摘要
川西北地区天然沥青矿成矿地质条件优越，地表分布众多的沥青脉和油苗，但区内研究工作程度较低，导致天然沥青矿找矿难以取得突破。本文系统分析了莲花矿区含沥青矿岩系的沉积相特征、矿石显微结构特征，结合地质勘查成果，对矿床成因进行了分析。结果表明：天然沥青矿体赋存于下侏罗统白田坝组，共圈定出6条工业矿体，其中似层状矿体（2条）产于白田坝组底部，矿体主要赋存于扇三角洲前缘亚相— 水下分流间湾微相的低能砂泥岩内；脉状矿体（4条）主要赋存于白田坝组上部拉张裂隙中。建立了矿区天然沥青矿三阶段成矿过程：印支期下寒武统及震旦系的烃源岩中原始油气经多期次的运聚初始聚集成藏→燕山期油气运移至白田坝组底部砂泥岩内聚集为半固态沥青→燕山—喜山期形成裂隙充注（脉状）、原始赋存（似层状）型沥青经变质作用最终固化成天然沥青。
Abstract
The geological conditions of the natural bitumen is superior, and a large number of bituminous veins and oil seepageon the surface in northwest Sichuan. However, due to the low degree of the research work in the area, which makes it difficult to make a breakthrough in natural bitumen prospecting. In this paper, the characteristics of sedimentary facies of the bituminous rock series and microstructure of ore, and the genesis of mineral deposit is analyzed based on geological exploration. The results show that the natural bitumen occurred in the Lower Jurassic Baitianba Formation, and a total of 6 industrial ore bodies have been identified. the layered ore bodies (2) are located at the bottom of the Baitianba Formation. and mainly occurs in the low-energy mudstone of the subsea interdistributary bay microfacies of the front of the fan delta subfacies.The vein ore bodies (4) occurs in the tension fissure of the upper part of Baitianba Formation.The three-stage ore-forming process of natural bitumen was established:In the Indosinian period, the original oil and gas in the Lower Cambrian and Sinian source rocks were migrated and accumulated after multiple periods; In the Yanshan period, oil and gas migrated to the mudstone at the bottom of the Baitianba Formation and accumulated into semi-solid bitumen; During the Yanshan-Himalayan period, fracture filling type (vein) and original occurrence (layer-like) bitumen were formed, which were finally solidified into natural bitumen after metamorphism.
