范海經(jīng)，鄧虎成，2，伏美燕，2，劉四兵，2，余翰澤，李依林

1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，成都 610059

2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都 610059

0 引言

四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組發(fā)育富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，厚度可達(dá)100 m以上，TOC含量較高[1?4]，具備發(fā)育頁(yè)巖氣藏的基礎(chǔ)地質(zhì)條件[1,5?7]。近年來(lái)四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組及其對(duì)應(yīng)層位相繼獲得一些油氣發(fā)現(xiàn)：如威遠(yuǎn)氣田威5井、威遠(yuǎn)氣田威201井、威遠(yuǎn)氣田金石1井，黔西北大方縣方深1井、湘西北常頁(yè)1井、井研—犍為探區(qū)金頁(yè)1HF井、宜昌地區(qū)鄂宜頁(yè)1井的油氣顯示甚至獲工業(yè)氣流等[8?12]，均顯示了四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組具有較好的勘探前景。但是前期勘探開(kāi)發(fā)結(jié)果表明四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺頁(yè)巖地質(zhì)條件復(fù)雜[13]，縱向上發(fā)育多套頁(yè)巖，頁(yè)巖非均質(zhì)性較下志留統(tǒng)龍馬溪組更強(qiáng)[3]，頁(yè)巖演化程度高[14]，研究程度也較龍馬溪組頁(yè)巖更低，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)一直未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組下部沉積在全面海侵時(shí)期至海退時(shí)期缺氧的深水陸棚環(huán)境發(fā)育海相黑色頁(yè)巖[15?18]，筇竹寺組中上部發(fā)育圍繞古陸的淺水陸棚環(huán)境和濱岸海灘環(huán)境沉積的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖至細(xì)砂巖[5]。前人研究表明在四川盆地不同區(qū)域筇竹寺組的沉積厚度、黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度、巖性組合類型、沉積構(gòu)造等沉積特征有顯著差異[18?23]。沉積物的搬運(yùn)沉積過(guò)程及環(huán)境條件控制著富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的形成，從而決定著頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的發(fā)育[24?28]，海相克拉通盆地背景下的陸棚沉積，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成受控于氧化還原環(huán)境、古海洋生產(chǎn)力及古氣候等多種因素[29?31]，區(qū)域大地構(gòu)造背景對(duì)沉積起影響和控制作用[32]，四川盆地不同地區(qū)筇竹寺組沉積受構(gòu)造背景和沉積環(huán)境的差異性控制，頁(yè)巖的品質(zhì)和分布規(guī)律也存在很大差異。前人也通過(guò)對(duì)典型井、剖面的巖相和沉積微相識(shí)別，進(jìn)行四川盆地寒武統(tǒng)沉積體系劃分[28]。但由于四川盆地筇竹寺期復(fù)雜的地質(zhì)條件，探井資料較少等導(dǎo)致了對(duì)四川盆地筇竹寺組沉積特征及沉積特征差異缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

本文基于前人研究成果和認(rèn)識(shí)，以巖性和地球化學(xué)參數(shù)等資料為基礎(chǔ)，利用四川盆地內(nèi)42口鉆井資料，結(jié)合峨邊葛村剖面、城口紅坪村剖面、南江沙灘剖面、石柱縣板凳溝等剖面資料，對(duì)筇竹寺組的沉積環(huán)境差異進(jìn)行了對(duì)比研究，劃分了沉積相，研究了各地區(qū)的沉積特征差異。通過(guò)連井對(duì)比分析，明確四川盆地不同構(gòu)造背景下筇竹寺組的沉積特征，建立不同構(gòu)造背景下的沉積體系，形成對(duì)四川盆地筇竹寺組沉積特征差異的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)并分析了沉積特征差異的構(gòu)造意義。

1 地質(zhì)背景

四川盆地震旦系和寒武系構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，造成上震旦統(tǒng)燈影峽階、下寒武統(tǒng)梅樹(shù)村階和筇竹寺階沉積構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，也造成了四川盆地寒武系至震旦系的構(gòu)造—古地理格局復(fù)雜。四川盆地自震旦紀(jì)以來(lái)，以下陷接受沉積為主，在桐灣期上揚(yáng)子地區(qū)整體抬升，四川盆地發(fā)育拉張斷裂，燈影峽階地層為海侵退積式的沉積序列，中國(guó)南方古陸地的范圍減小，川西—川中、川東等地發(fā)展成廣闊的臺(tái)地，川北地區(qū)為臺(tái)緣淺灘環(huán)境，川東北地區(qū)為臺(tái)緣斜坡環(huán)境，南秦嶺地區(qū)為被動(dòng)大陸邊緣盆地環(huán)境[33?34]。早寒武世初期，上揚(yáng)子地區(qū)開(kāi)始燈影峽階海退后的一次的大海侵背景，震旦系頂部燈影峽階地層遭受剝蝕，梅樹(shù)村階和筇竹寺階地層沉積在燈影組高低起伏的巖溶古地貌之上。

