四川盆地及邻区震旦纪末—寒武纪早期构造运动性质与作用

近期在四川盆地震旦系—寒武系获得了天然气勘探的新突破,而对于震旦纪末—寒武纪早期构造运动的认识还存在较大争论。通过岩石学特征、地震剖面特征、沉积环境等方面的研究,认识到震旦纪末的构造运动与寒武纪早期的构造运动存在明显差异。研究认为桐湾运动是以整体隆升与沉降为特征,并发育三幕构造运动,即灯影组二段富藻层沉积末期的桐湾Ⅰ幕、灯影组二段沉积末期的桐湾Ⅱ幕与灯影组三段—灯影组四段沉积末期的桐湾Ⅲ幕,桐湾期的灯影组镶边碳酸盐台地还存在轻微裂化作用下的热液沉积。寒武纪早期的兴凯运动以裂陷为主,发育两幕构造运动,即麦地坪组沉积期的兴凯Ⅰ幕与筇竹寺组沉积期的兴凯Ⅱ幕,兴凯期的上扬子碳酸盐台地遭遇较强的裂解,热液作用普遍较强,但至兴凯Ⅱ期时,裂陷活动主要发生在川南—黔北地区,川中—川北较弱。桐湾期的隆升剥蚀不仅控制了三大岩溶风化壳的发育,且其形成的绵阳—宜宾—会东巨大侵蚀沟谷控制了下寒武统麦地坪组的泥岩与页岩为主的碎屑岩沉积;兴凯运动不仅控制了有利烃源岩的发育,且与桐湾运动一起控制了有利源-储配置区的分布。因此,四川盆地震旦纪末—早寒武世发育两类不同性质的构造运动,前者主要促进了储层的发育,后者主要促进了烃源岩的发育,二者共生组合形成了震旦系与寒武系的良好油气成藏组合。     

四川盆地桐湾期古地貌特征及成藏意义

通过对桐湾运动性质、期次的分析,利用地震、钻井、露头等资料,采用"残余厚度法"与"印模法"刻画四川盆地筇竹寺组沉积前的侵蚀谷地貌形态,分析其油气成藏条件。四川盆地及邻区在晚震旦世—早寒武世发生了桐湾运动,共可分为3幕,均表现为区域性抬升与剥蚀,形成了3个假整合面。受其影响,在四川盆地中南部形成了近南北向展布的规模较大的德阳—泸州侵蚀谷,充填厚度较大的麦地坪组和筇竹寺组,成为寒武系烃源岩重要的生烃中心,与灯影组灯四段、灯二段两套风化壳岩溶储集层构成良好的成藏组合条件,有利于形成大气田,勘探潜力大。侵蚀谷成因机制与演化历史分析表明,震旦纪末期桐湾运动Ⅱ幕的逆冲-褶皱隆升、剥蚀作用以及早寒武世早期快速海侵背景下的拉张作用是形成侵蚀谷的关键。     

四川盆地麦地坪组—筇竹寺组沉积充填规律及勘探意义

为进一步深化四川盆地下寒武统烃源岩的地质认识,弄清烃源岩层的沉积演化过程及天然气成藏规律,重点通过岩性特征、测井响应及地球化学示踪等分析,对下寒武统麦地坪组—筇竹寺组进行沉积旋回序列划分与对比,揭示烃源岩层系在绵阳—长宁裂陷槽及周缘不同区域的沉积充填规律,并结合各旋回有机碳含量探讨天然气勘探领域。研究结果表明:①裂陷槽区域麦地坪组—筇竹寺组沉积最为完整,典型井如GS17井、Z4井自下而上可划分出5个沉积旋回序列SC1、SC2、SC3、SC4和SC5,并依次对应于麦地坪组、筇一段、筇二段、筇三段以及筇四段;②裂陷槽周缘台地区域下部地层往往缺失而上部地层保留,典型井如GS1井、WT1井仅可识别出最上部的一个筇四段回序列SC5;③沉积旋回横向对比发现,麦地坪组与筇竹寺组一段、二段、三段主要分布在裂陷槽内,而筇四段则以广覆式分布为特征,进一步结合筇竹寺组沉积旋回有机质含量特征发现,筇一段至筇三段厚度大且有机碳含量相比最高;筇竹寺组天然气的勘探今后仍需紧紧围绕裂陷槽及周缘展开,且北斜坡将是下一步重点勘探区域。     

