刘君龙，孙冬胜，纪友亮，尹伟，于海跃，王天云

（1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京102249；3.中国石油 东方地球物理公司 新兴物探开发处，河北 涿州 072751）

浅水三角洲是指在水体较浅、地形较平缓的沉积区形成的以分流河道砂体及分流砂坝为主的三角洲类型，其研究已有数十年的历史，并于20世纪80年代开始逐渐被中国学者关注[1-2]。经多年勘探实践证实，在中国大型拗陷湖盆和断陷湖盆均发育浅水三角洲沉积，并具有巨大的资源勘探潜力[3-4]。国内外学者基于现代沉积和古代地层实例，讨论了浅水三角洲发育背景[5-6]，阐明了其沉积特征和分布规律[7-8]。研究认为：①地形平坦开阔、水体较浅是浅水三角洲发育的基本条件；②具有典型浅水三角洲识别标志和沉积特征；③河流进积作用是浅水三角洲形成的主要控制因素；④波浪作用会对三角洲前缘进行不同程度的改造。但是，对浅水三角洲发育的控制因素分析尚不全面，如随着岸线的不断变化，由于湖浪淘洗、河流进积等因素的改造，浅水三角洲沉积与破坏的演化过程。因此，如何开展前陆盆地浅水三角洲的沉积特征和控制因素的研究，是一个十分有意义的科学问题。

在前人研究基础上，笔者以川西地区晚侏罗世前陆盆地发育的浅水三角洲为例，利用地震数据、测井和录井等资料，阐明前陆盆地发育的浅水三角洲沉积特征及主控因素，以期推动浅水三角洲理论在陆相湖盆研究中的发展。

1 研究区概况

川西坳陷位于龙门山与龙泉山所限定的四川盆地西部，是晚三叠世以来形成的叠覆型盆地[9-11]。研究区中段西缘以龙门山冲断带为界（图1），东缘以龙泉山隆起带为界，北至安县，南至成都，勘探面积约为1.1×104km2.

上侏罗统蓬莱镇组沉积期，川西坳陷是一个再生前陆盆地[11-14]，地形平坦开阔，气候炎热干旱，发育了一套以浅水三角洲为主的沉积体系（图2）[15-18]，构造活动相对比较平稳，盆地整体表现为持续下降的沉积背景。蓬莱镇组厚度较稳定，为800～1 100 m，具西厚东薄的特点，以灰绿色厚层块状中细粒长石质石英砂岩与棕褐色泥岩互层为特征，自下而上分为蓬一段（J3p1）、蓬二段（J3p2）、蓬三段（J3p3）和蓬四段（J3p4）。

图1 研究区构造位置（据文献［11］修改）

图2 川西地区侏罗纪前陆盆地构造地层演化特征（剖面位置见图1）

2 海平面变化与沉积特征

晚侏罗世，川西坳陷地形平坦开阔，气候炎热干旱，发育了一套以浅水三角洲为主的沉积体系[15-18]。川西坳陷的物源区主要有5个[16-18]，分别为龙门山北段—米仓山广元（a）、龙门山中段安县（b1）、汉旺（b2）、都江堰（b3）和龙门山南段宝兴—雾中山一带（c）。这一时期，川西坳陷共经历了2次大规模的湖平面上升和下降的过程[16]。

2.1 蓬一段沉积期

蓬一段沉积期（图3a，图3b），湖平面上升，来自不同方向的沉积体系展布范围较小，向陆地方向退积。共发育长轴（a物源）和短轴（b1，b2和b3物源）2个方向的物源（图3a，图3b和图4），受龙门山中段的逆冲推覆影响，短轴方向物源为这一时期的主要物源，b3物源尤为突出。研究区主要发育冲积扇—冲积平原—浅水三角洲—湖泊沉积体系，其中浅水三角洲是这一时期主要的沉积相类型，可以进一步划分为浅水三角洲平原、内前缘和外前缘3个亚相。浅水三角洲平原砂地比为0.4～0.5，主要分布在温江地区，平行龙门山走向分布，面积约为2 704 km2；浅水三角洲内前缘砂地比为0.2～0.4，主要分布在温江—新都一带，面积约为3 025 km2；浅水三角洲外前缘砂地比为0.1～0.2，主要分布在洛带—中江—绵阳一带，呈环带状和席状，面积约为2 500 km2.

