川中地区下寒武统龙王庙组沉积相特征

杨雪飞，王兴志，代林呈，杨跃明，谢继荣，罗文军

川中地区下寒武统龙王庙组沉积相特征

杨雪飞1，2，3，王兴志1，2，3，代林呈1，2，3，杨跃明4，谢继荣4，罗文军4

（1.西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室，成都610500；2.四川省天然气地质重点实验室，成都610500；3.西南石油大学地球科学与技术学院，成都610500；4.中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，成都610051）

结合四川盆地下寒武统龙王庙组区域地质资料，以及川中地区录井、测井及岩心等资料，探讨了研究区龙王庙组的沉积特征及沉积相展布。研究认为：川中地区在早寒武世龙王庙组沉积期位于陆表海碳酸盐局限—蒸发台地内，包括局限泻湖、台内滩、台坪和混积潮坪等4种亚相。龙王庙组沉积期经历了2次海侵—海退旋回，纵向上发育了2套完整的泻湖—台内滩—台坪—混积潮坪沉积组合，分别对应于龙王庙组上段和下段。泻湖亚相发育于各段底部，具有水体局限和能量弱的沉积特征；台内滩亚相发育于各段中部，分别沉积了一套厚层砂屑白云岩和鲕粒白云岩，在研究区分布稳定；台坪亚相发育于各段中上部，沉积物以浅色细晶粒白云岩为主，具有沉积水体浅且易暴露的沉积环境特征；混积潮坪亚相仅发育于各段顶部，为海退最晚期的沉积产物。受龙王庙组沉积期乐山—龙女寺水下古隆起的影响，川中地区位于水下隆起斜坡部位，水动力整体较强，其沉积相分布与水下古隆起密切相关。

沉积特征；展布规律；下寒武统；龙王庙组；川中地区

0　引言

四川盆地寒武系地层发育齐全，下寒武统底部烃源岩优良［1-5］，远景资源量在下古生界中占首位［6］。下寒武统龙王庙组因其埋深大，勘探程度低，长期处于兼探地位，未作为目的层开展过详细研究，因此对其地质认识相对较浅［7-8］。直至2012年，随着川中地区该层位油气勘探获得重大突破，尤其是磨溪—高石梯地区陆续钻探的多口井在龙王庙组均获得较好的试油结果，使龙王庙组成为盆地内继长兴组和飞仙关组之后又一重要含油气层位，展现出巨大的勘探潜力，而川中安岳气田磨溪区块龙王庙组气藏也成为我国截至目前发现的最大单体整装气藏。前人研究认为，川中地区龙王庙组为一套发育于碳酸盐台地内的厚层白云岩，其储层以溶蚀孔（洞）极为发育的颗粒白云岩与晶粒白云岩为主，储层的发育程度与不同沉积相带的展布密切相关［9］。国内外对碳酸盐台地的研究已经取得了大量的研究成果［10-13］，认为在广阔的碳酸盐台地上发育的台内滩体常可演化为优质的储集体。目前，人们对川中地区下寒武统龙王庙组的沉积特征尚不十分清楚，尤其是对台内滩的发育及分布的认识仍然十分肤浅。笔者对川中地区下寒武统龙王庙组沉积相的发育特征及分布规律进行分析，以期为四川盆地龙王庙组储层研究提供依据。

1　区域地质概况

四川盆地是一个典型的多旋回沉积盆地［14-15］。川中地区位于四川盆地中部，构造上隶属于乐山—龙女寺古隆起［16］，属于川中古隆起中斜平缓带（图1）。前人研究认为，经下寒武统筇竹寺组和沧浪铺组陆棚碎屑的填平补齐作用后，四川盆地下寒武统龙王庙组沉积期的古地貌趋于平缓，地势呈西高东低的特征。受早寒武世区域拉张构造环境的影响，川中地区乐山—龙女寺水下古隆起开始形成，而川东地区下降成为凹陷区。到龙王庙组沉积期，四川盆地总体呈现为向东倾斜的凹隆相间的古地理背景［1，16-19］。受周缘古陆和水下古隆起的双重影响，川中地区早寒武世龙王庙组沉积期发育了局限—蒸发海台地沉积［7，10，20］。

图1　川中地区构造位置（a）及下寒武统龙王庙组地层综合柱状图（b）Fig.1　Location map（a）and stratigraphic column（b）of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

