川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組物源及沉積相展布特征

錢利軍，陳洪德，時(shí)志強(qiáng)，徐勝林，歐莉華，林良彪，張璽華

（油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059）

川西前陸盆地是指晚三疊世以來的四川盆地中西部地區(qū)，相當(dāng)于川西斷褶帶和川中地塊的西部[1，2]。本文研究區(qū)處于川西前陸盆地中段地區(qū)，北至綿陽一線，南至邛崍、新津一線，西至都江堰、天全（圖1）。區(qū)內(nèi)上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組分布廣泛，沉積厚度巨大，埋藏淺，近年來在白馬廟、馬井、孝泉及新場地區(qū)的該層位鉆獲大批工業(yè)氣井，因此，川西拗陷蓬萊鎮(zhèn)組是目前川西地區(qū)淺層天然氣藏勘探開發(fā)的重點(diǎn)對象之一。

前人對川西前陸盆地侏羅系做了大量的研究工作[4－8]，為本次研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。很多學(xué)者認(rèn)為川西地區(qū)的蓬萊鎮(zhèn)組屬于多物質(zhì)來源[9－12]，也有學(xué)者認(rèn)為川西地區(qū)的蓬萊鎮(zhèn)組只有較單一的物質(zhì)來源[13]，至少認(rèn)為米倉山—大巴山前緣的物質(zhì)來源對川西地區(qū)的影響較小。筆者在參考前人研究成果的同時(shí)，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)多口鉆井巖心、野外樣品的薄片資料，應(yīng)用砂巖碎屑組分的分析，對川西拗陷中段地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組物源及物源區(qū)屬性做了詳細(xì)的研究；綜合研究區(qū)內(nèi)50多口鉆井、測井資料與野外剖面特征，探討了蓬萊鎮(zhèn)組的沉積相類型；根據(jù)鉆井、測井資料編制了蓬萊鎮(zhèn)組各段的砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線圖，揭示了蓬萊鎮(zhèn)組沉積相展布及演化規(guī)律，為川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組的進(jìn)一步油氣勘探和開發(fā)提供科學(xué)、可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 地層特征

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location map of study area

蓬萊鎮(zhèn)組分布廣泛，但因后期剝蝕多保存不全，僅在川西拗陷的中西部保存較好。自下而上可劃分為4個(gè)巖性段（圖2），以厚層塊狀中—細(xì)粒長石石英砂巖為底界，向上為灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖及紫紅色泥巖的不等厚互層，且夾灰綠色、灰色泥灰?guī)r。區(qū)內(nèi)發(fā)育“倉山頁巖”、“梨樹灣頁巖”和“景福院頁巖”可作為區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志層。蓬萊鎮(zhèn)組第一段（J3p1）以棕紅色泥巖夾灰色中至薄層粉砂巖、厚層塊狀長石砂巖為主，砂巖底部多具沖刷構(gòu)造；第二段（J3p2）主要為紫紅色泥巖夾少量粉細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，構(gòu)成多個(gè)韻律；第三段（J3p3）主要為厚層塊狀長石巖屑砂巖夾紫紅色泥巖、粉砂巖；第四段（J3p4）為暗紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾淺灰色細(xì)粒巖屑砂巖及紫紅色泥巖，呈不等厚互層。

蓬萊鎮(zhèn)組與下伏遂寧組整合接觸，與上覆下白堊統(tǒng)蒼溪組（或劍門關(guān)組）呈平行不整合接觸關(guān)系。區(qū)內(nèi)蓬萊鎮(zhèn)組厚度較為穩(wěn)定，總體呈現(xiàn)西厚東薄、北厚南薄的特點(diǎn)。龍門山前緣地區(qū)與蓬萊鎮(zhèn)組相當(dāng)?shù)膶游粸樯徎诮M，以夾多層沖積扇礫巖為特征，屬于蓬萊鎮(zhèn)組的同時(shí)異相沉積。古生物面貌以微體生物最發(fā)育，介形蟲以Darwinula－Cetacella－Djungarica－Eolimnocythere 組 合 為 代表，孢粉組合以松柏類Classopllis為優(yōu)勢屬[14]；此外，還有淡水雙殼類及葉肢介等化石。

