川东北类前陆盆地须家河组盆-山耦合过程的沉积-层序特征

根据层序界面识别和沉积序列综合分析,将川东北地区须家河组划分为2个超长期和5个长期基准面旋回层序.此二个级别的层序结构和演化序列,较为清晰地反映了川东北前陆盆地晚三叠世须家河期盆-山耦合过程,特点为:须二段-须三段"下成盆"期米仓山-大巴山造山带以低幅隆升为主,对应的川东北坳陷沉降幅度小,物源供给与可容纳空问增长率稳定和基本持平,以发育辫状河三角洲-湖泊沉积体系为主,其层序结构以上升与下降相域厚度近于相等的对称型为主,反映地层基准面相对稳定和均衡的盆-山耦合过程;须四段-须六段"上成盆"期米仓山-大巴山开始进入强烈逆冲推覆和构造隆升阶段,川东北前陆盆地坳陷幅度急剧加大,碎屑物供给量骤然和增多至远大于可容纳空间增长率,以发育冲积扇-扇三角洲-辫状河三角洲等粗碎屑岩为主的沉积体系为主,其层序结构以上升相域厚度大于下降相域的不完全对称型,在造山带前缘则以发育仅保留上升半旋回沉积记录的非对称型结构为主,反映地层基准面升、降变化大的非均衡盆-山耦合过程.     

川东北前陆盆地须家河组层序-岩相古地理特征

根据控制高分辨率层序的构造和天文因素将川东北前陆盆地晚三叠世须家河期划分为2个超长期、5个长期、18个中期及数十个短期旋回层序,并分析了须家河组超长期层序的岩相古地理特征与演化。在SLSC1超长期旋回时期,米仓山-大巴山构造山系尚处于低幅稳定隆升状态,而龙门山构造山系的逆冲推覆作用较为活跃,川东北前陆盆地属于受龙门山逆冲推覆作用远端效应影响的前陆斜坡,沿米仓山-大巴山前缘地带主要发育辫状河三角洲沉积,而盆地西南部主要发育浅湖沉积。在SLSC2超长期旋回时期,龙门山逆冲推覆进一步增强,同时,米仓山-大巴山开始进入逆冲推覆前的强烈构造隆升阶段,川东北前陆盆地有较大幅度的持续拗陷沉降,在继承SLSC1古地理演化的基础上,形成了以沿龙门山和米仓山-大巴山两逆冲推覆带前缘广泛发育的、以巨厚块状砾岩为特征的大型冲积扇沉积体系。     

四川类前陆盆地须家河组层序-岩相古地理特征

通过对四川盆地的构造格局和盆—山耦合关系分析,确定该盆地属于类前陆盆地,晚三叠世须家河期具备以川中古隆起为中心的,由川西坳陷、川东北坳陷、渝东—川东南坳陷三个盆—山耦合次系统组成的“三坳围一隆”构造—沉积格局。以盆缘地表及盆地内钻井剖面的须家河组和香溪群地层划分、沉积相和层序地层分析、基准面旋回划分及区域等时对比为依据,将须家河组划分为全盆地范围内可追踪对比的2个超长期（SLSC1—SLSC2）和5个长期（LSC1—LSC5）基准面旋回层序。以此为基础,选择各长期旋回层序上升和下降半旋回相域为等时地层单元编制四川盆地层序—岩相古地理图。编图结果表明须家河组各时期岩相古地理面貌、相带展布规律和沉降—沉积中心及其迁移方向,严格受龙门山和米仓山—大巴山两造山带非同步的、但交替发育的逆冲推覆作用与“三坳围一隆”构造—沉积格局控制,盆—山间的耦合关系具有造山带隆升蚀顶与盆地横向生长、沉降、充填的物质循环平衡过程。这一独具特色的构造—沉积格局始终控制着须家河组各超长期、长期旋回层序的沉积充填作用,古地理面貌、生储盖组合特征和围绕川中古隆起为中心的油气成藏规律。     

