四川盆地安岳地区须家河组——近海潮汐沉积.pdf

天然气工业 2 0 0 8 年 4 月 四川盆地安岳地 区须家河组 近海潮汐沉积 赵 霞飞 吕宗刚 张闻林。彭海润 康仁东(1 成都理工大学 2 中国石 油西南油气 田公司蜀南气矿3 中国石 油西南油气 田公司勘探开发 研究 院)赵 霞飞 等 四川 盆地 安 岳地 区须 家 河组 近 海 潮 汐 沉 积 天 然 气 工 业，2 0 0 8，2 8(4)：1 4 一 l 8 摘 要 多年 来，大 家都 公 认 四川 盆 地 须 家 河 组 除底 部 须 一 段 为 海 相 沉 积 以 外，其 上 各 段 均 属 湖 泊 三 角 洲 沉积相。可是通过 2 0 0 7年对 多个 露头剖面和钻 井岩心 的研 究，发 现 四川 盆地安岳地 区须二段 须 六段均为碎屑 浅海产 物。为此，在介绍潮 汐沉积作用原理 的基 础上，详细分析 了须家河组岩性 构造特征，从双 向交错层和交错纹 层、砂 泥岩 薄互层层理、双黏土层构造、水流突变特征 等 4个方 面论 证 了该组地层为 潮汐成 因的事实，露头和岩心 特征也有力的证明了这 一点。在此基础上，分析 了须家河组的沉积相、沉积微相 以及 沉积模式。结果表 明，研 究区 须家河组除边 缘分布有 三角 洲沉积相 以外，其余广大面积都属于浅海相大潮差 河 口湾沉积 亚相，包括潮 下、潮 间和 潮上带等多种 沉积微相。主 题 词 四川 盆 地 安 岳 晚 三 叠 世 近 海潮 汐 沉 积 相 成 因 证 据 沉 积 模 式 2 0 0 5年冬，笔 者 第一 次 观 察 了川 东 北 上三 叠 统 须家 河组(T。z)露 头 剖 面。2 0 0 7年，由于 做 安 岳 地 区须家河组储层与勘探 目标研究，因而进一步对合 川、广安、华蓥、大足等地 的 T。z露头作了详细观察 研究，并描述 了 8口井 的岩心，岩心 总长 7 7 8 m。总的来 看，须 家河组 的特 征是：含 砂量 大 而含 泥 量 较小，且砂、泥 岩 高 度 集 中 于一 定 层 位(须 一、三、五 段 以泥 岩 为 主，须 二、四、六段 以砂 岩 为 主)，砂 岩 的(成分、结构)成熟 度 高，而且 区域 上 相 当稳 定(所 谓“满 盆 皆砂”)，不 含红 层并 极少见暴 露特 征等。多 年来，地 质学 家们 普遍 认 为 除须 一 段 属海 相(有化石 证 据)外，其 他 各 段 皆属 陆 相 沉 积，即须 三、五段为湖相，须二、四、六段属三角洲成 因。而笔者 则 发现，研 究 区 内不但 须一 段 为海 相，须 二一须 六 段 也 皆为浅 海相，属潮 汐作用产 物。一、潮 汐沉 积 作 用原 理 潮 汐作 用起源 于月球 和 太 阳对海 洋水 和 湖水 的 重 力 吸 引，而 月球 的 吸 引 效 果 是 太 阳 的 2倍 以 上。开 阔大 洋 中潮差 小，海水 鼓起 的高度 小 于 1 m，在封 闭海 中更 小(地 中海 l 0 3 0 c m)。但 在 开 阔海 岸 浅 水带，尤其在收敛型或喇叭形河 口湾 中，潮差大大增 加。如 加拿 大 芬得 湾记 录 了 1 5 6 m 的潮 差l】j。对 于非三角洲的现代开阔海岸，普遍接受 的分类方案 是依据潮差。小潮差：小于 2 m；中潮差：介 于 2 4 m；大潮 差：大于 4 m。据 此 已作 出全球 潮差 分布 图。一般海岸潮水每天涨落 2次，因而产生半 E t 潮。然而，在某些海岸，由于盆地结 构和岸线的复杂情 况，可 以有一 天 内一 高一低 的每 E t 潮，或者 不 同 幅度 高低 潮 的混合 潮汐。当月亮 和 太 阳与地 球 排成 一线 时，即月亮 是新 月或全 月时，此 时潮 汐约 比正常 时 高 出 2 0 ，被称为大潮(s p r i n g t i d e s)；当太阳和月亮相 对于 地球成 直角 时，其 潮汐约 比正常 情况低 2 0 ，称 之 为 小 潮(n e a p t i d e s)。一个 大 潮一小 潮 旋 回长 达 l 4 d。