四川盆地東部地區(qū)早侏羅世湖泊古水深恢復(fù)

王昌勇，常玖，李楠，洪海濤，李雅楠，王小娟，李胡蝶

1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059

2.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041

3.中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌 736202

0 引言

古水深恢復(fù)是巖相古地理恢復(fù)的重要內(nèi)容之一，“將今論古”是判斷古水深的一個(gè)重要原則，通常需要采用沉積學(xué)、地球化學(xué)和古生物學(xué)等多種手段和方法綜合進(jìn)行判斷[1]，地層厚度差值法、沉積物特征分析、微體古生物種群分析、Th/U比值、Co含量、原始有機(jī)質(zhì)豐度等方法廣泛運(yùn)用于古水深恢復(fù)[2-15]。

陸相湖泊古水深的重建包括定性推測(cè)和定量計(jì)算兩大類方法，通過對(duì)巖性組合、沉積構(gòu)造、古生物組合及自生礦物等可以對(duì)沉積水體深度進(jìn)行定性推測(cè)，但湖泊水體深度的定量計(jì)算主要采用地球化學(xué)方法和化石群分異度法[16]。不同水深的湖底通常具有不同的物理和化學(xué)條件，導(dǎo)致沉積物特征可能呈現(xiàn)出較大差異：雜色的泥—粉砂巖互層、波痕及泥裂等沉積構(gòu)造組合通常指示間歇暴露的湖底和最大水深小于1 m的濱湖帶[17]；水深介于1～20 m的淺湖區(qū)亦以細(xì)粒沉積物為主，通常含有較多的植物碎片及雙殼類化石，粉砂巖中沙紋層理及浪成交錯(cuò)層理較為發(fā)育；水深大于20 m 的半深湖及深湖沉積區(qū)多以發(fā)育水平層理及韻律層理的泥巖為特征，植物化石及陸源碎屑稀少并缺乏底棲生物化石，可見槽模、溝模等與重力流相關(guān)的沉積構(gòu)造。沉積速率和沉積物厚度在一定條件下能夠反映沉積水體深度變化，淺水環(huán)境沉積速率通常遠(yuǎn)高于深水環(huán)境，在欠補(bǔ)償盆地和補(bǔ)償盆地中，單位時(shí)間內(nèi)淺水區(qū)沉積地層厚度一般大于深水區(qū)沉積地層厚度，而在超補(bǔ)償盆地中，沉積物厚度越大反映沉積水深越大[18]。泥巖中自生鐵礦類型與水深通常有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[19]，自生鐵礦可以作為判別古水深的重要礦物，同時(shí)自生鐵礦類型的不同也將導(dǎo)致不同深度帶泥質(zhì)沉積物顏色呈現(xiàn)規(guī)律性變化。大型湖泊水深一般與離岸距離存在正相關(guān)關(guān)系，因此反映離岸距離的Fe/Mn比值和（Al+Fe）/（Ca+Mg）[20]可以指示湖泊古水深的變化趨勢(shì)[21-22]，而常作為氧化/還原環(huán)境的重要指標(biāo)的V/Ni比值、Ni/Co比值和Th/U 比值[23]亦可作為古水深推測(cè)的輔助依據(jù)，Th/U 比值的大小在一定程度上可以反映水體深度的變化（表1）。古水深的定量恢復(fù)主要采用古生物和地球化學(xué)分析的方法，其中，利用介形類化石群優(yōu)勢(shì)度對(duì)湖泊古水深進(jìn)行計(jì)算結(jié)果較為可靠，浪基面附近化石分異度最高[16]，鑒于介形類化石在中國陸相盆地中特為發(fā)育，該方法具有廣泛的適用性；在沉積速率穩(wěn)定的湖相泥巖中La 和Co 的豐度與水深存在密切聯(lián)系，基于沉積物中La、Co含量的古水深恢復(fù)方適宜于碎屑巖沉積區(qū)水體深度的計(jì)算[8,24]；根據(jù)沉積物中原始有機(jī)碳含量對(duì)古水深進(jìn)行計(jì)算是一種新方法，其理論基礎(chǔ)是咸水湖河口區(qū)沉積物中TOC 含量與水深存在良好的相關(guān)性，該方法主要適用于烴源巖成熟度相對(duì)較低的陸相咸水湖盆沉積水深的恢復(fù)[13]。我國陸相含油氣層系大部分與三角洲—湖泊沉積體系有關(guān)，古水深恢復(fù)對(duì)巖相古地理分析及烴源巖分布預(yù)測(cè)具有重要意義。

