川西坳陷中部上三叠统马鞍塘组沉积相特征*

时间：2024-07-28

米色子哈刘树根秦川孙玮张长俊

(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学 2.成都理工大学地球科学学院)

0 引言

川西坳陷天然气勘探的层位主要是侏罗系和上三叠统须家河组，对上三叠统马鞍塘组的关注度不高。川科1井在马鞍塘组气藏获高产工业气流，证实了马鞍塘组的油气勘探潜力, 开拓了川西海相油气勘探的新领域, 并揭示川西海相地层良好的油气勘探前景。马鞍塘组是四川盆地从海相沉积向陆相沉积过渡的关键层段[1]，该层位在龙门山中断前缘绵竹—安县—江油一带出露[2,3]。吴熙纯[4]认为川西北马鞍塘组的生物礁是形成于同斜缓坡的以六射海绵为主的硅质海绵障积作用与以蓝细菌为主形成的凝块石粘结作用共同造礁, 是一种深水粘结-障积型生物礁丘, 也是灰泥基质支撑的生物礁。上三叠统马鞍塘组储层主要位于其顶、底部的(藻)砂屑灰岩和泥晶灰岩[5]，上三叠统马鞍塘组—小塘子组为良好的烃源岩[6]。前人对马鞍塘组沉积学和油气方面作过相关研究[7-9]，但多集中于野外露头。本文通过盆地内钻井(川科1井)和龙门山前缘逆掩推覆构造带钻井(龙深1井)并结合什邡金河剖面、绵竹汉旺剖面和安县雎水罐子滩剖面等野外露头，对马鞍塘组沉积相进行分析，探讨马鞍塘组礁滩组合及分布情况，为该层位的油气勘探提供参考。

1 区域地质背景

川西坳陷位于四川盆地西部,呈北东向展布,西以龙门山冲断带安县—都江堰断裂为界,东以龙泉山—南江一线为界与川中隆起区分隔,南以峨眉—荥经断裂为界,北至米仓山前缘(图1)。川西坳陷是晚三叠世以来发育于四川盆地西部的前陆坳陷[10]；经历了印支、燕山和喜马拉雅等多期次构造运动[1]，其中发生于小塘子期末(即卡尼克期末)的构造反转作用和须三期末(即诺利克期末)的构造运动对川西坳陷的形成和发展起着至关重要的作用[11]；其形成和演化受西缘龙门山冲断带、北缘米仓山构造带和南缘川滇构造带的共同影响。

2 马鞍塘组沉积相分析

2．1 岩性特征

马鞍塘组岩性主要为灰岩和泥岩，偶见有白云岩。在各剖面和井中厚度、岩性和沉积特征等差异较大(图1)。

(1) 川科1井

川科1井(CK1)位于四川省绵竹市孝德镇，构造位置处于四川盆地川西坳陷孝泉—丰谷构造带孝泉构造，井别为科学探索井兼区域探井。川科1井马鞍塘组钻井井深5614.00m～5681.50m，钻厚67.50m，岩性以灰岩为主，其次为泥岩和白云岩(图2)。产层5624.00m～5634.00m的岩性为泥岩和砂屑灰岩互层。川科1井马鞍塘组底部为条纹状水云母泥岩与下伏雷口坡组粉晶灰质白云岩呈平行不整合接触；左上图中：F1:茂县-汶川断裂，F2：北川-映秀断裂，F3：安县-灌县断裂，F4：广元-大邑断裂，F5：龙泉山断裂；A：什邡金河剖面;B：绵竹汉旺剖面;C：雎水罐子滩剖面； S:川西坳陷南段，M: 川西坳陷中段，N: 川西坳陷北段；SP-GZ:松潘-甘孜褶皱带，MC:米仓山，KD:康滇古陆；LS1:龙深1井，CK1:川科1井，C36:川36井，CH100:川合100井，CC1:川参1井。

