川西坳陷天井山古油藏油源判識及其與深層油氣成藏關系厘定

梁 霄，吳亮亮，李亞丁，黎 菁，方新焰，蒲柏宇，汪 華，劉樹根

(1. 成都理工大學 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610059；2.中國石油集團 川慶鉆探工程有限公司 地質勘探開發研究院，成都 610051；3.中國科學院 廣州地球化學研究所 有機地球化學國家重點實驗室，廣州 510640；4.中國石油集團 西南油氣田公司 勘探開發研究院，成都 610041；5.西華大學，成都 610039)

四川盆地西部發育典型的沖斷帶—前陸盆地二元結構[1]。川西坳陷(川西前陸盆地)是晚三疊世后經歷印支、燕山與喜馬拉雅多期次構造運動形成的前陸坳陷(圖1)。川西坳陷北段油氣勘探具有復雜性、長期性以及曲折性特征，是四川盆地油氣勘探歷史最為悠久的地區之一[2-3]。隨著雙魚石—射箭河潛伏構造帶埋深超7 000 m的中二疊統棲霞組氣藏的發現，以及馬深1井、川深1井、角探1井等3口超8 000 m深井對下寒武統麥地坪組—筇竹寺組及燈影組的鉆探揭示，燈影組、棲霞組油裂解氣藏的原生油藏性質與規模可能均和現今天井山構造帶(天井山古隆起區)廣泛分布的古油藏系統密切相關。

圖1 四川盆地川西坳陷北段地質特征及烴源巖樣品分布

古油藏具有多重涵義，不僅包括地質歷史時期中的液態油藏或油藏殘跡，同時還包含原生液態油藏經降解蝕變后形成的殘留超重油(稠油)、油砂以及大型固體瀝青脈、瀝青砂、瀝青巖石等。川西坳陷北段(龍門山沖斷帶北段)油苗顯示極為豐富，據不完全統計，共發現油氣苗、稠油、油砂、瀝青脈等油氣顯示300余處[4]。川西坳陷北段分布廣泛的瀝青脈—油砂—稠油油苗表明，該區域存在大規模的油氣運聚與破壞過程，長期以來已受到石油地質學者的廣泛關注，并持續開展了基于有機地球化學、構造地質學與油氣成藏動力學的相關研究[5-12]。

川西坳陷北段古油藏油源具有零散性、局限性的特點，目前研究的重心多針對天井山構造帶北段礦山梁地區寒武系固體瀝青脈體。通過瀝青脈的展布形態與期次研究，采取常規地化方法，嘗試進行生物標志物、碳同位素的初步分析。相關研究成果未能對震旦系—寒武系烴源巖進行有效區分，并對瀝青脈基于Re-Os同位素的形成年代產生了較大爭議[5,7,9-10,13-14]。針對天井山構造帶上寺長江溝剖面棲霞組—茅口組與飛仙關組油苗、天井山構造核部泥盆系油苗及天井山構造南段厚壩—青林口地區侏羅系稠油油藏，前人已進行過較詳細的分析[4,15-17]。上述研究層位與地區分散，不同層位、不同相態的古油藏母源認識大部均傾向于以寒武系烴源巖的貢獻為主導[6,18-20]，但仍存在有上古生界烴源巖為主要母源的爭議[21-24]。早期有機地球化學的方法及實驗條件相對局限，只針對各小區域發現的單一層位古油藏進行簡單研究。新研究思路需拋開單純的古油藏油源示蹤所屬地球化學爭議問題，要與現今深層油氣勘探緊密結合。川西突變型盆—山結構體系下川西坳陷前陸擴展變形帶殘余古油藏與坳陷主體區內深層—超深層氣藏的成藏關系的厘定，對川西坳陷北段復雜構造背景下深層海相油氣成藏耦合過程的研究具有重要意義。

