摘要：四川盆地上二叠统—下三叠统碳酸盐岩地层中富集天然气，天然气藏的分布受优质烃源岩和礁滩相储层的控制。为了揭示四川盆地沉积演化背景下天然气的富集规律及预测成藏有利区，对晚二叠世—早三叠世扬子古板块地质构造背景进行分析，讨论地质构造背景控制下四川盆地晚二叠世—早三叠世沉积演化特征；根据不同时期构造和沉积演化特征确定优质烃源岩和储层的发育机理和分布范围；结合天然气成藏模式的认识，确定天然气成藏有利区。结果表明：四川盆地晚二叠世—早三叠世海湾及其后陆棚的发育演化控制了该区龙潭组主力烃源岩与长兴组—飞仙关组礁滩相储层的发育分布，形成了下生上储的有利配置关系；川东北地区长兴组—飞仙关组台地边缘礁滩相储层邻近龙潭组海湾相优质烃源岩的区域为天然气成藏最有利区。总之，四川盆地晚二叠世—早三叠世沉积演化特征控制了海相优质烃源岩和储层的发育分布，决定了天然气的富集与分布。
关键词：沉积演化；烃源岩；储层；礁滩相；海湾相；有利区；碳酸盐岩；四川盆地
中图分类号：P618.130.2；TE122文献标志码：A
0引言
四川盆地是中国西南部的一个大型克拉通盆地，上二叠统—下三叠统天然气主要富集在川东北地区。20世纪90年代，中国石油在川东北地区飞仙关组鲕粒滩中发现了渡口河、罗家寨、铁山坡等大中型气田。21世纪初，中国石化重新分析了川东北地区天然气资源潜力，在长兴组—飞仙关组的开江—梁平陆棚两侧礁滩相储层中发现了普光气田和元坝气田，中国石油在四川龙岗地区长兴组—飞仙关组也获得了突破，发现了龙岗气田。众多大中型气田的发现展示了川东北地区长兴组—飞仙关组及环开江—梁平陆棚两侧，礁滩相岩性气藏具有巨大的勘探潜力。
经过几十年的勘探开发，前人就四川盆地上二叠统—下三叠统碳酸盐岩在天然气主要来源、天然气藏分布规律、储层类型和盖层分布等方面取得了一些认识。天然气藏主要分布在上二叠统长兴组和下三叠统飞仙关组地层中。通过碳同位素和天然气化学成分判断，川东北地区天然气来源于二叠系地层，龙潭组是天然气的主要气源[1]。天然气藏主要环开江—梁平陆棚东、西两侧，分布在碳酸盐岩台地边缘带内[25]。陆棚东侧的普光、罗家寨、铁山坡等气藏受礁滩相岩性体与背斜构造双重因素控制，陆棚西侧的元坝和龙岗等气藏主要受大型缓坡上的礁滩相岩性圈闭控制。天然气储层分为礁滩相颗粒灰岩储层和白云岩储层，且白云岩为优质储层。三叠系嘉陵江组和雷口坡组发育大套膏盐岩盖层，飞仙关组四段局部发育薄层膏盐岩盖层。膏盐岩盖层的累积厚度大，对上二叠统—下三叠统天然气藏起到很好的封闭作用[612]。
由此可见，四川盆地龙潭组优质烃源岩和长兴组—飞仙关组礁滩相储层的发育分布，是寻找天然气成藏有利区的关键。为此，本文对晚二叠世—早三叠世扬子古板块的地质构造背景进行分析，讨论地质构造背景控制下四川盆地晚二叠世—早三叠世的沉积演化特征，根据不同时期构造和沉积演化特征，确定优质烃源岩和储层的发育机理和分布范围，最终确定天然气成藏有利区，进而对四川盆地上二叠统—下三叠统大中型天然气藏的进一步勘探提供依据。
1地质构造背景
泥盆纪—二叠纪海西旋回时期，四川盆地处于伸展构造体系内，南秦岭地区勉略缝合带的洋盆打开并扩张[1314]。晚二叠世东吴运动时期，洋盆进入扩张高峰，称为“峨眉地裂运动”。
图1四川盆地晚二叠世构造简图
Fig.1Simplified Map of Late Permian Structure in Sichuan Basin
“峨眉地裂运动”最早是由罗志立在1981年提出的[15]，其动力学机制存在一定分歧，一般认为该地裂运动与“峨眉地幔柱”上隆活动有关。晚二叠世“峨眉地幔柱”活动迫使扬子古板块与塔里木古板块分离[16]，并向东走滑和漂移。晚二叠世伸展拉张的动力学背景产生了“峨眉地裂运动”，它是以峨眉山玄武岩的大规模喷发为主要标志。“峨眉地幔柱”轴部约在丽江—大理—攀枝花为中心的三角地区[17]，峨眉山玄武岩的喷发强度也是以此为中心，由西向东逐渐减弱，到川东北地区仅有受断层控制的个别喷发点。由此可见，峨眉山玄武岩的喷发强度也是“峨眉地裂运动”和“峨眉地幔柱”活动强度的反映。川东北地区在上二叠统地层中钻遇的火山岩是“峨眉地裂运动”在川东北地区活动的直接证据（图1），也是拉张动力学背景的直接产物。
“峨眉地裂运动”决定了晚二叠世四川盆地海湾、陆棚及两侧台地的形成。罗志立等研究认为[1820]，晚二叠世四川盆地及其东北缘存在3个拗拉槽，自SW向NE分别是绵竹—蓬溪—武胜拗拉槽、开江—梁平拗拉槽和鄂西拗拉槽（图1）。3个拗拉槽均为NW—SE向，均向西北开口和向东南尖灭；由SW向NE，3个拗拉槽沉降逐渐加深。其中，龙潭组沉积时发育鄂西拗拉槽，开江—梁平拗拉槽开始发育；长兴组沉积早期发育开江—梁平拗拉槽和鄂西拗拉槽；长兴组沉积晚期，绵竹—蓬溪—武胜拗拉槽、开江—梁平拗拉槽和鄂西拗拉槽都发育。
卓皆文等认为拗拉槽成因是基底断裂控制作用[19]。其中，川中地区射洪—合川基底断裂控制了绵竹—蓬溪—武胜拗拉槽的形成，因此，可以推断晚二叠世伸展拉张的动力学背景产生了“峨眉地裂运动”，地裂运动形成基底断裂，基底断裂促使基底堑垒式差异升降。李忠权等用基底堑垒式差异升降与迁移导致盖层被动褶皱来解释四川盆地隆坳格局的形成，在地堑处形成拗拉槽，在地垒处形成台地[20]。拗拉槽的形成使南秦岭洋向陆棚扩张。拗拉槽发育早期，其内部水体浅，为海湾环境；拗拉槽发育晚期，其内部水体深，为陆棚环境；海湾和陆棚两侧为台地浅水碳酸盐岩沉积物。
印支旋回结束了四川盆地的拉张动力学背景，四川盆地发生挤压。三叠纪早期，南秦岭地块与扬子地块北缘开始发生碰撞，扬子地块快速俯冲于南秦岭地块之下；到晚三叠世，南秦岭地块与扬子地块北缘整体闭合，形成勉略缝合带和海槽北缘隆起带，海水完全从本区退走；大巴山和米仓山前陆盆地进入到陆相磨拉石盆地阶段[21]。