2.2 蓬二段沉积期

蓬二段沉积期（图3c，图3d），湖平面开始下降，沉积体系范围逐渐扩大，并向盆地中心大规模进积。在物源方面，与蓬一段沉积期相比，具有继承发展性，共发育长轴（a物源）和短轴（b1，b2，b3和c物源）2个方向的物源（图3c，图3d和图4），受龙门山北段—米仓山的逆冲推覆影响，长轴方向的a物源供给作用增强，是研究区的主要物源；长轴物源和短轴物源在绵阳—新都地区交会。研究区主要发育冲积扇—冲积平原—浅水三角洲—湖泊沉积体系，浅水三角洲是蓬二段沉积期主要的沉积相类型，可以进一步划分为浅水三角洲平原、内前缘和外前缘3个亚相。浅水三角洲平原砂地比为0.3～0.4，主要分布在什邡—文星一带，面积约为4 225 km2；浅水三角洲内前缘砂地比为0.2～0.3，主要分布在大邑—德阳—新场一带，面积约为2 809 km2；浅水三角洲外前缘砂地比为0.1～0.2，主要分布在温江—洛带一带，呈席状，面积约为3 025 km2.

图3 研究区蓬一段—蓬二段沉积体系展布

2.3 蓬三段沉积期

蓬三段沉积期（图5a，图5b），由于湖平面再次上升，与蓬二段沉积期相比，不同方向的沉积体系展布范围减小，向陆地方向微弱退积。共发育长轴（a物源）和短轴（b1，b2，b3和c物源）2个方向的物源（图5a，图5b和图4），伴随着构造作用的转换，沉积体系也发生迁移，龙门山中段b1物源发生强烈进积作用，是这一时期的主要物源之一；长轴物源和短轴物源在绵阳—文星—中江地区交会。研究区主要发育冲积扇—冲积平原—浅水三角洲—湖泊沉积体系，其中浅水三角洲是这一时期主要的沉积相类型，可以进一步划分为浅水三角洲平原、内前缘和外前缘3个亚相。浅水三角洲平原砂地比为0.3～0.4，主要分布在什邡—新场—文星一带，面积约为3 844 km2；浅水三角洲内前缘砂地比为0.2～0.3，主要分布在大邑—新都一带，面积约为3 025 km2；浅水三角洲外前缘砂地比为0.1～0.2，主要分布在洛带—中江—绵阳一带，呈环带状和席状分布，面积约为3 136 km2.

2.4 蓬四段沉积期

蓬四段沉积期（图5c，图5d），湖平面再次下降，不同方向沉积体系范围逐渐扩大，并向盆地中心强烈进积。在物源方面，与蓬三段沉积期相比，具有一定的继承性，共发育长轴（a物源）和短轴（b1，b2，b3和c物源）2个方向的物源（图5c，图5d和图4），由于这一时期前陆盆地的构造作用整体增强，来自不同方向的物源都向坳陷中心强烈进积，长轴物源和短轴物源在绵阳—中江地区交汇。研究区主要发育冲积扇—冲积平原—浅水三角洲—湖泊沉积体系，浅水三角洲是蓬四段沉积期主要的沉积相类型，可以进一步划分为浅水三角洲平原、内前缘和外前缘3个亚相。浅水三角洲平原砂地比为0.3～0.4，主要分布在新都—什邡—新场和中江地区，面积约为4 900 km2；浅水三角洲内前缘砂地比为0.2～0.3，主要分布在新都—洛带—中江一带，面积约为2 601 km2；浅水三角洲外前缘砂地比为0.1～0.2，主要分布在温江—成都一带，呈席状，面积约为2 809 km2.

