德勒恰提·加娜塔依，李玲，任堯，方巧，吾木提汗

(新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830049)

0 區(qū)域沉積背景

研究區(qū)構(gòu)造上屬于準(zhǔn)噶爾盆地南緣東部、北天山山前沖斷帶的次一級(jí)構(gòu)造單元——博格達(dá)山前阜康斷裂帶（圖1），其西段北鄰阜康凹陷，東段北鄰吉木薩爾凹陷，為有利的油氣聚集構(gòu)造帶.該區(qū)經(jīng)過幾十年的勘探，鉆探井近百口，在侏羅系中上統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了馬莊氣田,臺(tái)3井區(qū)齊古組油氣藏等，獲得了一批出油氣井點(diǎn)，具有巨大的勘探開發(fā)前景[1].近年來，不同地質(zhì)和地球物理工作者對(duì)該區(qū)二疊系、三疊系和侏羅系的地層劃分、層序地層和沉積儲(chǔ)層、油氣成藏條件和油氣藏分布、勘探評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行過不同層次的研究，取得了大量的地質(zhì)研究成果[2?4].為了深化該區(qū)石油地質(zhì)研究，總結(jié)油氣成藏規(guī)律，對(duì)該區(qū)的沉積體系及沉積相研究十分必要.

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖

工區(qū)東西長(zhǎng)約120 km，南北寬約30 km，面積約3 000 km2.現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)為近東西向、圍繞博格達(dá)主峰山體向北弧凸的弧形構(gòu)造帶.博格達(dá)山前由于三疊紀(jì)末的印支運(yùn)動(dòng)，侏羅紀(jì)中及末期的燕山運(yùn)動(dòng)等幾次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成各地段均衡的抬升剝蝕和沉積間斷[5].根據(jù)野外露頭剖面與井下地層劃分對(duì)比，侏羅系頂、底與上覆、下伏層之間均為區(qū)域性不整合，其次是中侏羅統(tǒng)頭屯河組不整合在西山窯組及以下層位之上；在電性上，頭屯河組底、八道灣組底的砂巖或礫巖顯示高阻，自然電位呈較大的負(fù)值[6].侏羅紀(jì)各期沉積了一系列山前陸源碎屑沉積，文章通過錄井、測(cè)井、地震資料和野外露頭剖面描述，重點(diǎn)對(duì)沉積體系及砂體展布規(guī)律進(jìn)行分析研究，為研究區(qū)進(jìn)一步勘探開發(fā)提供有力的地質(zhì)依據(jù).

1 物源及古流向分析

物源分析的主要任務(wù)是確定沉積物來源方向、剝蝕區(qū)或母巖區(qū)位置、搬運(yùn)距離及母巖性質(zhì).通過碎屑巖的碎屑成分、巖屑類型分布、砂礫巖厚度及砂礫巖百分含量、重礦物組分等特征對(duì)研究區(qū)侏羅系地層進(jìn)行物源及古流向分析，值得說明的是，為了較準(zhǔn)確的分析沉積體系的水動(dòng)力條件，判斷古流向，在統(tǒng)計(jì)砂礫巖厚度時(shí)，泥質(zhì)砂巖類、粉砂巖類未計(jì)入其中[7].

八道灣組主要物源方向分布在工區(qū)東段.根據(jù)近物源巖屑含量高，遠(yuǎn)物源石英含量高的特點(diǎn)，可以推斷八道灣組的物源方向?yàn)槟蠔|—北西向(圖2).三工河組砂礫巖發(fā)育區(qū)具有良好的繼承性，砂體展布方向由南向北，推斷該時(shí)期物源來自南部.

圖2 八道灣組碎屑成分平面圖

頭屯河組沉積時(shí)期，構(gòu)造頻繁，南部隆起區(qū)不斷抬升，物源供給充分，砂體發(fā)育，明顯反映有三個(gè)方向的物源區(qū)，即以南部物源區(qū)為主的主要物源以及東段自東向西和北三臺(tái)凸起頂部由東向西的兩個(gè)方向的次要物源.為了更加定量的說明物源方向，以頭屯河組作為重點(diǎn)，分段統(tǒng)計(jì)了其重礦物成分，并計(jì)算出ZTR值和綠簾石含量，作出ZTR等值線圖（圖3），判斷出以上三個(gè)方向的物源，特征完全吻合.巖屑成分含量分布、重礦物組合，表明工區(qū)南部及三臺(tái)凸起物源的類型均為變質(zhì)巖+沉積巖型，北三臺(tái)凸起頂部物源類型為沉積巖+火成巖（表1），且具多物源、近物源的特點(diǎn).

