摘 要：晚震旦世—早寒武世早期，四川盆地震旦系燈影組形成上、下亞段2套區(qū)域性展布的風化殼巖溶儲層，對其形成控制因素有待于深化研究。為此，基于野外露頭剖面、鉆井與地震等資料，系統(tǒng)分析了四川盆地及其周緣晚震旦世—早寒武世早期3期區(qū)域抬升運動對巖溶儲層發(fā)育的建設(shè)作用。結(jié)果表明：①區(qū)域抬升運動分別發(fā)生于燈影組沉積早期末、震旦—寒武紀以及早寒武世早期；②3期抬升運動均不同程度波及整個上揚子地臺，致使抬升期上、下地層呈平行不整合接觸，存在明顯的沉積間斷；③受地殼不均衡隆升作用的影響，各期抬升運動在不同地區(qū)的影響程度均有所差異，但總體表現(xiàn)為第一期北緣強于南緣，第二期西緣強于東緣，第三期東南緣強于西北緣的特征；④3期抬升運動使燈影組上、下亞段各自形成一套為“碎屑巖層”所分隔的大面積展布的風化殼巖溶優(yōu)質(zhì)儲層，為四川盆地燈影組大氣區(qū)的形成奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：四川盆地 晚震旦世 早寒武世早期 區(qū)域抬升運動 平行不整合 碎屑巖層 風化殼巖溶儲集層 響應(yīng)特征
Influences of regional uplifting during the Late Sinian-Early Cambrian on the development of karst reservoirs in the Sichuan Basin and its peripheral area
Abstract：Two regional weathering crust karst reservoirs were developed in the upper and lower Sinian Dengying Fm in the Sichuan Basin during the Late Sinian-Early Cambrian，and factors controlling their development are still unclear now．Outcrop observation，drilling and seismic data were integrated to systematically analyze the constructive impacts of three-stage regional uplifting during the Late Sinian-Early Cambrian in the Sichuan Basin and its periphery．The following conclusions were obtained．(1)The regional uplifting occurred respectively at the end of Early Dengying period，the transition period from the Sinian to Cambrian，and the period of Early Cambrian，respectively．(2)These three stages of uplifting all influenced the whole Yangtz platform to some extent．Resulting in the parallel unconformable contact between the formations formed before and after the uplifting and the obvious hiatus．(3)Because of the unequal uplifting of the crust，the degrees of influences of these three stages of uplifting are different at various margin areas．In general，the influences of the first time of uplifting is stronger in the northern margin than that in the south．