四川盆地西北部下侏罗统白田坝组沉积体系

何 江，胡 欣，张本健，尹 宏，马华灵，聂 舟，冯春强，陈 超，陈 博

(1.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059； 2.西南石油大学 资源与环境学院，成都 610500； 3.中国石油 西南油气田分公司 川西北气矿，四川 江油 621700)

四川盆地西北部下侏罗统白田坝组沉积体系

何 江1,2，胡 欣3，张本健3，尹 宏3，马华灵3，聂 舟3，冯春强2，陈 超2，陈 博2

(1.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059； 2.西南石油大学 资源与环境学院，成都 610500； 3.中国石油 西南油气田分公司 川西北气矿，四川 江油 621700)

四川盆地西北部下侏罗统白田坝组砂砾岩型储层分布面积广，为盆内碎屑岩气藏的扩大勘探展示了全新领域。通过野外剖面观察、地层及砂砾岩追踪对比、典型相序精细描述等方法，首次对地质背景、物源展布规律、沉积体系及演化模式进行了系统研究。研究表明中三叠世末的印支运动奠定了四川盆地西北部下侏罗统沉积早期“西陡北缓”的古构造格局的基础，东北侧米仓山前缘为向盆内形变强度逐减的紧密阶梯状冲断褶皱带，有利于沉积物长距离搬运，为盆内的主要物源。西北侧龙门山表现为挤压造山运动，地势较陡，季节性山区河流在山前形成大小不等的冲积扇体，为次要物源。山前—盆内依次发育为冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系。

演化模式；沉积体系；白田坝组；下侏罗统；四川盆地西北部

四川盆地西北部位于绵阳、广元市境内。现今构造主体为川北平缓构造带及龙门山—米仓山山前断褶构造带，其西北方向与龙门山推覆体构造带相邻，东北方向与米仓山台缘隆起带相接，目前已发现九龙山、柘坝场、文兴场、老关庙、思依场等含气构造(图1)。区内侏罗系地层单元自下而上包含有：下侏罗统白田坝组(往盆内称为自流井组)；中侏罗统千佛岩组(往盆内称为新田沟组)、下沙溪庙组、上沙溪庙组；上侏罗统遂宁组和莲花口组(往盆内称蓬莱镇组)。目的层位下侏罗统白田坝组由包茨、王国宁1954年命名于广元宝轮白田坝，为一套冲积扇—扇三角洲—湖泊相沉积体系，底部岩性为中—厚层石英质砂砾岩，向上以灰白色石英砂岩为主夹粉砂岩及泥(页)岩或互层，常见薄煤层及煤线，含膜蕨型锥叶蕨、扩张短叶杉近似种、坚叶杉等植物化石。

图1 四川盆地西北部构造区划及前侏罗系古地质

近年，随着对四川盆地西北部下侏罗统白田坝组砂砾岩天然气勘探、开发的不断深入[1-9]，为盆内碎屑岩气藏的拓宽展示了全新的领域，对沉积体系的研究要求也越来越精细。对于四川盆地侏罗系，众多地质学家分别针对构造[10-16]、植物群及其古环境[17-18]、层序地层格架[19-20]、沉积模式[21-22]等方面进行了深入研究，相继建立起盆内的沉积格架，取得了大量成就，但缺少以四川盆地西北部下侏罗统白田坝组为单元对冲积扇—扇三角洲—浅湖沉积体系及其演化模式进行精细解剖的经验和实例。本文通过详细的野外剖面观察、地层及砂砾岩追踪对比、典型相序精细描述等方法，对目的层地质背景、物源方向、沉积体系及演化模式进行了精细解剖。研究结论对类似油气田的勘探开发具有重要的现实意义。