圖3 侏羅系頭屯河組中上段ZTR等值線圖

表1 博格達(dá)北麓山前頭屯河組（J2t）中上段重礦物組合及母巖類型

對(duì)于齊古組，其物源方向主要為自南向北方向.三臺(tái)凸起與北三臺(tái)凸起在此階段有些不同，來自三臺(tái)凸起上的物源此時(shí)較發(fā)育，而北三臺(tái)凸起物源缺乏.由于工區(qū)中段有火山巖噴發(fā)，所以巖屑類型以巖漿巖巖屑為主，母巖類型為火成巖+沉積巖，遠(yuǎn)離源區(qū)的此階段沉積中常見凝灰?guī)r夾層[8].

2 沉積相標(biāo)志及沉積相類型

通過對(duì)典型剖面和鉆井作綜合單井相分析，并根據(jù)多種相標(biāo)志，劃分出辮狀河三角洲、扇三角洲、三角洲、河流相及湖泊相等五種相類，各種相、亞相及微相劃分.文章重點(diǎn)闡述本區(qū)主要發(fā)育的辮狀河三角洲和扇三角洲.本項(xiàng)目研究過程中十分重視剖面及巖心的觀察描述，以下列出了其中的部分取心井段的觀察描述.

2.1 巖心描述及巖相類型

通過工區(qū)內(nèi)取心井及野外露頭剖面的薄片資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，侏羅系地層中與儲(chǔ)層有關(guān)的巖石類型有砂礫巖類、含礫砂巖類、砂巖類.

砂礫巖在扇三角洲平原及前緣亞相、辮狀河三角洲平原亞相、三角洲平原亞相、濱湖亞相和辮狀河三角洲前緣等均有分布.砂礫巖顏色多以褐灰色、褐紅色為主，礫石主要成分為泥礫、凝灰?guī)r，其次為霏細(xì)巖、石英片巖等，泥礫大致順層分布.礫巖磨圓度中等，分選極差，呈塊狀層理，由砂泥質(zhì)填隙，底部發(fā)育沖刷面，向上有不明顯的粒級(jí)遞變或平行層理（圖4-a）.在臺(tái)15井J1b地層中可見辨狀河三角洲平原分流河道的砂礫巖，顏色以灰色、深灰色為主，礫石以凝灰?guī)r、霏細(xì)巖和變質(zhì)巖巖屑為主，而泥礫少.礫石大小一般1.3 cm左右，分選差，但磨圓度較好；底部發(fā)育沖刷面，向上常過渡為含礫粗砂巖，缺少上部砂泥巖沉積，常形成多個(gè)由粗到細(xì)的沉積韻律（圖4-b）.

圖4 研究區(qū)巖心素描圖

三角洲平原分流河道滯留沉積中的砂礫巖厚度一般小于10 cm.礫石分選、磨圓中等，礫石成分多為來自物源區(qū)的變質(zhì)巖、凝灰?guī)r、火成巖類，泥礫少見，炭屑十分發(fā)育，底部發(fā)育沖刷構(gòu)造，內(nèi)部可見斜層理，主要分布在J1s、J2x地層中.

在J3q濱湖環(huán)境中常見含礫粗砂巖、含礫不等粒砂巖、含礫中—細(xì)砂巖、含礫粉—細(xì)砂巖等，與上、下砂巖無明顯的沖刷痕跡，礫石分選、磨圓度好.在辮狀河三角洲前緣分支河道中的含礫粗砂巖、含礫不等粒砂巖、含礫中—細(xì)砂巖，顏色以綠灰色為主，巖石中礫石占8～12%，以細(xì)礫巖為主，成分以凝灰?guī)r為主，其次為霏細(xì)巖、石英巖等，分選、磨圓中等.一般位于粒序?qū)永淼撞?，沖刷構(gòu)造較發(fā)育，不等粒巖屑砂巖、粉砂巖過渡，內(nèi)部發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、平行層理等.J2t、J3q組三角洲平原分流河道中，其特點(diǎn)是炭屑極為發(fā)育（圖4-c）.

在J1s、J1b三角洲前緣、辮狀河三角洲前緣和濱湖砂坪中發(fā)育有一種含礫不等粒巖屑石英砂巖，顏色呈灰白色，碎屑成分以石英為主，填隙物以泥質(zhì)為主，表明較遠(yuǎn)物源，湖水動(dòng)力條件較弱（圖4-d）.

