含水系统的划分和定位

1.含水系统划分的依据

(1)沉积环境:须家河组须一段岩性主要是泥岩以及薄层灰岩和局部夹有砂岩，底部含有丰富的海相双壳类，如Halobia sp，Burme sialirata，腕足类如Neoretzid sp，菊石类如This-bites sp，以及有孔虫、棘皮等各门类动物化石;中上部主要有半咸水双壳类Unionites sp，顶部有典型的海相双壳类Halobia sp。岩相主要是海湾泥岩相，灰岩泥岩相，海湾泥—三角洲前缘砂—三角洲平原砂泥岩相或滨海滩坝砂岩相，滨海平原泥岩相。据此认为中三叠世末的印支运动造陆性质导致四川海盆向西萎缩，沉积了以海湾相泥岩为主体的须一段。

须二段是海湾相砂岩为主体的沉积层，产咸水双壳类(Unionites sp.，Yunnanopnorus sp.等)、介形虫和海相疑源类等化石;砂岩中常见自生海绿石和磷灰石等海相矿物，硼含量均大于130mg/kg，指示为海相沉积。须四段沉积时，沉积区范围由现今盆地的西部扩大到全盆地，转化为陆相河湖沉积。

(2)岩性组合:须家河组二、四、六段是由粗粒物质组成的砂质岩为主要岩性成分，而须一、三、五段是由细粒物质组成的泥质岩为主要岩性成分;且两者在空间上具有广泛分布的连续性。

(3)泥岩的厚度和分布:须二段和须四段的下伏、上覆的须一、须三和须五段均主要由细粒物质组成的泥质岩为主体岩性成分，广泛分布，最大厚度1000m，这些厚层泥质岩构成了须二段与中三叠统雷口坡组，须二段与须四段，须四段与须六段含水系统之间的区域性相对隔水层。

(4)水化学参数:须二段水的溶解固体量TDS(60～160g/kg)和Ba²⁺浓度(0～4500mg/kg)的变动幅度均高于须四段水的依次为1.0～100g/kg、0～3000mg/kg，而须六段水的TDS和Ba²⁺浓度的最大值依次仅为80g/kg和1000mg/kg;反映水变质作用强度的c_Na/c_Cl和c_Ca/c_Cl，须二段比须四段的均要低，变动幅度依次为0.58～0.83和0.3～1.0，0.46～1.66和0.34～3.04，而须六段的依次为0.85～0.89和0.08～0.14(图8-8、8-9)。表明三者水化学特性存在显著的差异和各自具有自身的特点。

(5)Q型聚类分析:选取须四段水样10个、须二段10个、雷口坡组7个，每个水样均取TDS、Na⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Cl^－、SO₄^2－、HCO₃^－、c_Na/c_Cl等11个变量。以相关系数作为相似性统

计量的Q型聚类分析谱系图上显示，当相似性水平为0.23时，27个样品分为三类:第一类均由须四段的样品组成;第二类均为须二段的;第三类除1个为须二段的外，其余均为雷口坡的。表明，须二段、须四段和雷口坡组的水化学属性存在显著差异，反映了它们各自具有水化学的形成特性，是互为分隔的3个含水系统(图8-2)。

图8-2 Q型聚类分析谱系图

(6)天然气碳同位素:生、储层中须二段天然气碳同位素较重，δ¹³C变化在－30‰～－32‰之间，须四段(含生气层须三段)的碳同位素较轻，δ¹³C变化在－37‰～－40‰之间，而须五段和须六段的碳同位素较重，δ¹³C的变化一般在－33‰～－35‰之间。碳同位素在层段上的差别，是判别须二段和须四段和须六段含水系统存在分隔性的佐证。

2.含水系统的定位

(1)川西拗陷上三叠统须家河组与其下伏的中三叠统雷口坡组海相碳酸盐岩含水系统是两个截然不同的含水系统。

(2)须家河组砂泥岩沉积体系以砂岩为主体成分的须二段、须四段和须六段为3个主要含水系统，是地下水形成演化的主研目的层。

(3)在上述3个含水系统之间的以泥岩为主体成分的须一段、须三段和须五段为3个相对隔水系统。

必须指出:其一，厚层泥岩其间夹有厚度甚薄、呈断续分布、四周被泥岩围限孤立存在的砂岩透水层，在系统内部的水力联系处在相对平衡的静止状态，同样，在相对隔水系统与主要含水系统之间水力联系亦然。其二，相对隔水系统实际上也是含水的，但泥质层透水性很差，可视为与砂质层之间不存在水力联系。实验证明，在相同压力作用下细粒泥质层比粗粒砂质层的抗压强度小，压缩强度大，在压实作用下，泥质层中的水朝上覆、下伏的砂质层中作垂向运移，这种运移直至达到压实强度相对平衡为止。盆地在沉积演化进程中，沉积层在上覆沉积层厚度不断增大，承受的地静(岩静)压力持续增高，则沉积层持续发生压固成岩作用，伴随着发生释水效应。特别是在早期成岩作用阶段，压实水迁移交替十分活跃，随着成岩作用的进程，水迁移交替效应逐渐弱化。泥质层在成岩过程中，粘土矿物蒙脱石转型为伊利石可释放出大量结构水和结晶水，当含有硫酸盐类石膏转化为硬石膏时亦可释放出大量结晶水，均可参与地下水的循环交替和迁移。因此，重溯砂泥岩沉积体系的储集层中水的形成演化过程，必须涉猎研究相对隔水系统泥质层在压实作用过程中释水效应在地下水形成演化过程中的作用和贡献。