图 l为美 国纽 约(上 图)和澳 大利 亚 阿德 莱 德 港(P o r t Ad e l a i d e)(下 图)的大、小潮 分布。(m)(f 1)塑 尘 2 1 6l。!。2 2 Z 驾。Ij；蜓 美国纽约(m)(f t 澳大利亚阿德莱德港 平均高错位 平 氏 溯位 图 1 纽 约和 阿德 莱 德 港 一 月 中 大、小 潮 分 布 图 注：1 f t 一0 3 0 4 8 m 潮 汐水 流 对 沉积 物 的搬运，在 开 阔海 岸并 不 重 要，但在 河 口湾和潮 道 中则 十分有效，在这 些地 方 流 作者简介：赵 霞飞，1 9 3 3年生，教授，博 士生导师；从事沉积学及石油天然气勘探研究工作。地址：(6 1 0 0 5 9)四川省成都市 二仙桥东 3路 1号。电话：[phone]。E ma i l：z h a o x f c d u t e d u c n 1 4 维普资讯 第 2 8 卷第 4 期 天然气工业 速常 达 1 5 ms 一。在 河 口 湾 沙 脊 上 潮 汐 流 达 到 1 0 ms 的极大值，因而能 形成大 而复杂 的沙波(s a n d wa ve s)。潮 汐 流 的 独 一 无 二 的特 征 是：不 但 能 在 几 小 时 内加速和减速，而且可 以反转其流动方 向。这 种退 潮一 涨潮 的旋 回 中，总 存 在 一 种 主导 水 流 和 另 一 种 次要 水流。沉 积物 的搬 运方 式就 取 决 于这 两 种 水 流 的相对强度和持续时间。图 2上部 曲线表示一 日内 涨潮、退 潮 的速度 变化，与水 位 升 降 是不 同步 的。水 位最高时，水流速度为极小值。图 2下部 表示沉积 质点 的性 质。流 速较高 区 间 内(水 位 上 升、下 降 时)，堆积 砂子，流 速 很 低(水 位 最 高)区 间 以 至 极 低(达 零)时，堆 积 泥。因此 一 天 之 内，理 论 上 将 形 成 两 个 沙一 泥偶 层(c o u p l e t s)，不 过偶层 常受 到 后来 的潮 汐 流所 冲刷 侵蚀，风暴 流更 是强 大 的破坏 因素。图 2潮汐流速 度、水位及其沉积物 的对应关 系图 潮 汐 过 程 的 研 究 早 在 二 战 以 前 就 已 在 德 国 S c h e n Ke n b e r g进行。二战后，北海 沿 岸 潮 汐 沉 积 的 研究 很著 名，德 国主要针 对 潮 间带，荷 兰则 集 中于 潮 下沉 积。其他 如英 国、美 国、加拿 大 乃 至韩 国都 研 究 了各 自的现代 潮汐 带。我 国从 2 0世 纪 6 0年 代 开始 研究东海 的淤 泥海带，以后 对长江 口外 的“残余”沙 脊作 了研究。现在对潮汐沉积过程及其产物 已有较 深入认识，因此古代潮汐沉积也愈来愈 多地被鉴别 出来。潮汐 环境 的相 带划 分如 下口。：(1)潮上带：平均高水位(MHW)以上，暴露于大 气 中。盐 沼、红树林 或 芦苇 丛生(视气 候 状 况 而定)，湿润气候下可 以是成煤环境。(2)潮 间带：介 于 MHw 和 平 均 低 水 位(ML W)之 间，涨 潮时 淹 没，退 潮 后 暴 露 的坪 地，但 潮 道 中总 是有水的，其 流 向规律 地反转。又 可分为：高潮 坪，接 近 MHw，能 量 最 低，泥 质 带；低 潮 坪，接 近 ML W，能量最高且稳定，砂带；中潮坪，在前述、之间过渡，泥、砂混合带。(3)潮下带：低于 ML W，主要 为水道和砂 坝沉积。二、潮汐成 因的证 据 关 于须 家河组 的沉积 相，较 早 的认 识 是：须 家 河 组垂 向上 由下 而上，“由以海 相 为 主 的海 陆交 互 相 一 以陆 相 为 主 的海 陆 交 互 相 一 纯 陆 相 沉 积”。这 里 指 出“海陆交互”的概念，而未作具体相分析。以后，大家普遍都接受的看法是：除须一段属海相(有化石 证据)外，其他各段 皆属陆相；须三、五段 为湖泊、沼 泽 相，而 须 二、四、六 段(砂 岩 为 主)属 三 角 洲 成 因。