川西坳陷天井山古油藏油源判识及其与深层油气成藏关系厘定

梁 霄，吴亮亮，李亚丁，黎 菁，方新焰，蒲柏宇，汪 华，刘树根

(1. 成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059；2.中国石油集团 川庆钻探工程有限公司 地质勘探开发研究院，成都 610051；3.中国科学院 广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室，广州 510640；4.中国石油集团 西南油气田公司 勘探开发研究院，成都 610041；5.西华大学，成都 610039)

四川盆地西部发育典型的冲断带—前陆盆地二元结构[1]。川西坳陷(川西前陆盆地)是晚三叠世后经历印支、燕山与喜马拉雅多期次构造运动形成的前陆坳陷(图1)。川西坳陷北段油气勘探具有复杂性、长期性以及曲折性特征，是四川盆地油气勘探历史最为悠久的地区之一[2-3]。随着双鱼石—射箭河潜伏构造带埋深超7 000 m的中二叠统栖霞组气藏的发现，以及马深1井、川深1井、角探1井等3口超8 000 m深井对下寒武统麦地坪组—筇竹寺组及灯影组的钻探揭示，灯影组、栖霞组油裂解气藏的原生油藏性质与规模可能均和现今天井山构造带(天井山古隆起区)广泛分布的古油藏系统密切相关。

图1 四川盆地川西坳陷北段地质特征及烃源岩样品分布

古油藏具有多重涵义，不仅包括地质历史时期中的液态油藏或油藏残迹，同时还包含原生液态油藏经降解蚀变后形成的残留超重油(稠油)、油砂以及大型固体沥青脉、沥青砂、沥青岩石等。川西坳陷北段(龙门山冲断带北段)油苗显示极为丰富，据不完全统计，共发现油气苗、稠油、油砂、沥青脉等油气显示300余处[4]。川西坳陷北段分布广泛的沥青脉—油砂—稠油油苗表明，该区域存在大规模的油气运聚与破坏过程，长期以来已受到石油地质学者的广泛关注，并持续开展了基于有机地球化学、构造地质学与油气成藏动力学的相关研究[5-12]。

川西坳陷北段古油藏油源具有零散性、局限性的特点，目前研究的重心多针对天井山构造带北段矿山梁地区寒武系固体沥青脉体。通过沥青脉的展布形态与期次研究，采取常规地化方法，尝试进行生物标志物、碳同位素的初步分析。相关研究成果未能对震旦系—寒武系烃源岩进行有效区分，并对沥青脉基于Re-Os同位素的形成年代产生了较大争议[5,7,9-10,13-14]。针对天井山构造带上寺长江沟剖面栖霞组—茅口组与飞仙关组油苗、天井山构造核部泥盆系油苗及天井山构造南段厚坝—青林口地区侏罗系稠油油藏，前人已进行过较详细的分析[4,15-17]。上述研究层位与地区分散，不同层位、不同相态的古油藏母源认识大部均倾向于以寒武系烃源岩的贡献为主导[6,18-20]，但仍存在有上古生界烃源岩为主要母源的争议[21-24]。早期有机地球化学的方法及实验条件相对局限，只针对各小区域发现的单一层位古油藏进行简单研究。新研究思路需抛开单纯的古油藏油源示踪所属地球化学争议问题，要与现今深层油气勘探紧密结合。川西突变型盆—山结构体系下川西坳陷前陆扩展变形带残余古油藏与坳陷主体区内深层—超深层气藏的成藏关系的厘定，对川西坳陷北段复杂构造背景下深层海相油气成藏耦合过程的研究具有重要意义。

1 地质背景

1.1 天井山古隆起的厘定

古隆起是地质历史时期受地球内、外动力综合作用的地表正向构造单元[24]，古隆起对古老含油气系统中油气的早期聚集具有控制作用。依据四川盆地泥盆纪前沉积古地貌，认为受龙门山深大断裂对槽台区构造发展格局的控制，在四川盆地西北部存在一个古隆起。古隆起核部寒武系—奥陶系被剥蚀，命名为天井山古隆起[25]。早期研究认为，天井山古隆起与川中乐山—龙女寺古隆起同为加里东期古隆起，因天井山古隆起位于乐山—龙女寺古隆起北侧，面积相比较小，认为其是四川盆地加里东期古隆起的组成部分[26]。由于受现今前山带及前陆扩展变形带复杂构造背景下地震资料品质以及区内缺少震旦系—寒武系钻井的限制，天井山古隆起的精确构造边界较难厘定。鉴于该区岩性、岩相的特殊性，钻井并未揭示灯影组顶与下寒武统底部的接触关系。下寒武统长江沟组是否按照1979年《四川省区域地层表》、1991年《四川省区域地质志》及滇东地层系统，将长江沟组和磨刀垭组分别与筇竹寺组和沧浪铺组对应仍值得商榷。本文根据绵阳—长宁拉张槽北段内部下寒武统厚度变化趋势[11-12]、区域出露层位及岩性关系，更倾向于将下寒武统长江沟组一段至二段和磨刀垭组分别与下寒武统中上部和川北阎王碥组对应。因而本文在天井山古隆起的初始隆升时间上与部分研究[24,27]具有略小差异。