图1 川西坳陷中部地区上三叠统马鞍塘组岩性特征对比图

5673.00m～5680.00m为粉晶砂屑灰岩；5664.00m～5673.00m为黑色纹层状泥岩夹砂屑白云岩或含云灰岩；5662.00m～5664.00m为细晶白云岩；5658.70m～5662.00m为砂屑含云灰岩；5656.00m～5658.70m为砂屑粉-细晶云灰岩；5655.00m～5656.00m为含云灰岩；5633.00m～5655.00m为砂屑灰岩与团块砂屑灰岩/砂屑团块灰岩互层，具粒序层理；5615.00m～5633.00m为泥岩与砂屑灰岩互层夹砂屑白云岩或粉晶白云岩，部分岩屑薄片中见有粒间孔或晶间孔隙由黑色沥青或黄铁矿充填(图版1和2)；马鞍塘组顶部为纹层状含粉砂含灰泥岩，与上覆小塘子组呈整合接触。

川科1井沉积环境只有浅海相的浅海泥微相和碳酸盐同斜缓坡中内缓坡的砂屑滩微相两种(图2)。

(2) 金河剖面

金河剖面位于什邡市金花镇金河磷矿厂，剖面出露地层从下而上分为中三叠统雷口坡组，上三叠统马鞍塘组(图1，图3)、小塘子组、须家河组二段。马鞍塘组与上覆小塘子组钙泥质石英粉砂岩呈整合接触，与下伏雷口坡组灰色块状残余砂屑白云岩呈平行不整合接触(图1，图3)。马鞍塘组仅出露4.62m，下部为厚1.50m厚的深灰色亮晶-泥晶鲕粒灰岩(图版3)，向上依次变为深灰色粉晶粒屑灰岩、生物屑灰岩(图版4)，顶部为泥晶含生物屑骨针灰岩。

图2 川科1井上三叠统马鞍塘组综合柱状图

(3)龙深1井

龙深1井(LS1)位于彭州市通济镇,在龙门山前缘逆掩推覆构造带大园包构造高部位南东上钻遇了完整的马鞍塘组(图1),马鞍塘组钻井井深为5529.50m～5775.00m，厚245.50 m，其底部为鲕粒灰岩, 与下伏中三叠统天井山组呈平行不整合接触；鲕粒灰岩向上为大套黑色页岩夹深灰色粉-微晶灰岩及灰色粉砂岩、泥岩夹深灰、灰黑色粉-微晶灰岩(图1)；顶部5529.50m～5570.90m为黑色页岩，与上覆小塘子组呈整合接触。

龙深1井马鞍塘组厚度和岩性均与川科1井差异较大。

(4) 其它野外剖面

其它野外剖面主要位于绵竹市汉旺镇观音崖的汉旺剖面和位于安县雎水镇的罐子滩剖面，剖面中出露有中三叠统天井山组、上三叠统马鞍塘组(图1)和小塘子组。在剖面中马鞍塘组出露较好，岩性主要为鲕粒灰岩(图版5)、生物屑灰岩(图版6)、生物礁灰岩，在汉旺剖面马鞍塘组中下部鲕粒灰岩的底部为含生物屑的砂屑灰岩或生物屑砂屑灰岩。

综上所述，川西坳陷中段各井和各剖面之间的马鞍塘组在厚度和岩性上的差异很大：(1)厚度方面，龙深1井马鞍塘组厚245.50m，川科1井马鞍塘组厚67.50m，而金河剖面马鞍塘组只有4.62m；马鞍塘组厚度变化大是由马鞍塘组沉积时地形变化很大或局部地区相对沉降导致的[13]；(2)岩性方面, 川科1井马鞍塘组岩性以灰岩为主，泥岩和白云岩为辅，其中灰岩厚46.50m，其中颗粒灰岩(大部分为砂屑灰岩)厚达41.50m，占本组总厚度的61.5%，泥岩厚11.50m，白云岩厚9.50m；龙深1井泥页岩厚169.20m，粉-微晶灰岩厚55.60m，灰色粉砂岩厚11.00m，生物屑灰岩厚7.40m，鲕粒灰岩厚2.30m；金河剖面、汉旺剖面、雎水罐子滩剖面岩性为鲕粒灰岩、生物屑灰岩和礁灰岩等灰岩类；只在汉旺剖面和雎水罐子滩剖面有生物礁。