而 笔者则 发 现，不 但须 一段 为海 相，须 二一 须六 段 也 皆为浅海 相，属潮 汐作 用产 物。显 然，这 不 只是 一 个 重 要 的学 术 认 识 问题，还 涉 及 勘 探、开 发 等 各 方 面 工 作。以下所 列，既是 须家河 组 的岩性 构 造 特征，也 是 普 遍接 受 的潮汐 沉积 的鉴别 标 志(图 3)。(1)双 向交错 层 和交错 纹层 双 向水 流 模 式 是 潮 汐 带 特 有 的现 象。R a a f&B o e r s ma(1 9 7 1 年)比较研究 了欧洲泥盆系和现代潮 汐 沉 积，认 为 由双 向水 流 产 生 的双 向交 错 层 乃 是 鉴 别 潮汐 沉积 作用 的最 重要准 则 5 。图 3-a 右段(下 部)可见 双 向交错纹 层，是潮 间坪(泥坪)中潮 沟 水 流 反 向 所 产 生 的。上 部 以粉 砂 为 主，可 见波 状层 理。(2)潮 汐成 因的 砂、泥 薄互 层层 理 图 3-b为 观 音 溪 T。z 下 部 的砂、泥岩 互 层，泥 中有薄层粉砂岩及很少的粉砂岩透镜体。砂岩 中有 泥 条纹 及脉 状层 理。图 3-c 为 岳 2井 T。z 细 砂岩，其 中含大 量泥纹，中下 部 纹 层 可 见 双 向交 错 特 征，富 泥 的 纹层 是在 水 位较高而流速低的条件下沉淀的。许 多 学 者研 究 了潮 汐 环 境 中 的砂、泥 薄互 层 层 理，得 知砂 层是在 涨 潮和退 潮 的水 流 活 动期 沉 积 的。泥是在高潮和低潮的静止期(平潮期)沉积 的。单层 的厚 度变化很大。在潮间坪 的许 多部位(尤其混 合 一 圈 一 图 3 T。z潮 汐 成 因证 据 照 片 图 a T。z。双 向 交错 纹 层 和波 状 层 理；b 观音 溪 T。z 微 型 层 序 和小 型 层 序 c T z 细 砂 岩 中 的 泥 纹、小 型 交 错 纹 层；d 龙 洞 槽 T s z双 黏 土 层 构造；e T3 z 水流 突变 1 5 维普资讯 维普资讯 第2 8 卷第4 期 天然气工业 变 粗，上 部 砂 岩 中 大量 脉 状 层 理、双 黏 土 层 和 牛 角 炭。属潮下水道一沙坝相。2 1 4 5 5 2 1 3 3 6 m：下 部 砂 岩 为 主，具 浪 成 构 造，波状层理，为沙坪；上部深灰泥页岩为主，混合坪 与泥 坪。2 1 3 3 6 2 1 2 7 m：顶底 两煤 线夹 细砂 岩 与泥 页 岩，属海岸 平原 泥炭 沼 泽与 小水 道沉 积。2 1 2 7 2 1 0 7 5 m：灰 白细砂岩。具 双黏 土层、脉状与透镜状层理，有 的砂层分选 良好。依据测井 曲线 表示 的韵 律，属 潮 下水 道一 沙坝 成 因。2 1 0 7 5 2 0 7 0 m：下部砂体 略具正韵律，含双 黏 土 层，潮 道 成 因；上 部 含 极 多 泥 砾 和 泥 质 撕 裂 碎 屑，具冲刷面，为风暴流产物；顶部 2 m厚页岩，应 为 海湾 泥。四、沉积相与沉积微相、沉积模式 通 过 分 析 安 岳 地 区现 有 钻 井，连井 剖 面 的沉 积 相、层序地层资料，使笔者对该区 T。z的沉积相与沉 积微 相有 了下 述认 识。(1)浅 海相：大 潮差 河 口湾亚 相，包 括 以下 微相：1)潮下带：水道、水 道间、沙波(脊)、沙波 间、退(涨)潮 三 角洲、陆架 泥。2)潮间带：沙坪、混合坪、泥坪、潮道、沙坝。3)潮 上带：小水 道、盐 沼、泥 炭 沼、海 岸 沙 脊(c h e n i e r)。(2)三 角洲 相：三角 洲前 缘、三 角洲 平原。大潮 差河 口湾 沉积 模式 早 已有 人 提 出(如 Ha y e r s，1 9 7 5年)。典 型 的实例 如 图 6所 示。图 6 中国东海陆架上 的潮 汐沙 脊分布图 中国东海大陆架上的沙脊见于淹没的长江古河 谷 中和相 邻 区 域，这 些 巨 大 沙 脊(沙 波)长 6 1 O k m，宽 2 5 k m，高 5 2 O m，沙脊 间距为 8 1 4 k m。