震旦系是四川盆地第一套区域性沉积盖层，包括下震旦统陡山沱组及上震旦统灯影组。1964年发现了威远震旦系灯影组气藏^[1-4]，揭开了这套四川盆地最古老的含气层系。2011年川中地区高石1井灯影组获高产工业气流，揭开了安岳震旦系大气田的勘探序幕。目前，震旦系灯影组已成为四川盆地天然气规模资源勘探的重点领域之一。由于灯影组沉积期历经了多幕桐湾运动，形成灯二段顶界、灯四段顶界两个大型侵蚀面^[5]，地层侵蚀、剥蚀幅度大，横向变化快，因此对灯影组的勘探，首先需明确地层展布及沉积特征。前人研究认为，川西南部地区仅发育灯一段、灯二段，而灯三段、灯四段均缺失^[6]，寒武系直接覆盖在灯二段之上。本文通过对老井资料进行系统分析研究，认为川西南部地区存在灯四段，且成藏条件较好，具备形成多类型圈闭的地质条件，是四川盆地重要的勘探区带和层系。

四川盆地大部分地区震旦系与长江三峡地区震旦系特征基本一致，2012年以前无论是油田生产单位，还是已有的研究文献，基本上还是沿用2001年全国地层委员会的划分方案，即震旦系分为上、下两统，上统仅含灯影峡阶一个阶，下统仅含陡山沱阶一个阶，灯影组对应上统灯影峡阶，陡山沱组对应下统陡山沱阶。灯影组以蓝灰色泥岩为界划分为上、下两段，蓝灰色泥岩及其以上地层划分为上段（灯四段），下段根据菌藻类微生物的含量，又划分为上贫藻层（灯三段）、富藻层（灯二段）及下贫藻层（灯一段）。

中国石油在2012年完成了四川盆地震旦系—寒武系新一轮统层工作，建立了新的地层划分对比方案，确定了灯影组对比的标志层^[7-10]。灯四段顶界（寒武系底界）、灯三段底界在地震剖面上有强同相轴反射特征，易于识别与对比，以灯三段底界为桐湾运动Ⅰ幕形成的区域不整合面作为地层对比的关键界面，实现了井下分层与露头剖面的统一。这项认识对全盆地灯影组地层划分、对比起到关键作用，奠定了灯影组地质认识成果的地层基础^[11-16]。

四川盆地除了威远和川中地区外，钻达、钻穿灯影组的井很少^[17-18]，川西南部地区钻达震旦系灯影组的井只有2口，分别是位于汉王场潜伏构造的汉深1井和位于周公山构造的周公1井。其中对汉深1井灯影组进行了取心，本文针对汉深1井开展取样分析和地层划分工作^[19-20]。

汉深1井进入灯影组183m完钻。灯影组顶界井深为5143m，可划分为3个岩性地层段（图 1）。井深5143~5183m，岩性为褐灰色夹灰黑色、深灰色白云岩，普遍含硅质，局部呈燧石条带，下部为泥晶结构，向上呈泥—粉晶结构；井深5183~5241m，岩性为灰色夹深灰褐色、褐灰色白云岩，见藻叠层、藻纹层和藻团块构造；井深5241~5326m，上段20m为褐灰色泥晶云岩，见藻粘结构、藻纹层结构和泡沫状棉层，下段65m为深灰色与浅灰色白云岩，粉晶结构，局部含藻屑较多，分布不均。

图 1

图 1 汉深1井震旦系灯影组岩性、碳氧同位素、常量元素综合柱状图 Fig. 1 Comprehensive column of lithology, carbon and oxygen isotopes and major elements of Sinian Dengying Formation in Well Hanshen1

汉深1井取心段为5223~5260m，岩性主要为泥晶云岩、砂屑云岩、藻凝块云岩、藻团块云岩，溶蚀孔洞发育，矿物成分以白云石为主，次为硅质，少量为菱镁矿、黏土、黄铁矿、方铅矿，微生物为红藻、绿藻、蓝藻。总体上，该井灯影组具贫藻富硅特征，与已知的川南野外剖面和川中高石梯—磨溪地区灯四段岩性特征一致，而与灯二段富藻贫硅的特征明显不同。

汉深1井灯影组自然伽马曲线总体上以低平、局部齿状特征为主（图 1），灯影组全段GR值为8~53API，平均为17API；灯影组顶部5145~5180m处GR值相对较高，GR值为16~53API，平均为30API；5180m之下GR值为8~33API，平均为14API。这与川中地区灯四段电性特征类似。

