四川盆地須家河組第四段湖泊三角洲沉積差異

柳 妮, 陳洪德, 林良彪, 錢利軍, 徐勝林

(1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059；2.成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614000)

四川盆地須家河組第四段湖泊三角洲沉積差異

柳 妮1, 陳洪德1, 林良彪1, 錢利軍2, 徐勝林1

(1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059；2.成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614000)

根據(jù)野外露頭、巖心觀察和測井資料等宏觀分析，結合鑄體薄片圖像分析和物性分析等微觀測試分析手段，對四川盆地須家河組第四段湖泊三角洲沉積特征、巖石學特征、儲層物性特征進行詳細分析，結果表明研究區(qū)共發(fā)育長軸和短軸兩種類型三角洲。長軸三角洲分布于川東南地區(qū)，短軸三角洲分布于四川盆地的川西陡坡帶一側，兩種三角洲類型的巖性和儲集特征差異較大。其共同控制因素有湖盆地形、構造活動、物源條件以及湖平面變化，其中構造活動是控制該區(qū)長、短軸三角洲沉積體系發(fā)育的主要因素。

長軸三角洲；短軸三角洲；沉積儲層特征；須家河組四段；四川盆地

湖泊三角洲沉積體系因含豐富的油氣資源，而受到廣大學者的重視。國內(nèi)許多學者對于湖泊三角洲的分類做了大量的研究：裘亦楠等人以坡降和物源區(qū)距離為主線索，將湖相三角洲分為扇三角洲、鳥足狀三角洲和二者之間的過渡類型三角洲——裙邊狀三角洲[1]；梅志超等提出了淺水臺地型三角洲和深水盆地型三角洲兩種類型[2]；吳崇筠根據(jù)湖盆的構造因素，將湖泊三角洲分為長軸三角洲、短軸陡坡三角洲和短軸緩坡三角洲[3]。四川盆地須家河組第四段由于構造運動、海平面升降、氣候變化、物源變化等導致盆地沉積中心的遷移，最終導致了地層厚度變化，整個地形具有北高南低、西陡東緩、南北伸長的不對稱特點，形成三角洲的特點也有差別。因此，筆者在對四川盆地須家河組第四段湖泊三角洲的研究及對他人資料分析的基礎上，探討湖泊三角洲的成因分類，并研究其形成的控制因素。

1 地質背景

四川盆地是揚子地塊上的一個多旋回沉積盆地，中三疊世末發(fā)生的印支構造運動早幕，由構造擠壓作用使揚子地塊西緣開始緩慢上升，側向擠壓和上沖影響強烈，導致位于俯沖陸塊邊緣的川西拗陷發(fā)生強烈撓曲變形，地勢較陡[4,5]。川東南拗陷則以發(fā)育連續(xù)的板狀充填體為主，構造變形微弱，地勢平緩(圖1)。四川盆地須家河組自下而上分為(T3x1-T3x6)6個巖性段[6]，第一段、第三段、第五段以湖泊-沼澤相暗色泥巖為主，為烴源巖和區(qū)域性蓋層發(fā)育層位；第二段、第四段及第六段以砂巖為主，為儲層主要發(fā)育層位。其中須四段根據(jù)巖石類型、巖性組合、沉積構造、古生物組合和剖面結構等特征綜合分析，可劃分為長軸三角洲和短軸三角洲兩個沉積體系。

2 須四段湖泊三角洲沉積儲層特征

晚三疊世四川盆地的演化除了受其自身深部地質地球物理過程制約外，還強烈受控于龍門山逆沖推覆體的作用[7,8]。須家河組第四段沉積時期，于龍門山地區(qū)形成以逆沖推覆作用為主的造山帶雛形，川西拗陷部分地區(qū)隆升幅度較大，斷裂活動強烈，自西向東由于構造活動漸趨減弱而導致川西拗陷與川東南拗陷的沉降充填有較大的差異。川西拗陷沉積厚度明顯增大，為0.3～1 km；川東南拗陷區(qū)厚度為480～780 m；在威遠-自流井地區(qū)一帶最薄，厚度<550 m；呈現(xiàn)由北西向南東逐漸減薄的趨勢，呈西厚東薄的楔形體(圖2)。