受新生代以来青藏高原以羌塘地体和松潘—甘孜地体为核心由内向外逐渐扩展，在龙门山北段中部形成以叠瓦冲段系与双重构造为主的天井山构造。1∶20万地质图中天井山构造带内地层平面展布特征及地层间接触关系十分清晰。依据天井山构造带(包含矿山梁、碾子坝构造)核部和邻区地层出露及其相互接触关系，使天井山古隆起的整体特征得以大致呈现(图2)。天井山古隆起位于早寒武世绵阳—长宁拉张槽东边界①号陡坎西侧，与现今天井山构造带轴线大致重合，地表表现为NNE-SSW走向短轴—线性背斜。天井山古隆起整体位于四川省江油市—广元市境内，北起矿山梁—碾子坝构造的马村，南可延伸至青林口—马角坝附近的水根头村。天井山古隆起大致可分为三段：古隆起中段位于现今天井山构造核部的罗妙真—天井山—拌桶岩一带，往北至广元为北段，往南至江油为南段。

图2 川西坳陷北段天井山古隆起区(天井山构造带)现今地面地质特征及古油藏分布

早寒武世中晚期，位于早寒武世绵阳—长宁拉张槽北段中心的天井山古隆起雏形开始形成，在下寒武统底部筇竹寺组黑色碳质泥页岩之上沉积了一套长江沟组海相碎屑砂砾岩(图3a)。中晚寒武世—早奥陶世，受郁南运动影响，天井山古隆起进入 Ⅰ 幕隆升演化，中上寒武统与中下奥陶统在区域上存在缺失(图3b)。晚奥陶世—早志留世，受加里东期都匀运动影响，天井山为间断式差异隆升过程。天井山古隆起中南段隆升幅度最大，造成中上奥陶统及下志留统大部分缺失(图3c)。泥盆纪—石炭纪为古隆起演化Ⅲ幕，受晚古生代海西运动影响，天井山地区为隆坳相间的沉积格局。古隆起区上泥盆统整体缺失，中下石炭统超覆于中泥盆统观雾山组之上(图3d)。天井山古隆起与早寒武世“绵阳—长宁”拉张槽整体上处于侧向匹配关系。中晚三叠世前，古隆起区长江沟组—平驿铺组仍处于区域高部位，是绵阳—长宁拉张槽北段下寒武统优质烃源岩在早期生排烃后最佳的油气优势聚集区。

图3 川西坳陷北段天井山古隆起不同时期平面展布特征及其与绵阳—长宁拉张槽的关系示意

1.2 深埋藏—强隆升复杂地质构造背景

川西坳陷北段与龙门山冲断带结合部有2条重要断裂，分别为马角坝断裂与山前隐伏断裂(下文简称①号断裂)(图4)。马角坝断裂带由众多逆冲断层组成，单条断层往往延伸范围有限，它是龙门山冲断带和川西前陆盆地现今的分界断裂。马角坝断裂主要沿上三叠统须家河组碎屑岩发育，断裂以西主要由前侏罗纪地层组成，变形相对较强，断层发育；断裂以东主要由侏罗系及以上地层构成，变形相对较弱。①号断裂大多隐伏于地下，也称广元—大邑(隐伏)断裂。①号断裂发育于上扬子地块内部，是龙门山冲断带逆冲活动进一步向前陆扩展的结果，主要沿侏罗纪以来的陆相碎屑岩地层发育，断裂以西地层仍然不同程度卷入变形；以东的川西坳陷主体变形微弱，大多数地段表现为岩层倾角的快速变缓。就川西坳陷北段而言，①号断裂同时也是深埋藏与强隆升2种构造地质背景特征的分界断裂。由地震剖面可知(图4)，受冲断带扩展变形影响，2个分带具有典型的埋深差异。受晚三叠世以来龙门山隆升剥蚀影响，①号断裂上盘所划分的前陆扩展变形带古生界(寒武系—中二叠统)现今普遍埋深仅为2 500～4 000 m；①号断裂下盘三叠系以深的海相地层则普遍仍具有大于7 000 m的深埋藏特征。