表1 Th/U比值與古水深關(guān)系表（據(jù)龐軍剛[1]修改）Table 1 Th/U ratio versus Paleo-water-depth(modified from Pang[1])

根據(jù)巖石組合、沉積構(gòu)造及古生物特征，結(jié)合元素地球化學(xué)及有機(jī)地球化學(xué)分析，對(duì)川東地區(qū)早侏羅世湖泊水體深度進(jìn)行了恢復(fù)，確定了半深湖區(qū)主要分布范圍，對(duì)四川盆地早侏羅世巖相古地理重建具有重要意義，同時(shí)對(duì)于研究區(qū)侏羅系頁巖油、氣的勘探部署具有一定的指導(dǎo)作用。

1 地質(zhì)背景

四川盆地是發(fā)育在特提斯構(gòu)造域的一個(gè)大型?！懴喁B合盆地[25]，晚三疊世及侏羅紀(jì)處于前陸盆地演化階段，白堊紀(jì)前陸盆地開始萎縮和衰亡，侏羅紀(jì)四川盆地受周緣龍門山、米倉山—大巴山及雪峰山造山帶的非同期擠壓，形成了三個(gè)次級(jí)盆—山耦合系統(tǒng)，平面上具有明顯的“三坳圍一隆”的構(gòu)造—沉積格局[26]，川東地區(qū)主要位于川東南坳陷、川東北坳陷和川中隆起帶的銜接帶（圖1）。

圖1 四川盆地早侏羅世古地理略圖及川東地區(qū)地理位置（據(jù)中石油西南油氣田勘探開發(fā)研究院資料及鄭榮才等[27]修改）Fig.1 Map of the Early Jurassic paleogeography in the Sichuan Basin and the geographical position of the eastern Sichuan Basin (modified from the Institute of Exploration and Development,Southwest Oil and Gas Field Company,PetroChina and Zheng et al.[27])

中三疊世末強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致四川盆地整體抬升和揚(yáng)子臺(tái)地的消亡，僅在成都—綿陽一帶發(fā)育川西殘留海盆[28]，川中及川東地區(qū)雷口坡組遭受了不同程度的暴露和侵蝕并形成了區(qū)域性不整合面[29]。晚三疊世地層自西向東超覆，須家河組沉積中—晚期全盆地接受沉積，晚三疊世末印支晚期運(yùn)動(dòng)再次導(dǎo)致四川盆地的差異抬升，須家河組頂部遭受不同程度的侵蝕、沉積范圍向盆地內(nèi)大幅萎縮[30]。早侏羅世伴隨湖平面的再次上升、沉積物不斷向物源方向上超，在川東地區(qū)依次沉積了自流井組珍珠沖段（J1z）、東岳廟段（J1d）、馬鞍山段（J1m）、大安寨段（J1dn）及涼高山組（J1l）等中、下侏羅統(tǒng)地層，發(fā)育包括河流、三角洲及湖泊在內(nèi)的多種沉積相類型[27,31-39]。其中，下侏羅統(tǒng)湖泊相發(fā)育濱湖、淺湖、半深湖及深水重力流沉積[27-37]，表明川東地區(qū)早侏羅世湖泊沉積水體深度存在較大差異，湖泊水體深度的變化不僅在很大程度上決定了沉積物的類型，對(duì)烴源巖的分布也有明顯的控制作用。

2 古水深變化趨勢(shì)