对汉深1井灯影组进行全井段岩心、岩屑取样并开展了常量元素分析，分析了Na、Mg、Ca、Si、Fe、Mn、Al、P、K、Ti共10种元素的含量。同时，为了进行对比分析，对已明确地层分层的高石7井灯四段、磨溪9井灯四段、荷深1井灯二段、资6井灯二段分别进行了取样分析，分析方法、仪器与汉深1井一致。

研究分析表明，与灯二段相比，灯四段表现为Ca、Mg含量相对低，Si含量明显高的特征（表 1）。汉深1井灯影组Ca含量平均为26.61%，Mg含量平均为18.00%，Mg/Ca为0.676，Si含量平均为11.34%（表 1），汉深1井灯影组元素含量总体变化形态和趋势与灯四段十分接近（图 2），而与灯二段存在明显差异。汉深1井所钻揭的灯影组普遍含Si，全井段均有分布，含量为0.62%~46.59%。其中有3段Si含量较高，分别为：井深5121~5143m，Si含量为4.72%~21.00%，平均为11.864%；井深5253~5270m，Si含量为3.38%~46.59%，平均为22.724%；井深5316m以下，Si含量为11.52%~15.27%，平均为13.974%。该井Si含量高，与镜下岩石学特征一致，应当属于灯四段。

表 1

表 1 灯影组元素含量统计表 Table 1 Statistics of element content in Dengying Formation 井号 层位 元素含量/% Ca Mg Si Al Fe P Na K Mn Ti 高石7 灯四段 26.58 17.97 11.35 1.06 1.78 0.25 0.42 0.26 0.05 0.08 磨溪9 灯四段 25.90 16.60 12.70 1.12 5.33 0.10 0.48 0.38 0.10 0.07 灯四段平均值 26.24 17.29 12.03 1.09 3.56 0.18 0.45 0.32 0.08 0.08 荷深1 灯二段 30.79 22.05 1.12 0.12 0.31 0.14 0.36 0.04 0.02 0.01 资6 灯二段 28.17 20.26 5.32 0.52 2.23 0.20 0.81 0.19 0.06 0.03 灯二段平均值 29.48 21.16 3.22 0.32 1.27 0.17 0.59 0.12 0.04 0.02 汉深1 灯影组 26.61 18.00 11.34 1.19 1.00 0.27 0.67 0.40 0.05 0.08

表 1 灯影组元素含量统计表 Table 1 Statistics of element content in Dengying Formation

图 2

图 2 汉深1井灯影组与邻井灯四段、灯二段元素平均含量对比图 Fig. 2 Comparison of average element content of Dengying Formation in Well Hanshen1 with that of Deng-4 member and Deng-2 member in adjacent wells

对汉深1井、高石7井、磨溪8井这3口井灯影组进行全井段（岩心、岩屑）共计700个样品的δ¹³C、δ¹⁸O取样分析，并与2012年峨边先锋剖面、威117井、五探1井已有的δ¹³C、δ¹⁸O数据进行对比分析，共用分析数据715个。分析结果表明，灯二段δ¹³C分布区间为0.215‰~4.530‰，平均值为1.961‰，δ¹⁸O分布区间为-8.000‰~0.470‰，平均值为-4.881‰；灯四段δ¹³C分布区间为-1.813‰~2.840‰，平均值为1.204‰，δ¹⁸O分布区间为-10.904‰~-3.200‰，平均值为-7.195‰；灯三段δ¹³C分布区间为0.098‰~2.194‰，平均值为0.906‰，δ¹⁸O分布区间为-8.900‰~-2.009‰，平均值为-6.310‰。从δ¹³C、δ¹⁸O交会图（图 3）上可以清楚地看出，震旦系灯影组δ¹³C、δ¹⁸O总体上表现为灯二段相对较重，灯四段相对偏轻，灯三段介于灯二段、灯四段之间的特征。

图 3

图 3 四川盆地震旦系灯影组碳、氧同位素分布交会图 Fig. 3 Cross plot of carbon and oxygen isotopes distribution of Sinian Dengying Formation in Sichuan Basin

汉深1井灯影组全井段93个样品的数据分析结果表明，该井灯影组δ¹³C分布区间为-1.177‰~ 1.186‰，平均值为0.179‰，δ¹⁸O分布区间为-7.330‰~ -3.631‰，平均值为-5.237‰，明显表现出相对于灯二段δ¹³C、δ¹⁸O偏轻的特征，δ¹³C、δ¹⁸O数据交会点大部分落在灯四段范围内。

