川西坳陷上侏羅統遂寧組洪水—漫湖沉積特征①

陳賢良 紀友亮 楊克明 劉君龍 黃富祥 趙春妮 楊 永 李龍迪

(1．中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室 北京 102249;2．西安科技大學 西安 710054;3．中國石化西南油氣分公司 成都 610016)

0 引言

侏羅系是川西坳陷重要的產油氣層位之一，已發現和投入勘探開發的大、中型天然氣田有十幾處。近年來，在新都、洛帶和什邡一帶遂寧組中鉆獲的一批工業氣井表明該層位具有巨大的勘探開發潛力。由于該地層埋藏淺、開發成功率高，目前已成為川西地區淺層天然氣藏勘探開發的重點對象之一。伴隨著天然氣勘探、開發的不斷深入，對遂寧組的研究要求也越來越精細。許多學者從物源分析、沉積作用、層序地層、構造充填等多方面對川西坳陷遂寧組進行了深入的研究［1～12］，并取得了大量成果。大部分學者認為遂寧組為正常湖泊沉積，發育沖積扇—曲流河—三角洲沉積體系［1～5］，也有學者認為遂寧組為正常湖泊夾間歇性時令湖沉積［6］。

筆者基于大量巖芯、測井、錄井、地震、野外露頭和分析化驗資料，結合現代沉積和國內外干旱背景下湖盆、河流沉積特征的研究成果［13～23］，對遂寧組的沉積環境和沉積模式進行了重新論證，并建立了一種干旱背景下坳陷湖盆全新的沉積充填模式，即“洪水—漫湖”沉積模式，該模式的建立對指導遂寧組天然氣勘探與開發具有重要的理論和實踐意義。

1 地質概況

川西坳陷位于四川盆地西部，呈北東向展布，西以安縣—都江堰斷裂與龍門山沖斷帶為界，東以龍泉山—南江一線為界，南以峨眉—滎經斷裂與川滇南北構造帶為界，北至米倉山前緣，面積約4×104km2(圖1)。本文所研究的川西地區西抵綿竹—都江堰—天全，東達鹽亭—簡陽—峨眉山，北至廣元，南到雅安—峨眉山。

圖1 研究區位置(據沈忠民，2011)Fig．1 Location of the study area(after Shen Zhongmin，2011)

圖2 川西坳陷遂寧組野外露頭特征(剖面位置見圖1)Fig．2 The outcrop characteristics of the Suining Formation in western Sichuan depression

圖3 川西坳陷統遂寧組綜合柱狀圖(CD620井)Fig．3 Comprehensive column of the Suining Formation in western Sichuan depression(Well CD620)

晚三疊世以來，川西坳陷的形成和發展經歷了印支、燕山和喜山三期構造運動。以印支運動晚幕的構造不整合面為界，四川盆地于上古生界—中三疊統海相碳酸鹽巖地層組成的沉積基底之上，充填了巨厚的晚三疊世—始新世的陸相地層。川西地區沉積厚度可達萬米以上，以上三疊統須家河組—侏羅系發育最全，沉積充填序列保存最為完整［9～12］。中侏羅世沙溪廟組沉積末期的燕山II幕構造運動使川西坳陷古地貌夷平而變得較為平緩，至晚侏羅世遂寧組沉積期，四川盆地的氣候由早中侏羅世的溫暖潮濕變為炎熱干旱［4］，龍門山逆沖推覆構造活動相對較弱，川西地區處于穩定坳陷階段。

遂寧組以單一的巖性和較為鮮艷的棕褐色為特征(圖2)，與上覆、下伏地層均為整合接觸，厚度為300～500 m，是侏羅系一標志層。除在龍門山推覆體前緣粒度明顯變粗，為一套棕紅色、磚紅色中—細粒砂巖、含礫砂巖或礫巖外，主要為一套棕褐色泥巖、粉砂質泥巖夾褐灰色粉、細砂巖組成(圖3)，含少量介形蟲、輪藻、葉肢介及雙殼等陸相生物化石及生物遺跡化石［4］。

2 洪水—漫湖沉積特征

2．1 巖石類型

川西坳陷遂寧組主要巖石類型為泥巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、粉—細砂巖及含礫粗砂巖等，泥巖一般以棕褐色、紫紅色為主，反映為持續暴露氧化的淺水沉積環境(圖2，3)。砂泥巖組合略顯正韻律，是漫湖環境的沉積產物，反映了沉積期的淺水氧化環境。