2 物源分析

2.1 碎屑巖成分特征

研究區(qū)碎屑巖的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過90%，屬于凈砂巖。砂巖中各個(gè)端元成分種類和特點(diǎn)差別不大，但相對含量差別較大。新都—中江地區(qū)石英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%左右，巖屑和長石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%左右，其中巖屑以沉積巖為主，還有少量的火山巖及變質(zhì)巖。新場—孝泉—鴨子河地區(qū)石英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%左右，巖屑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%左右，其中以沉積巖為主，還有少量的變質(zhì)巖及火山巖（表1）。這與新都—中江地區(qū)的巖屑類型一致，說明研究區(qū)碎屑巖來自同一物源區(qū)。根據(jù)圖3可以看出，自龍門山前緣地區(qū)至盆地中心的中江地區(qū)砂巖中石英含量逐漸增多，而巖屑含量逐漸減少，主要表現(xiàn)在沉積巖碎屑含量大量減少，這說明自龍門山前緣至盆地中心砂巖的成熟度逐漸增大，反映出研究區(qū)物源可能為龍門山。

2.2 物源區(qū)構(gòu)造屬性

構(gòu)造演化是沉積盆地碎屑巖充填的主要控制因素，因此，使用石英、長石及巖屑的三端元組分分析可以判斷物源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境[15]。本文采用Dickinson的 Qm－F－Lt，Qp－Lv－Ls三角圖解對研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組砂巖進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

根據(jù)Dickinson的Qm－F－Lt砂巖三角圖解投點(diǎn)情況（圖4），可以看出研究區(qū)的樣品主要落在了再循環(huán)造山帶物源區(qū)的范圍內(nèi)，結(jié)合對巖屑類型的分析認(rèn)為，研究區(qū)以沉積巖物質(zhì)為主，這與再循環(huán)造山帶地層組成的特點(diǎn)相符。Qp－Lv－Ls砂巖三角圖解是對再旋回造山帶物源區(qū)的進(jìn)一步分類，主要由克拉通前緣碰撞縫合線及褶皺－逆掩帶、火山弧造山帶、俯沖帶和混合造山帶4類組成。根據(jù)Qp－Lv－Ls砂巖三角圖解的投點(diǎn)情況，可以看出研究區(qū)樣品主要落在了碰撞縫合線及褶皺－逆掩帶的范圍，少數(shù)樣品落在了混合造山帶的范圍，說明研究區(qū)的物質(zhì)來源主要屬于再旋回造山帶構(gòu)造背景的物質(zhì)，且混有少量的混合造山帶構(gòu)造背景的物質(zhì)。這是由于隨著物源區(qū)的逐步抬升剝蝕，可能將底部具有混合造山帶構(gòu)造背景的物質(zhì)剝蝕并搬運(yùn)至研究區(qū)沉積。

圖2 CY130井上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組沉積相綜合柱狀圖Fig.2 Generalized column of sedimentary facies of Penglaizhen Formation inthe middle part of the West Sichuan depression

表1 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖碎屑成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值）統(tǒng)計(jì)表Table1 The clastic fragment composition of sandstone from Penglaizhen Formation in the middle part of the West Sichuan depression

圖3 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組碎屑成分分布圖Fig.3 The distribution of sandstone clastic fragment composition from Penglaizhen Formation in the middle part of the West Sichuan depression

圖4 砂巖碎屑成分與物源類型三角圖解Fig.4 The triangle diagram series showing the sandstone clasticfragment detrital composition and their provenance types

總體來看，使用Dickinson的3種三角圖解對研究區(qū)的物源分析契合度很高，根據(jù)對三角圖解的分析認(rèn)為研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組的物源來自大陸塊的再旋回造山帶，屬于碰撞縫合線及褶皺－逆掩帶的物源區(qū)。而根據(jù)研究區(qū)碎屑巖成分特征在平面上的分布，以及對研究區(qū)物源區(qū)構(gòu)造背景的分析，可以認(rèn)為川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組具有單一的物源，且物源主要來自西部的龍門山造山帶。