碳同位素变化趋势能够有效地反映海平面升降变化，并且具有指导等时对比的意义，在四川盆地及周缘地区的震旦系—寒武系界线划分对比中起到重要的作用。寒武系底部（筇竹寺组、麦地坪组及相当地层）的碳同位素负漂移事件，对应桐湾Ⅱ幕构造运动；灯三段底部的碳同位素负漂移对应桐湾Ⅰ幕构造运动。从威117井、磨溪8井、高石7井、川西南部峨边先锋剖面灯影组纵向上δ¹³C、δ¹⁸O数值变化趋势看（图 4），灯影组底界δ¹³C为负漂移（N1），灯二段δ¹³C明显表现为两个正漂移（P1、P2），并呈现出波浪式的起伏变化特征，δ¹⁸O也有类似的趋势，且钻井和野外资料均可对比，变化趋势稳定。灯二段上部δ¹³C的变化规律从P2开始，先逐渐降低，然后保持稳定并略微上升，最后在灯二段顶部大幅度降低出现负漂移（N2）。灯三段—灯四段δ¹³C整体表现为向灯四段中部逐渐偏重，出现一个峰值正漂移（P3），然后逐渐降低偏轻，到灯四段顶界出现明显的负漂移（N3），到寒武系又开始变重，δ¹⁸O也具有相似特征。其中，灯四段上部δ¹³C是从P3开始，持续稳定下降，直到出现N3，与灯二段上部的变化特征完全不同。汉深1井钻揭的灯影组δ¹³C、δ¹⁸O变化特征，明显不同于灯二段上部的变化趋势，而与磨溪8井、高石7井、先锋剖面灯四段中上部变化趋势一致，应当属于灯四段。

图 4

图 4 峨边先锋—汉深1井—威117井—磨溪8井—高石7井灯影组同位素剖面对比图 Fig. 4 Well isotopic correlation of Dengying Formation across Ebianxianfeng-Well Hanshen1-Well Wei117-Well Moxi8-Well Gaoshi7

综合上述岩石学特征、电性特征、常量元素含量、碳氧同位素分布特征认为，川西南部汉王场构造汉深1井所钻揭的183m灯影组应当属于灯四段，且未钻穿灯四段。

基于汉深1井灯影组的重新划分，对川西南部地区的地震资料进行标定和刻画，并结合盆地内的钻井资料，整体分析了四川盆地灯影组展布特征^[21-24]。四川盆地范围内，灯影组厚度为50~1000m，川中地区厚度比较稳定，在800m左右；川南、川西南部盆缘地层厚度较大，可达1000m左右。盆地内发育绵阳—宜宾、达州—宣汉、合江—重庆3个地层厚度低值区，其中绵阳—宜宾地区地层厚度为50~500m，沿德阳—成都—自贡以西、安岳—盐亭—阆中—剑阁以东、宜宾以北整体减薄，呈南北向展布。达州—宣汉地区地层厚度在300~500m，在通江—平昌—大竹以西、万县—开县以东一带整体减薄。

灯一段—灯二段在盆地内部广泛分布，残余厚度一般为50~600m（图 5a）。盆地内发育两个地层厚度高值区，一个位于广元—安岳地区，地层厚度平均为500~600m；另一个位于川西南—川东南地区，地层厚度平均为500~800m，最厚可达1000m。总体上，地层厚度具有从广元—盐亭—安岳一带向川东达州地区逐渐减薄的趋势，达州以东向利川、奉节一带再次增厚，盆地东缘外围地层厚度整体减薄。盆地内发育绵阳—内江、川东达州—开江两个厚度低值区，绵阳—内江地区沿成都—资阳以东、广元—盐亭—遂宁—安岳以西、内江以北地层厚度均小于300m，最薄的地方残余厚度小于60m，实际上反映了裂陷区内灯一段—灯二段的展布特征。达州—开江地区厚度很薄，五探1井实钻厚度仅为14m，部分地区地层可能已经缺失^[21]。

图 5

图 5 四川盆地灯影组厚度分布特征 Fig. 5 Thickness distribution characteristics of Dengying Formation in Sichuan Basin

灯三段—灯四段在德阳—安岳克拉通内裂陷内沿成都—犍为以西、广元—盐亭—大英—安岳—合江以东大面积缺失，川南局部地区在威远、长宁一带有部分残留，厚30~200m，总体上在盆地内形成一个南北向展布的缺失区（图 5b）。川南—川中地区厚度一般为300~500m，川中以北沿裂陷槽东侧厚度较大，可达500~600m。

