石2017年2月 油勘探与开发 Vb1.44 No.1 21 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT 文章编号:1000.0747(2017)01.0021-11 DOI:10.11698/PED.2017・01-03 上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征 刘忠宝・,2一,高波・,2一,张钰莹4 杜伟1,冯动军1,聂海宽 100083;2.中国石化石油勘探开发研究院,北京100083; (1 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 3.中国石化页岩油气勘探开发重点实验室,北京 100083;4.中国地质大学(北京),北京100083)基金项目:国g-自然科学基金项目(41202103);中国石油化工股份有限公司科技开发部项目(P15114) 摘要:通过露头、岩心、薄片、矿物X衍射、氩离子抛光、扫描电镜及钻井资料的综合研究,在上扬子地区寒武系 梅树村组沉积期~筇竹寺组沉积期沉积地层中识别出9种页岩岩相、5类沉积相标志,提出了页岩沉积相类型精细划 分方案,建立了页岩沉积演化发育模式。指出梅树村组沉积期与筇竹寺组沉积期在沉积作用方式、沉积体系类型及 沉积相分布上均存在差异:梅树村组沉积期以机械一化学沉积和生物沉积为主,主体为碳酸盐缓坡台地一陆棚一斜坡 深水盆地沉积体系;筇竹寺组沉积期以砂质机械沉积、泥质絮凝及生物沉积为主,主体为滨岸一陆棚一斜坡一深 水盆地沉积体系。资阳一长宁近南北向展布的地区、东南部鄂西一渝东一黔中及东北部宜昌~房县一线的地区为两 个深水陆棚相富有机质页岩沉积中心,是页岩气勘探有利地区,但前者富有机质页岩以多层、薄层为特点,后者以 一连续厚层为特点,今后应考虑其差异进行有针对性的页岩气勘探部署。图8表2参23 关键词:页岩;岩相;沉积相;下寒武统筇竹寺纽;下寒武统梅树村组;上扬子地区;四川盆地 中图分类号:TEl22.2 文献标识码:A Tvpes and distribution of the shale sedimentary facies of the Lower Cambrian in Upper Yangtze area,South China LIU Zhongbaol,2一,GAO Bo1,2一,ZHANG Yuying ,DU wei ,FENG Dongjun ,NIE Haikuan r1.St口fe Key LaboratDry ofSh口le Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development,Beijing 100083,China;2 Petrole , 点:) r口 fD 口 P, ductiD Research Institute,SINOPEC,Beijing 100083,China;3.Key Laboratory ofShale Oil ̄Gas E pzD,.以ff0 ,zd Producti0 ,SINOPEC,Beo'ing 1 00083,China;4.China University of Geosciences,Beijing 1 00083,China) Abstract:Based on comprehensive analysis of outcrops,cores,rock thin sections,mineral X-ray difraction and Argon ion-milling— scanning electron microscopy,nine lithofacies types and five facies marks in the Lower Cambrian Meishucun Formation and Qiongzhus Formation in the Upper Yangtze are identiifed,a classification scheme of the shale sedimemary facies is proposed,and the deposition and evolutiOn mode1 of the shale in the Lower Cambrian is figured out.This research shows there are diference in sedimentation,types and distribution of the sedimentary facies in the Meishucun Formation and Qiongzhusi Formation.The main sedimentation modes in the Meishucun Stage were mechanica1.chemical and biological sedimentation,the sedimentary facies(from west to east)were carbonate ramD,shell,and slope and bathyal basin.The main sedimentation of the Qiongzhusi Stage was elastic mechanical,argillaceou。 locculfatiOn and bio1ogical deposition,and the sedimentary facies were shore,shelf,and ramp and bathyal basin.There are two depositional centers&rich organic shale in the Upper Yangtze which are he prospecttive area for shale gas exploration・The first On。 