小泉溝、三臺(tái)地區(qū)的J2t、J3q、J3k地層中常見混合砂巖分布，其特征為低石英含量，高長(zhǎng)石、巖屑含量，充分表明近物源、干旱、半干旱條件，顏色以灰綠色、灰色為主，碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑.巖屑成分主要為變質(zhì)巖、凝灰?guī)r，其次有霏細(xì)巖、泥巖、硅質(zhì)巖等.填隙物以泥質(zhì)為主，含量較高，分選較好，次棱角狀.

巖屑砂巖的分布范圍最廣，為主要的儲(chǔ)層巖石類型[9].顏色以灰綠色、灰色為主，石英含量15～25%，長(zhǎng)石含量10～26%，巖屑含量30～52%，中—細(xì)粒為主，長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖居多.碎屑分選中等，次棱角狀.其內(nèi)部發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、塊狀層理等，是水下分支河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩及濱淺湖砂坪環(huán)境的產(chǎn)物(圖4-e).

2.2 辮狀河三角洲相標(biāo)志

2.2.1 反映淺水環(huán)境的巖性特征

在本區(qū)的J1b下部、J2t、J3q地層中均有辮狀河三角洲相沉積.辮狀河三角洲淺水環(huán)境中沉積的砂體，其巖性特征能反映淺水氧化環(huán)境，主要由淺紫色褐色泥巖、綠灰色泥巖及淺灰色泥巖夾粉細(xì)砂巖、粗砂巖和含礫砂巖組成，在前緣和前三角洲有灰色砂泥沉積.J1b、J2t辮狀河三角洲相沉積以灰綠色、灰色砂巖為主，J3q則以褐紅、紫色為主，表明干旱、半干旱氣候特征[10].

2.2.2 較低的成分成熟度和中等結(jié)構(gòu)成熟度

由于形成辮狀三角洲的辮狀河流入湖前流程較短，碎屑物質(zhì)較粗，得不到充分分選就很快堆積下來，巖屑和長(zhǎng)石含量高，成分成熟度較低，砂體以辮狀分流河道和間歇性洪水片流沉積為主，常在前緣地帶構(gòu)成大型席狀砂相帶[11].由于沉積水體淺，波浪作用相對(duì)較強(qiáng)，雜基一般小于15%，分選中等，結(jié)構(gòu)成熟度呈中等.

2.2.3 反映以牽引流為主的粒度分布特征

辮狀河三角洲平原上缺少泥石流沉積，這是與扇三角洲相不同的重要區(qū)別.辮狀河三角洲相沉積總體具牽引流的特征，粒度概率曲線以兩段式為特征，以跳躍總體為主，其含量大于80%，粗截點(diǎn)在-1.5Ф左右，表明水動(dòng)力較強(qiáng)；2～4 mm的細(xì)礫都以跳躍方式搬運(yùn)，細(xì)截點(diǎn)也偏粗，在3Ф左右.跳躍段有時(shí)又可分為兩段，表明流體以牽引作用為主.辮狀河三角洲平原部分的概率圖斜率較大,頻率曲線較平穩(wěn)，表明水動(dòng)力較前緣強(qiáng)[12].

2.2.4 沉積構(gòu)造特征

辮狀河三角洲發(fā)育各種沉積構(gòu)造，根據(jù)野外露頭資料的觀察和研究井段巖心所見，與儲(chǔ)層共生的沉積構(gòu)造主要由牽引流形成為主.當(dāng)物質(zhì)供給充分時(shí)，形成以厚層的塊狀層理或平行層理為主的砂巖相.當(dāng)波浪作用較強(qiáng),物源供給不很充分時(shí)形成大型板狀的交錯(cuò)層理、斜層理、波狀層理砂巖相.辮狀分流、分支河道中常見槽狀交錯(cuò)層理，以及天然堤中的斜波狀層理和發(fā)育在河道間的泥巖攪混構(gòu)造及粉砂巖包卷在泥巖中的疙瘩狀構(gòu)造等[13].另外，常見各種巖相組成的粒序?qū)永恚p狀分流河道中礫巖顯粒序?qū)永?，由泥礫、各種變質(zhì)巖巖屑、火成巖巖屑在河道底部具有不良的疊瓦構(gòu)造，大致由粗到細(xì)沉積，顯粒序特征，底部發(fā)育沖刷構(gòu)造；含礫中粗砂巖—細(xì)砂巖—粗粉砂巖粒序?qū)永?，其底部?～5 cm厚含細(xì)礫砂巖段，發(fā)育有沖刷構(gòu)造（圖4-f），在前緣分支河道中可見.