四川盆地早寒武世筇竹階各地區(qū)構(gòu)造格局差異巨大，構(gòu)造—古地理格局情況復(fù)雜。川北地區(qū)緊鄰摩天嶺古陸、漢南古陸，總體古地理格局為濱岸海灘—陸棚。川西地區(qū)緊鄰瀘定古陸、滇中古陸，總體古地理格局也為濱岸海灘—陸棚。四川盆地在西、北側(cè)的古陸包圍下，總體為淺水陸棚的古地理環(huán)境。但四川盆地內(nèi)西部—中部地區(qū)發(fā)育南北向綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧陸棚內(nèi)凹陷[35]（不同學(xué)者稱其為此凹槽為“拉張槽”[36]、“陸內(nèi) 裂谷盆地”[37]、“克拉通內(nèi) 裂陷”[36?40]、“侵蝕溝谷”等[41?42]），凹陷內(nèi)水深較大，發(fā)育深水陸棚[38]。中上揚(yáng)子板塊北緣在晚元古代—早古生代為被動(dòng)大陸邊緣[43?44]，板塊邊緣造山帶和揚(yáng)子克拉通之間發(fā)育前陸盆地，沉積環(huán)境水深明顯增大[39,45?46]，而川東北城口地區(qū)所處的克拉通邊緣，由淺水環(huán)境向前陸盆地深水環(huán)境突變，處于淺水緩斜坡環(huán)境[38]。川東南地區(qū)逐漸往東南方向，沉積環(huán)境逐漸由淺水環(huán)境，向川東—鄂西地區(qū)主要為陸棚內(nèi)深水、陸棚邊緣斜坡環(huán)境變化[45?46]，川東南遵義等地筇竹寺組處于與熱水沉積有關(guān)的深水環(huán)境[47]，但水深變化相較川東北地區(qū)更加平緩（圖1）。

圖1 四川盆地及周緣寒武紀(jì)筇竹寺期巖相古地理圖（據(jù)文獻(xiàn)[31，34，48]，有修改）Fig.1 Lithofacies paleogeography of Cambrian Qiongzhusi period in and around Sichuan Basin(modified from references[31,34,48])

四川盆地早寒武世筇竹寺階地層沉積在燈影組高低起伏的巖溶古地貌之上，沉積地層情況復(fù)雜，同時(shí)期還有水井沱組、郭家壩組、牛蹄塘組、九老洞組等組別[49?50]。筇竹寺組命名地在云南昆明以西的關(guān)山北坡的筇竹寺，指在早寒武世時(shí)期的一套海相泥沙質(zhì)沉積，以綠色、灰色、黃色及黑色頁(yè)巖為主的地層，夾薄層砂巖，本文研究的四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組包含同時(shí)期的筇竹寺階的沉積及巖石組合（表1）。四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組與下伏燈影組白云巖或是麥地坪組含磷地層呈平行不整合接觸，與上伏滄浪鋪組紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖整合接觸。四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組埋藏深度多在5 000 m以下，向四周埋藏深度變淺，在盆地北部、北東部、東南邊緣有出露。四川盆地大部分地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積厚度變化大，盆地內(nèi)大部分地區(qū)沉積厚度在200 m左右，但在部分地區(qū)沉積厚度大：盆地內(nèi)陸棚內(nèi)凹陷中部宜賓、長(zhǎng)寧地區(qū)沉積厚度可達(dá)492 m；陸棚內(nèi)凹陷凹陷北部南江、東溪河等地區(qū)沉積厚度可達(dá)666 m；川東北淺水緩斜坡城口、雞心嶺等地區(qū)沉積厚度可高達(dá)1 342 m；川東南石柱、黔江等地區(qū)沉積厚度可達(dá)300～500 m[31]。這些沉積厚度較大的區(qū)域出現(xiàn)與陸棚內(nèi)凹陷、淺水緩斜坡、川東南淺水陸棚等特殊構(gòu)造環(huán)境有著重要關(guān)聯(lián)。

表1 四川盆地及周緣區(qū)梅樹(shù)村階—筇竹寺階地層對(duì)比表（據(jù)文獻(xiàn)[48?51]，有修改）Table 1 Stratigraphic comparison from Meishucun to Qiongzhusi period in and around Sichuan Basin(modified from references[48?51])

