秦 磊，李小剛，邱子瑤，李志軍，徐少華，李儀汶，陳 岑，汪佳蓓，文思奇

(1.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 401331；2.重慶科技學(xué)院復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331；3.中國石油新疆油田分公司 采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

下切谷(incised valley, 又譯深切谷)通常被定義為河流體系響應(yīng)于海(湖)平面相對下降而侵蝕河口地區(qū)并向盆地方向延伸所形成的河道或者河谷[1-4]。在層序地層學(xué)研究中，下切谷是識別層序界面和劃分層序內(nèi)部體系域的重要依據(jù)[5-6]。在油氣勘探方面，下切谷又是油氣運(yùn)移的主要通道和儲集場所，所以下切谷的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值[7-8]。近年來，國內(nèi)學(xué)者針對不同構(gòu)造背景下下切谷的識別特征、內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)及形成機(jī)制等開展了大量的研究，并取得豐碩的研究成果[9-12]。研究結(jié)果表明不同的構(gòu)造、沉積背景，乃至同一盆地不同地理位置的下切谷均存在明顯的差異。

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子地區(qū)緊鄰沙灣凹陷和四棵樹凹陷兩大生烴中心，油源供給充足，勘探潛力較大。研究區(qū)位于車排子凸起東緣中段(圖1(a))，橫跨紅—車斷裂帶，北抵車131井，南達(dá)車60井，西界位于車淺3井東側(cè)，東以車48井為界。經(jīng)過多年的勘探開發(fā)，大型構(gòu)造圈閉已基本鉆探完畢，急需尋找新的探勘領(lǐng)域。前人研究發(fā)現(xiàn)[7, 13]，車排子地區(qū)在白堊系發(fā)育大型下切谷，且主要分布于車排子凸起的東緣與南緣兩側(cè)。其中，東緣地區(qū)目前已報(bào)道的下切谷處于春光油田，春光油田繼續(xù)往東的探區(qū)是否發(fā)育下切谷尚未見報(bào)道。本文基于鉆測井資料、三維地震資料及地震平面屬性信息，在對車排子凸起東緣至紅—車斷裂帶區(qū)域開展系統(tǒng)的地震資料解釋過程中，識別出規(guī)模較大、特征典型的4個(gè)下切谷。研究結(jié)果對于認(rèn)識車排子地區(qū)下切谷的形成過程、成因機(jī)制和層序地層格架具有重要意義，同時(shí)為本區(qū)的地層和巖性圈閉預(yù)測指示了新的方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

車排子凸起(之后簡稱凸起)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部，是盆地西部隆起的次一級構(gòu)造單元，其西北部為扎伊爾山，南部鄰近四顆樹凹陷，東部以紅—車斷裂帶與沙灣凹陷相接，整體呈現(xiàn)出倒三角狀的平面形態(tài)特征(圖1(a))。凸起在構(gòu)造區(qū)劃分上歸屬于準(zhǔn)噶爾前陸盆地前隆—隆后斜坡帶，凸起自晚石炭世形成以來經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動。中生代構(gòu)造演化期可劃分為燕山運(yùn)動Ι幕、燕山運(yùn)動Ⅱ幕以及燕山運(yùn)動Ⅲ幕[14-16]，同時(shí)中生代古氣候經(jīng)歷了較大變化，整體由侏羅紀(jì)半潮濕—潮濕氣候演變?yōu)榘讏准o(jì)半干旱—干旱氣候[17-19](圖1(c))。凸起主體地層覆蓋在石炭系基底上，自下而上發(fā)育了侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系，二疊系、三疊系僅在凸起東部局部地區(qū)(紅車斷裂帶上下盤附近)以及凸起之上部分溝谷帶發(fā)育，而在凸起其他地方缺失[20-21]。

圖1 研究區(qū)位置、區(qū)域地質(zhì)特征及文中涉及地震測線位置Fig.1 Location, regional geological characteristics and seismic line sites of the study area

研究區(qū)位于車排子凸起東緣中段，面積超過600 km2，整體為一西高東低的單斜構(gòu)造，發(fā)育北北東、北西西兩組斷裂。研究區(qū)侏羅系自下而上發(fā)育下侏羅統(tǒng)八道灣組(J1b)，下侏羅統(tǒng)三工河組(J1s)，中侏羅統(tǒng)西山窯組(J2x)和上侏羅統(tǒng)齊古組(J3q)，其中J1b以含礫砂巖與泥巖的互層沉積為主，J1s以泥巖沉積為主，J2x多沉積砂巖、泥巖以及砂質(zhì)泥巖，而J3q的巖性主要有礫巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖以及砂巖等。前人[18, 22]研究揭示，研究區(qū)侏羅紀(jì)時(shí)期以沖積扇、辮狀河以及湖泊等沉積相為主。

2 層序地層格架與下切谷的發(fā)現(xiàn)

2.1 研究區(qū)層序地層格架

層序地層格架的建立是古沉積環(huán)境和儲層預(yù)測的基礎(chǔ)[13]。本次研究在井—震標(biāo)定的基礎(chǔ)上，建立研究區(qū)侏羅系的層序劃分方案(圖2(a))。共識別出2個(gè)二級層序界面，分別是侏羅系的底(SB1)與侏羅系的頂(SB2)，在研究區(qū)東部可連續(xù)追蹤(圖1(b))，以及進(jìn)一步識別出4個(gè)三級層序，即八道灣組(J1b)、三工河組(J1s)、西山窯組(J2x)和齊古組(J3q)。侏羅系內(nèi)部地層自西向東呈發(fā)散結(jié)構(gòu)，沉積地層具有楔形特征，在車排子凸起之上發(fā)生地層超覆和尖滅。