四川盆地須家河組第四段沉積期沉積主要從周邊山系向盆內(nèi)、從川中隆起向盆地中心逐漸推進，由沖積扇-湖泊三角洲-淺湖沉積為主的沉積體系組成[9-11](圖3)。各沉積體系和沉積相、亞相、微相類型的變化及平面配置關系，都呈現(xiàn)由粗變細和由厚變薄的規(guī)律性變化[12,13]。

在龍門山和米倉山-大巴山逆沖推覆帶的盆緣發(fā)育有一定規(guī)模的扇三角洲裙，川西-川東南拗陷主要發(fā)育湖泊三角洲。其中川東南拗陷盆緣主要發(fā)育長軸三角洲沉積體系，厚度相對較薄，但扇體分布面積較大。川西拗陷地勢較陡、沉積厚度較大，其朵體規(guī)模相對較小，橫向常連片形成裙帶狀，發(fā)育短軸三角洲。長、短軸三角洲的沉積儲層特征如表1所示。

2.1 沉積特征

川東南地區(qū)在須四段沉積時期一直處于較安定的環(huán)境，主要以灰-深灰色粉-中粒巖屑砂巖、巖屑石英砂巖與黑色頁巖、碳質頁巖不等厚互層，普遍夾薄煤層及煤線(圖4-A,B)。發(fā)育三角洲前緣亞相，以水下分流河道為主。一般由中-細粒砂巖夾薄層粉-細粒砂巖和泥巖組成多級次分流的水下分流河道和分流間灣砂體，砂巖中主要發(fā)育槽狀交錯層理，同時部分可見有板狀交錯層理和楔形交錯層理(圖4-C)。

圖2 須四段層序地層格架對比圖Fig.2 Comparason of sequence stratigraphic frameworks in Member 4 of Xujiahe Formation in many wells

圖3 四川盆地須家河組第四段沉積相圖Fig.3 Sedimentary facies diagram of Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin

圖4 四川盆地須家河組第四段沉積構造照片
Fig.4 Sedimentary structures of Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin
(A)水下分流河道的底沖刷，威遠曹家壩; (B)中型板狀交錯層理，榮縣墨林場; (C)槽狀交錯層理，威遠曹家壩; (D)礫巖，彭州白鹿鎮(zhèn); (E)放射蟲硅質巖礫石，廣元工農(nóng)鎮(zhèn); (F)鮞?；?guī)r礫石,元壩6井

表1 兩類三角洲沉積儲層特征對比Table 1 Comparison of the reservoir features the two kinds of deltas in Sichuan Basin

川西拗陷須家河組第四段巖性為青灰-淺灰色、灰色厚層塊狀粗砂巖、含礫粗砂巖、細粒巖屑石英砂巖(圖4-D)、礫巖(圖4-E,F)，夾黃色薄層狀鈣質粉砂巖、泥巖等。礫巖與粗砂巖多呈不等厚互層，在粗砂巖底部見底礫巖，具正粒序，可能為底沖刷面，偶見平行層理。主體由具正韻律結構的水下分流河道微相中—粗粒砂巖連續(xù)疊置組成，韻律層底部沖刷面發(fā)育，沖刷面上大小不等的泥礫來自下伏地層，砂體間發(fā)育有大型槽狀、楔狀和板狀交錯層理，夾有廢棄河道微相的沙紋或波狀層理粉砂巖、碳質泥巖和分流間灣微相的雜色泥巖，其測井曲線形態(tài)為低平齒化狀(圖5)。

