0 引言

四川盆地中二叠统栖霞组是近期油气勘探的重要目的层系之一，前人已经开展了大量的研究工作^[1-5]。针对该层系的层序地层划分问题，前人已从不同角度做过大量研究：胡明毅等^[6]以Vail的层序地层学理论为指导，将栖霞组划分为2个Ⅱ型三级层序；李凤杰等^[7]认为川东北宣汉地区中二叠统发育了3种类型5种亚类型的高频旋回层序类型；赵宗举等^[8]将四川盆地及邻区二叠系划分为5个三级层序；刘雁婷等^[9]在川东北部中二叠统地层识别出3个三级层序；郑超等^[10]认为川西北双鱼石地区栖霞组可划分为2个三级层序。前人对沉积相和储层等特征的研究也取得了丰富的成果，通过大量野外露头、钻井和地震资料的综合研究^[11-13]，分析不同类型储层特征和分布规律^[14-15]，编制了栖霞组有利储集层段的岩相古地理图^[16-20]。但已有的研究成果大多聚焦于油气勘探成果显著的川西北地区^{[14, 17, 21-23]}，而针对川东广安等地的研究相对较少。众多前人的研究成果揭示，详细的碳酸盐岩层系岩石学研究是刻画沉积相和岩相古地理的有效研究方法^{[15, 24-30]}，通过该研究能够详细刻画各类沉积相尤其是滩体区域的展布特征与规律^[31]，为后续的生产实践奠定良好的基础。

基于此，在综合调研前人工作成果的基础上，本文以广安地区中二叠统栖霞组为研究对象，以野外地质调查为基础，结合薄片鉴定分析，开展了该区栖霞组岩石学特征、沉积相类型等研究，刻画广安地区中二叠统栖霞组岩相古地理面貌，描述滩体展布特征，以期为油气勘探提供基础地质依据。

1 研究区地层特征

志留纪末发生了加里东运动，使四川盆地全面隆升遭受剥蚀，从东往西剥蚀程度加大，形成了西高东低的古地理格局，四川盆地大部分地区的地层在二叠纪沉积前发育不全。进入二叠纪，海平面开始缓慢上升，进入了海西期沉积旋回^{[17, 32]}。早二叠世，盆地内发育以铝土质页岩和泥灰岩为主的梁山组，中二叠世随着全球海泛，依次沉积了栖霞组和茅口组。

研究区位于四川盆地东部(图 1)。根据岩性特征可将栖霞组划分为栖一段和栖二段。四川盆地大部分地区栖一段表现为碳酸盐岩沉积，但由于沉积环境的变化，部分地区岩石类型有一定的变化。如在广安地区邻水县椿木乡剖面，该段底部表现为钙质泥页岩与微晶灰岩、硅质岩分别互层，向上逐渐变为中薄层状灰色、灰黑色生物碎屑灰岩。栖二段岩性相对单一，以发育灰白色的厚层-块状灰岩和白云质灰岩(图 2)为特征。

2 碳酸盐岩颗粒类型

本区颗粒碳酸盐岩发育，但不同类型的碳酸盐岩颗粒形成于不同的沉积环境，因此碳酸盐岩颗粒类型在研究沉积微相时备受关注^[24]。为此，本次在野外工作的基础上，通过观察显微薄片对广安地区碳酸盐岩颗粒类型及其特征进行了精细研究，发现栖霞组碳酸盐粒屑成分主要为不同类型的生物碎屑，其次为球粒(图 3)。

2.1 生物碎屑

根据古生物的外观形态及其显微结构特征，可以较好地识别古生物种类，当生物个体保存情况较差的时候，需通过生物体的显微特征予以判断区分^[25-26]。本次野外和室内综合分析认为，广安地区中二叠统栖霞组发育的古生物主要为三叶虫(图 3a、b、c)、腕足(图 3a、b、d)和有孔虫(图 3e)，并有少量藻类(图 3f)和棘皮类(图 3g)发育。