川西南部地区灯影组厚度大，不仅灯一段—灯二段厚度大，灯三段—灯四段也广泛发育，而不是以前认为的整体缺失。川西南部灯三段—灯四段主要分布在成都—犍为以西地区，厚200~300m，在盆地内的面积达1.5×10⁴km²。汉深1井以南的老龙1井、峨边先锋剖面均发育有灯四段，区域地质资料表明，灯四段地层向南一直延伸到西昌、云南地区。灯三段—灯四段厚度向德阳—安岳裂陷内逐渐减薄，形成具有缓坡特征的台地边缘（图 5c），与裂陷东侧陡峭的台缘形成明显的区别。

川西南部地区灯四段储层发育，向东寒武系逐渐增厚，在古油藏形成期，处于古构造高部位，有利于油气的形成和聚集^[25-28]。后期历经多次构造运动，油裂气重新调整聚集，具备形成构造、构造—岩性、构造—地层等多类型圈闭的条件。

钻井及野外露头资料表明，川西南部地区灯四段储集岩类型与川中地区一致^[29-30]，主要为丘滩相的砂屑云岩和藻凝块云岩。经桐湾运动暴露剥蚀，形成溶洞储层，同时受晚期构造运动影响，裂缝也较为发育。汉深1井取心段溶蚀孔洞发育，岩心内见构造缝、构造—溶蚀缝。测井解释储层17m，平均孔隙度为4.14%。同时，在峨边先锋剖面灯四段也见溶蚀孔洞储层发育。

川西南部地区紧邻德阳—安岳克拉通内裂陷，烃源条件好。根据汉深1井实钻情况可知，筇竹寺组厚74m，整体为一套深灰色、灰黑色页岩，局部夹灰色粉砂质泥岩。其中泥质烃源岩厚59m，有机碳含量为0.50%~3.11%，底部发育10m厚的优质烃源岩，有机碳含量为1.00%~3.11%；川西南部地区筇竹寺组烃源岩厚度向东北逐渐变厚，在距离汉深1井30~50km的地区，烃源岩厚度增加到100m，在相距150km的裂陷中心区域，烃源岩厚度可达300m以上。

川西南部地区灯影组的盖层条件较好。直接盖层为寒武系泥质岩，间接盖层为下二叠统致密泥晶灰岩、灰黑色硅质岩、硅质泥岩。汉深1井及其以南属于峨眉—瓦屋构造体系，受大型断裂破环，保存条件差。汉王场构造以北地区整体埋深较大，破坏性的大型断裂不发育，保存条件较好。

研究表明，晚二叠世末期至早三叠世是川西南部地区寒武系烃源岩的主要成油期^[31]，这一时期川西南部地区的成藏条件和川中高石梯—磨溪地区类似，是古油藏聚集的有利区。通过二叠系底界构造拉平恢复古地貌，可以看出，川西南地区历经加里东运动的抬升之后，与高石梯—磨溪地区一样，均处于乐山—龙女寺古隆起高部位，均与裂陷内的优质烃源岩形成了侧向对接关系（图 6a），源储配置关系好，为烃类运移的有利指向区。汉深1井岩心孔洞中见到大量的沥青充填或半充填，表明该区是古油藏形成和聚集的有利区带。而同时期的威远地区还未抬升隆起，处于斜坡带，不利于古油藏的聚集成藏，灯影组储层沥青含量明显较少。

图 6

图 6 川西南部—威远—川中高石梯地区地震剖面 Fig. 6 Seismic profile of southwestern Sichuan area-Weiyuan area-Gaoshiti area of central Sichuan

侏罗纪至今，在古油藏裂解为气藏之后，历经燕山、喜马拉雅构造运动，油气重新调整聚集。威远地区逐渐发展成构造高部位，形成了完整的大型背斜圈闭，虽然构造圈闭大、闭合度高，但由于早期并未形成规模古油藏，需要构造低部位的裂解气调整到圈闭内聚集成藏^[22]，效率较低，形成了底水气藏，充满度不高。裂陷东侧的高石梯—磨溪地区在这一时期构造演化继承性好、基本保持稳定，有利于古油藏裂解气原位聚集，形成特大型气田。该时期川西南部地区逐渐由古隆起高部位调整为斜坡带（图 6b），并受到龙门山南段挤压变形影响，发育多个晚期背斜构造，断裂也较为发育。威远构造高部位，灯四段遭受剥蚀逐渐减薄尖灭，寒武系厚层的泥质岩形成了构造高部位的侧向封堵，具备形成大型构造—地层圈闭的条件。同时，据目前钻井和野外露头资料可知，灯四段下部储层发育程度较差，是因为灯四段在不同地区遭受的剥蚀程度不同，同时灯四段储层上倾方向由于岩性变化形成封堵。正是由于构造变形程度不同，川西南部地区缺乏川中高石梯—磨溪地区构造的继承性和稳定性，但古油藏裂解之后历经调整聚集，仍具备形成构造、构造—地层、构造—岩性等气藏的地质条件。

