鄧濤，李勇，王偉明，顏照坤

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059）

0 引言

龍門山位于四川盆地與青藏高原東緣之間，南北延展約500km，東西寬30～50km，是整個地球淺表地形起伏度最大的區(qū)域，在小于50km的直線范圍內(nèi)，地形高低起伏約4 000 m。龍門山地區(qū)主要存在3條北東走向、北西傾向并且大致平行的主斷裂：汶-茂斷裂、北-映斷裂和彭-灌斷裂。

前人根據(jù)地表露頭、鉆孔巖心和地震反射剖面，對殘留的晚三疊世龍門山前陸盆地地層（原地系統(tǒng)）已有較為系統(tǒng)的研究成果，但是對于已卷入龍門山?jīng)_斷帶推覆體內(nèi)的晚三疊世前陸盆地（異地系統(tǒng)）的研究仍十分薄弱。主要原因在于：1）現(xiàn)今在地震反射剖面上所看到的晚三疊世前陸盆地是經(jīng)過后期多期次構(gòu)造活動擠壓改造而成的殘留盆地，這種改造包括橫向的擠壓和縱向上的復(fù)合疊加。2）晚三疊世前陸盆地的近源地層已卷入龍門山?jīng)_斷帶推覆體內(nèi)，構(gòu)造作用導(dǎo)致變形、變位強(qiáng)烈［1-4］。3）前人對龍門山?jīng)_斷帶內(nèi)晚三疊世地層、沉積相的研究僅限于地表剖面，而部分地層缺失，無法刻畫完整的沉積相縱向變化序列。4）過龍門山?jīng)_斷帶的地震反射剖面成像效果較差，難以進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)造解釋和地層追蹤。5）在龍門山?jīng)_斷帶內(nèi)一直缺乏鉆孔巖心，難以進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)鑒定，對異地系統(tǒng)和原地系統(tǒng)的地層對比只是局限于推測。因此，借助汶川斷裂帶科學(xué)鉆探項(xiàng)目WFSD-1井，WFSD-2井，WFSD-3井的巖心，開展龍門山?jīng)_斷帶（中段）異地系統(tǒng)（推覆體）中的上三疊統(tǒng)須家河組須三段和須四段砂體研究，將有助于完善晚三疊世龍門山前陸盆地的認(rèn)識與研究，進(jìn)一步明確其油氣藏資源開發(fā)潛力。

1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)在龍門山?jīng)_斷帶中段，主要依托汶川斷裂科學(xué)鉆井資料開展研究（見圖1）。WFSD-3井巖心資料證實(shí)：須三段巖性成分較為復(fù)雜，主要為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖與淺灰色巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖、粉砂巖互層，中、下部夾碳質(zhì)頁巖、煤層（線）；須四段巖心主要為灰色細(xì)—中粒巖屑砂巖、鈣屑砂巖、砂礫巖、礫巖、粉砂巖與灰色、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，夾煤線（見圖 2）。

鏡下薄片分析表明，本區(qū)須家河組巖性主要為中—細(xì)粒砂巖和粉砂巖，分選差，磨圓好，具有低成分成熟度和高結(jié)構(gòu)成熟度的特點(diǎn)。須家河組碎屑巖組分中，巖屑成分占比較大，主要巖石類型為巖屑砂巖，其次為長石巖屑砂巖。

圖1 龍門山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景

圖2 汶川科鉆須家河組典型巖石類型

2 砂體類型及特征

須三、須四段沉積期為龍門山構(gòu)造活躍期，也是盆地基底沉陷較快時期［5-8］。從區(qū)域巖性分布和地質(zhì)剖面上來看，龍門山前陸盆地須三段和須四段砂體主要形成于海（湖）陸過渡相沉積環(huán)境，在龍門山幕式隆升過程中，該層位巖體被卷入龍門山?jīng)_斷帶推覆體中。對龍門山前陸盆地砂巖進(jìn)行粒度累積曲線、C-M圖分析，明確該區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲相砂體。