沉積構(gòu)造和古生物化石是反映沉積環(huán)境和沉積水體深度的重要標(biāo)志。川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)沉積構(gòu)造及古生物化石的分布具有一定的規(guī)律性：涼高山組及大安寨段砂巖中發(fā)育大量平行層理及各類斜層理（圖2a，b），主要分布于研究區(qū)北東部及南部（圖3），反映近岸的淺水或岸上環(huán)境；浪成交錯(cuò)層理主要發(fā)育在粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖中（圖2c），為波浪作用的產(chǎn)物，理論上浪成交錯(cuò)層理可以形成于淺湖的任一區(qū)域，但淺水區(qū)波浪形成的紋層容易形成也容易被后期波浪所破壞，事實(shí)上鄰近半深湖的淺湖區(qū)大浪形成的紋層才容易保存，即浪成交錯(cuò)層理所指示的位置已靠近半深湖；水平層理主要發(fā)育在暗色泥巖中（圖2d，e），反映安靜的較深水環(huán)境，主要分布于研究區(qū)中部；滑塌變形構(gòu)造在粉砂巖、灰?guī)r和膏質(zhì)白云巖中均有發(fā)育（圖2f～h），主要分布在研究區(qū)中部（圖3a），反映具有一定坡度的淺湖環(huán)境；渠模主要發(fā)育在大安寨段及東岳廟段發(fā)育水平層理的灰黑色泥巖中（圖2i），成因與重力流的侵蝕作用有關(guān)，主要分布于研究區(qū)東部（圖3a），反映水體較深的半深湖環(huán)境；植物根跡化石及完整的植物葉片化石在南部和北部有少量分布（圖2j，k），主要指示陸生植物分布的岸上環(huán)境；雙殼化石在大安寨段及東岳廟段分布最廣，其中破碎的雙殼化石堆積形成介屑灰?guī)r指示高能的淺湖環(huán)境，而泥巖中毯狀介殼層殼體保存相對(duì)完整（圖2l，m），并且凹面朝下的介殼數(shù)量明顯高于凹面朝上的介殼數(shù)量（圖4），顯然為死亡后的殼體被搬運(yùn)至異地堆積的結(jié)果，結(jié)合其通常與具水平層理的暗色泥巖伴生的特征，主要指示水體較深的半深湖環(huán)境。沉積構(gòu)造及古生物組合分布特征表明川東地區(qū)北東部及南部為淺水區(qū)、中部沉積水體深度相對(duì)較大（圖3a）。

圖2 川東下侏羅統(tǒng)典型沉積構(gòu)造及主要古生物特征（a）灰色中砂巖，發(fā)育平行層理，TD021-X8井，1 794.5 m，J1l；（b）灰色細(xì)砂巖，發(fā)育斜層理，YT1井，2 157.4 m，J1l；（c）灰色粉砂巖夾泥質(zhì)紋層，發(fā)育浪成交錯(cuò)層理，YJ1井，2 048.1 m，J1l；（d）灰黑色泥巖，含少量介殼，發(fā)育水平層理，YT1井，2 433.7 m，J1d；（e）灰黑色泥巖，發(fā)育水平層理，F(xiàn)T1井，1 723.8 m，J1l；（f）灰色粉砂巖及深灰色泥巖，發(fā)育滑塌變形構(gòu)造，YJ1H井，2 049.5 m，J1l；（g）灰色膏質(zhì)白云巖，發(fā)育滑塌變形構(gòu)造，BX2井，2 624.2 m，J1dn；（h）灰色生物碎屑灰?guī)r與深灰色泥巖薄互層，泥巖中發(fā)育水平層理，生屑灰?guī)r發(fā)育滑塌變形構(gòu)造，W081-H1井，754.4 m，J1dn；（i）灰黑色泥巖夾薄層介屑灰?guī)r，泥巖中發(fā)育水平層理，發(fā)育渠模，F(xiàn)T1井，1 841.4 m，J1d；（j）淺灰色粉砂質(zhì)泥巖，可見植物根跡化石，YT1井，2 165.8 m，J1l；（k）灰色粉砂質(zhì)泥巖，含完整植物葉片印?；?，X018-H1，1 836.7 m，J1z；（l）灰黑色泥巖，發(fā)育水平層理，夾毯狀介殼層，介瓣保存完整，F(xiàn)T1井，1 850.5 m，J1d；（m）深灰色泥巖與毯狀介殼層薄互層，介瓣保存完整，MX001-H8井，1 862.4 m，J1dFig.2 Typical sedimentary structures and major paleontological features of the Lower Jurassic strata in the eastern Sichuan Basin(a) grey medium sandstone with parallel bedding,well TD021-X8,1 794.5 m,J1l;(b) gray fine sandstone with oblique bedding,well YT1,2 157.4 m,J1l;(c) gray siltstone interbedded with argillaceous bedding,developed wave cross bedding,well YJ1,2 048.1 m,J1l;(d) gray-black mudstone,with a few shells and developed horizontal bedding,well YT1,2 433.7 m,J1d;(e) grayish black mudstone with horizontal bedding,well FT1,1 723.8 m,J1l;(f) grey siltstone and dark gray mudstone,developed slump deformation structure,well YJ1H,2 049.5 m,J1l;(g) grey gypsum dolostone,developed slump deformation structure,well BX2,2 624.2 m,J1dn;(h) thin interbeds of gray bioclastic limestone and dark gray mudstone,horizontal bedding developed in mudstone,slump deformation structure developed in bioclastic limestone,well W081-H1,754.4 m,J1dn;(i) gray-black mudstone interbedded with thin layer of mesoclastic limestone,horizontal bedding developed in mudstone,gutter cast developed,well FT1,1 841.4 m,J1d;(j) light gray silty mudstone,plant root trace fossils can be seen.well YT1,2 165.8 m,J1l;(k) gray silty mudstone,containing intact plant leaf impression fossils,well X018-H1,1 836.7 m,J1z;(l) grayish black mudstone,horizontal bedding,tapestry-shaped shell layer,intact shell,well FT1,1 850.5 m,J1d;(m) thin interlayer between dark gray mudstone and blanket shell layer,intact shell preservation,well MX001-H8,1 862.4 m,J1d