图4 川西坳陷北段深埋藏—强隆升分带特征剖面剖面位置见图1重点剖面。

2 烃源岩—古油藏分布、样品与实验

2.1 川西坳陷北段海相烃源岩分布

野外特征表明，川西坳陷北段海相油气潜在烃源岩层包含震旦系陡山沱组(Z2ds)、灯影组(Z2dn)灯三段、下寒武统筇竹寺组(含麦地坪组)、志留系龙马溪组、中二叠统栖霞组—茅口组泥岩夹层以及上二叠统大隆组等。上述潜在烃源岩中，仅下寒武统麦地坪组(-C1m)—筇竹寺组(-C1q)黑色泥页岩分布最为稳定，厚度大。目前川西坳陷北段深层已有川深1井、角探1井等钻井揭示。下寒武统麦地坪组—筇竹寺组在位于绵阳—长宁拉张槽中北段与龙门山—米仓山冲断带结合部，如绵竹清平、广元青川及巴中南江等地区均有较好的出露(图5b，g)。

陡山沱组富有机质黑色页岩主要发育于陡山沱组二段，为广泛海侵期的滨岸—混积陆棚沉积[28]。四川盆地周缘陡山沱组厚度相对增大，在盆地东北缘(厚度30～90 m)及东南缘(厚度30～60 m)相对发育；遵义松林剖面陡山沱组暗色泥岩厚度约65 m。四川盆地内部陡山沱组厚度预测很薄，一般为10～30 m，大部分地区缺失陡一段、陡二段及陡三段部分地层，但无钻井揭示。而在天井山古隆起区及周缘，陡山沱组未有出露。川西坳陷北段由于可能的超深埋藏，目前也无井钻遇该组。位于川西坳陷中段与北段过渡区域的绵竹清平剖面，有5 m左右陡山沱组顶部黑色碳硅质页岩发育，夹磷块岩(图5a)，测得TOC含量为5.17%，但厚度较薄。而整个川西坳陷北段其他区域未有陡山沱组出露。

与陡山沱组相似，灯影组灯三段，除邻区清平剖面见2 m厚黑色薄层泥岩段外，宁强胡家坝剖面灯三段厚度大，但以大套的陆源碎屑岩建造为主(图5h)；灯三段黑色泥页岩段厚度薄，相变较大，应不构成川西坳陷北段的重要生烃层系。此外，研究区奥陶系与志留系均有不同程度的缺失。相较于四川盆地中南部广泛分布的五峰组—龙马溪组富有机质页岩，川西坳陷北段志留系以发育一套中薄层灰色—灰褐色泥页岩为主，缺失志留系底部黑色页岩段(图5d)。二叠系龙潭组在本区相变为吴家坪组深水硅质灰岩，栖霞组与茅口组内部局部也发育黑色泥岩段，但厚度薄(图5c)，同样不能构成主力烃源岩。晚二叠世广旺—开江—梁平拉张槽的形成演化，使川西坳陷北段广元—旺苍地区发育大隆组硅质页岩(图5e)，其厚度大，分布稳定，是川西坳陷北段潜在的重要生烃层系。