2.2 巖石學特征

根據(jù)野外露頭、薄片觀察和統(tǒng)計結果表明，川東南地區(qū)須家河組第四段儲層巖石類型主要為長石石英砂巖(圖6-A)，石英與長石含量明顯較高，巖石的成分成熟度和結構成熟度都具中等-較好的特點。川西拗陷區(qū)巖石類型主要為巖屑砂巖，石英和長石含量很低，巖屑含量高，成分成熟度較低，砂巖結構成熟度中等(圖6-B)。

2.3 儲層物性特征

從研究區(qū)巖心分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果可以看出,川東南拗陷須四段砂巖巖心孔隙度最高達15.39%，最低為0.38%，平均為6.0%?？紫抖葹?%～9%的占樣品總數(shù)的61.12%，孔隙度為9%～11%的占25.65%。儲層段滲透率最大為52.9×10-3μm2，最小為0.013×10-3μm2，平均為1.18×10-3μm2(圖7)。川西拗陷孔隙度最大為12.71%，最小為0.28%，均值為5.16%?？紫抖戎狈綀D呈雙峰，第一段分布在0%～4.0%之間的樣品占總樣品數(shù)的53.32%；第二段孔隙度在6%～8%之間，占總樣品數(shù)的39.8%。滲透率分布呈單峰態(tài)，51.9%的樣品位于(0.01～10)×10-3μm2之間，最大值為0.063×10-3μm2，最小值為0.001 ×10-3μm2，均值為0.14×10-3μm2，少數(shù)樣品的滲透率>1×10-3μm2(圖8)。

3 沉積模式

沉積相帶的展布及沉積模式的形成均受控于龍門山推覆構造帶，沉積相帶大體呈北東-南西向展布[14,15]。由西向東，沉積物由粗變細，各種沉積相類型的變化及平面配置關系也呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。沉積模式總體上表現(xiàn)為由盆地邊緣沖積扇經(jīng)河流沖積平原到短軸三角洲，再經(jīng)淺湖到長軸三角洲至沖積平原(圖9)。由于龍門山推覆構造帶周期性的不間斷強烈活動，造成物源區(qū)與前陸盆地間強烈的地形反差，從而導致川西拗陷沉積相帶展布呈北東-南西向，盆地邊緣地形坡度較大、相帶范圍較窄等特點。由沖積平原往東則進入湖泊沉積區(qū)，并在河流入湖處形成三角洲相沉積，川東南地區(qū)沉積相呈西南向，地形較平緩，相帶范圍較寬。

圖6 四川盆地須家河組第四段砂巖組分特征Fig.6 The composition character of the sandstone in Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin(A)長軸三角洲(川東南地區(qū)); (B)短軸三角洲(川西拗陷)

圖8 川西拗陷須四段砂巖孔隙度、滲透率分布直方圖
Fig.8 Histogram of sandy porosity and permeability in Member 4 of Xujiahe Formation in West Sichuan sag

圖9 沖積扇-河流(沖積平原)-三角洲-湖泊-湖底扇模式圖Fig.9 Mode of alluvial fan-fluvial (alluvial plain)-delta-lacustrine-sublacustrine fan(據(jù)胡曉強(2005)，有修改)

4 長、短軸三角洲的成因

通過對川西-川東南地區(qū)上三疊統(tǒng)須四段湖泊三角洲的研究，認識到一個特定的三角洲是在特定地質背景上總的表現(xiàn)。長、短軸三角洲的形成取決于構造活動、湖盆地形、物源的條件和湖平面變化等一系列因素。

4.1 構造活動

川西拗陷是擠壓體制的產(chǎn)物，受到區(qū)域上的構造擠壓應力，即揚子地塊與羌塘地塊、華北地塊的匯聚擠壓作用，形成了龍門山推覆體；同時，這種擠壓也形成了西陡東緩的構造格局，沖斷作用期沉積物較粗，疊加后可形成連續(xù)裙邊狀沉積體[13]，運移距離較短也為短軸三角洲提供了物質基礎。川東南拗陷在其東北部受華鎣山斷裂南段和綦江斷裂共同控制，構造走向為北東南西向，呈帚狀展布，地形較平緩，河流水動力條件適中，發(fā)育源遠流長的長軸三角洲。