0 引言
天然沥青是天然条件下石油渗出地表经过长期暴露和蒸发后的残留物，通常为沥青状物质和其他矿物质的混合物，也指天然生成的固体或半固体的沥青和沥青岩（含沥青质的岩石），一般可以分为原生沥青和运移沥青（武彬，2010；王崇敬，2015；张君等，2023）。因其具有较好的抗氧化、抗高温能力，常用作优质沥青改性剂加入到基质沥青中，能够很好地改善基质沥青的高温及抗老化性能，受到国内外公路建筑业界的青睐（叶长建等，2022）。
在川西北龙门山北段一带分布着众多的天然沥青脉和油苗，沥青矿成矿地质条件优越，被誉为 “中华第一黑矿”，很早便受到石油地质学家的关注，前人对此开展了大量的石油地质调查，在寒武系、泥盆系、二叠系、三叠系、侏罗系等多套地层地表露头均发现固体沥青产出（戴鸿鸣等，2007；黄第藩和王兰生，2008；饶丹等，2008；王广利等，2014； 魏健，2014；王杰等，2016；李国辉等，2018；梁霄等， 2021；邱林飞等，2022）。戴鸿鸣等（2007）认为川西北地区侏罗系油砂来源为寒武系泥质烃源岩，后期受多期构造运动叠加，经历不同程度的生物降解和长距离的运移所形成。饶丹等（2008）指出广元地区下寒武统固体沥青来源有早期下寒武统烃源充注、可能叠加晚期上古生界烃源岩的影响，而下三叠统油苗显示上二叠统烃源充注、可能叠加下三叠统自身烃源岩。王广利等（2014）指出川西北地区不同时代固体沥青和油砂主要来源为震旦系陡山沱组烃源岩，构造运动导致的持续抬升形成了残余油藏和沥青的跨时代多层系分布。王杰等（2016） 指出川西北地区下寒武统沥青脉主要来源于震旦系陡山沱组优质烃源岩，先期形成的古油藏受后期构造抬升形成现今地表的沥青脉。
前人研究普遍集中于烃源岩来源的厘定，用于构造演化复杂地区进一步指导油气勘探工作，往往忽视了天然沥青本身所具有的工业价值。川西北地区目前已发现多处天然沥青矿，魏健（2014）对广元地区 3 个天然沥青矿区矿床成因研究表明：深部石油顺断裂向上运移，在合适的容矿构造中沉淀，与空气和水接触同时加上后期的变质改造，最终形成天然沥青矿体。贺飞等（2022）指出龙门山北段沥青矿形成主要受控于彭灌—江油冲断构造带，并进一步指出与彭灌—江油冲断构造相连接且具备储集和封闭的容矿空间是沥青矿成矿有利地带。张君等（2023）报道了广元羊盘山地区首次发现的构造-层控型天然沥青矿体，其主要产于飞来峰推覆体底部的边界断裂破碎带中，预测区内天然沥青矿石潜在资源约1亿 t。该地区整体勘查程度较低、相关的研究工作少，导致天然沥青矿找矿难以取得突破。近年来笔者及团队成员对广元莲花地区天然沥青矿区进行了系统的调查、分类和评价工作，工作区范围为东经 105°31'46″～105°33'01″，北纬 32°23'57″～32°25'00″，探获了一定规模的天然沥青矿体。本文在此次勘查成果的基础上，结合前人研究资料，总结了区内天然沥青矿地质特征及矿床成因，建立了3阶段成矿过程，并指出天然沥青矿的找矿标志，为川西北地区天然沥青矿找矿工作提供一定的借鉴作用。
1 区域地质背景
龙门山逆冲推覆构造带（陆内复合造山带）地处松潘—甘孜断褶带与扬子陆块的贴合部位，是四川盆地的西部边界带，呈“南北分段，东西分带”的特点（戴鸿鸣等，2007）。龙门山构造带受北西侧松潘—甘孜断褶带向南逆冲推覆影响，形成了总体呈北东—南西向展布的构造行迹，由北至南依次可划分为“北段、中段、南段”3 个区段，其中龙门山北段指南起安县、北川县，北至广元、青川县的区域，南北长约 180 km，宽 45～75 km（Jin et al.，2009；王广利等，2014）。而由西向东，依次可划分为后山带、前山带和山前带，山前带位于区域性马角坝断裂带与江油—广元隐伏断裂间，属断层隐伏前锋构造带，形成了一系列的飞来峰群，强烈的构造活动导致先期形成的油气藏被破坏并调整，使得龙门山北段形成了丰富的沥青和油气苗露头显示（刘树根等，1995；戴鸿鸣等，2007；黄第藩和王兰生，2008； 田小彬，2009；贺飞等，2022）。