that of the second time is stronger in the western margin than that in the east，while that of the third time is stronger in the southeastern margin than that in the northwest．(4)These three stages of uplifting resulted in the formation of extensive karst reservoirs of high quality in the upper and lower Dengying Fm，which are separated by a“clastic rock layer”．These karst reservoirs provide a solid basis for the formation of a large gas-bearing area in the Dengying Fm，Siehuan Basin．
Keywords：Sichuan Basin，Late Sinian Early Cambrian，regional uplifting，parallel unconformity，clastic rock layer，weathering crust karst，response characteristics
震旦寒武紀轉(zhuǎn)變是地史上最重要的轉(zhuǎn)折交變期[1]，生物、海洋與地球化學同時變化導(dǎo)致一系列重要地質(zhì)事件的發(fā)生[2]，如由軟體生物系向有殼動物群演化[3]、寒武紀生物大爆發(fā)、碳同位素負漂移事件、黑色頁巖缺氧事件與成磷事件等[4]。晚震旦世 早寒武世早期，上揚子地臺由大陸裂谷向被動大陸邊緣轉(zhuǎn)變，由以厚層海相碳酸鹽巖向以黑色巖系沉積為主轉(zhuǎn)變，但該時期上揚子地臺是否一直處于持續(xù)沉降狀態(tài)，是否發(fā)生過區(qū)域規(guī)模的抬升運動，對此還需要深入探討。同時，四川盆地威遠、高石梯與磨溪地區(qū)勘探揭示燈影組發(fā)育下亞段、上亞段2套區(qū)域展布的風化殼巖溶儲層[5]，對其形成控制因素也需要進行深入的研究。
關(guān)于四川盆地周緣晚震旦世早寒武世早期所發(fā)生的地層沉積間斷、平行不整合等現(xiàn)象前人已早有報道，對此期間發(fā)生的抬升運動也有零星闡述，主要可概括為以下3個主要階段：①燈影組沉積早期末，首先在南江楊壩被中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所發(fā)現(xiàn)，并被稱之為南江上升[6]；②震旦 寒武紀之間，在云南被稱作“昆陽上升” [7]，油氣地質(zhì)學者常稱之為桐灣運動[8-9]；③梅樹村筇竹寺期之間，該期抬升運動在不同地區(qū)分別被稱之為織金運動[7]、遵義運動[7]、從江運動[7]、惠亭運動[10]、峨眉上升帆、魯?shù)樯仙?sup>[7]與鎮(zhèn)巴上升[11]等。
盡管前人對上述3期抬升運動已早有闡述，但主要是基于某一研究區(qū)域或某一次抬升運動，其闡述的范圍與內(nèi)容也較為零星、分散，而未從整個上揚子地臺的角度對其加以系統(tǒng)論述。筆者正是在前人零星闡述的基礎(chǔ)上，基于野外露頭、鉆井資料與地震資料的綜合分析，系統(tǒng)論述晚震旦世早寒武世早期四川盆地及其周緣區(qū)域的抬升運動及其對巖溶儲層發(fā)育的建沒作用。
1 地層劃分與對比
早寒武世早期地層包括梅樹村階與筇竹寺階，其地層劃分與對比見表1。
晚震旦世燈影組的劃分與對比，目前有多種方案。
