施 輝，劉 震，連良達(dá)，毛亞昆，吳 瑾

（1．中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2．中國石油天然氣股份有限公司青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202）

0 引 言

淺水三角洲是發(fā)育于水體較淺和構(gòu)造相對穩(wěn)定的臺地、陸表?；虻匦纹骄彙⒄w緩慢沉降的坳陷湖盆中的一類三角洲，其整體巖性較細(xì)，成熟度中等，以牽引流特征為主，具有豐富的強(qiáng)水動力沉積構(gòu)造，生物擾動強(qiáng)烈；發(fā)育的骨架砂體主要為分流河道，薄而廣泛，具有縱橫疊置的特點(diǎn)，可以成為巖性油氣藏的主力砂體［1－3］。近年來，對松遼［4－6］、鄂爾多斯［7－8］、四川［9］和渤海灣［10］等含油氣盆地中淺水三角洲的研究發(fā)現(xiàn)，此類三角洲沉積的油氣資源量豐富，具有廣闊的勘探開發(fā)前景。盡管如此，淺水三角洲發(fā)育的背景、動力機(jī)制和沉積相帶組合所受到的控制因素較多，特別是在淺水三角洲形成與盆地構(gòu)造演化耦合關(guān)系、淺水三角洲形成時古水深的界定和河口砂壩發(fā)育程度等一些問題上仍然還存在著一些爭議［4］。

古構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)一直以來就廣泛用于對沉積盆地的古構(gòu)造演化及古地貌恢復(fù)。常用的恢復(fù)方法有寶塔圖法、平衡剖面法、厚度圖法、地震屬性恢復(fù)古構(gòu)造法和同一變形體古構(gòu)造法等［11］。對局部構(gòu)造單元進(jìn)行高精度的古構(gòu)造恢復(fù)不僅能獲取沉積古構(gòu)造背景，而且還能夠通過恢復(fù)古地貌以及結(jié)合沉積物源進(jìn)行砂體展布的預(yù)測，是巖性油氣藏勘探研究中重要的研究方法。

柴達(dá)木盆地西南部（簡稱“柴西南”）下干柴溝組下段（E13）主要發(fā)育了沖積扇、扇三角洲（近岸水下扇）、辮狀河、辮狀河三角洲、濱淺湖和半深湖沉積相［12］。其中，紅柳泉地區(qū)主要發(fā)育了遠(yuǎn)源緩坡型辮狀河－辮狀河三角洲－湖泊沉積體系，同時，紅柳泉斜坡作為一個長期持久性發(fā)育的古斜坡帶，緊臨紅獅生油凹陷，是尋找?guī)r性油氣藏十分有利的地區(qū)之一。近年來，巖性油藏勘探實踐在紅柳泉地區(qū)得到了充分運(yùn)用，在老井復(fù)查和新井鉆探的基礎(chǔ)上，獲得了階段性的油氣勘探成果。與此同時，張昌民等認(rèn)為柴達(dá)木盆地新近系所發(fā)育的辮狀河三角洲體系是淺水三角洲，并對尕斯地區(qū)新近系沉積進(jìn)行了精細(xì)解剖，發(fā)現(xiàn)尕斯上盤發(fā)育連片分布砂體，而下盤發(fā)育局限分布砂體，分別屬于淺水三角洲的連片分流砂壩和枝狀分流河道［13］。盡管前人提出柴達(dá)木盆地主要含油層段具有淺水三角洲的特征，但是對柴西南特別是紅柳泉油田發(fā)育淺水三角洲的科學(xué)論證還十分缺乏。鑒于此，筆者在前人的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、地球物理和化驗分析資料，對紅柳泉地區(qū)下干柴溝組下段沉積期的古地形、古氣候及古水深進(jìn)行綜合分析，指出淺水三角洲發(fā)育的古環(huán)境及砂體分布的主控因素，為研究區(qū)巖性油氣藏的勘探與開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地西南部夾持于阿爾金山和昆侖山的夾角處，東北以XI號斷裂為界，東抵東柴山，是一個新生代發(fā)育的前陸坳陷區(qū)，也是盆地的主要產(chǎn)油區(qū)［14］。根據(jù)柴西南的構(gòu)造背景及斷裂分布特征，可以將其劃分為昆北斷隆帶、尕斯—扎哈泉斷褶帶、英雄嶺滑脫斷褶帶和中央坳陷區(qū)4個二級構(gòu)造帶，紅柳泉地區(qū)位于柴西南靠近阿爾金山一側(cè)尕斯—扎哈泉斷褶帶內(nèi)，整體構(gòu)造相對簡單，北部發(fā)育七個泉斷裂，走向北西西，傾向北東，南部發(fā)育紅柳泉斷裂，走向北西，傾向北東（圖1）。自下而上，紅柳泉地區(qū)發(fā)育了侏羅系，白堊系，古近系路樂河組（E1＋2）、下干柴溝組（）、下干柴溝組上段（），新近系上干柴溝組（N1）、下油砂山組（）、上油砂山組（）、獅子溝組（）和第四系地層。研究區(qū)自古新世以來一直受到青藏高原隆升遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響，在自南向北擠壓應(yīng)力的構(gòu)造背景下經(jīng)歷了古近紀(jì)和新近紀(jì)—第四紀(jì)共兩大構(gòu)造變形期［15－20］，構(gòu)造演化歷史可以分為撓曲坳陷階段（E1＋2—N1）、逆沖階段（）、強(qiáng)烈逆沖階段（—）和表層滑脫褶皺階段（第四系）［21］。