野外露头和镜下显微薄片鉴定表明，广安地区中二叠统栖霞组化石主要为三叶虫的残留骨板，在正交偏光下显示出玻纤结构，为高能环境下破碎后堆积的产物(图 3a、b、c)。腕足类化石与三叶虫化石保存情况相似，主要以残片形式存在，其显微特征表现为层纤结构(图 3a、b、d)。薄片观察发现，该地区栖霞组有孔虫个体较小，隐晶结构发育(图 3e)。

2.2 球粒

球粒的成分为泥晶方解石，是研究区除了生物碎屑之外最多的碎屑颗粒。其外形多样，大多呈现圆形，部分为椭圆形和水滴型(图 3h、i)。

3 碳酸盐岩岩石类型

根据曾允孚等^[33]提出的碳酸盐岩结构-成因分类方案，广安地区邻水县椿木乡剖面栖霞组岩石类型如下：

1) 亮晶颗粒灰岩(图 4a)。主要颗粒类型为生物碎屑和球粒，颗粒体积分数可达80%。其中生物碎屑主要为有孔虫、三叶虫和腕足类，胶结物主要为亮晶方解石；球粒在显微镜下以圆形为主，少量呈椭圆形和不规则形状。综合分析认为此类岩石主要形成于较高能量的水体。

2) 亮晶生物碎屑灰岩(图 4b)。主要颗粒类型为生物碎屑，体积分数可达85%。古生物种类以三叶虫为主，含有少量有孔虫。生物体保存完整度差，呈碎片状。亮晶方解石充填于生物残片间。此类岩石主要形成于高能环境中。

3) 微晶生物碎屑灰岩(图 4c、d)。与亮晶生物碎屑灰岩一样，都以生物碎屑为主，体积分数可达65%。据各个生物碎屑的纤维结构可以识别出三叶虫、腕足、有孔虫和棘皮类的海百合等古生物类型，生物碎屑间主要充填微晶方解石。该类岩石形成于相对高能的环境中，在开阔台地台内滩环境可以发育。

4) 微晶颗粒灰岩(图 4e)。与亮晶颗粒灰岩相似，都以球粒和生物碎屑为主，颗粒间充填微晶灰泥，颗粒体积分数约65%。球粒以椭圆形为主，古生物类型有棘皮类海百合和有孔虫。大量颗粒的发育意味着此类岩石形成在较高能量的水动力环境中，但是颗粒间为微晶灰泥充填，意味着其形成时水体的冲刷能量不足，应形成于开阔台地相台内滩环境。

5) 生物碎屑微晶灰岩(图 4f)。碎屑类型仍然以生物碎屑为主，但是体积分数显著减小，约为30%。古生物类型为有孔虫和腕足类，腕足碎片层纤结构发育良好。泥晶基质体积分数较大，约为70%，应形成于相对较低能稳定的水体中。

6) 含生物碎屑微晶灰岩(图 4g)。以泥晶基质为主，颗粒类型主要为生物碎屑，其体积分数介于10%~25%之间。古生物类型主要为有孔虫和腕足类。此类岩石为低能环境的沉积产物。

7) 泥晶灰岩(图 4h、i)。碎屑颗粒体积分数极小，不到5%，矿物成分主要以泥晶方解石为主。此类岩石为低能环境的典型沉积产物。

4 沉积相类型及其特征

结合前人^[34-35]区域地质研究成果，以野外地质调查与岩石特征研究为基础，识别出四川盆地广安地区中二叠统栖霞组为碳酸盐岩台地环境，进一步划分为开阔台地、台地边缘和陆棚3个沉积相(图 5)。

4.1 开阔台地

开阔台地是空间上与局限台地和台地边缘毗邻的相带。相对局限台地而言，其与外海之间沟通顺畅，水体之间交换较为频繁，盐度与广海具有一致性；与台地边缘相的区别在于其所在水域的水动力条件相对较弱。因为受台地边缘礁滩体的阻隔，其水动力条件介于陆棚和台地边缘之间。研究区该沉积相带主要可以识别2种类型的沉积亚相：台内滩和开阔海亚相。

4.1.1 台内滩

台内滩亚相是开阔台地环境中相对高能亚相，具有沉积水体较浅、水动力条件较强、易遭受波浪改造等特征，因此该亚相环境常常可见诸如平行层理、交错层理等沉积构造，岩石类型主要有微晶生物碎屑灰岩和微晶颗粒灰岩。台内滩亚相可进一步细分为生屑滩和颗粒滩两种沉积微相。