四川类前陆盆地须家河组层序充填样式与油气分布规律

通过对四川类前陆盆地上三叠统须家河组地表剖面、钻井岩芯和测井资料的沉积相和层序分析,结合区域地质背景和油气地质特征,对须家河组沉积层序、充填样式和油气分布规律进行分析,将须家河组划分为两个超长期旋回层序(SLSC1和SLSC2),分别对应于须下盆和须上盆2个盆-山耦合次系统的成盆构造活动期,5个长期旋回层序(LSC1—LSC5),分别对应于5个区域性湖进—湖退沉积旋回。在此基础上,选择长期基准面上升和下降半旋回为等时地层单元编制全盆地地层等厚图和岩相古地理图,结果表明:须家河组二段和三段沉降-沉积中心位于川西坳陷,须四段开始向川东北方向迁移,须五段—须六段迁移至川东北坳陷;不同的沉积演化阶段和前缘坳陷具有不同的层序充填样式和油气分布规律;伴随须下盆和须上盆2个盆-山耦合次系统的沉降-沉积中心和优越的生、储、盖组合条件自川西坳陷向川东北坳陷迁移,油气藏分布也具有自南向北再折向北东方向迁移和围绕前陆隆起带发育的特点。     

川东北前陆盆地上三叠统沉积相及沉积演化

在对川东北前陆盆地上三叠统须家河组露头剖面野外实测和钻井等资料综合研究的基础上,对该区上三叠统须家河组层序及沉积相类型、沉积特征进行了详细的研究。结果表明:研究区内主要发育冲积扇、辫状河、曲流河、扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲、湖泊、海相三角洲等八种主要的沉积相类型。古地理演化经历了由海相环境-海陆过渡相环境-陆相环境的转变。反映了川东北前陆盆地晚三叠世须家河期盆-山耦合过程及其沉积响应。须一段(即小塘子期)发育时期,受印支期构造运动的影响,本区大部分隆升成陆,仅在研究区北西部广元、剑阁等地发育海相三角洲相沉积。须二段发育时期,米仓山-大巴山构造山系的逆冲推覆构造作用较为强烈,川东北前陆盆地坳陷幅度加大,沉积物供给充分,沿米仓山-大巴山前缘地带主要发育辫状河三角洲沉积,而盆地西南部主要发育浅湖沉积。在须三段发育时期,米仓山-大巴山构造山系构造活动逐渐减弱,处于低幅稳定隆升状态,碎屑物供给量减少,沿米仓山-大巴山前缘地带主要发育辫状河三角洲沉积;从盆地前缘地带向中心地带则主要发育浅湖沉积。须四-须六段发育时期,米仓山-大巴山开始进入强烈逆冲推覆和构造隆升阶段,川东北前陆盆地坳陷幅度急剧加大,碎屑物供给量骤然增多,从盆地前缘地带向中心地带主要发育冲积扇-扇三角洲-辫状河三角洲、曲流河、曲流河三角洲相到浅湖相沉积。     

大巴山及川东北前陆盆地盆山物质耦合——来自LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年代学证据

利用阴极发光和LA-ICP-MS微区定年分析方法,对川东北前陆盆地中生界上三叠统须家河组和中侏罗统上沙溪庙组砂岩中碎屑锆石进行了U-Pb同位素分析,结果显示锆石具多成因类型,年龄具分组分段特征。上三叠统须家河组碎屑锆石年龄值有5组:213～283Ma、312～448Ma、694～710Ma、1430～1988Ma和2133～2708Ma;中侏罗统上沙溪庙组碎屑锆石年龄值有7组:163～194Ma、213～274Ma、404Ma、712Ma、1742～1972Ma、2116～2594Ma和3025～3140Ma。研究表明,川东北前陆盆地沉积物主要为源自秦岭造山带燕山期陆内造山岩浆活动产物(163～194Ma)、晚海西—印支期秦岭俯冲碰撞岩浆活动的产物(213～283Ma;213～274Ma)、北秦岭俯冲造山-构造岩浆作用的物质(312～448Ma;404Ma)、南秦岭南华纪与Rodinia超大陆裂解相关物质(694～710Ma;712Ma)、秦岭造山带褶皱基底(1430～1988Ma;1742～1972Ma)和秦岭造山带变质基底(2133～2708Ma;2116～2594Ma、3025～3140Ma)。结合已有古水流及区域资料综合分析,秦岭造山带与川东北前陆盆地具较好的盆山物质耦合关系。     

