川北侏羅系大安寨段湖相混積層系沉積特征與發(fā)育模式*

崔 航 朱世發(fā) 施振生 孫莎莎 昌 燕 索義虎

1中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249

2中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

3中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

4國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心，河北 廊坊 065007

1 概述

四川盆地侏羅系自1950年起發(fā)現(xiàn)了包括龍崗、金華、石龍場、蓮池在內(nèi)的多個構(gòu)造—裂縫型油氣藏，其儲集層集中于大安寨段頂部的介殼灰?guī)r。然而介殼灰?guī)r儲集層物性與滲流能力較差，后續(xù)儲集層酸化改造效果不佳，導致四川盆地侏羅系產(chǎn)量有限（鄒才能等，2019），通常有著“初期產(chǎn)能略高，但減產(chǎn)迅速”的特點（陳世加等，2015），生產(chǎn)特征曲線與美國威利斯頓盆地Bakken組致密灰?guī)r較為相似（Webster，1984；Petzet，2006）。現(xiàn)如今，侏羅系勘探目標逐漸由致密灰?guī)r轉(zhuǎn)向具有自生自儲能力的陸相頁巖，2018年以來通過大安寨段大二亞段黑色頁巖段不斷地探索，已多口井發(fā)現(xiàn)油氣顯示：秋林19井大安寨段頁巖獲得工業(yè)油流，直井壓裂獲日產(chǎn)油2.3～4.1 m3，日產(chǎn)氣1500 m3；龍淺2井大安寨段頁巖氣測試產(chǎn)量為2659 m3；均展現(xiàn)出良好的勘探前景（黃東等，2018；鄒才能等，2019）。

根據(jù)巖石組分與組構(gòu)特征、油氣賦存形式及砂地比，可將頁巖分為“紋層型、混積型、夾層型、互層型、厚層型”共5種類型（趙賢正等，2020a，2020b）。大安寨段沉積時期，溫室氣體的增加導致內(nèi)陸氣溫變暖，水體富營養(yǎng)化（Xu et al.，2017；周小梅等，2021），雙殼類、瓣鰓類及介形蟲類生物大量繁殖，形成了介殼灰?guī)r與泥頁巖的混積層系。在過去的20年，國內(nèi)外針對混積巖研究取得了顯著的進展，對古代和現(xiàn)代沉積環(huán)境的研究表明，混合沉積存在著普遍性和多樣性（LaGesse and Read，2006；Betzler et al.，2011；Chiarella and Longhitano，2012；陳世悅 等，2017；Rossi et al.，2017；李泉泉等，2021），解析多組分混合沉積物相互關(guān)系對于揭示混積巖的形成過程、了解其形成環(huán)境至關(guān)重要（Chiarella et al.，2017）。此外，由于混積巖不同組分在油氣運移和儲集層演化中發(fā)揮著不同的作用，因此混積巖在油氣勘探方面同樣具有重要價值（McNeill et al.，2012；邱振和鄒才能，2020；李泉泉等，2021）。由此可見，大安寨段湖相混積層系的沉積特征研究對于非常規(guī)油氣資源勘探至關(guān)重要。

四川盆地北部地區(qū)侏羅系為老區(qū)中的新領(lǐng)域（李軍等，2010）。本次研究范圍為儀隴—營山地區(qū)，總體位于川北古中凹陷低緩帶上（圖1-A）。研究區(qū)侏羅系大安寨段頁巖油氣近源聚集，泥頁巖沉積厚度大、有機質(zhì)豐度高、巖石脆性礦物含量較高，總體展現(xiàn)了良好的勘探潛力，但總體勘探程度較低。前人相關(guān)工作大多數(shù)圍繞川中地區(qū)進行（圖1-A），未對儀隴—營山地區(qū)展開系統(tǒng)研究，極大地限制了該區(qū)陸相頁巖層系的評價和開發(fā)工作。因此，作者將基于巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡與測井解釋，對儀隴—營山地區(qū)大安寨段的巖石類型及劃分、沉積相展布及沉積控制因素進行分析，探討了湖相頁巖混積層系發(fā)育的主控因素和發(fā)育模式。該成果不僅能促進地層記錄中陸相混積型頁巖的沉積學研究，還能為陸相頁巖油氣勘探提供一定的地質(zhì)支持。

