Natural Gas Geoscience >

2024 , Vol. 35 >Issue 9: 1638 - 1655

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.12.014

Sedimentary paleoenvironmental analysis of the Shaximiao Formation and elemental geochemical response in Well Yanqian 1， West Sichuan Depression

  • Yu ZHANG 1 ,
  • Changmin ZHANG , 1 ,
  • Wei YANG 2 ,
  • Xianghui ZHANG 1 ,
  • Qinghai XU 1 ,
  • Zhihong WANG 2 ,
  • Qinghao MENG 1 ,
  • Jianbo XIANG 1
Expand
  • 1. School of Geosciences，Yangtze University，Wuhan 430100，China
  • 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083，China

Received date: 2023-09-18

  Revised date: 2023-12-25

  Online published: 2024-04-02

Supported by

The National Natural Science Foundation of China(42130813)

Fold

Abstract

The elemental geochemical information of sediments can well reflect the information of sediment source area， paleoclimate and paleoenvironment， and there is a close relationship between sediment grain size and elemental geochemical information. In order to further explore the genesis of different fluvial sand bodies in the Shaximiao Formation under the arid background and the relationship between sediment grain size and sedimentary phase and elemental geochemistry， the sedimentary phase characteristics and elemental geochemistry of the Well Yanqian 1 in the western Sichuan area are systematically analyzed. The results show that： （1） The stratigraphy of the Shaximiao Formation in Well Yanqian 1 is dominated by reddish-brown mudstone and gray gravel， and a set of river floodplain deposits is developed， which can be classified into five kinds of lithologic phase combinations， namely， large river channel， small river channel， watercourse at the mouth of the river， river floodplain， and river floodplain lakes. （2） The elemental geochemistry of different lithologic phase combinations has obvious differences， and the large river channel shows a low content of Fe and high content of SiO2， while the SiO2 content of the watercourses and small rivers is slightly lower； the riverine lakes show the characteristics of “high Fe content and low SiO2 content”； and the river floodplains show the characteristics of “high Fe content and high SiO2 content”； while the river floodplain is characterized by “high Fe content and high SiO2 content”. The rock phase assemblage as a whole shows that the higher the SiO2 content， the larger the grain size； and the decisive watercourse， small river channel and river floodplain are mostly developed in a relatively humid climate environment. （3） The combination of the elements and ratios such as knot and Al2O3/TiO2， Cr/Zr and TiO2/Zr indicates that the Shaximiao Formation of the Well Yanqian 1 is close to the source area， and the host rock is mainly a feldspathic quartzite， with the main tectonic background being the continental island arc background. （4） According to Mg/Ca， Fe/Mn， Sr/Ba， V/（V+Ni） and Cu/Zn and other elements and their ratios， the water environment of the Shaximiao Formation during the depositional period was mainly a terrestrial freshwater environment， and the lower Shaximiao Formation to the upper Shaximiao Formation showed two oxidation-reduction environmental change processes， and the climate change is more frequent， and the climate appeared to have many changes from wet to dry， but the overall situation from the lower to the upper Shaximiao Formation is not as clear. Overall， the climate is more arid from the lower Shaximiao Formation to the upper Shaximiao Formation. The study provides a basis for restoring the depositional environment of the Shaximiao Formation in the West Sichuan Depression， and further exploring the formation law of different rock phase assemblages and the distribution of favorable reservoir sands.

Key words： Shaximiao Formation; Sedimentary facies; Paleoenvironment; Geochemistry; Sichuan Basin; XRF

Cite this article

Yu ZHANG , Changmin ZHANG , Wei YANG , Xianghui ZHANG , Qinghai XU , Zhihong WANG , Qinghao MENG , Jianbo XIANG . Sedimentary paleoenvironmental analysis of the Shaximiao Formation and elemental geochemical response in Well Yanqian 1， West Sichuan Depression[J]. Natural Gas Geoscience, 2024 , 35(9) : 1638 -1655 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.12.014

0 引言

侏罗系是四川盆地重要的含油气资源层位，是一套厚度约为1 500~4 700 m的陆相碎屑岩沉积。近些年的勘探表明，四川盆地沙溪庙组致密气储量丰富，且资源主要集中在川中和川西地区［1-2］。近些年，学者们对四川盆地沙溪庙组储层特征、成藏条件、砂体展布都进行了许多研究。苏楠等［2］通过对龙岗地区成藏模式的研究，认为该地区沙一段的砂体连通性好，成藏潜力较大；陈少云等［3］也对四川盆地金—秋地区13口井的储层特征进行研究，认为沙溪庙组储层整体致密，以低孔低渗为主，且储层砂体的非均质性强，不同河道砂体物性差异较大；张本健等［4］对秋林区块的勘探，证实了沙溪庙组多河道组含气，但砂体成因上仍不明确；肖饶等［5］也通过对四川盆地沙溪庙组砂岩储层特征的研究，认为高能稳定的优势沉积相是形成优质储层的前提条件；肖富森等［6］认为沙溪庙组一段、二段河道发育规模不同，且不同期次河道砂体之间油气含量差异较大；同时由于沙溪庙组沉积期，常年处于较为干旱的气候背景，常形成间歇湖和时令湖，河道砂体的发育也受气候背景的影响［7］；故进一步探究沙溪庙组大干旱气候背景下不同河道砂体的成因及变化规律十分重要。
沉积物的地球化学特征可以很好地反映沉积物源区、古气候古环境等信息，并且沉积物粒度和元素地球化学信息也有密切联系。欧利华等［8］也通过对元素地球化学手段对川西地区物源区及构造背景进行探究，认为沙溪庙组砂岩有花岗岩的母岩性质，主要来自于大陆岛弧背景物源区；林炳煌［9］通过探讨影响沉积物粒度和元素的控制因素，将沉积物粒度特征与元素特征建立起联系；李小平等［10］就四川盆地沙溪庙组的沉积地球化学特征进行了探讨，认为沙溪庙组气候总体为温暖湿润。因此，可以利用元素地球化学手段对沙溪庙组的物源、古气候古环境以及与沉积物粒度、沉积相之间的关系进行探讨。
沙溪庙组目前是四川盆地陆相勘探的潜力层位，总体研究程度较低，沙溪庙组纵向上河道砂体非常发育，但不同河道砂体储集能力不同，对于不同河道砂体成因仍认识不明。本文研究以川西地区盐浅1井为对象，运用便携式X射线光谱分析对岩心样品进行高密度的数据采集，通过分析岩心SiO2、Al2O3、MgO、Ca、Fe、Mn、Ba、V、Ni等主微量元素特点，结合岩心的沉积特征，恢复沙溪庙组沉积时期的古气候、古环境以及物源区大地构造背景，将沉积物的元素地球化学信息与沉积物粒度、沉积相联系起来，进一步探讨不同沉积岩石相组合及河道砂体的元素地球化学特征与成因，以期为研究区的沉积环境和有利储层分布规律提供参考信息。

1 区域地质概况

四川盆地西部地区位于扬子地台西缘，北临米仓山—大巴山前缘地带，西临龙门山断裂带，东至龙泉山断裂带［11］［图1（a），图1（b）］。自晚侏罗世—早白垩世开始，龙门山断裂带构造运动频繁，川西前陆盆地受到强烈的风化剥蚀作用，提供了丰富碎屑沉积物，在研究区沉积了巨厚的侏罗系。研究区侏罗系自下而上发育下侏罗统自流井组，中侏罗统千佛崖组（盆地内称新田沟组）和沙溪庙组，上侏罗统遂宁组以及莲花口组（盆地内称蓬莱镇组）［图1（c）］。沙溪庙组的沉积时代存在争议，许多学者对大邑雾山乡、彭州市关口舍家山、龙门山中段灌县以及龙门山北川—映秀断裂等地区的样品进行ESR测年，认为沙溪庙组属于中侏罗统，也是目前的主流观点，故本文采用将沙溪庙组划分到中侏罗统的划分方法［12-14］。区域研究认为，晚三叠世至中侏罗世，气候由潮湿逐渐趋于干旱，至沙溪庙组沉积时期，气候为常年干旱性气候［7］。在构造方面，千佛崖组沉积时期有一次区域性的向上抬升，在龙门山前发育了广泛的河流相以及泛滥平原相沉积。由于区域性抬升和气候环境，沙溪庙组沉积时期河流频繁改道，加上间歇性的洪水时期，主要发育一套河流相—三角洲相沉积［7，15］。
图1 四川盆地区域地质图（a），（b）与侏罗系沙溪庙组地层划分（c）及地层柱状图（d）

Fig.1 Regional geologic map of the Sichuan Basin（a），（b）and stratigraphic division of the Jurassic Shaximiao Formation （c） and stratigraphic histogram （d）