图版(1-6)

图版说明：1 川科1井，层位：马鞍塘组，井深：5631.5m～5632m，鲕粒+砂屑+粒间沥青。-N×10； 2 川科1井，层位：马鞍塘组，井深：5638.5m～5639m，有机质。-N×10； 3 金河剖面，层位：马鞍塘组，亮晶-泥晶鲕粒灰岩：脉体切割鲕粒。-N×2； 4 金河剖面，层位：马鞍塘组，硅化泥晶生物屑灰岩：腕足+骨针+海百合。-N×4； 5 雎水罐子滩剖面，层位：马鞍塘组，放射纹鲕粒颗粒岩。鲕粒小，放射纹发育，鲕粒内部有不规则放射状泥晶充填物。-N×4； 6 汉旺剖面，层位：马鞍塘组，含生物屑凝块石泥粒岩：生物屑具有泥晶套，右上海绵骨针及腹足屑被凝块石俘获。-N×4；

2.2 岩相特征、沉积相类型及特征

前人对川西卡尼期马鞍塘组的沉积环境进行的研究较多，主要认识有：陆棚浅海环境[7]或大陆架浅海相[9]、台地边缘浅滩和陆棚浅海环境[6]、同斜缓坡[4]、大陆斜坡[2,3]、生物礁生长时水的深度不会很浅[2,3,8]。

通过对比后我们认为, 绵竹汉旺剖面(图1)底部为砂屑滩，其上为鲕粒滩，上部为生屑滩，顶部为生物礁；雎水剖面(图1)中下部为鲕粒滩，顶部为生屑滩和生物礁；金河剖面(图1、图3)下部为鲕粒滩，中间为生物碎屑滩，顶部为生物屑骨针滩(应该为礁后滩)；川科1井马鞍塘组(图1、图3)的沉积相为碳酸盐同斜缓坡中内缓坡的砂屑滩夹浅海相浅海泥微相；龙深1井(图1)为浅海陆棚相的泥页岩夹灰岩和砂泥岩沉积。各井和剖面的顶部都发育有滨海潮汐相。本区发育的砂屑滩、鲕粒滩、生屑滩和生物礁相都可以发育成良好的油气储层。

(1) 砂屑滩

砂屑滩仅在本次重点研究井川科1井(图2)和绵竹汉旺剖面鲕滩的下部发育(图1)。在龙深1井、金河剖面和雎水剖面中未发现。故砂屑滩应该呈北西向分布于孝泉—汉旺一带(图4A)，西南边尖灭于汉旺和金河之间，北东尖灭于汉旺和雎水之间。

砂屑滩微相是川西坳陷油气勘探的有利相带。

(2) 鲕粒滩

鲕粒灰岩出露于龙门山边缘(图4B)，分布范围西南起自龙深1井及什邡与绵竹的分界金河,东北止于江油马角坝。本次研究区的鲕粒灰岩厚度由南西往北东逐渐增厚,且鲕粒灰岩在金河剖面和龙深1井厚度小于2.50m, 绵竹市汉旺镇观音崖厚28.00m～30.00m, 在安县雎水镇罐子滩其厚度为64.55m，而川科1井中没有鲕粒灰岩。故鲕粒滩在南西方向边界应在龙深1井以南，在南东方向边界应在汉旺—孝泉之间。持续向北东方向，在北川县香水镇黄连桥剖面和江油县大康镇匡山佛爷洞剖面都有不完整的鲕粒灰岩露头，推测鲕粒滩仍有向北东延展的趋势。由江油大康至江油石元马鞍塘之间鲕粒滩被走向断层掩覆[4]，至江油马鞍塘，相当于鲕粒滩的层位已相变为生物碎屑灰岩向上过渡为粉砂岩及粉砂质泥岩[7]。