圖1 四川盆地儀隴—營山地區(qū)侏羅系井位圖（A）和陸相頁巖油氣層系綜合柱狀圖（B）Fig.1 （A）Well location of the Jurassic in Yilong-Yingshan area and（B）comprehensive histogram of continental shale oil and gas strata，Sichuan Basin

2 地質(zhì)背景

早侏羅世伴隨著米倉山—大巴山構(gòu)造帶進入強烈逆沖推覆活動時期（劉樹根等，2006），四川盆地轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨钡湍细摺钡牡貏?，這為川北陸相頁巖發(fā)育提供了良好的地勢條件。侏羅系為一套典型的陸源碎屑巖沉積，研究區(qū)及周邊地區(qū)已鉆獲包括大安寨段在內(nèi)的7套工業(yè)油氣層。侏羅系自下而上發(fā)育自流井組、涼高山組、沙溪廟組、遂寧組以及蓬萊鎮(zhèn)組，其中自流井組自下而上可劃分為4個段，大安寨段位于自流井組上部（圖1-B）。大安寨段可進一步細分為3個亞段，其中大二亞段沉積時期發(fā)生快速湖侵作用，湖盆面積達到峰值，水體深度較大，形成了廣泛分布的烴源巖層系（李軍等，2010；周廣照等，2018），而頁巖頂?shù)撞縿t發(fā)育著分布廣泛的介殼灰?guī)r（鄭榮才等，2016），部分層段可見薄層粉砂巖夾層。不同巖性之間頻繁互層，混積作用極其顯著。

四川盆地侏羅系整體為湖泊和河流—三角洲沉積背景（馮榮昌等，2015a；譚夢琪等，2016）。東岳廟段沉積時期（圖1-B），受到湖盆整體湖侵作用影響，湖水深度不斷變大，川北及川中地區(qū)處于大范圍的半深湖—深湖環(huán)境，這是侏羅紀發(fā)生的第1次湖侵作用（李英強和何登發(fā)，2014）。隨后大安寨段沉積時期為侏羅紀第2次大規(guī)模的湖侵期，川北大部分地區(qū)均處于半深湖—深湖沉積環(huán)境，湖岸線向陸地方向推移，陸源碎屑物質(zhì)影響范圍縮減，川西及川中地區(qū)介殼和腹足類生物極其繁盛，以淺湖與生物介殼灘沉積環(huán)境為主（馮榮昌等，2015a）。大安寨段沉積時期風暴與湖浪作用顯著（馮榮昌等，2015b），多種重力流觸發(fā)機制導致斜坡區(qū)與半深湖—深湖環(huán)境中形成了復雜的混積巖，并保留了大量重力流沉積的信息。

3 巖石學特征

“混積巖”是指微觀尺度上巖石中不同組分的混合（包括但不局限于硅質(zhì)組分、碳酸鹽組分、火山物質(zhì)等），也包括宏觀尺度上異相組分互層或相 互 夾 層（Holmes，1983；Mount，1984；Tirsgaard，1996）。川北地區(qū)湖相混積層系以介殼組分與細粒硅質(zhì)碎屑（包含黏土礦物）的相互混雜與交替為主，巖心尺度即可清晰辨識異相組分。根據(jù)沉積構(gòu)造特征，本次研究提出了適合現(xiàn)場操作的巖性分類標準，將儀隴—營山大安寨段巖石類型劃分為介殼灰?guī)r、含泥（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r、含介殼（介殼質(zhì)）頁巖與頁巖4類，并將不同巖石類型原地沉積與異地沉積下的特征進行了對比（表1）。

表1 不同巖性原地沉積與重力流異地沉積下巖心尺度特征對比Table 1 Comparison of characteristics in autochthonous sedimentation and gravity flow allochthonous sedimentation with different lithologies at core scale

3.1 介殼灰?guī)r

介殼灰?guī)r中碳酸鹽組分占90%以上，巖心顏色均勻，以淺灰色或淺褐色為主，局部可見灰黑色泥質(zhì)組分零散分布，整體致密且脆性顯著。生物化石組分主要為雙殼類生物，少見植物碎片與炭化的磷質(zhì)生屑。