生屑滩 通畅的海水带来了丰富的营养物质，致使局部凸起生物较为发育，在高能环境下这些生物被破碎成各种生物碎屑。广安地区生物碎屑主要为有孔虫、藻类和，其次为珊瑚和腕足。

颗粒滩 颗粒滩的水动力条件与生屑滩基本类似，主要差异在于颗粒滩微相的岩石类型主要以微晶颗粒灰岩为主，颗粒类型如图 3h所示，由球粒和生物碎屑等构成。

4.1.2 开阔海(滩间)

开阔海(滩间)亚相是开阔台地中水较深的地区，水动力条件相对较弱，颗粒含量较少且颜色较深，岩石类型主要为灰黑色、灰褐色和深灰色含生物碎屑微晶灰岩和生物碎屑微晶灰岩，有机质和泥质含量较高。大部分地区发育泥质条带，局部含有燧石结核。

4.2 台地边缘

台地边缘相向陆地一侧过渡为开阔台地相，向广海一侧过渡为陆棚相。由于沉积时水动力条件较强，其沉积物主要为各种颗粒灰岩，研究区主要发育生物碎屑滩。与开阔台地环境发育的台内滩的区别在于，台缘滩由于水动力条件较强，与颗粒同时沉积的灰泥难以在颗粒间保存，因此颗粒间充填的亮晶方解石都是后期胶结形成的。

4.3 陆棚

陆棚沉积相对开阔台地水体更深，根据其岩石类型可分为浅水陆棚和深水陆棚。研究区浅水陆棚主要发育薄层状泥灰岩和眼球眼皮状灰岩；深水陆棚主要发育薄层状硅质岩和泥灰岩。

5 岩相古地理特征

栖一段沉积期。受加里东构造运动的影响，研究区内二叠系沉积之前，大部分地区长期处于风化剥蚀状态，仅部分地区残留石炭系黄龙组。梁山组沉积期时，四川盆地绝大部分区域以沉积铝土质的泥岩、页岩为特征，随后伴随着古冰川的消融和古特提斯海洋急剧扩张，盆地开始海侵并接受沉积。海平面随着海侵作用快速上升，研究区被海水淹没。华蓥山—云阳一线发育较深水的陆棚沉积，邻水县椿木乡剖面发育薄层状硅质岩。在开阔台地环境下，发育多个不同规模的台缘滩沉积(图 6)，以生物碎屑灰岩和颗粒灰岩为主体。

栖二段沉积期。沉积盆地水体逐渐变浅，栖霞组晚期基本继承了早期的沉积格局，古气候和古构造变化较小。受海平面下降影响，沿海退方向沉积相带依次迁移。台地上阳光充裕，气候适宜且营养充分，各门类生物大量繁殖，大小不一的生屑滩发育，形成了大量台内滩和台缘滩。特别是研究区西缘地区由于受到洋流的影响，生屑滩更为发育(图 7)。

因此，栖二段沉积期也成为了栖霞期乃至中二叠世的主要成滩期之一，栖二段为该区油气成藏提供了有利条件，具有油气勘探潜力，是广安地区油气勘探的潜在目标层位。

6 结论

1) 广安地区栖霞组主要发育亮晶颗粒灰岩、亮晶生物碎屑灰岩、微晶生物碎屑灰岩、微晶颗粒灰岩、生物碎屑微晶灰岩、含生物碎屑微晶灰岩和泥晶灰岩7种岩石类型。碳酸盐岩颗粒以生物碎屑为主，部分层位发育球粒。古生物类型主要为三叶虫、腕足类和有孔虫，同时可见有海百合和红藻。

2) 栖霞组沉积期广安地区主要为碳酸盐岩台地沉积环境，主要发育开阔台地、台地边缘和陆棚3种沉积相。其中栖霞组晚期(栖二段)，研究区台内滩和台缘滩较为发育，以沉积亮晶生物碎屑灰岩和亮晶颗粒灰岩为特征，为该区油气成藏提供了有利条件，为广安地区中二叠统栖霞组油气勘探提供了潜在目标层位与区域。