2.1 辮狀河三角洲相砂體

本區(qū)辮狀河三角洲相分可劃分為辮狀河三角洲平原、前緣 2個亞相和 6個微相［8］。

2.1.1 水下辮狀河河道微相砂體

水下辮狀河道砂體厚5～20 m，具有底沖刷面，發(fā)育大型板狀交錯層理、平行層理。底部以灰色、深灰色河道滯留礫巖為主，向上變?yōu)榛疑珟r屑石英砂巖，普遍含碳質(zhì)斑塊和碳質(zhì)條紋。礫石成分簡單，絕大多數(shù)為黑色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖；礫石中多具水平紋層構(gòu)造，粒徑1～5 cm，最大可達(dá)10 cm，呈扁平狀，具有定向排列，磨圓差至中等，填隙物成分單一，形態(tài)多樣。粒度概率累積曲線表現(xiàn)為三段式（見圖3），巖相類型包括塊狀顆粒支撐礫巖、平行層理砂巖、板狀交錯層理砂巖和變形層理砂巖等。

2.1.2 席狀砂壩相

席狀砂壩砂體厚度一般較簿，單層厚度為l～2 m，常與泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層。巖性為灰白色、淺灰色長石石英砂巖和長石砂巖，沉積構(gòu)造以板狀交錯層理和交錯紋層為主，發(fā)育板狀交錯層理砂巖和交錯紋層砂巖，砂巖粒度概率累積曲線為二段式（見圖4）。

圖3 須四段砂體粒度概率累積

圖4 須三段砂體粒度概率累積

2.2 扇三角洲相沉積砂體

扇三角洲相砂體粒度較粗，以礫巖為主，具有厚度大、沉積相帶跨度大、砂巖混雜堆積的特點(diǎn)。依據(jù)巖性特征、沉積相類型以及沉積構(gòu)造特征，可識別出2個亞相和8個微相［8］，目的層須四段砂體主要發(fā)育水下分流河道砂體和辮狀河道砂巖體。

2.2.1 水下分流河道砂

砂體主要由淺灰、灰色厚層塊狀礫巖鈣質(zhì)、巖屑砂巖和巖屑石英砂巖組成，頻繁互層產(chǎn)出。礫巖一般分布在層序的最下部、河道侵蝕沖刷面之上，礫屑主要為碳酸鹽巖巖屑，硅質(zhì)巖、石英巖和砂礫巖也偶見，可見植物莖干和瀝青化炭屑。砂巖粒度概率累積曲線為三段式（見圖3），顆粒間的填隙物通常為水云母黏土雜基，巖相主要有塊狀顆粒支撐礫巖、板狀交錯層理砂巖和平行層理砂巖等類型。

2.2.2 辮狀河道砂

巖性以淺灰色、灰色碳酸鹽巖礫巖，以及淺灰色含鈣質(zhì)巖屑砂巖為主，礫巖層厚度4～10 m，底面不平整，呈透鏡狀，雜基為粉砂，顆粒支撐結(jié)構(gòu)。礫石具有分選一般和較好磨圓，有一定的定向排列，疊瓦構(gòu)造和斜層理發(fā)育，粒序變化為正粒序，平行及板狀交錯層理發(fā)育。砂巖粒度概率累積曲線為三段式（見圖3），塊狀顆粒支撐礫巖、平行層理砂巖和板狀交錯層理砂巖發(fā)育。

2.3 C-M圖解

在須三段C-M圖中，投在遞變懸浮沉積段（QR）的點(diǎn)占比最大，在遞變懸浮沉積段中的懸浮物質(zhì)具有下粗上細(xì)的特點(diǎn)，也有滾動搬運(yùn)段（SR）少量分布，表明本區(qū)內(nèi)古沉積環(huán)境水動力較強(qiáng)，沉積速率較大，導(dǎo)致沉積區(qū)的物質(zhì)分選差。C-M圖中可見滾動、跳躍等多組分，但跳躍組分占有絕對優(yōu)勢，表現(xiàn)為水下辮狀河道砂體特征（見圖5a）。

須四段的C-M圖中，點(diǎn)位集中分布在遞變懸浮沉積段，在遞變懸浮段具有沉積物粒度向上變細(xì)的特征，在懸浮段（PQ）以及滾動段（RS）也有一部分點(diǎn)，說明須四段沉積期水動力條件較強(qiáng)，有較快的沉積速率，表現(xiàn)為扇三角洲相前緣河道砂體的特點(diǎn)（見圖5b）。

圖5 須家河組三、四段砂體C-M圖

3 古沉積環(huán)境恢復(fù)