。 “ the Zi3,ang-Changning area in nearly north.south strike,which is characterized by multiple thin layers.The other one is in the Western Hubei.Eastem Chongqing—Middle Guizhou and Yichang.Jianshi—Fangxian,which is characterized by the thick_layer shale・The shale gas exploration in these areas in he ftuture should take pe ̄inent strategies in line with their differences・ Kev words:shale:lithofacies;sedimentary facies;Lower Cambrian Qiongzhusi Formation;Lower Cambrian Meishucun Formation; Upper Yangtze area;Sichua ̄Basin 引用:刘忠宝,高波,张钰莹,等.上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征[J].石油勘探与开发,2017,44(1): 21.31. LIU Zhongbao,GAO Be,ZHANG Yuying,et a1.Types and distribution of the shale sedimentary facies of the Lower Cambrian in UpperYangtze area.South China[J].Petroleum Exploration and Development,2017,44(1):21‘31. 1研究区概况及研究思路 近年来,随着美国、加拿大、中国等国家在页岩 油气勘探开发领域取得成功,改变了石油地质学家对 泥页岩的传统认知,即泥页岩除具有生烃、封盖性能 外,还可以储集油气,具备生一储一盖一体的特点,在颠 石油勘探 -j开发・油气勘探 覆常规油气勘探理沦的同时,也使非常规页岩油气勘 探成为罔内外的热点研究领域 页岩层系沉积相分析 是页岩油气勘探研究中不可或缺的基础工作,VI前认为 海相富有机质页岩主要发育于浅海陆棚沉积环境[ , 色泥页岩层系,其厚度大、有机质丰度高、分 i范 广,是中闰南方寻找海相页岩气的重要勘探层系之一 (见网1)。前人对南方曾开展过多轮次、多层系的岩 相古地理编图【s刮,提m了下寒武统为海相克拉通盆地 背景下的浅水陆架或陆棚沉积的重要认识,但受编【皋] 卉代浅海陆棚(陆表海环境)与现代浅海陆棚(陆缘 海环境)沉积特征仔在差异,前者沉积时间长、厚度 大、分 广,而后者沉积时间短、厚度小且范匍局限。 范围大、钻井少等条件的限制,已难以满足日前页岩 气勘探开发的实际需求,急需以其成果为基础和指导, 开展更为精细的沉积相研究。近年来,针对研究 寒 武系开展了大量的页岩气调查与钻探工作,相继获得 了一些页岩气发现:在川I西南W201井和JY1井筇竹 寺组、黔南HYl井九门冲组、黔东南TX1井卞蹄塘组 外学者认为海相富有机质页岩沉积可用“黑海”滞 留静海模式与沿岸} 升洋流模式进行解释[引。对中 四 川I盆地下志留统龙码溪组研究认为,深水陆棚相控制 了富有机质页岩的发育,是页岩气勘探有利相带_4】。总 之,国内外学者均 认识到对泥页岩层系开展精细的 沉积相划分,明确有利沉积相带可为页岩油气勘探选 裂测试均获得贞岩气流,充分揭示了寒武系良好的 页岩气勘探潜力,也为进一步的勘探研究提供了较_F 富的资料。为此,本文通过典犁露头剖面观测、新钻 页岩气井岩心观察、室内岩矿测试及钻(测)井等资 中 ’ 区评价提供重要地质依据。 早寒武世早期I二扬子地区沉积发育了一套海相黑 回 田 图 钻井 露头 川 地边}捍 囹 四 口 地层厚度 缓坡台地缓坡龠地 等值线/m (云坪) (厌坪) 桥亭 落人洞 房县 ~3O 口 口 口 坂(云)泥质 灰泥质禽磷硅炭泥质 浅水陆棚 浅水陆棚 深水陆棚 I 1一 \ \ 一 |菇El、 巴中 ■ ,口 口 口 炭泥质 硅炭质陆棚 硅泥质 深水陆棚 边缘斜坡 深水翁地 / 宣汉 儿『它 ■ 西昌 ■ ■ 攀枝花 图1 上扬子地区位置及其早寒武世梅树村组沉积期沉积相分布图 2017年2月 刘忠宝等:上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征 料综合分析,开展了早寒武世早期页岩岩相、沉积相 标志、沉积相类型及特征的研究,并结合构造一古地貌 特征,建立了页岩沉积演化发育模式。以此为指导, 综合单(连)井岩相分布及地层厚度等因素,刻画了 早寒武世梅树村组沉积期和筇竹寺组沉积期沉积相平 面展布特征,指出富有机质页岩发育的有利相区,对 发展细粒沉积学及指导研究区寒武系页岩气勘探选区 部署具有重要理论与现实意义。 的4统划分方案[9-10】,据此可将研究区下寒武统划分为 2统(纽芬兰统和第二统)4期,其岩石地层分区多, 地层名称复杂多样,主要地层分区及各组之间对应关 系详见表1。地层对比研究表明,4期地层横向可对比 性较好,其中梅树村组沉积期地层以发育小壳化石为 标志,具有高自然伽马、高电阻率的电性特征;筇竹 寺组沉积期地层自然伽马及电阻率曲线均较平直;沧 浪铺组沉积期地层自然伽马及电阻率曲线以锯齿状为 2地层特征 目前国际上寒武系划分采用的是中国彭善池提出 主;龙王庙组沉积期地层为低自然伽马、高电阻率的 碳酸盐岩沉积。本文重点以下寒武统梅树村组沉积期 一筇竹寺组沉积期沉积地层为研究对象。 