3 沉積相類型與展布規(guī)律

3.1 沉積相類型

綜合研究區(qū)周緣野外露頭及盆地內(nèi)鉆井巖心等資料，為蓬萊鎮(zhèn)組沉積相類型分析提供了豐富的信息。在沉積過程中，由于環(huán)境的不同和水動力條件的變化而形成不同類型的沉積構(gòu)造，它們是識別沉積相和微相的重要標(biāo)志。研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組廣泛發(fā)育底沖刷、層理構(gòu)造等。區(qū)內(nèi)巖層中廣泛發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、平行層理及浪成砂紋層理（圖5－A，E，F(xiàn)，G，H，I），為確定沖積扇、河流、辮狀河三角洲等沉積提供了可靠的依據(jù)。在湖泊沉積中泥質(zhì)粉砂巖及泥巖中普遍發(fā)育水平層理（圖5－L）。在縱向剖面上由于沉積及相的不同，表現(xiàn)出特定的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等組合，形成特定的剖面特征。野外剖面中的河流相沉積，具有典型的河流相沉積的二元結(jié)構(gòu)，底部為較細(xì)粒的洪泛沉積，之上被一期河流所沖刷（圖5－D）。濱—淺湖相沉積呈現(xiàn)出薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖、泥巖的不等厚互層，層面平整，橫向延伸較穩(wěn)定（圖5－K）。

因此，在充分消化前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外露頭、鉆井巖心等資料，綜合區(qū)域沉積格局和沉積作用的特點(diǎn)，本次研究在川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組中識別出了沖積扇、河流、辮狀河三角洲、湖泊4種沉積相類型。

3.2 沉積相展布特征

砂巖、礫巖與地層的比值與沖積扇、河道等沉積的發(fā)育有較大的相關(guān)性。本文以砂體質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為劃分沉積相的標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)合物源分析，詳細(xì)刻畫了川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組各段沉積相的展布特征。

蓬萊鎮(zhèn)組第一段沉積期（圖6－A，B），沿龍門山前緣發(fā)育一個(gè)沖積扇朵體，此時(shí)沖積扇沉積發(fā)育較局限，主要發(fā)育于都江堰地區(qū)。進(jìn)入湖盆，依次發(fā)育河流沉積，辮狀河三角洲沉積和湖泊沉積。其中河流沉積主要發(fā)育于研究區(qū)的鴨子河、邛崍火井等地區(qū)，大致屬于研究區(qū)的南段、中段。整體來看，本期主要發(fā)育3個(gè)較大型的辮狀河三角洲朵體，其三角洲前緣朵體主要位于孝泉、德陽、新都、成都、雙流地區(qū)。湖岸線位于雙流—郫縣等地區(qū)。湖盆方向，發(fā)育濱淺湖沉積，如中江構(gòu)造和金堂構(gòu)造就以濱淺湖沉積為特點(diǎn)。

蓬萊鎮(zhèn)組第二段沉積期（圖6－C，D），研究區(qū)以發(fā)育沖積扇—河流—辮狀河三角洲—湖泊沉積環(huán)境為特征。沖積扇沉積發(fā)育范圍逐漸擴(kuò)大，發(fā)育2個(gè)沖積扇朵體，同蓬萊鎮(zhèn)組第一段沉積時(shí)期相比，沖積扇沉積主要發(fā)育于邛崍火井地區(qū)和都江堰地區(qū)。該時(shí)期河流沉積較上一期有較大的擴(kuò)張，主要發(fā)育于鴨子河、大邑及邛崍地區(qū)，大致屬于研究區(qū)的南段、中段。整體來看本期主要發(fā)育3個(gè)辮狀河三角洲朵體，其三角洲前緣朵體主要位于德陽、成都及新津等地區(qū)。湖岸線有較大的萎縮，退縮至大邑—溫江—新都一線?？傮w表現(xiàn)為粗粒沉積物的面積大范圍縮減。與之相對應(yīng)的是湖泊沉積再次擴(kuò)張了其領(lǐng)域，中江—金堂—龍泉山地區(qū)皆表現(xiàn)為濱淺湖沉積。