盐浅1井位于四川省盆地绵阳市所属江油市邓家坝盐井沟地区［图1（b）］，是盐井沟地区主探侏罗系的第一口浅层预探井，同时也是该地区沙溪庙组气藏发现井，是该区5口井中唯一获得工业气流的气井［16］。盐浅1井钻探地层主要为沙溪庙组，深度为1 390~1 689 m，共获得4段连续取心，第一段取心深度为1 390.40~1 400.85 m；第二段取心深度为1 481.40~1 490.90 m；第三段深度为1 566~1 601.40 m；第四段深度为1 665.60~1 688.47 m，取心长度共78.23 m。第四段取心段以厚层的粗—细砂岩为主，夹有薄层的砾岩段；第一段—第三段岩心以厚层细砂岩、灰色粉砂岩以及红褐色泥岩为主，整体粒度变小。根据前人研究成果，综合前人对上/下沙溪庙组岩性特点以及钻探厚度，将第四取心段划分为下沙溪庙组，第一段—第三段取心段划分为上沙溪庙组［图1（d）］，为进一步开展沉积相和XRF元素地球化学分析提供了良好的条件。

2 沉积特征与相类型

2.1　岩性特征

本文研究的盐浅1井的沙溪庙组是一套陆相红色碎屑岩地层，岩性主要为红褐色泥岩、灰色粉砂岩、砂岩以及薄层砾岩，岩性特征如图2所示。
图2 不同岩性及沉积构造

（a）泥岩，软沉积物变形，1 393.1 m，三回次第18块；（b）灰色粗—细砂岩，小型沙纹层理，大型河道，1 571.8 m，五回次第52块；（c）泥岩，滑擦面，1 395.3 m，三回次第43块；（d）粉砂岩，小型沙纹层理，1 485.8 m，4回次第26块；（e）粗砂岩，小型交错层理及小型沙纹层理，1 574.5 m，五回次第67块；（f） 砾岩，砂质条带，1 675.2 m，七回次第61块；（g） 砂泥岩互层，河漫滩，1 566 m，五回次第3块；（h）灰色粉砂岩，砂泥岩互层，决口水道，1 481.9 m，四回次第4块

Fig.2 Different lithologies and sedimentary formations

泥岩基本都呈现红褐色、紫红色，少量为灰色，以块状结构为主，在整个取心段均有发育。第一、第二取心段的红褐色泥岩主要发育块状层理、水平层理，部分泥岩内可见软沉积物变形以及滑擦面构造［图2（a），图2（c）］，且在砂泥岩过渡位置呈现出砂泥岩互层现象；第三取心段的红褐色泥岩除以上特点外，由于后期古土壤化，可见大量的钙质结核分布［图2（b）］；第四取心段的泥岩位于取心段最下部，为灰色泥岩，块状结构为主。泥岩总体厚度约占整个取心段的26%。
粉砂岩一般为灰色以及灰绿色，主要分布在第一、第三取心段；而在第二取心段，粉砂岩与泥岩频繁互层，粉砂岩段总厚度约占27%，粉砂岩中主要发育块状层理、水平层理以及小型沙纹层理［图2（d）］。
砂岩主要呈灰色，多为中—厚层状，砂层主要分布在第三、第四取心段，最大2个砂层的厚度为22 m和21.5 m，总厚度约占整个取心段的41%，主要发育平行层理、小型沙纹层理以及交错层理［图2（e）］，部分岩心可见较大泥砾，直径在1~4.3 cm之间。
砾岩呈灰色，砾石磨圆、分选较差，砾径一般在0.2~0.8 cm之间，呈薄层状分布在粗—细砂岩中，约占取心井段的6%，砾岩主要发育平行层理［图2（f）］。

2.2　沉积相特征

通过对盐浅1井的岩性特征、沉积构造等沉积相标志分析，可识别出大型河道、小型河道、决口水道、河漫滩和河漫湖泊5种岩石相组合（图3），整体表现为河漫平原沉积环境。
图3 盐浅1井取心段综合柱状图

Fig.3 Comprehensive column diagram of core section of Well Yanqian 1

（1）大型河道。岩性以厚层的灰色粗—细砂岩为主，由多个正粒序叠置组合而成，沉积厚度较大，最厚的大型河道为22 m。沉积构造以平行层理，小型沙纹层理为主；总体上，粒度较粗，分选差，垂向上具有下粗上细的多期连续的正韵律变化，每个韵律底部多发育以含泥砾的粗砂岩或砾质砂岩为主的河床滞留沉积［图2（e），图3］。大型河道沉积近底部发育薄层砾岩，砾石砾径在0.5~8 cm之间，分选、磨圆较差，砾岩中分布较多的泥砾，说明沉积时侵蚀作用较强。
（2）小型河道。岩性以中厚层砂岩和灰色、灰绿色粉砂岩为主，沉积厚度较小，在1.4~3.4 m之间。发育小型沙纹层理、平行层理。垂向上具有下粗上细的间断性正韵律，河道砂体底部与其他地层呈突变接触，底面平直或略有侵蚀，废弃河道上部会形成红褐色泥岩沉积［图2（d），图3］。
（3）决口水道。岩性以薄层砂岩和灰绿色粉砂岩为主，夹有较薄的红褐色泥岩，部分粉砂岩中发育小型沙纹层理，可观察到少量泥质条带。粒度较河道沉积物更细，厚度在0.5~3.5 m之间，垂向上韵律不明显［图2（h），图3］。
（4）河漫滩。岩性以粉砂岩为主，部分与薄层红褐色泥岩互层，局部可见小型沙纹层理、水平层理。河漫滩沉积的粒度较细，属河道顶层沉积［图2（g），图3］。
（5）河漫湖泊。岩性主要为红褐色泥岩，水平层理发育，且发育较多的钙质结核。沉积时气候干旱，地下水面下降，表面急速蒸发，易形成较多的钙质结核［图2（b），图3］。

3 数据采集

共测量332个数据点，分别采用S1 TiTan500和EXPLORER 7000这2种手持式X射线荧光元素分析仪进行测量，2种仪器可测量V、Cr、Ni、Sr、Cu、Ba、Mg、Al、Fe、Mn等44种元素。分别对105件泥岩样品和189件砂岩样品进行检测，检测方法如下：
测量时选取岩心较为平正的部分，使用干净的毛刷对表面进行清理，并保持岩石表面干燥，利用便携式XRF进行测量，考虑测量点的代表性，在测点部位处选取0.1 m×0.1 m的测量区域，均匀测量2~3个点，每个点检测时间为60 s，去除掉明显的异常数据后，取平均值作为该点的实测数据。

4 分析结果

4.1　不同岩性元素地球化学特征

不同岩性的元素地球化学特征对识别不同沉积相、判别古环境等方面响应不同。盐浅1井沙溪庙组岩性主要可分为泥岩、粉砂岩、砂岩以及砾岩4种岩性，不同岩性的元素地球化学特征差异较大，结果如表1所示。
表1 不同岩性的元素平均值、最小值、最大值以及标准偏差分析结果（使用仪器EXPLORER7000）

Table 1 Mean, minimum, maximum and standard deviation analysis results for elements in different lithologies (using instrument EXPLORER7000)

