韓祥磊

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000)

0 引 言

吐哈盆地二疊系劃分為三統(tǒng)四組，自下而上分別為下二疊統(tǒng)依爾希土組(P1y)、中二疊統(tǒng)大河沿組(P2d)及塔爾朗組(P2t)、上二疊統(tǒng)梧桐溝組(P3w)。其中，大河沿組和塔爾朗組合稱桃東溝群[1]。前人研究表明，吐哈盆地在晚石炭世時，從盆地南部覺羅塔格殘留火山島向北到東準噶爾泉子街一帶是一個逐漸加深的濱、淺海斜坡，屬于準噶爾殘留洋盆的南翼[2]。中二疊世時準噶爾盆地、吐哈盆地由前期分隔的前陸盆地轉(zhuǎn)化為漸趨統(tǒng)一的大型內(nèi)陸坳陷[3]。中二疊統(tǒng)塔爾朗組作為一套主要烴源巖，由于目前盆內(nèi)鉆井揭示的地層殘缺不全，對其認識還存在分歧，有的學者認為吐哈盆地中二疊世為孤立的小型斷陷[4-5]，有的學者認為吐哈盆地在中二疊世為廣盆[6-7]。通過野外地質(zhì)考察取得的大量樣品及其分析化驗數(shù)據(jù)，結(jié)合盆內(nèi)鉆井、地震資料等，針對二疊系盆地性質(zhì)、塔爾朗組沉積相、烴源巖特征開展了研究，分析評價了二疊系烴源巖勘探潛力，該研究對區(qū)帶優(yōu)選及勘探部署具有一定的指導意義。

1 二疊系盆地性質(zhì)

P1y的火山巖元素分析表明[8]，火山巖噴發(fā)背景為初始大陸裂谷。P1y沉積晚期主要發(fā)育有玄武巖、凝灰?guī)r等火成巖。分析大南湖、朗1井等9條剖面的玄武巖地球化學特征可知，原始地幔標準化的微量元素分配曲線整體呈右傾，Nb、Ta元素輕度虧損，Sr元素富集，說明該巖漿成分混染了地殼物質(zhì)； 元素Th與Ta含量比的平均值為5.45，位于初始裂谷分布區(qū)間(Th與Ta含量比的平均范圍為4.00～10.00)。由Zr/Y-Y構(gòu)造環(huán)境判別圖可知，玄武巖樣品幾乎投點于板內(nèi)形成環(huán)境。因此，P1y的玄武巖為大陸裂谷初始期的噴發(fā)產(chǎn)物。

中二疊統(tǒng)塔爾朗組P2t沉積時期，吐哈盆地廣泛沉積暗色地層。從吐哈盆地周緣露頭來看，以深灰色、灰色泥巖為主，夾薄層灰?guī)r、細砂巖等，主要為半深湖—深湖、濱淺湖沉積，厚度為200～500 m，除托參1井外，吐哈盆地其他地區(qū)至今未見P2t發(fā)育邊緣粗相帶。另外，該區(qū)地震剖面上的中二疊統(tǒng)具有平行—亞平行反射特征，沉積背景穩(wěn)定，不具備小型斷陷的特點，現(xiàn)今殘留分布為后期構(gòu)造運動的結(jié)果。

吐哈盆地與準噶爾盆地之間的博格達山地區(qū)自早石炭世形成裂谷后，至中二疊世基本處于拉張環(huán)境中，完成了由海相沉積向陸相沉積的轉(zhuǎn)變。晚二疊世博格達山初次擠壓隆升，其后處于拉伸剝蝕的準平原化階段[9-11]。古水流分析表明，現(xiàn)今的博格達山一帶在中二疊世為匯水區(qū)(圖1)。中二疊世在博格達山南緣古水流為北東東向，博格達山北緣古水流從北向南。區(qū)域?qū)Ρ缺砻鳎搮^(qū)的塔爾朗組與準東地區(qū)的平地泉組巖性組合有較好的對比性，以暗色細碎屑巖沉積為主，區(qū)域穩(wěn)定分布，多數(shù)地區(qū)具有深水沉積的特點，反映了吐哈—準東相似的沉積背景。