研究区位于龙门山北段推覆构造带内。区域上地层构造变形强烈，构造类型丰富。根据区域构造背景、构造变形特征及地层不整合接触关系等，可大致划分为 3 个构造层，即三叠系、侏罗系、第四系构造层。三叠系、侏罗系构造层内褶皱、断层均有发育，主要褶皱构造有梁家沟向斜（Z1）、陈家河向斜（Z2）、何家梁背斜（Z3）；断层主要有松林坡断层（F1）、马家坝断层（F2），断层性质均为逆断层（图1）。构造线走向以北东—南西向为主，构造变形特征表现为挤压变形，纵向上各构造层由老至新，变形强度逐渐减弱；横向上由北西至南东，变形强度逐渐减弱。
图1研究区大地构造位置图（a）和区域地质简图（b）（据贺勇等，2022①修改）
1—第四系；2—中侏罗统沙溪庙组—上侏罗统莲花口组；3—下侏罗统白田坝组—中侏罗统沙溪庙组；4—下三叠统飞仙关组—上三叠统须家河组；5—中志留统韩家店组；6—逆断层；7—不整合界线；8—整合界线；9—背斜；10—向斜；11—研究区范围
2 研究区地质特征
2.1 研究区地层
矿区内地层出露较少，仅出露下三叠统飞仙关组（T1f）、下侏罗统白田坝组（J1b）、中侏罗统千佛岩组（J2q），侏罗系呈角度不整合超覆于三叠系之上，第四系主要分布于斜坡与冲沟处，现将地层由老至新叙述如下（图2）：
（1）三叠系
飞仙关组（T1f）：岩性主要为紫红色薄层钙质页岩夹浅灰色薄层含白云质粉晶灰岩、紫灰色薄层泥灰岩，构成多个韵律层，发育水平层理、小型沙纹层理、潮汐层理，多含海相生物化石，为碎屑岩潮坪沉积。厚度大于130 m。
（2）侏罗系
白田坝组（J1b）：呈角度不整合接触覆于三叠系之上，为区内天然沥青矿主要赋矿地层。根据岩性组合不同，进一步划分为3个亚段：一段（J1b1）：岩性为灰色厚层—块状岩屑石英砂岩与深灰色炭质泥岩韵律互层，含植物茎干化石，下部见似层状灰黑色天然沥青矿，底部为杂色薄层状含铁质泥岩，偶见铁质结核、铁质粒屑分布，该段由下至上粒度逐渐变细，从下向上为含砾砂岩→砂岩→粉砂岩→泥岩的进积型沉积序列，厚度约57 m；二段（J1b2）：岩性为灰绿色泥质粉砂岩夹灰色岩屑石英细砂岩，局部见含砾砂岩透镜体，中下部常见红褐色斑纹状铁质黏土岩，泥质粉砂岩中偶见黄灰色姜仁状、不规则状钙质结核。厚度约102 m；三段（J1b3）：岩性为灰色厚层状岩屑石英砂岩夹少量泥质粉砂岩、炭质泥岩，发育平行层理、底冲刷面构造，厚度约53 m。
图2研究区南西侧地质简图（据贺勇等，2022①修改）
千佛岩组（J2q）：上部岩性主要为灰色中层状不等粒岩屑石英砂岩、含砾岩屑砂岩，砂岩中见碳化植物碎片；下部岩性主要为灰色厚层-块状石英砾岩夹石英细砂岩，砾石成分主要为硅质岩类，磨圆较好，粒度不一，底部常见灰绿色、灰色粉砂质泥岩，局部夹黄灰色中—厚层状石英砂岩，发育平行层理、斜层理，偶见交错层理。
2.2 研究区构造
研究区内可分为2个构造层，即三叠系构造层、侏罗系构造层。三叠系构造层中断层发育，褶皱以断层附近牵引构造为主，构造线方向呈北东—南西向。侏罗系构造层构造相对简单，矿区内以单斜构造为主。两构造层内均伴生较多的节理裂隙。
（1）断层
松林坡断层（F1）：在区内被侏罗纪地层覆盖，隐伏在不整合界面之下。该断层走向北东—南西向，延伸较远，北东端与朝天区的罗家湾—苏家坡断层相连，往南与茶坝的杨家沟断裂相连。该断裂在区域上称为龙门山前山断裂，属龙门山前山推覆构造带的前缘主滑动断层，为区域性的大断裂。断层倾向北西，总体倾向 310°，倾角 65°～75°，区内断层破碎带宽约 20 m，断层上盘岩层倾角较陡，近于直立，断层下盘岩层倾角相对较缓，倾角 35°～50°。该断层具有较强的碎裂化、碎块化现象，发育有断层泥、劈理及构造透镜体，断层北西盘为飞仙关组二段，断层两侧岩石产状凌乱，发育小型牵引褶皱，对三叠纪地层造成错断，未错断侏罗纪地层，因此未对区内天然沥青矿体造成破坏（贺勇等，2022①）。