岩性 SiO2 /% Al2O3 /% MgO /% Ti /%

Ca

/%

P

/%

K

/%

 Mn /% Fe /% Sr /% Ba /%

V

/%

S

/%

其他

/%
泥岩 平均值 57.24 19.22 4.55 0.07 4.08 0.09 2.62 0.02 4.23 0.02 0.14 0.01 2.47 4.40
最小值 27.67 9.75 3.35 0.00 0.52 0.00 0.24 0.00 1.16 0.00 0.08 0.00 0.34 1.25
最大值 71.88 24.74 5.78 0.11 25.54 0.21 7.25 0.06 8.07 0.31 0.89 0.05 9.56 9.32
标准偏差 8.67 2.72 0.52 0.03 4.78 0.03 1.33 0.01 1.39 0.04 0.09 0.01 2.01 1.54
粉砂岩 平均值 66.13 17.77 4.39 0.06 3.05 0.08 0.45 0.02 2.20 0.00 0.11 0.00 1.68 2.31
最小值 38.88 9.48 2.79 0.00 0.52 0.00 0.00 0.00 0.49 0.00 0.07 0.00 0.41 0.56
最大值 84.50 22.61 5.75 0.09 18.86 0.12 2.58 0.07 6.09 0.04 0.14 0.01 5.35 6.28
标准偏差 8.60 3.12 0.70 0.02 2.83 0.02 0.61 0.01 0.92 0.01 0.02 0.00 1.14 0.94
粗—细砂岩 平均值 67.53 16.44 4.39 0.04 2.37 0.07 0.17 0.01 2.06 0.01 0.10 0.00 2.10 2.17
最小值 42.22 11.64 2.59 0.00 0.51 0.01 0.00 0.00 0.86 0.00 0.05 0.00 0.42 0.92
最大值 80.62 23.55 9.70 0.11 9.65 0.19 2.76 0.06 6.20 0.12 0.14 0.01 9.71 6.48
标准偏差 8.35 2.41 1.01 0.03 1.82 0.03 0.31 0.01 0.87 0.02 0.01 0.00 1.71 0.90
砾岩 平均值 65.44 17.09 4.46 0.04 4.10 0.08 1.08 0.04 2.26 0.01 0.09 0.00 1.94 2.37
最小值 58.42 13.79 3.36 0.00 0.61 0.06 0.14 0.01 0.98 0.00 0.07 0.00 0.55 1.05
最大值 75.11 21.85 5.36 0.08 11.74 0.14 3.27 0.12 4.68 0.03 0.12 0.01 7.23 4.84
标准偏差 5.33 2.51 0.63 0.02 3.29 0.03 1.13 0.03 1.06 0.01 0.02 0.00 1.88 1.09
（1）泥岩。泥岩样品SiO2含量较低，介于27.7%~71.9%之间，平均为57.2%；Al2O3含量在4种岩性中含量最高，平均含量为19.2%；Ba含量介于0.08%~0.89%之间，平均值为0.14%；泥岩中Ca、Fe含量较高，平均值分别为4.1%和4.2%，表明部分泥岩在干旱—半干旱环境下，形成了较多的钙质结核，泥质沉积物中的含铁矿物经过强烈氧化，颜色也变为红褐色。泥岩微量元素含量较高，Sr平均含量为0.02%；V平均含量为0.006%。
（2）粉砂岩。粉砂岩样品SiO2含量较高，介于38.9%~84.5%之间，平均含量为66.1%；Al2O3、MgO含量较泥岩含量较低；Ba含量在0.07%~0.11%之间；Ca、Fe平均含量分别为3.1%、2.2%，与粉砂岩多与泥岩频繁互层有关，气候整体较为干旱，导致间歇性河流发育。
（3）粗—细砂岩。粗—细砂岩样品的SiO2含量明显较高，平均含量为67.7%；Al2O3含量较低；TiO2含量在0.15%~2.10%之间，平均值为0.6%；Zr含量在0.004%~0.025%之间，平均值为0.014%；Ca、Fe平均含量也较粉砂岩进一步降低。这是由于在沙溪庙组中粗—细砂岩多以中—厚层的多期叠置砂体形式存在，河流水动力强，流量稳定，受干旱气候影响较小。
（4）砾岩。砾岩样品的SiO2、Al2O3含量与粉砂岩较为相似，但砾岩样品的Ca、Fe含量与其他岩性差异较大，呈现出“Ca含量高，Fe含量低”的特点。与砾岩岩心中观察到的钙质结核一致。
比较表明，4种岩性的SiO2、Fe、Ca等元素含量差异较大，泥岩样品SiO2含量最低，粗—细砂岩样品SiO2含量最高；泥岩样品Ca、Fe含量均较高，其他样品Fe含量基本相同；而砾岩样品中呈现“Ca含量高，Fe含量低”的特点。而微量元素在泥岩及泥质粉砂岩中含量较高，故利用泥岩及泥质粉砂岩的微量元素数据进行古气候、古环境分析。

4.2　不同岩石相组合的元素地球化学特征

不同岩石相组合的岩性以及沉积环境不同，元素的富集规律也存在差别。通过对5种岩石相组合以及17个沉积单元（表2）的常量元素SiO2、Al2O3、MgO、Ti、Ca、P、K、Fe等元素的分析发现，沉积物的SiO2、Al2O3、MgO、Ti、P元素具有较好的一致性，但与Fe和Ca的相关性较差，且不同岩石相组合Fe和Ca的含量差别较大。综合考虑，选用17个沉积单元的Fe和SiO2 两种元素的平均值进行分区。
表2 所选不同岩石相组合的17个沉积单元的发育深度、地层厚度和岩性特征

Table 2 The depth, thickness and lithologies of the 17 depositional units in different sedimentary microfacies

岩石相组合 沉积单元 垂深/m 厚度/m 岩性
大型河道 D1 1 566~1 589.5 23.5 厚层灰色细—粗砂岩为主，夹有薄层的砾岩
D2 1 665~1 686.8 21.4
小型河道 X1 1 397~1 400.4 3.4 中厚层灰色细—粉砂岩
X2 1 482.7~1 483.4 1.4
X3 1 485.3~1 486.7 1.4
决口水道 J1 1 390~1 390.5 0.5 薄层灰色粉砂岩为主，夹有少量泥岩
J2 1 391.3~1 395.5 1.7
J3 1 481.4~1 482.3 0.9
河漫滩 HM1 1 564.7~1 566.9 2.2 中厚层灰色粉—细砂岩为主，含少部分泥岩
河漫湖泊 HH1 1 391.5~1 393.2 1.7 中—厚层红褐色泥岩为主，其中HH8小层发育较多钙质结核
HH2 1 394.1~1 395.1 1
HH3 1 395.5~1 397 1.5
HH4 1 482.3~1 482.8 0.5
HH5 1 484.4~1 485.2 0.8
HH6 1 686.9~1 688 1.1
HH7 1 486.7~1 490.5 3.8
HH8 1 589.5~1 595.8 6.3
（1）大型河道。大型河道的岩性组合主要为灰色粗—细砂岩，并夹有薄层的灰色砾岩，主要分布在沙溪庙组下部，选取D1、D2这2个连续性好的小层进行分析。大型河道SiO2含量介于42.2%~84.5%之间，平均为67.8%，较小型河道砂体规模变大，SiO2含量也较大；Fe含量在1.5%~3.5%之间，平均为2.1%，在砂岩中含量较低；整体表现为 “SiO2含量高，Fe含量低”的特点（图4）。
图4 不同岩石相组合Fe—SiO2交会图

Fig.4 Fe-SiO2 crossplot of different sedimentary microphases

（2）小型河道。小型河道的岩性组合主要以灰色、灰绿色细砂岩以及灰色粉砂岩为主，选取X1、X2、X3这3个连续性强的小型河道进行分析。SiO2含量介于48.6%~77%之间，平均为62.4%；Fe含量在2%~4%之间，平均为2.9%；相较于大型河道沉积物粒度的变大，SiO2含量降低，Fe含量略微升高。
（3）决口水道。决口水道的岩性组合主要为灰色粉砂岩，夹有薄层的红褐色泥岩，选取决口水道J1、J2、J3进行分析。SiO2含量平均为63.6%；Fe在2%~3.5%之间，平均在2.7%左右。
（4）河漫滩。岩性组合主要以粉砂岩为主，部分与薄层红褐色泥岩互层。SiO2含量介于59.8%~67.7%之间，平均为63.4%；Fe在各种含量中最低，在1.9%~2.5%之间，平均为1.7%；Ca含量也较低，平均在1.9%左右。
（5）河漫湖泊。岩性主要以红褐色泥岩为主，在8个河漫湖泊沉积单元中，有6个河漫湖泊薄层的厚度在0.5~1.7 m之间，较厚的2个层段厚度为3.8 m和6.3 m。河漫湖泊SiO2含量介于31.6%~70.9%之间，平均为57.9%；Al2O3含量平均为19.5%；Fe含量在3%~5%之间，平均为4.2%；Ca含量最高平均为3.3%左右；总的来看，具有“SiO2含量低，Fe、Ca含量高”的特点。

5 讨论

5.1　物源及构造背景分析

中侏罗世晚期，早燕山运动之后，龙门山中、南段以及盆地周围山系发生了较为强烈的隆升［11，16］，邛崃、绵竹—安县、中江、江油—梓潼等地沉积了一系列的红色的粗粒的陆源碎屑［17］，下沙溪庙组形成了以粗—细砂岩为主的“关口砂岩”为底界的河流相沉积。研究区恰好在江油附近，离物源区较近。

5.1.1　物源特征

SiO2的质量分数和SiO2/Al2O3可以有效反映沉积物的成分成熟度，随着石英含量增多，长石和基性矿物减少，SiO2/Al2O3值也越大，沉积物成熟度也越高［18］。沙溪庙组砂岩样品SiO2含量介于42.2%~88.1%之间，平均为66.1%，SiO2/Al2O3值在2.5~6.9之间，平均为4.3（表3），说明碎屑岩成分成熟度低，离源区较近，为快速沉积产物［19］。
表3 物源及大地构造相关参数（仪器EXPLORER 7000和S1 TiTan500）

Table 3 Source and geotectonic-related parameters (by instrument EXPLORER 7000 and S1 TiTan500)