1 地質背景

1.1 天井山古隆起的厘定

古隆起是地質歷史時期受地球內、外動力綜合作用的地表正向構造單元[24]，古隆起對古老含油氣系統中油氣的早期聚集具有控制作用。依據四川盆地泥盆紀前沉積古地貌，認為受龍門山深大斷裂對槽臺區構造發展格局的控制，在四川盆地西北部存在一個古隆起。古隆起核部寒武系—奧陶系被剝蝕，命名為天井山古隆起[25]。早期研究認為，天井山古隆起與川中樂山—龍女寺古隆起同為加里東期古隆起，因天井山古隆起位于樂山—龍女寺古隆起北側，面積相比較小，認為其是四川盆地加里東期古隆起的組成部分[26]。由于受現今前山帶及前陸擴展變形帶復雜構造背景下地震資料品質以及區內缺少震旦系—寒武系鉆井的限制，天井山古隆起的精確構造邊界較難厘定。鑒于該區巖性、巖相的特殊性，鉆井并未揭示燈影組頂與下寒武統底部的接觸關系。下寒武統長江溝組是否按照1979年《四川省區域地層表》、1991年《四川省區域地質志》及滇東地層系統，將長江溝組和磨刀埡組分別與筇竹寺組和滄浪鋪組對應仍值得商榷。本文根據綿陽—長寧拉張槽北段內部下寒武統厚度變化趨勢[11-12]、區域出露層位及巖性關系，更傾向于將下寒武統長江溝組一段至二段和磨刀埡組分別與下寒武統中上部和川北閻王碥組對應。因而本文在天井山古隆起的初始隆升時間上與部分研究[24,27]具有略小差異。

受新生代以來青藏高原以羌塘地體和松潘—甘孜地體為核心由內向外逐漸擴展，在龍門山北段中部形成以疊瓦沖段系與雙重構造為主的天井山構造。1∶20萬地質圖中天井山構造帶內地層平面展布特征及地層間接觸關系十分清晰。依據天井山構造帶(包含礦山梁、碾子壩構造)核部和鄰區地層出露及其相互接觸關系，使天井山古隆起的整體特征得以大致呈現(圖2)。天井山古隆起位于早寒武世綿陽—長寧拉張槽東邊界①號陡坎西側，與現今天井山構造帶軸線大致重合，地表表現為NNE-SSW走向短軸—線性背斜。天井山古隆起整體位于四川省江油市—廣元市境內，北起礦山梁—碾子壩構造的馬村，南可延伸至青林口—馬角壩附近的水根頭村。天井山古隆起大致可分為三段：古隆起中段位于現今天井山構造核部的羅妙真—天井山—拌桶巖一帶，往北至廣元為北段，往南至江油為南段。

圖2 川西坳陷北段天井山古隆起區(天井山構造帶)現今地面地質特征及古油藏分布

早寒武世中晚期，位于早寒武世綿陽—長寧拉張槽北段中心的天井山古隆起雛形開始形成，在下寒武統底部筇竹寺組黑色碳質泥頁巖之上沉積了一套長江溝組海相碎屑砂礫巖(圖3a)。中晚寒武世—早奧陶世，受郁南運動影響，天井山古隆起進入 Ⅰ 幕隆升演化，中上寒武統與中下奧陶統在區域上存在缺失(圖3b)。晚奧陶世—早志留世，受加里東期都勻運動影響，天井山為間斷式差異隆升過程。天井山古隆起中南段隆升幅度最大，造成中上奧陶統及下志留統大部分缺失(圖3c)。泥盆紀—石炭紀為古隆起演化Ⅲ幕，受晚古生代海西運動影響，天井山地區為隆坳相間的沉積格局。古隆起區上泥盆統整體缺失，中下石炭統超覆于中泥盆統觀霧山組之上(圖3d)。天井山古隆起與早寒武世“綿陽—長寧”拉張槽整體上處于側向匹配關系。中晚三疊世前，古隆起區長江溝組—平驛鋪組仍處于區域高部位，是綿陽—長寧拉張槽北段下寒武統優質烴源巖在早期生排烴后最佳的油氣優勢聚集區。

圖3 川西坳陷北段天井山古隆起不同時期平面展布特征及其與綿陽—長寧拉張槽的關系示意

1.2 深埋藏—強隆升復雜地質構造背景

川西坳陷北段與龍門山沖斷帶結合部有2條重要斷裂，分別為馬角壩斷裂與山前隱伏斷裂(下文簡稱①號斷裂)(圖4)。馬角壩斷裂帶由眾多逆沖斷層組成，單條斷層往往延伸范圍有限，它是龍門山沖斷帶和川西前陸盆地現今的分界斷裂。馬角壩斷裂主要沿上三疊統須家河組碎屑巖發育，斷裂以西主要由前侏羅紀地層組成，變形相對較強，斷層發育；斷裂以東主要由侏羅系及以上地層構成，變形相對較弱。①號斷裂大多隱伏于地下，也稱廣元—大邑(隱伏)斷裂。①號斷裂發育于上揚子地塊內部，是龍門山沖斷帶逆沖活動進一步向前陸擴展的結果，主要沿侏羅紀以來的陸相碎屑巖地層發育，斷裂以西地層仍然不同程度卷入變形；以東的川西坳陷主體變形微弱，大多數地段表現為巖層傾角的快速變緩。就川西坳陷北段而言，①號斷裂同時也是深埋藏與強隆升2種構造地質背景特征的分界斷裂。由地震剖面可知(圖4)，受沖斷帶擴展變形影響，2個分帶具有典型的埋深差異。受晚三疊世以來龍門山隆升剝蝕影響，①號斷裂上盤所劃分的前陸擴展變形帶古生界(寒武系—中二疊統)現今普遍埋深僅為2 500～4 000 m；①號斷裂下盤三疊系以深的海相地層則普遍仍具有大于7 000 m的深埋藏特征。