图5 龙门山—米仓山前缘潜在烃源岩典型野外岩相照片

2.2 天井山古隆起区古油藏分布

川西坳陷北段灯影组岩溶储层发育，灯影组大型古油藏与下寒武统烃源岩的耦合匹配关系极佳。宁强胡家坝、南江杨坝剖面灯影组储层孔洞内均可见大量沥青充填(图6a)。与仅限于天井山构造带的寒武系—侏罗系古油藏不同，灯影组古油藏与天井山古隆起区广泛分布的油气显示应存在耦合联系。川西坳陷北段前陆扩展变形带天井山地区是古油藏分布最密集、油气显示最多的地区。按天井山古隆起北、中、南段分区，北段古油藏主要包含碾子坝—矿山梁构造核部的长江沟组固体沥青脉与稠油油苗(图6d，f)，以及构造前缘长江沟剖面单斜地层中的栖霞组—茅口组和飞仙关组轻质原油(图6b，e)。中段平驿铺组层间存在稠油油苗，油黏稠度处于重质油与轻质油之间(图6c)，因其不仅在出露位置上位于天井山古隆起北段与南段之间，且层位上位于下伏长江沟组沥青脉与上部二叠系—三叠系油苗及侏罗系油砂之间，在时间—空间上处于天井山古油藏演化的关键过渡位置，解剖意义也十分重要。现今天井山构造南部倾末端所取样品中，厚坝地区侏罗系油砂与青林口辛家沟1井稠油样品(图6h，6i)位于天井山古隆起南段，现今水跟头—五花洞构造南西翼，地面地质表现为倾向南东的单斜构造。其中辛家沟1井油池样品可能与地表同一层系中残余重油在成熟度及生物降解程度上具有差异，因而本次将其作为天井山古隆起南段古油藏系统研究的重点。

图6 川西坳陷北段天井山古隆起区古油藏分布

2.3 实验样品和方法

烃源岩及古油藏样品有机地球化学相关实验在中国科学院广州地球化学研究所进行。多数样品采用常规索式抽提(Soxh)方法进行，个别样品利用催化加氢热解(HyPy)方法进行比对(表1)。其中催化加氢热解是以(NH4)2MoO2S2(分散型硫化钼)为催化剂[w(Mo)>5%]，在高压、高流量的氢气(15 MPa，4 L/min)条件下进行的开放体系加氢裂解技术[29-30]，其在高演化烃源岩的分子地化研究方面显示了较好的应用前景[8,31]。对索式抽提与催化加氢2种方法分别得到的饱和烃组分进行气相色谱—质谱(GC-MS)以及有机碳同位素分析。生物标志物分析所用仪器为Thermo Scientific Trace GC Ultra-DSQ II热电气相色谱质谱仪。此外，氯仿沥青“A”及各组分碳同位素分析，采用Thermo Finigan-Delta Plus XL气相色谱—稳定同位素比值质谱仪检测，误差范围0.5‰。

表1 川西坳陷北段天井山古隆起区烃源岩、古油藏样品基本情况

3 古油藏有机地化特征与油源示踪

3.1 烃源岩分析结果

潜在烃源岩层系中，陡山沱组时代最为古老。

由于其已具有很高的热成熟度，致使干酪根催化加氢得到饱和烃气相色质谱图中仍具有明显的不可分辨物——驼峰状鼓包，萜烷以及甾烷系列化合物因强烈的热演化而大量缺失。寒武系烃源岩样品中，川深1井2个8 000 m左右超深层烃源岩样品(CS1-8140与CS1-7894)，饱和烃气相色谱图仍具备较完整的正构烷烃分布。参考反映生源的生物标志物参数特征，甾烷源自真核生物体内的甾醇[32]，C27-C29甾烷在整个生油窗内很稳定，可以有效区分相同源岩不同有机相的原油[33-34]，并被广泛用于研究烃源岩与原油及沥青的亲缘关系。下寒武统烃源岩抽提物中C27-C29规则甾烷的分布具有典型的近“L”型分布，与大隆组具有差异性。有研究表明，热成熟作用会影响 C27-C29规则甾烷的分布，由于C29及C28规则甾烷的热稳定性比C27规则甾烷差，相较于川西坳陷北段及米仓山前缘麦地坪组—筇竹寺组露头样品C27-C29规则甾烷更接近“V”型的分布特征，川深1井2个超深层样品(7 900～8 200 m)的C28和C29规则甾烷相对丰度更低，近“L”型特征更为明显(图7)。

反映成熟度的生标中，TT23(C23-三环萜烷)与 TT24(C24-三环萜烷)具有较强的抗热降解能力。在生油窗内，TT23/H30(TT23/C30-藿烷)常被用作生源参数，强烈的热成熟作用会使抽提物中的 TT23/H30比值升高[8]。川西坳陷北段下寒武统烃源岩抽提物TT23/H30值在0.42～0.70，表明该区下寒武统热成熟度相对适中，具有持续大规模生排烃的能力。包括川深1井2个不同深度的超深层样品在内，川西坳陷北段下寒武统烃源岩C29-20S/(20S+20R)和C29-ββ/(ββ+αα)分别为0.37～0.42和0.36～0.41，表明该烃源岩仍没有达到异构化作用的平衡值。同样，结合米仓山郭家坝组干酪根催化加氢结果进行比对，得到几个关键的成熟度参数，H31-22S/(22S+22R)比值为0.60，但C29-20S/(20S+20R)比值为0.46，C29-ββ(αα+ββ)为0.31，也并未达到平衡值。根据双探6井与川深1井2口大于8 000 m的超深层钻井的地温梯度折算(2.1 ℃/hm)，推测川西坳陷北段及米仓山前缘地区下寒武统烃源岩可能因为超压抑制作用而并未达高—过成熟演化阶段，现今可能仍处于生油/气窗的范围内。