样品编号

深度

/m

SiO2

/Al2O3

Al2O3

/%

TiO2

/%

 （Fe2O3+MgO）/%

Al2O3

/SiO2

Zr

/%

 样品编号

深度

/m

SiO2

/Al2O3

Al2O3

/%

 TiO2/% （Fe2O3+MgO）/%

Al2O3

/SiO2

Zr

/%
S1 1 390.4 3.04 22.5 0.67 7.38 0.33 S83 1 589 3.58 12.6 0.46 6.25 0.28
S2 1 390.43 3.60 14.6 5.33 0.28 S84 1 589.6 3.62 12.5 0.55 5.55 0.28
S3 1 390.47 3.09 15.7 0.61 6.71 0.32 S85 1 590 3.28 17.2 0.43 6.28 0.31
S4 1 390.5 3.15 21.7 0.61 7.26 0.32 S86 1 595.95 3.59 10.8 0.61 4.95 0.28
S5 1 390.55 2.76 22.5 0.73 7.44 0.36 S88 1 598.75 6.58 11.8 0.34 4.82 0.15
S6 1 390.65 3.99 18.0 0.65 5.29 0.25 S89 1 600.05 3.90 13.1 0.64 4.85 0.26 0.014
S7 1 391 3.89 13.2 0.61 5.51 0.26 0.012 S90 1 600.1 2.38 22.7 0.76 9.53 0.42 0.016
S8 1 394.5 3.62 19.2 0.59 6.13 0.28 S91 1 600.2 4.42 14.5 0.50 5.38 0.23
S9 1 394.85 2.97 17.9 0.82 6.10 0.34 S92 1 601.1 2.55 22.1 0.80 8.25 0.39 0.018
S10 1 396.05 3.23 20.9 0.59 7.31 0.31 S93 1 665.8 6.30 12.7 4.71 0.16
S11 1 397.8 4.05 18.2 0.75 5.60 0.25 S94 1 666 3.18 20.8 0.47 7.99 0.31
S12 1 398 3.34 15.3 0.80 10.55 0.30 0.012 S95 1 666.2 3.44 18.3 6.55 0.29
S13 1 398.25 4.14 17.6 0.67 5.95 0.24 S96 1 666.9 5.83 13.5 4.34 0.17
S14 1 398.35 2.77 21.2 0.50 8.70 0.36 S97 1 667.05 6.04 12.9 0.61 5.95 0.17
S15 1 398.45 3.12 20.6 0.53 7.04 0.32 S98 1 667.5 4.06 18.0 0.46 6.43 0.25
S16 1 398.6 3.31 20.5 0.46 6.63 0.30 S99 1 667.7 4.55 16.2 0.36 5.57 0.22
S17 1 398.7 3.79 19.0 0.61 6.05 0.26 S100 1 668.7 4.38 17.0 0.22 6.10 0.23
S18 1 398.85 3.11 20.9 0.55 6.33 0.32 S101 1 668.9 4.80 16.0 0.34 5.49 0.21
S19 1 399.1 4.05 18.3 0.78 5.38 0.25 S102 1 669.1 4.62 15.8 6.12 0.22
S20 1 400.25 3.70 18.5 0.72 6.22 0.27 S103 1 669.2 5.42 14.2 0.47 5.32 0.18
S21 1 482.1 5.83 6.7 1.08 5.45 0.17 0.023 S104 1 669.85 4.13 17.1 5.45 0.24
S22 1 483.75 3.26 20.4 0.69 7.43 0.31 S105 1 670.05 6.28 12.8 0.27 4.55 0.16
S23 1 483.9 3.13 19.4 0.61 6.90 0.32 S106 1 670.3 5.94 13.4 0.28 5.02 0.17
S24 1 484.25 3.33 18.1 0.56 7.17 0.30 S107 1 670.5 4.37 16.4 5.59 0.23
S25 1 484.7 3.41 16.2 0.66 6.82 0.29 S108 1 670.55 3.99 17.3 6.52 0.25
S26 1 485 3.03 17.2 0.69 9.10 0.33 0.013 S109 1 670.9 4.64 15.2 5.84 0.22
S27 1 485.1 3.50 17.4 1.14 7.13 0.29 0.025 S110 1 671 5.28 13.1 5.29 0.19
S28 1 485.55 3.34 19.3 0.42 7.40 0.30 S111 1 671 4.43 12.1 0.58 6.66 0.23 0.004
S29 1 485.9 2.91 21.2 0.94 10.48 0.34 S113 1 671.2 4.01 15.7 6.16 0.25
S30 1 486 4.42 8.7 0.55 5.92 0.23 0.010 S114 1 671.35 4.02 14.1 0.45 6.13 0.25
S31 1 486.1 3.80 18.1 0.64 6.70 0.26 S115 1 671.6 5.28 14.5 0.35 6.16 0.19
S32 1 486.1 3.21 19.7 0.87 8.75 0.31 0.018 S116 1 672.05 5.29 14.3 0.44 7.73 0.19
S33 1 486.25 3.73 18.7 0.67 6.44 0.27 S117 1 672.2 3.55 17.5 6.95 0.28
S34 1 486.35 4.45 16.7 0.58 6.19 0.22 S118 1 672.55 5.58 13.7 0.43 7.86 0.18
S35 1 486.5 3.72 19.0 0.70 7.10 0.27 S119 1 672.75 5.60 13.5 8.67 0.18
S36 1 487.1 3.47 13.7 0.97 10.99 0.29 0.014 S120 1 673.05 5.51 13.8 5.64 0.18
S37 1 566.4 3.29 18.7 0.42 7.63 0.30 S121 1 673.2 3.20 18.0 0.66 9.13 0.31
S38 1 568.5 4.88 15.2 0.19 5.51 0.20 S122 1 673.3 5.80 13.1 0.32 9.29 0.17
S39 1 568.6 3.38 19.4 0.60 7.27 0.30 S123 1 674 6.83 11.8 0.36 5.11 0.15
S40 1 568.85 3.34 17.1 0.52 6.77 0.30 S124 1 674.15 4.25 15.8 0.48 7.86 0.24
S41 1 569 4.03 17.3 1.08 7.82 0.25 S125 1 674.3 2.89 20.2 0.55 11.46 0.35
S42 1 569.15 4.58 15.8 0.61 6.21 0.22 S126 1 674.65 4.52 15.6 0.37 6.87 0.22
S43 1 569.35 3.69 18.0 0.71 6.36 0.27 S127 1 674.85 6.29 12.4 5.34 0.16
S44 1 570 4.04 16.7 0.72 6.51 0.25 S128 1 675.3 3.97 17.4 0.62 7.09 0.25
S45 1 570.85 3.41 16.9 1.01 7.85 0.29 S129 1 675.5 4.06 16.9 0.44 7.87 0.25
S46 1 571.75 3.59 17.2 0.72 6.64 0.28 S130 1 675.7 4.93 14.8 0.46 7.46 0.20
S47 1 571.95 4.03 17.1 6.73 0.25 S131 1 676 3.29 7.6 0.82 8.19 0.30 0.006
S48 1 572.9 4.12 16.8 0.80 6.89 0.24 S132 1 676.1 5.45 13.8 0.42 7.01 0.18
S49 1 573.2 3.60 17.4 0.66 6.89 0.28 S133 1 676.1 3.02 8.3 1.49 8.03 0.33 0.011
S50 1 573.95 4.75 15.9 0.39 5.26 0.21 S134 1 676.3 3.91 15.5 0.29 7.26 0.26
S51 1 574.2 3.85 18.0 6.38 0.26 S135 1 676.4 6.62 11.9 0.41 5.95 0.15
S52 1 574.35 3.81 18.6 0.80 7.65 0.26 S136 1 676.6 4.62 14.9 0.54 8.36 0.22
S53 1 574.7 3.70 18.2 0.57 6.26 0.27 S137 1 676.9 3.92 16.8 0.63 6.60 0.26
S54 1 574.9 4.91 14.8 4.50 0.20 S138 1 677.4 2.48 23.5 0.93 11.22 0.40
S55 1 575.1 5.26 14.1 4.90 0.19 S139 1 677.5 3.74 18.5 0.31 6.09 0.27
S56 1 575.25 4.01 16.9 0.61 6.27 0.25 S140 1 677.9 5.22 14.0 5.43 0.19
S57 1 575.4 3.78 15.5 6.34 0.26 S141 1 678.15 4.08 17.2 0.49 6.72 0.24
S58 1 575.5 4.03 15.0 6.13 0.25 S142 1 678.8 4.56 15.7 5.22 0.22
S59 1 575.8 3.40 19.2 6.33 0.29 S143 1 679.7 3.07 20.7 0.48 11.43 0.33
S60 1 575.95 4.30 16.6 0.47 5.34 0.23 S144 1 680.2 5.17 14.4 4.42 0.19
S61 1 576 3.79 16.0 6.08 0.26 S145 1 680.45 3.50 16.0 0.48 5.47 0.29
S62 1 576.1 4.26 17.1 5.60 0.23 S146 1 680.7 3.49 19.1 0.44 6.83 0.29
S63 1 576.25 3.54 19.2 0.33 6.04 0.28 S147 1 681.1 3.42 17.0 6.19 0.29
S64 1 580 1.95 17.0 2.10 19.92 0.51 0.023 S148 1 681.5 3.49 18.6 0.64 6.23 0.29
S65 1 582 4.32 8.7 0.50 7.77 0.23 0.006 S149 1 681.8 3.44 20.2 0.51 7.03 0.29
S66 1 583 4.70 8.7 0.37 6.86 0.21 0.007 S150 1 682 3.45 18.1 0.42 6.19 0.29
S67 1 584.6 3.56 16.2 0.51 6.22 0.28 S151 1 682.2 3.24 19.3 0.61 6.07 0.31
S68 1 584.7 3.25 19.5 0.94 8.12 0.31 S152 1 682.4 3.74 15.5 0.54 6.31 0.27
S69 1 584.8 3.51 12.0 0.69 5.90 0.28 S153 1 683 4.12 17.6 0.79 6.28 0.24
S70 1 585.35 4.55 16.4 0.48 5.99 0.22 S154 1 683.2 3.71 17.4 0.51 6.21 0.27
S71 1 585.7 3.58 13.2 5.60 0.28 S155 1 683.8 3.70 19.5 0.54 6.24 0.27
S72 1 586.05 3.59 19.3 0.38 7.30 0.28 S156 1 684 4.44 11.8 0.66 6.09 0.23 0.013
S73 1 586.35 3.50 16.8 0.67 7.13 0.29 S157 1 684.3 3.65 18.6 0.42 7.05 0.27
S74 1 586.8 3.95 18.2 0.66 6.25 0.25 S158 1 684.5 2.85 21.6 0.72 8.19 0.35
S75 1 587.15 3.16 19.2 0.64 6.92 0.32 S159 1 685 5.00 9.9 0.65 6.59 0.20
S76 1 587.45 3.54 15.1 0.60 6.15 0.28 S160 1 685.1 3.75 18.9 0.65 7.37 0.27
S77 1 587.6 3.34 18.6 0.73 7.28 0.30 S161 1 685.3 3.89 18.1 0.58 7.83 0.26
S78 1 587.85 3.60 18.8 0.76 6.96 0.28 S162 1 685.4 5.18 14.8 0.31 4.77 0.19
S79 1 588.15 3.54 15.5 5.77 0.28 S163 1 685.5 6.92 11.6 0.48 4.01 0.14
S80 1 588.4 4.05 16.0 5.55 0.25 S164 1 685.88 3.49 17.8 0.55 6.52 0.29
S81 1 588.6 3.59 16.1 6.75 0.28 S165 1 686.2 3.77 18.1 0.27 6.02 0.27
S82 1 588.8 3.45 13.2 6.40 0.29 S166 1 686.28 3.05 19.3 0.56 6.26 0.33
GIRTY等［20］认为，沉积物中Al2O3/TiO2值可以用来确定源岩成分，当Al2O3/TiO2<14时，反映源岩为铁镁质基性火山岩，当Al2O3/TiO2值介于19~28之间，反映源岩为长英质岩石。本研究区泥岩样品的Al2O3/TiO2值介于8.3~28.8之间，平均为20.2，反映为长英质岩石；微量元素中Cr和Zr可以反映铬铁矿和锆石的含量，Cr/Zr值代表镁铁质和长英质物质对沉积物的相对贡献［21-22］。盐浅1井沙溪庙组样品中Cr/Zr值介于0.37~0.47之间，平均为0.42，远小于1，表明与长英质相比铁镁质对沉积物贡献较小，反映源岩为长英质岩石（表3）。TiO2—Zr图解在判断物源方面的应用也较为普遍，同样指示出源岩为长英质岩［23］ （图5）。
图5 碎屑岩物源及大地构造判别图