1 地质背景分析

四川盆地西北部地处于“扬子”板块北缘，中三叠世末的印支运动使四川盆地完成了拉张型被动大陆边缘盆地向挤压型前陆盆地的转换，结束了长期海侵和大规模的海相沉积史，进入中生代前陆盆地沉积阶段，受西侧龙门山“幕”式推覆和北侧米仓山的不断隆升而产生推挤，在龙门山、米仓山前形成与之平行的二叠系断褶构造带[10-16]。晚三叠世后的燕山—喜马拉雅运动时期，四川盆地西北部前陆沉积盆地逐次萎缩，转入内陆湖盆沉积阶段。受印支造山运动的影响，接受了其西侧和北侧推覆造山带的大量陆源碎屑，形成下侏罗统白田坝组底部大量的石英和燧石砾岩，并与下伏上三叠统须家河组呈角度不整合接触。

印支期龙门山构造带表现为挤压造山运动，变形强度逐幕增加，地势较陡；而米仓山台缘隆起断褶构造带北端随米仓山的隆升进一步抬升，发展成为向盆内形变强度逐渐减弱的紧密阶梯状冲断褶皱带，地貌为一向南缓倾斜的斜坡，两者共同形成区内早侏罗世“西陡北缓”的古构造格局。同时，印支运动造成区内上三叠统地层遭受不同程度的剥蚀，形成沉积间断，由于各地区古构造发育的强度不同和剥蚀程度的差异性造成了前侏罗系古地貌的千姿百态[19-20]。前侏罗系古地质图可以看出，龙门山前缘地势较陡，地层剥蚀较强、变化快，须二段残余地层出露区分布于广元—江油一线，向东南方向地层迅速变新，等值线分布较密。此时，米仓山—大巴山前缘地势较缓，地层剥蚀中等，变化平缓，须家河组残余地层出露区自北向南缓慢变新，等值线分布较稀疏(图1)。

2 物源方向

四川盆地受多期构造运动改造后，现今的面貌与当时面貌有很大差异。在区域地质背景分析的基础上，古流向分析可为古地貌物源方向恢复提供定量数据，为相分析提供重要资料，为解决现今被改造过的盆地与古盆地之间的关系提供依据。在野外的实地勘察中，本次主要根据米仓山前缘的南江流坝剖面、南江光雾山剖面、南江三江剖面、旺苍离妻岩剖面、旺苍白水剖面，龙门山前缘的广元须家河剖面、广元石罐子剖面、剑阁下寺剖面、剑阁金子山剖面和绵阳青林口剖面中白田坝组所含砾岩的扁平砾石最大扁平面、砂岩交错层理的前积方向、砾石长轴方向等测量古水流方向，每条测量20～30点作玫瑰花图。研究表明，区内存在2个主要物源方向，其中米仓山前缘各剖面的古流向主要以向南为主(163°～209°)，古水流为单峰型；龙门山前缘各剖面古流向逐渐向东偏转，以南东方向为主(135°～158°)，显示的古水流型式主要为单峰型，次为双峰型(图2)。

两处物源区山前坡度与冲积扇延伸距离关系明显，西北侧龙门山物源的隆起形成陡岸，季节性山区河流搬运距离较近，在山前常形成大小不等的冲积扇体，对盆地内部影响小，为次要物源。如金子山剖面，厚约331.5 m，几乎全由厚大的砾石、砂岩组成，形成约20余个砾岩—砂岩—泥岩或砂岩—泥岩的向上变细的沉积旋回，相邻旋回间的冲刷现象明显，旋回上部的砂、泥岩多被冲刷兼并。由金子山向东西各6～10 km左右，厚大砾岩明显分叉、变薄、尖没或相变为砂岩、粉砂岩(图2,3)。与之相反，北侧米仓山—大巴山前缘相对盆地缓缓倾斜，有利于物源向南西方向搬运，地层厚度沿九龙山经白龙场、柘坝场、文兴场至丰谷一线呈逐渐减少的趋势，为影响盆内的主要物源(图2)。