表1 上扬子地区早寒武世(纽芬兰统一第二统)主要地层分区及划分对比表 3岩相类型及特征 典型露头剖面和钻井的页岩全岩矿物组成研究表 明,梅树村组沉积期一筇竹寺组沉积期页岩矿物成分 以黏土矿物和石英为主,其次为长石、碳酸盐矿物、 黄铁矿及胶磷矿。依据岩石矿物成分、镜下结构构造、 有机质含量及古生物化石等特征,共识别出9种页岩 岩相类型(见图2)。其中含小壳化石磷炭质页岩、含 小壳化石硅质页岩主要发育于梅树村组沉积期,硅质 页岩、炭质页岩在梅树村组沉积期和筇竹寺组沉积期均 有发育,钙质纹层炭质页岩、泥(粉)晶钙质页岩、 纹层状黏土质页岩、纹层状粉砂质页岩和粉砂质页岩主 要发育于筇竹寺组沉积期。图2中(a)一(e)岩相主 要形成于浅水、含氧、较弱水动力沉积环境,(f)一 (i)为较深水、贫氧、较弱水动力一弱水动力沉积 环境。 4.1层理构造 层理构造主要有8种:①水平层理(见图3a)及 (钙质或粉砂质)纹层;②平行层理;③波状层理; ④小型交错层理;⑤灰质条带;⑥小型变形层理及扰 动构造(见图3b);⑦透镜状层理(见图3c);⑧滑 塌构造(见图3f、3g)。其中以①、②最为发育,在 露头剖面和岩心观察中均较常见,主要形成于水体安 静的沉积环境;③一⑦仅在局部地区砂泥岩互层段中 较发育,如CS1井石牌组下部,反映出沉积过程中沉 积物的供给及水体环境是不断变化的,水体相对动荡。 4.2黄铁矿 黄铁矿是富有机质沉积的特征矿物,对沉积环境 具有重要的指示意义。其矿物形态和粒度大小可以用 来判断成因及沉积环境的差异[¨】。宏观岩心与微观氩 离子抛光.扫描电镜观察发现,主要发育4种类型黄铁 矿:①黄铁矿团块,个体最大可达5 cm ̄8 cm,但晶粒 4典型沉积相标志 沉积相标志是沉积相类型划分的重要依据,通过 极细小;②自形粒状黄铁矿集合体,单晶大小0.2~1.0 ClTI(见图3i);⑨黄铁矿条带及透镜体,条带与岩层 面平行,宽0.3~2.0 cm,透镜体沿层面断续分布; ④莓状黄铁矿集合体,由大量微米级、形态和大小基本 相同的黄铁矿微晶聚合形成类似草莓状的球形集合体, 草莓体的大小分布可指示氧化或缺氧的沉积环境[¨】。 研究区大量页岩扫描电镜图像鉴定分析表明,莓状黄 典型露头剖面与钻井岩心观察、岩石薄片与氩离子抛 光.扫描电镜鉴定分析,共识别出5类沉积相标志,包 括:层理构造、黄铁矿、结核体、上升洋流作用产物 及古生物化石。各类相标志发育特征详述如下。 24 1} 探 j J1:发・州j 助 { VoI.44 No (|I)“i'l,卜 化r 嘴 J・nIj ̄ ,, ‘ I J,J0J膦J-E r 』 t, i ,l~允Jjf={物质多 I 状 k职1 状 ’ifjJ,.IYl J{ ,-1 ∞比;(b) ,卜 fE 1。』贝 。一 ,0 0 5 l。』 J c.个f水小.JLf敞水 』L f‘f牧水. ,J m l 【J戊.・ “} 』贞海 f j 『.IIYl Jl:.- n 光;(c)川’』 ljI柑,』{状 i .J戊 过 3.I『 {数小r 蜒 ! 埭q j f戊小规lJ!lJ多边形,坨0flj 人f}}l I 状f J l J-矗,IIYI JI‘,IT n j :(c) l质纹J 城质 . 0 J l纹L I{I l_ 比;(f) (粉)l f1 l J菀iO. ,el1llg'i:h r 合f小 I 歧I J火4 搜 状II:I*1].LI JI ,rp 比;(g)纹J K ,i ;ll l’』 物、 1蜒 粒技 f Lj V'I¨戊. )4:JL JB,:‘ 状l搜且I状分 jKr 0 .{ 卒J『li 』业较 陵们一次帔『n状,.IYI”,PI “∞比 [1 ̄lll JmI,I 偏)匕:(d)城J一矗 l。 .rf・处 Ⅱ 『 【。} ,J、j。5 u1],J I 』变较女J . 分 J,坨 f『觜 IJ .- ’}以 :,少{l {'JL)觅{i} 史J ・ 线状分f 1,坨 1 j1f1i,rf;“ )匕;(h)纹J 状籽}砂h矗 比;(i)粉砂J以叽 ,i 一 Il】甜.【 物、,I …戊.J 次 (IJ.IYI"t.1 图2 上扬子地区早寒武世梅树村组沉积期一筇竹寺组沉积期页岩岩相特征 铁 ’介体较发f,, 以2~5 m乃卜( 31), l 质2。‘ 核币【1 7 ,f 十JL质黍 夕 一 ’ 纠【成,个 十¨×、J较/卜, 仪个!}jll样 .f l 少: 人于10 m傅状集合体 总体 .Iff 一般0-3~2.0 cm,耍¨HY l”儿『J 7llI 卜部 顷 段 IJ发f『较多的陔 ,dA 状结十袤体( 3h),J 卜 址?rE流干¨洋流作川卜,…海底Iti. 成 胶 作川J 戊, K缓巾!{,反映i)C,t:Jt水体较深的 水动 C干』!环境 4.4上升洋流作用产物 I 洋流址 棚环境f-j人l;,li斜坡环境 l1币=嵫的 作川之・,』 通过 }束 利r,fi物发f『的瞵、 、 ;‘, 川i 仃多种类J 铁矿,见 址人f 俅状越 铁矿的发育,反映… ii 肜成J J火瓴沉积 境 4.3结核体 结恢体址・种沉私l申勾造, ・般发育{ 外陆IH"伞 i ̄liI. 地中I fJl 5环境『Il,』L:Jt:J成 就停』 卜K{i 1 卡发 较发f,, 低订C1=j{速率,被 减 削…/爻钻仆 心脱察发脱,研究 J 肜念、成分11]‘划分为2币l- 铁族儿 及fl f等 芥物质,l 进谢 机顷 源坩的 彤J戊li 3l 俐f究【 发f ,ft 流{1 ¨j肜成fn 5_fIlt I[}l!iJC 干Jl卡,J : 磷块 、磷质 ( J刽3e); “卜 } :(1) 球状 /f , {冬, 邴 卡勾敛 ,成分为 匝泥 ・股o.1~0.5 m l币I 质 f1Ji i‘,个体十IJ刈较人, Ji『北l柯 桥 :‘削Iffi-%,家 纰f 邴深灰色钙J炙 炭 7;- ̄_It合;⑧炭。 .膦贝 硫化物甫 J 一 色 【/\;④ 一 质 一 . 