三疊紀(jì)末期有一次強(qiáng)烈印支末期構(gòu)造運(yùn)動，稱之為安縣運(yùn)動。安縣運(yùn)動造就了絕大部分印支期的大型褶皺構(gòu)造，具有超大的規(guī)模。該運(yùn)動使須家河組發(fā)育性質(zhì)完全不同的2種前陸盆地，下部是大陸邊緣前陸盆地，逆掩于其他支斷層下面，也有學(xué)者認(rèn)為其抬升而被剝蝕；上部為安縣運(yùn)動造山形成的前陸盆地，沉積邊界被保存下來了，沉積中心逐步向穩(wěn)定的大陸擴(kuò)張。安縣造山構(gòu)造運(yùn)動使須下段盆地、須上段盆地反轉(zhuǎn)［9-10］。盆地反轉(zhuǎn)前，須家河組處于盆地兩端，發(fā)育三角洲相及河流相 2 種沉積類型［11-12］。

3.1 河流相

河流相廣泛分布于須家河組三段，下部巖性主要為礫巖、含礫砂巖，以及厚層泥質(zhì)巖屑砂巖，平行層理、斜層理，以及交錯層理發(fā)育；上部泛濫沉積發(fā)育，主要由含泥質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)泥巖、頁巖，以及眾多煤層共同組成，韻律層序發(fā)育，具下粗上細(xì)的特點(diǎn)。從層序上分析，須家河組三段為礫質(zhì)辮狀河沉積環(huán)境，曲流河也較為發(fā)育；宏觀來看，須三段是辮狀河與曲流河重復(fù)疊置的河流相沉積環(huán)境。

3.2 扇三角洲相

安縣運(yùn)動對龍門山的改造作用巨大，該運(yùn)動使龍門山逆沖推覆于揚(yáng)子地塊并成山，至此以后進(jìn)入陸相沉積環(huán)境，主要發(fā)育沖積扇和辮狀河三角洲。

本區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組四段廣泛發(fā)育扇三角洲，擁有較厚層的礫巖，沉積速度快且相變迅速，沉積物復(fù)雜多樣，主要為從鄰近高地進(jìn)入安靜水體留下來的沉積物。從巖性剖面和沉積組構(gòu)來看，本區(qū)扇三角洲可劃分為扇三角洲平原亞相以及前緣亞相，以什邡八角場—彭縣—白鹿一帶最具代表性。本區(qū)須家河組四段扇三角洲前緣亞相分布范圍較廣，主要由水下分流河道、辮狀河河道、席狀砂壩、水下碎屑流和壩間灣等微相組成。

4 推覆體中有機(jī)質(zhì)礦藏遠(yuǎn)景

4.1 油氣藏資源

川西地區(qū)上三疊統(tǒng)各段擁有較厚層的烴源巖。須三段沉積時期，水體相對安靜，烴源巖發(fā)育厚度大于須四段沉積時期［13］。后期的安縣運(yùn)動對須四段源巖的形成、保存及改造作用強(qiáng)烈。此外，龍門山前山帶擁有巨多的不等幅度背斜構(gòu)造，許多次級構(gòu)造圈閉隱伏于大背斜斷裂之下，形成了大量的小幅度背斜，導(dǎo)致前山帶產(chǎn)生了近百個深部構(gòu)造的高點(diǎn)。構(gòu)造隆升變化和砂巖孔隙的差異演化，形成大范圍的異常高壓，使天然氣迅速運(yùn)移成藏。深部構(gòu)造帶內(nèi)，一些小斷裂與裂縫發(fā)育，形成了致密砂巖儲集體，是小氣藏發(fā)育的有利場所。局部區(qū)域發(fā)育比較特殊的似層狀儲集體，多分布在幾組裂隙間，氣水界面較一致，氣藏規(guī)模中等［13-14］，如已發(fā)現(xiàn)的中壩-合興場氣藏。

龍門山前陸盆地晚三疊世具有陸相沉積環(huán)境特點(diǎn)，龍門山以西地區(qū)為海相沉積，地勢落差相當(dāng)大。西部地區(qū)隆升的過程中，西側(cè)地塊強(qiáng)烈回返并且逐步使東側(cè)發(fā)育為隆升背景下的山前前陸盆地［15］。因此，在龍門山地區(qū)塑造出了龍門山式推覆構(gòu)造，賦予了優(yōu)越的油氣儲集條件，油氣成藏潛力巨大［16］。

