四川盆地须家河组第四段湖泊三角洲沉积差异

柳 妮, 陈洪德, 林良彪, 钱利军, 徐胜林

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059；2.成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614000)

四川盆地须家河组第四段湖泊三角洲沉积差异

柳 妮1, 陈洪德1, 林良彪1, 钱利军2, 徐胜林1

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059；2.成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614000)

根据野外露头、岩心观察和测井资料等宏观分析，结合铸体薄片图像分析和物性分析等微观测试分析手段，对四川盆地须家河组第四段湖泊三角洲沉积特征、岩石学特征、储层物性特征进行详细分析，结果表明研究区共发育长轴和短轴两种类型三角洲。长轴三角洲分布于川东南地区，短轴三角洲分布于四川盆地的川西陡坡带一侧，两种三角洲类型的岩性和储集特征差异较大。其共同控制因素有湖盆地形、构造活动、物源条件以及湖平面变化，其中构造活动是控制该区长、短轴三角洲沉积体系发育的主要因素。

长轴三角洲；短轴三角洲；沉积储层特征；须家河组四段；四川盆地

湖泊三角洲沉积体系因含丰富的油气资源，而受到广大学者的重视。国内许多学者对于湖泊三角洲的分类做了大量的研究：裘亦楠等人以坡降和物源区距离为主线索，将湖相三角洲分为扇三角洲、鸟足状三角洲和二者之间的过渡类型三角洲——裙边状三角洲[1]；梅志超等提出了浅水台地型三角洲和深水盆地型三角洲两种类型[2]；吴崇筠根据湖盆的构造因素，将湖泊三角洲分为长轴三角洲、短轴陡坡三角洲和短轴缓坡三角洲[3]。四川盆地须家河组第四段由于构造运动、海平面升降、气候变化、物源变化等导致盆地沉积中心的迁移，最终导致了地层厚度变化，整个地形具有北高南低、西陡东缓、南北伸长的不对称特点，形成三角洲的特点也有差别。因此，笔者在对四川盆地须家河组第四段湖泊三角洲的研究及对他人资料分析的基础上，探讨湖泊三角洲的成因分类，并研究其形成的控制因素。

1 地质背景

四川盆地是扬子地块上的一个多旋回沉积盆地，中三叠世末发生的印支构造运动早幕，由构造挤压作用使扬子地块西缘开始缓慢上升，侧向挤压和上冲影响强烈，导致位于俯冲陆块边缘的川西拗陷发生强烈挠曲变形，地势较陡[4,5]。川东南拗陷则以发育连续的板状充填体为主，构造变形微弱，地势平缓(图1)。四川盆地须家河组自下而上分为(T3x1-T3x6)6个岩性段[6]，第一段、第三段、第五段以湖泊-沼泽相暗色泥岩为主，为烃源岩和区域性盖层发育层位；第二段、第四段及第六段以砂岩为主，为储层主要发育层位。其中须四段根据岩石类型、岩性组合、沉积构造、古生物组合和剖面结构等特征综合分析，可划分为长轴三角洲和短轴三角洲两个沉积体系。

2 须四段湖泊三角洲沉积储层特征

晚三叠世四川盆地的演化除了受其自身深部地质地球物理过程制约外，还强烈受控于龙门山逆冲推覆体的作用[7,8]。须家河组第四段沉积时期，于龙门山地区形成以逆冲推覆作用为主的造山带雏形，川西拗陷部分地区隆升幅度较大，断裂活动强烈，自西向东由于构造活动渐趋减弱而导致川西拗陷与川东南拗陷的沉降充填有较大的差异。川西拗陷沉积厚度明显增大，为0.3～1 km；川东南拗陷区厚度为480～780 m；在威远-自流井地区一带最薄，厚度<550 m；呈现由北西向南东逐渐减薄的趋势，呈西厚东薄的楔形体(图2)。

四川盆地须家河组第四段沉积期沉积主要从周边山系向盆内、从川中隆起向盆地中心逐渐推进，由冲积扇-湖泊三角洲-浅湖沉积为主的沉积体系组成[9-11](图3)。各沉积体系和沉积相、亚相、微相类型的变化及平面配置关系，都呈现由粗变细和由厚变薄的规律性变化[12,13]。

在龙门山和米仓山-大巴山逆冲推覆带的盆缘发育有一定规模的扇三角洲裙，川西-川东南拗陷主要发育湖泊三角洲。其中川东南拗陷盆缘主要发育长轴三角洲沉积体系，厚度相对较薄，但扇体分布面积较大。川西拗陷地势较陡、沉积厚度较大，其朵体规模相对较小，横向常连片形成裙带状，发育短轴三角洲。长、短轴三角洲的沉积储层特征如表1所示。