圖4 川西坳陷北段深埋藏—強隆升分帶特征剖面剖面位置見圖1重點剖面。

2 烴源巖—古油藏分布、樣品與實驗

2.1 川西坳陷北段海相烴源巖分布

野外特征表明，川西坳陷北段海相油氣潛在烴源巖層包含震旦系陡山沱組(Z2ds)、燈影組(Z2dn)燈三段、下寒武統筇竹寺組(含麥地坪組)、志留系龍馬溪組、中二疊統棲霞組—茅口組泥巖夾層以及上二疊統大隆組等。上述潛在烴源巖中，僅下寒武統麥地坪組(-C1m)—筇竹寺組(-C1q)黑色泥頁巖分布最為穩定，厚度大。目前川西坳陷北段深層已有川深1井、角探1井等鉆井揭示。下寒武統麥地坪組—筇竹寺組在位于綿陽—長寧拉張槽中北段與龍門山—米倉山沖斷帶結合部，如綿竹清平、廣元青川及巴中南江等地區均有較好的出露(圖5b，g)。

陡山沱組富有機質黑色頁巖主要發育于陡山沱組二段，為廣泛海侵期的濱岸—混積陸棚沉積[28]。四川盆地周緣陡山沱組厚度相對增大，在盆地東北緣(厚度30～90 m)及東南緣(厚度30～60 m)相對發育；遵義松林剖面陡山沱組暗色泥巖厚度約65 m。四川盆地內部陡山沱組厚度預測很薄，一般為10～30 m，大部分地區缺失陡一段、陡二段及陡三段部分地層，但無鉆井揭示。而在天井山古隆起區及周緣，陡山沱組未有出露。川西坳陷北段由于可能的超深埋藏，目前也無井鉆遇該組。位于川西坳陷中段與北段過渡區域的綿竹清平剖面，有5 m左右陡山沱組頂部黑色碳硅質頁巖發育，夾磷塊巖(圖5a)，測得TOC含量為5.17%，但厚度較薄。而整個川西坳陷北段其他區域未有陡山沱組出露。

與陡山沱組相似，燈影組燈三段，除鄰區清平剖面見2 m厚黑色薄層泥巖段外，寧強胡家壩剖面燈三段厚度大，但以大套的陸源碎屑巖建造為主(圖5h)；燈三段黑色泥頁巖段厚度薄，相變較大，應不構成川西坳陷北段的重要生烴層系。此外，研究區奧陶系與志留系均有不同程度的缺失。相較于四川盆地中南部廣泛分布的五峰組—龍馬溪組富有機質頁巖，川西坳陷北段志留系以發育一套中薄層灰色—灰褐色泥頁巖為主，缺失志留系底部黑色頁巖段(圖5d)。二疊系龍潭組在本區相變為吳家坪組深水硅質灰巖，棲霞組與茅口組內部局部也發育黑色泥巖段，但厚度薄(圖5c)，同樣不能構成主力烴源巖。晚二疊世廣旺—開江—梁平拉張槽的形成演化，使川西坳陷北段廣元—旺蒼地區發育大隆組硅質頁巖(圖5e)，其厚度大，分布穩定，是川西坳陷北段潛在的重要生烴層系。