1968年，原貴州石油勘探指揮部將震旦系劃分為震一段、震二段、震三段、震四段(震四1亞段、震四2亞段)，其中震一段相當于陡山沱組，震二段、震三段、震四1亞段、震四2亞段分別相當于后來的燈一段、燈二段、燈三段與燈四段；l974年，曹瑞驥等根據(jù)古藻化石和微古植物化石的研究，將我國西南地區(qū)燈影組劃分為上、下兩段，下段自下而上為下貧藻白云巖層、富藻白云巖層、上貧藻白云巖層，上段為碎屑巖層和硅質(zhì)條帶白云巖層，其中碎屑巖段是燈影組下段、上段劃分的標志層[14]；1977年，原四川省地質(zhì)局第七普查勘探大隊將燈影組劃分為4段，其中燈一段相當于曹瑞驥所劃分燈影組下亞段的下貧藻層，燈二段相當于富藻白云巖，燈三段相當于上貧藻白云巖，燈四段包括碎屑巖層與硅質(zhì)條帶白云巖，燈三段與燈四段的界面一般為藍灰色泥巖；1981年，原成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所將燈影組劃分為3段，第一段為楊壩段，第二段為高家山段，第三段為戈仲伍段，其中第一段(楊壩段)包括下藻層、葡萄狀白云巖層與上藻層，第二段(高家山段)的底部為碎屑巖層[15]；王自強將湖北宜昌峽東燈影組劃分為蛤蟆井段、石板灘段、白馬沱段與天柱山段[16]。藻云巖現(xiàn)在常稱作微生物白云巖[17]。高石l井獲重大發(fā)現(xiàn)后，中國石油西南油氣田公司與中國石油勘探開發(fā)研究院提出將燈影組上亞段碎屑巖層稱作燈三段，燈一段含義不變[8]。因此，燈影組內(nèi)部的碎屑巖層成為劃分燈影組下段、上段地層界線的重要標志，但對于這套碎屑巖層所反映的構(gòu)造意義，前人并沒有進行過多的探討。
2 三期區(qū)域抬升運動
晚震旦世早寒武世早期，四川盆地及其周緣發(fā)育3期區(qū)域抬升運動，分別發(fā)生于燈影組沉積早期末、震旦—寒武紀之間與早寒武世早期，3期抬升運動使四川盆地及其周緣不均衡整體抬升，致使抬升期之上、下地層呈平行不整合接觸，存在明顯的沉積間斷。
2．1 燈影組沉積早期末區(qū)域抬升運動
2．1．1抬升運動的響應(yīng)特征
該期抬升運動發(fā)生于燈影組下亞段沉積后，上揚子地臺發(fā)生整體強烈抬升，具有兩個方面的響應(yīng)特征：①抬升運動使燈影組下亞段微生物白云巖露出水面遭受大氣淡水溶蝕而發(fā)育溶蝕孔洞、滲流豆、鈣結(jié)殼、古風化殘積礫屑云巖、巖溶角礫巖等。滲流豆石層的頂面是一個比較截然的界面，或者說是一個暴露面或間斷面，滲流豆的出現(xiàn)反映其形成時處于陸上暴露的環(huán)境[18]。高科l井在井深5409～5410m發(fā)育明顯的滲流豆(圖1-a、1-b)。②燈影組下亞段抬升風化剝蝕后，地殼發(fā)生強烈伸展作用[19]，上揚子地臺重新開始接受海侵沉積，沉積物主要為藍灰色泥巖、黑色頁巖、紫紅色泥巖、砂巖、泥質(zhì)云巖與硅質(zhì)巖，厚數(shù)十厘米至數(shù)十米不等。該“碎屑巖層”與燈影組下亞段呈平行不整合接觸，接觸面凹凸不平(圖1-c、l-f)。
2．1．2抬升運動的影響差異
受地殼不均衡隆升作用影響，該期抬升運動在四川盆地不同地區(qū)影響均有差異，但總體表現(xiàn)為盆地北緣強于盆地南緣。
盆地北緣川北、陜南地區(qū)大致以漢南古陸為中心向其周緣，“碎屑巖層”由濱岸相石英砂巖相變?yōu)殛懪锵嗟纳百|(zhì)泥巖、盆地相的黑色頁巖與硅質(zhì)巖。緊鄰漢南古陸的南鄭縣梁山鎮(zhèn)地區(qū)以石英砂巖為主，自漢南古陸向西側(cè)，勉縣紙房溝為石英砂巖夾砂質(zhì)泥巖，寧強縣胡家壩鎮(zhèn)地區(qū)為藍灰—紫紅色頁巖、泥質(zhì)云巖、黑灰色頁巖夾石英砂巖，寧強縣滴水鋪鄉(xiāng)地區(qū)為灰綠色砂質(zhì)頁巖，寧強縣雙河鄉(xiāng)地區(qū)為藍灰色砂質(zhì)云巖，廣元陳家壩相變?yōu)樯百|(zhì)頁巖，再往西到青川關(guān)莊等地則遭受剝蝕而缺失該套地層；自漢南古陸向東側(cè)，南江楊壩為石英砂巖與深灰色泥巖，南鄭白玉河、西鄉(xiāng)司上為含泥質(zhì)云巖，鎮(zhèn)巴涇洋為次生角礫云巖(圖2)。
盆地南緣及川中地區(qū)主要以藍灰色泥巖、深灰色泥巖為主，并夾石英砂巖。峨邊先鋒為深灰色、黑色泥巖，樂山范店為泥質(zhì)云巖，老龍l井為深灰、黑灰色硅質(zhì)巖、泥質(zhì)云巖與頁巖，窩深l井、宮深l井為泥質(zhì)云巖，威117井為黑色、藍灰色泥巖，高石1井、安平l井為黑色頁巖夾薄層泥質(zhì)云巖，磨溪11井為石英細砂巖，到女基井為砂質(zhì)云巖(圖3)。