广元长江沟剖面大隆组烃源岩TOC普遍较高(4.58%～8.75%)，相关岩性中，硅质页岩岩石热解数据值较高，S1值为1.22 mg/g，S2值为30.06 mg/g，H/C原子比为0.86，Tmax为436～438 ℃[8]。TT23/H30常被用作生油窗内重要生源参数，长江沟剖面Soxh与HyPy两种方法得到的TT23/H30值相近，均介于0.10～0.30之间。甾烷特征中，大隆组烃源岩均表现为C27和C29规则甾烷呈均势的“V”型分布特征(C29≈C27>C28)(图7)。广元地区的大隆组烃源岩几个关键的成熟度参数H31-22S/(22S+22R)比值为0.58，C29-20S/(20S+20R)比值为0.45，C29-ββ/(αα+ββ)为0.56，Ts/Ts+Tm分布范围0.17～0.22；此外，伽马蜡烷/C30藿烷比值仅为0.09，重排甾烷/规则甾烷比仅为0.15。与川北—川东北(广旺—开江—梁平拉张槽东段)普光、元坝地区大隆组已进入高—过成熟阶段不同，川西坳陷北段广元地区大隆组受沉积后较短地质时间内晚三叠世龙门山北段持续的隆升，广元上寺长江沟剖面大隆组Ro较低(0.58%)，并持续处于生油窗范围内。大隆组与灯影组—下古生界源—储匹配关系并不突出，但与栖霞组—茅口组及飞仙关组成藏组合有一定关联。

图7 川西坳陷北段烃源岩饱和烃气相色谱—质谱比对Soxh为索式抽提，HyPy为催化加氢；NJ-S-2据文献[8]。

3.2 古油藏油源示踪

3.2.1 生物标志化合物

川西坳陷北段烃源岩—古油藏样品仍具有相对较低的成熟度(表1)，受低地温梯度及干酪根的骨架保护影响，游离态生标含量应远大于键合态生标。多组样品催化加氢释放的键合态生标比对结果与常规方法相似，均能有效用于天井山古隆起区古油藏油源判识。生物标志化合物参数比对中， C23-三环萜烷(TT23)与C24-四环萜烷(tT24)相较于藿烷具有较强的抗热降解与生物降解能力，海相烃源岩生成的原油中 TT23在三环萜烷中通常占主导[35-36]，可作为微生物生油母质的生物标志物。tT24的相对富集[37]，以及C20和C21-三环萜烷则往往代表陆源有机质的输入。TT23/tT24参数可以比较好地指示有机质类型。相对而言，海相烃源岩具有相对高的TT23/tT24比值[32]，而陆源有机质输入较多的烃源岩其TT23/tT24比值往往较低。甾烷特征(m/z217)中，孕甾烷(S21)及升孕甾烷(S22)的先体可能是荷尔蒙、孕烷醇及孕烷酮这一类化合物[38]，也可能有C27-C29规则甾烷在热演化过程中因侧链断裂而形成[39]。

灯影组储层沥青饱和烃抽提物生标化合物特征中，C23-三环萜烷相对丰度较低，TT23/H30比值介于0.29～0.42， H29/H30介于0.57～0.75，呈现一定的C30-藿烷优势。藿烷成熟参数中，Ts/(Ts+Tm)比值介于0.12～0.29，整体很低，体现出灯影组适中的热成熟度作用。灯影组储层沥青甾烷分布中，S21/S22比值介于2.21～2.77，该值分布区间较为稳定；(S21+S22)/(C27+C28+C29)比值0.12～0.19，低孕甾烷与升孕甾烷丰度反映灯影组古油藏较弱的热演化作用。规则甾烷峰前可见重排甾烷的峰型出现，C29-规则甾烷相对优势仍然明显，具典型的C29>C27>C28“V” 型分布特征。甾烷成熟度指标中，灯影组沥青C29-20S/(20S+20R)比值为0.42～0.46，C29-ββ/(αα+ββ)为0.27～0.44，指示灯影组储层沥青仍具有相对低的热成熟度。灯影组古油藏有机地化指标所反映出的成藏期次与破坏期次证据，可以作为新的地球化学模型，并有效用于天井山古隆起区古油藏油源特征比对。

