賀 萍， 王青春， 于靜波， 楊愛英

(1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 2.河北地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 石家莊 050031； 3.河北地質(zhì)大學(xué), 河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗室， 石家莊 050031； 4.山東科技大學(xué)山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗室， 青島 266590)

地質(zhì)學(xué)家對于湖泊沉積的研究歷史久遠(yuǎn)，對濱湖和淺湖環(huán)境的劃分也已達(dá)成了較為一致的認(rèn)識。何幼斌等[1]認(rèn)為濱湖處于周期性暴露環(huán)境，水動力條件復(fù)雜，氧化作用強(qiáng)烈；淺湖則處于最低水位線至正常浪基面之間，波浪、湖流等水動力條件較強(qiáng)，氧氣充足。濱湖環(huán)境可發(fā)育濱岸砂壩或沿岸砂壩砂體[1-6]，淺湖環(huán)境則可發(fā)育灘壩砂體[7-10]，此外湖灣[4,8]、水下隆起[1,7-8]、海相淺水環(huán)境[6,11]等也具有類似特征。但在水體較淺、地勢較為平坦的湖盆，季節(jié)性降水等因素導(dǎo)致濱湖和淺湖環(huán)境頻繁轉(zhuǎn)換，二者之間界限交疊而不易區(qū)分，故常合稱為濱淺湖，濱淺湖砂壩則是該環(huán)境的產(chǎn)物，因此對其概念有必要總結(jié)一下。結(jié)合前人研究，現(xiàn)將濱淺湖砂壩描述成一種主要發(fā)育于濱淺湖、湖灣、水下隆起周緣等水體較淺環(huán)境[1-11]、平面上呈條帶狀展布的沉積體[1-2,6-11]，水體能量表現(xiàn)為波浪、湖流或風(fēng)暴作用為主[1,3,11]，湖岸粗碎屑、河流、三角洲、扇三角洲、淺水三角洲等提供物源[1,3,6-8,11]，類似的濱淺海環(huán)境產(chǎn)物則可稱為濱淺海砂壩。組成濱淺湖砂壩的單砂體中，碎屑顆粒的分選、磨圓普遍較好，砂質(zhì)更純，石英含量較高，內(nèi)部連通性好，砂地比高，物性好[1,4,8-9,12-13]，往往容易成為優(yōu)質(zhì)的油氣儲集體[1,7-22]，渤海灣盆地[7-8,14]、塔里木盆地[15-19]、蘇北盆地[20]、柴達(dá)木盆地[9,21]等均在該類儲集體中發(fā)現(xiàn)了良好的油氣顯示。濱淺湖砂壩的沉積特征、規(guī)模和空間展布形態(tài)受古地形、物源方向、湖水循環(huán)、水體能量等多方面因素的影響[1-2,6-8,12,13,22-23]。濱淺湖砂壩的巖性多以砂巖、粉砂巖為主，夾泥巖，平面形態(tài)通常呈長條狀、帶狀，與湖岸線平行或低角度相交[1-2,7-8,12-13,22]。大澇壩地區(qū)古近系蘇維依組碎屑巖沉積地層，主要發(fā)育含細(xì)礫粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖及泥頁巖等，其間夾有石膏結(jié)核和條帶，砂巖多呈淺灰白、淺棕紅色，泥頁巖則可見灰白色和棕紅色，常見平行層理、低角度交錯層理、粒序?qū)永砗湍嗔训瘸练e構(gòu)造。對于其成因，前人開展了大量研究工作[15, 24-28]，部分學(xué)者認(rèn)為是辮狀河三角洲沉積作用的結(jié)果[15,26-27]，但蘇維依組沉積巖中普遍存在的較高石英含量、膏巖結(jié)合及夾層以及淺水沉積構(gòu)造等沉積現(xiàn)象不易解釋；也有部分學(xué)者懷疑是灘壩沉積[15,28]，但在解釋其展布方向與物源方向高角度相交、礫石等粗粒碎屑的大量出現(xiàn)等方面又略顯乏力，且對其演化特征和沉積模式的探討更是寥寥無幾。儲集砂體成因研究的欠缺，給大澇壩地區(qū)蘇維依組的勘探開發(fā)工作帶來了諸多不良影響，比如井位部署的失利、開發(fā)措施的低效等，因此開展沉積微相精細(xì)刻畫研究非常迫切。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

大澇壩地區(qū)位于新疆塔里木盆地北部庫車坳陷的東段，北臨南天山造山帶，南面是塔北隆起帶，行政區(qū)劃處于新疆維吾爾自治區(qū)庫車縣東南約 50 km 處(圖1)。大澇壩地區(qū)包括大澇壩1號圈閉、大澇壩2號圈閉和丘里構(gòu)造及周邊地區(qū)，面積約450 km2，自2003年申報探明儲量以來，經(jīng)過十幾年的勘探，目前在近東西向分布的圈閉和構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的大澇壩凝析氣田是研究區(qū)的主要生產(chǎn)區(qū)塊。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