紅柳泉地區(qū)夾持于阿爾金山和昆侖山之間，沉積物母源來自于阿爾金山西端，通過阿拉爾古水流自西向東流向研究區(qū)。紅柳泉下干柴溝組下段（）從上到下可以劃分出Ⅰ～Ⅳ共4個砂層組，Ⅳ砂組底部發(fā)育一套研究區(qū)廣泛發(fā)育的辮狀河道砂礫巖體，但砂層組主體是辮狀河三角洲平原沉積，Ⅱ砂組和Ⅲ砂組以辮狀河三角洲前緣及濱淺湖沉積為主，頂部I砂組發(fā)育淺湖沉積［22］。下干柴溝組下段（）碎屑巖儲層具有成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度中等—極低、膠結(jié)物含量普遍較高、壓實作用中等—強(qiáng)的特點(diǎn)，整體上孔隙度為2%～18%，滲透率為（0．01～150）×10－3μm2，其中水下分流河道儲層物性最好［23］，河口壩和灘壩中等，分支河道次之。紅柳泉深層（）油藏的油氣主要來源于研究區(qū)東部紅獅生油凹陷的烴源巖，屬強(qiáng)還原－高咸水環(huán)境的原油，經(jīng)斷裂和砂巖的復(fù)合運(yùn)移通道在紅柳泉斷裂上盤的水下分流河道和分支河道砂體內(nèi)富集。

2 層序地層劃分

前人曾對紅柳泉地區(qū)層序地層學(xué)進(jìn)行過大量研究，由于出發(fā)點(diǎn)的不同，關(guān)于層序地層的劃分方案也各有側(cè)重。蔣宏忱等運(yùn)用Cross的高分辨率層序地層學(xué)理論將下干柴溝組下段（E13）劃分為2個超層序，4個三級層序［24］；江波等按照經(jīng)典層序地層學(xué)一般原理，將E13劃分成1個三級層序，包括以河流相為主體的低位體系域、以湖泊和三角洲為主體的湖進(jìn)體系域和湖退體系域［25］；楊波等基于構(gòu)造活動對湖平面的影響，將下干柴溝組劃分成1個三級層序，其中和分別是1個相對湖平面下降和上升的旋回［26］。陳艷鵬等基于地震剖面將分為1個三級層序，體系域采用經(jīng)典的三分法（低位體系域（LST）、湖進(jìn)體系域（TST）和高位體系域（HST））［27］，但是缺乏初次湖泛面的識別證據(jù)。張道偉等采用Vail的層序地層學(xué)理論，通過井－震結(jié)合的方式將劃分為1個三級層序，并在相應(yīng)井段上尋找到初次湖泛面存在的證據(jù)，劃分出了低位體系域［28］。由此可見，對研究區(qū)目的層段層序地層格架的劃分雖然眾說紛紜，但是仍然可以看出問題的焦點(diǎn)主要集中在初次湖泛面的識別之上。筆者針對這個問題，對目的層段的三維地震剖面和相關(guān)測井曲線進(jìn)行綜合分析，識別出初次湖泛面和最大湖泛面，并將下干柴溝組下段劃分成1個三級層序（圖2）。