圖5 龍門山—米倉山前緣潛在烴源巖典型野外巖相照片

2.2 天井山古隆起區古油藏分布

川西坳陷北段燈影組巖溶儲層發育，燈影組大型古油藏與下寒武統烴源巖的耦合匹配關系極佳。寧強胡家壩、南江楊壩剖面燈影組儲層孔洞內均可見大量瀝青充填(圖6a)。與僅限于天井山構造帶的寒武系—侏羅系古油藏不同，燈影組古油藏與天井山古隆起區廣泛分布的油氣顯示應存在耦合聯系。川西坳陷北段前陸擴展變形帶天井山地區是古油藏分布最密集、油氣顯示最多的地區。按天井山古隆起北、中、南段分區，北段古油藏主要包含碾子壩—礦山梁構造核部的長江溝組固體瀝青脈與稠油油苗(圖6d，f)，以及構造前緣長江溝剖面單斜地層中的棲霞組—茅口組和飛仙關組輕質原油(圖6b，e)。中段平驛鋪組層間存在稠油油苗，油黏稠度處于重質油與輕質油之間(圖6c)，因其不僅在出露位置上位于天井山古隆起北段與南段之間，且層位上位于下伏長江溝組瀝青脈與上部二疊系—三疊系油苗及侏羅系油砂之間，在時間—空間上處于天井山古油藏演化的關鍵過渡位置，解剖意義也十分重要。現今天井山構造南部傾末端所取樣品中，厚壩地區侏羅系油砂與青林口辛家溝1井稠油樣品(圖6h，6i)位于天井山古隆起南段，現今水跟頭—五花洞構造南西翼，地面地質表現為傾向南東的單斜構造。其中辛家溝1井油池樣品可能與地表同一層系中殘余重油在成熟度及生物降解程度上具有差異，因而本次將其作為天井山古隆起南段古油藏系統研究的重點。

圖6 川西坳陷北段天井山古隆起區古油藏分布

2.3 實驗樣品和方法

烴源巖及古油藏樣品有機地球化學相關實驗在中國科學院廣州地球化學研究所進行。多數樣品采用常規索式抽提(Soxh)方法進行，個別樣品利用催化加氫熱解(HyPy)方法進行比對(表1)。其中催化加氫熱解是以(NH4)2MoO2S2(分散型硫化鉬)為催化劑[w(Mo)>5%]，在高壓、高流量的氫氣(15 MPa，4 L/min)條件下進行的開放體系加氫裂解技術[29-30]，其在高演化烴源巖的分子地化研究方面顯示了較好的應用前景[8,31]。對索式抽提與催化加氫2種方法分別得到的飽和烴組分進行氣相色譜—質譜(GC-MS)以及有機碳同位素分析。生物標志物分析所用儀器為Thermo Scientific Trace GC Ultra-DSQ II熱電氣相色譜質譜儀。此外，氯仿瀝青“A”及各組分碳同位素分析，采用Thermo Finigan-Delta Plus XL氣相色譜—穩定同位素比值質譜儀檢測，誤差范圍0.5‰。

表1 川西坳陷北段天井山古隆起區烴源巖、古油藏樣品基本情況

3 古油藏有機地化特征與油源示蹤

3.1 烴源巖分析結果

潛在烴源巖層系中，陡山沱組時代最為古老。

由于其已具有很高的熱成熟度，致使干酪根催化加氫得到飽和烴氣相色質譜圖中仍具有明顯的不可分辨物——駝峰狀鼓包，萜烷以及甾烷系列化合物因強烈的熱演化而大量缺失。寒武系烴源巖樣品中，川深1井2個8 000 m左右超深層烴源巖樣品(CS1-8140與CS1-7894)，飽和烴氣相色譜圖仍具備較完整的正構烷烴分布。參考反映生源的生物標志物參數特征，甾烷源自真核生物體內的甾醇[32]，C27-C29甾烷在整個生油窗內很穩定，可以有效區分相同源巖不同有機相的原油[33-34]，并被廣泛用于研究烴源巖與原油及瀝青的親緣關系。下寒武統烴源巖抽提物中C27-C29規則甾烷的分布具有典型的近“L”型分布，與大隆組具有差異性。有研究表明，熱成熟作用會影響 C27-C29規則甾烷的分布，由于C29及C28規則甾烷的熱穩定性比C27規則甾烷差，相較于川西坳陷北段及米倉山前緣麥地坪組—筇竹寺組露頭樣品C27-C29規則甾烷更接近“V”型的分布特征，川深1井2個超深層樣品(7 900～8 200 m)的C28和C29規則甾烷相對豐度更低，近“L”型特征更為明顯(圖7)。

反映成熟度的生標中，TT23(C23-三環萜烷)與 TT24(C24-三環萜烷)具有較強的抗熱降解能力。在生油窗內，TT23/H30(TT23/C30-藿烷)常被用作生源參數，強烈的熱成熟作用會使抽提物中的 TT23/H30比值升高[8]。川西坳陷北段下寒武統烴源巖抽提物TT23/H30值在0.42～0.70，表明該區下寒武統熱成熟度相對適中，具有持續大規模生排烴的能力。包括川深1井2個不同深度的超深層樣品在內，川西坳陷北段下寒武統烴源巖C29-20S/(20S+20R)和C29-ββ/(ββ+αα)分別為0.37～0.42和0.36～0.41，表明該烴源巖仍沒有達到異構化作用的平衡值。同樣，結合米倉山郭家壩組干酪根催化加氫結果進行比對，得到幾個關鍵的成熟度參數，H31-22S/(22S+22R)比值為0.60，但C29-20S/(20S+20R)比值為0.46，C29-ββ(αα+ββ)為0.31，也并未達到平衡值。根據雙探6井與川深1井2口大于8 000 m的超深層鉆井的地溫梯度折算(2.1 ℃/hm)，推測川西坳陷北段及米倉山前緣地區下寒武統烴源巖可能因為超壓抑制作用而并未達高—過成熟演化階段，現今可能仍處于生油/氣窗的范圍內。