2．2 砂巖結構特征

根據150余塊巖石薄片鑒定結果的統計，川西坳陷遂寧組粉砂巖、細砂巖的陸源碎屑組分中石英含量一般為60%～75%，巖屑含量15%～50%，長石含量5%～15%，巖石類型以巖屑砂巖為主，次為巖屑質石英砂巖(圖4)。顆粒一般為次棱角狀，少部分為棱角—次棱角狀，分選中等，部分分選好，以孔隙式膠結為主。巖石的成分成熟度和結構成熟度較低。

2．3 沖刷—充填構造

受周期性洪水影響，湖平面頻繁升降，導致河道或分(支)流河道頻繁發生改道、廢棄和側向遷移，砂巖層底面沖刷現象十分明顯(圖5a，b)。沖刷面起伏程度不一，深者可達3～4 cm，構成了沖蝕坑或沖蝕槽，為紫紅色泥礫或砂巖礫(盆內碎屑)的河床滯留層所充填。礫石呈次棱角狀或橢圓狀，最大礫石直徑可達4～6 cm，具一定的定向排列性，礫石層厚4～20 cm(圖5a～e)，顯正粒序，表明沉積物在快速堆積時又顯示一定分選的特點。泥礫顏色為灰黑色、紫紅色，礫徑有大有小，最大可達4～5 cm(圖5c，e)。其成因主要為高能單向洪水沖刷下伏早期沉積物(泥巖或砂巖)，經搬運、磨蝕，再沉積而形成。

圖4 川西坳陷遂寧組砂巖類型Fig．4 Sandstone types of the Suining Formation in western Sichuan depression

2．4 牽引流和重力流兼而有之的層理構造

遂寧組的沉積構造既有牽引流的沉積特征，又有重力流的沉積特征。與牽引流有關的層理在垂向上呈現一定的韻律性，主要有平行層理、塊狀層理等(圖5f～i)，反映了水淺、流急的沉積環境。反映重力流沉積特征的除了前面提到的沖刷—充填構造外，還可見遞變層理、包卷層理和滑塌變形構造等(圖5j～l)。棕褐色砂巖或薄砂巖夾層中的小型滑動和滑塌變形構造，反映水道兩旁的沉積物因快速堆積而處于不穩定狀態所產生的滑動和變形。

2．5 生物擾動構造

形成洪水—漫湖沉積的古氣候、古地理條件是干旱、半干旱氣候條件下地形平坦的淺水湖泊，不利于植被生長而有利于生物活動［16，17］。因此在遂寧組地層中少見植物碎屑，而生物成因構造豐富，反映了當時沉積的古地理環境是地形較平坦的淺水湖泊環境。

生物擾動構造主要發育在粉砂質泥巖、泥質粉砂巖中，呈形態各異、傾斜或彎曲狀生物潛穴及斑點狀生物擾動構造(圖5m～p)。沖刷面以上的平行層理及塊狀層理砂巖中生物擾動幾乎不發育，反映沉積物被突發性洪水沖刷攜帶而快速搬運，使生物無法生存。相反在較細的泥質粉砂巖中生物擾動最為強烈，常使層理遭到破壞和變形，甚至產生泥砂攪混現象，說明遠離水道的漫湖亞相更利于生物活動。沖刷面以下的粉砂質泥巖中常出現生物逃逸跡，逃逸構造邊緣的層理向下彎曲發生變形，是動物為逃避突發性的掩埋、侵蝕而造成的沉積構造［18］。生物成因構造的另一個重要特點是具有較為明顯的旋回性，每次洪水過后，便進入生物的繁盛時期，洪水事件的周期性伴隨著生物的擾動旋回［17］。

2．6 粒度特征復雜

遂寧組粒度概率曲線比較復雜，根據曲線特征可歸納出3種類型(圖6)。①兩段式:以跳躍總體為主，斜率中等，這種類型的粒度概率曲線所反映的牽引流特征，多出現在曲流河河道、水下分流河道沉積中(圖6a)。②高斜三段式:其沉積物粒度相對較粗，以細砂巖為主，粒度分布區間大，但以滾動和跳躍組分為主體，多出現在河口壩和洪水水道沉積中(圖6b)。③低斜三段式:其沉積物粒度區間大，滾動組分分選差，有的探井以滾動和跳躍組分為主體，有的探井以懸浮組分為主體，這類粒度分布特征常出現在洪水水道沉積物中(圖6c)。