另外，在野外白楊河剖面J1b?J1s中，辮狀河三角洲相沉積特征與阜康斷裂帶中段井下特征吻合（圖5）

圖5 白楊河剖面沉積相分析

2.2.5 地震反射特征

在地震剖面上，J3q、J2t、J1b地層中辮狀河三角洲前緣、前辮狀河三角洲的反射結(jié)構(gòu)多變，典型地震相模式主要有S型前積地震相（圖6）、斜交前積地震相及頂超前積地震相.

圖6 T8311地震測(cè)線齊古組S型前積地震相

2.2.6 測(cè)井曲線特征

辮狀分流河道的自然伽馬或自然電位曲線顯中幅微齒化的鐘形，表明下粗上細(xì)的正旋回特征；前緣分支河道的自然伽馬曲線為中高幅、頂?shù)淄蛔兊南湫位蜱娦?；水下分支河道間的自然伽馬曲線特征為中低幅齒化曲線；河口砂壩的自然伽馬曲線形態(tài)為中、高幅漏斗形或頂?shù)淄蛔兊南湫蝃14].

2.3 扇三角洲相標(biāo)志

扇三角洲相重力流沉積通常較辮狀河三角洲要發(fā)育，故扇三角洲的層序粒度變化較快，粒度較辮狀河三角洲要粗[15].工區(qū)內(nèi)中段小泉溝J3k及東段三臺(tái)地區(qū)部分地區(qū)的J3q、J2t中有扇三角洲相分布(見圖7)，且屬于水退型扇三角洲，發(fā)育于博格達(dá)山前陡岸一側(cè)，距物源近；平原部分不太發(fā)育，直接與濱淺湖共生，為沖積扇—扇三角洲—濱淺湖沉積體系[16].粒度粗，沉積厚，塊狀層理和粒序?qū)永硎职l(fā)育，其他特征與前述辮狀河三角洲相似.

圖7 博格達(dá)山前侏羅系沉積相模式

2.4 濱淺湖相標(biāo)志

工區(qū)內(nèi)湖泊相分布最廣，砂體主要分布在濱淺湖環(huán)境中，有河流注入的地方（三角洲）湖泊水動(dòng)力進(jìn)一步改造砂體成為灘壩；無河流注入的地方，形成濱湖砂壩或?yàn)蝃17?19].在北三臺(tái)凸起邊緣不同時(shí)期均有濱淺湖砂體分布，其相標(biāo)志主要有以下特征.

2.4.1 反映淺水環(huán)境的巖性特征

工區(qū)J3q濱淺湖最為發(fā)育，另外古牧地J2x、J2t濱淺湖較發(fā)育，中薄層波狀層理的粉細(xì)砂巖相與灰綠色、褐紅色及灰色泥巖相互層.泥巖多呈褐紅色、灰綠色、灰色均反映了淺水氧化環(huán)境.

2.4.2 較高的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度

工區(qū)東段及北三臺(tái)凸起西南斜坡邊緣濱淺湖灘壩（砂坪）很發(fā)育，以較純細(xì)粒巖屑砂巖相和巖屑石英砂巖相、石英砂巖相為主，分選好，泥質(zhì)含量少，為最好的儲(chǔ)集巖相.

2.4.3 反映波浪作用的粒度分布特征

粒度概率曲線為三段式和雙跳躍式，雙跳圖形一般反映的是往復(fù)水流作用.三段式中牽引總體的出現(xiàn)是由于輕度的波浪使細(xì)粒沉積物能以滾動(dòng)方式搬運(yùn).

2.4.4 反映波浪作用的沉積構(gòu)造特征

常見的層理有波狀層理（見圖4-d）、斜波狀層理及浪成交錯(cuò)層理，還見有中小型浪成波痕.

2.4.5 地震反射特征

在地震剖面上，濱岸砂體的反射特征為底平頂凸、橫向展布寬的丘狀反射，其內(nèi)部具微波狀起伏的亞平行結(jié)構(gòu).

另外，在三角洲間發(fā)育濱湖湖灣，在早侏羅世J1b、J1s、J2x地層中可見，水體有時(shí)封閉或半封閉，其沉積物為砂泥巖、泥巖、煤層及菱鐵礦層[20].具微波狀層理及小型交錯(cuò)層理，自然伽馬曲線平直或微有起伏，巖性以暗灰色泥、沼澤沉積為特征.