（2）褶皱
矿区内褶皱构造不甚发育，三叠纪地层总体倾向北西，为单斜构造，倾角一般为 30°～50°，区内隐伏F1断层带附近发育较多小型牵引褶皱，褶皱规模小于10 m，未影响天然沥青矿床。矿区侏罗纪地层构造简单，地层总体倾向 310°～330°，倾角一般在 5°～20°，为单斜构造。
（3）节理裂隙
矿区内节理裂隙相对发育，在矿区南部开展的地表裂隙统计表明，区内裂隙走向整体以北东向为主，裂隙优势走向为 35°～55°，该组裂隙倾角较陡，一般为75°～85°；其次为北西向，走向以320°～335° 为主，该组裂隙倾角一般在 60°左右，大部分裂隙以闭合为主，延伸较短。矿区内裂隙优势方向与区域主体构造线方向基本一致，呈北东—南西向展布。
其中走向为 35°～55°，倾角 75°～85°的裂隙为区内脉状矿体的主要容矿裂隙。矿区内张性裂隙中普遍见灰黑色条带状天然沥青矿充填，条带宽 10～50 cm，偶见裂隙膨大部位，矿体厚度可达 1 m 以上，该天然沥青品位一般较高，品位可达 80% 以上，天然沥青矿与围岩界限清晰。
3 矿体及矿石特征
3.1 含矿地层沉积环境
区内天然沥青矿主要赋存于白田坝组一段 （J1b1）底部，矿体顺层产出。对此，本文基于前人研究资料，结合矿区已开展的地质工作，选择典型钻孔针对主要含矿地层白田坝组一段进行沉积微相解剖，试图建立矿层产出特征与沉积微相特征的内在联系。
前人研究表明，白田坝组是在早期风化剥蚀界面基础上发育起来的以粗碎屑为主的冲积扇-扇三角洲-湖泊的沉积体系，存在 2 个主要物源方向，米仓山台缘隆起带水流以向南为主，龙门山推覆构造带以南东方向为主，至盆地内部以舌状深入湖盆； 底部岩性为中—厚层状石英质砂砾岩，向上过渡为灰色石英砂岩与粉砂岩、炭质泥岩以及泥岩互层，形成粒序下粗上细的退积型正旋回沉积层序（何江等，2013）。
由于其西陡北缓的特殊构造格局，西缘莲花一带白田坝组底部砾石层缺失，沉积一套厚度在1.3～2.5 m的铁质黏土（图3a），并与下伏下三叠统飞仙关组呈高角度不整合接触。据野外地表调查及钻孔编录结果，莲花矿区所在的白朝乡徐家村—宝轮镇松林村一带，白田坝组一段主要发育扇三角洲前缘亚相，该带位于最低湖平面至浪基面之间的宽缓斜坡区，区内可识别出水下分流河道、河口坝、水下分流间湾、水下天然堤等微相类型（郑淑平等，2022）。现详述如下：
水下分流河道微相发育于扇三角洲平原亚相中分流河道的水下延伸部分，岩性以灰色中、细粒砂岩、含砾砂岩为主，局部夹砾岩层（图3b），由多套向上变细的砂体叠置而成，夹少量薄层泥质条带，沉积构造多发育平行层理、楔状交错层理、块状层理，底部常见冲刷面，冲刷面上多见砾石定向排列，砂体下部粒度粗、分选好、泥质含量低，向上变细、分选差和泥质含量增加的特点，典型正韵律结构特征，见部分细小黑灰色天然沥青条纹、团块分布（图3c）。
河口坝是河流入湖在河口处的直接产物，是三角洲的典型沉积体。岩性自下向上为泥岩-粉砂岩-细砂岩的岩性组合，砂体表现为向上粒度变粗的反粒序结构，单砂体厚度多为2～4 m，砂质纯净，分选较好，发育前积纹层和水平纹层（图3d）。
水下分流间湾为水下分流河道之间相对较低洼的湖湾地区，属较静水沉积环境。岩性主要为灰色、深灰色泥岩与粉砂岩、粉砂质泥岩不等厚互层为主（图3e、f），夹少量细砂岩，砂体多呈透镜体状，发育水平层理、透镜状层理等构造，也常见云母、植物化石碎片等，偶见少量垂直虫孔遗迹化石。灰黑色似层状沥青矿体基本都赋存于该微相内（图3g）。
水下天然堤是三角洲平原天然堤的水下延伸地段，位于水下分流河道两侧。岩性主要为灰色粉砂岩、细砂岩，夹少量的泥质薄层（图3h），多发育微波状层理、平行层理，偶见爬升沙纹层理（图3i），有时可见少量破碎的植物碎片。
图3白田坝组一段典型钻孔沉积特征照片