3 沉积体系特征

根据区域沉积格局[21-22]和沉积作用特点等沉积体系划分标志，对川西北部地区9条白田坝组露头剖面及盆内大量钻井岩心进行了详细的岩性、岩相、结构与沉积构造相标志和化石相标志等方面的观察描述，综合分析表明，四川盆地西北部下侏罗统白田坝组沉积是在早期风化剥蚀界面的基础上发育起来的以粗碎屑为主的冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系，进一步可划分出13种沉积微相类型(表1)。

图2 四川盆地西北部白田坝组地层厚度等值线

图3 四川盆地西北部金子山剖面沉积序列

沉积体系沉积相沉积亚相沉积微相分布位置冲积扇沉积体系冲积扇三角洲沉积体系扇三角洲湖泊沉积体系湖泊扇根、扇中、扇端泥石流沉积、河道沉积、筛状沉积、漫流沉积扇三角洲平原沉积物重力流、辫状分流河道、泛滥平原扇三角洲前缘水下分流河道、水下分流河道间扇前三角洲开阔湖沉积、浊流沉积浅湖—半深湖浅湖砂坝、浅湖泥龙门山、大巴山缘龙门山、大巴山前元坝—梓潼地区

3.1冲积扇沉积特征

四川盆地西北部山前带的边缘冲积扇非常发育，细分为扇根、扇中、扇端3个亚相，常多旋回叠加，如旺苍白水剖面(图4)。扇根分布在靠近山前断崖冲积扇的顶部区域，其沉积坡角大，发育若干直而深的主河道，其沉积物主要为石英质砾岩，成层性差，磨圆度中等到较好，分选性中等到较差，呈砾石支撑结构。砾石大小不一，15 cm以上的可达35%甚至更多，砾间为砂级碎屑及部分细砾石填隙(图5a)。一般呈块状构造，局部见粗大砾石呈叠瓦状排列(图5b)；扇中亚相通常由辫状水道和洪泛沉积两部分组成。中扇带上部常发育辫状河道砾石坝沉积，沉积石英质粗砾岩及少量中—粗砾岩，砾石含量大于75%，分选性、磨圆度中等到较好，砾石支撑结构，砾石坝迁移过程中形成的大型前积交错层理是重要的识别标志(图5c)。中扇带下部则由河道砾石坝沉积与溢出河道的洪泛沉积组成向上变细的正粒序沉积(图5d)，洪泛沉积由灰色含砾泥质不等粒砂岩、泥质不等粒砂岩等组成，一般不显层理，两者微相常呈正粒序出现；扇缘出现在冲积扇末端，地形较平缓，以细粒泛滥沉积为主要岩性(图5e)，实际上是冲积扇和相邻湖泊之间的过渡地带。常见块状层理、槽状交错层理(图5f)、沙纹层理、波状层理、不规则层理，还常见包卷构造。多处因气候周期性变化夹有原地植被形成的碳质泥岩或煤层(图5g)。当扇体紧邻水体时，扇顶或扇中沉积直接插入水体形成扇三角洲而缺失扇缘。