（a）Al2O3—TiO2 物源判别图解［20］；（b）TiO2—Zr物源判别图解［23］；（c）TiO2—（Fe2O3+MgO）大地构造判别图解［24］；（d）Al2O3/SiO2—（Fe2O3+MgO）判别图解［24］

Fig.5 Source and geotectonic discrimination of clastic rocks

m=100×ω（MgO/Al2O3） （1）

李小平等［10］应用主微量元素以及稀土元素分析，表明物源与长英质岩密切相关；欧莉华等［8］也利用La/Th—Hf和La/Sc—Co/Th源岩属性判断图解对川西坳陷的砂岩样品进行分析，发现沙溪庙组砂岩属于长英质源；与本文测得的数据分析的结果一致。综合分析，认为沙溪庙组属于相对稳定的克拉通，以长英质岩为主。

5.1.2　大地构造背景

BHATIA［24］通过对澳大利亚东部古生代浊积岩中砂岩的常量元素化学成分分析，建立起TiO2—（Fe2O3+MgO）、Al2O3/SiO2—（Fe2O3+MgO）等判别图解，用来判断砂岩的沉积环境。本次采用TiO2—（Fe2O3+MgO）和Al2O3/SiO2—（Fe2O3+Mg）主量元素判别图解综合判断构造环境。根据TiO2—（Fe2O3+MgO）图解，62%的数据点位于C区域，10.2%和20.5%的数据点分别位于B、D 2个区域，其他数据点可能存在误差；根据Al2O3/SiO2—（Fe2O3+MgO）图解判断，C区域数据点占比为14.1%，A、B、C 3个区域数据占比分别为2.7%、2.7%和6.5%（图5）。
综合判断，构造环境主要为大陆岛弧，少量样品显示为活动大陆边缘（图5）。由于沙溪庙组沉积期龙门山为盆地仅能提供具有再旋回造山带构造背景的碎屑物质，而北部的米仓山—大巴山自千佛岩期就开始为盆地提供具有切割岛弧构造背景的碎屑物质，因此，认为大部分具有大陆岛弧构造背景的碎屑物质来自北部的米苍山—大巴山。

5.2　古盐度分析

古盐度是地质历史时期指示环境变化的一个重要标志，Cl、Sr、Sr/Ba、m值都是指示古盐度的常用指标［25-26］。一般来说，海水或咸水中Sr含量远高于淡水环境中的含量，在一定程度上可以反映沉积水体的盐度变化。Sr/Ba值小于0.6则指示陆地淡水环境； Sr/Ba值在0.6~1之间反映为半咸水环境；Sr/Ba值大于1反映咸水沉积环境。一般MgO在海水中较为富集，而Al2O3来源于陆源碎屑物质，因此，MgO/Al2O3（m）值可以判断沉积水体的水体深度和盐度的相对变化，计算公式：
式中：当m<1时，为陆上的淡水沉积环境；当1<m<10时，为海陆过渡的沉积环境；当10<m<500时，为海水沉积环境，当m>500时，为陆表海沉积环境（表4）。
表4 盐浅1井古盐度、古气候、古氧化还原环境数据范围及指示意义

Table 4 Scope and significance of paleosalinity, paleoclimate, and paleoredox environmental data for the Well Yanqian 1

元素比值 范围 元素数据/% 数量 指示意义
古气候 Sr/Cu 1~5 4.3~7.3 1 温湿气候
>5 13.75~33.8 7 干热气候
Mg/Ca <2.5（平均值） 0.22~2.44 106 温湿气候
>2.5（平均值） 2.55~8.59 52 干热气候
Fe/Mn <307（平均值） 307.7~1 183.2 91 温湿气候
>307（平均值） 11.7~300.6 67 干热气候
古盐度 Sr/Ba <0.6 0.003~0.47 99 微咸水相
1~0.6 0.87 1 半咸水相
>1 2.38 1 海相沉积环境
m <1 0.1~0.45 163 陆地淡水环境
1~10 海陆过渡环境
10~500 海水沉积环境
古氧化还原环境 V/（V+Ni） >0.84 0.85 1 缺氧环境
0.60~0.84 0.66~0.84 8 氧化—还原过渡环境
<0.6 0.39~0.56 2 氧化环境
研究层段底部Sr/Ba出现跳跃，在0~1之间跳动，表明沉积水体突然由半咸水—咸水的沉积环境变为淡水环境；除此之外，整体上泥岩样品的Sr/Ba<0.6，沙溪庙组整体为一个陆地淡水环境。而整体上，沙溪庙组样品的m<1，表明沙溪庙组取心段整体为一个陆地淡水环境，与Sr/Ba反映一致。Sr元素虽无法直接判断水体盐度，但可以辅助分析垂向的变化规律，总体上与Sr/Ba和m值变化较为一致，但在沙溪庙组底部都突然变大，表明在沙溪庙组取心段底部水体盐度较大（图6，表5，表6）。
图6 盐浅1井取心段岩石分析图