廣元長江溝剖面大隆組烴源巖TOC普遍較高(4.58%～8.75%)，相關巖性中，硅質頁巖巖石熱解數據值較高，S1值為1.22 mg/g，S2值為30.06 mg/g，H/C原子比為0.86，Tmax為436～438 ℃[8]。TT23/H30常被用作生油窗內重要生源參數，長江溝剖面Soxh與HyPy兩種方法得到的TT23/H30值相近，均介于0.10～0.30之間。甾烷特征中，大隆組烴源巖均表現為C27和C29規則甾烷呈均勢的“V”型分布特征(C29≈C27>C28)(圖7)。廣元地區的大隆組烴源巖幾個關鍵的成熟度參數H31-22S/(22S+22R)比值為0.58，C29-20S/(20S+20R)比值為0.45，C29-ββ/(αα+ββ)為0.56，Ts/Ts+Tm分布范圍0.17～0.22；此外，伽馬蠟烷/C30藿烷比值僅為0.09，重排甾烷/規則甾烷比僅為0.15。與川北—川東北(廣旺—開江—梁平拉張槽東段)普光、元壩地區大隆組已進入高—過成熟階段不同，川西坳陷北段廣元地區大隆組受沉積后較短地質時間內晚三疊世龍門山北段持續的隆升，廣元上寺長江溝剖面大隆組Ro較低(0.58%)，并持續處于生油窗范圍內。大隆組與燈影組—下古生界源—儲匹配關系并不突出，但與棲霞組—茅口組及飛仙關組成藏組合有一定關聯。

圖7 川西坳陷北段烴源巖飽和烴氣相色譜—質譜比對Soxh為索式抽提，HyPy為催化加氫；NJ-S-2據文獻[8]。

3.2 古油藏油源示蹤

3.2.1 生物標志化合物

川西坳陷北段烴源巖—古油藏樣品仍具有相對較低的成熟度(表1)，受低地溫梯度及干酪根的骨架保護影響，游離態生標含量應遠大于鍵合態生標。多組樣品催化加氫釋放的鍵合態生標比對結果與常規方法相似，均能有效用于天井山古隆起區古油藏油源判識。生物標志化合物參數比對中， C23-三環萜烷(TT23)與C24-四環萜烷(tT24)相較于藿烷具有較強的抗熱降解與生物降解能力，海相烴源巖生成的原油中 TT23在三環萜烷中通常占主導[35-36]，可作為微生物生油母質的生物標志物。tT24的相對富集[37]，以及C20和C21-三環萜烷則往往代表陸源有機質的輸入。TT23/tT24參數可以比較好地指示有機質類型。相對而言，海相烴源巖具有相對高的TT23/tT24比值[32]，而陸源有機質輸入較多的烴源巖其TT23/tT24比值往往較低。甾烷特征(m/z217)中，孕甾烷(S21)及升孕甾烷(S22)的先體可能是荷爾蒙、孕烷醇及孕烷酮這一類化合物[38]，也可能有C27-C29規則甾烷在熱演化過程中因側鏈斷裂而形成[39]。

燈影組儲層瀝青飽和烴抽提物生標化合物特征中，C23-三環萜烷相對豐度較低，TT23/H30比值介于0.29～0.42， H29/H30介于0.57～0.75，呈現一定的C30-藿烷優勢。藿烷成熟參數中，Ts/(Ts+Tm)比值介于0.12～0.29，整體很低，體現出燈影組適中的熱成熟度作用。燈影組儲層瀝青甾烷分布中，S21/S22比值介于2.21～2.77，該值分布區間較為穩定；(S21+S22)/(C27+C28+C29)比值0.12～0.19，低孕甾烷與升孕甾烷豐度反映燈影組古油藏較弱的熱演化作用。規則甾烷峰前可見重排甾烷的峰型出現，C29-規則甾烷相對優勢仍然明顯，具典型的C29>C27>C28“V” 型分布特征。甾烷成熟度指標中，燈影組瀝青C29-20S/(20S+20R)比值為0.42～0.46，C29-ββ/(αα+ββ)為0.27～0.44，指示燈影組儲層瀝青仍具有相對低的熱成熟度。燈影組古油藏有機地化指標所反映出的成藏期次與破壞期次證據，可以作為新的地球化學模型，并有效用于天井山古隆起區古油藏油源特征比對。