前人對(duì)四川盆地早寒武世構(gòu)造特征及演化的大量研究表明，四川盆地各地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積特征差異巨大，其中各地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境差異是影響其構(gòu)造—古地理格局的重要原因。川東北在被動(dòng)大陸邊緣及克拉通盆地影響下形成的淺水緩斜坡區(qū)、川東南向深部過(guò)渡的淺水陸棚區(qū)、川西—川中地區(qū)陸棚內(nèi)凹陷區(qū)等是影響四川盆地早寒武世沉積的重要構(gòu)造區(qū)域。需要對(duì)不同構(gòu)造區(qū)域的下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積特征差異進(jìn)行系統(tǒng)刻畫(huà)和對(duì)比。

2 巖性組合類型

本文通過(guò)對(duì)筇竹寺組巖性組合類型研究，認(rèn)為四川盆地不同地區(qū)的巖性組合具有明顯差異。主要識(shí)別出以下4種不同的巖性組合類型，其特征如下。

2.1 非對(duì)稱快速退積型

非對(duì)稱快速退積型巖性組合以下降半旋回遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上升半旋回的不對(duì)稱性發(fā)育為特征，巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)頁(yè)巖互層（圖2a）。非對(duì)稱快速退積型巖性組合在四川盆地陸棚內(nèi)凹陷區(qū)、川東北淺水緩斜坡區(qū)、川東南淺水陸棚區(qū)筇竹寺組中均廣泛發(fā)育。

非對(duì)稱快速退積型反映沉積環(huán)境水體快速上升、緩慢（或持續(xù)）下降的變化過(guò)程，沉積物粒度由粗到細(xì)變化迅速。

2.2 非對(duì)稱快速進(jìn)積型

非對(duì)稱快速進(jìn)積型巖性組合以下降半旋回遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上升半旋回的不對(duì)稱性發(fā)育為特征，巖性主要為含粉砂泥巖、泥灰?guī)r與粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖—灰?guī)r（圖2b）。非對(duì)稱快速進(jìn)積型巖性組合在川東北淺水緩斜坡區(qū)發(fā)育。

非對(duì)稱快速進(jìn)積型巖性組合反映沉積環(huán)境水體緩慢（或持續(xù)）上升、快速下降的變化過(guò)程。

2.3 對(duì)稱退積—進(jìn)積型

對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合以上升半旋回和下降半旋回近對(duì)稱發(fā)育為特征，巖性主要為碳質(zhì)頁(yè)巖、泥灰?guī)r（圖2c）。對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合在陸棚內(nèi)凹陷區(qū)中部、川東南淺水陸棚區(qū)發(fā)育。

圖2 四川盆地筇竹寺組巖性組合類型Fig.2 Types of lithological assemblages of the Qiongzhusi Formation,Sichuan Basin

對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合代表基準(zhǔn)面持續(xù)上升之后又持續(xù)下降的沉積過(guò)程，反映了沉積環(huán)境水體淺—深—淺的變化過(guò)程。

2.4 進(jìn)積—進(jìn)積型

進(jìn)積—進(jìn)積型巖性組合以兩個(gè)或兩個(gè)以上的下降半旋回縱向疊置發(fā)育為特征，巖性主要為泥巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層，自下而上泥巖層厚度變小，泥質(zhì)粉砂巖與粉砂巖層厚度變大、且砂質(zhì)粒度變粗。進(jìn)積—進(jìn)積型巖性組合樣式在四川盆地西部葛村濱岸海灘—陸棚環(huán)境的筇竹寺組下部發(fā)育。

進(jìn)積—進(jìn)積型巖性組合通常反映沉積水體不斷下降、水體持續(xù)變淺的沉積環(huán)境。

對(duì)四川盆地筇竹寺組巖性組合識(shí)別及分布規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，四川盆地筇竹寺組巖性組合總體以非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主（圖3），反映了早寒武世筇竹寺期四川盆地總體的快速海進(jìn)—緩慢海退的沉積背景，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在巖性組合底部發(fā)育，全區(qū)可對(duì)比性強(qiáng)。但在各構(gòu)造分區(qū)巖性組合及其反映的沉積環(huán)境也有一定差異：川東北淺水緩斜坡區(qū)緊鄰古陸、前陸盆地及被動(dòng)大陸邊緣，水體深度變化大，本地區(qū)部分巖性組合表現(xiàn)為非對(duì)稱快速進(jìn)積型；而陸棚內(nèi)凹陷區(qū)和川東南淺水陸棚區(qū)的部分區(qū)域巖性組合表現(xiàn)對(duì)稱退積—進(jìn)積型；川西濱岸海灘—陸棚地區(qū)靠近瀘定古陸，受海侵影響較少，在海退時(shí)水體不斷下降、水體持續(xù)變淺，本地區(qū)部分剖面顯示筇竹寺組下部表現(xiàn)為進(jìn)積—進(jìn)積型的巖性組合。

