川西前陆盆地上三叠统须家河组地层的划分对比及沉积演化

2007年4月JOU RNAL O F STRA T IGRA PH Y 第31卷　第2期

青年论坛

川西前陆盆地上三叠统须家河组地层的划分对比及沉积演化

刘金华1)　张世奇1)　孙耀庭2)　魏垂高1)

1)中国石油大学(华东)资源与信息学院　山东东营　257061;　2)胜利油田地质科学院　山东东营　257061

摘　要:为了解决川西前陆盆地上三叠统须家河组地层的划分和对比问题,从岩石地层和层序地层两个方面进行了研究,利用地震、古生物、录井以及野外露头等资料对上三叠统的地层划分和对比方案进行了重新厘定,提出了不同地区的须家河组和香溪群的地层对比和划分方案,并且在层序地层学研究基础上提出了“早期海相构造层序”和“晚期陆相构造层序”。具体介绍和解释了川西“对冲式”前陆盆地地层沉积演化模式的特点和形成原因。关键词:川西地区,四川,前陆盆地,层序地层,三叠系

中图法分类号:P 534.51 文献标识码:A 文章编号:025324959(2007)022*******

①中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院外协项目资助。文稿接受日期:2006210220;修改稿收到日期:2007201215。

第一作者简介:1981年9月生,男,中国石油大学(华东)在读博士研究生,专业为矿产普查与勘探。E 2m ail :liujinhuasd @

川西地区位于龙门山和米仓山—大巴山山脉的前缘地带,地理上位于四川盆地西部和中部地区,地域范围西起龙门山推覆带,北至米仓山—大巴山推覆带,东至巴中、营山一线,南抵自贡、乐山等地,面积约80000km 2(图1)。印支运动以来,在秦岭、松潘—甘孜造山带与四川盆地之间,发育了北东向的龙门山和北西向的米仓山—大巴山两个巨型推覆构造带,构成造山带—盆缘推覆山系—盆地的组合格

局(范小林等,2002)

。在这一复杂的组合格局中,本研究区上三叠统的沉积层序最完整、地层发育良好,主要由上三叠统须家河组(T 3x )煤系地层组成,植物化石丰富,不仅为研究中、新生代陆相地层的理想地区,而且赋存有丰富的石油和天然气资源,已经发现和投入勘探开发的中、小型油田和大、中型气田十余个,具有巨大的勘探开发潜力(刘景彦、林畅松,2000)。

图1　川西前陆盆地构造分区及井位分布图

F ig .1　T ecton ic divisi on s of the W est Sichuan Fo reland Basin and the locati on of w ells

研究中发现,在晚三叠世时盆地西部龙门山逆冲推覆带与米仓山—大巴山逆冲推覆带之间存在着密切的关系。川西盆地上三叠统前陆盆地是我国比较典型前陆盆地之一,又因为其由煤系地层组成,是川西盆地天然气的主要烃源岩之一,所以具有重要的研究意义。

一、岩石层的划分与对比

本次研究以录井和野外露头为主要对象,对龙门山、米仓山—大巴山山前的上三叠统地层开展了详细的岩石地层学研究,包括各时代地层的岩性特征,厚度变化特征,古生物特征和时代归属等问题,以及区域地层划分和对比的主要标志,重新厘定其地层划分对比方案。

在本次研究的研究工区内上三叠统存在多个地层分区,主要分为川东北地区、川西北地区、川东、川中地区和川西南地区四个地层划分分区,不同分区内有不同的地层划分标准,在这四个分区内主要分为须家河组和香溪群两种不同标准。前人也做过地层统层工作,但存在许多问题(李绍虎等,1998),四川油田分公司采用了香一到香五段各自对应须一到须五段的简单对应方法,它只是岩性上的统层,没有考虑构造运动对地层的影响等问题。

本区上三叠统地层发育良好,依据古生物、地层不整合面、区域地震大剖面追层、岩矿特征以及沉积旋回等的研究,对长期争论不休的川东北地区、川西北地区、川东、川中地区和川西南地区上三叠统须家河组和香溪群地层的划分与对比问题进行了分析(刘树根等,1995;苟宗海,2001)。

香溪群自下而上划分出6个岩性段,而须家河组自下而上一般被划分为5个岩性段,研究区内岩性和岩相都较稳定。利用上三叠统地层中存在的安县运动对此段地层进行对比。在安县运动之前主要为西部的龙门山造山带活动,形成了近平行于龙门山的沉积序列,物源主要来自西部的龙门山推覆带。安县运动之后,龙门山造山运动逐渐减缓,北部和东北部的米仓山—大巴山造山运动开始活跃,并且形成了米仓山—大巴山山前带的前陆盆地,在此便形成了西部龙门山山前带与北部的米仓山—大巴山山前带的“对冲”局面,因而在后期形成了复杂的地层对应关系。

本次研究主要以岩石地层为基础,参考了前人的生物地层研究成果。现主要以广元地区须家河组地层为例简单介绍其古生物特征。区内须家河组富含多门类化石:须一段(小塘子组)以含海相瓣鳃类为主,由广元向东海相瓣鳃类化石减少,出现少量的半咸水瓣鳃类化石(四川盆地陆相中生代地层古生物编写组,1984);须二段化石稀少;在须三段出现大量植物化石,有数十种之多;须四段地层没有发现化石;须五段除发育大量的植物化石,还发现了瓣鳃类化石,但是此类瓣鳃类化石为淡水类型(四川盆地陆相中生代地层古生物编写组,1984),说明此时地层已由小塘子组的海相地层转变为陆相淡水湖泊相沉积。

由于安县运动的影响盆地内出现了局部不整合(赵玉光、肖林萍,1994;邹光富等,2003)。在须家河组地层发育区内,安县运动造成的不整合面出现在须三段顶部。在香溪群分层中,此次构造运动出现于香一段之后,所以地层的对应关系为香一段与须一段(小塘子组)到须三段对应,上部须四、五段对应香二到香六段。经过岩相和地震对比得出对比结果为:川中的香溪群一段大概相当于川西北的须家河组一段(小塘子组)到三段,川中香二段大概相当于川西北须四下亚段,川中香三段大概相当于川西北须四上亚段,川中香四段大概相当于川西北须五下亚段,川中香五、六段大概相当于川西北须五上亚段。区域地层划分和对比如表1所示。

二、层序地层学研究

层序是以底、顶不整合面或相关整合面为界的、内部叠置有序的沉积组合,因此,层序地层分析中层序界面的识别是关键技术之一。在本次研究中首先明确了须三段顶部存在一期较为明显的构造运动——安县运动,利用安县运动在须家河组出现于须三段之后,在香溪群出现在香一段之后(刘树根等, 1995),将上三叠统的地层分为两个二级层序(表2):二级层序 为须一、二、三段以及与之对应的香一段,二级层序 为须四、五段以及与之对应的香二到香六段。本区发育的二级层序从成因上分为早期海相层序和晚期陆相层序两种。

早期海相层序是在盆地晚三叠世地层形成早期发育,此时是龙门山造山时期,形成了龙门山逆冲推覆带,地层发育特点是由西向东逐渐变薄(图2)。此时前渊带沉降幅度很大,由于地壳均衡作用影响,前隆抬升规模较大,水平方向迁移距离很大,如果它暴露在地表就可以形成大范围的不整合,这就是早期层序的层序边界(张箭等,2002)。层序内发育三类不整合面,即低位侵蚀面、海侵侵蚀面和最大海泛面。层序组成自下而上为低位沉积、海侵沉积和海退沉积。低位沉积只是一个相对的低位沉积,指最早海侵

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