4.2 物源條件

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組第四段是多物源共同作用的產(chǎn)物，存在四大物源體系，即古龍門山物源體系(早期摩天嶺古陸及西秦嶺)、大巴山物源體系、江南雪峰古隆起物源體系及康滇古陸物源體系[16]。物源區(qū)抬升的強度控制供給強度。川西拗陷由于周緣板塊構造運動強烈，源區(qū)沉積物供應充分，可以提供近源物質，搬運距離近，砂巖成熟度相對較低，砂體規(guī)模較大。川東南拗陷構造活動表現(xiàn)為緩慢隆升，沉積物供給穩(wěn)定，搬運距離遠，砂巖成熟度高，厚度相對較薄，以發(fā)育長軸三角洲為主(圖10)。

圖10 四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組物源區(qū)分布圖Fig.10 Provenance distribution diagram in Xujiahe Formation in Sichuan Basin(據(jù)施振生(2011)，有修改)

4.3 湖平面變化

湖平面變化是古構造和古氣候供給的綜合響應[17]。須四段沉積時期氣候表現(xiàn)為溫暖干旱[17]，湖泊蒸發(fā)量大于匯水量，湖平面下降；但是古構造沉降能引起湖平面相對變化，龍門山推覆構造帶的影響，盆地基底的沉降范圍在逐漸擴大，且川東南拗陷地形較平緩，導致川西地區(qū)湖平面相對上升。

5 結 論

a.四川盆地須家河組第四段湖泊三角洲分為長軸三角洲和短軸三角洲，長軸三角洲分布于川東南地區(qū)，短軸三角洲分布于四川盆地的川西陡坡帶一側，順湖盆短軸延伸。

b.長軸三角洲以三角洲前緣亞相為主，其中水下分流河道砂體更為發(fā)育，砂巖的結構成熟度和成分成熟度均較高，巖屑成分相對穩(wěn)定，且含量較低，顆粒較細，物性中等。短軸三角洲砂巖結構成熟度一般為中等，較長軸三角洲低，成分成熟度更低，巖屑含量則較高 (質量分數(shù)為15%～30%)，粒度較粗且更富含泥礫，以及泥巖夾層較多，物性較長軸三角洲沉積要差。

c.沉積模式總體上表現(xiàn)為由盆地邊緣沖積扇經(jīng)河流沖積平原到短軸三角洲，再經(jīng)淺湖到長軸三角洲至沖積平原。兩類三角洲的形成取決于構造、地形、物源的條件和湖平面變化等一系列因素，其中構造活動是控制該區(qū)長、短軸三角洲沉積體系發(fā)育的主要因素。

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Sedimentary differences of lacus deltas in Member 4 of Upper Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin, China

LIU Ni1, CHENG Hong-de1, LIN Liang-biao1, QIAN Li-jun2, XU Sheng-lin1

1.StateKeyLaboratoryofOil&GasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China；2.CollegeofEngineering&Technical,ChengduUniversityofTechnology,Leshan614000,China

Based on field outcrops, core observation and logging data with casting body slice image analysis and physical analysis, this paper makes a comparative study of the sedimentary characters, petrology characters and reservoir physical characters of Member 4 in Upper Triassic Xujiahe Formation of Sichuan Basin. The result shows that there are two types of deltas developing in study area. The long-axis delta mainly develops in the southeast sag of Sichuan, while the short-axis delta mainly develops in the west sag. These two types of deltas have great differences in lithology and reservoir characters. The topography of lake basin, tectonic action, provenance and changing of lacus level are the controlling factors, in which the tectonic action plays an important role in the sedimentary system development of the long-axis delta and the short-axis delta.

long-axis delta; short-axis delta; sedimentary; Xujiahe Formation; Sichuan Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.12

1671-9727(2014)05-0625-08

2013-07-12

柳妮(1985-)，女，博士研究生,研究方向：沉積學， E-mail:liuni_smile@aliyun.com。

TE121.3; P512.2

A