四川盆地及其周缘下寒武统麦地坪组-筇竹寺组层序充填和演化模式

四川盆地及其周缘下寒武统筇竹寺组页岩气资源丰富，是重要的页岩气产气层段之一。由于该套地层埋藏深、资料少且地质条件复杂，对其开展的层序地层研究较为薄弱，这严重制约了后续研究和生产。首先对四川盆地及其周缘早寒武世构造-沉积背景开展研究，在此基础上结合岩性、颜色、测井曲线、微量元素、古生物和地震反射同相轴等特征，对麦地坪组-筇竹寺组层序地层开展研究，提出层序划分思路，将麦地坪组-筇竹寺组从下往上依次划分为4个Ⅲ级层序。进而厘清层序地层空间分布规律，建立受全球板块张性活动控制的四川盆地及其周缘麦地坪组-筇竹寺组“早期窄盆差异沉积，后期广盆稳定分布”的层序演化模式。该演化模式对深化认识四川盆地寒武纪构造-沉积格局、推动沉积成藏等地质研究及促进深部页岩气勘探开发具有一定意义。     

四川盆地高石梯—磨溪古隆起构造特征及对特大型气田形成的控制作用

应用四川盆地最新地质、地震、钻井及露头等资料,对高石梯—磨溪古隆起地质结构、地质演化进行研究,探讨安岳震旦系—寒武系特大型气田形成的控制因素。高石梯—磨溪古隆起为一主要与桐湾运动有关的近南北向巨型同沉积古隆起构造,其核部高石梯—磨溪地区震旦系灯影组顶面及相邻层系自震旦纪至今一直处于隆起高部位,并发育独立统一的巨型圈闭构造,其发育时期、地质结构、演化历史等构造特征明显有别于加里东期乐山—龙女寺古隆起。高石梯—磨溪古隆起控制安岳震旦系—寒武系特大型气田的形成与分布,主要表现为:古隆起西侧紧邻绵竹—长宁克拉通内裂陷寒武系麦地坪组、筇竹寺组烃源岩中心,且自身也发育震旦系灯影组和寒武系筇竹寺组烃源岩;控制了震旦系灯四段、灯二段和寒武系龙王庙组优质储集层的形成与展布;发育3套储盖组合,为震旦系—寒武系大规模古油藏原位裂解形成特大型气藏提供了条件。     

四川盆地晚震旦世—早寒武世德阳—安岳裂陷槽南段地质特征

基于最新钻井、地震和野外露头资料，对四川盆地德阳—安岳裂陷槽南段的地层发育与沉积充填演化等地质特征进行深入研究。结果表明：(1)四川盆地晚震旦世—早寒武世裂陷南段地层发育较全，灯一+灯二段厚度较稳定，为400～550 m；灯三+灯四段槽缘与槽内厚度差异较大，厚度差最大可达250 m；川南寒武系麦地坪组和筇竹寺组厚度相对较薄，且地层厚度变化较大，厚薄变化频繁。(2)灯四段沉积期德阳—安岳裂陷槽向南延伸，影响至川南地区。与裂陷槽中段和北段相比，南段总体具有宽、缓、浅的特征，且存在多个台阶，隆凹相间，呈指状展布。(3)川南地区灯一—灯二段沉积期以碳酸盐台地为主，沉积分异不明显；而灯四段沉积期存在较明显沉积分异，由槽内向槽缘发育盆地—斜坡—次级斜坡—斜坡—次级斜坡—台地边缘—局限台地。(4)川南地区裂陷槽的演化经历了灯一—灯二段沉积稳定期、灯三—灯四段开启期、麦地坪组—筇竹寺组充填期以及沧浪铺组消亡期等4个关键阶段。     