Fig.6 Rock analysis diagram of core section of Well Yanqian 1

表5 古气候、古盐度相关元素数据（仪器EXPLORER 7000）

Table 5 Paleoclimate and paleosalinity related elemental data（by instrument EXPLORER 7000）

样品情况 古气候 古盐度 样品情况 古气候 古盐度
样品编号 深度/m Fe/Mn Mg/Ca Sr/% Sr/Ba m 样品编号 深度/m Fe/Mn Mg/Ca Sr/% Sr/Ba m
Y1 1 390.4 351.6 8.19 0.20 Y75 1 487.25 514.7 3.20 0.21
Y2 1 390.47 270.5 8.56 0.28 Y76 1 487.45 230.6 1.00 0.010 0.08 0.23
Y3 1 390.5 241.4 6.50 0.21 Y77 1 487.6 101.4 0.66 0.026 0.20 0.24
Y4 1 390.55 384.6 8.59 0.22 Y78 1 487.85 318.0 1.15 0.022 0.16 0.22
Y5 1 390.85 520.8 7.93 0.23 Y79 1 488.1 236.3 1.40 0.021 0.12 0.24
Y6 1 390.95 809.4 7.16 0.29 Y80 1 488.4 179.5 0.96 0.008 0.07 0.21
Y7 1 391.35 526.3 6.74 0.001 0.01 0.18 Y81 1 488.55 347.6 1.51 0.022 0.05 0.24
Y8 1 391.95 470.4 3.06 0.010 0.10 0.19 Y82 1 488.8 342.0 1.29 0.022 0.15 0.22
Y9 1 392.2 92.5 0.70 0.013 0.10 0.26 Y83 1 489.05 417.9 1.32 0.010 0.07 0.19
Y10 1 392.5 88.1 0.73 0.005 0.04 0.21 Y84 1 489.4 421.9 1.17 0.016 0.14 0.23
Y11 1 392.75 236.4 1.30 0.001 0.01 0.26 Y85 1 489.7 326.0 1.18 0.017 0.14 0.21
Y12 1 393.05 399.7 1.43 0.004 0.03 0.17 Y86 1 490.05 100.8 1.02 0.098 0.11 0.23
Y13 1 393.45 143.4 0.72 0.009 0.06 0.23 Y87 1 490.3 313.1 1.37 0.020 0.18 0.23
Y14 1 393.9 605.5 2.27 0.19 Y88 1 490.5 340.5 1.47 0.031 0.25 0.24
Y15 1 394.3 796.3 4.49 0.24 Y89 1 490.8 481.2 2.23 0.015 0.16 0.29
Y16 1 394.5 130.1 1.37 0.006 0.07 0.21 Y90 1 566.1 388.0 4.07 0.003 0.03 0.23
Y17 1 394.85 128.6 1.95 0.004 0.04 0.25 Y91 1 566.4 79.2 1.19 0.001 0.01 0.31
Y18 1 395.05 477.9 1.41 0.19 Y92 1 566.55 243.5 2.42 0.002 0.02 0.25
Y19 1 395.15 1 324.2 5.23 0.20 Y93 1 566.65 797.7 2.44 0.001 0.01 0.21
Y20 1 395.35 683.2 2.93 0.007 0.06 0.21 Y94 1 566.8 495.8 2.57 0.003 0.03 0.22
Y21 1 395.55 481.3 1.83 0.22 Y95 1 567 509.1 5.00 0.21
Y22 1 395.65 257.3 1.92 0.22 Y96 1 567.1 796.6 3.40 0.002 0.02 0.22
Y23 1 395.85 608.4 5.88 0.004 0.04 0.23 Y97 1 567.2 62.2 0.83 0.002 0.01 0.26
Y24 1 396.05 438.3 4.66 0.20 Y98 1 568.05 104.6 0.86 0.24
Y25 1 396.25 221.7 3.70 0.19 Y99 1 568.2 400.1 4.36 0.19
Y26 1 396.45 636.8 4.71 0.19 Y100 1 568.5 117.3 0.84 0.004 0.04 0.23
Y27 1 396.8 683.3 4.85 0.18 Y101 1 568.85 249.4 1.80 0.004 0.03 0.27
Y28 1 397.2 377.5 7.06 0.007 0.06 0.21 Y102 1 570 114.5 1.11 0.009 0.07 0.27
Y29 1 397.65 378.6 3.53 0.014 0.09 0.25 Y103 1 571.75 66.6 0.78 0.009 0.07 0.29
Y30 1 397.8 340.9 3.07 0.19 Y104 1 571.95 127.9 1.21 0.007 0.06 0.30
Y31 1 398 555.9 6.24 0.17 Y105 1 585.7 295.5 2.18 0.006 0.04 0.29
Y32 1 398.25 284.8 2.00 0.003 0.03 0.20 Y106 1 590 11.7 0.29 0.007 0.10 0.32
Y33 1 398.35 109.3 0.83 0.012 0.08 0.23 Y107 1 590.6 126.4 0.82 0.23
Y34 1 398.45 170.2 2.19 0.009 0.08 0.24 Y108 1 590.95 202.4 0.96 0.23
Y35 1 398.6 90.1 1.27 0.001 0.00 0.23 Y110 1 591.6 101.6 0.70 0.015 0.11 0.28
Y36 1 398.7 295.1 2.33 0.005 0.05 0.21 Y111 1 592 84.4 0.77 0.005 0.05 0.23
Y37 1 399.1 275.7 2.80 0.18 Y112 1 592.35 297.5 1.63 0.013 0.09 0.23
Y38 1 399.35 506.0 6.65 0.21 Y113 1 592.7 480.5 3.70 0.25
Y39 1 399.65 520.1 3.86 0.25 Y114 1 593 481.0 1.62 0.25
Y40 1 399.85 1 183.2 7.88 0.22 Y115 1 593.4 1 154.2 7.76 0.001 0.01 0.24
Y41 1 400.1 629.7 3.38 0.026 0.23 0.25 Y116 1 593.95 161.5 0.37 0.029 0.20 0.35
Y42 1 400.25 88.8 1.15 0.006 0.06 0.22 Y117 1 594.02 385.2 1.34 0.015 0.11 0.28
Y43 1 400.5 307.7 2.33 0.22 Y118 1 594.1 60.0 0.22 0.031 0.23 0.38
Y44 1 481.6 400.2 1.94 0.003 0.02 0.23 Y119 1 594.2 280.8 0.69 0.26
Y45 1 481.75 121.9 1.00 0.001 0.01 0.23 Y120 1 594.3 90.4 0.41 0.006 0.05 0.28
Y46 1 481.95 255.9 3.57 0.24 Y121 1 594.4 57.1 0.25 0.011 0.09 0.40
Y47 1 482.1 558.1 4.68 0.20 Y122 1 594.45 496.7 1.05 0.023 0.13 0.28
Y48 1 482.4 85.6 1.00 0.000 0.00 0.31 Y123 1 594.6 69.4 0.84 0.002 0.01 0.23
Y49 1 482.45 591.0 2.25 0.30 Y124 1 594.7 213.2 2.91 0.22
Y50 1 482.65 274.6 1.67 0.000 0.00 0.26 Y125 1 594.95 41.1 0.22 0.004 0.04 0.45
Y51 1 482.75 572.9 6.19 0.25 Y126 1 595.3 187.0 1.11 0.38
Y52 1 483.3 357.0 1.70 0.24 Y127 1 595.95 1 106.7 6.61 0.36
Y53 1 483.4 380.0 1.61 0.23 Y128 1 596.35 39.5 0.39 0.015 0.04 0.28
Y54 1 483.55 119.8 1.00 0.23 Y129 1 596.7 200.8 0.88 0.20
Y55 1 483.75 181.9 1.52 0.25 Y130 1 596.9 744.5 4.20 0.23
Y56 1 483.9 173.9 1.58 0.26 Y131 1 597.3 4.38 0.35
Y57 1 484.25 51.1 0.89 0.004 0.04 0.30 Y132 1 598.75 115.7 1.24 0.036 0.47 0.34
Y58 1 484.7 42.4 0.93 0.023 0.19 0.33 Y133 1 599.3 307.7 2.21 0.31
Y59 1 484.85 123.1 1.21 0.006 0.05 0.27 Y134 1 600.2 14.5 0.53 0.31
Y60 1 485.05 256.8 2.27 0.027 0.18 0.25 Y135 1 600.4 974.6 6.29 0.26
Y61 1 485.2 159.3 1.83 0.023 0.19 0.27 Y136 1 600.55 477.4 2.27 0.20
Y62 1 485.35 95.1 1.16 0.012 0.14 0.24 Y137 1 600.75 631.7 6.32 0.42
Y63 1 485.45 596.9 2.64 0.007 0.06 0.22 Y138 1 600.85 97.6 0.78 0.022 0.15 0.26
Y64 1 485.55 70.7 1.06 0.010 0.07 0.28 Y139 1 601.1 418.6 1.81 0.21
Y65 1 485.6 231.4 1.53 0.007 0.06 0.23 Y140 1 601.2 37.3 0.36 0.29
Y66 1 485.9 489.2 2.21 0.21 Y141 1 667.05 603.2 1.57 0.021 0.23 0.23
Y67 1 486.1 203.6 1.38 0.013 0.11 0.23 Y142 1 677.3 209.6 7.01 0.24
Y68 1 486.25 206.5 1.31 0.003 0.03 0.21 Y143 1 683.2 154.0 2.70 0.019 0.25 0.25
Y69 1 486.35 311.1 1.91 0.24 Y144 1 684.5 226.7 5.29 0.003 0.03 0.22
Y70 1 486.5 334.0 2.86 0.22 Y145 1 687.05 155.7 2.01 0.26
Y71 1 486.65 27.0 0.28 0.009 0.08 0.32 Y146 1 687.3 78.4 1.25 0.29
Y72 1 486.75 338.0 2.28 0.012 0.10 0.22 Y147 1 687.7 122.2 2.40 0.001 0.01 0.21
Y73 1 487 244.7 2.42 0.006 0.05 0.21 Y148 1 688.1 300.6 4.15 0.313 2.38 0.26
Y74 1 487.15 340.8 2.29 0.011 0.09 0.20 Y149 1 688.25 130.4 2.55 0.099 0.87 0.19
表6 古气候、古盐度和古氧化还原环境相关元素数据（仪器 S1 TiTan500）