高中生物課堂教學質量水平的提高，要充分注重方法的科學應用，而生活化的教學方法的應用就顯得比較重要，這是將學生生活中比較熟悉的情景內容在生物課堂中呈現的教學方法，能促使學生對生物知識的學習產生共鳴，從而激發學生學習的積極主動性。生活化教學方式的應用過程中要注重從多方面加強重視，將教學方法的應用要點進行把握，這樣才能有效提高生物教學的質量。生活化教學方法的應用過程中，就要充分注重師生間的溝通交流，教師對學生要能夠有所了解，這樣才能更好地開展相應教學活動。生物課堂的生活化教學不能只注重學生的學習成績，要注重學生課堂學習表現以及學習的過程表現。

圖5 川西坳陷遂寧組沉積構造類型及特征a．CD620 井，1 922．7 m，沖刷面及泥礫;b．DS21 井，2 134．7 m，沖刷面及泥礫;c．DS21 井，2 134．7 m，河道底部泥礫;d．JY21 井，1 967．52 m，砂礫巖;e．JY21 井，1 967．82 m，砂礫巖;f．WJ2 井，2 627．1 m，平行層理;g．DSH2 井，1 924．56 m，平行層理;h．DS2 井，1 802．1 m，塊狀層理;i．DS2 井，1 818．17 m，塊狀層理;j．JY21 井，1 967．72 m，遞變層理;k．CD620 井，1 921．1 m，滑塌變形構造;l．DS2 井，1 818．89 m，滑塌變形構造;m．DSH2井，1 928．14 m，攪混構造;n．JS3 井，1 741．5 m，蟲孔及灰綠色泥巖充填;o．JY21 井，1 964．92 m，攪混構造;p．DS2 井，1 791．4 m，蟲孔及灰綠色泥巖充填。Fig．5 Sedimentary structure types and characteristics of the Suining Formation in western Sichuan depressiona．Well CD620，1 922．7 m，erosion surface and mud-gravel;b．Well DS21，2 134．7 m，erosion surface and mud-gravel;c．Well DS21，2 134．7 m，mudgravel at the channel bottom;d．Well JY21，1 967．52 m，sandy conglomerate;e．Well JY21，1 967．82 m，sandy conglomerate;f．Well WJ2，2 627．1 m，parallel bedding;g．Well DSH2，1 924．56 m，parallel bedding;h．Well DS2，1 802．1 m，massive bedding;i．Well DS2，1 818．17 m，massive bedding;j．Well JY21，1 967．72 m，graded bedding;k．Well CD620，1 921．1 m，slump deformation structure;l．Well DS2，1 818．89 m，slump deformation structure;m．Well DSH2，1 928．14 m，blended structure;n．Well JS3，1 741．5 m，wormhole burrow and the grey-green mudstone fill;o．Well JY21，1 964．92 m，blended structure;p．Well DS2，1 791．4 m，wormhole burrow and the grey-green mudstone fill．

圖6 川西坳陷遂寧組粒度概率累積曲線A．CD617 井，1 810．25 m;B．DS2 井，1 817．63 m;C．DS21 井，2 137．08 mFig．6 Grain-size cumulative probability plots of the Suining Formation in western Sichuan depression

3 沉積相類型

3．1 沖積扇

沖積扇主要分布在川西坳陷西緣龍門山前緣，分布面積較小。沉積物巖性以褐灰色、灰綠色含礫砂巖、砂礫巖和粉、細、中砂巖夾棕褐色、棕紅色泥巖為主(圖7)。根據沉積學特征，可將沖積扇劃分為扇根、扇中和扇緣3個亞相類型。其中扇根亞相鉆井少見，主要出露在盆地邊緣龍門山前部分地區，表現為塊狀的礫巖沉積;扇中亞相是沖積扇沉積體系的主體部分，主要由河道沉積和漫流沉積2個部分構成，河道沉積物主要為含礫中—粗砂巖，垂向上單砂層由底向頂具有粒度變細的趨勢，測井曲線為鋸齒化箱形或鐘形，漫流沉積物主要為棕紅色泥巖、泥質粉砂巖夾細砂巖，測井曲線為鋸齒化漏斗形;扇緣亞相的沉積物類型主要為紅色、紫紅色泥巖和泥質粉砂巖，測井曲線特征組要為低幅齒形或齒形夾指形。