纹J 状贝柑段・It 人ll}椭球状 卞发仆发ff( 反映j 彤成h 水低能 }l!环境;②煳状 3d), 怵,II1 【 ;⑥炭. 质 硫化物 J l合 述5种 ̄JlI.}I4 f 流作川彤成 20 I 7年2月 刘忠尘等:上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征 (a)水平层理.CSl井 牌组粉砂质页岩,岩 t2,;(b)扰动构造.CSI井f 牌组粉砂质页岩,岩心;(C)透镜状层.flll,CSl井 牌组粉砂质页岩,岩心; (d)椭球状版泥质结核怵,南江桥亭郭家坝组钙质纹 页岩.野外露头;(e)富磷层段.瓮霞水和牛蹄塘组底部I 升洋流标志,野外露头;(f)斜坡滑 塌h 质角砾.HYI井儿f"p组底 硅质岩,宥心;(g)垮塌浊流砂质沉积.JY1井筇竹寺组.岩心;(h)富硅瘤状结核体,黏土质外壳.HYI片九f J 冲 底邦硅质贝 .岩心;(i)粒状靖铁矿集合体,HYI井九f J冲组炭质贞岩,岩 t2,;(i)硅质放射虫.瓮安永和叶:蹄塘组炭质页 .单偏光;(k)蜂 窝状 硅有机质颗粒.}I:藻囊果.结构孔保仔完好.汝拉沟牛蹄塘组页 .扫描电镜;(1】德状黄铁矿集合体.秀山溶溪水井沱组页I岩.扣捕电镜 图3 上扬子地区早寒武世梅树村组沉积期一筇竹寺组沉积期页岩典型沉积相标志 的重要产物广泛发育于川东南及黔北牛蹄塘组下部。 4.5古生物化石 跳剖面牛蹄塘组),蓝细菌只能生活在浅水区,故红 藻(见图3k)、褐藻可发育于深水陆棚沉积环境,而 蓝细菌可发育于浅水陆棚环境【H1;②放射虫,放射虫 不同的生物具有特定的生存环境,因此页岩的生 物类副能够反映其形成的沉积环境。研究区古生物类 型主要有:①藻类,不同藻类生活的水体深度不同, 一的多囊虫类壳体是不易溶解的兀定形硅,能在海底沉 积物中被较好地埋藏保仔,其残体是研究深海沉积不 可或缺的重要微体 生物化石L151。研究区瓮安永和剖 面牛蹄塘组下部炭质页岩中见硅质放射虫(见【皋1 3j), 般水深50~60 m,红藻町生活在较深水区(松桃盘 石牛蹄塘组),褐藻残片可在较深水区埋藏下来(羊 石油其Jj探 j开发・油气勘探 揭 其页岩发育于较深水沉积环境。 划分为砂泥质浅水陆棚、泥质浅水陆棚、碳酸盐质浅 水陆棚及混积浅水陆棚4种微栩。 GR 深度/ 7’()(=、/% AP】 洲l自I 0 5 m f \ l \ 、 5沉积相类型及特征 以岩栩划分、沉积相标志识别、典 露头及单井 相分析为基础(见 4),考虑实际生产中适用性和可 沉积卡H标忠 、I f徵 t-I1 们 操作性,按水体深度’j沉积物类 2种囚素相结合的 方法,捉 沉积相类型精细划分方案,在梅树村组沉 积期一筇竹寺组沉积期贞岩中共识别}{J 5种相、8种亚 桐和l6乖叶,沉积微相(见表2)。重点针对陆棚相的各亚 卡}1及其微相特 咩述如下。 5.1浅水陆棚亚相 3 284— A1j A1三A1 3 288;i A1 — A】 点水 泥J蓖 棚 陆棚 黏土质页 莓状 ,3 292— 黄铁矿. 3 2851TI, 捕1U镜 深 贡 水 i 辅栅j 炭 硅 l I 、 3 296— !r (、; ;C 一 3 30O一 嘲纹 状 陆 棚 尼 】/ 引 3 304— 浅水陆棚为处于滨外浪 面之下至风暴浪基面之 I:的区域,水体较浅,海底地形较平缓,沉积物以砂 泥及碳酸 为丰,常具有牵引流的特征,水动力条件 村I对较 ,…¨歇性动荡1 按沉积物类 可进一步 3 308一 灵 I田耀璧 翌翳圈 目粉砂质贝 硼 黏±:质贝 圄炭质负芊 图4 JY 1井筇竹寺组上部页岩段沉积构造及微相特征 表2 上扬子地区早寒武世梅树村组沉积期一筇竹寺组沉积期沉积相类型划分及其特征 5.Ill砂泥质浅水陆棚微相 卞 发f, 近碎屑物源 陆的地区, 石类 以浅厌色粉砂质贝 、泥质粉砂 f.j灰色黏土质贞岩、 粉砂 i ̄;2-发f『为特 ,厘米级和毫米级平行纹 或 以灰色黏土质页岩为主,偶见少最粉砂质纹层发台, TOC值(总有机碳含量)很低,如川东南L1升牛蹄塘 组2 503~2 550 m,TOC值小于0.2%,常规测舛 线 表现为自然伽马中低值(1 10~1 50 API),且形态 ,水 较发f『,偶 波状 理、透镜状层婵及小副 岩性基本无变化,以泥质沉积为主,形成于安静、 交钟}J j【lI 殳I】JY1外筇竹寺组3 350~3 550 m、CS1 Jt'- ̄'/牌组1 85 1~1 876 m辛婴为粉砂质贝岩卜j泥质粉 水体稳定的沉积环境。 5.1.3碳酸盐质浅水陆棚微相 砂 小等 , 沉秋( 冈5),常规洲井}#1线表现为 较 rf的『{然伽,5低伉(90~1 30 API),加积沉积特 }jI】 ,纵向f 度较大,口r达几百米。 5.1.2泥质浅水陆棚微相 主要发育在碳酸盐岩古陆或水下隆起的阍边地 区,岩石类 以灰色灰质 岩、泥质灰 及薄层泥品 灰岩 层为主。如彭水CS1井2 253~2 256 m、鄂中 陆西侧长阳王子石、石牌等剖而水井沱组均发育该 类做相沉积、 发f『 远离碎屑物源『 陆的地区,岩石类 等:上扬子地 下寒武统页岩沉积卡fj类 及分 特 27 目粉砂质 舟[]泥质粉砂 纹J 或条带 图5 CS1井石牌组砂泥质浅水陆棚微相特征 5.1.4混积浅水陆棚微相 主要发育在碎屑物源’ 陆 碳酸盐岩古陆(或水 下隆起)之间的过渡地区,岩石类型为粉砂质页岩、 黏上质页 与灰质泥岩、泥质灰岩互层混合沉积,如 DS l井3 250~3 350 m黏土质贞岩一薄层泥质灰岩.砂泥 岩互层的沉积序列,常规测井曲线表现为微齿状自然伽 低仳(20 ̄40 API),反映较为动荡的浅水沉积环境。 5.2深水陆棚亚相 深水陆棚为风暴浪旗面以下,靠近大陆斜坡的相 对深水 域,沉积水动力条件弱,能量低[ ̄6-a 7] j浅 水陆棚相比,其沉积物颜色 深、粒度更细、有机质 含 高 按沉积物类 可进一步划分为含磷硅炭泥质 深水陆棚、炭泥质深水陆棚、碳酸盐质深水陆棚、砂 泥质深水陆棚、深水浊积砂5种微相类 。 