2.1 沉积特征

川东南地区在须四段沉积时期一直处于较安定的环境，主要以灰-深灰色粉-中粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩与黑色页岩、碳质页岩不等厚互层，普遍夹薄煤层及煤线(图4-A,B)。发育三角洲前缘亚相，以水下分流河道为主。一般由中-细粒砂岩夹薄层粉-细粒砂岩和泥岩组成多级次分流的水下分流河道和分流间湾砂体，砂岩中主要发育槽状交错层理，同时部分可见有板状交错层理和楔形交错层理(图4-C)。

图2 须四段层序地层格架对比图Fig.2 Comparason of sequence stratigraphic frameworks in Member 4 of Xujiahe Formation in many wells

图3 四川盆地须家河组第四段沉积相图Fig.3 Sedimentary facies diagram of Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin

图4 四川盆地须家河组第四段沉积构造照片
Fig.4 Sedimentary structures of Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin
(A)水下分流河道的底冲刷，威远曹家坝; (B)中型板状交错层理，荣县墨林场; (C)槽状交错层理，威远曹家坝; (D)砾岩，彭州白鹿镇; (E)放射虫硅质岩砾石，广元工农镇; (F)鲕粒灰岩砾石,元坝6井

表1 两类三角洲沉积储层特征对比Table 1 Comparison of the reservoir features the two kinds of deltas in Sichuan Basin

川西拗陷须家河组第四段岩性为青灰-浅灰色、灰色厚层块状粗砂岩、含砾粗砂岩、细粒岩屑石英砂岩(图4-D)、砾岩(图4-E,F)，夹黄色薄层状钙质粉砂岩、泥岩等。砾岩与粗砂岩多呈不等厚互层，在粗砂岩底部见底砾岩，具正粒序，可能为底冲刷面，偶见平行层理。主体由具正韵律结构的水下分流河道微相中—粗粒砂岩连续叠置组成，韵律层底部冲刷面发育，冲刷面上大小不等的泥砾来自下伏地层，砂体间发育有大型槽状、楔状和板状交错层理，夹有废弃河道微相的沙纹或波状层理粉砂岩、碳质泥岩和分流间湾微相的杂色泥岩，其测井曲线形态为低平齿化状(图5)。

2.2 岩石学特征

根据野外露头、薄片观察和统计结果表明，川东南地区须家河组第四段储层岩石类型主要为长石石英砂岩(图6-A)，石英与长石含量明显较高，岩石的成分成熟度和结构成熟度都具中等-较好的特点。川西拗陷区岩石类型主要为岩屑砂岩，石英和长石含量很低，岩屑含量高，成分成熟度较低，砂岩结构成熟度中等(图6-B)。

2.3 储层物性特征

从研究区岩心分析数据统计结果可以看出,川东南拗陷须四段砂岩岩心孔隙度最高达15.39%，最低为0.38%，平均为6.0%。孔隙度为7%～9%的占样品总数的61.12%，孔隙度为9%～11%的占25.65%。储层段渗透率最大为52.9×10-3μm2，最小为0.013×10-3μm2，平均为1.18×10-3μm2(图7)。川西拗陷孔隙度最大为12.71%，最小为0.28%，均值为5.16%。孔隙度直方图呈双峰，第一段分布在0%～4.0%之间的样品占总样品数的53.32%；第二段孔隙度在6%～8%之间，占总样品数的39.8%。渗透率分布呈单峰态，51.9%的样品位于(0.01～10)×10-3μm2之间，最大值为0.063×10-3μm2，最小值为0.001 ×10-3μm2，均值为0.14×10-3μm2，少数样品的渗透率>1×10-3μm2(图8)。

3 沉积模式

沉积相带的展布及沉积模式的形成均受控于龙门山推覆构造带，沉积相带大体呈北东-南西向展布[14,15]。由西向东，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。沉积模式总体上表现为由盆地边缘冲积扇经河流冲积平原到短轴三角洲，再经浅湖到长轴三角洲至冲积平原(图9)。由于龙门山推覆构造带周期性的不间断强烈活动，造成物源区与前陆盆地间强烈的地形反差，从而导致川西拗陷沉积相带展布呈北东-南西向，盆地边缘地形坡度较大、相带范围较窄等特点。由冲积平原往东则进入湖泊沉积区，并在河流入湖处形成三角洲相沉积，川东南地区沉积相呈西南向，地形较平缓，相带范围较宽。

图6 四川盆地须家河组第四段砂岩组分特征Fig.6 The composition character of the sandstone in Member 4 of Xujiahe Formation in Sichuan Basin(A)长轴三角洲(川东南地区); (B)短轴三角洲(川西拗陷)

图8 川西拗陷须四段砂岩孔隙度、渗透率分布直方图
Fig.8 Histogram of sandy porosity and permeability in Member 4 of Xujiahe Formation in West Sichuan sag

