四川盆地川东石炭系沉积发展史及其油气分布特征

1、 四川盆地川东石炭系沉积发展史及其油气分布特征姓名：田祥平 学号：20103046摘要：本文从川东地区构造特征、构造演化特征，川东石炭系古地理环境、地层分布、沉积环境以及油气勘探历程等方面介绍了四川盆地川东石炭系沉积发展史及其油气分布特征，认为川东石炭系目前仍为川东地区油气田的主产层，具有很大的勘探潜力。需要应用更先进的软件和技术进一步深入研究石炭系特别是石炭系薄区或“剥蚀窗”以及不同厚度石炭系地层构造复合圈闭特征，为下一步的勘探部署提供有利证据。关键词 四川盆地 石炭系 构造特征 构造演化 沉积环境 油气勘探历程1 前言川东地区位于四川盆地东部，范围大致是指：华蓥山以东，七跃山以西，大巴山以

2、南，重庆以北，地处四川省中东部和重庆市东北部的四市二十县,面积约5.5万平方公里。区域构造属川东南中隆高陡构造区（见图1）。图1 地理构造位置示意图川东石炭系经过20多年的勘探开发，取得了丰硕的成果。至目前为止，石炭系完钻井431口，获气井237口，发现气田33个，获天然气探明储量2000多亿方，控制储量300多亿方，预测储量200多亿方。目前仍为川东地区油气田的主产层，具有很大的勘探潜力。2 川东地区构造特征古生代川东地区处于乐山龙女寺古隆起伸向湘鄂西的古斜坡上；中生代时期的造山运动（东吴运动、海西运动）形成构造雏形，有隆起存在；燕山喜山期，地壳板块的漂移碰击，基底断裂传递应力，使之形成北东

3、向为主的高陡构造及断裂。北东向为主的高陡背斜与其间的宽广向斜组成了现今的地貌格局，向斜中分布着众多低潜构造。川东腹地从东向西依次排列七排高陡构造：方斗山背斜、大池干背斜、云安厂黄泥堂背斜、南门场背斜、大天池明月峡背斜带、七里峡凉水井大坪板桥九峰寺铜锣峡背斜带、华蓥山背斜带（见图2）。川东北地区构造，主要由北东向和北西向两组构成。受川东腹地北东向构造形迹的影响，铁山坡、七里峡北倾伏端为代表的北东向构造，受大巴山北西向弧形褶皱带的影响，形成以金珠坪、老鹰岩、紫水坝等为代表的北西向构造。在两组应力共同作用下，还有过渡性质的北东东向（温泉井东段）、穹隆状（五宝场浅层构造）的构造。 图2川东地区主要构造

4、格局示意图川东南地区，与川东腹地北东向构造格局不同，南北向为主要构造方向，如丰盛场、佛耳岩、南温泉等。川东东部巫山奉节地区构造轴线转为东西向（如马槽坝）。3 川东地区构造演化川东地区属扬子准地台，其基底埋深普遍在610km左右，局部地区埋深大于11km。10亿年前的晋宁运动使前震旦纪地槽褶皱回返，从此开始成为南方扬子地台发展阶段。从第一个沉积盖层震旦系的沉积开始，至现今的川东台地，先后沉积保存有震旦系中三叠统以碳酸盐岩为主的海相地层及上三叠统第三系以砂泥岩为主的陆相地层，沉积总厚度约600010000m。其间经历了包括加里东、海西、印支、燕山、喜山等多次构造运动（见图3），造成了川东地区如今高

5、山低谷走向北东的构造总体格局，使震旦系中三叠统的这套以海相碳酸盐岩为主的地层的沉积相存在多样性特征。各个时期不同区域形成的沉积物在后生成岩作用过程中形成不同的储集类型，在纵向上发育有多套生储盖组合，其中形成了包括石炭系溶孔云岩、长兴组生物礁及飞仙关组鲕粒云岩、嘉陵江组的嘉二2粉晶云岩、嘉四3嘉五1溶孔云岩等孔隙性储集层。图3 四川盆地地层层序示意图加里东运动初期，川东处于乐山龙女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上，从震旦系到志留系沉积期间，在这一斜坡上沉积的碳酸盐岩和砂、泥岩累计数千米，总体趋势呈现东厚西薄。加里东运动末期，扬子地台结束海侵上升为陆，使得川东地区大部无泥盆系及下石炭系沉积，下古生界