5.2.1含磷硅炭泥质深水陆棚微相 该_})l=积微相以富磷、富硅、富炭为特 ,} 升洋 流作用较发育,常见黄铁矿团块及磷质结核 .如Z4井 4 275.0~4 471.5 m,主要为深灰色含硅磷h云岩及灰 岩、泥质I,1云岩和硅质页岩、灰质页岩互层;GS1 7井 5 325~5 465 m,主 为门 岩、灰岩 硅质岩、硅质 页岩、黑色 岩互层,含胶磷矿 ;JY1井3 580~3 640 ITI,: 为磷质『LI云岩、云质泥岩、炭质页岩 ,自 然伽码能 测井显示,钍铀比低(小于2),反映较深 水、『才】塞、缺氧沉积环境 5.2.2炭泥质深水陆棚微相 主要以发育灰黑色一黑色炭质页岩、不含或仪局 部含少量极细粉砂为特征,如HY1井九门冲组} 部、 金沙岩孑L和瓮安永和剖面牛蹄塘组下部均属该类沉积 微相( 【 6),氩离子抛光.扫描电镜下莓状黄铁矿较 发育,直径以2~4 um为主,常规测井曲线表现为F{然 伽马极高值,一般200 500 API,局部可达ll00 API, 自然伽_』]J能谱测井显示,钍铀比极低(小于0.5),反 映其处于深水、缺氧沉积环境. .厚 T()c{ 黏上/ 石英/ 度/ 面 岩性描述 % % % 村{ 、i 微 0 lO 0 100 0 100 l卡} 相 m 0 灰色粉砂质贞 碳酸 霎 岩炙泥 ・灰岩 浅 盐质陆棚 灰色粉砂质 水 负嚣 陆 眇泥 20— 质陆 深跌色肤质 棚 粉砂岩 硼 灰黑色炭质页 泥 4()一 岩,局部禽少 嚣粉砂质、锰 深 顷陆 结核 硼 ;-一 一 =。一 =] 深灰色炭质贞 棚 砂泥 i筵■■翠 岩 j灰质粉砂 60 】】 _ _ 岩互层, 球 水 质陆 萋霾 形风化现象 棚 摹;奄 j目二 中F部黑色炭 尚l 80一 质页岩,i深灰色炭质页 部 城泥 岩,局部见少 柑f 质陆 量粉砂质纹 硼 栅j 100一 黑色中一薄J 陆 状炭质页 ,局部见铁质 棚 缓 结核 边 } 炭 缘 斜 泥质 l20一 黑色薄层硅质 斜 页岩.底部禽 坡 斜坡 磷结核 卡¨ 坡 】32 目目 国 园口口 醚质页 炭质页岩 粉砂质 耿质粉砂岩 灰 tI 图6 瓮安永和剖面牛蹄塘组沉积微相及特征 5.2.3碳酸盐质深水陆棚微相 主要以发育灰黑色一黑色灰质泥岩、泥质灰 夹 钙质纹 次质页岩为特征,』U1彭水地区CS1井水仆沱 28 ;II1勘探 j开发・油气勘探 Vo1.44 No 组 部2 253.0~2 261.5 m,岩石类 主婴为灰质泥岩 下寒武统沉积物 下I f f}{寓硅、富麟、富炭贞 砂泥质 或砂质、泥质 j灰质 层 积或灰泥质, 再到纯碳艘盐 沉积,反映其快速海侵一缓慢海退, 沉积水 f{1深变浅的特 I 如黔南HY1井几 冲纠【¨ 下而上南底鄙的斜坡一深水盆地相硅质岩、硅质 沉积,向} 演变为深水陆棚相炭质页岩、浅水 删卞H 粉砂质贞岩_厂支碳酸盐 缓坡相泥品版岩技泥质耿 沉 夹薄 炭质贞 及泥灰岩条带;L2井水井沱绀3 1 50~ 3 350 III, 深灰色禽灰泥岩夹薄 泥质肤柑(2~ 5 m),均属碳酸盐质深水陆棚微丰l1沉积. 5.2.4砂泥质深水陆棚微相 丰 以灰 色 炭页岩、粉砂质贞 及泥质粉砂 互 为特 , 发育在川西南筇竹寺纰I_{J} 部及 黔巾1 蹄塘组 {J部的局部层段=如GS17”5 050 5 l10 m,冈粉砂质和泥质含量差 ,洲井川i线表现为 积 不同地 横向对比分析显示:四川I盆地『人】部除资 阳一长 r一线地 发育 度较大的禽磷硅炭泥质深水 陆棚相沉积外.其尔 一然伽 ¨J仳变化范 较大(1 15~250 API),顺、底部 突变接触, ,∥ 川 侧地层厚度叫 减薄,¨卜 做 状或指状箱型一漏 f. 复合j)l=积特 I 表现ff{粗一细一粗的演变特 要以砂泥质浅水陆棚沉 为丰 、从上扬子地区恪 求 沉积物r1l 肴, 川西南一川尔一黔中一湘四地 ,沉干J{水仆rl 西向东逐渐』Ju深,依次发育滨岸砂质沉积一砂 质浅 5.2.5深水浊积砂微相 n前仪 少lI}钻井的局部层段见深水浊1=j!砂微相 沉积,如JY1 J卜3 295.0~3 303.9 m取心段,见约l 3 cm 水陆棚沉私5一炭泥质深水陆棚沉积一陆棚边缘斜坡一 硅泥质深水盆地沉干j5 浊积砂岩, 一 j 下粗 细特 ,依次为深厌色含 砾粗砂措、rfI一’卡fi砂岩、厌黑色含粉砂炭质 柑,其 底部 j下伏耿乜粉眇质页岩段呈突变接触( 3g)。 7沉积模式及平面分布特征 7.1沉积相发育模式 以抖相划分、 ”柑i及连仆沉积相埘比分析 J 结合 域构造【"。oI j沉积背景研究,其} 是 『I{.寒 武世十勾造托0长裂 1作用下发牛 垒 活动,沉{=5l水体 快速变深,术h 部碎屑物源区的粗粒砂质})C秘物 重 力作卅F垮J=5j搬运进入相对深水区形成浊积砂沉积 础,结合地 扬子地 构造f 地貌特征f 7 。J研究,建、 r f 寒武 I’ J9J 岩沉积演化发育模式( 6沉积相对比分析 以沉 十{ ){ 划分、典型露头洲 及单井卡H分忻 为坫砌,进i 小 地区沉积相对比,研究结果衷IIJ】: 机械沉移l作川 絮凝、 l械、化学 或濉合沉积 7) 结果表H月:悔树f、f 沉积期沉积物受其}:lI=积前 同地区震臼一系碳酸 柑顶面岩溶卉地貌舟 人n勺 响,快速海他 , U川I盆地两南裂陷 及 地外 南部低沌区沉积r 度较大的暗色页 段,主嘤 深 国 目 粉眇 : V : 风暴浪蛙lnI 粉砂腰lj【 固 目 泥质灰 禽磷 佾磷硅 囝 目 烈f. 炭 l _ _ (a)筇竹’ I 纽 广海陆棚 ————— 斜 深水舷地Ⅸ 炭质贞 雄崾lj! +.】1陆一滨 ’¨寸闭多幕裂陷区+—卜——+浅水陆棚 +— fJL撇.