4.2 煤系資源

龍門山前陸盆地須家河組四段的含煤砂、泥巖在綿竹—都江堰—大邑帶內(nèi)的最大厚度大于300 m，往東逐漸減薄，在新都地區(qū)降至不到100 m，從中江、江油地區(qū)再往東，厚度逐漸小于50 m。在梓潼、簡陽、蒲江和雅安等地區(qū)厚度為20～50 m，梓潼地區(qū)以北及雅安地區(qū)以南，厚度都小于20 m直至缺失，沿北東方向呈帶狀分布。

研究表明，研究區(qū)內(nèi)須家河組須一段為海陸過渡相沉積，須三段、須四段為一套陸相沉積，主要發(fā)育局限海灣、緩坡、沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲、湖泊等沉積體系。本區(qū)有較多的煤礦分布，從野外出露情況和WFSD-3井鉆井巖心的含煤情況（須三段39.84 m、須四段4.63 m）來看，也證實(shí)了須三段與須四段中具有一定厚度的煤系泥巖和砂巖，成礦意義重大（見圖6）。

圖6 龍門山中段須三須四段野外露頭

5 結(jié)論

1）須三段為辮狀河與曲流河交替的河流相沉積環(huán)境，須家河組四段扇三角洲相廣泛發(fā)育，主要發(fā)育扇三角洲平原亞相和扇三角洲前緣亞相。

2）龍門山在安縣運(yùn)動之后形成穩(wěn)定的前陸盆地，沉積中心經(jīng)過了多次遷移，具有多期疊合的特點(diǎn)。龍門山油氣分布具有自己特殊性，即具有早期油氣富集、中期砂巖致密化并封存油氣、晚期構(gòu)造圈閉聚集油氣的特點(diǎn)。

3）上三疊統(tǒng)生烴高峰期油氣大量生成，并聚集到深部致密砂巖圈閉，具有形成世界級大型氣田的可能。喜山期構(gòu)造活動復(fù)雜，巖石裂縫重新活動，使天然氣迅速運(yùn)移成藏，形成大量的中、小型氣田。此外，龍門山中段煤層發(fā)育，成礦潛力巨大。

致謝本文基于汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探中心的鉆井資料和專題研究資料完成，在此向科鉆中心全體老師表示感謝。

［1］李勇，王成善，曾允孚.造山作用與沉積響應(yīng)［J］.礦物巖石，2000，20（2）：49-56.

［2］李勇，賀佩，顏照坤.晚三疊世龍門山前陸盆地動力學(xué)分析［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，37（4）：401-411.

［3］李勇，曾允孚.龍門山前陸盆地充填序列［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，21（3）：46-55.

［4］LI Y，ZHOU R J，DENSMORE A L.The geology of the eastern magin of the Qinhai-Tiben plateau［M］.Beijing：Geological Publishing House，2006：234-245.

［5］LI Y，ALLEN P A，DENSMORE A L，et al.Evolution of the Longmen Shan foreland basin（Western Sichuan， China） during the late Triassic Indosinian Orogeny［J］.Basin Research，2003，15（1）：117-138.

［6］李勇.龍門山前陸盆地充填序列［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，21（3）：46-55.

［7］曾允孚，李勇.龍門山前陸盆地形成與演化［J］.礦物巖石，1995，15（1）：40-49.

［8］李勇.龍門山前陸盆地沉積及構(gòu)造演化［D］.成都：成都理工大學(xué)，1995.

［9］王金琪.安縣構(gòu)造運(yùn)動［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1990，11（3）：223-235.

［10］王金琪.龍門山構(gòu)造演化與山前帶油氣關(guān)系［J］.地球?qū)W報(bào)，1994，3（4）：167-179.

［11］陳輝，田景春，蔣裕強(qiáng).川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須二段和須四段儲集砂體成因類型及其發(fā)育的主控因素［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15（3）：12-18.

［12］茍宗海.四川龍門山中段上三疊統(tǒng)須家河組特征［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2001，21（1）：93-104.

［13］鄧康齡.四川盆地形成演化與油氣勘探領(lǐng)域［J］.天然氣工業(yè)，1992，12（9）：7-12.

［14］姜在興，田繼軍.川西前陸盆地上三疊統(tǒng)沉積特征［J］.古地理學(xué)報(bào)，2007，9（2）：143-154.

［15］張冠群.龍門山式推覆及其在油氣勘探中的意義［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1990，12（4）：366-374.

［16］楊克明.川西致密砂巖氣藏地質(zhì)特征［M］.北京：科技出版社，2012：146-157.