川東北、渝東、湘鄂西地區(qū)主要為黑灰色硅質(zhì)巖，深灰色泥巖與云質(zhì)泥巖沉積，滇東地區(qū)該“碎屑巖層”普遍見一層紫色頁巖(舊城紫色頁巖層)。
2．2 震旦—寒武紀區(qū)域抬升運動
2．2．1抬升運動的響應(yīng)特征
該期抬升運動發(fā)生于震旦紀與寒武紀之間，表現(xiàn)為早寒武世梅樹村階與燈影組上亞段、下亞段之間的沉積間斷，兩者之間呈平行不整合接觸。
陜南寧強寬川鄉(xiāng)選將坪剖面震旦系燈影組與上覆寬川鋪組巖性突變，接觸面凹凸不平，起伏幅度介于10～20cm[20]。陜南鎮(zhèn)巴小洋壩鄉(xiāng)火燒店組底部為厚1～2cm的黃綠色頁巖，與下伏燈影組界面凹凸不平[21]。陜南地區(qū)燈影組上亞段在寧強胡家壩剝蝕最淺，殘存最厚達448.5m；向東到新集只殘留278m，向西到陽平關(guān)殘留265m，陽平關(guān)以西之唐渡殘留37m，唐渡以西燈影組上亞段剝蝕已盡，在廣元(元吉—陳家壩一帶)境內(nèi)，寒武系覆于燈影組下亞段之上。
盆地西南部的樂山范店、峨眉六道河等剖面，麥地坪組與燈影組呈平行不整合接觸，上覆于硅磷段之上的粉砂巖段中常見黏土巖。樂山范店、雷波等地寒武系底含磷層都見礫石和風化黏土。資陽地區(qū)資2井寒武系底與燈影組頂部之間見沖刷面，在燈影組頂部古風化漏斗中，見白云巖和磷質(zhì)角礫巖充填其中。
2．2．2抬升運動的影響差異
該期抬升運動所造成的隆升剝蝕程度各地均有差異，川中地區(qū)剝蝕較弱，但高石梯與威遠之間的高石17井區(qū)剝蝕至燈影組下亞段；由川中向川東、川西剝蝕作用均有增強趨勢，但總體表現(xiàn)為川西強于川東。川西綿竹清平燈影組下亞段微生物白云巖的古喀斯特侵蝕面被晚泥盆世磷塊巖直接覆蓋，其間缺失燈影組上亞段與早古生代地層。
盆地內(nèi)西南側(cè)剝蝕較強烈，周公l、漢深1、老龍1井與威117井的下寒武統(tǒng)麥地坪組分別與燈影組上、下亞段不同層段相接觸，周公1井與漢深l井已剝蝕至燈影組下亞段，老龍l井與威117井燈影組上亞段白云巖層殘厚15.5m與31.55m。盆地中部剝蝕作用較弱，如高科l、安平1井與女基井燈影上段白云巖層分別殘厚365.5m、339.38m與240.8m。向川中東南側(cè)剝蝕作用逐漸增強，地震剖面顯示明顯的剝蝕削截現(xiàn)象(圖4)，荷深1井燈影組上亞段白云巖層殘厚僅為2.2m。
2．3 早寒武世早期區(qū)域抬升運動
2．3．1抬升運動的響應(yīng)特征
該期抬升運動發(fā)生于梅樹村期與筇竹寺期之間，是梅樹村末期一次廣泛的地殼抬升運動，也是三期抬升運動中規(guī)模較大的一期，在川、滇、黔、鄂、湘等地均有所表現(xiàn)，其在地史上巖性、沉積環(huán)境、古生物等發(fā)生突然改變。抬升運動后，上揚子地臺由碳酸鹽巖臺地潮坪環(huán)境變?yōu)闇\海陸棚還原環(huán)境。
該期抬升運動造成筇竹寺期地層與下伏梅樹村期甚至燈影期地層的沉積間斷，平行不整合面普遍見鐵質(zhì)風化黏土層，接觸面凹凸不平，發(fā)育底礫、巖溶漏斗、古溶洞等現(xiàn)象。
黔北遵義松林、金鼎山地區(qū)梅樹村組與燈影組上亞段幾乎均被剝蝕，牛蹄塘組與燈影組下亞段直接接觸，接觸面凹凸不平，松林地區(qū)見厚約10cm的風化黏土層；川西南峨邊先鋒、樂山范店九老洞組底部見鐵質(zhì)風化黏土層，與麥地坪組呈平行不整合接觸(圖5)；川北米倉山福成剖面寬川鋪組厚20cm石灰?guī)r頂面凹凸不平，其上部與郭家壩組黑色頁巖呈平行不整合接觸[21]。
2．3．2抬升運動的影響差異
該期抬升運動在各地影響均有差異，但總體表現(xiàn)為盆地東南緣強于西北緣。川西、川北和滇東地區(qū)剝蝕幅度較小，麥地坪組基本都被保存下來，各地殘留厚度從數(shù)米到百余米不等，一般介于30～40m，最厚超過200m。川西南麥地坪組由于遭受剝蝕所殘存地層厚度有所不同，介于10～80m；川北、陜南缺失或殘存寬川鋪組[21]；滇東多殘余朱家生箐組大海段沉積，但殘余厚度略有差異。
川東南珙縣燈影組上亞段與麥地坪組常被剝蝕；黔北下寒武統(tǒng)牛蹄塘組多假整合于燈影組下亞段之上；湘西、黔東南下寒武統(tǒng)上覆于南沱冰磧層之上；恩施、銅仁古隆起核部銅仁一帶剝蝕出露燈影組下亞段。