图9 冲积扇-河流(冲积平原)-三角洲-湖泊-湖底扇模式图Fig.9 Mode of alluvial fan-fluvial (alluvial plain)-delta-lacustrine-sublacustrine fan(据胡晓强(2005)，有修改)

4 长、短轴三角洲的成因

通过对川西-川东南地区上三叠统须四段湖泊三角洲的研究，认识到一个特定的三角洲是在特定地质背景上总的表现。长、短轴三角洲的形成取决于构造活动、湖盆地形、物源的条件和湖平面变化等一系列因素。

4.1 构造活动

川西拗陷是挤压体制的产物，受到区域上的构造挤压应力，即扬子地块与羌塘地块、华北地块的汇聚挤压作用，形成了龙门山推覆体；同时，这种挤压也形成了西陡东缓的构造格局，冲断作用期沉积物较粗，叠加后可形成连续裙边状沉积体[13]，运移距离较短也为短轴三角洲提供了物质基础。川东南拗陷在其东北部受华蓥山断裂南段和綦江断裂共同控制，构造走向为北东南西向，呈帚状展布，地形较平缓，河流水动力条件适中，发育源远流长的长轴三角洲。

4.2 物源条件

四川盆地上三叠统须家河组第四段是多物源共同作用的产物，存在四大物源体系，即古龙门山物源体系(早期摩天岭古陆及西秦岭)、大巴山物源体系、江南雪峰古隆起物源体系及康滇古陆物源体系[16]。物源区抬升的强度控制供给强度。川西拗陷由于周缘板块构造运动强烈，源区沉积物供应充分，可以提供近源物质，搬运距离近，砂岩成熟度相对较低，砂体规模较大。川东南拗陷构造活动表现为缓慢隆升，沉积物供给稳定，搬运距离远，砂岩成熟度高，厚度相对较薄，以发育长轴三角洲为主(图10)。

图10 四川盆地上三叠统须家河组物源区分布图Fig.10 Provenance distribution diagram in Xujiahe Formation in Sichuan Basin(据施振生(2011)，有修改)

4.3 湖平面变化

湖平面变化是古构造和古气候供给的综合响应[17]。须四段沉积时期气候表现为温暖干旱[17]，湖泊蒸发量大于汇水量，湖平面下降；但是古构造沉降能引起湖平面相对变化，龙门山推覆构造带的影响，盆地基底的沉降范围在逐渐扩大，且川东南拗陷地形较平缓，导致川西地区湖平面相对上升。

5 结 论

a.四川盆地须家河组第四段湖泊三角洲分为长轴三角洲和短轴三角洲，长轴三角洲分布于川东南地区，短轴三角洲分布于四川盆地的川西陡坡带一侧，顺湖盆短轴延伸。

b.长轴三角洲以三角洲前缘亚相为主，其中水下分流河道砂体更为发育，砂岩的结构成熟度和成分成熟度均较高，岩屑成分相对稳定，且含量较低，颗粒较细，物性中等。短轴三角洲砂岩结构成熟度一般为中等，较长轴三角洲低，成分成熟度更低，岩屑含量则较高 (质量分数为15%～30%)，粒度较粗且更富含泥砾，以及泥岩夹层较多，物性较长轴三角洲沉积要差。

c.沉积模式总体上表现为由盆地边缘冲积扇经河流冲积平原到短轴三角洲，再经浅湖到长轴三角洲至冲积平原。两类三角洲的形成取决于构造、地形、物源的条件和湖平面变化等一系列因素，其中构造活动是控制该区长、短轴三角洲沉积体系发育的主要因素。

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Sedimentary differences of lacus deltas in Member 4 of Upper Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin, China

LIU Ni1, CHENG Hong-de1, LIN Liang-biao1, QIAN Li-jun2, XU Sheng-lin1

1.StateKeyLaboratoryofOil&GasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China；2.CollegeofEngineering&Technical,ChengduUniversityofTechnology,Leshan614000,China

Based on field outcrops, core observation and logging data with casting body slice image analysis and physical analysis, this paper makes a comparative study of the sedimentary characters, petrology characters and reservoir physical characters of Member 4 in Upper Triassic Xujiahe Formation of Sichuan Basin. The result shows that there are two types of deltas developing in study area. The long-axis delta mainly develops in the southeast sag of Sichuan, while the short-axis delta mainly develops in the west sag. These two types of deltas have great differences in lithology and reservoir characters. The topography of lake basin, tectonic action, provenance and changing of lacus level are the controlling factors, in which the tectonic action plays an important role in the sedimentary system development of the long-axis delta and the short-axis delta.

long-axis delta; short-axis delta; sedimentary; Xujiahe Formation; Sichuan Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.12

1671-9727(2014)05-0625-08

2013-07-12

柳妮(1985-)，女，博士研究生,研究方向：沉积学， E-mail:liuni_smile@aliyun.com。

TE121.3; P512.2

A