6、遭受长期的风化剥蚀，形成西高东低的平缓斜坡和内部高低不平的低矮丘陵式地貌景观。海西期海水再次侵入川东地区，由于入侵的海水受到北面的大巴山古陆、南面的黔中古陆、西边的乐山龙女寺古陆的限制，石炭系就局限于这种海湾潮坪环境中沉积。其产物主要为一套泥粉晶云岩、颗粒云岩、角砾云岩夹灰岩，局部地区夹膏盐沉积。在石炭系沉积的全过程中，川东地区一直存在“三隆三凹”的古地貌格局。开江梁平隆起带位于沉积区中部，走向南北，北窄南宽，呈“靴状”，对川东地区石炭系沉积起着至关重要的作用。与其南的石柱隆起带相望，形成在区内起主控作用的障壁，将沉积区西部与鄂西浅海相分隔开；与其西南的龙女寺邻水隆起带遥相呼应，形成障壁封隔，

7、再将沉积区西部分隔成南、北区，从而形成川东腹地内三大沉积中心，即：万县凹陷、垫江凹陷、达县凹陷。石炭纪末的云南运动，使得川东地区再次上升为陆，此时的川东台地为准平原化状态。整个石炭系又受到不同程度的风化剥蚀。厚度一般为1070m左右，岩石受地表淡水淋滤，溶孔十分发育，是川东地区的主要储产层段。二叠纪早期，上扬子地台整体下降，南方发生了最广泛的海侵，在本区沉积了一套具各种大小生物且含量丰富的海相碳酸盐岩及泥页岩。二叠纪晚期继续早期的海侵过程，随后海水逐渐退去，形成了龙潭组滨海相的泥页岩及著名的煤系地层以及长兴组浅海相的中厚层灰岩、生物灰岩及礁灰岩。期间发生的峨眉山地裂运动在川东台地形成大量的拉张

8、性及剪切性断裂，造成了一些裂谷性拗陷，如北西向开江梁平海槽，同时也造成大量的水下玄武岩喷发，尤其是在铁山、雷音铺、五百梯至高峰场一线最为普遍。这种形式的水下玄武岩喷发形成不同的微地貌景观，从而造就了长兴组生物礁发育的基础，而生物礁的存在又为飞仙关组鲕滩沉积间接提供了良好的水下环境，如铁山南的长兴组生物礁与飞仙关组鲕滩储层共生现象是这种沉积特征的例证。川东地区整个二叠系厚度在400800m之间，岩性主要是大套的浅海碳酸盐岩夹海陆交互相的页岩沉积。三叠纪初期，上扬子地台基本上继承了晚二叠世末期的海侵，其沉积格局也基本相同，沉积物主要以浅海相的碳酸盐岩为主。在川东台地由于下伏存在不同的地貌及构造因素

9、，在飞仙关组中，形成了大大小小的鲕粒滩体沉积。三叠纪早期是川东台地最稳定的地台发展时期，在延续飞仙关组的基础上连续沉积了嘉一、嘉二至嘉五段，其中嘉一、嘉二段在整个川东地区分布十分稳定，嘉一段厚度一般为240260m，嘉二段厚度一般为160190m。从区域上看，整个嘉陵江组是一个断断续续的海退过程，岩性由下以泥粉晶灰岩、云岩为主，向上过渡到以石膏及膏质云岩为主。中三叠世末的印支运动是四川盆地由拉张到挤压的转折点，川东地区主要表现为抬升运动，结束了海相沉积历史，进入陆相沉积阶段。晚三叠世川东沉积了巨厚的内陆河湖相砂泥岩含煤地层。燕山期，川东地区继承了晚三叠世的古地理格局，沉积了内陆河湖相砂泥岩及灰