图4 研究区蓬莱镇组井震结合沉积相分析（剖面位置见图3）

3 主控因素分析

陆相湖盆浅水三角洲的形成受多种因素控制，包括自旋回因素，如河流的进积作用；异旋回因素，如构造运动[19]、气候变化[20]、基准面升降[21]和物源供给[22]等。对一个完整的源—汇—聚系统而言，在中游和下游，沉积体系的演化主要受海（湖）平面（近似基准面）升降控制[19]，而在上游，海（湖）平面升降所引起的基准面变化基本不会影响浅水三角洲的形成与发育，山前构造抬升作用所导致的基准面变化，是控制浅水三角洲演化的主要因素[19，23]。

在晚侏罗世，研究区所发育的浅水三角洲处于整个河流沉积体系的中游和下游，因此，河流能量和基准面变化是控制蓬莱镇组浅水三角洲发育的重要因素。在构造方面，由于研究区距离龙门山北段—米仓山推覆构造带较远，因此，构造活动相对比较平稳，盆地整体表现为稳定下降的沉积背景[12-13]。然而，在前陆盆地，幕式造山运动是其典型特征[14]，构造抬升控制着物源区的迁移，进而分配其内部沉积物的充填，因此，幕式构造抬升作用也是蓬莱镇组浅水三角洲发育的主控因素之一。

3.1 河流能量

前人在对典型浅水三角洲—密西西比三角洲研究过程中认为，河流能量和侵蚀能力是控制其分支河道体系发育的2个重要因素[24]。尽管密西西比三角洲是一个海洋三角洲，但是，在陆上河流冲积体系部分，与湖泊三角洲具有一定对比性。蓬莱镇组浅水三角洲分支河道体系主要发育在一个相对平坦开阔、岩性均一的冲积平原之上[15-18]，河流对下伏地层的侵蚀能力可以视作一个常数。因此，本文将重点讨论河流能量对浅水三角洲的控制作用。

河流能量与地形坡度呈线性相关，控制着浅水三角洲河道体系的形成与演化（图3，图5）。若不考虑洪水期，在上游方向，由于地形坡度较陡，距离物源较近，河流能量最大；在下游方向，由于地形坡度逐渐变缓，河道分叉[24-25]，河流能量逐渐减小，所携带沉积物粒度也逐渐减小（图6）。另外，在相对炎热和干旱的气候条件下，由于蒸发作用和渗流作用[25]，也会导致河流能量逐渐减小。因此，从上游向下游方向，河流能量逐渐减弱，其对下伏地层的侵蚀能力也逐渐降低。

图5 研究区蓬三段—蓬四段沉积体系展布

图6 研究区蓬莱镇组长轴方向物源（a物源）矿物成分和粒度分析

3.2 幕式构造抬升

除了自旋回因素，异旋回因素也对蓬莱镇组浅水三角洲具有重要的控制作用。川西坳陷在蓬莱镇组沉积期受板块的差异挤压应力影响，周围山脉发生幕式抬升[26-27]，控制着物源体系的变迁，进而控制沉积体系格局。主要包括龙门山中段前陆盆地阶段（蓬一段沉积期）、龙门山北段—米仓山前陆盆地阶段（蓬二段沉积期）和龙门山中段前陆盆地阶段（蓬三段和蓬四段沉积期）（图7，图8）。

图7 研究区晚侏罗世前陆盆地交替式、幕式抬升（据文献［26］和文献［27］修改）

龙门山中段前陆盆地阶段（蓬一段沉积期），构造应力主要集中在龙门山中段前缘，山体发生强烈隆升，大量碎屑物质从龙门山中段搬运下来，向坳陷内部汇聚，是研究区的主要物源。受构造运动的影响，研究区浅水三角洲呈现“短轴为主”的沉积格局（图3a，图3b），主要分布在温江—新都—什邡一带。