图4 四川盆地西北部旺苍白水剖面沉积序列

3.2扇三角洲—湖泊沉积特征

图5 四川盆地西北部冲积扇—扇三角洲—浅湖沉积特征

山前带相向盆内逐渐过渡为扇三角洲，由扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相组成，因区内下侏罗统发育为多旋回湖盆的水进阶段，山前冲积扇直接进入水体，陆上扇三角洲平原部分不发育或很少发育，多直接过渡为扇三角洲前缘环境。扇三角洲前缘亚相包括水下分流河道沉积和水下分流河道间沉积2种微相类型，测井GR曲线表现为低幅箱形与中幅齿形交互。水下分流河道沉积以棕灰色、灰色细砾岩、含砾砂岩、岩屑石英砂岩为主，砂砾岩体底界面较为平坦，常见板状层理、楔状交错层理、块状层理。水下分流河道间主要为灰色粉砂岩与泥岩的不等厚互层，常见生物扰动构造、虫管(图5h)、水平层理、沙纹层理。而前扇三角洲受控于湖盆作用，水体能量低，与浅湖已不易区分，岩石组成类型主要为中—薄层棕红色粉砂质泥岩、泥岩，水平层理最为发育，其次具浪成沙纹层理和生物扰动构造。此外，在扇三角洲前缘极有可能在外力的触发下发生液化滑塌，而以重力流的形式再搬运至前扇三角洲—浅湖而形成湖底扇沉积，局部见明显的重力流沉积(图5i)及滑塌构造标志。湖泊环境以浅湖—半深湖亚相为主，主要分布在江油—剑阁一线向东南方向，岩心以深灰色或灰黑色浅湖泥岩沉积为主夹中—薄层状粉—细砂岩浅湖砂坝沉积，横向上与扇三角洲或冲积扇沉积体系呈指状交叉过渡，纵向上与扇三角洲常组成向上由粗变细的正粒序(图6)。

图6 四川盆地西北部龙002-1井白田坝组单井沉积相

图7 四川盆地西北部白田坝组冲积扇—扇三角洲—浅湖沉积模式

4 沉积体系空间展布模式

晚三叠世后，四川盆地由前陆盆地转化为内陆坳陷盆地，早侏罗世，印支褶皱山系南麓的盆地西北部，沉积了以冲积扇为特点的白田坝组砂砾岩地层，从江油、广元向东可以延续到南江等地，并以舌形深入湖盆。

平面展布上，受晚印支期西侧龙门山“幕”式推覆和米仓山的不断隆升形成的早侏罗世“西陡北缓”的古构造格局影响，西北侧龙门山表现为挤压造山运动，地势较陡，季节性山区河流在山前形成大小不等的冲积扇体，搬运距离近，粗碎屑沉积体局限于剑阁以西北。东北侧米仓山前缘为向盆内形变强度逐减的紧密阶梯状冲断褶皱带，为一向南缓倾斜的斜坡，大量碎屑沉积物由米仓山前缘向梓潼—绵阳一线呈北东向南西方长距离搬运。从盆地边缘向盆地中心，沉积物由粗变细，各种沉积相类型的变化及平面配置关系也呈现有规律的变化。总体上发育二级扇的沉积模式，即由盆地边缘冲积扇 (一级扇)快速入湖形成扇三角洲(二级扇)。受构造形态影响，二级扇展布规律随盆地的时空变化而有所变化，西北侧龙门山前发育一级扇，厚度大，但展布范围小，向盆内直接过渡为滨浅湖沉积环境。北东侧米仓山前主要发育二级扇，展布范围广，冲积扇体向南东方向逐渐过渡为扇三角洲，随后过渡为浅湖环境(图7)。

垂向上，早侏罗世受壳幔调整，区内古构造逐渐由晚三叠世的前陆盆地演化为坳陷盆地，盆地中部地壳的下降幅度和速度最大，而盆缘及周边山系上升相对较弱，间接导致盆缘山系通过河流输入盆地内的沉积物相对较少，造成盆地下降速度大于沉积物的堆积速度，形成水进式的沉积体系及下粗上细的退积型正旋回沉积层序。

5 结论

1)印支期龙门山表现为挤压造山运动，变形强度则逐幕增加，地势较陡；米仓山台缘隆起断褶构造带北端随米仓山的隆升进一步抬升，发展成为向盆内形变强度逐渐减弱的紧密阶梯状冲断褶皱带，为一向南缓倾斜的斜坡，两者共同形成区内早侏罗世“西陡北缓”的古构造格局，同时使区内上三叠统地层遭受不同程度的剥蚀，形成沉积间断，下侏罗统白田坝组呈角度不整合上覆于已褶皱变形的须家河组的不同层位上。