3 砂體展布及有利油氣聚集區(qū)

3.1 北三臺(tái)西南斜坡及小泉溝有利區(qū)

本區(qū)帶自八道灣組至喀拉扎組為盆地邊緣三角洲相、辮狀河三角洲或扇三角洲相與濱淺湖亞相交互沉積，砂體發(fā)育，繼承性好（表2）.J1b累計(jì)骨架砂厚度8～307 m，J1s累計(jì)骨架砂厚度4～68 m，J2x累計(jì)骨架砂厚度8～104 m，J2t累計(jì)骨架砂厚度12～172 m，J3q累計(jì)骨架砂厚度16～94 m，J3k累計(jì)骨架砂厚度10～149 m.儲(chǔ)層條件較好，巖性以細(xì)粒、中細(xì)粒巖屑砂巖為主，主要為Ⅲ-Ⅳ類儲(chǔ)層，低孔低滲、中孔低滲，中等偏細(xì)或細(xì)孔喉[21].

表2 侏羅系各地層骨架砂巖厚度分布表

3.2 阜康斷裂帶西段斷裂上盤有利區(qū)

本區(qū)為沉積相有利區(qū)，自八道灣組至頭屯河組以盆地邊緣湖泊三角洲、辮狀河三角洲相與濱淺湖亞相交互沉積為主，齊古組和喀拉扎組主要為河流相沉積.由于本區(qū)為侏羅系的沉降中心，砂體發(fā)育，繼承性好，J1b累計(jì)骨架砂厚度14～267 m，J1s累計(jì)骨架砂厚度312 m，J2x累計(jì)骨架砂厚度34～107 m，J2t累計(jì)骨架砂厚度92～298 m，J3q累計(jì)骨架砂厚度73～148 m，J3k累計(jì)骨架砂厚度37～132 m.儲(chǔ)層巖性以細(xì)中粒、細(xì)粒、砂礫、中細(xì)粒巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，Ⅳ類儲(chǔ)層為主，低孔特低滲、中等偏細(xì)或細(xì)孔喉.

3.3 三臺(tái)凸起有利區(qū)

本區(qū)八道灣組、三工河組、頭屯河組、齊古組以辮狀河三角洲相、扇三角洲相、河流相與濱淺湖亞相交互沉積為主.砂體較發(fā)育，J1b累計(jì)骨架砂厚度10～68 m，J1s累計(jì)骨架砂厚度3～34 m，J2t累計(jì)骨架砂厚度16～122 m，J3q累計(jì)骨架砂厚度12～137 m.儲(chǔ)層條件比較好，巖性以中細(xì)粒、含礫不等粒、中粗粒巖屑砂巖為主，主要為Ⅲ-Ⅳ類、Ⅲ-Ⅱ類、Ⅱ-Ⅲ類儲(chǔ)層[22]，中孔低滲、中等偏細(xì)或細(xì)孔喉.西山窯組和喀拉扎組被削失，砂體不發(fā)育.

4 結(jié)論

通過錄井、測(cè)井、地震資料和野外露頭剖面描述，重點(diǎn)對(duì)沉積體系及砂體展布規(guī)律進(jìn)行分析研究，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）八道灣組與三工河組的物源方向主要為南東-北西向；頭屯河組有三個(gè)方向的物源區(qū)，以南部物源區(qū)為主的主要物源以及東段自東向西和北三臺(tái)凸起頂部由東向西的兩個(gè)方向的次要物源；齊古組的物源主要由南部的博格達(dá)山提供；

（2）博格達(dá)北麓山前發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—濱淺湖沉積體系、曲流河—湖泊三角洲—濱淺湖沉積體系、沖積扇（干扇、濕扇）—扇三角洲—辮狀河三角洲—濱淺湖沉積體系三種；

（3）辮狀河三角洲、三角洲砂體主要分布于J1b下部、J1s、J2x、J2t、J3q高位域至低位域中，濱淺湖砂體各層位均有分布；

（4）工區(qū)中段地區(qū)廣布辮狀河三角洲前緣砂體，向正北方向預(yù)測(cè)有濁積相砂體，所以有必要進(jìn)一步向盆內(nèi)進(jìn)行勘探.西段砂體也較發(fā)育，為各地層的沉降中心，沉積巨厚，但構(gòu)造破壞性強(qiáng)，分布較深.東段J1b、J2t、J3q沉積時(shí)期，三臺(tái)凸起上河流相發(fā)育，東南又發(fā)育巨厚的沖積扇—扇三角洲沉積體系，砂體發(fā)育，尤其是臺(tái)50井、臺(tái)5井、臺(tái)58井至臺(tái)7井這一大區(qū)域，預(yù)測(cè)可成為良好的勘探目標(biāo)區(qū).