川東北普光地區二疊系茅口組古地貌恢復研究

占小剛，趙俊省，歐陽甜子，張亞琴，王獻勇

（1.中國石化中原油田物探研究院，鄭州 450000；2.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

川東北普光地區二疊系茅口組古地貌恢復研究

占小剛1，趙俊省1，歐陽甜子1，張亞琴2，王獻勇1

（1.中國石化中原油田物探研究院，鄭州 450000；2.中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北 廊坊 065000）

四川盆地普光地區二疊系茅口組為海相碳酸鹽開闊臺地沉積，已鉆井資料揭示該層系具有良好的油氣勘探潛力。古地貌特征分析是預測儲層有利發育區的關鍵和基礎，分析原始地形對沉積和成巖過程中的控制作用，以及在油氣成藏過程中所產生的作用，為預測勘探有利區提供依據。本研究結合茅口組地層單井沉積相特征，運用地層傾角校正求取地層真實殘余厚度，選用殘余厚度法開展古地貌恢復研究，按照巖溶洼地、巖溶斜坡及巖溶高地三種二級古地貌單元刻畫出茅口組古地貌特征。

茅口組；殘余厚度法；古地貌；川東北

1 地質背景

普光地區位于四川盆地東北部，川東斷褶帶與川中隆起帶北東端交界處。四川盆地震旦紀至晚三疊世期間經歷了兩大構造旋回的從伸展到擠壓的4次變化：前震旦紀至早奧陶世以伸展運動為主，中奧陶世至志留紀以擠壓構造運動為主，泥盆紀至早三疊世以伸展運動為主，中晚三疊世構造擠壓回返。期間，四川盆地經歷了5次有利于風化殼巖溶儲層發育的構造運動，其中石炭紀末期的云南運動發生大規模侵蝕作用，致使沉積基底基本被夷為平地，導致盆地中西部石炭系剝蝕殆盡，并形成了盆地東部殘余石炭系黃龍組的幾十米厚的地層；其后早二疊世的海侵，沉積了二疊系下統梁山-棲霞組海相碳酸鹽巖，此時期四川盆地整體表現為開闊臺地環境，其地層厚度相差不大，隨后繼續接受茅口組沉積，總體也為開闊臺地環境，早二疊世末的東吳運動控制了茅口組古巖溶儲層的分布，該期構造抬升作用導致茅口組灰巖暴露地表，受大氣淡水溶蝕淋濾作用，形成大量溶蝕孔洞和溶蝕縫，使之成為油氣的有效儲層。

2 古地貌恢復方法原理

現階段開展巖溶古地貌研究的方法較多，如地球物理法、印模法、殘余厚度法、層序地層學方法和沉積學方法等。其中殘余厚度法古地貌研究的原理是視所研究地層剝蝕前的原始沉積厚度變化不大，選擇該地層下部某一標志層作為等時基準面，以該基準面與待恢復古地貌的頂界面之間的殘余厚度大小來表征古地貌的形態，一般認為：古地貌較高，水體較淺，地層抬升過程中易暴露于地表，剝蝕嚴重，地層殘余厚度就較??；反之，古地貌較低，水體較深，地層不易暴露地表，剝蝕作用影響較小，地層殘余厚度較厚。應用前提是要確定等時基準面及明確地層的原始沉積厚度較為均一、分層數據可靠。川東北石炭系地層在云南運動中剝蝕殆盡，致使沉積基底基本被夷為平地；二疊世的海侵沉積了下伏地層棲霞組開闊臺地環境的碳酸鹽巖，地層厚度相差不大，可將棲霞組頂界面作為一個相對等時界面，隨后繼續接受開闊臺地環境的茅口組沉積，茅口組地層厚度變化不大，所以普光地區茅口組地層具備使用殘余厚度法恢復古地貌的條件。

3 真實殘余厚度

普光地區海相地層發育多個北東向及部分北西向的背沖、對沖構造單元。呈現出隆凹相間的構造格局，表現為隆起幅度大、變化快，地層傾角大。目前一般傳統地層厚度計算方法是深度域內上下兩地層深度值按照相同的線道號相減，所獲得的差值為地層視厚度，即上下兩地層之間鉛垂方向的厚度。這種方法求取的地層殘余厚度是構造運動后地層發生形變后的結果，與真實的地層殘余厚度存在一定誤差，特別是在地層傾角較大的構造帶附近，這個誤差較明顯。所以必須經過傾角校正求取地層真實殘余厚度。地層真厚度應該是垂直于兩地層界面的地層厚度，這種結果可以看做是地層受構造運動形變之前地層殘余的真實厚度。而地層視厚度與地層真厚度從幾何學上存在如下的關系：