10、岩地层，大套的紫红色泥岩使侏罗系成为川东地区的主要盖层。侏罗纪末，早燕山运动使川东地区强烈抬升，造成侏罗系上部地层大幅度被剥蚀，并形成了川东地区地层褶皱的基础。早第三纪末开始的喜山运动，使四川盆地的沉积盖层全面褶皱。川东地区受北西、南东向的挤压以及北面大巴山弧的控制，使震旦系以上的地层强烈褶皱，至晚第三纪末褶皱定型，形成了川东地区现今的构造格局，表现为以北东向为主体的高陡狭长背斜带和宽缓向斜相间组成的“隔档式”构造格局。川东地区华蓥山、铜锣峡、明月峡、黄泥堂、大池干、方斗山、七跃山等7大构造带就在此期间形成。4 石炭系古地质环境奥陶系是紧接寒武系之后的连续沉积，在四川盆地岩相相对稳定，在大范围

11、内可以对比，从一定程度上反映出当时的地壳活动比较平静。志留纪时的沉积环境总体来看是处于海盆退却阶段，最终全部暴露水面，部分遭受剥蚀。志留纪后期发生的加里东运动，是一次涉及范围广而且深远的地壳运动，大型的隆起和拗陷以及断块的升降活动突出。继加里东运动后，地壳的差异升降更加明显，四川盆地几乎大面积缺失泥盆、石炭系沉积，但在上杨子古陆西缘的龙门山及上杨子古陆南缘存在一个巨型拗陷带，沉积有巨厚的泥盆、石炭系。此外，在川东和鄂西地区有泥盆系、石炭系沉积是鄂西海向西进侵的一组沉积，有砂岩、砂页岩，灰岩和白云岩，总的厚度不大，约100200米。从中泥盆纪开始的鄂西海侵，沉积了一套最初为滨海相石英砂岩，随后为

12、灰岩和泥岩沉积。泥盆纪末柳江运动，海水东撤，经过一度间断以后，到早石炭世鄂西海又循古道而来，晚石炭系又上升成陆，出现沉积间断和遭受剥蚀。以至现今川东石炭系分布有厚区、薄区、缺失区这一地质变化规律。5 川东石炭系沉积环境早石炭世，川东地区四周北有大巴山古陆，西有乐山龙女寺古陆，仅东北侧存在海沟与鄂西海相连。海水由东向西入侵，在中志留系砂、泥岩的基底上沉积了一套碳酸盐岩建造，分布面积达3万平方千米。在碳酸盐岩沉积过程中，川东内部存在“三隆三洼”的古地貌格局。所谓三隆指开江梁平隆起带、石柱隆起带、龙女寺邻水隆起带；三洼指万县洼陷、垫江洼陷、达县洼陷（见图4）。以上的古地貌特征控制着石炭系沉积相，属于

13、局限海潮坪相碳酸盐岩沉积。 图 4 川东地区石炭纪早期古地貌概图6 川东石炭系划分及其特征川东石炭系是介于下伏志留系与上覆二叠系两个侵蚀面之间的碳酸盐岩残层，东部的下扬子区石炭系沉积较全，位于西侧的上场子区则分布不全。石炭系沉积范围西界可达川中东部广安、渠县之西，南界位于重庆、涪陵之北，北界位于平昌附近至宣汉、开县之北，东界位于邵西的七跃山，东北角为一窄道从云阳向东与下扬子区相连（见图5）。根据全国地层委员会2002年通过的中国区域年代地层（地质年代）表，石炭系分为下石炭统和上石炭统。下统包括岩关阶、大塘阶和德坞阶；上统包括罗苏阶、滑石板阶、达拉阶和逍遥阶（原为威宁阶和马平阶）。经近年钻探证实