化学订C_fj{f1 f{ 深水陆棚K+— _ 口 硅炭质贝 j戈【1系 口 圈 琏底断裂 r1洋流 半Y 令 璺 口 固 供给,物源 J}=l1=降 j置 圈 田 放射虫 (b)梅倒村 藻炎 +『fI‘隆起』×= 埘闭裂陷 q槽 +— —一水卜隆起【爱+—_+—一浅海陆棚ix=—— 剁坡 —一深水缸地区 困 图7 上扬子地区早寒武世早期页岩沉积演化发育模式 30 石油勘探与开发・油气勘探 v01.44 No.1 云岩或含磷灰岩,厚度较小(5~30 111),以四川盆地 西南部资阳一长宁一线近南北向带状展布的区域和盆 地外东南部鄂西~渝东一黔中一线大部分地区地层厚 度最大,一般60~150m,最大可达190111,为梅树村 组沉积期的两个沉积中心(见图1 o其差别在于前者 为发育于碳酸盐缓坡台地内部的含磷硅炭泥质深水陆 棚沉积(TOC值为0。5%~2.5%),受震旦纪晚期形成 的克拉通内裂陷控制[20-23],而后者为发育于碳酸盐缓 坡台地与斜坡一深水盆地之间的硅炭泥质深水陆棚沉 积(TOC值为1.5%~8.5%o黔南三都一天柱一溆浦 一线及以东地区、城口一房县以北地区主要发育黑色 硅质岩、硅质页岩,厚度小(15~30I13),欠补偿沉积 特征明显,为斜坡一深水盆地相沉积。总体而言,梅 树村组沉积期沉积物受震旦纪末期碳酸盐岩顶面构造 岩溶古地貌与快速海侵作用控制,以两大深水陆棚相 区富有机质页岩发育最好。 筇竹寺期沉积岩石类型主要以富砂、富泥、富炭为 特征。经梅树村组沉积期沉积物填平补齐沉积后,沉积 古地貌背景变得相对平缓,筇竹寺组沉积期海平面再次 上升,海侵范围进一步加大,沉积作用方式发生改变, 研究区西部及北部开始接受来自古陆的碎屑砂质机械 沉积,东南部及东北部仍以泥质絮凝及生物沉积为主, 受其影响主体为滨岸一陆棚一斜坡一深水盆地沉积体 系。自西向东依次发育砂质滨岸一砂泥质浅水陆棚一炭 泥质深水陆棚一泥质浅水陆棚一炭泥质深水陆棚一炭 质陆棚边缘斜坡一硅泥质深水盆地沉积。其中大部分地 区主要为砂泥质、泥质浅水陆棚相沉积,四川盆地西 南部资阳一长宁一线南北向炭泥质深水陆棚沉积中心 范围基本不变,而盆地外东南部炭泥质深水陆棚沉积 中心由鄂西一渝东一黔中一线进一步扩大至东北部宜 昌一房县地区。黔南三都一凤凰一郎溪一线及以东地 区、城口一房县以北地区仍为斜坡一深水盆地相沉积。 总体而言,筇竹寺组沉积期沉积受西部及北部碎 屑物源区、东北部鄂中碳酸盐岩隆起及相对海平面升 降变化控制,沉积物类型丰富多样,砂质、泥质、碳 酸盐质及混积等均有发育。两大深水陆棚相区仍是富 有机质页岩发育的最有利地区。 四川盆地西南部资阳一长宁一线深水陆棚相富有 机质页岩以多层(至少3层)、薄层为特点(见图7), 而盆地外东南部深水陆棚相富有机质页岩以厚层连续 沉积为特点,页岩气勘探应考虑其差异进行有针对性 的研究与部署。 8结论 早寒武世早期发育9种页岩岩相、5类沉积相标 志,按水体深度与沉积物类型相结合的划分方法,提 出了页岩沉积相类型精细划分方案,建立了早寒武世 早期页岩沉积演化发育模式。指出梅树村组沉积期与 筇竹寺组沉积期在沉积作用方式、沉积体系类型及沉 积相展布特征上均存在差异:受震旦纪末期碳酸盐岩 顶面构造.岩溶古地貌与快速海侵作用控制,梅树村组 沉积期以机械.化学沉积和生物沉积为主,主体为碳酸 盐缓坡台地一陆棚一斜坡一深水盆地沉积体系;受西 部及北部碎屑物源区、东北部鄂中碳酸盐岩隆起及相 对海平面升降变化控制,筇竹寺组沉积期以砂质机械 沉积、泥质絮凝及生物沉积为主,主体为滨岸一陆棚 一斜坡一深水盆地沉积体系。四川盆地西南部资阳一 长宁一线近南北向展布的地区和盆地外东南部鄂西一 渝东一黔中一线及东北部宜昌一房县一线的地区为早 寒武世早期两个沉积中心,控制了深水陆棚相富有机 质页岩的发育,是页岩气勘探的有利地区,但前者富 有机质页岩以多层、薄层为特点,后者以连续厚层为 特点,今后应考虑不同地区富有机质页岩发育特征的 差异,有针对性地进行页岩气勘探部署。 致谢:中国地质大学(北京)孙梦迪博士在小壳 化石鉴定上给予了帮助,在此表示感谢! 参考文献: [1] 李伟,余华琪,邓鸿斌.Fl JlI盆地中南部寒武系地层划分对比与 沉积演化特征[J].石油勘探与开发,2012,39(6):681—690. LI Wei,YU Huaqi,DENG Hongbin.Stratigraphic division and correlation and sedimentary characteristics of the Cambrian in central-southern Sichuan Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(6):681-690. 徐政语,蒋恕,熊绍云,等.扬子陆块下古生界页岩发育特征与 沉积模式[J].沉积学报,2015,33(1):21-35. XU Zhengyu,JIANG Shu,XIONG Shaoyun,et a1.Characteristics and depositional model of the lower Paleozoic organic rich shale in the Yangtze Continental Block[J].Acta Sedimentologica Sinica,2015 33f11:21—35. MEYERS P A.Paleoceanographic and paleoclimatic similarities between Mediterranean sapropels and Cretaceous black shales[J]. Palae0geOgraphy,Palaeoclimatology,Palaeoecology, 2006, 235(1/2/3):305-320. 郭旭升.南方海相页岩气“二元富集”规律:四JlI盆地及周缘龙马 溪组页岩气勘探实践认识[J].