龙王庙组总体属于1个海侵—海退的三级层序，包括2个四级海平面升降旋回，形成了2套海退沉积产物。根据海平面变化，可将研究区龙王庙组以中部一套含石膏假结核的泥晶白云岩底部为界，划分为龙王庙组上段及下段（参见图1）。研究区龙王庙组以白云岩沉积为主，含少量碎屑物质，岩性主要包括泥质白云岩、晶粒白云岩、颗粒白云岩以及砂质白云岩。泥质白云岩主要发育于各段底部，颜色较深，含有较多的泥质条带，岩心中可见生物钻孔、石膏假结核和泥质纹层变形等深水沉积构造，岩性致密几乎无孔隙发育。颗粒白云岩主要发育于龙王庙组各段中上部，沉积于2个旋回的中晚期，颗粒以砂屑占优势，质量分数高达80%，砂屑白云岩粒间（溶）孔发育，为研究区最主要的储集岩。晶粒白云岩颜色较浅，以粉—细晶为主，晶间（溶）孔较发育，为较常见的储集空间。

2　沉积相类型

早寒武世龙王庙组沉积期四川盆地位于陆表海碳酸盐台地内［20］，受周缘古陆和水下古隆起的双重影响，川中地区属蒸发—局限台地沉积环境，由西向东水体逐渐加深，沉积环境也逐渐变得开阔。龙王庙组各段自下而上均发育了局限泻湖、台内滩、台坪以及混积潮坪等4种亚相，每种亚相均具有各自典型的沉积特征。

2.1泻湖亚相

泻湖亚相位于局限—蒸发台地内的低洼部位，水体较深，其分布范围局限，主要沉积了一套深色的泥晶白云岩夹泥质条带和石膏假结核等。泥质条带在压实作用下易发生塑性变形（图版Ⅰ-1）。同时，由于水体蒸发作用所形成的高密度CaSO4流体在重力作用下由高部位向泻湖流动，形成一些膏质结核。石膏溶解后形成的膏模孔（洞）后期往往被白云石充填。泻湖沉积中常发育一些广盐性生物，如介壳等，形成薄层泥晶介壳白云岩夹于含泥质条带的泥晶白云岩中，生物扰动与钻孔等生物作用痕迹保存较好（图版Ⅰ-2）。泻湖亚相中还可见少量砾屑层夹于泥质泥晶云岩中（图版Ⅰ-3），其与下伏地层呈突变接触。

2.2台内滩亚相

台内滩亚相位于蒸发—局限台地内的微地貌高地上，沉积界面位于浪基面附近，水体能量高，有利于颗粒岩的堆积。台内滩主要发育于龙王庙组各段中上部，颗粒含量较高，以砂屑为主（图版Ⅱ-1），少量鲕粒、豆粒与砾屑等（图版Ⅱ-2）。岩石类型主要为浅灰色—褐灰色亮晶砂屑白云岩和亮晶鲕粒白云岩。颗粒滩在沉积时由于强水动力条件下的淘洗作用强烈，黏土等细粒物质少，通常具有较高的原生孔隙［21-24］，可作为后期成岩改造中的流体通道。颗粒岩白云石化作用及溶蚀作用通常均较强，因此常可见残余粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔（图版Ⅱ-3），为良好的储集空间。在测井响应上，台内滩由于淘洗作用强烈，细粒物质极少，因而具有较低的自然伽马值；同时，颗粒岩因溶蚀孔（洞）较发育可作为良好的渗透层，其深、浅侧向电阻率曲线具有明显的差异。

2.3台坪亚相

台坪亚相位于台地内部整体较平坦的浅水低能沉积环境。研究区台坪亚相主要发育于龙王庙组各段上部，其典型沉积特征和判别标志主要有：①沉积物颜色相对较浅，晶粒粒度较细，镜下以泥—粉晶白云岩为主（图版Ⅱ-4），表明沉积水体浅、能量低；②发育鸟眼状沉积构造、干缩裂缝及碎片等（图版Ⅱ-5～Ⅱ-6）；③垂向上以发育向上变浅的沉积序列为特征；④缺乏反映潮汐流特征的沉积构造及潮汐成因的颗粒岩类。

龙王庙组沉积中晚期，川中地区受持续海退的影响，位于台地内部，尤其是乐山—龙女寺水下古隆起核部的地形相对平坦，海水很浅，沉积界面处于平均海平面附近。沉积物常周期性或较长期暴露于大气淡水之下，潮汐和波浪作用均相对较弱，沉积水体具有向上变浅的特征，常常是同生岩溶发育的主要层段。