上述关键生标物参数比对中(图8)，寒武系、泥盆系、中二叠统栖霞组—茅口组烃源岩的TT23/tT24比值分别为3.22～3.51，2.79，2.48～3.74，侏罗系古油藏该比值为3.32～3.56，多套层位古油藏均与二叠系大隆组烃源岩具有较大差异，而与下寒武统筇竹寺组烃源岩具有很好的一致性(表2)。甾烷指标显示，震旦系—侏罗系6套含油层系均具有明显的C29-规则甾烷相对优势以及典型的C29>C27>C28规则甾烷“V”型分布特征，代表了多套层系古油藏均遭受了不同程度的生物降解。孕甾烷与升孕甾烷指数(S21/S22)比对中，矿山梁寒武系沥青脉S21/ S22比值为2.11，天井山泥盆系稠油该比值为2.08，长江沟剖面栖霞组—茅口组—飞仙关组该比值为2.34～2.49，侏罗系油砂/稠油该比值为2.36～2.63，均具有很好的相似性，这与广元长江沟剖面二叠系大隆组S21/S22比值(1.19)具有明显差异，与下寒武统烃源岩(2.28)具有高度相似性。

表2 川西坳陷北段古油藏系统生标物参数特征

图8 川西坳陷北段天井山古隆起区古油藏抽提物气相色谱—质谱图

一般说来，饱和烃反映的是低成熟时期的特征，而芳烃反映的是高成熟时期的特征。C28-三芳甾烷优势，与高峰度C29规则甾烷对应，具有较典型的寒武系烃源岩特征。平驿铺组稠油、栖霞组原油以及侏罗系稠油/油砂的(C26+C27)/C28三芳甾烷比值与寒武系固体沥青基本一致，而5套层系沥青和原油均以高丰度C20-和C21-三芳甾烷为特征，C22-三芳甾烷双峰特征均十分明显。下寒武统固体沥青(C26+C27)/C28三芳甾烷比值为0.60，下泥盆统为0.64，而侏罗系稠油该比值为0.61，更体现出3套古油藏在烃源岩上的亲缘性。

研究发现，长江沟剖面栖霞组—茅口组—飞仙关组3套层系的原油与其他层系稍有差异。一是体现在规则甾烷的分布上，3套时代较新地层具有较明显的重排甾烷与C27规则甾烷共逸出现象。此外，长江沟剖面3个样品均存在S21与S22相较于规则甾烷均呈现相对低丰度特征，表明3套层系古油藏具有相似的较低成熟度特征，并疑似出现上二叠统大隆组—下三叠统飞仙关组烃源岩的补充。经过三芳甾烷的仔细比对，上寒武统固体沥青、泥盆系油苗、二叠系原油以及侏罗系油砂具有相似的(C20+C21)/(C26+C27+C28)比值，分布范围为0.8～1.5，但泥盆系平驿铺组层间稠油和上寺长江沟剖面飞仙关组原油则具有相似的比值，分别为0.37与0.20，分析原因可能由成熟度所导致。但中二叠统栖霞组原油、上二叠统大隆组烃源岩以及下三叠统飞仙关组原油(C26+C27)/C28比值分别为0.50，0.90，0.80，有关文献[21]也指出飞仙关组原油在C28-三芳甾烷/菲比值，DBT(二苯并噻吩)/菲比值等芳烃生标特征参数上与二叠系大隆组有部分相似之处。结合广元地区(长江沟剖面)受控于广旺—开江—梁平拉张槽内部大隆组烃源岩的发育情况，以及天井山构造以北的二叠系栖霞组与三叠系飞仙关组原油抽提物沥青质组分δ13C值近似于-30.00‰的偏重值，本次研究认为长江沟剖面3套含油层系尤其是飞仙关组原油可能具有上二叠统大隆组烃源岩晚期的微弱贡献，从而微弱影响了天井山古隆起古油藏碳同位素以及生物标志化合物的特征识别。

3.2.2 有机碳同位素

生物标志化合物是建立宏观油源所对应的生烃母源特征的重要步骤，而烃源岩—油源的干酪根、全油及各组分碳同位素比对则是进行最直观、最有效油源对比及示踪的手段。稳定的碳同位素组成被广泛用于烃源岩特征识别以及油源对比[32]。原生有机质的类型决定了原油或是沥青的碳同位素值，因而烃源岩干酪根以及原油/沥青的碳同位素误差范围在3‰之内就认为具有较好的源储耦合程度[32]。