3．2 曲流河

圖7 沖積扇巖電特征(CY92井)Fig．7 Lithological and electrical characteristics of alluvial fan(Well CY92)

曲流河包括河床、河漫和堤岸三個亞相，具典型的二元結構。韻律層下部以河道沉積的褐灰色、灰綠色中—細粒砂巖為主，局部為含礫粗砂巖，發育平行層理及塊狀層理，韻律層上部以河漫灘的棕褐色粉砂巖與粉砂質泥巖互層為主，水平層理發育。河道砂巖的測井曲線為反映較高水動力條件的中—高幅鐘形或齒化箱形，而河漫灘亞相的測井曲線則呈中—低幅指形、齒形位于河道砂巖測井曲線之上，顯示溢出河道的堤泛懸移沉積特征(圖8)。

圖8 曲流河巖電特征(DY1井)Fig．8 Lithological and electrical characteristics of meandering river(Well DY1)

3．3 曲流河三角洲

曲流河三角洲可劃分為三角洲平原和三角洲前緣2個亞相，前三角洲不發育。曲流河三角洲平原以分流河道為骨架，兩側發育天然堤和決口扇等沉積微相，分流河道底部沖刷面發育，沖刷面上常含有來自下伏地層、大小不等的棕褐色、紫紅色泥礫，砂巖中發育平行層理和塊狀層理(圖4f～h)，泥巖中水平層理發育。曲流河三角洲前緣主要由水下分支河道、支流間灣、河口壩等微相組成。水下分支河道與三角洲平原分流河道相比粒度變細，主要由褐灰色粉—細砂巖組成，發育平行層理(圖4f)，砂體底部普遍發育小型沖刷面，縱向上由多個小的河道砂體疊置組成正韻律層，測井曲線呈指狀或齒化鐘形。河口壩主要由褐灰色粉—細砂巖組成，具反粒序結構，測井曲線則呈漏斗形，表征水體變淺和沉積水動力條件逐漸增強(圖9)。

3．4 湖泊相

湖泊相主要分布在川西坳陷的東南部，半深湖—深湖亞相不太發育，主要發育濱淺湖亞相。巖性由單一的棕褐色泥巖夾薄層粉砂巖組成，發育水平層理和少量生物擾動構造，測井曲線呈指狀、具有“兩高一低”的特點，即高伽馬、高聲波時差和低電阻。

4 沉積相模式及沉積特點

4．1 沉積相模式

在上述相標志、相類型及層序識別的基礎之上，結合研究區地質背景和前人研究成果［19～23］，總結出了川西坳陷遂寧組“洪水—漫湖”沉積的相模式(圖10)。

遂寧組沉積時期，川西坳陷古地形平緩、氣候干旱，易暴發周期性洪水。湖平面受周期性洪水注入的影響頻繁升降，形成橫向上相距較遠的洪水期高水位面和枯水期低水位面，造成枯水期和洪水期沉積特征明顯不同?？菟诤矫媸湛s，在龍門山前，形成了洪積扇，在川西坳陷中部主要為“洪水—漫湖”的河流相沉積，在盆地東南部，河流匯水形成淺水湖泊;洪水期湖平面擴張，物源供給充足，主要發育沖積扇—曲流河—曲流河三角洲—湖泊沉積體系。全區湖岸線不穩定，伴隨著周期性洪水的注入，湖岸線來回擺動。總體而言，遂寧組沉積具有多物源、多期漫湖、砂泥互層、滿盆含砂的沉積特點。

圖9 曲流河三角洲巖電特征(DSH2井)Fig．9 Lithological and electrical characteristics of meandering river delta(Well DSH2)

圖10 川西坳陷遂寧組洪水—漫湖沉積模式Fig．10 Flood-overlake depositional model of the Suining Formation in western Sichuan depression

4．2 沉積特點

4．2．1 頻繁的湖平面升降

伴隨周期性干濕性交替變化，湖泊水體漲縮頻繁?？菟?，湖泊水體僅限于川西坳陷東部;而洪水期，由于地形平緩，湖平面稍有上升，水體便可大面積向龍門山方向擴張，形成面積廣大的洪泛湖。最終形成旱時為陸、濕時為湖的地區，河湖兩種營力交互發生作用。其中多個枯水期沉積和洪水期沉積疊加構成短期旋回沉積，多個短期旋回沉積疊加構成中、長期旋回沉積，最終形成砂泥互層的地層疊加樣式。