a—白田坝组底界杂色铁质黏土岩；b—细砂岩、砾岩、含砾砂岩，多发育冲刷面，整体呈下粗上细结构；c—具正粒序结构、平行层理，顺层充填少量沥青条纹，水下分流河道；d—泥岩-粉砂岩-细砂岩，整体呈下细上粗结构，河口坝；e—深灰色泥岩、粉砂质泥岩，水下分流间湾；f—粉砂质泥岩，粒间充填沥青；g—似层状天然沥青矿体；h—粉砂岩、细砂岩，夹少量泥质夹层；i—粉砂岩内发育沙纹层理，水下天然堤
3.2 矿体特征
莲花地区天然沥青矿主要有两种赋存形式，一种是赋存于白田坝组底部似层状天然沥青矿（图4），另一种是赋存于白田坝组张节理中的脉状天然沥青矿（图5）。通过工程控制，共圈定矿体 6条，其中似层状矿体 2条，脉状矿体 4条，似层状矿体从下至上为Ⅰ、Ⅱ号，在矿区北东部及外围出露地表，至矿区南西部隐伏地下；脉状矿体由北向南编号为 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号（图2）。各天然沥青矿体地质特征如表1所示。
3.2.1 似层状沥青矿
矿区内主要的天然沥青矿体赋存于白田坝组一段底部，根据钻孔工程揭露，似层状天然沥青矿分布连续，分上下两矿层（Ⅱ、Ⅰ号），两者分布于全矿区，为区内主矿体（图4、图6a）。沥青矿顶底界线明显，矿体产状与围岩一致，矿体在走向与倾向方向延伸大于 1 km，矿体厚度、品位（沥青含量）沿走向及倾向均无明显变化规律，少量钻孔邻近矿体的砂岩中可见顺层分布的黑灰色天然沥青条纹、斑点或团块（图6c），沥青条纹分布不规律且不均匀，沥青含量一般低于5%。
Ⅰ号矿体总体倾向 340°，倾角一般为 5°～13°，单工程天然沥青厚度为1.0～6.47 m，平均2.33 m；最低品位 8.22%，最高 84.78%，平均 23.57%。矿体位于白田坝组底部，处于白田坝组与飞仙关组不整合界面之上 0～8.95 m 范围，底板为杂色风化壳型铁质黏土岩、粉砂岩为主，顶板为灰白色厚层状岩屑石英细砂岩、泥质粉砂岩。
Ⅱ号矿体位于Ⅰ号矿体之上，距Ⅰ号矿体顶板 3.5～34.5 m，Ⅱ号矿体总体倾向 330°，倾角一般 5°～13°。单工程天然沥青厚度为1.0～6.76 m，平均 2.11 m；单工程天然沥青最低品位 7.21%，最高 49.91%，平均13.32%，其顶底板岩性一致，为岩屑石英细砂岩、泥质粉砂岩。
表1莲花矿区天然沥青矿体地质特征一览
图4似层状天然沥青矿剖面形态示意图
3.2.2 脉状沥青矿
脉状天然沥青矿赋存于白田坝组上部拉张裂隙中（图6b），区内共圈定脉状天然沥青矿 4条（Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ），其中Ⅲ、Ⅳ矿体延伸较为稳定，Ⅴ、Ⅵ号矿体延伸不远便尖灭（图2），4条沥青矿体总体倾向方向为130°～150°，倾角一般为68°～85°，产状与张裂隙产状一致（图5），脉体间相距 100～200 m。其中北部两条脉状天然沥青矿体延伸较长，在区内南西及北东方向延伸出矿区；南部两条矿脉延伸较短，通过地表调查及钻探验证，两条矿脉被北西走向裂隙阻断，未向北继续延伸（图2）。脉状矿体控制长度为200～1000 m，倾向延伸50～90 m，矿体厚度、品位沿走向及倾向均无明显变化规律。
Ⅲ号矿体单工程矿体厚度为 0.21～0.83 m，平均 0.41 m；最低品位 75.68%，最高 95.24%，平均 81.71%。Ⅳ号矿体距Ⅲ号矿体平距 170～210 m，单工程矿体厚度为 0.23～0.77 m，平均 0.43 m；最低品位 87.15%，最高 96.71%，平均 84.37%。Ⅲ、Ⅳ矿体厚度边缘较薄，中间较厚，呈透镜状，矿体厚度分布规律与拉张裂隙延展规律相吻合。
Ⅴ号矿体距Ⅳ号矿体间平距 135～170 m，单工程矿体厚度为 0.26～0.42 m，平均 0.34 m；最低品位 86.29%，最高 94.85%，平均 84.36%。Ⅵ号矿体距Ⅴ 号矿体平距 67～100 m，单工程矿体厚度为 0.24～0.29 m，平均 0.26 m；最低品位 81.12%，最高 88.64%，平均 80.11%。Ⅴ、Ⅵ矿体总体呈现向西减薄的趋势。