四川盆地德阳—安岳裂陷晚震旦世—早寒武世沉积演化特征与有利勘探方向

安岳大气田的发现,推动了板内裂陷动力学及沉积充填过程研究,但目前有关德阳—安岳裂陷成因及演化认识尚存争议。通过大量地震资料解释,结合最新钻井资料,系统研究了裂陷演化成因及沉积充填特征,指出有利勘探区带。主要认识为：①德阳—安岳裂陷形成于晚震旦世—早寒武世,具有“北沉降、南侵蚀”差异演化特征。裂陷由北往南张裂,灯二期台地边缘在绵阳—蓬莱—大足—资阳地区发育;灯四期裂陷进一步向南延伸到泸州地区;灯影末期,裂陷北部沉降,中南部抬升剥蚀,部分地区灯三段和灯四段剥蚀殆尽。②德阳—安岳裂陷灯影末期北部沉降大于南部,沉降中心在绵阳—成都一带;麦地坪末期北部继续沉降,南部开始出现沉降;筇竹寺期形成绵阳—成都、宜宾—泸州南北2个沉降中心。③德阳—安岳裂陷周缘形成侵蚀型、加积型和退积型3类台缘储层,叠合寒武系麦地坪组—筇竹寺组厚层烃源岩,形成了蓬莱—剑阁—老关庙地区和资阳—威远地区2个有利勘探区带,勘探面积达3×10⁴ km²。     

四川盆地万源—达州克拉通内裂陷的发现及勘探意义

随四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探的深入,地质认识不断创新,在川东北地区万源—达州发现了一近北东向展布的克拉通内裂陷。利用地震、野外露头资料,结合盆地区域构造背景分析,勾绘了万源—达州内裂陷的边界与空间展布,梳理了裂陷演化及其理论与勘探意义。研究揭示:(1)震旦系灯一、二段在地震剖面上有明显的"陡坎"带,显示台地边缘相带的存在,总体呈近北东向展布;(2)裂陷周缘灯影组一、二段较厚,灯影组三、四段较薄,裂陷内部灯影组一、二段较薄,灯影组三、四段较厚;(3)裂陷演化分为震旦纪灯一段—灯二段沉积期的形成阶段、灯三段—灯四段沉积期的充填与沉降阶段以及早寒武世麦地坪组—筇竹寺组沉积期的萎缩—消亡3个阶段,其形成受早期南华纪裂谷及区域性隆升联合控制。万源—达州克拉通内裂陷的发现改变了四川盆地震旦纪—早寒武世构造沉积格局的传统认识,该裂陷周缘震旦系天然气成藏条件有利,是今后的重要勘探方向。     

川东北地区胡家坝震旦系灯影组古油藏特征及其油气勘探意义

四川盆地东北缘米仓山前带胡家坝灯影组古油藏主要分布于灯影组四段,越靠近顶部丰度越高,储层沥青主要为油层沥青和运移沥青。油源对比分析表明,胡家坝灯影组古油藏油气主要来自于侧向的优质筇竹寺组烃源岩,不排除灯影组三段泥质烃源岩供烃的可能。川东北地区筇竹寺组烃源岩在晚志留世进入初期生油阶段;在二叠纪末进入生油高峰,此时油气侧向运移至胡家坝灯影组储层中形成古油藏;在中三叠世有机质演化进入高成熟阶段,古油藏中原油裂解;晚白垩世至今,构造抬升剥蚀使得古油藏遭到破坏,形成现今残留古油藏。胡家坝灯影组古油藏的发现对四川盆地震旦系灯影组油气勘探有重大意义。灯影组四段主要为一套台缘丘滩相沉积,优质储层发育,以一、二类储层为主,灯影组四段上覆筇竹寺组作为区域和直接盖层,封盖条件好,表明川东北地区震旦系灯影组具有较好的勘探潜力。     