3 區(qū)域抬升運動對風化殼巖溶儲層發(fā)育的建設(shè)作用
巖溶是地殼抬升過程中碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)古地理環(huán)境的記錄，受控于區(qū)域和局地構(gòu)造活動[22]，碳酸鹽地臺整體抬升對巖溶的發(fā)育起到積極的作用。碳酸鹽地臺因構(gòu)造運動抬升暴露遭受剝蝕，在大氣降水等因素的控制下發(fā)育風化殼巖溶[23]，是大氣環(huán)境下的大氣水滲流或潛流作用的結(jié)果[24]。長期的沉積間斷是風化殼巖溶形成的關(guān)鍵，不整合面是風化殼巖溶發(fā)育的標志之一，地質(zhì)歷史記錄中的古風化殼巖溶主要根據(jù)其廣泛存在的侵蝕不整合、地下溶蝕作用及其伴生的孔洞系統(tǒng)和內(nèi)部洞穴垮塌堆積物等加以識別[25]。油氣勘探實踐表明，世界油氣的20％～30％與古風化殼巖溶有關(guān)[26]，風化殼巖溶儲層成為碳酸鹽巖油氣藏的主要儲層類型之一。
四川盆地及其周緣3期區(qū)域規(guī)模的抬升運動對燈影組風化殼古巖溶儲層的發(fā)育起到了積極的建設(shè)作用，使燈影組上、下亞段各形成一套以“碎屑巖層”所分隔的大面積展布優(yōu)質(zhì)儲層，為四川盆地燈影組大氣區(qū)的形成奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。燈影組巖性主要為疊層石、層紋石與凝塊石等所組成的微生物白云巖，有利沉積相帶為臺地丘、灘相復(fù)合體。受3期區(qū)域抬升運動影響，在燈影組上、下亞段與梅樹村組頂部均存在沉積間斷，發(fā)育大型平行不整合而，長期陸上暴露環(huán)境有利于發(fā)育風化殼巖溶儲層，儲集空間主要為溶蝕孔洞與殘余溶蝕針孔，其儲集空間大、滲透性能好，巖溶洞穴常見垮塌角礫巖。同時，梅樹村組受第3期抬升運動影響也有利于發(fā)育風化殼巖溶儲層。
如圖6所示，峨邊先鋒剖面燈影組沉積早期末因抬升運動所形成的不整合面之下白云巖溶蝕孔洞發(fā)育，震旦寒武紀不整合面之下麥地坪組中部含硅質(zhì)條帶白云巖溶蝕孔洞發(fā)育；高科l井燈影組下亞段受區(qū)域抬升溶蝕作用形成鈣結(jié)殼，廣探2井燈影組上亞段發(fā)育垮塌角礫云巖。
4 結(jié)論
1)晚震旦世一早寒武世早期，四川盆地及其周緣發(fā)育3期區(qū)域抬升運動，分別發(fā)生于燈影組沉積早期末、震旦 寒武紀與早寒武世早期，3期抬升運動使四川盆地及其周緣不均衡整體抬升，致使抬升期之上、下地層呈平行不整合接觸，存在明顯的沉積間斷。
2)3期區(qū)域抬升運動不同程度波及整個上揚子地臺，受地殼不均衡隆升作用影響，各期抬升運動在不同地區(qū)的影響程度均有差異，但總體表現(xiàn)為第1期北緣強于南緣，第2期西緣強于東緣，第3期東南緣強于西北緣的特征。
3)3期區(qū)域抬升運動對燈影組風化殼巖溶儲層的發(fā)育起到了積極的建設(shè)作用，使燈影組上、下亞段各形成一套以“碎屑巖層”所分隔的大面積展布優(yōu)質(zhì)儲層，為四川盆地燈影組大氣區(qū)的形成奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
致謝：研究中得到中國石油勘探開發(fā)研究院張寶民、張師本、汪澤成、殷積峰與姜華等建設(shè)性的指導(dǎo)意見，野外工作中與北京大學張波、中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院楊西南、中國石化西南油氣分公司何鯉等進行了有益的討論，審稿專家與編輯部提出了寶貴的修改意見，在此一并表示衷心的感謝!
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本文作者：谷志東 李宗銀 袁苗 黃平輝 梁東星 張黎 喬琳 李梅
作者單位：中國石油勘探開發(fā)研究院
中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部
中國石油西南油氣田公司勘探處
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