陸相湖盆層序地層模式中，劃分低水位體系域是根據(jù)特定盆地的坡折帶來進(jìn)行的，或者將原來規(guī)模較小、水深不同、形態(tài)各異、相對分隔的水體連成一片的湖泛面稱為初次湖泛面。事實上，紅柳泉地區(qū)下干柴溝組下段沉積期內(nèi)存在撓曲坡折帶。撓曲坡折帶是由于同期深部斷裂活動使淺部地層發(fā)生撓曲變形而產(chǎn)生的，或是由于同沉積褶皺活動形成的背斜或鼻狀構(gòu)造的兩翼撓曲而產(chǎn)生的，通常發(fā)育在構(gòu)造的樞紐部位［29－31］。為了消除后期構(gòu)造活動的影響，對地震剖面進(jìn)行層拉平處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅18井西北方向的底部具有明顯的地形坡度突變，突變點(diǎn)（三角符號）以下具有上超反射終止現(xiàn)象，與此同時的底部也發(fā)現(xiàn)了該類型坡折。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這種類型坡折帶是由于紅柳泉斷層的影響，在斷層上盤產(chǎn)生了局部撓曲變形，從而形成了E13和E23沉積時期的撓曲坡折帶。坡折帶控制了低位體系域的發(fā)育，坡折帶以上分布了辮狀河三角洲平原相，而坡折帶以下則是三角洲前緣沉積（圖3）。

3 淺水環(huán)境分析

紅柳泉地區(qū)下干柴溝組下段（E13）沉積時期構(gòu)造相對平緩，導(dǎo)致盆淺湖闊的古構(gòu)造背景，干旱炎熱的古氣候為該區(qū)提供了充足的陸源碎屑，古阿拉爾河分成南北兩支古水系分別進(jìn)入相對較淺的古水體，從而形成了研究區(qū)內(nèi)的淺水三角洲沉積。

3．1 古構(gòu)造

柴西南自新生代以來一直處在印歐板塊碰撞所引起的青藏高原階段性隆升的擠壓構(gòu)造背景之下，整體上主要經(jīng)歷了古近紀(jì)和新近紀(jì)—第四紀(jì)兩大構(gòu)造變形期［32］，垂向上演化歷史可以分成撓曲坳陷（E1＋2早期—N1晚期）、逆沖（）、強(qiáng)烈逆沖（早期—晚期）和表層滑脫褶皺（第四系）4個主要構(gòu)造演化階段。撓曲坳陷階段的沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，沉積范圍廣闊，可能一直越過現(xiàn)今的阿爾金山，僅在局部發(fā)育一些低幅度隆起［33］。

從大量的構(gòu)造平衡剖面及古構(gòu)造資料分析，紅柳泉斷層自路樂河組（E1＋2）沉積時期就作為基底斷裂開始活化，紅柳泉構(gòu)造在下干柴溝組下段（）沉積期時古地形相對平坦，紅柳泉斷層上盤紅35井以西地形坡度約為0．2°，以東開始進(jìn)入湖盆區(qū)，坡度變陡至0．6°左右，在紅30井以東逐漸進(jìn)入湖盆，坡度又開始變緩，約在0．1°（圖3）。由此可見，紅柳泉構(gòu)造在沉積期內(nèi)具有整體沉降的古構(gòu)造背景，古地形坡度相對較小，為淺水三角洲發(fā)育提供了較為穩(wěn)定的構(gòu)造基礎(chǔ)。

圖3 紅柳泉地區(qū)B－B′剖面構(gòu)造及沉積填充模式Fig．3 Structure and Sedimentary Filling Pattern of Profile B－ B′in Hongliuquan Area

3．2 古氣候與古水深

通過大量微古生物化石的分析［34］，柴達(dá)木盆地古新世—始新世期間孢粉植物群以被子植物為主，含大量楝粉屬M(fèi)eliaceoidites、櫟粉屬Q(mào)oercoidites、擬白刺粉屬Nitrariadites等，裸子植物以麻黃粉屬Epheddripites數(shù)量最多，代表暖熱半干旱的氣候環(huán)境，海拔環(huán)境約500m。

在湖盆中，風(fēng)力直接作用在湖泊水面形成較強(qiáng)的波浪，所引起的水體波動振幅達(dá)到湖浪1／2波長的水深時，水體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動幾乎等于0，此深度的水深界面就是通常所說的浪基面。浪基面以下湖水基本不受湖浪的干擾，成為靜水環(huán)境。根據(jù)對現(xiàn)代湖泊浪基面的研究，浪基面深度常常小于20m，因此鄒才能等將浪基面以上的濱淺湖區(qū)定為淺水區(qū)［1］。