它们呈东南东一西北面方向延伸，横切面不对称，较 陡的斜坡 面 向南 西。它们 主要 由分选 好 的细 砂组 成，含丰 富 的 潮 间及 浅 海相 介 壳 碎 屑。沙 脊 内部 在 地震上显示低角度倾斜层。脊间的槽 中为较薄较细 的沉 积一 砂质 粉 砂 和黏 土质 粉 砂。据 Ya n g C h a n g s h u&S u n J i a-s o n g的研究_ 6 ，这些沙脊可 能是 冰川 后海侵时发育的，当时水浅潮流强，沙子来 自中国大 陆，在低海平面时，分布在长江古河谷及其附近。冰 川 以后 海 面上 升 而 潮 汐 变 弱 时，沙 脊逐 渐 停 止 生 长 而成 为 东 海 陆 架 上 的 一 类 重 要 砂 体一“残 余”砂 体，被更晚的细粒沉积所覆盖。通 过 地 震 地 层 学 研 究，笔 者 确 定 了 安 岳 地 区 T。z的多种地震相，作出了须二段、须 四段和须六段 的平面沉积相图，其沙波分布的格架 与中国东海沙 脊颇为相似，见图 7。场 图 7安岳 地区须二段沉积环境(相)图 从 图 7中可分出如下单元：1)西北 角一 个 相 当宽 的切蚀河 谷。2)西缘 的三角 洲前缘 带。3)西部 的潮上一 潮 间沙 堤一 溻湖带。4)沙 坝与退 潮 三角洲 带。5)沙波场：包含极多沙波(脊)，只是不可能也没 有必要 分 出单个 沙波来。沙波 延伸 的方 向平行 于“沙波 问”微相。可 以设想，晚三叠世须家河期，川东南高地(湘 黔桂古陆的一部分)是陆地所在，有大的河道注入其 西 北 的浅海 中，在 喇叭 型河 口湾 中形 成 大 潮 差环 境，平 行涨 潮流 和退 潮 流形成 大 的 沙波 以及 大 面 积 的沙 波(脊)场。从地 震测 线上 量得 的沙波宽 度为 2 7 5 k m，可与 中 国东海 沙 脊 相 比拟。沙 波 间 的槽 地 能量 1 7 。维普资讯 天然气工业 2 0 0 8 年 4 月 相 对较低，有 相 对 较 细碎 屑 与泥 堆 积。这 个 沙 波 分 布 区 向北 西 至龙 门 山一 带 渐 过 渡为 正 常 陆 棚 浅 海，至茂汶阿坝一带则为细粒碎屑和复理石堆积 的边 缘海 。五、结 论(1)露 头 观 察 和 岩 心 分 析 实 证，川 南 安 岳 一 带 T。z。一 T 3 z。是浅 海 潮 汐 作 用 的产 物。直 接证 据 主 要是：双向交错层和交错纹层、透镜状一波状一脉状 层理、双黏 土 层 构造 以及 水 流 突 变 构造。其 他 证据 包括岩相(岩性)的横 向稳定性、砂体构型和海绿石 的常见。在这些方面，研究 区须家河组与陆相河流、湖泊和 三角 洲沉积 系统是 大不相 同 的。(2)研究 区 T。除边缘 有 三角洲相 分 布以外，广 大 面积上 都属 浅海相 大潮 差河 口湾 亚 相，包括 潮 下、潮 问和潮 上带 的多种微 相。(3)川 南须家 河组 的沉 积形 式，可 以与 中 国东 海 大陆架上的沙脊(沙波)相比拟。这些 巨大沙脊长十 余至数十公里，宽数公里，平行 于潮汐水 流方 向分 布。沙脊一翼平缓，另一翼较陡，内部显示低角度倾 斜层。脊 间槽地 中为 较细沉 积物。(4)正 确认 识 须 家河 组 的沉 积 环 境(相)对 勘探 和开 发都 具有 重 要意 义。例 如，T。z。一 T 3 z 砂 体普 遍 具有 双黏 土层 构造。这种 黏 土一炭 质 纹层 对 其法 线 方 向 的 渗流 显 然 是不 可 逾越 的 障碍，而 与 之平 行 的方向则具渗流条件。这是储层分析和气藏开发 中 应 注意 的事实。又 如，须 家河组 砂 层广 布 而 连续，那 么，寻找 圈闭就 是勘探 中的一个 关键环节。