从优质烃源岩到储层：构造——沉积分异格局下的四川盆地中西部下寒武统页岩气勘探前景

四川盆地下寒武统麦地坪组—筇竹寺组是继上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组后的又一个页岩气重点勘探开发层系,但关于该盆地中西部地区下寒武统地层划分比对尚存在着争议,因而制约了对该区下寒武统页岩气的研究和评价。为此,在系统梳理作为常规油气烃源岩的四川盆地中西部地区下寒武统地层与时间框架、黑色泥页岩形成与分布规律的基础上,结合其深埋藏—强隆升—强改造的构造背景,研究了下寒武统页岩有机质热演化过程与页岩气富集条件,并指出了有利区。研究结果表明:(1)参照国际寒武纪地层与时间对比序列,该区下寒武统黑色岩系的时间—空间分布关系受震旦系—寒武系界面差异性控制,麦地坪组—筇竹寺组并不都是纯黑色岩系;(2)构造—沉积分异格局下的四川盆地中西部麦地坪组—筇竹寺组厚度差异大,绵阳—长宁拉张槽中北段内是富有机质黑色页岩的沉积中心,是页岩气的最佳富集区;(3)麦地坪组—筇竹寺组在四川盆地存在局部中等成熟度的分布区域。结论认为,在有效解决4 000 m深层工程压裂技术问题的基础上,除了四川盆地威远构造以东资阳—内江—大足为最有利勘探地区以外,川西坳陷北段前陆扩展变形带的矿山梁—碾子坝—河湾场地区与米仓山前缘地区也可以作为下一步页岩气勘探的有利区。     

四川盆地寒武系沉积前震旦系顶界岩溶地貌特征及其地质意义

受桐湾运动的影响,四川盆地震旦系灯影组发育2期大规模风化壳岩溶作用,岩溶识别标志明显。为探寻岩溶作用与震旦系灯影组油气成藏的关系,综合应用野外剖面、新钻井以及地球物理勘探资料,通过分析不整合面上、下地层的补偿关系,根据灯影组"残余厚度"和下寒武统"印模厚度"的特征,依据地层厚度组合关系恢复了该区寒武系沉积前震旦系顶界的岩溶地貌,并将其分为岩溶高地、岩溶坡地、岩溶谷地和岩溶盆地4个二级地貌单元,认为寒武系沉积前四川盆地震旦系顶界具有大型近南北向侵蚀谷地和大面积分布的岩溶坡地并存的地貌特征。在此基础上,研究了桐湾期的表生岩溶作用对灯影组储层形成和油气成藏的重要意义:①大面积分布的岩溶坡地与灯影组丘滩体叠合形成了连片叠置发育的优质储层;②近南北向大型侵蚀谷地充填下寒武统巨厚的优质烃源岩,形成了古隆起高部位下寒武统生烃中心;③优质烃源岩与储层大面积对接有利于油气侧向运聚成藏。     

川北米仓山地区震旦系灯影组差异化岩溶作用分析

四川盆地灯影组以一套碳酸盐岩沉积为主,优质储层发育普遍受岩溶作用影响。川北米仓山地区早古生代为一个范围相对稳定且露出水面的陆地,在桐湾期与川中古隆起具有很好的可对比性。通过重点剖面碳、氧同位素特征分析及镜下观察,对灯影组二段和灯影组四段(下文简称“灯二段”和“灯四段”)不整合岩溶特征进行了系统对比。灯二段储层表现为葡萄状白云岩发育顺层、穿层溶蚀洞缝;而灯四段则以砂糖状白云岩晶间孔、藻纹层白云岩针状溶孔和角砾间孔隙为主,与前者相比灯四段表现为更多类型且更为发育的储集空间。灯二段、灯四段不整合面附近碳、氧同位素值由底及顶有逐渐变低的趋势,且灯四段白云岩碳、氧同位素值比灯二段整体较低,在纵向分布上更为偏负。综合说明了桐湾二幕较桐湾一幕构造抬升更为强烈,灯四段较灯二段受表生岩溶剥蚀影响更深,反映了桐湾运动不整合对灯影组储层发育起着主要控制作用。     