以地層視厚度為斜邊H，地層真厚度為直角邊T，以茅口組地層底界傾角A為夾角的直角三角形（圖1），即：T=H ×CosA

從該公式可以看出在地層傾角較小的區域，視厚度近似于地層真厚度，但是(加)對于地層傾角較大的區域，地層視厚度與地層真厚度有較大的誤差，對于沉積環境、古地貌特征研究的準確性會產生較大的影響。鑒于本工區茅口組的高陡構造特征，本次研究利用地震解釋數據中茅口組底界傾角屬性和地層視厚度，通過傾角校正獲取真實的地層殘余厚度，以消除構造運動所導致的地層形變對古地貌恢復研究的影響。

圖1　視厚度與真厚度關系示意圖

4 古地貌單元劃分

根據基準面與侵蝕面之間的殘余厚度關系分析古地貌形態：當地層殘余厚度較小時，為相對巖溶高地形；當地層殘余厚度較大時，為相對巖溶洼地形。為了精細勾繪目的層段巖溶古地貌形態，根據求得的地層厚度范圍劃分次級地貌單元類型，本次從薄到厚劃分為3類二級地貌單元，即巖溶高地、巖溶斜坡、巖溶洼地。如何確定殘余厚度范圍門限值作為本次二級古地貌單元劃分的標準呢？普光地區有多口井鉆穿茅口組地層，錄井巖性確定的單井相對比可以初步確定沉積時期的各井所處位置的相對水體深淺，依據各井茅口組殘余厚度及單井相的對應關系，可以確定古地貌二級單元劃分的地層殘余厚度范圍門限值。表1為區內部分井單井相劃分及地層厚度統計情況。

從圖2A可以看出，普光地區茅口組殘余厚度范圍為80~280m，取W1井和W2井中間值為劃分巖溶高地與巖溶斜坡的門限值，取W4與W7井的中間值為劃分巖溶斜坡與巖溶洼地的門限值，最終確定厚度小于136m劃定為巖溶高地；136~182m為巖溶斜坡，大于182m為巖溶洼地，據此劃分出普光地區茅口組古地貌二級單元分布圖（如圖2B）。

表1　普光地區茅口組單井古地貌劃分統計表

5 結論及認識

以上通過對普光地區茅口組古地貌恢復研究，可以得出以下幾點認識：

1）普光地區茅口組地層具備使用殘余厚度法恢復古地貌的條件。

2）通過地層傾角校正求取真實殘余厚度，能夠有效消除地層形變在殘余厚度法古地貌恢復研究中的影響，提高古地貌恢復精度。

3）古地貌恢復研究目前大都停留在定性階段，沉積記錄資料越多則古地貌恢復的結果越精準，通過地震數據可以獲得地層殘余厚度平面分布特征，同時建立地層殘余厚度與地層單井相的關系，確定地層厚度范圍門檻值來劃分二級古地貌單元是可靠的。

4）從古地貌分析來看，該工區西北部處于相對古地貌地勢高位，水體較淺，有利于儲層的發育，是茅口組地層勘探的有利區帶。

圖2　普光某區茅口組殘余厚度圖（A）古地貌二級單元劃分圖（B）

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Paleogeomorphic Reconstruction in the Permian Maokou Age in the Puguang Area, Northeast Sichuan

ZHAN Xiao-gang1ZHAO Jun-sheng1OUYANG Tian-zi1

ZHANG Ya-qin2WANG Xian-yong1

(1-Geophysical Research Institute, Zhongyuan Oilfield, SINOPEC, Zhengzhou 450000; 2-No.4

Construction Company, China Petroleum Pipeline Bureau, Langfang, Hebei 065000)

The Permian Maokou Formation in the Puguang area, Sichuan basin is a marine carbonate formation as an open-platform deposition. The drilling data reveal its good hydrocarbon exploration potentiality. Ancient geomorphology research is the basis of reservoir prediction. This paper deals with the paleogeogmorphic reconstruction of karst depression, karst slope and karst upland in the Permian Maokou Age in the Puguang Area.

Maokou Formation; residual thickness; paleogeomorphology; Northeast Sichuan

P534

A

1006-0995（2016）02-0210-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.007

2015-12-03

占小剛（1983-），男，湖北浠水人，工學學士，工程師，研究方向：綜合地質研究