龙门山北段—米仓山前陆盆地阶段（蓬二段沉积期），受扬子板块差异性挤压的影响，构造作用发生迁移，前陆盆地的前缘坳陷发生转换，由龙门山中段转移到龙门山北段—米仓山前缘[26-27]。与此同时，由于山体强烈隆升，长轴方向的物源开始出现，主要为研究区供源。研究区浅水三角洲呈现“长轴为主、短轴为辅”的沉积格局（图3c，图3d），分别分布在中江以东地区和新都—德阳—文星一带。

进入龙门山中段前陆盆地阶段（蓬三段和蓬四段沉积期），在蓬三段沉积期，构造格局再次发生变换，区域挤压应力由龙门山北段—米仓山转移到龙门山中段前缘。短轴方向的物源再次承担重要角色，与长轴物源共同为研究区供源；与第二阶段相比，长轴方向的物源虽然有所减弱，但也是主要物源之一，以此区别于第一阶段。研究区浅水三角洲的展布呈现“短轴为主、长轴为辅”的沉积格局（图5a，图5b），分别分布在新都—什邡—新场—文星一带和中江地区。在晚侏罗世晚期，与蓬三段沉积期相比，构造活动整体增强。这一时期，来自短轴方向的物源大规模向前进积，与长轴方向物源一起，为研究区供源；浅水三角洲的展布呈现“长短轴共同存在、此消彼长”的沉积格局（图5c，图5d），短轴物源主要分布在新都—什邡—新场—文星一带，长轴物源主要分布在中江及以东地区。

图8 异旋回因素对研究区浅水三角洲的控制作用（据文献［26-27，29-30］修改）

3.3 基准面变化

基准面是指一个潜在的能量界面，用于描述地层的沉积状态。在界面之上的地层容易发生剥蚀作用，在界面之下，一般发生沉积作用，而在界面附近，一般发生过路不沉积。基准面的变化对湖—陆过渡沉积体系具有重要的影响，其控制着可容空间的大小，进而决定了沉积物的充填。一般地，对于陆相湖盆浅水三角洲，湖平面就是近似基准面。因此，湖平面的升降是影响陆相湖盆浅水三角洲复合砂体形成的重要因素。陆相湖盆与海洋环境不同，具有水体浅、体积小、能量弱等特点[28]。在这样一个环境下，湖平面的变化会相当敏感，季节性降水、河流注入量等因素都会影响湖平面的升降，进而影响基准面的变化。

在蓬莱镇组沉积期，研究区湖平面变化频繁[29-30]。假设盆地物源供给量为一个常数，在低频层序（二级—三级，约为3×106a，对应于本文的段）发育过程中，周期性的湖平面升降，控制着浅水三角洲的进积和退积（图8）。通过对研究区蓬莱镇组层序地层研究发现，这一时期，共发育2个三级层序，指示了2次较大规模的低频湖平面上升和下降的过程。以蓬一段—蓬二段沉积期为例，湖侵体系域（TST）发育时期（图3a，图3b），由于湖平面的缓慢上升，来自不同方向的沉积体系不断向陆地退积，湖域面积最广；在湖退体系域（RST）发育时期（图3c，图3d），湖平面开始逐渐下降，各个方向的物源体系开始大规模向盆地中心进积，湖域面积发生萎缩。在蓬三段—蓬四段沉积期（图5），湖平面变化、沉积体系演化与蓬一段—蓬二段沉积期具有相似的规律。

4 结论

（1）川西地区晚侏罗世前陆盆地发育的浅水三角洲沉积体系具有长轴、短轴物源共存的特点，并且在不同沉积阶段，长轴、短轴方向物源体系供源能力具差异性。

（2）前陆盆地发育的浅水三角洲主要受自旋回作用（如河流能量）和异旋回作用（如基准面变化和幕式构造抬升作用）等因素控制。河流能量强弱与地形坡度呈线性相关，控制着浅水三角洲分支河道的形成与迁移。湖平面（基准面）的升降，控制着浅水三角洲的进积与退积。

（3）在前陆盆地中，构造作用控制着物源体系的变迁，进而分配沉积体系格局，幕式构造抬升对浅水三角洲的控制作用，是前陆盆地区别于拗陷盆地和断陷盆地的主要特征。