圖1博格達山及周邊地區(qū)中二疊統(tǒng)古水流方向

綜上所述，二疊紀吐哈盆地為裂谷盆地，可進一步劃分為裂谷初始期(P1y—P2d)、裂谷鼎盛期(P2t)、裂谷萎縮期(P3w)3個階段。裂谷初始期P1y主要發(fā)育紫紅色砂礫巖、礫巖等粗碎屑巖沉積，礫石大小混雜，分選較差，棱角分明，為典型的沖積扇沉積，噴發(fā)產(chǎn)物為火成巖。P2d沉積時期，為裂谷充填沉積階段，主要發(fā)育近源的礫巖、砂礫巖等粗碎屑沉積。P2t沉積時期，準噶爾—吐哈盆地可能是連通的，廣泛沉積暗色地層，以深灰色、灰色泥巖為主，是吐哈盆地二疊系烴源巖主要發(fā)育層系。P3w沉積時期，湖盆急劇萎縮，水體變淺，主要發(fā)育雜色中細礫巖、含礫粗砂巖、中砂巖夾灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、紫紅色泥巖不等厚互層。

2 塔爾朗組沉積相特征

前期研究表明，塔爾朗組(P2t)為主要烴源巖發(fā)育層系[12-13]。通過對吐哈盆地周緣露頭剖面(塔爾朗溝剖面、艾維爾溝剖面等)以及井資料(艾參1、魯南1井)進行分析，在吐哈盆地廣泛發(fā)育半深湖—深湖相沉積(圖2)。塔爾朗溝剖面塔爾朗組為厚層的深灰色、灰黑色泥巖夾薄層灰?guī)r及泥灰?guī)r，見有大量的小型雙殼類化石呈“富集”狀態(tài)產(chǎn)出，泥巖中水平層理極其發(fā)育，反映了低能的水體環(huán)境，指示該區(qū)域為半深湖—深湖相沉積。對吐哈地區(qū)野外剖面塔爾朗組80塊泥巖樣品進行了微量元素[14]分析。各剖面Sr與Ba比值的平均值為0.440 0～2.100 0，B含量平均值為52.000 0～55.000 0 μg/g，B與Ga的比值的平均值為4.200 0～5.200 0，Rb與K的比值的平均值為0.005 5～0.005 6，表明古水體鹽度為半咸水—咸水；V與V和Ni之和的比值的平均值為0.640 0～0.910 0、Ni與Co的比值的為1.900～4.400、V與Cr的比值的平均值為1.360 0～5.300 0，表明介質(zhì)為還原—強還原條件，屬于半深湖—深湖相沉積。

圖2 吐哈盆地塔爾朗組沉積時期主要沉積相類型及平面展布

吐哈盆地北緣的魚兒溝、十三間房北、一碗泉西、庫萊剖面及托克遜凹陷托北1、鹽1井一帶為濱淺湖相沉積。魚兒溝剖面塔爾朗組為深灰色泥巖夾灰綠色細礫巖、中細砂巖等，砂巖百分含量較高，約為30%；泥巖、粉砂巖中水平層理發(fā)育，顯示出較低能的環(huán)境。一碗泉西剖面塔爾朗組為灰色、灰綠色泥巖夾灰綠色細礫巖、灰色灰質(zhì)砂巖等，細礫巖夾層呈透鏡狀，礫石成分以灰?guī)r為主，反映出近源的特點；灰質(zhì)砂巖橫向分布穩(wěn)定，平行層理發(fā)育，具有濱岸砂的特點、泥巖顏色偏淺[15]。托北1井塔爾朗組下部以褐色、棕紅色泥巖為主，夾大量的雜色細礫巖，RD測井曲線呈齒狀，應(yīng)為濱淺湖沉積。鹽1井塔爾朗組下部發(fā)育褐色石膏質(zhì)泥巖，反映了蒸發(fā)、淺水環(huán)境。

吐哈盆地西南部發(fā)育辮狀河三角洲。托克遜凹陷的托參1井塔爾朗組由雜色砂礫巖、不等粒砂巖、深灰色泥巖構(gòu)成若干個正旋回，測井曲線SP、RD也表現(xiàn)為多個正旋回特征[16]，測井曲線具有箱形漸變?yōu)殓娦蔚奶攸c，表明辮狀河三角洲前緣亞相中水下分流河道發(fā)育。

