四川盆地須家河組沉積格局及概念模式

劉 欣，葉芃馨

中石化中原油田普光分公司，四川 達(dá)州

1.引言

前人經(jīng)過(guò)幾十年的研究，對(duì)四川盆地須家河組沉積體系和沉積模式提出了諸多觀點(diǎn)[1]，但是從目前的勘探現(xiàn)狀來(lái)看，無(wú)法對(duì)其沉積規(guī)律和勘探現(xiàn)狀作出較好的解釋(如“滿盆砂”現(xiàn)象)。地層劃分、對(duì)比是沉積、儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)[2]，如果針對(duì)須家河組采用“砂”對(duì)“砂”、“泥”對(duì)“泥”的地層劃分方案，就必須考慮穿時(shí)性的可能；沉積與儲(chǔ)層的不符合是勘探生產(chǎn)中遇到的最大問(wèn)題，不僅制約了有利儲(chǔ)集區(qū)帶的優(yōu)選，還影響對(duì)油氣藏的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。此外，不能忽略松潘–甘孜海槽對(duì)四川盆地須家河沉積期的影響問(wèn)題。采用“將今論古”與盆地類比的方法，結(jié)合沉積背景，提出了四川盆地晚三疊世須家河期為“近海寬淺型敞流湖盆”的新觀點(diǎn)(川西北逆沖推覆帶為扇三角洲–湖泊沉積體系，其余地區(qū)為沖積平原–辮狀河三角洲–湖泊沉積體系)，有效地解釋了須家河組地層劃分、對(duì)比及“滿盆砂”沉積特點(diǎn)等問(wèn)題，為預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層分布提供理論支持。

2.須家河組沉積格局分析

2.1.沉積概況

據(jù)現(xiàn)存上三疊統(tǒng)資料和古構(gòu)造背景可知，四川盆地晚三疊世最大沉積范圍，西抵龍門(mén)山一帶和康滇古隆起前緣，北抵米倉(cāng)山–大巴山一帶，東接渝鄂邊境，南入黔中一帶，其沉積范圍遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)今盆地的界限[3][4]。由于周緣山系的抬升與剝蝕，導(dǎo)致盆地周緣沉積保存不全或缺失，影響了沉積格局的判斷(圖1)。

Figure 1.The sedimentary characteristics of Late Triassic and the distribution of paleocontinent in Sichuan Basin (Wang Hongzhen, 1986)圖1.四川盆地晚三疊世沉積特征及周緣古陸分布圖(王鴻禎，1986)

2.2.現(xiàn)代敞流湖盆實(shí)例——“滿盆砂”的鄱陽(yáng)湖

鄱陽(yáng)湖是贛江古河道在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下不斷擴(kuò)張、長(zhǎng)江洪水位上升的背景下形成的,湖底平坦,湖水較淺,平均8.4 m。鄱陽(yáng)湖接受贛江、修水、撫河、信江及饒河等5條河流的注入，其中贛江入湖形成的三角洲面積最大，可達(dá)1544 km2。