图3 什邡市金河实测剖面柱状图

通过微相分析(尤其与世界镶边陆架模式及缓坡模式的标准微相对比)确定了川西北鲕粒滩(生物礁群的生长基底)是形成于同斜缓坡[4]。川西卡尼期同斜缓坡的推论,是认识川西北晚三叠世早期大地构造格局和沉积环境的依据[4]。

(3) 生物碎屑滩

生物碎屑滩出露于龙门山边缘(图4C)，其分布范围比鲕粒滩要大，西南方向边界应在金河与龙深1井之间，东北方向边界在马鞍塘车站往北东方向尖灭。

通过微相分析, 尤其与世界镶边陆架模式及缓坡模式的标准微相对比后确定了川西北生屑滩的形成环境与鲕粒滩相同[4]。

(4) 生物礁

生物礁主要分布于绵竹—安县—江油一带(图4D)，主要集中于绵竹汉旺和安县雎水，且生物礁都发育在鲕粒滩和生屑滩之上。通过对川西北马鞍塘组的生物礁进行微相分析后认为川西北的生物礁是以六射海绵为主的硅质海绵障积作用与以蓝细菌为主形成的凝块石粘结作用共同造礁, 是一种深水粘结-障积型生物礁丘, 也是灰泥基质支撑的生物礁[4]。

图4 川西北晚三叠世卡尼期砂屑滩(A)、鲕粒滩(B)、生物碎屑滩(C)和生物礁 (D)微相的沉积相简图

卡尼期晚期，出现海退而海湾变闭塞，并有来自周边古陆的陆源碎屑干扰，沉积泥岩盖层覆盖了整个海绵礁-滩组合，导致生物礁群消亡。

(5) 滨海潮汐相

在川科1井、龙深1井和雎水剖面等野外剖面中都有在马鞍塘组顶部碎屑成分增多的现象。川西坳陷中部马鞍塘组礁-滩的黑色泥岩盖层的顶界与小塘子组底部石英砂岩底界之间普遍存在有类似江油马鞍塘剖面马鞍塘组丙段[7]的滨海潮汐相沉积物(龙深1井上部的泥页岩夹灰岩和粉砂岩、川科1井顶部泥岩)。

川合100井、川36井、川参1井的马鞍塘组均为滨海潮汐相的泥页岩夹砂岩。

2.3 储层和含油气性

川西坳陷马鞍塘组生烃潜力巨大[6]。川西坳陷中部钻穿马鞍塘组的井有合兴场构造的川合100井、龙门山逆冲推覆构造带大圆包构造的龙深1井、孝泉构造的川科1井、川36井。川合100井在马鞍塘组底部、雷口坡组顶部钻遇1层裂缝型含气层，龙深1井马鞍塘组未钻遇气显示层，而川科1井的储集层较好。

川科1井岩屑薄片在镜下见有：粒间孔+有机质、有机质、晶间孔+沥青、水云母泥岩-含有机质泥岩、晶间孔有机质、粒间晶间有机质、沥青条纹、裂缝中有机质;金河剖面马鞍塘组的薄片中见有生物屑被有机质浸染。川科1井马鞍塘组测井解释气显示13.80m/3层(表1)，其中气层8.00m/2层(Ⅰ类气层3.80m/1层，Ⅱ类气层4.20m/1层)，含气层5.80m/1层，试气已证实距624.00m～5634.00m为产层。

小塘子组的泥岩和马鞍塘组顶部滨海潮坪相沉积的泥岩均可以成为良好的盖层。故在川西坳陷中部，马鞍塘组具有良好的储集性和含油气性。

表1 川科1井马鞍塘组测井解释成果表①

①四川盆地川西坳陷孝泉—丰谷构造带孝泉构造川科1井完井地质总结报告。中石化股份有限公司勘探南方分公司.2009.12.18