14、，四川盆地只在川东东部云阳、忠县及鄂西、建南一带零星分布有下石炭统和州组（属于大塘德坞阶），而在川内广大地区及川东东部的广安、渠县一带的石炭系仅有上石炭统黄龙组(C2h)，属于原威宁阶，缺失马平阶地层。黄龙组与上覆下二叠统假整合/不整合接触。图5 川东地区石炭系地理位置及扬子地层分区图7 川东石炭系气藏勘探历程川东石炭系气藏的勘探可划分为三个阶段，既石炭系气藏发现阶段、石炭系气藏勘探突破阶段和勘探深化阶段。1、石炭系气藏发现阶1978年相18井钻穿二叠系后在石炭系白云岩中获工业高产气流后，揭开了川东地区石炭系气藏勘探的序幕。19781983年，川局进行了5条地震大剖面和大量的钻井资料的研究，对

15、17个构造整体解剖，布探井33口，对石炭系气藏储层的分布特征、储集特征、沉积相特征、产层特征及气藏富集规律等有了基本认识，认为石炭系成藏富集规律与沉积岩相、构造圈闭保存条件有关。初步认为，靠近古陆边缘石炭系缺失或呈花瓣状分布；川东地区石炭系分布的大致范围是华蓥山以东、新市铜锣峡以北、大巴山以南，呈不等厚连片分布，局部有侵蚀窗存在。2、石炭系气藏勘探突破阶段19841988年，在经历了石炭系勘探低谷时期后，川局加强了地质研究，重新进行数字地震，探索出了高陡复杂构造地震资料处理解释、石炭系储层横向预测、侧钻中靶等高新技术，基本上攻克了勘探难题，通过推广应用，极大地提高了勘探成效。高陡构造地震资料处

16、理、解释技术是在基础地质构造理论指导下，以研究地质构造垂向变异特征、规律和建立构造模式为基础，以研究速度横向变化规律建立层状介质物理模式为核心，选择适应于地质、物理模式的叠加偏移方法，建立了一套高陡复杂构造地震勘探工作程序。该技术提交的地震勘探成果，解释了地面高陡构造向地腹石炭系、二叠系构造演变为断层上盘正向主体构造、陡断带和下盘断凹、断层下盘正向潜伏构造三部分，由此在平面上形成彼此平行、相互伴生的三个带，其中的主体构造带和潜伏构造带富集天然气，为勘探提供了较可靠的目标。在石炭系厚度预测技术和川东高陡构造地震勘探技术攻关取得突破后，川局针对不同部位的不同圈闭进行整体部署解剖，再次展开对川东石炭

17、系构造圈闭、地层构造复合圈闭的勘探，形成了第二个石炭系储量增长高峰期，发现了龙头吊钟坝、铁山南、冯家湾、老湾、檀木场、板东、任市等一大批大中型气田。这一勘探阶段取得丰富的成果和地质认识，指出石炭系储层主要为云南运动剥蚀后残留的白云岩分布，灰岩发育区的探井多数是干井3、石炭系气藏深化勘探阶段1988年后，石炭系的勘探进入全面深化勘探阶段，逐步完善了对高陡构造解剖的圈闭预测技术、地震地质综合预测石炭系厚度分布技术、利用地层压力预测石炭系气藏气水界面技术，在全面总结川东地区石炭系气藏成藏富集规律基础上，形成了一套综合利用地震、测井、地质资料的完整的储层评价技术、圈闭评价技术与气藏描述技术，使石炭系气

18、藏勘探的效率大大提高，发现了五百梯、沙坪场等大、中型气田。8 结论川东地区石炭系自1977年发现以来，勘探工作已经进行了近三十年，获得了重大的勘探成果，并基本形成了一套较成熟的储层预测技术，对川东石炭系气田勘探起到明显的推动作用。但由于受当时处理软件、储层预测研究技术及手段相对滞后的限制，对石炭系特别是对石炭系薄区或“剥蚀窗”以及不同厚度石炭系地层构造复合圈闭的认识还有待深入和完善。参考文献：1甘昭国,梁恩宇·四川盆地褶皱形成时间及其对油气聚集的控制J.天然气工业, 1988, 8(4): 1-62四川省地质矿产局·四川省区域地质志M.北京:地质出版社, 1991: 552-6673童崇光·四川盆地构造演化与油气聚集M.北京:地质出版社, 1992: 1-1274郭正吾,邓康领