在枯水期，鄱陽(yáng)湖三角洲迅速向前進(jìn)積，水上沉積影響范圍大大增加，湖盆內(nèi)的懸浮物質(zhì)供應(yīng)少，且河水的勢(shì)能大，懸浮物質(zhì)能夠被河流有效帶出，湖盆內(nèi)則以砂質(zhì)沉積為主；而在洪水期，由于敞流口的頂托，三角洲快速后退，河水的勢(shì)能變小，懸浮物質(zhì)在湖盆內(nèi)沉積，形成低能的沉積為主體，但是由于洪水期懸浮物質(zhì)沉積緩慢，厚度薄，下一次枯水期對(duì)早黏土物質(zhì)的沖蝕而很難保存，從而導(dǎo)致以湖盆主體以砂質(zhì)沉積為主。在湖盆，較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，砂質(zhì)沉積可以認(rèn)為是近似等時(shí)的。但形成該種沉積的先決條件是湖盆地形平坦，平坦的地形可形成“枯水一線、洪水一片”的景觀。而根據(jù)四川盆地須家河組沉積背景可知，湖盆地形平坦，具有溢流通道、多物源體系、海平面的升降與湖平面變化密切相關(guān)、構(gòu)造的階段性活躍等特點(diǎn)，暗示著須家河期沉積可能為近海暢流型湖盆。平坦沉積地形使低位期四川盆地以水上沉積為主，湖盆面積僅僅局限于川西北山前一線，總體以砂質(zhì)沉積為主；在湖侵期，湖水快速淹沒(méi)四川盆地的大部，湖浪可能對(duì)先期的水上砂質(zhì)沉積進(jìn)行有限改造，后期以泥質(zhì)沉積為主。該種沉積格局能夠?qū)Α皾M盆砂”現(xiàn)象作出較好的解釋。

3.近海寬淺型敞流湖盆概念模式的建立

晚三疊世四川盆地古地理總體面貌是東南高、西北低的大平原或準(zhǔn)平原，西北部近海[5]。該階段沉積以陸相(河流、湖泊和辮狀河三角洲平原)為主體。但隨著海面或地殼的升降，海水可很快地波及平原的相當(dāng)大部分，使之出現(xiàn)海相化石及某些與海有關(guān)的特征，該種海侵或海泛又可很快退縮，使整體具陸相特征的巖系中夾有某些與海相有關(guān)的巖層。從須家河組須一段時(shí)期到須三段時(shí)期，海水向西、最后向四川盆地西南側(cè)退去，影響的范圍逐漸變小。四川盆地西南邊緣海侵的次數(shù)多，持續(xù)時(shí)間也長(zhǎng)，而其東南緣受海的影響則較小。

即使到須四段時(shí)期以后，盆地東南部仍是東南高、西北低的傾斜平原，西南緣近海[6]。古地理研究證明，西南緣沒(méi)有邊緣相，四川盆地可能通過(guò)并未完全隆升的龍門(mén)山島鏈與松潘-甘孜海連通海域相連。但湖盆也具有了一定的封閉性，海域的主體部分已離盆地較遠(yuǎn)，盆地主體仍是一個(gè)三角洲平原、湖沼相區(qū)，在以三角洲發(fā)育為主的時(shí)期(如須四、六段砂巖沉積時(shí)期)，有大河通往海區(qū)；而在以湖沼為主的時(shí)期(如須五段)，近海大湖或湖群可能以某種通道與海區(qū)相連。因此，須家河期四川盆地是一個(gè)與海密切相關(guān)的“陸緣近海寬淺型敞流”湖盆。

3.1.湖侵期沉積模式

須一、三、五段時(shí)期為湖侵期，由于全球海平面升高或者溢出點(diǎn)的變化，從而使盆內(nèi)大量陸源水體不能很好排出。加之沉積地形平坦，湖侵使四川盆地大部分變?yōu)闉I淺湖，形成“湖侵一片”的特征。由于該時(shí)期對(duì)應(yīng)于構(gòu)造平靜期，先期的剝蝕夷平，導(dǎo)致陸源后退，盆內(nèi)的粗粒碎屑物源供應(yīng)減少，細(xì)粒碎屑供應(yīng)增加，從而出現(xiàn)大面積的泥巖分布，部分地區(qū)發(fā)育濱淺湖砂壩。盆地周緣發(fā)育一系列沖積扇群，在沖積扇前發(fā)育沖積平原與辮狀河三角洲(圖2)。

Figure 2.The maximum transgressive sedimentary mode of Late Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin圖2.四川盆地晚三疊世須家河期最大湖侵期沉積模式圖