2.4混积潮坪亚相

早寒武世龙王庙组沉积期四川盆地中部受西部康滇古陆物源区的影响，在研究区可见少量混积岩沉积，主要为砂质白云岩和云质砂岩（图版Ⅱ-7）。混积潮坪上常发育一些透镜状潮汐沟道产物，下部见冲刷侵蚀面，具有正粒序递变特征（图版Ⅱ-8）。研究区仅在西部靠近物源区的数口井中见混积潮坪沉积，纵向上主要发育于龙王庙组各段顶部。海水向东退去，水下古隆起核部绝大多数地区暴露至海平面之上，西部物源供应增加，使得部分地区沉积了一套含大量陆源砂的混积岩。同时，受潮汐作用影响形成一些潮汐沟道和潮汐滩体等事件性沉积，在盆地西部南江桥亭野外剖面上可见潮上带暴露干裂标志。

3　沉积相与储层的关系

3.1沉积相分布特征

早寒武世龙王庙组沉积期四川盆地由西向东水体逐渐加深，陆源沉积明显减少，沉积相的分带现象极为明显。在靠近陆源的川西资阳地区，陆源供应丰富，沉积了一套以砂质白云岩和云质砂岩为主的混积岩，属混积潮坪亚相沉积（图2）；向东至川中磨溪—高石梯地区水体较浅且陆源砂泥质逐渐减少，沉积了一套以颗粒白云岩及晶粒白云岩为主的台内滩及台坪亚相；向东至广安地区水体局限，发育了一套泻湖亚相沉积。

图2　四川盆地下寒武统龙王庙组沉积相平面展布Fig.2　Sedimentary facies distribution of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

台地滩内部颗粒滩往往是随机地堆积在古地貌高地上，较难大规模沉积。但研究发现，龙王庙组台内滩分布广、厚度大且较稳定。结合四川盆地构造演化史研究发现，乐山—龙女寺隆起为一继承性古隆起，其在震旦纪末已具雏形，至早寒武世演化为水下古隆起。受四川盆地早寒武世龙王庙组沉积期乐山—龙女寺水下古隆起的影响，川中地区位于该古隆起的斜坡部位，沉积水动力较强，且有利于颗粒岩的堆积，龙王庙组颗粒滩在川中水下古隆起附近具有一定的分布范围，向海一侧往往围绕古隆起翼部呈环带状分布。龙王庙组沉积期水下古隆起核部区域沉积界面高于浪基面，因而沉积水体浅且能量低，发育了一套以浅色细晶粒白云岩为主的台坪相沉积。由于古隆起的遮挡作用，隆起西侧的斜坡部位波浪能量难以波及，且受陆源砂影响，主要发育一套混积潮坪亚相，沉积物以含砂质白云岩为主。

3.2沉积相演化

川中地区早寒武世龙王庙组沉积期包含2个四级海平面升降旋回，沉积水体向上逐渐变浅，依次发育泻湖、台内滩和台坪沉积，局部地区存在混积潮坪沉积，纵向上形成了2套海退沉积序列（图3）。龙王庙组上段较下段深水沉积物明显减少，颗粒滩及云坪沉积增多。从川中地区下寒武统龙王庙组东西向剖面可见2期明显的海退沉积序列，滩体具有明显的向东迁移特征，相同沉积相也呈向上逐渐抬升的趋势。

图3　川中地区东西向剖面下寒武统龙王庙组沉积相连井剖面Fig.3　Well-tie section of sedimentary facies of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

3.3沉积相与储层的关系

通过对研究区2口井龙王庙组近500块不同岩性样品进行的物性分析与对比发现，颗粒白云岩的平均孔隙度明显高于其他白云岩类的平均孔隙度（表1）。砂屑白云岩孔隙度一般为4%～5%，而各类晶粒白云岩的孔隙度为2%～4%，均优于平均孔隙度小于1%的泥质白云岩，表明储层的孔隙度与岩性密切相关，最有利的储集岩岩性为砂屑白云岩，其次为晶粒白云岩。岩性差异为储层的后期形成提供了物质基础，而不同岩性形成于不同的沉积环境，因此沉积相直接控制了储层的发育位置和分布范围。台内滩为研究区龙王庙组最有利于储层发育的沉积亚相类型。

表1　川中地区龙王庙组不同岩性平均孔隙度统计Table1　Core porosity of different lithologies of Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

结合研究区下寒武统龙王庙组储层特征研究发现，储层的发育位置与龙王庙组沉积期的2次沉积旋回密切相关，2次沉积旋回的中上部及顶部为储层发育的较有利位置。这是由于在单个沉积旋回中沉积物由下至上粒度变粗，颗粒含量逐渐增高，原始粒间孔喉增大（图4）。在沉积旋回中上部发育的颗粒白云岩，由于颗粒骨架的支撑较有利于原生孔隙的保存，并在后期溶蚀作用改造下形成较好的次生储集空间，而单个旋回顶部的晶粒白云岩，岩性较纯且易短暂暴露于海平面之上，更易接受大气淡水的成岩改造作用而产生溶蚀孔（洞），因此单个沉积旋回上部和顶部均有利于储层发育。