四川类前陆盆地须家河组震积岩的发现及其研究意义

四川盆地是扬子地块上的一个多旋回类前陆盆地,盆地边缘长期剧烈的构造活动控制着上三叠统须家河组的沉积作用.通过地表剖面和岩芯观察,首次在该盆地上三叠统须家河组地层中识别出微裂缝、微褶皱层、微断层、液化砂岩构造、球一枕构造和角砾岩等典型的软沉积变形构造的地质记录,这些变形构造可能与印支构造运动期的地震活动有关.越靠近断裂带附近,软变形构造呈明显增加的趋势,表明震积岩的分布与龙门山和米仓山一大巴山构造活动有关.因此,研究该盆地须家河组震积岩,对了解控制盆地边界的龙门山和米仓山一大巴山造山带的活动史具有重要意义.     

四川类前陆盆地须家河组震积岩的发现及其研究意义

四川盆地是扬子地块上的一个多旋回类前陆盆地,盆地边缘长期剧烈的构造活动控制着上三叠统须家河组的沉积作用。通过地表剖面和岩芯观察,首次在该盆地上三叠统须家河组地层中识别出微裂缝、微褶皱层、[JP2]微断层、液化砂岩构造、球—枕构造和角砾岩等典型的软沉积变形构造的地质记录,这些变形构造可能与印支构造运动期的地震活动有关。越靠近断裂带附近,软变形构造呈明显增加的趋势,表明震积岩的分布与龙门山和米仓山—大巴山构造活动有关。因此,研究该盆地须家河组震积岩,对了解控制盆地边界的龙门山和米仓山—大巴山造山带的活动史具有重要意义。     

从前陆盆地充填地层分析盆山耦合关系

根据前陆盆地充填地层分析盆地和造山带的耦合关系，研究区域包括四川中生代前陆盆地和鄂尔多斯中生代前陆盆地。研究表明，前陆盆地和造山带具有较好的耦合关系。前陆盆地充填沉积物特征是造山带形成演化和盆地沉降的响应。向上变粗的沉积序列以及地层不整合盆地方向的迁移反映了造山带向前陆不断隆升的演化过程，前陆盆地沉积物的岩石学特征反映了双物源供给和造山带的剥蚀。层序地层的体系域构成和地层堆积方式主要受控于前陆盆地沉降速度的变化。     

川西类前陆盆地晚三叠世须家河期构造演化及层序充填样式

晚三叠世须家河期.龙门山构造活动呈现明显的阶段性。须二段和须四段沉积期为龙门山逆冲推覆活动期,川西类前陆盆地沉积、沉降中心位于靠近盆缘冲断带一侧的前渊坳陷内,盆地两侧以储层发育和沉积极不对称为特征。在盆缘冲断带一侧,随着龙门山造山带构造活动的增强,下切剥蚀力也不断增强,低位体系域相对发育.而高位体系域则因后期暴露剥蚀而保存不完整;在前陆隆起斜坡带一侧,表现为稳定的缓慢隆升,下切侵蚀作用较弱。故低位体系域缺失或不发育,而高位体系域则因后期剥蚀较弱而相对发育。须三段和须五段沉积期为龙门山逆冲推覆休眠期.川西类前陆盆地的沉积、沉降中心向前陆隆起方向迁移,盆地两侧沉积的不对称性也逐渐减弱.以发育区域性盖层和生油层为特征。其层序充填样式与活动期相似。但造山带前缘因构造剥蚀相对减弱而使沉积层序.尤其是高位体系域保存相对完整。而前陆隆起区则主要因沉积物供应不足而使层序发育相对不完整.只保留最大洪泛面附近的沉积。     