圖3 四川盆地陸棚內(nèi)凹陷區(qū)筇竹寺組巖相組合與沉積旋回劃分Fig.3 Lithofacies assemblages and sedimentary cycle division of Qiongzhusi Formation in the shelf depression of Sichuan Basin

3 沉積相類型及沉積環(huán)境

整個(gè)四川盆地筇竹寺組巖性組合均以非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，判斷早寒武世四川盆地的重要沉積環(huán)境為全區(qū)域的快速海進(jìn)—緩慢海退。在此沉積環(huán)境背景基礎(chǔ)上，結(jié)合巖性、沉積構(gòu)造等特征進(jìn)行沉積相劃分。

3.1 濱岸相

濱岸相圍繞古陸，在陸棚內(nèi)凹陷區(qū)的西部、北部發(fā)育。根據(jù)其沉積環(huán)境和沉積物特征可劃分近濱亞相和遠(yuǎn)濱亞相。濱岸相水動(dòng)力較強(qiáng)，發(fā)育氧化—弱還原環(huán)境，發(fā)育灰綠色和紫紅色粉砂巖、細(xì)砂巖（圖4a），有機(jī)質(zhì)含量低。障壁型濱岸也較為發(fā)育，鈣質(zhì)含量較高，鹽度略高于廣海地區(qū)。在障壁濱岸的局部閉塞環(huán)境也發(fā)育黑色頁(yè)巖（圖4b）。沉積構(gòu)造表現(xiàn)為較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，可見(jiàn)波狀層理、交錯(cuò)層理、平行層理，也可見(jiàn)砂紋層理。

3.2 陸棚相

陸棚相主要在四川盆地廣泛發(fā)育，由淺水陸棚亞相、半深水陸棚亞相、深水陸棚亞相、棚內(nèi)裂谷亞相組成。淺水陸棚發(fā)育在低潮線以下至風(fēng)暴浪基面附近的區(qū)域，具有明顯的波浪改造特征，發(fā)育砂泥混坪和泥坪微相。巖性為綠灰色、灰綠色頁(yè)巖，見(jiàn)砂質(zhì)紋層、波狀層理、交錯(cuò)層理（圖4f，g）。

圖4 四川盆地筇竹寺組沉積相的巖性標(biāo)志Fig.4 Lithological indicators of sedimentary facies of the Qiongzhusi Formation,Sichuan Basin

半深水陸棚沉積為深水陸棚和淺水陸棚的過(guò)渡沉積環(huán)境，主要發(fā)育在風(fēng)暴浪基面附近，基本不受波浪影響的靜水環(huán)境，泥質(zhì)含量比淺水陸棚高。半深水陸棚的巖性以灰黑色薄層粉砂質(zhì)泥巖、泥頁(yè)巖與泥灰?guī)r的夾層為主。

深水陸棚沉積發(fā)育在水體深度較大的陸棚上，風(fēng)暴浪基面以下的靜水環(huán)境，局部發(fā)育濁積砂，還原性較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高，發(fā)育在海侵序列中。巖性為頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖和粉砂質(zhì)頁(yè)巖，顏色為灰黑色至黑色，沉積構(gòu)造以不發(fā)育明顯層理的塊狀構(gòu)造為主，局部可見(jiàn)水平層理、包卷層理，以及黃鐵礦團(tuán)塊（圖4）。

棚內(nèi)裂谷沉積主要發(fā)育在陸棚內(nèi)凹陷區(qū)深水陸棚沉積之下，水體深，還原性強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)豐度高，巖性為黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖。

4 不同構(gòu)造區(qū)域古環(huán)境分析

不同構(gòu)造區(qū)域沉積環(huán)境的差異能表現(xiàn)在主量元素、微量元素及稀土元素的含量上，因此沉積物中主量元素、微量元素、稀土元素的含量及其組合關(guān)系常用來(lái)進(jìn)行古環(huán)境分析。前人在四川盆地南緣永善肖灘[52]、四川盆地中部威201井[53]、四川盆地南部寧206井[53]、四川盆地東南緣丁臺(tái)剖面[54]、四川盆地東北部沙灘[55]等地進(jìn)行了取樣和主量元素、微量元素及稀土元素含量的測(cè)定。基于前人對(duì)筇竹寺組沉積物元素含量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試資料和研究區(qū)資料井巖芯、實(shí)測(cè)剖面沉積特征，對(duì)四川盆地筇竹寺組典型鉆井、剖面頁(yè)巖古環(huán)境進(jìn)行識(shí)別、對(duì)比，分析四川盆地筇竹寺組頁(yè)巖發(fā)育的氧化—還原條件、古氣候及古有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)力等古環(huán)境特征與構(gòu)造區(qū)域的關(guān)系。