對于淺水介殼灰?guī)r，介殼組分保存良好且順層排列，發(fā)育平行層理與輕微波狀層理（圖2-A，2-C），介殼間黏土礦物含量極低，介殼內(nèi)部多被方解石粗晶交代充填。此類介殼灰?guī)r單層厚度最大可達5～10 m，與上覆巖層和下伏巖層展現(xiàn)為漸變接觸關(guān)系。

未完全固結(jié)介殼灰?guī)r沉積物在重力超載、風暴、地震等作用下可發(fā)生滑塌作用，因此介殼灰?guī)r也可出現(xiàn)于深水環(huán)境中。重力流成因介殼灰?guī)r中介殼組分破碎嚴重且雜亂排列，主要呈現(xiàn)為塊狀構(gòu)造（圖2-B，2-D）；鏡下觀察發(fā)現(xiàn)介殼分選較差，殼體內(nèi)壁與殼體間可見泥晶或粉晶方解石充填（圖2-E）；此類介殼灰?guī)r單層厚度一般小于2 m，且與上覆巖層和下伏巖層多為突變接觸。

圖2 儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段介殼灰?guī)r典型巖心與薄片照片F(xiàn)ig.2 Typical core and thin section photos of the Jurassic Da"anzhai Member coquina in Yilong-Yingshan area

3.2 含泥（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r

含泥或泥質(zhì)介殼灰?guī)r碳酸鹽組分介于50%～90%之間，巖心尺度上淺灰色介殼灰?guī)r與灰黑色泥質(zhì)組分呈有規(guī)律的排列，巖石質(zhì)地不純，脆性較強，薄片尺度下介殼分選較差，殼體大小分布不一，泥質(zhì)組分作為雜基充填于介殼之間（圖3-A，3-B，3-C）。根據(jù)沉積構(gòu)造可分為介殼灘邊緣原地沉積與深水重力流異地沉積2種類型。

介殼灘邊緣原地沉積的含泥（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r發(fā)育水平層理或輕微波狀層理，介殼保存完整，呈現(xiàn)出定向頻繁互層特征。在空間上通常與淺水介殼灰?guī)r呈漸變接觸的關(guān)系，反映了水動力條件相對穩(wěn)定的介殼灘斜坡環(huán)境（圖3-D）。

重力流沉積中介殼組分呈現(xiàn)不同程度的破碎，重力流條件下導致斜坡區(qū)未完全固結(jié)的巖石發(fā)生不同程度的扭曲和改造，因此發(fā)育負載構(gòu)造、球枕構(gòu)造、包卷層理等同生變形構(gòu)造（圖3-F）。此外，巖心觀察中也可發(fā)現(xiàn)介殼的粒序?qū)永恚▓D3-E），介殼碎屑被嚴重破碎并存在撕裂，介屑長軸方向無定向性特征，自下而上呈現(xiàn)了明顯正粒序特征，這些現(xiàn)象被認為是濁流沉積的典型特征（高振中等，2008）。

圖3 儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段含泥（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r典型巖心與薄片照片F(xiàn)ig.3 Typical core and thin section photos of the Jurassic Da"anzhai Member argillaceous coquina in Yilong-Yingshan area

3.3 含介殼（介殼質(zhì)）頁巖

含介殼或介殼質(zhì)頁巖中碳酸鹽組分介于10%～50%之間，巖心觀察下淺灰色部分為介殼組分，深灰色則以長英質(zhì)或黏土礦物為主。薄片尺度上，介殼“殼厚”與“殼長”相比于前2種巖性的明顯變?。▓D4-A，4-B，4-C），介殼含量同樣明顯下降，表明水動力條件有所減弱。

根據(jù)沉積構(gòu)造可分為2個亞類：第1類表現(xiàn)為暗色泥頁巖夾水平薄層灰質(zhì)條帶，灰質(zhì)條帶厚度通常在2 cm以下，內(nèi)部介殼輕微破碎且順層排列（圖4-D，4-E），其可能為湖浪等牽引流條件下斜坡區(qū)向半深湖—深湖環(huán)境過渡位置的沉積產(chǎn)物；同時，水平薄層灰質(zhì)條帶也可能為一次小規(guī)模重力流的產(chǎn)物；第2類表現(xiàn)為深灰色泥頁巖中漂浮著介殼碎屑（圖4-F），彎片狀雙殼類生物組分雜亂分布，多呈單瓣殼形式非定向排列，頁巖紋層并不發(fā)育，被認為是薄而大的介殼物質(zhì)因重力流作用卷起，在水中懸浮到深水區(qū)后與泥質(zhì)組分混合沉積而形成的。