矿体顶底板均为灰色岩屑石英细砂岩、泥质粉砂岩，与似层状天然沥青矿顶底板特征一致。脉状矿体具有品位高、厚度薄的特点，与围岩界线明显，局部钻孔中矿脉邻近砂岩中可见顺脉分布的沥青条纹，条纹一般宽 1～5 mm，延伸较短，且分布不规律。在前期工程均未在下覆飞仙关组地层发现脉状天然沥青矿体，表明脉状天然沥青矿明显受侏罗系构造层构造叠加影响，导致脉状矿体仅在下侏罗统白田坝组中的拉张裂隙中赋存。
3.3 矿石特征
3.3.1 矿物组成
（1）沥青矿物
天然沥青为有机质混合物，呈不透明—微透明，在沥青矿体内大量存在，常与黏土矿物混杂，相对均匀分布（图6d），局部呈团块状，已不能分辨其显微有机组成，也未见任何动植物形态分子。在部分含沥青条纹条带的粉砂岩内常见沥青矿物填隙于细小裂隙中，沥青条带宽度在 0.15～10 mm，分布不均匀，局部较集中（图6e）。
（2）脉石矿物
脉石矿物以黏土矿物、石英、长石、云母等碎屑物为主。黏土矿物：由隐晶质黏土矿物和少量绢云母组成，呈条带状、团块状、不规则状分布，呈无定形状分布在碎屑颗粒间，常被有机质浸染（图3f）；石英：多为粉砂级碎屑，颗粒多呈次棱角—棱角状，分选性较好，其中围岩中石英多为单晶石英，见少量显微粒状石英组成的硅质岩屑，均匀分布。长石：为斜长石，部分已发生绢云母化。
3.3.2 矿石结构
天然沥青矿物为有机质混合体，根据矿体产出特征的不同，天然沥青矿石有不同的结构特征：似层状天然沥青矿主要为粉砂质结构、泥质结构；脉状天然沥青矿脉石矿物含量较少，主要为隐晶质结构。
图5脉状天然沥青矿剖面形态示意图
图6天然沥青矿宏观及微观照片
a—似层状天然沥青矿矿石；b—脉状天然沥青矿，具下粗上细的裂隙充填特征；c—顺层分布的沥青条纹、斑块；d—似层状天然沥青矿镜下照片；e—脉状天然沥青矿镜下照片；f~i—天然沥青矿扫描电镜下的典型特征照片
粉砂质结构：见较多粉砂级石英颗粒分布，砂粒的粒径多＜0.06 mm，另有部分 0.06～0.15 mm 的细砂混杂，颗粒多呈次棱角—棱角状，分选性较好，以单晶石英为主，偶见多晶石英集合体。
泥质结构：主要由黏土矿物和有机质组成，黏土矿物主要由隐晶质黏土和少量绢云母构成，约占 95% 以上，另含少量有机质，呈丝缕状、团状状与黏土矿物混杂，在局部呈团块状分布。
隐晶质结构：由不透明—微透明的隐晶有机质组成，有机质大量赋存，且分布均匀，另含少量黏土矿物呈团块、不规则状与黏土矿物混杂产出。
3.3.3 矿石构造
依据天然沥青矿品位和赋存类型的不同，矿石构造可分为条纹条带状构造、片状构造、块状构造等。
①条纹条带状构造：为似层状天然沥青矿产出的构造类型，其中灰黑色天然沥青矿呈条纹条带状分布于灰色含沥青泥岩中，沥青条纹条带一般宽 0.5～2 cm，该类构造矿石沥青含量普遍较低，一般为10%～20%。
②片状构造：为似层状天然沥青矿石的主要构造类型，其中矿石呈透镜片状，沥青碎片呈中间厚边缘薄形态，单片厚度一般 2～10 cm，单片长度一般 20～30 cm，沥青碎片断面见较多顺层擦痕，具油脂光泽。
③块状构造：为脉状天然沥青矿的主要构造类型，矿石一般品位较高，沥青含量通常大于 80%，矿石总体呈块状或碎块状，沥青成矿期后形成大量纵向和水平向解理，加之沥青矿石性脆，敲击时易沿解理面碎裂成方形颗粒，颗粒大小一般 2～5 cm，偶见大于10 cm不规则状碎裂块体。
3.3.4 矿石微观特征
为进一步了解天然沥青矿石的微观形态及构造特征，本次选取了莲花矿区部分钻孔内天然沥青矿石进行了扫描电镜分析。
据电镜结果可发现，沥青矿石镜下常见较多的微裂隙、微节理发育，裂隙相互交错连接，为构造运动在微观尺度留下的痕迹。裂缝边缘大多平直，少数呈弯曲状，在大块体颗粒之间填充有部分细小块体沥青或粉末状沥青，也见沥青矿断面呈叶片状、台阶状，可大致判断其受构造影响发生脆性断裂而形成（图6f）。