4.1 古環(huán)境識(shí)別標(biāo)志

筇竹寺組沉積環(huán)境的氧化還原條件可以依據(jù)V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co等指標(biāo)進(jìn)行分析[23?24]，結(jié)合具體沉積環(huán)境，V/（V+Ni）能較好的反映氧化還原條件。巖石中V/（V+Ni）>0.57時(shí)，其沉積環(huán)境為靜海和缺氧環(huán)境，而V/（V+Ni）<0.46時(shí)，其沉積環(huán)境為氧化環(huán)境[56?58]（圖5）。

圖5 四川盆地各構(gòu)造區(qū)域筇竹寺期氧化還原特征對(duì)比（數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)[52?55]）Fig.5 Comparison of redox characteristics of the Qiongzhusi period in each structural area of the Sichuan Basin(data from references[52?55])

古氣候控制著沉積作用，也一定程度上控制著沉積巖中微量元素的含量[59]。V在溫暖潮濕的環(huán)境中更為富集，Sr/Cu也能較為準(zhǔn)確的對(duì)古氣候進(jìn)行識(shí)別，Sr/Cu比值介于1.3～5.0指示溫暖、潮濕氣候，而Sr/Cu比值大于5.0則指示干旱、炎熱氣候[60?61]（圖6）。

圖6 四川盆地各構(gòu)造區(qū)域筇竹寺期古氣候特征對(duì)比（數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)[52?55]）Fig.6 Comparison of paleoclimates in the structural regions of the Sichuan Basin(data from references[52?55])

Mo是隨有機(jī)質(zhì)一起沉淀下來(lái)的，與水體的有機(jī)碳通量有關(guān)，受后期的變化影響較少，在黑色頁(yè)巖和缺氧海相盆地沉積物中有機(jī)質(zhì)含量與Mo濃度存在正相關(guān)關(guān)系，Mo能反映古生產(chǎn)力大小[62]（圖7）。

圖7 四川盆地各構(gòu)造區(qū)域筇竹寺期古生產(chǎn)力特征對(duì)比（數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)[52?55]）Fig.7 Comparison of paleoproductivity in the structural regions of the Sichuan Basin(data from references[52?55])

4.2 川東北淺水緩斜坡區(qū)古環(huán)境

川東北淺水緩斜坡區(qū)為非對(duì)稱快速進(jìn)積型巖性組合發(fā)育，長(zhǎng)期發(fā)育深水陸棚沉積。由V/（V+Ni）指示的氧化還原條件顯示總體上為由強(qiáng)變?nèi)醯倪€原環(huán)境，有5個(gè)氧化還原性變化的周期，但各周期比其他分區(qū)變化波動(dòng)??；由Sr/Cu指示的古氣候顯示早期為穩(wěn)定的潮濕、溫暖氣候，在晚期迅速變得干旱、炎熱；由Mo指示的古生產(chǎn)力顯示前期激增后迅速衰竭到極低。

4.3 川東南淺水陸棚區(qū)古環(huán)境

川東南淺水陸棚區(qū)以非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，水體較深且變化較小。由V/（V+Ni）指示的氧化還原條件顯示克拉通盆地區(qū)筇竹寺時(shí)期長(zhǎng)期處于缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境中；由V指示的古氣候顯示從早期穩(wěn)定的潮濕、溫暖氣候，向干旱、炎熱周期性變化；由Mo指示的古生產(chǎn)力顯示前期古生產(chǎn)力較高，后期減少到較低水平。

4.4 陸棚內(nèi)凹陷區(qū)古環(huán)境

陸棚內(nèi)凹陷區(qū)西外側(cè)以濱岸相為主，發(fā)育持續(xù)進(jìn)積型巖性組合，水體深淺變化大，氧化—還原性波動(dòng)大，古生產(chǎn)力水平較低。

陸棚內(nèi)凹陷區(qū)巖性組合主要以非對(duì)稱快速退積型為主，部分地區(qū)也發(fā)育對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合，快速退積時(shí)期為深水陸棚沉積，沉積較厚的黑色頁(yè)巖，水體較深，處于貧氧環(huán)境，古生產(chǎn)力水平較高，而進(jìn)積時(shí)期則發(fā)育半深水陸棚和淺水陸棚。