图4　川中地区下寒武统龙王庙组沉积旋回与储层的关系Fig.4　Relationship between reservoir and sedimentary cycle of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

4　结论

（1）早寒武世龙王庙组沉积期，四川盆地位于陆表海碳酸盐台地内，川中地区主要发育蒸发—局限台地相，可进一步划分为泻湖、台内滩、台坪和混积潮坪等4种亚相。

（2）川中地区龙王庙组每种亚相均具有其典型的沉积特征，泻湖亚相发育于台内低洼处，沉积物为暗色，且具有生物扰动或石膏假结核的含泥晶白云岩；台内滩亚相分布广、厚度大，沉积物以砂屑白云岩或鲕粒白云岩占绝对优势；台坪亚相位于浅水低能沉积环境，沉积物色浅、粒细，具暴露干裂标志；混积潮坪亚相分布于研究区西部靠近陆源的地区，陆源砂及暴露标志均较多。

（3）川中地区下寒武统龙王庙组沉积相的演化与分布主要受海平面升降以及沉积期古地貌等的控制，其中海平面的升降引起了龙王庙组沉积相平面上的迁移及纵向上沉积旋回的形成。

（4）乐山—龙女寺水下古隆起控制了台内滩的分布，隆起斜坡区位于浪基面附近，水动力较强，有利于颗粒滩的堆积，因而研究区台内滩常以环绕古隆起边缘的形态分布。台内滩与台坪沉积的颗粒白云岩具有较高的原生孔隙并有利于后期的成岩改造作用，是龙王庙组气藏较有利的储集层。

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图版Ⅰ说明：川中地区下寒武统龙王庙组泻湖相沉积特征。1.含泥质泥晶白云岩，含石膏假结核，夹薄层介壳层，WL3井，5 700.89 m；2.含泥质泥晶白云岩，泥质纹层发生变形，发育生物扰动、生物钻孔等特殊构造，WL16井，5 680.14～5 680.41 m；3.含泥质泥晶白云岩，发育生物钻孔等特殊构造，夹砾屑层，WL21井，4 680.04～4 680.23 m

图版Ⅱ

（本文编辑：李在光）

Sedimentary features of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in the central Sichuan Basin

YANG Xuefei1，2，3，WANG Xingzhi1，2，3，DAI Lincheng1，2，3，YANG Yueming4，XIE Jirong4，LUO Wenjun4
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；2.Key Laboratory of Natural Gas Geology in Sichuan Province，Chengdu 610500，China；3.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；4.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu 610051，China）

Combining with geological background of Sichuan Basin，this paper studied the sedimentary features of Longwangmiao Formation in the central Sichuan Basin by means of cores，thin section observations and logging analysis.It indicates that the study area was located in restricted-evaporated platform during Longwangmiao period，which includes lagoon，intra-platform shoal，platform flat and tidal flat.During the Longwangmiao period，two episodes of transgression and regression process had occurred，and two sets of lagoon-intra-platform shoal-platform flat-tidal flat sediments developed upward.Lagoon developed in the bottom of Longwangmiao Formation，with deep and low fluid energy.Intraplatform shoal developed in the middle part of Longwangmiao Formation，and it was composed of thick dolarenite and oolitic dolostone with steady distribution in the study area.The fine crystalline dolostone generated in the platform flatwith shallow and low energy，where was easy to be exposed to the surface and dissolved by meteoric fresh water. Tidal flat only developed in the top of Longwangmiao Formation，and often formed in the end of the regression. Affected by Leshan-Longnvsi paleouplift under the water，the study area was mainly located in intra-platform shoal with high energy.

sedimentaryfeatures；distribution rule；Lower Cambrian；LongwangmiaoFormation；central Sichuan Basin

TE121.3

A

1673-8926（2015）01-0095-07

2014-03-12；

2014-06-16

四川省重点学科建设项目（编号：SZD0414）资助

杨雪飞（1988-），女，西南石油大学在读博士研究生，研究方向为沉积及储层地质学。地址：（610500）四川省成都市新都区西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室。E-mail：yangxf_queen@163.com

王兴志（1964-），男，教授，博士生导师。主要从事沉积与储层的教学与研究工作。E-mail：wxzswpi@163.com。