圖3 川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)古水深變化趨勢(shì)及主要干酪根類型分布特征（a）據(jù)沉積構(gòu)造推測(cè)古水深變化趨勢(shì)；（b）據(jù)地球化學(xué)指標(biāo)推測(cè)古水深變化趨勢(shì)；（c）主要干酪根類型分布特征（據(jù)中石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院資料修編）Fig.3 Paleo-water-depth variation trend and distribution characteristics of main kerogen types in the Lower Jurassic strata,eastern Sichuan Basin(a) the trend of paleo-water-depth variation inferred from sedimentary structure;(b) the trend of paleo-water-depth variation inferred from geochemical indicators;(c) distribution characteristics of main kerogen types of Lower Jurassic source rocks (revised according to the data from the Institute of Exploration and Development,PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company)

圖4 川東地區(qū)自流井組東岳廟段、大安寨段含介殼毯泥巖介殼凹面朝向統(tǒng)計(jì)Fig.4 Orientation of the concave surfaces for the shell-bearing mudstone in the Da’anzhai and Dongyuemiao members of the Ziliujing Formation,eastern Sichuan Basin

陸相沉積中Fe、Al、Mg、Ca等元素主要來自母巖風(fēng)化物，由于其化學(xué)性質(zhì)存在較大差異在搬運(yùn)過程中將產(chǎn)生明顯的化學(xué)分異作用[40]，F(xiàn)e 和Al 在近岸淺水區(qū)容易與氧離子結(jié)合而發(fā)生沉淀，而Mn、Mg、Ca通常在遠(yuǎn)岸的湖盆區(qū)富集，因此近岸、淺水環(huán)境沉積物中的Fe/ Mn 比值及（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值明顯高于遠(yuǎn)岸、深水環(huán)境[21]。川東地區(qū)東北部及南部均具有較高的Fe/Mn 比值和（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值，反映近岸、淺水沉積環(huán)境；而中部及西北部地區(qū)Fe/Mn 比值和（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值相對(duì)較低，反映遠(yuǎn)岸較深水沉積環(huán)境（圖3b）。

川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)主要為Ⅱ1型、Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根（表2），其中Ⅱ1型干酪根主要分布于廣安—梁平一帶，Ⅲ型干酪根主要分布于研究區(qū)南部及北東部，Ⅱ1型和Ⅲ型干酪根分布區(qū)之間主要為Ⅱ2型干酪根（圖3c）。Ⅱ1型、Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根的主要分區(qū)特征總體與據(jù)沉積構(gòu)造組合、Fe/Mn比值及（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值等地球化學(xué)指標(biāo)推測(cè)的古水深變化趨勢(shì)一致，即：Ⅱ1型干酪根主要分布在遠(yuǎn)岸的湖盆中央位置，而Ⅲ型干酪根主要分布于近岸和靠近物源區(qū)域，離岸距離控制了有機(jī)質(zhì)類型（圖3）。