3 塔爾朗組烴源巖特征

3.1 地球化學特征

采用干酪根有機元素方法對23塊樣品進行分析[17]。根據(jù)有機元素測試分析結(jié)果，測試樣品氫與碳原子比為0.400 0～1.087 0，氧與碳原子比為0.063 0～0.275 0。將氫與碳原子比、氧與碳原子比投點于Van Kerevenlen圖解上(圖3)，可以看出，塔爾朗組烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ—Ⅲ型，既可大量生油，也可大量生氣。

采用有機碳和巖石熱解分析方法[18-19]對42塊樣品進行了測試分析，確定其有機質(zhì)的豐度。分析化驗表明，塔爾朗組露頭暗色泥巖的有機碳含量普遍高。艾維爾溝剖面13塊測試樣品中，有機碳含量為2.32%～9.62%，平均為5.43%；塔爾朗溝剖面13塊測試樣品中，有機碳含量為1.65%～7.73%，平均為4.73%。中二疊統(tǒng)塔爾朗組烴源巖有機質(zhì)豐度為好—極好。通過對14塊艾維爾溝、塔爾朗溝和桃樹園剖面塔爾朗組烴源巖樣品進行鏡煤分析測試，其中8個樣品的Ro為0.70%～1.15%，表明塔爾朗組烴源巖已處于成熟階段。

圖3吐哈盆地中二疊統(tǒng)塔爾朗組樣品干酪根關(guān)系

3.2 勘探潛力分析

綜合野外露頭、盆內(nèi)覆蓋區(qū)鉆井及區(qū)域沉積相研究等成果，認為塔爾朗組烴源巖具有區(qū)域沉積、殘余分布的特點，現(xiàn)今主要分布在大河沿、臺北凹陷、魯克沁、哈密西南部等地區(qū)，面積約為12 730 km2(圖4)。

圖4吐哈盆地中二疊統(tǒng)塔爾朗組P2t烴源巖厚度

基于大量野外露頭和探井化驗取得的地球化學數(shù)據(jù)，運用生烴系數(shù)法進行資源量估算[20]，二疊系塔爾朗組烴源巖油氣資源量約為12.8×108t，表明該套源巖具有較大的勘探潛力。其中，臺北凹陷塔爾朗組烴源巖殘留厚度大、埋藏深，與該區(qū)烴源巖相鄰的臺南凹陷魯克沁油田，截至2017年底，已探明石油地質(zhì)儲量約1.5×109t。油源對比表明，該區(qū)二疊系、三疊系原油主要來自臺北凹陷[21]；盆地西部托克遜凹陷發(fā)現(xiàn)了伊拉湖油田，哈密坳陷紅1井在二疊系見油斑顯示，油源對比表明均來自該套源巖，展示了良好的勘探前景[22-23]。按照源控論觀點，臺北凹陷、托克遜凹陷、科牙依凹陷、哈密坳陷二疊系烴源巖殘留展布區(qū)內(nèi)及周邊均是有利勘探區(qū)。

4 結(jié) 論

(1) 吐哈盆地二疊紀為裂谷盆地，可進一步劃分為裂谷初始期、裂谷鼎盛期、裂谷萎縮期3個階段。塔爾朗組處于裂谷鼎盛期，P2t沉積時期，準噶爾盆地—吐哈盆地可能是連通的，具有廣盆一體化沉積，現(xiàn)今表現(xiàn)為殘留分布的特點，是吐哈盆地主要的烴源巖層系。

(2) 吐哈盆地中二疊統(tǒng)塔爾朗組發(fā)育湖泊相沉積，主要相帶為濱淺湖、半深湖—深湖亞相

(3) 中二疊統(tǒng)塔爾朗組烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ—Ⅲ型，有機碳含量為0.50%～9.62%，Ro為0.70%～1.15%，烴源巖厚度為300 m左右，殘余分布面積約為12 730 km2，綜合評價為一套厚度大，指標好，分布廣的烴源巖，展示了較大的勘探潛力。

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