蓬萊鎮(zhèn)組第三段沉積期（圖6－E，F(xiàn)），發(fā)育于龍門山前緣的2個(gè)沖積扇群逐漸萎縮，與蓬萊鎮(zhèn)組第二段、第一段相比，發(fā)育于都江堰地區(qū)的沖積扇逐漸被河流沉積取代，而發(fā)育于邛崍地區(qū)的沖積扇逐漸萎縮，范圍較之前有所減小。河流沉積較上一期有較大的萎縮，僅在都江堰、邛崍等地區(qū)發(fā)育。但辮狀河三角洲規(guī)模較上期有所增大，其平面分布可達(dá)研究區(qū)的1／3。整體來看，本期主要發(fā)育3個(gè)辮狀河三角洲朵體，三角洲前緣砂體延伸至龍泉、合興場一線。湖泊沉積與蓬萊鎮(zhèn)組第二段沉積時(shí)期沒有太大的變化，中江—金堂—龍泉山地區(qū)皆表現(xiàn)為濱淺湖沉積。

蓬萊鎮(zhèn)組第四段沉積期（圖6－G，H），研究區(qū)整體沉積環(huán)境演變?yōu)楹恿鳌p狀河三角洲—湖泊沉積。與蓬萊鎮(zhèn)組第一、第二、第三段相比，不發(fā)育沖積扇，主要以河流、辮狀河三角洲平原為主。河流沉積較上一期有所擴(kuò)大，主要發(fā)育于研究區(qū)的北段、中段、南段的孝泉、都江堰、邛崍等地區(qū)。三角洲平原較前一期有明顯的萎縮，而三角洲前緣較前一期發(fā)育，其中三角洲前緣砂體延伸至成都、新津、德陽、新都地區(qū)。湖岸線進(jìn)一步向北擴(kuò)張至綿陽地區(qū)，回龍場構(gòu)造和豐谷地區(qū)發(fā)育淺湖砂壩沉積。濱淺湖沉積范圍較前一期有所減小，主要發(fā)育于綿陽、金堂、龍泉茶店子及新津一線之東南。

3.3 沉積相演化的控制因素

根據(jù)沉積特征、沉積韻律、沉積物顏色、沉積相類型、分布及演化，認(rèn)為川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組沉積主要受湖平面升降、物源供給豐度的控制。

圖5 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組沉積構(gòu)造及沉積相照片F(xiàn)ig.5 Photos of sedimentary structure and sedimentary facies of Penglaizhen Formation in the middle part of the West Sichuan depression

圖6 蓬萊鎮(zhèn)組砂體質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線及沉積相圖Fig.6 The sandstone mass fraction contour and sedimentary facies of Penglaizhen Formation