德阳—安岳克拉通内裂陷东侧川中安岳地区已发现灯四段特大型气田，目前勘探正在向南北两侧台缘带及台内拓展，并已取得重要勘探成果，展示了巨大的勘探潜力。对于裂陷西侧，以往研究认为灯四段剥蚀缺失，仅残存灯二段，而威远地区灯二段发现底水气藏，且气藏位于灯影组现今构造的高部位，处于构造低部位的川西南部地区勘探前景存疑。本次研究认为裂陷两侧灯四段对称发育，在川西南部地区灯四段大面积分布，厚达200~300m，盆内面积达1.5×10⁴km²，并以向裂陷内逐渐减薄的缓坡型台地边缘为特征。川西南部地区灯四段储层条件与裂陷东侧的高石梯—磨溪地区基本一致，均紧邻裂陷内的寒武系生烃中心，具有良好的烃源条件，盆地内寒武系泥质岩为直接盖层，保存条件好。在成油期均处于古构造高部位，利于古油藏的形成和聚集。二者差别在于川西南部地区后期历经多次构造运动，构造稳定性、继承性较差，古今油气藏调整聚集，在现今构造的上倾方向，灯四段逐渐减薄尖灭，寒武系泥质烃源岩直接覆盖，由于剥蚀形成的岩性和地层接触关系的变化，形成上倾方向的岩性、地层封堵，具备形成构造、构造—岩性、构造—地层圈闭的条件，是四川盆地灯影组多类型圈闭勘探的有利区带。同时，裂陷西侧存在灯四段，对盆地灯影组整体的沉积构造演化、裂陷形成机制、桐湾期拉张作用分析等基础研究也具有重要意义。

川西南部地区历经多次构造运动，构造变动幅度较大，现今在该地区发育峨眉—瓦屋、龙门山盆缘构造体系和以大兴场为代表的盆地内部构造体系，其中峨眉—瓦屋和龙门山构造体系紧邻盆地边界，构造破碎变形强，发育通天大断层，保存条件不利。在高家场—莲花山构造以西、汉王场构造以北，以大兴场为代表的盆地内部地区具有双层构造体系，下组合保存条件相对较好，是灯影组形成有效圈闭的有利区带。川中高石梯—磨溪地区台地边缘灯影组最厚，进入裂陷区厚度快速减薄，具有明显的陡台缘特征。灯四段储层广泛发育，其中最优质的丘滩相储层主要集中在台缘带内。而川西南部地区灯四段厚度向裂陷区逐渐减薄，形成具有缓坡特征的台地边缘，储层分布范围可能更宽一些。邛崃—大兴场—眉山一带整体处于盆地内部，整体保存条件较好，是勘探的有利区带。

（1）基于桐湾Ⅰ幕前后灯影期海水流体性质的差异性，首次建立灯二段与灯四段标准化学判别图版，结合岩心、薄片上未发现“葡萄”标志、整体贫藻等地质特征，综合分析认为该井钻揭的183m灯影组应属于灯四段，而非原先认为的灯二段。

（2）基于汉深1井灯影组的重新分层，对川西南部地区的地震资料进行了标定和刻画，整体分析认为灯影组在川西南部—西昌地区均稳定分布。与川中地区相比，地层特征存在两个方面的差异，一是川西南灯四段平均厚度减薄100m左右；二是形态上具有缓坡台地边缘的特征，与川中镶边台地边缘存在明显差异。

（3）川西南部地区灯影组成藏条件与裂陷东侧的高石梯—磨溪地区成藏组合特征相似，筇竹寺组烃源岩与灯四段储层侧向对接，形成高效成藏组合。在今构造高部位灯四段尖灭，筇竹寺组泥岩在高部位形成侧向遮挡，形成构造—地层（岩性）圈闭，邛崃—大兴场—眉山地区最为有利。