依据川西坳陷北段烃源岩样品碳同位素测试，并参考前人针对2套烃源岩所做的部分碳同位素测试数据[5,8,40]，四川盆地下寒武统麦地坪组—筇竹寺组干酪根碳同位素分布范围集中在-31.0‰～-34.0‰，而上二叠统大隆组具有明显碳同位素偏重的特点，δ13C值分布范围介于-26.0‰～-28.0‰，2套烃源岩碳同位素具有明显差异，可有效用于川西坳陷北段古油藏母源的识别与判定。恩施、宜昌地区和遵义松林剖面陡山沱组测得有机碳同位素分别为-27.84‰，-29.69‰，-30.72‰，陡山沱组与下寒武统烃源岩具有弱小的碳同位素分异。

矿山梁寒武系固体沥青脉抽提物和天井山构造核部泥盆系稠油抽提物全油组分氯仿沥青“A”的δ13C值为-35.1‰～-36.2‰和-34.95%，各组分δ13C值也均轻于-34.00‰(δ13C饱和烃为-35.42‰，δ13C芳烃为-34.59‰)。长江沟剖面栖霞组原油抽提物全油组分δ13C值为-32.1‰，抽提物沥青质δ13C为-30.00‰；飞仙关组原油抽提物分离组分饱和烃与芳烃组分δ13C值均小于-33.00‰，而沥青质组分碳同位素相对偏重达到-30.35‰。厚坝—青林口侏罗系古油藏油苗抽提物全油组分氯仿沥青“A”的δ13C为-33.81‰，δ13C饱和烃为-33.44‰，δ13C芳烃为-33.59‰，δ13C沥青质为-34.07‰。

川西坳陷北段不同层系不同相态固体沥青、油砂以及油苗等古油藏均具有高度相似的碳同位素值分布，震旦系、寒武系、泥盆系、二叠系—三叠系、侏罗系普遍具有轻的δ13C值(低于-31.00‰)，这与川西坳陷北段下寒武统麦地坪组—筇竹寺组烃源岩的碳同位素值高度吻合(图9)，因而表明川西坳陷北段多层系多相态古油藏均具有相同的母源生烃贡献。

图9 川西坳陷北段烃源岩—古油藏碳同位素比对

4 古油藏系统与深层油气成藏关系厘定

4.1 天井山古隆起古油藏系统

川西坳陷北段油气成藏过程应包含前陆扩展变形带古油藏形成与破坏过程、超深层灯影组—栖霞组气藏的形成调整过程以及其他含油气层系成藏过程的耦合。传统古老含油气系统解剖中大多直接通过烃源与储层来探讨现今气藏的富集机理及分布规律。研究区灯影组、观雾山组及栖霞组等深层海相层系的完整油气藏成藏过程十分复杂。在针对川中高石梯—磨溪构造灯影组—龙王庙组特大型气藏的实际研究中，已充分意识到保存条件以及原始生气中心(古油藏)→过渡储气中心(古气藏)→现今保气中心(现今气藏)的形成演化十分重要[41-45]。基于川西坳陷北段及米仓山前缘灯影组古油藏及天井山古隆起区(天井山构造带)古油藏大量的生物标志化合物参数分析及碳同位素约束，总结出整个川西坳陷北段灯影组—沙溪庙组不同层系中赋存的不同相态古油藏是以下寒武统为主要母源的这一认识。川西北地区存在一个统一而完整的以灯影组原生油藏为基础的古油藏形成—调整—破坏系统，本文将其称之为“天井山古隆起区古油藏系统”(图10a)。

天井山构造带古油藏系统尽管与原灯影组古油藏具有同源特征，但印支—喜马拉雅期龙门山冲断带前缘主断裂的形成使灯影组古油藏发生解体，①号断裂下盘靠坳陷区分布的灯影组古油藏整体发生相对弱的调整改造，主断裂上盘残余灯影组古油藏的调整演化控制了寒武系—泥盆系古油藏的形成与破坏，进而最终在天井山构造带南段形成了以最新层系——侏罗系沙溪庙组古油藏为代表的晚期破坏型古油藏(图10d)。此外，伴随川西坳陷北段广元地区大隆组烃源岩的生排烃补充，天井山构造带北段古油藏在喜马拉雅末期发生最终的大规模调整，以前陆扩展变形带断裂系统为输导体系，寒武系—泥盆系古油藏逐级调整形成栖霞组—茅口组—飞仙关组晚期充注调整型古油藏系统，使上述4套层系具有相似的弱混源特征，以及较低的成熟度指标参数及热演化程度。