表2 川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)古水深恢復(fù)Table 2 Paleo-water-depth reconstruction of Lower Jurassic strata from the eastern Sichuan Basin

3 古水深定量計(jì)算

四川盆地早侏羅世呈不對(duì)稱狀的“箕狀”特征[41]，主要發(fā)育陸相湖泊—三角洲沉積體系，不同地區(qū)湖泊開放度的不同導(dǎo)致湖泊水體鹽度存在較大差異導(dǎo)致[42]，川東地區(qū)早侏羅世湖泊水體具有一定的鹽度[43]，滿足La-Co 法[24]和TOC 法[13]等古水深計(jì)算或判別的基本條件。

3.1 La-Co法計(jì)算結(jié)果

利用湖相泥巖中La 和Co 的含量可以對(duì)古水深進(jìn)行定量計(jì)算[24]，其公式為：

式（1）中：h為古水深（單位m）；C 為常數(shù)（3.05×105）；Vs可由式（2）計(jì)算出。

式（2）中：Vs為樣品沉積時(shí)的沉積速率（單位m/Ma）；Vo為正常環(huán)境的沉積速率（m/Ma），湖相泥巖沉積速率一般介于0.2×103～0.3×103m/Ma（本次取值0.3×103m/Ma）；NCo為正常湖泊沉積物中Co 的平均值（20 mg/kg）；SCo為實(shí)測(cè)樣品Co 豐度（mg/kg）；TCo為陸源碎屑巖中Co 的平均值（4.68 mg/kg）；t表示陸源Co對(duì)樣品的影響，可由式（3）計(jì)算出。

式（3）中：SLa（單位mg/kg）表示實(shí)測(cè)樣品中La的豐度；NLa為陸源碎屑巖中La 的平均值（38.99 mg/kg）。

La-Co法計(jì)算結(jié)果表明川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)湖相泥質(zhì)巖樣品形成于12.2～66.3 m，其中自流井組東岳廟段及馬鞍山段沉積水體深度可能較大安寨段更大，大部分湖相泥質(zhì)巖形成于半深湖—深湖環(huán)境（表2）。

3.2 TOC法計(jì)算結(jié)果

現(xiàn)代咸水湖河口區(qū)沉積物中TOC含量與水深存在良好的相關(guān)性，利用沉積物中原始有機(jī)碳含量成為一種沉積水體深度恢復(fù)的新方法[13]，其計(jì)算公式為：

式中：H為古水深（單位m）；TOCr為殘余有機(jī)碳，Kc’為有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)，根據(jù)Ro及干酪根類型進(jìn)行確定[44]（圖5）。

圖5 有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)（Kc，Kc’）與成熟度、排烴效率和有機(jī)質(zhì)類型的關(guān)系（據(jù)盧雙舫等[44]修改）（a）Ⅲ型干酪根；（b）Ⅱ1型干酪根；（c）Ⅱ2型干酪根；（d）Ⅰ型干酪根Fig.5 Reconstruction coefficient of organic carbon vs.maturation,hydrocarbon expulsion efficiency,and types of organic matter (modified from Lu et al.[44])

TOC法計(jì)算結(jié)果表明川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)湖相泥質(zhì)巖樣品形成于6～59.9 m 的水深，絕大部分泥質(zhì)巖沉積水深不超過20 m，僅少量樣品形成于較大水深環(huán)境，自流井組東岳廟段、馬鞍山段及涼高山組水深相對(duì)更大（表2）。