圖4 儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段含介殼（介殼質(zhì)）頁巖典型巖心與薄片照片F(xiàn)ig.4 Typical core and thin section photos of the Jurassic Da"anzhai Member calcareous shale in Yilong-Yingshan area

3.4 頁巖

頁巖巖心尺度上為灰黑色或黑色，單層厚度介于0.5～5 m之間，主要分布在大二亞段，湖盆中心最大累計厚度可達80 m，湖盆邊緣地區(qū)累計厚度僅為20 m左右。平面上發(fā)育在半深湖—深湖的低能、還原沉積環(huán)境中，幾乎無生物痕跡，巖心中可見極少量灰白色粉砂質(zhì)、灰質(zhì)紋層或透鏡體，含量均小于10%，可能為重力流末端沉積產(chǎn)物。相較于國內(nèi)其他地區(qū)的陸相頁巖層系（趙賢正等，2020a，2020b），大安寨段頁巖的頁理發(fā)育程度相對較弱（圖5-A，5-B，5-C），這可能與沉積時期持續(xù)動蕩的水體條件有關(guān)。薄片觀察下大安寨段頁巖均一程度高，部分視域可觀察到有機質(zhì)組分（圖5-D，5-E）。掃描電鏡下黏土礦物有著明顯定向排列特征，層間孔縫極其發(fā)育（圖5-F），孔縫形狀為線條狀，孔徑大小不一，通常介于10～500 nm之間。

圖5 儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖典型巖心、薄片與SEM照片F(xiàn)ig.5 Typical core，thin section and SEM photos of Jurassic Da"anzhai shale in Yilong-Yingshan area

4 測井相標志

在巖石學特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人成果（厚剛福等，2017；黃東等，2018；陳超等，2020），將微相細分為：介殼灘、重力流沉積、半深湖—深湖泥以及灘間與淺湖泥（表2），其特征如下：

表2 儀隴—營山地區(qū)大安寨段沉積相類型及特征Table 2 Sedimentary facies types and characteristics of the Da"anzhai Member in Yilong-Yingshan area

介殼灘主要發(fā)育在淺湖亞相中的高地貌平緩地區(qū)，以塊狀、中—厚層狀介殼灰?guī)r為主。測井曲線上GR呈現(xiàn)低值箱型伴隨輕微齒狀的特征，曲線形態(tài)穩(wěn)定；AC呈低值箱型特征，偶見聲波時差的周波跳躍現(xiàn)象，可能是存在破碎帶或裂縫的結(jié)果；而RT呈現(xiàn)高值箱型，可伴隨輕微齒狀（圖6-A）。

重力流沉積主要出現(xiàn)于斜坡區(qū)及半深湖—深湖沉積環(huán)境中。斜坡處介殼灰?guī)r單層厚度減薄，灰?guī)r成分純度不如介殼灘，灰?guī)r與頁巖互層分布，GR呈現(xiàn)中—低值的鋸齒型、鐘型或指狀，AC相對較低，電阻率曲線齒狀特征極為明顯（圖6-B）。重力流同樣會將介殼物質(zhì)搬運至半深湖—深湖的環(huán)境中，在測井曲線上，形態(tài)穩(wěn)定的高值GR曲線中突然出現(xiàn)低值指狀特征，或在形態(tài)穩(wěn)定的低值RT曲線中突然出現(xiàn)高值指狀特征是重力流的重要標志。

半深湖—深湖泥微相位于浪基面以下，以厚層黑色、灰黑色頁巖為主。該微相在測井曲線中極易識別，由于頁巖內(nèi)部黏土礦物含量較高，因此其GR通常為高值箱型，曲線幅度與形態(tài)穩(wěn)定，RT曲線為低幅度箱型，而AC或伴隨鋸齒狀，這可能與頁巖部分深度段裂縫發(fā)育有關(guān)（圖6-C）。