Table 6 Elemental data related to paleoclimate, paleosalinity and paleoredox environment（by instrument S1 TiTan500）

样品情况 古气候 古盐度 古氧化还原环境
样品编号 深度/m Ca/% Fe/Mn Mg/Ca Sr/Cu Cl/% Sr/% Sr/Ba m V/（V+Ni） Cu/Zn
T1 1 392 0.58 77.93 5.82 33.80 0.03 0.02 0.004 0.17 0.75 0.17
T2 1 393 6.12 314.28 0.42 0.03 0.03 0.005 0.21 0.66
T3 1 394 1.31 205.28 2.61 13.75 0.05 0.02 0.005 0.18 0.85 0.26
T4 1 396 0.96 196.39 2.60 7.30 0.04 0.02 0.008 0.19 0.84 0.89
T5 1 482 1.49 105.32 1.74 5.69 0.07 0.03 0.004 0.28 0.83 1.80
T6 1 487 5.61 261.10 0.38 0.05 0.03 0.004 0.15 0.84
T7 1 567 0.76 48.10 3.56 5.73 0.03 0.03 0.006 0.22 0.74 1.61
T8 1 593 8.13 124.42 0.32 27.89 0.06 0.03 0.004 0.19 0.39 0.53
T9 1 595 4.88 53.69 0.41 5.02 0.08 0.02 0.003 0.12 0.69 2.42
T10 1 601 6.14 68.87 0.42 4.30 0.06 0.02 0.005 0.16 0.76
T11 1 687 1.63 68.87 0.76 0.30 0.04 0.006 0.10 0.56
川西北在沙溪庙组沉积时期是一个湖盆沉降过程中的补偿性沉积盆地，河流相广泛发育，龙门山前也发育冲积扇和河流相沉积，大量淡水输入，整个川西北地区都可见不稳定的河道砂体沉积［27］，故沙溪庙组沉积时期的时令湖及间歇湖为淡水环境，与元素地球化学数据一致。

5.3　四川盆地中侏罗世古气候时空变化规律

古气候对沉积物中的微量元素的含量影响较大， Sr/Cu、Fe/Mn、Mg/Ca、Ca都是指示古气候有效的元素指标［28］。Cu主要是通过有机质输送到沉积物中，因此常作为理想指标。Sr是喜干型元素典型的代表，可与喜湿型元素Cu值来反映古气候状况。Fe/Mn、Mg/Ca、Ca也具有指示意义：Fe在干旱炎热或浅水环境中易氧化而沉淀，而Mn化学性质较为稳定，因此，高的Fe/Mn对应干旱气候，低值指示温湿气候；Mg/Ca值对气候的变化也十分敏感，一般高值对应干旱气候，反之为潮湿气候（采用比值的平均值作为界限）；Ca含量在一定程度上也可以反映古气候变化，具体判别标准见表4。
盐浅1井沙溪庙组8件泥岩样品中（表4），Sr/Cu的最大值为33.8，最小值为4.3，平均值为12.9，7个泥岩样品Sr/Cu>5，1个样品的Sr/Cu值在1~5之间。表明盐浅1井沙溪庙组第一到第三取心段代表的沉积时期整体为干旱气候，局部气候较为湿润。结合EXPLORER 7000仪器测试的密集元素数据以及岩性变化分析，进一步将气候变化分为4个阶段（图6）。
第一阶段深度为1 665~1 689 m，Fe/Mn值在取心段底部较低，处于一个湿润环境，从深度1 677 m向上，气候逐渐变得更加干旱，与SA反映的大型河道的气候变化一致。Mg/Ca曲线变化与Fe/Mn表现一致。
第二阶段深度为1 565~1 601 m，该阶段的Fe/Mn和Mg/Ca在下部出现频繁跳跃，说明气候在潮湿与干旱环境中不断变化；向上到达泥岩段，Fe/Mn和Mg/Ca均表现出高值，气候较为干旱；向上发育的大型河道的气候变化与SA值变化较为一致，由湿润向干旱转变。总体上气候呈现出由干湿交替—干旱—湿润—干旱的变化趋势。
第三阶段深度为1 481~1 490 m，该阶段Mg/Ca在下部值较低，气候较为温暖湿润；向上Mg/Ca值变大，气候变得更为干旱。Fe/Mn与Mg/Ca曲线表现一致。该阶段气候总体上由湿润向干旱转变。
第四阶段深度为1 390~1 400 m，该阶段Mg/Ca和Fe/Mn曲线变化较为频繁，呈锯齿状变化，气候在干旱与潮湿环境中不断交替，但整体上气候逐渐潮湿；顶部2个元素比值突然跳跃，表明气候突然变得较为干旱。总体上，从下到上该阶段气候的变化为干湿交替—湿润—干旱。
曹珂等［29］ 利用黏土矿物作为气候指标对四川盆地广元地区沙溪庙组的古气候特点分析后，认为中侏罗世中期是以干冷为主的半干旱气候，晚期短时间内变得相当干冷，至早白垩世，气候逐渐变得暖湿；王权伟等［30］根据重庆大足万古镇、四川盆地北部和东北部沙溪庙组采集的丰富孢粉化石判断，认为在沙溪庙组气候总体属于亚热带半干旱—干旱的特点，局部时期转凉；王红梅等［31］也通过对剑门关地区侏罗系至白垩系化石的分析研究，认为中侏罗世为温暖潮湿的气候背景；钱利军等［32］也通过Sr/Cu判断四川盆地西缘沙溪庙组整体为温暖干旱的气候环境，且自下至上干旱程度逐渐加强［32］。而本文通过对川西地区盐浅1井垂向岩心高密度的元素测量分析，发现沙溪庙组沉积时期气候变化频繁，经历多次由干湿交替向干旱环境转变的过程。综合来看，在川西、川中、川北和川东北地区，沙溪庙组是一种亚热带半干旱—干旱的气候背景；但黏土矿物指示川西北广元地区为一种干冷的半干旱气候，且与全球的干冷气候表现一致［33］。由此看来，气候的变化在全球范围内并不是均一的，黏土矿物多记录着瞬时的气候特点，就四川盆地而言，在中—晚侏罗世界限附近，剧烈短暂的全球变冷事件在广元地区的黏土矿物中有所反映；而在较大时间尺度下，沙溪庙组植被繁盛，耐旱耐热，总体处于温暖半干旱的气候背景。