沥青在扫描镜下主要呈现4种形态：块体状、片状、条纹条带状、斑块状，这 4 种微观形态能较好地与宏观矿石构造相对应。总体成似层状的沥青矿石，常见天然沥青与黏土矿物均匀混合生长（图6g），呈无固定形态或块体状，见碎屑颗粒中短轴状沥青，明显具有成层性。部分碎屑颗粒中沥青呈断续脉状或条带状分布，沿裂缝呈脉状、斑块状、水滴状半充填或全充填沥青；而脉状沥青矿石与碎屑矿物多呈不均匀混合生长，沥青矿石明显具有流动层状结构，形态呈叶片状、条纹条带状，多见铸模孔、有机孔（图6h）；部分具弯曲层状结构，连续性好，显示塑性变形特征，见沥青包裹碎屑颗粒，片理绕过颗粒（图6i），暗示其在固结前顺裂隙呈液态形式发生迁移，受上部地层阻隔发生弯曲沉淀。
除此之外，在沥青矿中可见大量的有机溶孔和铸模孔，有机溶孔可能代表原始油气在运移过程中同时伴生气体，而后期气体逸散后便留下大量孔隙，铸模孔则是物质在有机质中因硬度差异而铸成的印坑，多形成于沥青矿表面，其形状受控于脱落掉的矿物质，可能在制样过程中由矿物脱落而产生。
4 讨论
4.1 矿床成因
前人针对川西北地区分布广泛的沥青、油砂、油苗等已开展了大量研究，表明该区域在地质历史时期存在多期次的大规模的古油藏运聚与破坏过程，是烃源岩成烃后多次充注、运移、再分配的产物 （戴鸿鸣等，2007；黄第藩和王兰生，2008；王广利等，2014；李国辉等，2018；梁霄等，2021；贺飞等， 2022）。结合不同层系不同相态有机地球化学指标判别，认为川西北地区古油藏的主要烃源岩来自于下寒武统筇竹寺组以及震旦系陡山沱组的富有机质黑色泥页岩（谢邦华等，2003；王兰生等，2005；戴鸿鸣等，2007；王广利等，2014；梁霄等，2021），下寒武统及震旦系的古油藏经多次调整运移，古老的生油层生成的油气在不同时期形成了不同的圈闭类型，使得浅部地层能够形成较好的储集层和油气输导层，油气在浅层发生调整并聚集成古油藏，最终为研究区内天然沥青矿的成矿物质来源奠定了基础。
川西北龙门山冲断带自早三叠世以来经历了多期次复杂的构造演化，于喜玛拉雅晚期最终定型，大体上可划分为3阶段：印支期的初始构造变形期、燕山期和喜马拉雅中期的推覆构造期、喜马拉雅晚期的滑覆构造变形期（王兰生等，2005；李月等，2008；Jin et al.，2009；张永刚等，2009）。同时，印支运动结束了川西北地区长期以来大规模海相沉积地层的历史，自此四川盆地开始进入陆相沉积盆地演化阶段。莲花地区便是位于该区域，受龙门山构造带持续挤压造山作用，米仓山台缘进一步抬升，形成一个南缓倾斜的斜坡，两者共同形成了早侏罗世西陡北缓的古构造格局，并接受其西侧与北侧推覆造山带的大量陆源碎屑堆积，形成了白田坝组底部大量的粗粒径石英质砾岩，与下伏地层呈角度不整合接触（何鲤等，2007；程立雪等，2011；何江等，2013）。
早侏罗世受燕山期推覆构造抬升和强剥蚀作用，在莲花地区白田坝组主要发育扇三角洲相，表现为三角洲快速堆积特征，在不整合面之上紧接发育扇三角洲前缘的水下分流间湾和水下分流河道微相沉积，以水下分流间湾较低能沉积环境占主导，该微相内不能作为烃源岩层，但其岩性主要为灰色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等（图3e），成为了极佳的油气盖层（黄炳勋等，2019）。受印支运动影响，在飞仙关组地层形成了区域性主要隐伏逆断层 F1，该断层被白田坝组地层截断，可知断层明显形成于白田坝组沉积前，F1断层及其派生次级断层为油气向浅部运移创造了条件。在前期勘查中还发现，似层状天然沥青矿体产出于白田坝组与飞仙关组不整合界面之上0～8.95 m，且在不整合面附近矿体往往呈串珠状产出，局部可出现厚度大且品位高的矿体，而其附近往往可见断层相伴生，且断层破碎带内见沥青矿充填（贺勇等，2022①）。进一步指示油气是在垂向上沿断裂通道不断上移至不整合面附近，被白田坝组底部泥质盖层封闭起来，油气只能发生横向运移，最终较完整保存在白田坝组砂泥岩孔隙中，且靠近运移通道处往往更加富集。在显微镜和扫描电镜下见沥青矿通常与黏土矿物均匀混合生长，且具明显的流动构造和成层性就是典型的横向运移发生聚集的佐证（图6h）。同时油气运移过程中可能伴随易挥发组分逐渐逸散，剩下流动性差的半固态沥青所占比例逐渐上升，为固体天然沥青矿的形成提供了直接的物源。