2)根据野外剖面中白田坝组砾岩的扁平砾石最大扁平面、砂岩交错层理的前积方向、砾石长轴方向等测量古水流方向，米仓山前缘各剖面的古水流型式为单峰型式，古流向方向主要以南方为主(163°～209°)，龙门山前缘各剖面显示的古水流型式主要为单峰型式，次为双峰型，古流向逐渐向东偏转，以南东方向为主(135°～158°)。同时，山前坡度与冲积扇延伸距离关系明显。北侧米仓山—大巴山前缘相对盆地缓缓倾斜，有利于物源向南西方向搬运，地层厚度九龙山经白龙场、柘坝场、文兴场至丰谷一线呈逐渐减少的趋势，为盆内沉积的主要物源。

3)四川盆地西北部白田坝组沉积是在早期风化剥蚀界面的基础上发育起来的以粗碎屑为主的冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系，进一步可划分出13种沉积微相类型。平面展布上，由盆地边缘向中心，各种沉积微相的平面配置关系呈有规律的变化。发育二级扇的沉积模式，即由盆缘冲积扇 (一级扇)快速入湖形成扇三角洲(二级扇)；垂向上，早侏罗世，盆地中部的地壳下降幅度和速度最大，盆缘及周边山系上升幅度相对弱，造成了盆地下降速度大于沉积物的堆积速度，以水进式的沉积体系为主。

致谢：本文得到了天然气地质四川省重点实验室、国家科技重大专项(NO：2011ZX05001-005)的联合资助，参加研究工作的还有马岚、庞锦、董李红、张龙、郑鉴等。此研究得到中国石油西南油气田分公司川西北气矿邱宗恬、蓝贵、朱永刚、张豫等高级工程师的细心指导与修改，并得到中国石油西南油气田分公司川西北气矿杨跃明、李跃纲、王勇、杨华、李梅等的关怀和大力支持，谨此致谢。

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(编辑黄 娟)

DepositionalsystemofLowerJurassicBaitianbaFormationinnorthwesternSichuanBasin

He Jiang1,2, Hu Xin3, Zhang Benjian3, Yin Hong3, Ma Hualing3, Nie Zhou3, Feng Chunqiang2, Chen Chao2, Chen Bo2

(1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironment,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500,China; 3.NorthwestSichuanGasMineofSouthwestOilandGasCompanyofPetroChina,Jiangyou,Sichuan621700,China)

Glutenite reservoirs are widespread in the Baitianba Formation of the Lower Jurassic in the northwestern Sichuan Basin, showing a new field for expanding exploration of intrabasinal clastic rock gas pools. Based on detailed field profile observation, tracking contrast of strata and glutenite, and fine description of typical phase sequence, systematic studies of geologic background, source distribution, depositional system and evolution mode have been carried out. During the late Triassic, the Indosinian Movement laid the palaeostructure pattern of “steep west and gentle north” in early deposits of the Lower Jurassic in the northwestern Sichuan Basin. In the front of the Micang Mountain in the northeast, there was a closed stair-step thrust fold belt and the deformation intensity decreased progressively to the basin, which was favorable for the long distance transportation of deposits and served as the main sources. In the Longmen Mountain in the northwest, compressive orogenic activities took place, leading to steep terrain. Different sizes of alluvial fans formed from seasonal mountain stream before mountain, serving as the secondary sources. From mountain front to basin center, a depositional system from alluvial fan, fan delta to lacustrine developed.

evolution mode; depositional system; Baitianba Formation; Lower Jurassic; northwestern Sichuan Basin

1001-6112(2013)05-0515-08

10.11781/sysydz201305515

TE121.3

A

2012-12-08；

2013-07-08。

何江(1981—)，男，博士，讲师，从事石油勘探生产实践等工作。E-mail: 78197878@qq.com。

国家科技重大专项(2011ZX05001-005)和天然气地质四川省重点实验室联合资助。