地质学报,2014,88(7):1210.1218. GUO Xusheng.Rules of two—factor enrichment for marine shale gas in southern China:Understanding from the Longmaxi Formation shale gas in Sichuan Basin and its surrounding area[J].Acta Geologica Sinica,2014,88(7):1210・1218. 【5] 刘宝瑶,许效松.中国南方岩相古地理图集(震旦纪一三叠纪)【M]. 北京:科学出版社。1994. LIU Baojun,XU Xiaosong.Atlas of the palaeogeography of South 2017年2月 刘忠宝等:上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征 31 China(Sinian-Triassic)[M].Beijing:Science Press,1994. [6】 冯增昭,彭勇民,金振奎,等.中国寒武纪和奥陶纪岩相古地理 [M].北京:地质出版社,2004. FENG Zengzhao,PENG Yongmin,JIN Zhenkui,et a1.China Cambrian and Ordovician lithofacies paleogeography[M].Beijing: Geological Publishing House,2004. [7] 马永生,陈洪德,王国力.中国南方层序地层与古地理[M】.北京: 科学出版社,2009:254—280. MA Yongsheng,CHEN Hongde,WANG Guoli.Sequence stratigraphy and ancient geography in South China[M].Beijing:Science Press, 2009:254.280. [8] 郑和荣,胡宗全.中国前中生代构造-岩相古地理图集[M].北京: 地质出版社,2010. ZHENG Herong,HU Zongquan.Chinese pre-Mesozoic tectonic lithofacies paleogeographic Atlas[M].Beijing:Geological Publishing House,2010. 【9] 彭善池.全球寒武系四统划分框架正式确立[J]l地层学杂志, 2006,3O(2):147—148. PENG Shanchi.A new global framework with four series for Cambrian system[J].Journal of Stratigraphy,2006,3O(2):147-148. [10] 彭善池,BABCOCK L E.全球寒武系年代地层再划分的新建议[J] 地层学杂志,2005,29(1):92-93. PENG Shanchi,BABCOCK L E.Newly proposed global chronostatigraphic subdivision on Cambrian system[J].Journal of Stratigraphy,2005,29(1):92—93. 王佳.贵州桃映下寒武统牛蹄塘组黑色页岩中草莓状黄铁矿的粒 径特征及其环境意义[D].成都:成都理工大学,2013. WANG Jia.Size distribution of the framboidal pyrites in the black shales of the Lower Cambrian Niutitang Formation in Taoying, Guizhou,and its environmental sign讯cance[D】.Chengdu:Chengdu University ofTechnology,2013. [12】 金若谷.一种深水沉积标志:“瘤状结核”及其成因[J].沉积学报, 1989,7(2):51-61. JIN Ruogu.A deep water sedimentary criteria:‘‘Knotty nodule’’and origin[J].Acta Sedimentologica Sinica,1989,7(2):51-61. [13] 蔡雄飞,顾松竹,罗中杰.陆棚环境与大陆斜坡环境的识别标志 和研究意义[J].海洋地质动态,2009,25(6):10-14. CAI Xiongfei,GU Songzhu,LUO Zhongjie.The depositional environment and identiifcation mark of the continental slope environment and research signiifcance[J].Marine Geology Letters, 2009,25(6):10—14. 【l4] 粱狄刚,郭彤楼,边立曾,等.中国南方海相生烃成藏研究的若 干新进展(三):南方四套区域性海相烃源岩的沉积相及发育的控 制因素[J].海相油气地质,2009,14(2):1-19. LIANG Digang,GUO Tonglou,BIAN Lizeng,et a1.Some progresses on studies of hydrocarbon generation and accumulation in marine sedimentary regions,southern China(Part 3):Controlling factors on the sedimentary facies and development of Palaeozoic marine source rocks[J].Marine Petroleum Geology,2009,14(2):1-19. 