灘間與淺湖泥微相處于正常浪基面附近且介殼物質(zhì)影響較小，以淺灰色塊狀泥巖為主，內(nèi)部夾薄層狀介殼灰?guī)r條帶或透鏡體。在測井曲線中，單層泥頁巖厚度不超過6 m，縱向上其頂?shù)锥酁楹駥咏闅せ規(guī)r，GR呈現(xiàn)出中—高值指狀，曲線會伴隨著齒狀化，AC多呈低值，曲線中多出現(xiàn)的指狀變化（圖6-D）。

5 沉積相展布特征與演化模式

5.1 連井沉積相特征

作者重點針對北西—南東（剖面A-A′）和北東—南西（剖面B-B′）2個方向的剖面展開了連井沉積相的橫向?qū)Ρ取?/p>

5.1.1 北西—南東向剖面A-A′

北西—南東向剖面A-A′貫穿整個研究區(qū)，主體沉積環(huán)境為半深湖—深湖亞相，西北部向淺湖亞相過渡，最西北部的川45井優(yōu)勢相始終為介殼灘微相（圖7-A）。

北西—南東向剖面自下而上具有如下特征：大三亞段以龍崗39井為界限，該井西北方向以淺湖亞相為主，向東南方向進入半深湖—深湖區(qū)，水體深度較大，頁巖發(fā)育較好，橫向可對比性強。大二亞段沉積時期，包括儀2井在內(nèi)的東南方向均以厚層半深湖—深湖灰黑色頁巖為主；而儀2井中部見厚度不大的重力流成因介殼灰?guī)r沉積；整體湖侵趨勢并未影響到研究區(qū)西北方向的川45井，該井仍以介殼灘微相為主。大一亞段沉積時期，湖盆發(fā)生明顯的水退。底部與中部沉積期湖平面下降幅度較小，龍崗39井東南方向水體深度仍然較大，處于半深湖—深湖區(qū)，而此時川45井則發(fā)育介殼灘微相，儀2井受重力流作用影響，巖性以介殼灰?guī)r與頁巖的互層為主；大一亞段頂部沉積時期，普遍發(fā)育一套厚度較大、橫向穩(wěn)定的介殼灰?guī)r，介殼灘微相在平面廣泛分布，此時部分陸源碎屑搬運至研究區(qū)邊緣，在川45井與儀2井錄井上可見部分粉砂巖或粉砂質(zhì)灰?guī)r夾層。

5.1.2 北東—南西向剖面B-B′

北東—南西向剖面基本上貫穿研究區(qū)。剖面主體沉積環(huán)境為半深湖—深湖亞相，部分井位以介殼灘微相為主（圖7-B）。

北東—南西向剖面自下而上具有如下特征：大三亞段沉積時期，天池2井處于湖盆中央的水中隆起，發(fā)育介殼灘灘核沉積微相，介殼灰?guī)r單層厚度超過5 m，其兩側(cè)的龍崗28井與龍崗22井均有單層厚度超過1 m的介殼灰?guī)r，被判斷為斜坡區(qū)重力流沉積作用形成。剖面向東北（龍崗166井）和西南方向（營山2井—營21井）的整體水深較大，以半深湖—深湖亞相為主。大二亞段沉積時期，剖面上所有井位均處于半深湖—深湖環(huán)境；隨著大二亞段頂部沉積時期湖平面的逐漸下降，湖盆中央的隆起再次開始發(fā)育介殼灰?guī)r，但其他井位依然處于半深湖—深湖亞相。大一亞段底部沉積時期，湖退作用加劇，湖盆邊緣的龍崗166井與湖中隆起的天池2井介殼灘發(fā)育，單層介殼灰?guī)r的厚度最大可達到15～20 m，其余井位巖性上均以半深湖—深湖環(huán)境為主。大一亞段頂部介殼灰?guī)r橫向可對比性良好，單層灰?guī)r橫向分布穩(wěn)定，介殼灘相廣泛發(fā)育。