5 四川盆地筇竹寺組沉積體系劃分

對(duì)研究區(qū)不同分區(qū)的鉆井及野外剖面的沉積亞相對(duì)比研究（表2），結(jié)合不同構(gòu)造區(qū)域巖性組合、古環(huán)境特征差異，對(duì)四川盆地不同構(gòu)造背景下沉積體系進(jìn)行劃分。四川盆地筇竹寺組發(fā)育陸棚內(nèi)凹陷區(qū)沉積體系、濱岸海灘—陸棚沉積體系、川東南淺水陸棚區(qū)沉積體系、川東北淺水緩斜坡區(qū)沉積體系4種類型。

5.1 陸棚內(nèi)凹陷區(qū)沉積體系

早寒武世筇竹寺組沉積時(shí)期，由于四川盆地中西部綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧陸棚內(nèi)凹陷（拉張槽）的存在，發(fā)育陸棚內(nèi)凹陷為主的沉積。該沉積體系發(fā)育濱岸相和陸棚相，以及近濱、遠(yuǎn)濱、淺水陸棚、半深水陸棚、深水陸棚、棚內(nèi)裂谷6類沉積亞相（圖8）。陸棚內(nèi)凹陷區(qū)有快速海侵、緩慢海退的特征，海侵時(shí)期陸棚內(nèi)凹陷區(qū)內(nèi)發(fā)育厚層黑色頁(yè)巖，水體深且貧氧，古生產(chǎn)力高。

該區(qū)內(nèi)筇竹寺組巖性組合常為泥頁(yè)巖—泥質(zhì)粉砂巖—泥頁(yè)巖—泥質(zhì)粉砂巖（泥質(zhì)灰?guī)r），靠近綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧陸棚內(nèi)凹陷中心的泥頁(yè)巖厚度和泥頁(yè)巖占比明顯增大（表2、圖8）。在川西至川中地區(qū)，陸棚內(nèi)凹陷是影響筇竹寺組沉積環(huán)境的重要因素。在此構(gòu)造區(qū)域，根據(jù)巖性組合對(duì)比，顯示經(jīng)歷兩次海侵，海平面周期變化，發(fā)育兩個(gè)完整的中期旋回。陸棚內(nèi)凹陷區(qū)內(nèi)筇竹寺組沉積厚度可達(dá)500 m。陸棚內(nèi)凹陷區(qū)深水沉積與淺水沉積厚度比例可達(dá)1∶1，陸棚內(nèi)凹陷區(qū)西內(nèi)側(cè)深水沉積與淺水沉積厚度比例在1∶2左右。陸棚內(nèi)凹陷區(qū)東側(cè)深水沉積物較少，與淺水沉積物厚度之比小于1∶2。

圖8 四川盆地筇竹寺組濱岸海灘陸棚區(qū)、陸棚內(nèi)凹陷區(qū)沉積體系典型井/剖面對(duì)比Fig.8 Typical well/profile correlation of depositional system in coastal beach shelf area and shelf depression area of the Qiongzhusi Formation,Sichuan Basin

表2 各沉積體系下亞相特征Table 2 Subfacies characteristics of each sedimentary system

5.2 濱岸海灘—陸棚沉積體系

早寒武世筇竹寺組沉積時(shí)期，四川盆地西側(cè)由于臨近四川盆地西緣、北緣古陸，有物源供給時(shí)間長(zhǎng)、沉積物以粒度較粗的砂巖為主、持續(xù)海退、氧化—還原性波動(dòng)大、水動(dòng)力變化頻繁、古生產(chǎn)力水平低等特征。

濱岸海灘—陸棚沉積體系分布區(qū)位于四川盆地西部、綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧陸棚內(nèi)凹陷（拉張槽）西側(cè)和北側(cè)，該沉積體系下發(fā)育濱岸、淺水陸棚、深水陸棚3類亞相。除障壁濱岸含鈣質(zhì)外，此沉積體系的淺水陸棚相也普遍含灰質(zhì)，并且從四川盆地東北地區(qū)向盆地外緣，灰質(zhì)占比增高，泥頁(yè)巖占比減小（圖8）。

5.3 川東南淺水陸棚區(qū)沉積體系

在早寒武世筇竹寺組沉積時(shí)期，四川盆地東南部淺水陸棚區(qū)與川東鄂西、湘黔深水陸棚相接，以非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，水體較深且變化較小，處于缺氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)保存條件好，氣候由潮濕、溫暖變?yōu)楦珊?、炎熱，古生產(chǎn)力迅速增大后變小，筇竹寺組沉積厚度較小，平均厚度為150 m（圖9）。