5.4　古氧化还原环境

沉积水体中微量元素的溶解度易受沉积环境氧化还原状态的控制，从而使元素向还原性或氧化性的沉积水体中迁移并沉积下来［34-35］。Ni、Cu、Zn金属元素在缺氧条件下常以硫化物的形式沉淀，而氧化条件下则为溶解状态［36-38］，对古水体环境的氧化还原性质有一定的指示意义。由于Cu、Zn不受成岩变化影响，Cu/Zn值可作为氧化—还原参数，高值反映还原环境，低值则反映氧化环境［39］。JONES等［40］在研究西北欧晚侏罗世泥岩样品中，发现V/（V+Ni）值是最可靠的指数之一，其可以判断沉积物沉积时底层水体的分层强弱［41-42］，具体的判别标准见表4。
S1 Tian500测试的11件泥岩样品中，8个样品的V/（V+Ni）值介于0.6~0.84之间，反映当时的沉积水体环境主要为氧化—还原的过渡环境；2个样品的V/（V+Ni）<0.6，样品分别取自HH6和HH7 这2个小层处，反映这2个小层沉积时的水体环境为氧化环境，其中HH6小层气候干旱，处于半咸水—咸水环境，蒸发量大；HH7小层钙质结核发育，气候干旱。整体上，沙溪庙组的古氧化还原环境出现了2个阶段的由氧化环境转变为弱氧化还原环境的垂向变化过程。这2个阶段的岩性也呈现“泥—砂”的转变，河漫湖泊发育阶段，气候干旱，为氧化环境；随着大型河道的发育，气候较为湿润，呈现出氧化还原的过渡环境。Cu/Zn值受限于仪器检测的限制，只能反映出在第一—第三取心段沉积环境与V/（V+Ni）的垂向变化一致，呈现出“高—低—高—低”的变化趋势（图7，表5，表6）。
图7 盐浅1井古氧化还原环境元素曲线特点

Fig.7 Characterization of paleo-redox environmental elemental curves of the Well Yanqian 1

5.5　岩石相组合和粒度的古气候制约与影响

川西沙溪庙组主要为一套干旱背景下的河漫平原沉积，但根据连续的高密度的XRF元素数据分析，大干旱背景下仍存在气候湿润的条件，特别是在小型河道、决口水道和大型河道的发展阶段，气候的湿润是砂岩沉积的关键因素之一；干旱或干湿交替的气候条件，也使泥岩沉积程度在一定程度上受到影响，如钙质结核的形成条件需进一步探讨［7］。总的来说，沙溪庙组是一套在大干旱背景下形成的具有季节性的河流沉积模式。通过对17个沉积单元SiO2、Ca、Fe以及SiO2/Al2O3（简写：SA）4种元素及比值变化规律，研究各沉积单元的元素响应。SA常被用来分析古气候特点，SA>4时，气候干旱；SA<4时，气候潮湿［43］。
（1）大型河道。前人研究认为沉积物的粒度越粗，所含的SiO2含量越高［9，44］，大型河道的SiO2含量在垂向上出现多次频繁的由高到低的变化，与岩心观察到的下粗上细的沉积韵律表现一致；Ca含量总体上随着河流的沉积逐渐降低，但中间出现较高值，结合岩心观察发现，岩心中可观察到较多的泥砾，可能是天然堤垮塌形成的；Fe含量也在泥砾发育段较高；运用SA比值对大型河道砂岩的气候进行判断，发现河道在开始发展阶段，气候潮湿，随着河道逐渐沉积，气候逐渐趋于干旱，此时河道可能逐渐萎缩（图6）。
（2）小型河道。由于沉积物粒度与元素的关系，小型河道的SiO2曲线也呈现出左右波动的锯齿状；Ca、Fe含量高值的部位也多处于砂岩中的泥质条带或薄泥层；SA值表明，小型河道下部气候湿润，向上气候在潮湿和干旱环境间波动，总体较大型河道更为湿润，但河道开始发展阶段的气候背景都较为潮湿（图6）。
（3）决口水道。垂向上，SiO2含量变化并没有明显的锯齿状，整体上含量变化不大；Ca含量和Fe含量在垂向上呈现出负相关的特点；SA表明，决口水道整体气候较为湿润，河道在洪水期发生决口形成决口水道，与SA值反映一致（图6）。
（4）河漫滩。垂向上，SiO2含量变化较为平缓；可能河道后期发生改道，SA值表明河漫滩气候较为湿润（图6）。
（5）河漫湖泊。垂向上，SiO2含量整体变化不大，变化不频繁；综合分析Ca、Fe和Fe/Mn的曲线变化特点，薄层段的河漫湖泊的形成环境可能存在3种情况：第一种情况Fe/Mn值较高，气候较为干旱，Fe和Ca元素更易沉淀，故Fe和Ca含量在垂向上呈现出正相关性；第二种情况Fe/Mn处于干湿分界线处，气候干湿交替，Ca与Fe含量相关性降低；第三种情况气候较为湿润，可能形成一些暂时性湖泊，Ca和Fe的含量出现负相关性。厚层段的河漫湖泊的变化可能更为复杂，HH7层段气候干湿交替，Ca和Fe元素含量变化较为一致；而HH8小层Ca和Fe元素在下部突然地增大，此处对应深度的岩心发育较多钙质结核，Fe/Mn值也逐渐升高，气候较为干旱，是形成钙质结核的有利条件（图6）。
河道砂体的发育在一定程度上受气候影响，小型河道、决口水道以及河漫滩多发育于气候较为湿润的时期；而大型河道的发育初期气候湿润，但河流的发育及成熟阶段气候可能较为干旱，即大套的河道砂体也有可能在较为干旱的条件下形成。盐浅1井下沙溪庙组发育一套厚层的粗—细砂岩，气候由湿润逐渐变得较为干旱；直到上沙溪庙组，四川盆地东部和北部的强烈上升，上沙溪庙组沉积改经西昌、会理入海［45］，厚坝地区的露头研究也表明，河道在空间上不稳定，迁移较为频繁［27］，故上沙溪庙组出现小型河道可能会由于改道或者因地形原因形成一些排洪不畅的地区，河流会在这些地区形成湖泊，在干旱炎热的气候背景下，湖泊干涸，就会形成上沙溪庙组底部大量的钙质结核。上沙溪庙组第一、二岩心段多以粉砂岩和红褐色泥岩为主，该时期河道可能已经改道，流量大量减少，受气候影响较大，红褐色泥岩可能为时令湖干涸后的沉积。

6 结论

（1）川西坳陷盐浅1井沙溪庙组岩性主要以红褐色泥岩、灰色及灰绿色粉砂岩、灰色粗—细砂岩以及薄层砾岩为主，结合岩性、岩性颜色、沉积构造特点以及韵律变化，将盐浅1井沙溪庙组划分为一套河漫平原沉积，且由于河道的沉积厚度及气候变化，划分出大型河道、小型河道、决口水道、河漫滩及河漫湖泊5个岩石相组合。
（2）根据XRF采集的元素数据分析，3种岩性由泥岩—砾岩—粉砂岩—砂岩的SiO2含量逐渐增多，代表陆源碎屑物质的Al2O3、MgO、Ti、P 3种元素与SiO2具有较好的相关性；其中，泥岩样品Fe含量最高，泥岩和砾岩样品Ca含量最高，砂岩样品Fe、Ca含量明显较低。结合岩石相组合与沉积韵律、岩性组合的特点，垂向上的元素变化也不相同。其中典型特点为大型河道呈现出“Fe、Ca含量低，SiO2含量高”的特点；河漫湖泊呈现出“Fe、Ca含量高，SiO2含量低”的特点。且小型河道、决口水道和大型河道的发展阶段气候都较为湿润；且气候在干旱或湿润不同的条件下，河漫湖泊的沉积厚度、元素特征表现不同，推测沙溪庙组时期干旱条件下的河漫湖泊与季节性的暂时性湖泊都有发育。
（3）根据盐浅1井沙溪庙组碎屑岩元素分析结果，SiO2/Al2O3平均值为4.3，源岩成熟度较低，反映物源区较近；通过Al2O3—TiO2、TiO2—Zr等图解判断源，岩石成分主要为长英质岩；且根据Bhatia的大地构造判别图解分析，沙溪庙组沉积期的大地构造背景主要为大陆岛弧环境。在古气候古环境方面，沙溪庙组沉积期的Sr/Cu平均值为12.9，Fe/Mn值与Mg/Ca值在垂向上的曲线变化均显示沙溪庙组沉积期的古气候出现多次由湿润到干旱的变化过程，整体上为干旱气候；Sr/Ba、m值均小于1，反映沙溪庙组沉积期整体水体环境为陆地淡水环境，而在深度为1 687~1 689 m的沉积阶段，Cl、Sr和Sr/Ba值突然变大，说明水体咸度突然变大；V/（V+Ni）和Cu/Zn值的垂向变化，表现出两个由氧化—还原环境的变化过程，但V/（V+Ni）平均值为0.72，整体上为氧化—还原的过渡环境。比值反映出沙溪庙组沉积期总体为一个氧化—还原的过渡环境。

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