4.2 复杂构造背景下深层灯影组—栖霞组成藏关系厘定

深层海相油气地质特征表明，川西坳陷北段具有以下寒武统为主的多源供烃模式，以断裂为主的复合输导系统和以中下三叠统为主的多级封盖特征[12]。结合区域各层次不整合面与前陆冲断带断裂输导系统形成所对应的构造变形与演化期次，川西坳陷北段深层海相油气成藏模式可细分为两类(图10c)。

图10 川西坳陷北段天井山古隆起区古油藏系统形成及演化模型

一是“原生油藏—原生气藏”模式。即下寒武统烃源岩成熟排烃，旁生侧储(上生下储)、下生上储运移至下伏灯影组以及上覆龙王庙组、栖霞组—茅口组等优质白云岩储层中形成古油藏；后期古油藏原位裂解，储层中沥青属热裂解沥青，最终形成现今气藏的成藏模式。原生油藏—原生气藏模式对川西坳陷北段绵阳—长宁拉张槽东边界①号陡坎附近(即双鱼石—射箭河潜伏构造带深部)(图2)以及②号陡坎附近(阆中—九龙山—元坝地区)灯影组、龙王庙组勘探有一定的指导作用。

二是“次生油藏—原生气藏”模式。即以灯影组为主的原生古油藏在印支期因局部隆升—剥蚀—冲断发生中—弱调整改造，遭受部分破坏，古油藏通过断裂—裂缝体系二次运移进入埋深相对较浅的观雾山组、栖霞组—茅口组以及飞仙关组储层中形成次生油藏。若晚期构造活动相对稳定，则次生油藏免遭再次破坏，原位裂解形成原生气藏，储层中沥青也仍为热裂解沥青。若燕山期—喜马拉雅期快速强烈的隆升剥蚀作用使得次生油藏也完全破坏，则原油运移至地表浅层，形成诸如油苗、油砂、浅层稠油和沥青脉等古油藏破坏降解产物。川西坳陷北段①号断裂前缘双鱼石—射箭河潜伏构造带观雾山组—栖霞组—茅口组现今气藏，以及①号断裂上盘的川西坳陷前陆扩展变形带寒武系—侏罗系残余古油藏，即属于“次生油藏—原生气藏”模式。需指出的是，由于广旺—开江—梁平海槽对大隆组烃源岩展布的控制，川西坳陷北段局部二叠系—三叠系气藏也可能有自身烃源岩供烃。因此，川西坳陷北段河湾场—九龙山地区泥盆系—二叠系气藏可能是“原生油藏—原生气藏”，也可能是“次生油藏—原生气藏”。

5 结论

(1)寒武纪—奥陶纪之交的构造运动在川西坳陷北段有显著表现，反映为天井山古隆起的形成，是早古生代构造—沉积性质由拉张转向挤压的重要节点。中晚三叠世前，古隆起区灯影组、长江沟组—平驿铺组仍处于区域高部位，是绵阳—长宁拉张槽北段下寒武统优质烃源岩在早期生排烃后最佳的油气聚集区。

(2)将灯影组储层沥青纳入川西坳陷北段古油藏研究范畴，完成了天井山构造带及米仓山前缘灯影组储层沥青、寒武系固体沥青脉与稠油油苗、泥盆系平驿铺组稠油、观雾山组储层沥青、栖霞组—茅口组油苗、飞仙关组油苗、侏罗系油砂等不同层系不同相态古油藏有机碳同位素与生物标志化合物指标判别，古油藏均是以下寒武统富有机质黑色泥页岩作为主要母源。

(3)①号隐伏断裂将川西坳陷北段分为北西侧的前陆扩展变形带与南东侧的川西坳陷主体。相对于川西坳陷主体的深埋藏—弱隆升—弱变形特征，川西坳陷北段前陆扩展变形带晚三叠世后具有典型的中埋藏—强隆升—强变形特征，油气保存条件遭破坏。

(4)川西坳陷北段复杂构造背景下深层海相油气，是以下寒武统烃源岩为核心的多源供烃，具有 “原生油藏—原生气藏”与“次生油藏—原生气藏”2种成藏模式。