3.3 Th/U比值法

湖底氧化還原環(huán)境主要受水深和水動(dòng)力條件控制：河流入湖口及濱、淺湖區(qū)水體動(dòng)蕩，水深一般小于15 m，湖底處于氧化環(huán)境；開放湖域水深介于15～25 m 的湖底或水深小于15 m 的局限湖灣區(qū)，一般處于弱氧化—弱還原環(huán)境；水深大于25 m 的湖底多位于遠(yuǎn)離河口的低能帶，處于還原—強(qiáng)還原環(huán)境[45]。因此，對(duì)沉積時(shí)期的氧化還原背景進(jìn)行分析，結(jié)合沉積相分析可以大致估算古水深范圍。石隕石和巖漿巖中釷/鈾（Th/U）比值一般穩(wěn)定在3～4[46-47]，由于釷元素化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，基本不受氧化還原條件影響[48]，而鈾是一種變價(jià)元素，對(duì)成巖環(huán)境極為敏感，極易發(fā)生遷移和沉淀[49]，因此，泥質(zhì)沉積物中Th/U比值常作為判別氧化—還原條件的重要指標(biāo)[50]，并間接反映沉積水體深度[1,48]（表1）。絕大部分實(shí)測(cè)的泥質(zhì)巖Th/U比值介于4～10，少量樣品Th/U 比值小于4（表2），反映主要形成于還原環(huán)境，考慮到淺湖（灘間、灘緣）多為局限環(huán)境、而半深湖及前三角洲為開放環(huán)境（圖6），推測(cè)前三角洲及半深湖樣品古水深大于25 m，淺湖（灘間、灘緣）古水深小于15 m（表2）。

圖6 川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)沉積相展布特征及古水深恢復(fù)（a）涼高山組；（b）自流井組大安寨段；（c）自流井組馬鞍山段；（d）自流井組東岳廟段Fig.6 Sedimentary facies distribution characteristics and paleo-water-depth reconstruction of the Lower Jurassic strata,eastern Sichuan Basin(a) Lianggaoshan Formation;(b) Da’anzhai member of the Ziliujing Formation;(c) Ma’anshan member of the Ziliujing Formation;and (d) Dongyuemiao member of the Ziliujing Formation

4 討論

古水深恢復(fù)的方法較多，但每種方法都存在一定的局限性：由于沉積物特征并非完全受控于水體深度，同時(shí)不少沉積構(gòu)造受湖面開闊程度控制[1]，如波痕可以出現(xiàn)在不同水深環(huán)境，因此根據(jù)沉積物特征和沉積構(gòu)造所確定的古水深精度有限；地層厚度同時(shí)受湖平面變化、基底沉降速率及沉積物通量等多因素控制，因此只有在確定沉積補(bǔ)償點(diǎn)、基準(zhǔn)面和差異沉降量可以忽略不計(jì)的條件下才能根據(jù)地層厚度對(duì)古水深進(jìn)行恢復(fù)[18]；鑒于自生鐵礦的類型主要與氧化—還原條件有關(guān)，而沉積環(huán)境的氧化—還原背景同時(shí)受到水深、有機(jī)質(zhì)豐度等多種因素控制，利用自生鐵礦類型恢復(fù)沉積水體深度的方法在煤系地層中未必適用，該方法的適用性同時(shí)受到自生鐵礦含量的制約；根據(jù)古生物及古生態(tài)對(duì)古水深進(jìn)行恢復(fù)，需要沉積物中含有大量介形蟲或遺跡化石，在生物遺體和遺跡化石匱乏的沉積環(huán)境中并不適用[1]；Fe/Mn 比值、（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值、V/Ni比值、Ni/Co比值、Th/U比值和La-Co 含量等方法均屬于元素地球化學(xué)方法，沉積物中元素的豐度同時(shí)受到母巖類型和沉積—成巖環(huán)境控制，對(duì)樣品均有較高的要求，通常需要較純的泥巖樣品，而大部分淺水環(huán)境的沉積物都含有較多的石英、長石及巖屑，繼承自母巖的元素含量所占權(quán)重較大可能影響判別結(jié)果，同時(shí)La-Co法對(duì)古水深的恢復(fù)結(jié)果還受到沉積速率賦值的影響；TOC法對(duì)古水深進(jìn)行恢復(fù)最重要的是需要對(duì)沉積物中原始有機(jī)碳含量進(jìn)行恢復(fù)，在有機(jī)質(zhì)成熟度較高的條件下難以準(zhǔn)確恢復(fù)原始有機(jī)碳含量，也就無法根據(jù)TOC 含量對(duì)古水深進(jìn)行定量計(jì)算；同時(shí)該方法建立于現(xiàn)代青海湖布哈河口區(qū)，理論上也只能適用于發(fā)育三角洲的咸水湖泊沉積[13]。在研究工作中需要根據(jù)湖泊沉積背景、沉積物及古生物組合特征，盡量選擇多種較為適用的方法進(jìn)行古水深的恢復(fù)，相互印證、判斷恢復(fù)結(jié)果的可靠性。

