlin, WANG Yuejun, et al. Tectonics of South China continent and its implications[J]. SCIENCE CHINA Earth Sciences, 2013, 56(11): 1804-1828. [本文引用:1]
[9] 王剑. 华南新元古代裂谷盆地沉积演化: 兼论与Rodinia解体的关系[M]. 北京: 地质出版社, 2000.
WANG Jian. Sedimentary evolution of Neoproterozoic rift basin in Southern China: Discussion on the relationship with Rodinia breakup[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2000. [本文引用:1]
[10] 汪正江, 王剑, 江新胜, 等. 华南扬子地区新元古代地层划分对比研究新进展[J]. 地质论评, 2015, 61(1): 1-22.
WANG Zhengjiang, WANG Jian, JIANG Xinsheng, et al. New progress for the stratigraphic division and correlation of Neoproterozoic in Yangtze Block, South China[J]. Geological Review, 2015, 61(1): 1-22. [本文引用:1]
[11] 全国地层委员会《中国地层表》编委会. 中国地层表(2014)[M]. 北京: 地质出版社, 2014: 1-33.
Editorial Board of “China Stratigraphic Table” of National Stratigraphic Committee. China stratigraphic table(2014)[M]. Beijing: Geological Press, 2014: 1-33. [本文引用:1]
[12] 刘静江, 李伟, 张宝民, 等. 上扬子地区震旦纪沉积古地理[J]. 古地理学报, 2015, 17(1): 735-753.
LIU Jingjiang, LI Wei, ZHANG Baomin, et al. Sedimentary paleogeography of Sinian in upper Yangtze Region[J]. Journal of Paleogeography, 2015, 17(1): 735-753. [本文引用:2]
[13] 邓胜徽, 樊茹, 李鑫, 等. 四川盆地及周缘地区震旦(埃迪卡拉)系划分与对比[J]. 地层学杂志, 2015, 39(3): 239-254.
DENG Shenghui, FAN Ru, LI Xin, et al. Division and correlation of Sinian(Ediacara) in Sichuan Basin and its periphery[J]. Journal of Stratigraphy, 2015, 39(3): 239-254. [本文引用:1]
[14] 梅冥相, 周鹏, 张海, 等. 上扬子区震旦系层序地层格架及其形成的古地理背景[J]. 古地理学报, 2006, 8(2): 219-231.
MEI Mingxiang, ZHOU Peng, ZHANG Hai, et al. Sequence stratigraphic framework and its palaeogeographical background for the Sinian of Upper Yangtze Region[J]. Journal of Paleogeography, 2006, 8(2): 219-231. [本文引用:1]
[15] 汪泽成, 赵文智, 胡素云, 等. 克拉通盆地构造分异对大油气田形成的控制作用: 以四川盆地震旦系—三叠系为例[J]. 天然气工业, 2017, 37(1): 9-23.
WANG Zecheng, ZHAO Wenzhi, HU Suyun, et al. Control of tectonic differentiation on the formation of large oil and gas fields in craton basins: A case study of Sinian-Triassic of the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2017, 37(1): 9-23. [本文引用:2]
[16] 陈孝红, 汪啸风, 毛晓冬. 湘西地区晚震旦世—早寒武世黑色岩系地层层序沉积环境与成因[J]. 地球学报, 1999, 20(1): 87-95.
CHEN Xiaohong, WANG Xiaofeng, MAO Xiaodong. Sequence stratigraphy and depositional environments of the late Sinian-Early Cambrian black rock series in Western Hunan and its origins[J]. Acta Geoscientica Sinica, 1999, 20(1): 87-95. [本文引用:1]
[17] 谷志东, 殷积峰, 姜华, 等. 四川盆地宣汉—开江古隆起的发现及意义[J]. 石油勘探与开发, 2016, 43(6): 893-904.
GU Zhidong, YIN Jifeng, JIANG Hua, et al. Discovery of Xuanhan-Kaijiang paleouplift and its significance in the Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2016, 43(6): 893-904. [本文引用:1]
[18] 杨彦均, 魏绪寿, 陈文斌, 等. 湖南省石门县杨家坪上前寒武系剖面研究[J]. 湖南地质, 1984, 3(4): 1-107.