Formation and destruction processes of upper Sinian oil-gas pools in the Dingshan-Lintanchang structural belt,southeast Sichuan Basin,China

The lower Cambrian Niutitang Formation hydrocarbon source rocks at the Dingshan-Lintanchang structure in the southeast Sichuan Basin were of medium-good quality with two excellent hydrocarbon-generating centers developed in the periphery areas, with a possibility of forming a medium to large-sized oil-gas field. Good reservoir rocks were the upper Sinian (Dengying Formation) dolomites. The mudstone in the lower Cambrian Niutitang Formation with a good sealing capacity was the cap rock. The widely occurring bitumen in the Dengying Formation indicates that a paleo oil pool was once formed in the study area. The first stage of paleo oil pool formation was maturation of the lower Cambrian source rocks during the late Ordovician. Hydrocarbon generation from the lower Cambrian source rocks stopped due to the Devonian-Carboniferous uplifting. The lower Cambrian source rocks then restarted generation of large quantities of hydrocarbons after deposition of the middle Permian sediments. This was the second stage of the paleo oil pool formation. The oil in the paleo oil pool began to crack during the late Triassic and a paleo gas pool was formed. This paleo gas pool was destroyed during the Yanshan-Himalayan folding, uplifting and denudation. Bitumen can be widely seen in the Dengying Formation in wells and outcrops in the Sichuan Basin and its periphery areas. This provides strong evidence that the Dengying Formation in the Sichuan Basin and its periphery areas was once an ultra-large structural-lithologic oil-gas field, which was damaged during the Yanshan-Himalayan period.     

四川盆地震旦系-寒武系天然气成藏模式与勘探领域

四川盆地震旦系-寒武系成藏条件好、天然气勘探领域多、资源潜力大,发育寒武系筇竹寺组、震旦系灯影组三段和陡山陀组优质泥岩以及震旦系灯影组泥质碳酸盐岩4套烃源岩,震旦系灯影组四段丘滩体白云岩、灯影组二段丘滩体白云岩、下寒武统龙王庙组颗粒滩白云岩和中寒武统洗象池组岩溶白云岩4套规模储层,震旦系灯影组三段泥岩、下寒武统筇竹寺组泥岩和中寒武统高台组膏盐岩3套直接盖层,具有良好的生-储-盖组合。根据不同区域成藏条件和成藏主控因素的不同,建立了四川盆地震旦系-寒武系的4种成藏模式：裂陷两侧台缘带构造-岩性气藏成藏模式、裂陷内岩性气藏成藏模式、川中台内构造岩性气藏成藏模式和川东川南构造气藏成藏模式。评价了全盆地的4个勘探领域：①裂陷两侧台缘丘滩体的储层品质和源-储配置好,勘探的关键在于优选构造稳定且保存条件好的目标;②裂陷内孤立丘滩体发育岩溶储层,且被烃源岩包围,精细刻画孤立丘滩体是勘探的关键;③川中台地内的储层和烃源岩大面积叠置,构造稳定,但资源相对分散,寻找富集区是勘探的关键;④川东-川南构造带发育成排成带的构造圈闭,寻找保存条件好的圈闭是勘探的关键。     

中国古老小克拉通台内裂陷特征及石油地质意义

台内碳酸盐岩是继台缘礁滩后值得关注的潜在勘探领域。基于露头、岩心、薄片观察及单井、地震、测试分析等资料,解剖四川盆地德阳-安岳晚震旦世-早寒武世台内裂陷石油地质特征及成因,类比塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷。结果表明：罗迪尼亚泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景,张性或走滑断裂、差异沉降作用是台内裂陷形成的关键;德阳-安岳台内裂陷经历了灯二段侵蚀发育期-灯四段裂陷发育期-麦地坪组-沧浪铺组裂陷鼎盛-充填期-龙王庙组缓坡台地发育期的演化过程,其控制了筇竹寺组、麦地坪组两套烃源岩和灯四段、龙王庙组两套储集层的发育;烃源岩和储集层的空间配置构成"侧生侧储"和"下生上储"两类成藏组合;塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷与德阳-安岳台内裂陷具相似的地质特征,勘探潜力值得期待。上述认识使勘探领域由台缘拓展到台内,对中国古老小克拉通台地海相碳酸盐岩油气勘探具指导意义。     