圖9 四川盆地筇竹寺組川東南淺水陸棚區(qū)典型井/剖面對(duì)比Fig.9 Comparison of typical wells/sections in shallow?water shelf area in southeastern Sichuan,Qiongzhusi Formation,Sichuan Basin

川東南淺水陸棚區(qū)沉積體系分布區(qū)域在四川盆地川東、川東南克拉通盆地邊緣區(qū)，在此體系下主要發(fā)育淺水陸棚和深水陸棚亞相。本區(qū)域淺水陸棚亞相發(fā)育灰黑色泥頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，具水平層理、波狀層理，有機(jī)質(zhì)豐度相比陸棚內(nèi)凹陷和濱岸沉積體系的淺水亞相均要高；本區(qū)域深水陸棚亞相發(fā)育黑色水平層理、塊狀層理碳質(zhì)泥頁(yè)巖。

5.4 川東北淺水緩斜坡區(qū)沉積體系

在早寒武世筇竹寺沉積時(shí)期，四川盆地東北部臨近被動(dòng)大陸邊緣，水體較深且變化小，長(zhǎng)期發(fā)育深水陸棚沉積，氣候干旱、炎熱逐漸變?yōu)闇嘏⒊睗?，古生產(chǎn)力迅速增大后變小，長(zhǎng)期處于缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)保存條件好，臨近古陸，沉積物粒度大，筇竹寺組沉積厚度大，普遍厚度可達(dá)400 m，同時(shí)此地區(qū)深水沉積的黑色頁(yè)巖的比例也較大。

川東北淺水緩斜坡區(qū)沉積體系分布區(qū)域在川東北地區(qū)，在此體系下主要發(fā)育淺水陸棚和深水陸棚亞相（圖10）。淺水陸棚亞相分布范圍較小，發(fā)育灰黑色泥頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，具水平層理、波狀層理；深水陸棚在本區(qū)域分布廣泛，穩(wěn)定發(fā)育較厚的黑色水平層理、塊狀層理碳質(zhì)泥頁(yè)巖。

圖10 四川盆地筇竹寺組川東北淺水緩坡區(qū)典型井/剖面對(duì)比Fig.10 Comparison of typical wells/sections in the shallow?water gentle?slope area of northeastern Sichuan,Qiongzhusi Formation,Sichuan Basin

6 沉積差異對(duì)構(gòu)造的響應(yīng)

四川盆地受震旦紀(jì)和寒武紀(jì)多幕桐灣運(yùn)動(dòng)的影響，燈影峽階、梅樹(shù)村階、筇竹寺階常遭受不同程度剝蝕。同時(shí)早寒武世四川盆地具有的特殊的古陸環(huán)繞、處于被動(dòng)大陸邊緣、發(fā)育陸棚內(nèi)凹陷等特殊構(gòu)造位置，在不同構(gòu)造區(qū)域的筇竹寺組沉積特征差異清晰的記錄了構(gòu)造位置對(duì)其的影響。

陸棚內(nèi)凹陷是對(duì)四川盆地中部地區(qū)筇竹寺沉積最大的構(gòu)造，前人成功揭示川中綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧陸棚內(nèi)凹陷（拉張槽）的存在[37,63?64]，很好的解釋四川盆地中部筇竹寺組厚度在南北向增大且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)四川盆地內(nèi)筇竹寺組平均厚度，也很好的解釋了在陸棚內(nèi)凹陷的東西側(cè)斜坡部位富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育環(huán)境更有利。本次研究中，陸棚內(nèi)凹陷區(qū)域各井剖面均顯示巖性組合以非對(duì)稱快速退積型為主，沉積物粒度由粗到細(xì)變化迅速，反映了快速海侵，故陸棚內(nèi)凹陷區(qū)經(jīng)受了快速海侵、緩慢海退的水體變化過(guò)程，符合陸棚凹陷區(qū)這一構(gòu)造低部位的特征。陸棚內(nèi)凹陷區(qū)由于處于四川盆地內(nèi)部，水體環(huán)境更為局限，因此對(duì)于古氣候、古生產(chǎn)力的變化均較為敏感，這在本地區(qū)沉積物中古環(huán)境替代指標(biāo)的元素含量得到體現(xiàn)。