川北前陆盆地上三叠统须家河组陆相层序地层

中国中西部前陆盆地大多具有陆内俯冲造山形成的特点,层序地层学在这类前陆盆地中的应用是一个值得研究的新领域。对川北前陆盆地上三叠统须家河组5条露头剖面和1条测井剖面进行详细沉积相分析和层序地层划分,同时阐述了沉积相迁移规律、层序界面类型、层序发育特征及基准面变化;将川北前陆盆地上三叠统须家河组划分为4个三级层序(TS1,TS2,TS3和TS4)。大竹、开江一带须家河组沉积厚度为400～600m,4个层序发育完整;向北东至万源一带地层变薄至100余m,保存残留不全的须家河组只能归为1个三级层序(TS4)。在露头剖面和测井剖面层序地层划分的基础上建立的层序地层格架表明:TS1—TS2以曲流河及曲流河三角洲沉积体系为主,盆地处于稳定坳陷和慢速充填的欠补偿状态,TS3—TS4以冲积扇、辫状河及辫状河三角洲沉积体系为主,盆地处于强烈坳陷和快速充填的过补偿状态。沉积相的时空叠置样式受北部秦岭造山带构造活动的制约作用较为明显。     

四川前陆盆地上三叠统须家河组物源区分析及其地质意义

为了深入认识四川前陆盆地须家河组沉积物源方向及物源区构造背景,对该盆地次级构造单元内须家河组砂岩碎屑组分、岩屑类型、重矿物组合特征、稀土元素和微量元素进行了分析。结果表明,盆地中的碎屑物源主要来自再旋回造山带,部分可能来自造山之前的混合区,不同的构造单元和层位存在不同物源区的特点：川西坳陷物源主要受龙门山逆冲推覆带控制;川东北坳陷物源主要受米仓山-大巴山逆冲推覆带控制;川东南坳陷物源受雪峰古陆控制,而川中古隆起物源则主要来自南部峨眉瓦山古陆。物源区具有大陆边缘向大陆岛弧转化的构造演化特点,须四期龙门山的逆冲推覆活动明显强于须二期。     

四川龙门山中段上三叠统须家河组特征

上三叠统须家河组广泛分布于四川汶川县、都江堰市、崇州市、大邑县等毗邻地区。呈NE向展布,出露面积大于150km²,厚度大于2851m。笔者在进行1:5万“三江幅”和“万家坪幅”区域地质调查时,于该区测制了须家河组剖面。本文对这一地区的须家河组进行了一、二、三段的划分,并对岩石特征、地层对比、底顶界线、生物地层和年代地层进行概略讨论;须家河组的沉积环境可划分为三角洲相和河流相。     

川西前陆盆地上三叠统须家河组成岩相研究

通过成岩分析,将川西前陆盆地须家河组储层分为压实-压溶成岩相、碳酸岩胶结交代成岩相、粘土矿物（伊利石）胶结交代成岩相、绿泥石环边胶结成岩相、不稳定组分溶蚀成岩相和破碎裂缝成岩相、石英次生加大成岩相、有机质充填成岩相等8种单因素成岩相,并从构造、沉积和成岩作用三类储层要素入手分析其成因及展布,在此基础上划分出须家河组综合成岩相。冲断带发育的压实-破碎-硅质胶结成岩相、近前渊三角洲相砂体中发育强压实-溶蚀-绿泥石衬边胶结成岩相和前隆带三角洲相中发育的中压实-溶蚀-绿泥石衬边胶结相均可形成较好的储层。     

四川盆地盆-山耦合系统和沉积响应特征

依据四川盆地晚三叠世须家河期至白垩纪盆地构造和沉积演化史的综合分析结果,认为该盆地属于发育在大型周缘前陆盆地基础上的陆内压性叠合盆地,具类前陆盆地性质。盆地形成和演化受周边龙门山、米仓山-大巴山和雪峰山3个造山带多期次非同步异方位的逆冲推覆活动控制,可划分为受盆缘造山带逆冲推覆作用控制的川西、川东北和川东南3个盆-山耦合次系统,区域上构成了独具特色的"三坳围一隆"构造-沉积格局。对应各造山带异方位的交替逆冲推覆活动,盆-山耦合过程又可划分为早期周缘前陆盆地(T3m→T3xt)、中期类前陆盆地(T3x→J3)、晚期萎缩衰亡(K)3个演化阶段。各演化阶段盆-山耦合过程的沉积学响应具有特征的异同性:差异性为对应各造山带逆冲推覆应力方位的变化,各亚阶段沉降-沉积中心位置各异,往复迁移于川西、川东北和川东南3个坳陷带;相似性为各次系统地层分布都呈自前缘坳陷带向前陆斜坡带和前陆隆起带上超减薄变细的楔状体,具有相似的沉积组合、相带展布和油气地质特征。     