上述關鍵生標物參數比對中(圖8)，寒武系、泥盆系、中二疊統棲霞組—茅口組烴源巖的TT23/tT24比值分別為3.22～3.51，2.79，2.48～3.74，侏羅系古油藏該比值為3.32～3.56，多套層位古油藏均與二疊系大隆組烴源巖具有較大差異，而與下寒武統筇竹寺組烴源巖具有很好的一致性(表2)。甾烷指標顯示，震旦系—侏羅系6套含油層系均具有明顯的C29-規則甾烷相對優勢以及典型的C29>C27>C28規則甾烷“V”型分布特征，代表了多套層系古油藏均遭受了不同程度的生物降解。孕甾烷與升孕甾烷指數(S21/S22)比對中，礦山梁寒武系瀝青脈S21/ S22比值為2.11，天井山泥盆系稠油該比值為2.08，長江溝剖面棲霞組—茅口組—飛仙關組該比值為2.34～2.49，侏羅系油砂/稠油該比值為2.36～2.63，均具有很好的相似性，這與廣元長江溝剖面二疊系大隆組S21/S22比值(1.19)具有明顯差異，與下寒武統烴源巖(2.28)具有高度相似性。

表2 川西坳陷北段古油藏系統生標物參數特征

圖8 川西坳陷北段天井山古隆起區古油藏抽提物氣相色譜—質譜圖

一般說來，飽和烴反映的是低成熟時期的特征，而芳烴反映的是高成熟時期的特征。C28-三芳甾烷優勢，與高峰度C29規則甾烷對應，具有較典型的寒武系烴源巖特征。平驛鋪組稠油、棲霞組原油以及侏羅系稠油/油砂的(C26+C27)/C28三芳甾烷比值與寒武系固體瀝青基本一致，而5套層系瀝青和原油均以高豐度C20-和C21-三芳甾烷為特征，C22-三芳甾烷雙峰特征均十分明顯。下寒武統固體瀝青(C26+C27)/C28三芳甾烷比值為0.60，下泥盆統為0.64，而侏羅系稠油該比值為0.61，更體現出3套古油藏在烴源巖上的親緣性。

研究發現，長江溝剖面棲霞組—茅口組—飛仙關組3套層系的原油與其他層系稍有差異。一是體現在規則甾烷的分布上，3套時代較新地層具有較明顯的重排甾烷與C27規則甾烷共逸出現象。此外，長江溝剖面3個樣品均存在S21與S22相較于規則甾烷均呈現相對低豐度特征，表明3套層系古油藏具有相似的較低成熟度特征，并疑似出現上二疊統大隆組—下三疊統飛仙關組烴源巖的補充。經過三芳甾烷的仔細比對，上寒武統固體瀝青、泥盆系油苗、二疊系原油以及侏羅系油砂具有相似的(C20+C21)/(C26+C27+C28)比值，分布范圍為0.8～1.5，但泥盆系平驛鋪組層間稠油和上寺長江溝剖面飛仙關組原油則具有相似的比值，分別為0.37與0.20，分析原因可能由成熟度所導致。但中二疊統棲霞組原油、上二疊統大隆組烴源巖以及下三疊統飛仙關組原油(C26+C27)/C28比值分別為0.50，0.90，0.80，有關文獻[21]也指出飛仙關組原油在C28-三芳甾烷/菲比值，DBT(二苯并噻吩)/菲比值等芳烴生標特征參數上與二疊系大隆組有部分相似之處。結合廣元地區(長江溝剖面)受控于廣旺—開江—梁平拉張槽內部大隆組烴源巖的發育情況，以及天井山構造以北的二疊系棲霞組與三疊系飛仙關組原油抽提物瀝青質組分δ13C值近似于-30.00‰的偏重值，本次研究認為長江溝剖面3套含油層系尤其是飛仙關組原油可能具有上二疊統大隆組烴源巖晚期的微弱貢獻，從而微弱影響了天井山古隆起古油藏碳同位素以及生物標志化合物的特征識別。

3.2.2 有機碳同位素

生物標志化合物是建立宏觀油源所對應的生烴母源特征的重要步驟，而烴源巖—油源的干酪根、全油及各組分碳同位素比對則是進行最直觀、最有效油源對比及示蹤的手段。穩定的碳同位素組成被廣泛用于烴源巖特征識別以及油源對比[32]。原生有機質的類型決定了原油或是瀝青的碳同位素值，因而烴源巖干酪根以及原油/瀝青的碳同位素誤差范圍在3‰之內就認為具有較好的源儲耦合程度[32]。

