近年来,四川盆地北部中浅层油气勘探呈现出“多层系、叠合连片、低孔渗、高压、局部富集高产”的特点,陆相须家河组就是典型的代表。目前川北地区多口井在须家河组试气效果明显,其中又以元坝东-仁和场地区须四段勘探效果最为突出,仅L28井在须四段测试就获日产102.36万方天然气流;同时通南巴马路背构造、元坝西部须四段砾岩中亦获得了工业气流,取得了重大突破,说明四川盆地北部地区须四段具有良好的勘探潜力。然而前期四川盆地北部地区的勘探和研究工作主要集中于元坝西部的须二、须三段,须四段的基础地质研究等方面还不够深入和系统。在前人研究成果详细调研的基础上,本论文通过野外调查、岩芯观察、岩石薄片观察、地化分析、测/录井资料研究等手段,明确了四川盆地北部须四段的物源方向、物源性质、物源的影响范围,确定该区须四段的相类型、相演化规律,明确了不同物源下沉积体系的特征及意义。采用标志层界面控制,目的层追踪及地层旋回对比等方法,结合地层厚度连续变化的原则,并借助研究区8条纵横向的连井地层格架对比剖面,对四川盆地北部须四段的地层进行划分与对比,认为须四段的地层厚度变化较大,总体自西向东地层先减薄再增厚,自北向南地层厚度趋向逐渐减薄,盆缘须四段厚度往往较大,盆内须四段厚度中心位于元坝东部地区。通过野外露头,碎屑组分和重矿物等资料的处理分析,认为四川盆地北部须四段沉积时期受到龙门山和大巴山物源的影响。但是,通过对元坝东部的L17、L4井的研究发现须四段上部主要发育长石岩屑砂岩,同时结合L17井成像测井所确定的古水流方向,表明在须四段沉积时期,元坝东部还受到来自北北东方向的物源影响。总体说来,四川盆地北部地区须四段存在三个方向物源,分别为北西向、北北东向、北东向。参考周缘造山带古陆的地层特征,认为北西向母岩层系以早期沉积的二叠系-早、中三叠统的海相碳酸盐岩地层为主。北北东向母岩层系或来自于秦岭造山带,为包含火山岩、变质岩、硅质岩的南华-志留纪地层。北东向物源在整个晚三叠世,对研究区的影响逐渐增强,在须四期影响范围广,沉积厚度大,在其沉积区见大量石英质、燧石质砾石,结合区域地质资料,认为其母岩层系主要为南秦岭泥盆纪地层。不同物源体系的展布范围和性质不相同,北西向物源体系主要影响元坝西部地区,以钙质、硅质砾岩和砂砾岩沉积为主,向盆内逐渐过渡为钙屑砂岩;北北东向物源体系下,在盆地边缘发育了低级变质岩和火山岩质砾岩,往盆内发展为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩;北东向物源体系下主要发育硅质砾岩,向盆内发展为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩,该物源体系为供源主体,物源充足,延伸范围广阔,主要影响普光至巴中一带;元坝中部是三物源体系的汇聚区。通过对研究区须四段地层的岩石类型、结构构造等综合分析,结合测井曲线的响应特征,结果显示研究区相标志类型十分丰富。须四段所发育的主要岩石类型包括砾岩、砂砾岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥页岩等;须四段主要发育三段式的粒度累积概率曲线,又可进一步将其分为三种类型,分别为典型三段式、跳跳悬式、一跳一悬夹过渡式;须四段所发育的沉积构造包括冲刷面、块状层理、平行层理、交错层理、水平层理、波纹层理、变形层理等,说明须四时期的沉积水动力存在明显变化;测井曲线形态有箱形、钟形、漏斗形、指状等,结合录井资料,建立了研究区须四段的测井-沉积响应模型。综合分析四川盆地北部须四段的砂体展布和地震属性特征,认为须四段沉积时期水体较浅,受控于不同物源,主要发育辫状河三角洲沉积相,包括辫状河三角洲平原和前缘亚相。区分平原和前缘的重要依据为是否发育大规模砾岩、砂砾岩沉积。在沉积相分析的基础之上,总结研究区须四段沉积体系展布特征,认为不同物源体系控制下沉积物性质和沉积环境不同,因而导致不同沉积体系下所形成的有利储层,其特征和主控因素存在较大差异。