四川盆地东部上三叠统须家河组层序地层及聚煤特征研究*

四川盆地东部上三叠统须家河组共分7段,其中须一段与川西小塘子组为同期异相沉积。须一、须三、须五、须七段为含煤泥岩段,须二、须四、须六段为砂岩段。对区内钻井剖面及露头剖面进行分析,在须家河组中识别出区域性构造不整合面及河流下切冲刷面等层序界面,将须家河组划分为4个三级层序,分别对应于须一段、须二段—须三段、须四段—须五段、须六段—须七段。以地层的岩性、岩相变化特征细化分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。其中低位体系域以广泛分布的河道砂岩沉积为特征;湖侵体系域与高位体系域以湖滨三角洲相的细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层互层为特征。对层序地层格架下的聚煤特征分析表明,层序Ⅲ聚煤最有利,其次为层序Ⅳ,层序Ⅱ最差;在层序Ⅲ内,高位体系域比湖侵体系域更有利于成煤。煤层厚度变化明显受泥炭堆积速率与可容空间增加速率的控制,高位体系域早期较高的可容空间增加速率与较高的泥炭堆积速率保持平衡,有利于厚泥炭(煤)层的形成。     

四川盆地上三叠统须家河组沉积时期古气候

四川盆地上三叠统须家河组可分为6段,整体表现为砂—泥间互的沉积结构,古气候是控制这种沉积结构的重要因素之一。文中利用孢粉分析法、黏土矿物分析法和特征元素分析法对全盆地6个采样点、6个层段的泥岩样品进行了系统分析,分别恢复了四川盆地晚三叠世须家河组各段地层沉积时期的古气候。研究表明,四川盆地晚三叠世须家河组沉积时期古气候特征为热带—亚热带背景下发生的温热交替、干湿更迭:须1段为海陆过渡相沉积,该时期温度高、湿度大,为炎热潮湿气候;须2段沉积时期,温度与须1段沉积时期持平或略低、湿度大幅降低,为温和干燥气候;须3段沉积时期,温度和湿度均比须2段沉积时期高,炎热潮湿,沼泽沉积发育;须4段沉积时期,温度升高、湿度略有降低,气候温和干旱;须5段沉积时期,温度和湿度均达到峰值,为整个须家河组沉积时期最炎热潮湿的阶段;须6段沉积时期,温度降至最低、湿度有所下降,气候温和干旱。     

川中地区上三叠统须家河组成岩层序地层学特征

充分利用薄片分析以及X-衍射等资料,结合元素俘获(ECS)测井解释所获得的岩石矿物组合特征,从层序界面对成岩特征的控制以及不同基准面旋回内的成岩作用发育规律两个方面分别对川中须家河组层序地层格架内的成岩作用特征进行探讨。结果表明,须家河组可划分为2个超长期和5个长期基准面旋回层序。须二段、须四段底部的层序界面之下碳酸盐胶结物含量普遍增加,而界面之上的砂体普遍见溶蚀现象,储层物性相对变好。须四段基准面上升半旋回时期形成的沉积物颗粒粒度较粗、泥质含量低、砂体厚度大、连通性好,在成岩过程中原生孔隙容易得到保存,再加上受到层序界面所控制的有机酸性水溶蚀作用的影响,有利于次生孔隙的产生。而基准面下降期,砂体的连通性变差、泥质夹层增多,在成岩过程中原生孔隙不易保留同时也不利于次生溶蚀孔隙的产生,因而物性最差。须二段总体也具此规律,但由于其埋藏更深,经历成岩作用更为复杂,因此并不如须四段明显。研究成果可为研究区优质储层追踪对比及预测提供依据,同时也能为成岩层序地层学的研究提供借鉴。