湖泊—三角洲沉積體系亞相的劃分主要以湖岸線及浪基面為劃分依據(jù)，濱湖亞相主要處于枯水期湖岸線與洪水期湖岸線之間，正常浪基面與枯水期湖岸線之間為淺湖亞相，正常浪基面與風(fēng)暴浪基面之間為半深湖亞相，風(fēng)暴浪基面之下為深湖亞相。湖浪的最大波長受到湖域面積、風(fēng)速及水深等多種因素控制，一般說來湖域面積越大、湖浪波長越大，亦即浪基面深度越大（表3），根據(jù)巖相古地理恢復(fù)結(jié)果估算川東地區(qū)早侏羅世最大湖域面積超過87 500 km2（圖6），以密執(zhí)安湖為參照，推測(cè)川東地區(qū)早侏羅世正常浪基面深度也在15 m左右，即15 m水深為大致為淺湖/半深湖分界。

表3 現(xiàn)代湖泊有效面積與波長的關(guān)系（據(jù)郭秋麟等[16]；吳家喜等[51]；張怡輝等[52]；吳勝和等[53]修改）Table 3 The relationship between effective area and wavelength of modern lakes (modified from Guo et al.[16];Wu et al.[51];Zhang et al.[52];Wu et al.[53])

根據(jù)Th/U比值確定的古水深與淺湖沉積較為吻合，半深湖沉積的恢復(fù)古水深可能偏大，而濱湖沉積則存在較大矛盾（表2，樣品對(duì)應(yīng)圖2k）。從La-Co 法的恢復(fù)結(jié)果來看，相當(dāng)一部分樣品恢復(fù)古水深與根據(jù)沉積構(gòu)造確定的沉積亞相存在較大矛盾，特別是多個(gè)濱、淺湖樣品計(jì)算古水深大于29 m 顯然不合常理，而TOC 法古水深恢復(fù)結(jié)果除1件濱湖樣品外、其余樣品與沉積相較為吻合（表2、圖6）。鑒于湖相沉積樣品的沉積速率Vs 難以精確確定，采用La-Co 法對(duì)古水深進(jìn)行恢復(fù)仍需完善[54]，而川東地區(qū)早侏羅世沉積環(huán)境與現(xiàn)代青海湖布哈河口區(qū)較為相似且有機(jī)質(zhì)成熟度相對(duì)較低（原始有機(jī)碳TOCo恢復(fù)數(shù)據(jù)較為可靠），因此采用TOC法恢復(fù)的川東地區(qū)早侏羅世古水深結(jié)果更為可靠，但該公式只適用于淺湖及以下深度環(huán)境沉積水體深度的恢復(fù)[13]，不適合濱湖等暴露環(huán)境古水深的恢復(fù)。

5 結(jié)論

（1）沉積構(gòu)造和古生物化石分布特征、Fe/Mn 比值和（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值變化趨勢(shì)及干酪根類型分區(qū)特征表明，早侏羅世川東地區(qū)中部離岸相對(duì)較遠(yuǎn)，為穩(wěn)定的遠(yuǎn)岸較深水沉積區(qū)，東北部及南部為近岸淺水區(qū)。

（2）La-Co 法、TOC 法及Th/U 比值法古水深恢復(fù)結(jié)果存在較大差異，TOC 法對(duì)川東地區(qū)早侏羅世古水深的恢復(fù)結(jié)果比Th/U 比值法和La-Co 法更為可靠，與沉積亞相吻合度最高。

（3）早侏羅世川東地區(qū)湖泊浪基面約15 m，基于TOC法的定量計(jì)算結(jié)果表明川東地區(qū)早侏羅世湖泊水體最深可達(dá)60 m，廣安—萬州一帶廣泛發(fā)育半深湖—深湖沉積，有利于有機(jī)質(zhì)的富集和保存，是頁巖油氣勘探的有利位置。