5.2 平面沉積相特征與演化模式

在連井相分析的基礎(chǔ)上，采用優(yōu)勢相原則繪制了各亞段平面沉積相展布圖。

大三亞段沉積時期，湖盆呈北西—南東向分布，湖盆面積相對較小，沉積中心分別位于北部儀隴地區(qū)與東南部龍崗42井—龍淺2井一帶。深水湖盆中，龍淺102X井與天池2井為水中隆起區(qū)，以介殼灘沉積相為主；研究區(qū)西部地勢相對較高，分布著一定面積的介殼灘，斜坡區(qū)沉積物可發(fā)生大規(guī)模滑塌作用，使得半深湖—深湖沉積環(huán)境中形成了深水異地成因的介殼灰?guī)r；東北部則受到少量陸源碎屑搬運的影響，發(fā)育濱湖亞相（圖8-A）。

大二亞段沉積時期經(jīng)歷了強烈的湖侵作用，研究區(qū)湖盆面積達到最大；南部整體處于深湖湖盆中；而研究區(qū)西北部閬中地區(qū)川45井仍然發(fā)育大規(guī)模的介殼灰?guī)r，說明該地區(qū)古地勢較高。前人研究認為湖盆北部地勢較陡（杜江民等，2015），進而導致北部地區(qū)在大二亞段時期沉積相變化不明顯（圖8-B）。

圖8 儀隴—營山地區(qū)大安寨段各亞段平面沉積相圖Fig.8 Plane sedimentary facies of each sub-member of the Da"anzhai Member in Yilong-Yingshan area

大一亞段沉積時期，湖盆東南部發(fā)生了輕微抬升作用（杜江民等，2015），湖水主要向西南退去。該時期湖盆發(fā)生大規(guī)模萎縮，深水區(qū)面積恢復到了大三亞段沉積期水平。深湖中心位于研究區(qū)南部蓬安—營山一帶，儀隴地區(qū)以及平昌1井—龍崗166井一帶仍有半深湖—深湖亞相發(fā)育，大三亞段沉積時期的深水湖盆內(nèi)部隆起區(qū)水體深度再次變淺，恢復了介殼灘灰?guī)r為主體的灘核微相。西部地區(qū)介殼灘相發(fā)育，平面分布范圍廣泛（圖8-C）。

總體看來，大安寨段沉積特征可以歸納為：整體發(fā)育一個完整的湖侵—湖退旋回，沉積相分布特征受湖水深度影響很大。地勢偏高的西部地區(qū)與湖中隆起主要發(fā)育淺湖介殼灘，介殼灘隨著水深的變化有所遷移，地勢偏低的南部地區(qū)主要發(fā)育厚層頁巖，沉積環(huán)境以半深湖—深湖為主。由于地震、風暴、沉積層失穩(wěn)等觸發(fā)機制，未完全固結(jié)的沉積物沿斜坡可發(fā)生大規(guī)?；瑒幼饔茫⒆罱K在半深湖—深湖沉積環(huán)境中形成廣泛發(fā)育的深水異地成因介殼灰?guī)r。

6 混積層系沉積過程及控制因素

6.1 混積沉積過程

混合沉積過程可分為間斷混合、相混合、原地混合與母源混合4種（李泉泉等，2021）。原地混合指陸源碎屑供給與原地或準原地死亡的生物組分混合沉積作用（Mount，1984；Chiarella and Longhitano，2012；McNeill et al.，2012；Chiarella et al.，2017），而母源混合是在構(gòu)造作用控制下，由已石化的碳酸鹽源區(qū)經(jīng)侵蝕提供的碳酸鹽碎屑與硅質(zhì)碎屑混合而形成的混積作用，主要受物源區(qū)不同母巖成分的影響（Price，1977；Mount，1984），以上2種混積模式更適用于近源混合沉積類型。研究區(qū)整體處于淺湖與半深湖—深湖亞相，受陸源碎屑物質(zhì)影響較小，更適用于相混合與間斷混合模式。