依據川西坳陷北段烴源巖樣品碳同位素測試，并參考前人針對2套烴源巖所做的部分碳同位素測試數據[5,8,40]，四川盆地下寒武統麥地坪組—筇竹寺組干酪根碳同位素分布范圍集中在-31.0‰～-34.0‰，而上二疊統大隆組具有明顯碳同位素偏重的特點，δ13C值分布范圍介于-26.0‰～-28.0‰，2套烴源巖碳同位素具有明顯差異，可有效用于川西坳陷北段古油藏母源的識別與判定。恩施、宜昌地區和遵義松林剖面陡山沱組測得有機碳同位素分別為-27.84‰，-29.69‰，-30.72‰，陡山沱組與下寒武統烴源巖具有弱小的碳同位素分異。

礦山梁寒武系固體瀝青脈抽提物和天井山構造核部泥盆系稠油抽提物全油組分氯仿瀝青“A”的δ13C值為-35.1‰～-36.2‰和-34.95%，各組分δ13C值也均輕于-34.00‰(δ13C飽和烴為-35.42‰，δ13C芳烴為-34.59‰)。長江溝剖面棲霞組原油抽提物全油組分δ13C值為-32.1‰，抽提物瀝青質δ13C為-30.00‰；飛仙關組原油抽提物分離組分飽和烴與芳烴組分δ13C值均小于-33.00‰，而瀝青質組分碳同位素相對偏重達到-30.35‰。厚壩—青林口侏羅系古油藏油苗抽提物全油組分氯仿瀝青“A”的δ13C為-33.81‰，δ13C飽和烴為-33.44‰，δ13C芳烴為-33.59‰，δ13C瀝青質為-34.07‰。

川西坳陷北段不同層系不同相態固體瀝青、油砂以及油苗等古油藏均具有高度相似的碳同位素值分布，震旦系、寒武系、泥盆系、二疊系—三疊系、侏羅系普遍具有輕的δ13C值(低于-31.00‰)，這與川西坳陷北段下寒武統麥地坪組—筇竹寺組烴源巖的碳同位素值高度吻合(圖9)，因而表明川西坳陷北段多層系多相態古油藏均具有相同的母源生烴貢獻。

圖9 川西坳陷北段烴源巖—古油藏碳同位素比對

4 古油藏系統與深層油氣成藏關系厘定

4.1 天井山古隆起古油藏系統

川西坳陷北段油氣成藏過程應包含前陸擴展變形帶古油藏形成與破壞過程、超深層燈影組—棲霞組氣藏的形成調整過程以及其他含油氣層系成藏過程的耦合。傳統古老含油氣系統解剖中大多直接通過烴源與儲層來探討現今氣藏的富集機理及分布規律。研究區燈影組、觀霧山組及棲霞組等深層海相層系的完整油氣藏成藏過程十分復雜。在針對川中高石梯—磨溪構造燈影組—龍王廟組特大型氣藏的實際研究中，已充分意識到保存條件以及原始生氣中心(古油藏)→過渡儲氣中心(古氣藏)→現今保氣中心(現今氣藏)的形成演化十分重要[41-45]。基于川西坳陷北段及米倉山前緣燈影組古油藏及天井山古隆起區(天井山構造帶)古油藏大量的生物標志化合物參數分析及碳同位素約束，總結出整個川西坳陷北段燈影組—沙溪廟組不同層系中賦存的不同相態古油藏是以下寒武統為主要母源的這一認識。川西北地區存在一個統一而完整的以燈影組原生油藏為基礎的古油藏形成—調整—破壞系統，本文將其稱之為“天井山古隆起區古油藏系統”(圖10a)。

天井山構造帶古油藏系統盡管與原燈影組古油藏具有同源特征，但印支—喜馬拉雅期龍門山沖斷帶前緣主斷裂的形成使燈影組古油藏發生解體，①號斷裂下盤靠坳陷區分布的燈影組古油藏整體發生相對弱的調整改造，主斷裂上盤殘余燈影組古油藏的調整演化控制了寒武系—泥盆系古油藏的形成與破壞，進而最終在天井山構造帶南段形成了以最新層系——侏羅系沙溪廟組古油藏為代表的晚期破壞型古油藏(圖10d)。此外，伴隨川西坳陷北段廣元地區大隆組烴源巖的生排烴補充，天井山構造帶北段古油藏在喜馬拉雅末期發生最終的大規模調整，以前陸擴展變形帶斷裂系統為輸導體系，寒武系—泥盆系古油藏逐級調整形成棲霞組—茅口組—飛仙關組晚期充注調整型古油藏系統，使上述4套層系具有相似的弱混源特征，以及較低的成熟度指標參數及熱演化程度。