湖水的進(jìn)退是控制沉積在平面及垂向上分布、演化的重要因素，而沉積演化的具有明顯的旋回性可以反映出湖平面的升降。蓬萊鎮(zhèn)組第一段沉積時(shí)期為蓬萊鎮(zhèn)組早期沉積，總體表現(xiàn)為龍門山前緣較厚，向東逐漸減薄。沿龍門山前緣發(fā)育一個(gè)小型沖積扇，進(jìn)入湖盆依次發(fā)育河流沉積、辮狀河三角洲沉積以及湖泊沉積。由于龍門山北段的活動逐漸加強(qiáng)[16]，湖平面不斷下降，此時(shí)期沉積作用以進(jìn)積—加積為主。蓬萊鎮(zhèn)組第二段沉積時(shí)期，沿龍門山持續(xù)發(fā)育2個(gè)沖積扇，河流沉積范圍逐漸擴(kuò)大，辮狀河三角洲沉積逐漸向湖盆推進(jìn)，湖泊沉積的范圍逐漸萎縮，與上一期沉積相比，可以認(rèn)為此時(shí)期湖平面上升至最大位置后轉(zhuǎn)為緩慢下降，沉積作用以加積—進(jìn)積為主。蓬萊鎮(zhèn)組第三段沉積時(shí)期，區(qū)內(nèi)沖積扇沉積、河流沉積范圍逐漸萎縮，而辮狀河三角洲沉積規(guī)模較上一期增大，湖泊沉積較上一期沒有太大變化，可以認(rèn)為此時(shí)期湖平面由下降轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u上升，沉積作用以加積—退積為主。蓬萊鎮(zhèn)組第四段沉積時(shí)期，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育河流沉積及辮狀河三角洲沉積，但并不發(fā)育沖積扇沉積，隨著辮狀河三角洲沉積向東推進(jìn)，湖泊沉積范圍較之前有所減小，湖平面由上升轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆?，沉積作用以加積—進(jìn)積為主。

物源供給為地層發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，決定了沉積地層的厚度、粒度大小、巖石組分等。研究區(qū)靠近龍門前緣的邛崍、都江堰地區(qū)，發(fā)育大套礫石、含砂質(zhì)礫石沉積，沉積厚度大，說明離物源近，沉積物供給充分，沉積速率快。遠(yuǎn)離物源區(qū)的郫縣、溫江等地區(qū)，發(fā)育大面積三角洲沉積，沉積物厚度及沉積物粒度在平面上具有自北西向南東變薄變細(xì)的趨勢，說明遠(yuǎn)離物源，搬運(yùn)距離長，沉積速率較龍門山前緣地區(qū)低。靠近盆地中心的龍泉、金堂等地區(qū)，以湖泊沉積為主，沉積物厚度變小、粒度變細(xì)，說明離物源較遠(yuǎn)。

4 結(jié)論

a.通過砂巖碎屑成分分析，可以發(fā)現(xiàn)自龍門山前緣至盆地中部，砂巖的石英含量逐漸增多，沉積巖碎屑含量逐漸減少，且根據(jù)Dickinson的Qm－F－Lt和 Qp－Lv－Ls三角投點(diǎn)圖認(rèn)為，研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組的物源來自大陸塊的再旋回造山帶，屬于碰撞縫合線及褶皺－逆掩帶的物源區(qū)，因此，川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組的物源主要為西部的龍門山，而北部的米倉山—大巴山對研究區(qū)的影響較小。

b.通過對巖性、巖石組合及沉積構(gòu)造等反映沉積環(huán)境的相標(biāo)志綜合分析，在區(qū)內(nèi)識別出了沖積扇、河流、辮狀河三角洲、湖泊4種沉積相類型。

c.在物源及沉積相分析的基礎(chǔ)上，以蓬萊鎮(zhèn)組巖石地層為編圖單元編制了川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂體質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線圖及沉積相圖，結(jié)果顯示蓬萊鎮(zhèn)組各個(gè)時(shí)期的沉積環(huán)境及砂體展布特征主要受到湖平面升降及物源供給的控制。蓬萊鎮(zhèn)組第一段沉積時(shí)期，主要以發(fā)育沖積扇—湖泊沉積為特征；第二段沉積時(shí)期，沖積扇沉積及河流沉積范圍逐漸擴(kuò)大，辮狀河三角洲沉積逐漸向湖盆推進(jìn)，湖泊沉積的范圍逐漸萎縮；第三段沉積時(shí)期，區(qū)內(nèi)沖積扇沉積、河流沉積的范圍逐漸萎縮，而辮狀河三角洲沉積規(guī)模較上一期增大，湖泊沉積變化不大；第四段沉積時(shí)期，主要以發(fā)育河流—湖泊沉積為特征，不發(fā)育沖積扇沉積，隨著辮狀河三角洲沉積的推進(jìn)，湖泊沉積范圍逐漸減小。

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