1）相混合。相對低能的水動力條件下，湖平面的升降會導致不同沉積相分布范圍與規(guī)模產(chǎn)生旋回變化，不同巖性在橫向與縱向上交互沉積（Mc-Neill et al.，2012；Amer et al.，2021），這種混積作用即為相混合。研究區(qū)相混合最常記錄于介殼灘沉積物中，但其他沉積環(huán)境也有不同程度的體現(xiàn)。侏羅紀早期盆地進入前陸盆地演化階段，湖盆邊緣主要以扇三角洲沉積環(huán)境為主（馮榮昌等，2015a）。然而研究區(qū)扇三角洲前緣與濱淺湖亞相中，粉砂質(zhì)泥巖中偶爾出現(xiàn)的隱蔽的層理面是由微小的生物擾動形成的蟲跡構(gòu)造，整體上混積作用并不顯著，僅在灘間與淺湖泥微相的淺灰色泥巖偶見極薄的介屑層；斜坡區(qū)近端，由于湖平面頻繁的交替作用，巖心上展示出了淺灰色介殼灰?guī)r層與深灰色泥頁巖層頻繁水平互層的特征，這反映了湖平面變化速度較快或地形坡度等沉積條件的改變（Holmes，1983）；斜坡區(qū)遠端湖水深度變大，整體表現(xiàn)為灰黑色頁巖夾灰?guī)r條帶，泥頁巖組分以深水環(huán)境沉積為主，灰?guī)r組分則代表一次小規(guī)模的湖退作用（圖9）。

圖9 儀隴—營山地區(qū)大安寨段混積作用橫向變化關(guān)系與控制因素Fig.9 Lateral variation and controlling factors of the Da"anzhai Member mixed sedimentation in Yilong-Yingshan area

2）間斷混合。較強湖浪作用期間，湖水會不斷侵蝕未完全固結(jié)的沉積物，斜坡區(qū)上部松散的沉積物會發(fā)生破碎并在重力作用下失穩(wěn)，進而發(fā)生滑塌、碎屑流、濁流等沉積作用（Stow and Johansson，2000），并將這些沉積物搬運至其他沉積環(huán)境中形成混合沉積物，這個過程即為間斷混合（Mount，1984；丁一等，2013）。重力流作用引發(fā)的間斷混合影響范圍更廣且沉積物特征更為顯著：斜坡區(qū)一方面會觸發(fā)重力流作用，使得未固結(jié)或半固結(jié)的沉積物產(chǎn)生包卷層理、重荷模等變形構(gòu)造，另一方面可將介殼物質(zhì)大規(guī)模搬運至半深湖—深湖環(huán)境中，經(jīng)過沉積水體的篩選作用，不同尺度介屑由于重力原因先后沉積，進而形成介屑正粒序?qū)永恚▓D3-E）；在重力流影響范圍末端，少量介殼會與灰黑色頁巖混積，形成含漂浮介屑層頁巖，甚至薄片下頁巖中仍可觀察到細小的介屑組分（圖9）。

6.2 混積作用主控因素

宏觀上湖平面的升降變化控制著不同沉積微相的分布特征，而不同沉積微相的巖石特征則受控于物質(zhì)來源與不同地質(zhì)營力。儀隴—營山地區(qū)大安寨段混積作用的主控因素包括物質(zhì)來源、地質(zhì)營力、湖平面升降變化等因素。

在物質(zhì)來源方面，研究區(qū)東北部受到區(qū)域外圍扇三角洲陸源碎屑物質(zhì)輸入影響形成粉砂質(zhì)泥巖，但影響范圍相對較小，而介殼灘為生物—化學碳酸鹽沉積作用，在2種物質(zhì)來源混合的地區(qū)混積作用顯著，混積層系的巖石學特征則受控于不同物質(zhì)來源的強度；當陸源碎屑物質(zhì)供給較強時，粉砂級碎屑物質(zhì)甚至可以直接搬運至斜坡區(qū)，形成砂質(zhì)介殼灰?guī)r（較少見，但有發(fā)現(xiàn)）；大多數(shù)時期物源供給能力較弱，因此濱淺湖地區(qū)混積層系更多以含少量介屑的淺灰色泥巖為主。而在介殼灘外斜坡，受控于遠源懸浮細粒物質(zhì)沉積作用與生物—化學碳酸鹽沉積作用，形成頁巖—介殼灰?guī)r混積巖性，這也是研究區(qū)混積巖最發(fā)育的相帶，靠近介殼灘方向灰?guī)r占比相對較高，隨著向湖盆方向延伸，灰黑色頁巖占比則逐漸增高。