柴達(dá)木盆地紅柳泉地區(qū)紅參2井下干柴溝組下段的生物地層為南星介－梅球輪藻組合帶，南星介（Austrocypris）產(chǎn)出于棕紅色泥巖、暗色泥質(zhì)巖和灰黃色淺水泥灰?guī)r等多種巖性，具有淺水生物特征，反映古氣候干燥以及一定咸化程度的古水體環(huán)境［35－36］。蘇新等采用微體古生物對東營凹陷沙四上亞段沉積早期湖泊古水深進(jìn)行定量分析，認(rèn)為南星介可能反映的最大古水深為4～10m，輪藻為0～5m［37］。

武向峰曾對柴達(dá)木盆地西南部磁化率數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析［38］，發(fā)現(xiàn)上、下干柴溝組（E13—N1）地層從老至新共發(fā)育161個不同厚度的沉積旋回，旋回厚度為2．3～23．1m，而通過自然伽馬數(shù)據(jù)進(jìn)行旋回分析，共計算出454個沉積旋回，旋回厚度為2．5～20．0m。綜合對比頻譜分析，顯示上、下干柴溝組相對湖平面變化主要旋回周期厚度為2～4m和5～10m，說明柴西南在E13相對湖平面變化相當(dāng)頻繁，水體動蕩，充分反映了淺水沉積環(huán)境的特點(diǎn)。

綜上所述，不論是從定性的古水深判斷還是定量的古水深分析，柴西南紅柳泉地區(qū)在E13沉積期內(nèi)三角洲沉積的古水深維持在10m左右，水體動蕩，湖平面變化相當(dāng)頻繁，處于典型的淺水沉積環(huán)境。同時，干旱或半干旱的氣候環(huán)境造成了母源區(qū)強(qiáng)烈的物理風(fēng)化作用，古阿拉爾河分成南、北兩支古水系分別進(jìn)入相對較淺的古水體，從而形成了研究區(qū)內(nèi)的淺水三角洲沉積。

4 砂體分布主控因素

柴西南紅柳泉地區(qū)E13沉積時期的陸源碎屑物質(zhì)主要來自于阿拉爾物源，重礦物組合為綠簾石－磁鐵礦－石榴石－白鈦礦－角閃石，主要屬變質(zhì)巖系母巖，其次為火山巖。該物源為中等距離較穩(wěn)定的物源，經(jīng)古辮狀河向研究區(qū)供給沉積物，輸入的碎屑物質(zhì)較充足，形成廣闊的淺水辮狀河三角洲沉積［39－40］。該沉積相可分為三角洲平原、三角洲前緣亞相，前三角洲亞相由于受到湖盆規(guī)模的影響而不發(fā)育。同時，長緩的古斜坡造成河流的進(jìn)積作用強(qiáng)烈，三角洲平原亞相以分流河道微相為骨架砂體，前緣亞相的相帶是水上平原分流河道入湖后的延伸，又可以細(xì)分為內(nèi)前緣和外前緣2部分。平面上，淺水三角洲平原與寬泛的三角洲前緣平緩過渡，缺乏大型前積層。

4．1 撓曲坡折帶控砂

研究區(qū)三角洲平原亞相主要分布在紅柳泉地區(qū)西北部，主要巖性為厚層狀礫巖、含礫砂巖、中粗粒砂巖，夾分流河道間的淺色泥巖。前緣亞相的內(nèi)前緣部分是指平均高水位與平均低水位之間的沉積相區(qū)，外前緣是指位于平均低水位線以下的前緣前端部分。前者發(fā)育水下分流河道、河口壩和水下分流河道等微相，而后者受湖浪作用改造強(qiáng)烈，砂體席狀化程度較高，主要發(fā)育席狀砂沉積微相。

水下分流河道以含礫砂巖、中粗粒砂巖、細(xì)砂巖為主，其厚度相對于分流河道變薄變細(xì)，橫向擺動頻繁，主要分布在紅地107井區(qū)和紅參2井區(qū)周圍；河口壩微相在平面上分布在紅17井和紅21井附近，以淺灰色和淺綠灰色含礫細(xì)砂巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，砂巖分選較好，泥質(zhì)含量也較低；水下分流河道間微相常以薄層細(xì)粒砂巖和泥巖互層的巖性組合出現(xiàn)，通常位于古地形相對高的地區(qū)（紅8井區(qū)），是水下分流河道之間相對較弱水動力的沉積區(qū)域。外前緣席狀砂是水下分流河道遠(yuǎn)端和河口壩經(jīng)湖浪強(qiáng)烈改造席狀化以后的沉積物，一般以純凈的粉砂巖和細(xì)粉砂巖為主，厚度小于2m，呈席狀穩(wěn)定分布于紅深6井、紅19井、紅30井以東等大部分地區(qū)（圖4）。