研究區(qū)古近系蘇維依組地層厚30～45 m，可分為上下兩個巖性段：上砂泥巖段(E3s1)和下砂泥巖段(E3s2)。砂巖以長石石英砂巖和巖屑長石砂巖為主，其次為巖屑石英砂巖、巖屑砂巖，夾薄層粉砂質(zhì)泥巖，含白色石膏結(jié)核及條帶，自然伽馬曲線值呈高幅指狀。泥巖以灰白色、棕紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，自然伽馬測井曲線值相對較低。

2 濱淺湖砂壩特征

2.1 巖性特征

蘇維依組砂巖的碎屑顆粒含量主要在70%～85%，其中石英顆粒相對含量為30%～94%，平均75%，部分樣品在90%以上；長石4%～55%，平均16%；巖屑2%～70%，平均10%；砂巖填隙物中，雜基成分主要為鐵泥質(zhì)和泥質(zhì)，含量3%～9%；巖屑成分較復(fù)雜，其中沉積巖巖屑含量相對較高。巖石類型以長石石英砂巖、巖屑石英砂巖、鈣質(zhì)石英砂巖為主(圖2)。較高的成分成熟度，反映了較長距離的搬運(yùn)或較長時間沖刷和分選的環(huán)境特點(diǎn)。

圖2 大澇壩地區(qū)蘇維依組主要砂巖類型

2.2 主要巖相類型及特征

巖心觀察及巖礦鑒定表明，大澇壩地區(qū)蘇維依組以陸源碎屑巖為主，礫巖、砂巖、粉砂巖及泥巖均有發(fā)育，典型巖相組合可分為9類。

2.2.1 塊狀層理礫巖相

巖心中礫巖較少。單個礫巖巖性段中，巖石整體呈淺紫紅色、淺棕紅色，發(fā)育塊狀層理，偶見粒序?qū)永恚撞恳姏_刷面[圖3(a)]。礫石主要為紫紅色泥礫，其他巖屑礫石粒度較小，其中紫紅色泥礫具明顯變形撕裂現(xiàn)象，棱角狀、次棱角狀，磨圓度較低，說明其多為水動力增強(qiáng)過程中，水流沖刷弱固結(jié)淺水泥質(zhì)沉積物近距離搬運(yùn)沉積而成，且沉積速度相對較快；礫巖底部見沖刷面發(fā)育，反映了高能態(tài)的水流沖刷和再沉積作用過程。塊狀層理礫巖相一般發(fā)育在砂壩底部。

2.2.2 含礫粗砂巖相

含礫粗砂巖也較少見，顏色一般也為淺紫紅色、淺棕紅色，底部發(fā)育沖刷面[圖3(b)]。巖層層面上可見泥礫全貌，泥礫多為紫紅色，直徑5～10 mm，呈橢球體、扁球體狀、圓球狀，磨圓度較高，可見粒序?qū)永怼⑵叫袑永淼?，說明是淺水泥質(zhì)沉積物再次搬運(yùn)而成，且搬運(yùn)距離相對較遠(yuǎn)或反復(fù)淘洗，沉積過程相對緩慢。含礫粗砂巖相具有高流態(tài)沉積特征。

2.2.3 斜層理(粉)砂巖相

斜層理(粉)砂巖在巖心中較常見。其中，中粗粒砂巖中的斜層理一般傾斜角度較大，是高流態(tài)產(chǎn)物，主要發(fā)育在砂壩中下部，以淺灰色、灰綠色為主。粉砂巖及細(xì)砂巖中的斜層理傾斜角度較小，一般是較低流態(tài)產(chǎn)物，主要發(fā)育在砂壩中上部，顏色以淺灰色、淺黃綠色為主[圖3(c)]。

2.2.4 平行層理砂巖相

平行層理砂巖相以中細(xì)砂巖為主，顏色為淺灰色、淺紅色、褐灰色、灰褐色等，是高流態(tài)水流沖刷作用的產(chǎn)物，多發(fā)育在砂壩中上部[圖3(d)]。

2.2.5 變形層理砂泥巖相

變形層理砂泥巖較常見，主要是細(xì)砂、粉砂與泥質(zhì)等細(xì)粒沉積物在壓實(shí)、泄水、擾動、滑塌等過程中形成的構(gòu)造，反映了快速堆積的沉積物在壓實(shí)排水過程中擾亂了原始沉積構(gòu)造的特點(diǎn)。巖石顏色以灰色、紅色、雜色為主，巖石類型主要為粉砂巖、泥巖，其次為細(xì)砂巖，是砂壩側(cè)緣遭受波浪作用改造過程中發(fā)生變形的較典型沉積構(gòu)造[圖3(e)]。