3.2.湖退期沉積模式

而須二、四、六段時(shí)期為湖退期，對(duì)應(yīng)于全球海平面下降或者構(gòu)造導(dǎo)致溢出點(diǎn)相對(duì)降低，使盆內(nèi)水體能夠很好排出，從而導(dǎo)致盆內(nèi)大部分區(qū)域淪為水上沉積主體，水下沉積僅僅局限于川西北一線。由于構(gòu)造回返使陸源區(qū)抬升，并向盆地推進(jìn)，粗粒碎屑物質(zhì)供應(yīng)增加，成為了主要陸源。而由于地勢(shì)平緩，加上湖退期主物源(興文-納溪、習(xí)水-合江、南川-重慶、利川-忠縣-梁平、開(kāi)江等)體系與次物源快速向北推進(jìn)，四川盆地須家河期形成了水系發(fā)達(dá)的以砂質(zhì)物源為主體的辮狀河網(wǎng)。河水?dāng)y帶的細(xì)粒懸浮物質(zhì)通過(guò)溢流通道進(jìn)入松潘–甘孜海槽，從而形成了“滿盆砂”的沉積特征。

在盆地中部、南部、東部，須家河組二、四、六段，主要為淺水辮狀三角洲沉積，并以平原亞相為主體，前緣亞相主要分布于川西北。該格局形成了分支河道砂體相互疊置、砂體大面積分布的“滿盆砂”。四川盆地北部，在須家河中晚期，由于逆沖推覆的影響，主要是沖積扇直接入湖，形成的扇三角洲沉積體系(圖 3)。

Figure 3.The lake retrogressive sedimentary mode of the Late Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin圖3.四川盆地晚三疊世須家河期湖退期沉積模式

辮狀河進(jìn)入地形平緩的湖盆邊緣，河道水流擴(kuò)散后能量降低，數(shù)個(gè)分流河道構(gòu)建枯水線之上的三角洲平原亞相，天然堤、決口扇及分流間洼地等微相發(fā)育受到河道不斷遷移的限制，靠湖方向廢棄河道沉積也被河道攜帶的大量陸源碎屑沖蝕破壞。三角洲前緣河道同樣出現(xiàn)不斷的決口、改道和分叉，沉積物大量卸載。在水下分流河道末端形成的河口壩，受湖退期分流河道侵蝕或短時(shí)湖侵期湖浪及湖流改造，沉積物成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都比較高，尤其在辮狀主河道發(fā)育區(qū)(如丹鳳場(chǎng)地區(qū)須四段)，具有寬、較深和動(dòng)能較高的特點(diǎn)，形成規(guī)模大且分選較好的粗粒砂體，容易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。而在非主河道發(fā)育區(qū)，河道具有窄、淺和動(dòng)能較低的特點(diǎn)，形成的砂體具有粒度細(xì)、分選差和成熟度低的特點(diǎn)，即使具有短暫湖浪的疊加改造，也難以形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

4.結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)現(xiàn)代沉積實(shí)例鄱陽(yáng)湖的分析，推斷形成“滿盆砂”需要湖盆地形平坦、具有溢流通道、多物源體系、海平面的升降與湖平面變化密切相關(guān)、構(gòu)造的階段性活躍等條件。在與四川盆地區(qū)須家河組沉積類似的盆地和現(xiàn)代沉積對(duì)比的基礎(chǔ)上，綜合分析四川盆地區(qū)須家河組沉積時(shí)期的區(qū)域地質(zhì)特征，建立“近海寬淺型敞流湖盆”概念模式。

2)“近海寬淺型敞流湖盆”概念模式下，須一、三、五段時(shí)期為湖侵期，四川盆地大部分變?yōu)闉I淺湖，周緣發(fā)育砂壩及沖積扇；須二、四、六段時(shí)期為湖退期，四川盆地大部分形成辮狀河網(wǎng)及三角洲平原，辮狀河主河道發(fā)育區(qū)寬、深、動(dòng)能高，砂體分選性好，易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，相反在非主河道，河道窄、淺、動(dòng)能較低，不適于形成儲(chǔ)層。