【15】 张兰兰,陈木宏,胡维芬,等.现生放射虫的水深分布及其环境 指示意义[J].热带海洋学报,2013,32(6):101-107. ZHANG Lanlan,CHEN Muhong,HU Weifen,et a1.Vertical distribution of living radiolarians and its environmental implication[J]. Journal ofTropical Oceanography,2013,32(6):101-107. [16]李延钧,赵圣贤,黄勇斌,等.四川盆地南部下寒武统筇竹寺组 页岩沉积微相研究[J].地质学报,2013,87(8):1136—1148. LI Yanjan,ZHAO Shengxian,HUANG Yongbin,et a1.The sedimentary micro—facies study of the lower Cambrian Qiongzhusi Formation in southern Sichuan Basin[J].Acta Geologica Sinica, 2013,87(8):1136—1148. [17]李伟,刘静江,邓胜徽,等.四川I盆地及邻区震旦纪末一寒武纪 早期构造运动性质与作用[J].石油学报,2015,36(5):546.556, 563. LI Wei,LIU Jingjiang,DENG Shenghui,et a1.The nature and role of Late Sinina—Early Cambrian tectonic movement in Sichuan Basin and its adjacent areas[J].Acta Petrolei Sinica,2015,36(5):546-556,563. 【18]李忠权,赖芳,李应,等.1 ̄l JiI盆地震旦系威远一安岳拉张侵蚀 槽特征及形成演化[J].石油勘探与开发,2015,42(1):26—33. LI Zhongquan,LAI Fang,LI Ying,et a1.Formation and evolution of Weiyuan・Anyue extension-erosion groove in Sinian system,Sichuan Basin[J].Petroleum Exploration and Development,201 5,42(1): 26.33. [19]汪泽成,姜华,王铜山,等.I ̄t JiI盆地桐湾期古地貌特征及成藏 意义[J]l石油勘探与开发,2014,41(3):305-312. WANG Zecheng,JIANG Hua,WANG Tongshan,et a1.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. [2O]魏国齐,杨威,杜金虎,等.四川盆地震旦纪一早寒武世克拉通 内裂陷地质特征[J].天然气工业,2015,35(1):24-35. WEI Guoqi,YANG Wei,DU Jinhu,et a1.Geological characteristics of the Sinian—Early Cambrian intracratonic rift,Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industyr,2015,35(1):24-35. [21]魏国齐,杨威,谢武仁,等.I ̄1)iI盆地震旦系一寒武系大气田形 成条件、成藏模式与勘探方向[J]l天然气地球科学,2015,26(5): 785.795. WEI Guoqi,YANG Wei,XIE Wuren,et a1.Formation conditions, accumulation models and exploration direction of large gas fields in Sinian-Cambrian,Sichuan Basin[J].Natural Gas Geoscience,2015, 26(5):785-795. [22】周慧,李伟,张宝民,等.四川盆地震旦纪末期一寒武纪早期台 盆的形成与演化[J]_石油学报,2015,36(3):310-323. ZHOU Hui,LI Wei,ZHANG Baomin,et a1.Formation and evolution of Upper Sinian to Lower Cambrian intraplatformal basin in Sichuan Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2015,36(3):310・323. [23]赵文智,李建忠,杨涛,等.中国南方海相页岩气成藏差异性比 较与意义[J].石油勘探与开发,2016,43(4):499-510. ZHAO Wenzhi,LI Jianzhong,YANG Tao,et a1.Geological difference and its significance of marine shale gases in South China[J]. Petroleum Exploration and Development,2016,43(4):499-510. 第一作者简介:刘忠宝(1978.),男,黑龙江富锦人,博士,中国石化 石油勘探开发研究院高级工程师,主要从事层序地层学、碳酸盐岩沉积储 集层、非常规油气地质研究工作。地址:北京市海淀区学院路31号,中国 石化石油勘探开发研究院非常规资源研究所,邮政编码:100083。E—mail: liuzb.syky@sinopec.corn 收稿日期:2016.03—24 修回日期:2016.12—19 (编辑黄昌武)