2.2.6 粒序?qū)永砩皫r相

粒序?qū)永砩皫r相較少見，多為逆粒序，下細(xì)上粗，形成于砂壩中上部[圖3(f)]。

2.2.7 韻律層理粉砂-泥巖相

韻律層理粉砂-泥巖在巖心中較為常見，以較細(xì)粉砂巖和泥巖互層為特征，顏色深淺交替，粒度越細(xì)顏色越深，是低能水體能量規(guī)律性變化的產(chǎn)物，一般形成于砂壩側(cè)緣[圖3(g)]。

圖3 大澇壩地區(qū)蘇維依組主要巖相類型

2.2.8 低角度砂紋層理細(xì)-粉砂巖相

該巖相類型在巖心中較為常見，發(fā)育于細(xì)砂巖、粉砂巖中，表現(xiàn)為淺灰紅色細(xì)砂質(zhì)沉積物與灰黑色細(xì)粒粉砂質(zhì)沉積物呈低角度交互，紋層規(guī)模較小，一般為濱淺湖環(huán)境震蕩水體的產(chǎn)物[圖3(h)]。

2.2.9 收縮縫泥巖相

該巖相類型泥巖多為紫紅色，夾于砂巖、粉砂巖之間，是淺水暴露環(huán)境強(qiáng)烈蒸發(fā)作用的產(chǎn)物[圖3(i)]。

2.3 沉積微相類型及特征

圖4 蘇維依組灘壩復(fù)合體砂體厚度分布圖

綜上所述，蘇維依組砂巖具有石英含量高、分選較好、磨圓度較高、結(jié)構(gòu)成熟度較高的特點(diǎn)；發(fā)育沖刷面、平行層理、斜層理、粒序?qū)永?、韻律層理等沉積構(gòu)造；其所含礫石多為棱角狀紫紅色泥礫，反映了高流態(tài)水體短距離搬運(yùn)的特點(diǎn)，并且可見泥裂、石膏條帶及結(jié)核等淺水蒸發(fā)環(huán)境的產(chǎn)物。另外，通過波阻抗反演所刻畫的砂體也表現(xiàn)為明顯的灘壩狀，橫向上連續(xù)性較強(qiáng)，且展布特征受控于斷裂發(fā)育特點(diǎn)(圖4)。再結(jié)合巖相古地理特征[14, 25-28]，筆者等認(rèn)為大澇壩地區(qū)蘇維依組主要形成于氧化淺水湖泊環(huán)境，主要發(fā)育濱淺湖砂壩相，包括濱湖砂壩、淺湖砂壩和濱岸砂壩三種亞相類型，可進(jìn)一步劃分為壩中、壩緣、壩灘微相(圖5)。

2.3.1 濱湖砂壩微相

濱湖砂壩微相以淺紫紅色、淺棕紅色、灰白色、灰綠色砂巖、粉砂巖為主，石英含量80%左右，可見紫紅色泥巖夾層[圖6(a)、圖6(b)]、白色石膏夾層及膏質(zhì)結(jié)核[圖6(c)]，泥巖夾層多有輕微變形。砂巖中常發(fā)育雙向交錯層理[圖6(d)]、低角度交錯層理[圖3(h)]、平行層理[圖3(d)]、波狀層理、泥巖收縮縫等沉積構(gòu)造[圖3(i)]。

濱湖砂壩微相GR(自然伽馬)、SP(自然電位)等測井曲線表現(xiàn)為光滑漏斗形、齒化箱形、齒化倒梯形等[圖7(a)、圖7(b)]。該微相主要發(fā)育于蘇維依組下段，平面上位于研究區(qū)中部，呈寬條帶狀，近東西向展布。

2.3.2 淺湖砂壩微相

淺湖砂壩微相沉積物以淺灰白色、淺灰色、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖夾紫紅色泥巖為主[圖6(e)、圖6(f)]，多呈互層狀，可見膏質(zhì)結(jié)核，發(fā)育水平層理、平行層理、沖刷構(gòu)造、變形構(gòu)造[圖3(e)]、泄水構(gòu)造[圖6(e)]等沉積構(gòu)造。

淺湖砂壩微相GR、SP測井曲線表現(xiàn)為齒化漏斗形、齒化倒梯形、光滑箱形、光滑漏斗形等[圖7(c)、圖7(d)]。該微相主要發(fā)育于蘇維依組上砂體，平面上也位于研究區(qū)中部，呈寬條帶狀，近東西向展布。