18 参 考 文 献 1 RE A D I N G H G，C o l l i n s o n J D C l a s t i c c o a s t s M READI NG H G Se d i me nt a r y Env i r o nme n t s：Pr o c e s s e s，Fa c i e s a nd S t r a t i gr a phy Lo ndo n：Ba c kwe l l Sc i e nc e，1 9 96：1 54 2 28 2 H E赖内克，I B辛格 陆源碎屑沉积环境E M 陈昌明，李继亮，译 北京：石油工业 出版社，1 9 8 0：3 6 0 3 7 8 3 TE RwI N DT J H J P a l e o T i d a l R e c o n s t r u c t io n s o f I n s h o r e T i d a l D e p o s i t i o n a l E n v i r o n me n t s M B O E R P L DE，e t a 1 Ti d e I nf l u e nc e d Se d i me nt a r y En v i r o nme n t s a nd Fa c i e s Do r dr e c ht，Th e Ne t h e r l a nd s；Bo s t o n，M A；Lo nd on，Engl a n d：DRe i de l Publ i s hi ng Co mpa n y，1 98 8：23 3 26 3 4 地质部四川省地质局第二区域地质测量队 区域测量报 告(广元幅)E R 出版地不详：出版者不详，1 9 6 6 r 5 Ra h ma n i R A E s t u a r i n e t i d a l c h a n n e l a n d n e a r s h o r e s e d i me nt a t i o n of l a t e Cr e t a c e o us e pi c o nt i ne n t a l s e a，Dr u m h e l l e r，Al b e r t a，C a n a d a M B O E R P L DE，e t a 1 Ti d e i n f l u e nc e d s e d i me n t a r y e n vi r on me nt s a nd f a c i e s Dor dr e c h t，The Ne t h e r l a n ds；Bo s t o n，M A；Lon d on，Eng l a n d：DRe i de l Pub l i s h i n g Co mpa n y，19 8 8：43 3 471 E 6 Y AN G c HAN(s HU，S UN J I A-S O NG T i d a l s a n d r i d g e s o n t h e E a s t C h i n a S e a s h e l f M B O E R P L D E，e t a 1 Ti del n f l u e nc e d Se d i me nt a r y Env i r o nme nt s a nd F a c i e s Do r d r e c h t，Th e Ne t h e r l a n d s；B o s t o n，M A；Lo ndo n，En gl a nd：D Re i d e l Pub l i s h i n g Co mpa ny，1 9 88：23 38 7 3 WE ND T J，XI CHUAN wU，R E I NHAR D T J WD e e p wa t e r he xa c t i ne l l i d s p on ge mo un ds f r om t he Up pe r Tr i a s s i c o f n o r t h e r n S i c h u a n(C h i n a)E J P a l e o g e o g r a p h y，Pa l e oc l i ma t ol o gy，Pa l e oe c ol o gy，1 98 9：1 7 2 9(修改回稿 日期2 0 0 8 0 1-3 0 编辑居维清)维普资讯