在地質(zhì)營力方面，重力流作用、湖浪作用對于碎屑巖沉積體系與碳酸鹽沉積體系均有著重要的影響（姜在興等，2017）。湖浪作用主要發(fā)生于扇三角洲前緣與介殼灘灘核等水體深度較淺的區(qū)域，其搬運介質(zhì)的能力相對有限。相比之下，風暴作用對湖底能產(chǎn)生強烈的剝蝕作用，介殼灘環(huán)境中，風暴浪等觸發(fā)機制導致斜坡區(qū)未固結(jié)或半固結(jié)的介屑物質(zhì)發(fā)生滑塌，隨后搬運到湖泊深水環(huán)境中（高振中等，2008），從而形成大規(guī)模的間斷混合作用?？傮w來看，重力流事件所導致間斷沉積在研究區(qū)十分普遍，這一方面增加了混積巖內(nèi)部的雜亂程度，另一方面擴大了混積巖在平面尺度的分布范圍，這對混積有著重要的控制作用。

湖平面的升降同樣是影響混積層系發(fā)育與類型的重要因素之一（王啟明等，2020），其不僅會改變湖岸線的位置，導致陸源碎屑供給量發(fā)生差異，而且會影響介殼灘的分布范圍，導致介殼灰?guī)r的發(fā)育與產(chǎn)出率發(fā)生改變。沉積相過渡區(qū)的沉積物能最有效地記錄湖平面變化，而沉積物中混積組分占比受控于優(yōu)勢相（丁一等，2013）。研究區(qū)大一亞段與大三亞段沉積時期，湖平面在適當?shù)纳疃确秶鷥?nèi)頻繁波動最有利于混積巖形成，而大二亞段沉積時期，湖盆整體的湖侵作用使得介殼灰?guī)r發(fā)育受限，因此混積巖并不發(fā)育。

除以上因素，古氣候條件適宜、水體條件富營養(yǎng)化、古隆起地貌等條件同樣是混積作用的有利條件（丁一等，2013；陳世悅等，2017；杜曉峰等，2020），多種有利條件耦合才形成現(xiàn)今研究區(qū)廣泛發(fā)育的湖相混積層系。除了這些外部因素，混積巖形成的內(nèi)因，如殼體生物的生長習性、細粒沉積物的形成機理同樣對混積層系成因機制意義重大。作者對儀隴—營山地區(qū)大安寨段頁巖-介殼灰?guī)r混積特征及沉積機制初步討論，能夠為相似地質(zhì)背景下混積作用的研究提供參考，但湖相混合沉積研究仍面臨著許多問題，需要進一步研究才能解決。

7 結(jié)論

1）根據(jù)巖心觀察的沉積特征，川北儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段湖相混積層系可劃分為介殼灰?guī)r、含泥（泥質(zhì)）介殼灰?guī)r、含介殼（介殼質(zhì)）頁巖與頁巖4個大類，不同巖性在牽引流與重力流作用下均呈現(xiàn)出特征顯著的沉積構(gòu)造樣式。

2）川北儀隴—營山地區(qū)侏羅系大安寨段沉積相可劃分為：介殼灘、灘間與淺湖泥、半深湖—深湖泥以及重力流沉積。平面上，地勢偏高的西部地區(qū)與湖中隆起主要發(fā)育淺湖介殼灘，地勢偏低的南部地區(qū)主要以半深湖—深湖為主；垂向上，大安寨段整體發(fā)育一個完整的湖侵—湖退旋回，大一亞段與大三亞段沉積時期以介殼灘與淺湖為主，大二亞段則以廣泛發(fā)育的半深湖—深湖為主。

3）相對低能的水動力條件下，湖平面的升降會導致不同沉積相分布范圍與規(guī)模產(chǎn)生旋回變化，混積模式以相混合為主；地震、風暴浪等條件會觸發(fā)重力流，導致斜坡區(qū)沉積物會發(fā)生滑塌、碎屑流或濁流，并將這些沉積物搬運至深水沉積環(huán)境中，混合沉積以間斷混合為主。湖相混積作用主要受控于物質(zhì)來源、地質(zhì)營力、湖平面升降變化等因素。