喜山中期的推覆构造期和喜山晚期的滑覆构造变形期对先期构造叠加了改造作用，使半固体沥青或向新定型的构造部位转移聚集，或遭剥蚀破坏而散失。而矿区内在这一时期形成了较多的陡倾拉张裂隙，裂隙往往连续性较差，裂隙优势方向与区域主体构造线方向基本一致（图2），呈北东—南西向展布，为逆冲推覆构造在近地表的响应（魏健， 2014）。油气充注过程中均是优先选择空隙大的裂缝，然后按照裂缝尺度由大到小逐级充注的原则 （王崇敬，2015），早期赋存于白田坝组底部的部分流动性好的原油优先选择裂缝发生运移与并赋存，形成脉状充填矿体，由于周边黏土已成岩固化，未随原油运移移动，因此这部分脉状天然沥青品位一般较高；运移过程中可有极少量原油沿层面裂隙充注进邻近矿体的砂岩中，进而形成顺层分布的沥青条纹、斑点或团块（图6c）。区内的似层状和脉状矿体经后期的构造抬升至地表或近地表，随着演化程度的不断升高，经历后期的一系列变质作用最终固化成天然沥青矿。
总结莲花地区天然沥青矿成矿过程大致分为3 个阶段：印支期原始油气经多期次的运聚在浅层初始聚集成藏→燕山期油气顺断层运移至白田坝组底部聚集为半固态沥青→燕山—喜山期形成裂隙充注（脉状）、原始赋存（似层状）型沥青经变质作用最终固化成天然沥青矿。
4.2 找矿标志
据矿区内似层状、脉状天然沥青矿矿床的产出特征及矿床成因，提出以下几点找矿标志：
（1）不整合面控矿标志：在白朝乡徐家村—宝轮镇莲花村—宝轮镇苍溪村一带，紧邻三叠系与侏罗系角度不整合界面之上的白田坝组下部地层往往是似层状天然沥青矿的有利赋存地带。
（2）岩相及岩性标志：天然沥青矿体主要就位于扇三角洲前缘水下分流间湾微相，该微相水动力条件较弱，岩性主要为深灰色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩，成为极佳的油气遮挡层，为油气得以较完整保存在白田坝组砂泥岩孔隙中提供了条件，最终固化为天然沥青矿。
（3）构造控矿标志：喜山期形成的次级断裂破碎带及构造节理裂隙发育带往往是寻找脉状天然沥青体的有利地段，而沟通下部油源的断裂带与不整合面的交汇部位常可产出厚度大且品位高的矿体。
5 结论
（1）研究区天然沥青矿体赋存于下侏罗统白田坝组地层，累计查明天然沥青矿资源量约1500万 t，平均品位约 17.97%。共圈定出 6条工业矿体：其中似层状矿体2条，产于白田坝组底部，在全区稳定分布；脉状矿体 4 条，赋存于白田坝组上部拉张裂隙中，矿体延伸较短。
（2）对稳定分布的似层状沥青矿体的含矿地层 （J1b1）进行了沉积微相划分，矿区白田坝组一段主要发育扇三角洲前缘亚相，进一步识别出水下分流河道、河口坝、水下分流间湾、水下天然堤等微相类型。灰黑色似层状沥青矿体基本都赋存于水下分流间湾微相内。
（3）矿区天然沥青矿成矿过程大致分为 3 个阶段：印支期下寒武统及震旦系的烃源岩中原始油气经多期次的运聚在浅层初始聚集成藏→燕山期油气顺断层运移至白田坝组底部水下分流间湾低能砂泥岩内聚集为半固态沥青→燕山—喜山期形成裂隙充注（脉状）、原始赋存（似层状）型沥青经变质作用最终固化成天然沥青矿。
（4）天然沥青矿在交通建设、环境保护、能源开发和经济发展等方面有着重要的社会经济价值，随着国家对基础设施建设的重视，对沥青的需求量将不断增加。但中国天然沥青矿对外依存度较高，在国际上无资源价格定价权的现实状况，加大该矿种的勘查及研究工作对于提升资源保障能力有着重要作用。
注释
① 贺勇，唐茂林，胡宇瀚，陈敏，张君，张芹贵，康雅军，王志刚，徐清涛，杨豫川.2022. 四川省广元市利州区莲花天然沥青矿勘探报告[R]. 乐山: 四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队.