川中震旦系灯影组原生—同层沥青的成因及意义

以往研究认为,四川盆地震旦系灯影组广泛存在的沥青为后生—储层沥青,其来自古油藏裂解,油源为下寒武统泥岩。但近年在四川盆地震旦系灯影组亦发现原生—同层沥青存在,是以上观点无法解释的。通过重新研究四川盆地震旦系灯影组沥青镜下赋存状态、生物标志物及沥青含量分布特征,并结合震旦系灯影组碳酸盐岩无机微量元素等的分析,结果表明沥青确实有来自震旦系灯影组碳酸盐岩生油岩的贡献,且灯影组碳酸盐岩也具备了形成好的生油岩的古沉积环境和保存条件。     

川西北地区海相烃源岩地球化学特征、分布规律及天然气勘探潜力

川西北地区为近年来四川盆地天然气勘探的热点地区,但时至今日对该区海相烃源岩的地球化学特征和分布仍缺乏全面的研究。选取8条露头剖面对川西北地区下震旦统陡山沱组、上震旦统灯三段、下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组、中泥盆统、中二叠统茅口组、上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组8套海相烃源岩进行了系统的有机地球化学分析,探讨了该区天然气勘探潜力。筇竹寺组优质烃源岩厚度最大,可达80 m,其次是上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组,厚度可达20~30 m,其他层系优质烃源岩厚度均较薄。从有机质丰度来看,陡山沱组、筇竹寺组、龙马溪组、龙潭组/吴家坪组和大隆组总有机碳含量(TOC)大于3%的发育优质烃源岩,灯三段、中泥盆统、茅口组有机碳含量整体偏低。从下寒武统筇竹寺组至上二叠统大隆组烃源岩干酪根碳同位素值逐渐增高,陡山沱组、灯三段和筇竹寺组烃源岩δ¹³C值小于-30.0‰,有机质类型以Ⅰ型为主,龙潭组/吴家坪组与大隆组烃源岩δ¹³C值主要分布在-28.0‰~-26.0‰之间,有机质类型以Ⅱ2型为主,其他介于两者之间。川西北地区除广元矿山梁、朝天二叠系和朝天泥盆系的烃源岩处于成熟阶段之外,大部分地区处于过成熟阶段,主要以生干气为主。多套高丰度烃源岩的发育奠定了川西北地区海相天然气资源丰富,以筇竹寺组和上二叠统烃源岩为气源的含气系统是川西北地区未来天然气勘探的关注领域。     

川中古隆起灯影组储层发育控制因素及展布

以四川盆地川中古隆起区深层最古老的震旦系碳酸盐岩为研究对象,通过对储层宏观、微观特征观察及储层发育控制因素的深入研究,表明灯影组储层为"丘滩相+岩溶"复合成因类型,储层发育受丘滩相的控制,岩溶叠加改造扩溶或新增孔隙(洞)是现今储集空间的主体。同时提出桐湾期灯影组岩溶为早成岩期层控(受丘滩相约束)型风化壳岩溶,川中古隆起区丘滩相与区域性岩溶作用的大面积叠合是灯影组储层大规模连片发育的关键。受丘滩相发育程度和岩溶改造强度差异的影响,古隆起区不同区带储层发育程度存在差异,高石梯构造-磨溪构造西侧南北向带状区为储层发育"甜点"区。灯影组储层预测的关键在于丘滩体的有效识别和岩溶地貌的精细刻画,寻找与磨溪-高石梯类似的丘滩体和岩溶残丘-岩溶陡坡叠合区。