YANG Yanjun, WEI Xushou, CHEN Wenbin, et al. The investigation of upper Precambrian system of Yangjiaping section in Shimen county, Hunan province[J]. Hunan Geology, 1984, 3(4): 1-107. [本文引用:1]
[19] 郭成贤, 胡明毅. 中扬子台地边缘上震旦统沉积成岩作用研究[M]. 北京: 地质出版社, 1999.
GUO Chengxian, HU Mingyi. Sedimentary diagenesis of the upper Sinian in the margin of the middle Yangtze Platform[M]. Beijing: Geological Press, 1999. [本文引用:1]
[20] 李忠雄, 陆永潮. 中扬子地区晚震旦世—早寒武世沉积特征及岩相古地理[J]. 古地理学报, 2004, 6(2): 154-159.
LI Zhongxiong, LU Yongchao. Sedimentary characteristics and lithofacies palaeogeography of the Late Sinian and Early Cambrian in middle Yangtze region[J]. Journal of Palaeogeography, 2004, 6(2): 154-159. [本文引用:1]
[21] 周雁, 陈洪德, 王成善, 等. 中扬子区上震旦统层序地层研究[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 2004, 31(1): 50-58.
ZHOU Yan, CHEN Hongde, WANG Chengshan, et al. Study on sequence stratigraphy in Upper Sinian Series in mid-Yangtze area[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2004, 31(1): 50-58. [本文引用:1]
[22] 伊海生, 曾允孚, 夏文杰. 扬子地台东南大陆边缘上震旦统硅质岩的超微组构及其成因[J]. 地质学报, 1994, 68(2): 132-141.
YI Haisheng, ZENG Yunfu, XIA Wenjie. Ultramicrofabrics and genesis of upper Sinian chert on the southeast continental margin of the Yangtze Platform[J]. Acta Geologica Sinica, 1994, 68(2): 132-141. [本文引用:1]
[23] 汪泽成, 姜华, 王铜山, 等. 四川盆地桐湾期古地貌特征及成藏意义[J]. 石油勘探与开发, 2014, 41(3): 305-312.
WANG Zecheng, JIANG Hua, WANG Tongshan, et al. Paleo-geomorphology formed during Tongwan tectonization in Sichuan Basin and its significance for hydrocarbon accumulation[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(3): 305-312. [本文引用:2]
[24] 赵文智, 汪泽成, 姜华, 等. 从古老碳酸盐岩大油气田形成条件看四川盆地深层震旦系的勘探地位[J]. 天然气工业, 2020, 40(2): 1-10.
ZHAO Wenzhi, WANG Zecheng, JIANG Hua, et al. Exploration status of the deep Sinian strata in the Sichuan Basin: Formation conditions of old giant carbonate oil/gas fields[J]. Natural Gas Industry, 2020, 40(2): 1-10. [本文引用:2]
[25] 单秀琴, 张静, 张宝民, 等. 四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据[J]. 石油学报, 2016, 37(1): 17-29.
SHAN Xiuqin, ZHAGN Jing, ZHANG Baomin, et al. Dolomite karst reservoir characteristics and dissolution evidences of Sinian Dengying Formation, Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(1): 17-29. [本文引用:1]
[26] 罗冰, 杨跃明, 罗文军, 等. 川中古隆起灯影组储层发育控制因素及展布[J]. 石油学报, 2015, 36(4): 416-426.
LUO Bing, YANG Yueming, LUO Wenjun, et al. Controlling factors and distribution of reservoir development in Dengying Formation of paleo-uplift in central Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2015, 36(4): 416-426. [本文引用:1]
[27] 姚根顺, 郝毅, 周进高, 等. 四川盆地震旦系灯影组储层储集空间的形成与演化[J]. 天然气工业, 2014, 34(3): 31-37.
YAO Genshun, HAO Yi, ZHOU Jin’gao, et al. Formation and evolution of reservoir spaces in the Sinian Dengying Fm of the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(3): 31-37. [本文引用:1]