4．2．2 缺乏大面積分布的半深湖—深湖沉積

研究表明遂寧組沉積積時期，小幅度的水體深度變化，可以造成大面積的湖泛或者暴露，蒸發量遠大于降水量，總體水體較淺，處于氧化—半氧化環境，以棕紅色，棕褐色為主(圖3)，缺乏大面積分布的半深湖—深湖沉積。

4．2．3 河流相為主要的沉積類型

遂寧組沉積時期，河流表現為周期性的洪水，部分河流由于地形變緩，并未進入匯水中心，而是消失在中部地區，河流相為盆地沉積充填的主要類型?？菟?，來自龍門山方向的物源較少，部分河流會消失在川西坳陷中部，最終匯水量比較小。這種現象與我國西部內陸河的沉積特征非常相似，如在塔里木盆地南緣山前的徑流散失區，由于此區為干旱區，氣溫高、降水少、多戈壁沙漠，氣候和水文地質條件均不利于地表徑流的形成，因此河流進入此區后，水量不但得不到補充，反而由于蒸發、滲透和沿途利用，隨著流域面積的增大而急劇減小甚至消失在荒漠中;洪水期，水量充沛、物源供給充足，河流入湖會形成三角洲沉積。

4．2．4 具有多物源、多期漫湖、砂泥互層、滿盆含砂的沉積特點

遂寧組地層厚度變化較小，地層分布穩定。在平坦的古地形背景下，多條垂直或近于垂直龍門山的河流及其分枝水系游蕩于川西坳陷中西部地區，使得川西坳陷具有多物源、多漫湖、砂泥互層、滿盆含砂的沉積特點(圖10)。

5 結論

(1)川西坳陷上侏羅統遂寧組的沉積特征完全不同于經典坳陷湖盆和淺水湖盆沉積模式。遂寧組沉積時，盆地湖岸線不穩定，湖平面頻繁升降，“洪水—漫湖”沉積體系是坳陷湖盆沉積充填的主要類型。

(2)遂寧組主要的相類型有4種:沖積扇、曲流河、曲流河三角洲和湖泊相。

(3)川西坳陷遂寧組“洪水—漫湖”沉積具有以下特點:①頻繁的湖平面升降，形成砂泥互層的地層疊加樣式;②古地形平緩，小幅度的水體深度變化，可以造成大面積的湖泛或者暴露，總體水體較淺，缺乏半深湖—深湖沉積;③河流表現為周期性的洪水，特別是枯水期部分河流消失在川西坳陷中西部地區，河流相為盆地沉積充填的主要類型;④湖盆具有多物源、多期漫湖、滿盆含砂的沉積特點。

(4)“洪水—漫湖”是川西坳陷遂寧組一種沉積充填新模式，對指導油氣勘探具有重要的理論和實踐意義。

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22 鄧宏文，錢凱．柴達木盆地漸新統紅層的成因特征及石油地質意義［J］．地球科學，1987，12(2):149-156［Deng Hongwen，Qian Kai．Genetic characteristics of the Oligocene red beds in Qaidam Basin and their significance in petroleum geology［J］．Earth Science-Journal of Wuhan College of Geology，1987，12(2):149-156］

23 鄧宏文，錢凱．關于間歇性漲縮湖盆沉積作用的幾點認識(主要以柴達木盆地早第三紀沉積為例)［J］．沉積學報，1987，5(2):91-101［Deng Hongwen，Qian Kai．Some knowledge on the sedimentation of intermittently-expanding-and-shrinking lake basin-Taking Oligocene sediments of Qaidam Basin as example［J］．Acta Sedimentologica Sinica，1987，5(2):91-101］

24 沈忠民，劉四兵，呂正祥，等．川西坳陷中段陸相地層水縱向變化特征及水—巖相互作用初探［J］．沉積學報，2011，29(3):495-502［Shen Zhongmin，Liu Sibing，Lü Zhengxiang，et al．Vertical geochemical characteristics of continental formation water and its waterrock interaction in the middle area of western Sichuan depression［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2011，29(3):495-502］