圖5 DLK3井沉積微相精細(xì)刻畫柱狀圖

圖6 濱淺湖砂壩微相巖心特征

圖7 濱淺湖砂壩微相測井相特征

3 沉積微相平面刻畫

基于單井、連井沉積微相分析(密井網(wǎng)區(qū))及地震相分析(疏井網(wǎng)區(qū))，對大澇壩地區(qū)蘇維依組濱淺湖砂壩沉積微相的平面特征進(jìn)行了精細(xì)刻畫。巖相古地理分析表明，蘇維依組下段沉積時期，湖泊水體很淺，以濱湖環(huán)境為主，發(fā)育濱岸砂壩、濱湖砂壩、濱湖泥和淺湖泥亞相。濱岸砂壩主要分布在南部，其中西南部呈片狀，向東逐漸散開呈港灣狀，可進(jìn)一步劃分為壩中、壩緣、壩灘微相。濱湖砂壩位于研究區(qū)中部，北東-南西向展布，呈較窄的條帶狀，也可劃分為壩中、壩緣、壩灘微相。砂體外圍主要是濱湖泥微相，淺湖泥僅僅分布在西北部[圖8(a)]。

蘇維依組上段沉積時期，主要發(fā)育濱岸砂壩、淺湖砂壩、濱湖泥和淺湖泥亞相，砂壩同樣可劃分為壩中、壩緣、壩灘微相。濱岸砂壩依然分布在南部，但連片區(qū)域轉(zhuǎn)移到了中東部，向東西兩側(cè)逐漸散開呈港灣狀，砂體外圍主要是濱湖泥微相。淺湖砂壩位于研究區(qū)中部，北東-南西向展布，呈較寬的條帶狀，砂體外圍主要是淺湖泥微相[圖8(b)]。

4 理想沉積模式

巖相古地理資料[14,17]表明，大澇壩地區(qū)蘇維依組沉積時期，湖盆均處于第二構(gòu)造演化階段，前期構(gòu)造活動形成了南東高、北西低、地勢較為平緩的古地貌特征。該階段以濱淺湖環(huán)境為主，沉積物主要來自東部、南部和南東方向，且距物源區(qū)較遠(yuǎn)，湖水能量季節(jié)性變化明顯。但隨著斷層活動加劇，在研究區(qū)中部形成了一條東偏北方向的水下隆起，隆起北緩南陡，將濱淺湖水體切割為南北兩部分。

研究區(qū)外圍發(fā)育的大型沉積體成為了蘇維依組的供源體系，湖盆水體的波浪作用及湖流作用漸強(qiáng)，湖泊水體改造東部外圍沉積物，在水下隆起北側(cè)沉積了濱淺湖砂壩；東南部外圍沉積物同樣遭受湖水改造，形成了南部的濱岸砂壩。水下隆起帶、水體循環(huán)、供源體系等因素，共同控制著濱淺湖砂壩的空間展布特征。

據(jù)此，建立了大澇壩地區(qū)蘇維依組理想沉積模式(圖9)：其中的濱湖砂壩和淺湖砂壩，代表的是中部隆起帶不同地質(zhì)時間段濱淺湖砂壩發(fā)育的情形。早期水體很淺，研究區(qū)處于濱湖環(huán)境，水下隆起幅度較低，沉積了濱湖砂壩(蘇維依組下砂體)；隨著水體加深，水下隆起幅度漸強(qiáng)，沉積環(huán)境被其切割為南北兩個不同的區(qū)域，北部淺湖環(huán)境中沉積了淺湖砂壩(蘇維依組上砂體)。南部則始終發(fā)育濱岸砂壩。該模式的建立，為勘探開發(fā)方案的制定奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)，有利區(qū)帶的圈定應(yīng)側(cè)重于斷裂帶北側(cè)，并稍微遠(yuǎn)離斷裂南側(cè)陡坡區(qū)域。

5 結(jié)論

(1)大澇壩地區(qū)蘇維依組形成于氧化淺水環(huán)境，其砂巖的石英含量較高，分選和磨圓較好，發(fā)育粒序?qū)永?、雙向交錯層理、低角度交錯層理、變形層理、泥裂等，空間上連片分布，具備濱淺湖砂壩的典型特征。

(2)研究區(qū)濱淺湖砂壩包括濱岸砂壩、濱湖砂壩、淺湖砂壩三種類型，均可進(jìn)一步劃分為壩中、壩緣、壩灘微相。

圖8 蘇維依組沉積微相平面精細(xì)刻畫圖

圖9 研究區(qū)濱淺湖砂壩理想沉積模式

(3)研究區(qū)濱淺湖砂壩空間展布方向近東西向，與東部物源區(qū)(湖岸線)近垂直狀，水下隆起的發(fā)育發(fā)揮著明顯控制作用，湖泊水體循環(huán)、供源體系等發(fā)揮了輔助作用。