在川東北地區(qū)，筇竹寺組發(fā)育受控于古陸與前陸盆地，本地區(qū)水體深度由淺水環(huán)境到深水環(huán)境的突變，處在淺水緩斜坡區(qū)北東部的落人洞剖面筇竹寺組厚度116 m，處在淺水緩斜坡區(qū)中部的城口紅坪村剖面厚度624 m，而淺水緩斜坡區(qū)南西部的雞心嶺剖面筇竹寺組厚度1 342 m，是斜坡構(gòu)造位置下沉積厚度顯著變化的直接顯示。在川東北由于臨近漢南古陸，有機(jī)質(zhì)來(lái)源廣，保存條件好，沉積物粒度大，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在整個(gè)筇竹寺組占比較大。

在川東南地區(qū)淺水陸棚地區(qū)，筇竹寺沉積物厚度小幅度增加，氧化還原性顯示本地區(qū)長(zhǎng)期處于強(qiáng)缺氧環(huán)境。本地區(qū)古生產(chǎn)力水平較高、有機(jī)質(zhì)更為富集，這與川東南地區(qū)淺水陸棚臨近熱水沉積區(qū)密切相關(guān)，在本地區(qū)沉積物中元素含量的變化中得到體現(xiàn)。

在川西地區(qū)，筇竹寺組發(fā)育受控于古陸，同時(shí)長(zhǎng)期處于濱岸海灘—淺水陸棚環(huán)境，筇竹寺組下部巖性段常常不發(fā)育，筇竹寺組沉積厚度僅有200 m左右。有機(jī)質(zhì)富集程度相較川中陸棚內(nèi)凹陷區(qū)和川東北地區(qū)均較低。同時(shí)本地區(qū)沉積物中元素含量的變化，指示了在海退時(shí)，水體深度降低，古生產(chǎn)力水平下降比較明顯。這些沉積特征差異均與川西地區(qū)受古陸和陸棚內(nèi)凹陷影響，長(zhǎng)期處于濱岸海灘—淺水陸棚沉積環(huán)境的構(gòu)造位置密切相關(guān)。

7 結(jié)論

（1）四川盆地筇竹寺時(shí)期川東北淺水緩斜坡區(qū)發(fā)育非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主；川東南淺水陸棚區(qū)發(fā)育非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，部分地區(qū)發(fā)育對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合；陸棚內(nèi)凹陷區(qū)也以發(fā)育非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，同時(shí)也在陸棚內(nèi)凹陷區(qū)中部發(fā)育對(duì)稱退積—進(jìn)積型巖性組合；川西濱岸巖性組合也以非對(duì)稱快速退積型巖性組合為主，部分地區(qū)底部筇竹寺組發(fā)育進(jìn)積—進(jìn)積型巖性組合。

（2）四川盆地筇竹寺時(shí)期川東北淺水緩斜坡區(qū)古環(huán)境演化特征為臨近大洋，水體較深且變化小，長(zhǎng)期發(fā)育深水陸棚沉積，處于缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境，氣候干旱、炎熱，生產(chǎn)力急劇增大后衰竭；川東南淺水陸棚區(qū)水體較深且變化較小，處于缺氧環(huán)境，氣候由潮濕逐漸干旱，生產(chǎn)力逐漸降低；陸棚內(nèi)凹陷區(qū)中部快速退積時(shí)期為深水陸棚沉積，水體較深，處于貧氧環(huán)境，古生產(chǎn)力水平較高，沉積黑色頁(yè)巖，而進(jìn)積時(shí)期則發(fā)育半深水陸棚和淺水陸棚；陸棚內(nèi)凹陷區(qū)西部水體不斷變淺，發(fā)育持續(xù)進(jìn)積型巖性組合，氧化—還原性波動(dòng)大，生產(chǎn)力水平較低。

（3）依據(jù)對(duì)四川盆地筇竹寺組巖性組合及古環(huán)境演化分析，建立了在濱岸、川東北淺水緩斜坡、川東南淺水陸棚、陸棚內(nèi)凹陷等特殊構(gòu)造位置背景下的沉積體系，不同沉積體系下筇竹寺組的沉積特征差異均是其構(gòu)造差異的體現(xiàn)。川東北主要發(fā)育川東北淺水緩斜坡沉積體系，川南—川東主要發(fā)育川東南淺水陸棚區(qū)沉積體系，川西地區(qū)主要發(fā)育濱岸海灘—陸棚沉積體系，川中地區(qū)主要發(fā)育陸棚內(nèi)凹陷沉積體系。在此4種沉積體系下發(fā)育近濱亞相、遠(yuǎn)濱亞相、淺水陸棚、半深水陸棚、深水陸棚、棚內(nèi)裂谷6種沉積亞相類型。