4.2 復雜構造背景下深層燈影組—棲霞組成藏關系厘定

深層海相油氣地質特征表明，川西坳陷北段具有以下寒武統為主的多源供烴模式，以斷裂為主的復合輸導系統和以中下三疊統為主的多級封蓋特征[12]。結合區域各層次不整合面與前陸沖斷帶斷裂輸導系統形成所對應的構造變形與演化期次，川西坳陷北段深層海相油氣成藏模式可細分為兩類(圖10c)。

圖10 川西坳陷北段天井山古隆起區古油藏系統形成及演化模型

一是“原生油藏—原生氣藏”模式。即下寒武統烴源巖成熟排烴，旁生側儲(上生下儲)、下生上儲運移至下伏燈影組以及上覆龍王廟組、棲霞組—茅口組等優質白云巖儲層中形成古油藏；后期古油藏原位裂解，儲層中瀝青屬熱裂解瀝青，最終形成現今氣藏的成藏模式。原生油藏—原生氣藏模式對川西坳陷北段綿陽—長寧拉張槽東邊界①號陡坎附近(即雙魚石—射箭河潛伏構造帶深部)(圖2)以及②號陡坎附近(閬中—九龍山—元壩地區)燈影組、龍王廟組勘探有一定的指導作用。

二是“次生油藏—原生氣藏”模式。即以燈影組為主的原生古油藏在印支期因局部隆升—剝蝕—沖斷發生中—弱調整改造，遭受部分破壞，古油藏通過斷裂—裂縫體系二次運移進入埋深相對較淺的觀霧山組、棲霞組—茅口組以及飛仙關組儲層中形成次生油藏。若晚期構造活動相對穩定，則次生油藏免遭再次破壞，原位裂解形成原生氣藏，儲層中瀝青也仍為熱裂解瀝青。若燕山期—喜馬拉雅期快速強烈的隆升剝蝕作用使得次生油藏也完全破壞，則原油運移至地表淺層，形成諸如油苗、油砂、淺層稠油和瀝青脈等古油藏破壞降解產物。川西坳陷北段①號斷裂前緣雙魚石—射箭河潛伏構造帶觀霧山組—棲霞組—茅口組現今氣藏，以及①號斷裂上盤的川西坳陷前陸擴展變形帶寒武系—侏羅系殘余古油藏，即屬于“次生油藏—原生氣藏”模式。需指出的是，由于廣旺—開江—梁平海槽對大隆組烴源巖展布的控制，川西坳陷北段局部二疊系—三疊系氣藏也可能有自身烴源巖供烴。因此，川西坳陷北段河灣場—九龍山地區泥盆系—二疊系氣藏可能是“原生油藏—原生氣藏”，也可能是“次生油藏—原生氣藏”。

5 結論

(1)寒武紀—奧陶紀之交的構造運動在川西坳陷北段有顯著表現，反映為天井山古隆起的形成，是早古生代構造—沉積性質由拉張轉向擠壓的重要節點。中晚三疊世前，古隆起區燈影組、長江溝組—平驛鋪組仍處于區域高部位，是綿陽—長寧拉張槽北段下寒武統優質烴源巖在早期生排烴后最佳的油氣聚集區。

(2)將燈影組儲層瀝青納入川西坳陷北段古油藏研究范疇，完成了天井山構造帶及米倉山前緣燈影組儲層瀝青、寒武系固體瀝青脈與稠油油苗、泥盆系平驛鋪組稠油、觀霧山組儲層瀝青、棲霞組—茅口組油苗、飛仙關組油苗、侏羅系油砂等不同層系不同相態古油藏有機碳同位素與生物標志化合物指標判別，古油藏均是以下寒武統富有機質黑色泥頁巖作為主要母源。

(3)①號隱伏斷裂將川西坳陷北段分為北西側的前陸擴展變形帶與南東側的川西坳陷主體。相對于川西坳陷主體的深埋藏—弱隆升—弱變形特征，川西坳陷北段前陸擴展變形帶晚三疊世后具有典型的中埋藏—強隆升—強變形特征，油氣保存條件遭破壞。

(4)川西坳陷北段復雜構造背景下深層海相油氣，是以下寒武統烴源巖為核心的多源供烴，具有 “原生油藏—原生氣藏”與“次生油藏—原生氣藏”2種成藏模式。