綜上所述，紅柳泉地區(qū)E13沉積時期內(nèi)，由于紅柳泉斷裂的早期活動導(dǎo)致斷層上盤紅4井、紅35井和紅8井等附近區(qū)域產(chǎn)生局部撓曲，形成低幅度的撓曲坡折帶，造成一定的湖底地形特征。同時，淺水緩坡區(qū)域會因為極小的地形起伏而引起坡折帶上、下可容空間的迅速變化，往往使沉積相帶和沉積厚度均有不同程度的改變。撓曲坡折區(qū)形成的低幅度隆起區(qū)使得古阿拉爾河分叉改道成紅深2井區(qū)的北分支河道和阿2井區(qū)的南分支河道，兩支古河道在紅柳泉古斜坡的低部位又重新交匯，在湖浪改造下形成疊合連片的席狀化砂體（圖3）。

圖4 紅柳泉地區(qū)下干柴溝組下段沉積相平面分布Fig．4 Distribution of Sedimentary Facies from Lower Member of Xiaganchaigou Formation in Hongliuquan Area

4．2 湖岸線控砂

李元昊等在研究鄂爾多斯盆地西北部長8段砂體分布特征時發(fā)現(xiàn)，發(fā)育的砂體順河道方向局部厚層砂體呈坨狀分布，垂直河道方向坨狀砂體圍繞湖盆呈環(huán)帶狀展布，由此提出淺水三角洲“湖岸線控砂”的規(guī)律［7］。紅柳泉地區(qū)淺水三角洲的砂體分布即具有明顯的“湖岸線控砂”的特點(diǎn)，湖岸線以上主要發(fā)育三角洲平原亞相沉積，砂體類型為分流河道砂體；湖岸線以下發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相沉積，砂體類型為水下分流河道、河口壩砂體。

古湖岸線控制了淺水三角洲水上和水下的沉積環(huán)境，兩者沉積物的組分、結(jié)構(gòu)都有一定的變化，對儲集層物性也有明顯的影響［41］?？碧綄嵺`表明，紅深2井和紅深4井以西長期處于湖岸線以上，受控于沉積期內(nèi)干燥的氣候條件，三角洲平原砂體的硬石膏含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）多在10%以上，孔隙度普遍小于12%，滲透率為（1～10）×10－3μm2；而水下分流河道及河口壩長期處于水下，泥質(zhì)填隙物含量相對較低，以硬石膏和碳酸鹽膠結(jié)物為主，膠結(jié)物儲量小于10%，孔隙度普遍大于12%，是研究區(qū)最優(yōu)質(zhì)的油氣儲層；外前緣席狀砂雖然砂巖成分純凈，分選較好，但是沉積時的水動力條件較弱，碳酸鹽和石膏類礦物的膠結(jié)作用非常發(fā)育，同時處于構(gòu)造低部位，具有中等—強(qiáng)的壓實作用，因此其孔隙度通常小于8%，滲透率不足1×10－3μm2。不過，溶蝕作用和構(gòu)造作用會對此類砂體的物性進(jìn)行改善，前者主要擴(kuò)大了儲集砂體的孔隙度，后者則使砂體的裂縫發(fā)育，從而增強(qiáng)其滲透條件［42］，因此外前緣席狀砂體也應(yīng)該具有一定的儲集“甜點(diǎn)”區(qū)，能夠成為優(yōu)質(zhì)的儲集砂體。

淺水三角洲頻繁的湖平面相對升降變化引起湖岸線進(jìn)退遷移的旋回性變化，在縱向上組成了頻繁的砂泥巖互層，可形成多套儲蓋組合。湖進(jìn)體系域發(fā)育的大段暗色湖相泥巖直接覆蓋在低位進(jìn)積復(fù)合砂體上，可以形成良好的儲蓋組合，配合湖岸線對砂體儲集性能的影響，還能形成封堵性能良好的成巖砂體圈閉，如紅柳泉地區(qū)紅地107井區(qū)的成巖砂體巖性圈閉。

5 結(jié) 語

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