圖2 研究區(qū)井—震標(biāo)定基礎(chǔ)上的層序地層格架及下切谷地震響應(yīng)Fig.2 Stratigraphic framework based on well-seismic calibration and typical seismic response to incised valleys in the study areaSB1.侏羅系底界；SB2.侏羅系頂；測井曲線.DT

2.2 研究區(qū)勘探重點(diǎn)與下切谷發(fā)現(xiàn)過程

研究區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)的侏羅系油藏主要有兩種成藏模式，一種為完全受斷層控制的斷塊油藏，一種為受斷裂和地層尖滅線共同控制的構(gòu)造—地層油藏。在這兩種模式指導(dǎo)下，研究重點(diǎn)一直聚焦在侏羅系各組尖滅線的刻畫和尖滅線以東(侏羅系)儲層發(fā)育且遮擋條件好的斷塊圈閉的識別。針對前者，新疆油田已開展系列研究，侏羅系頂?shù)捉缇€、以“組”為單位的頂?shù)准鉁缇€等已基本查明(圖1(b))，目前已進(jìn)入到井震聯(lián)合精細(xì)刻畫各組內(nèi)部砂層組尖滅線階段；針對后者，經(jīng)過多輪次拉網(wǎng)式篩選，加之受砂巖儲層非均質(zhì)性、斷層封堵等因素影響，可供鉆探的規(guī)模斷塊圈閉越來越難，亟須尋找新的增儲領(lǐng)域。受上述兩種模式所限，特別是在侏羅系頂尖滅線控制研究區(qū)勘探西邊界的指導(dǎo)下，尖滅線以西的地區(qū)，由于缺少侏羅系沉積，一直被認(rèn)為是侏羅系找油的“禁區(qū)”，長期沒有受到關(guān)注。盡管前人[7, 13, 23-24]已陸續(xù)在研究區(qū)西部的春光油田報(bào)道發(fā)現(xiàn)下切谷，但并未引起重視。

筆者近期在利用研究區(qū)鉆井和三維地震資料對八道灣組(J1b)、三工河組(J1s)、西山窯組(J2x)和齊古組(J3q)內(nèi)部砂層組尖滅線進(jìn)行精細(xì)刻畫時(shí)，發(fā)現(xiàn)在車淺131井南部侏羅系尖滅線以西的東西向地震剖面上(圖1(b)和圖2(b))，在基底面(石炭系頂)整體呈向西緩慢抬升背景下，存在一套與基底產(chǎn)狀極不協(xié)調(diào)接觸關(guān)系的沉積體，其外形呈深切基底的“V”字形，內(nèi)部呈向兩側(cè)上超的充填型結(jié)構(gòu)(圖2(b))，這是下切谷典型的幾何外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征[8]，結(jié)合車排子凸起區(qū)域演化過程及前人春光油田研究成果，確認(rèn)其為下切谷及其充填物。在此基礎(chǔ)上，從該點(diǎn)出發(fā)，在東西向、南北向地震測線上開展地震掃描解釋，最終在車淺131井南部識別出一平面呈扇形，面積近9 km2的下切谷。之后，對研究區(qū)侏羅系尖滅線以西的廣大區(qū)域開展以識別下切谷為目標(biāo)的地震掃描解釋，并提取地震振幅類屬性，最終在早期刻畫出的侏羅系尖滅線以西，識別出4個(gè)規(guī)模較大的下切谷。以下就下切谷剖面與平面特征做詳細(xì)介紹，并就其形成機(jī)制及石油地質(zhì)意義做討論，以期為下一步以下切谷為勘探目標(biāo)的部署提供依據(jù)。

3 下切谷剖面特征

研究區(qū)發(fā)育的下切谷外部形態(tài)表現(xiàn)為“V”形和“U”形兩種，兩翼大多不對稱(圖3(a)、(b))。在垂直于下切谷走向的地震剖面中，可見下切谷的雙向上超充填樣式以及側(cè)向加積充填樣式。雙向上超充填型表現(xiàn)為變振幅、變頻率和連續(xù)性較差的地震反射結(jié)構(gòu)，地震反射同相軸向谷底兩側(cè)上超(圖3(a))；側(cè)向加積充填型表現(xiàn)為中—弱振幅、中頻率和連續(xù)性較差的地震反射結(jié)構(gòu)以及斜列式或前積式的反射構(gòu)型(圖3(b))。下切谷內(nèi)部的充填特征指示了沉積物在下切谷內(nèi)部的充填疊置關(guān)系，同時(shí)也反映了沉積物供給速率與可容空間(相對海平面或湖平面之下供沉積物堆積的空間)增長速率的大小關(guān)系。在沿下切谷走向(即平行于物源流向)的地震剖面上主要表現(xiàn)為加積、前積和上超的地震反射特征(圖3(c))。加積反射指示沉積物供給速率大致等于可容空間增長速率時(shí)的原地沉積。此時(shí)，下切谷內(nèi)部沉積物垂向上具有正旋回特征。前積反射指示沉積物供給速率大于可容空間增長速率，沉積物向湖盆方向的推進(jìn)，谷內(nèi)沉積物垂向上以反旋回為主。上超反射指示沉積物供給速率小于可容空間增長速率，沉積物向陸地方向發(fā)生遷移，以正旋回為主。

圖3 研究區(qū)下切谷典型剖面地震響應(yīng)及其內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)(測線位置見圖1(b))Fig.3 Typical seismic response to incised valleys and their internal filling configuration (location shown in Fig.1(b))(a)、(b)為垂直下切谷走向地震剖面，圖左為下切谷內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)未解釋剖面，圖右為解釋剖面；(c)為平行下切谷走向地震剖面，右上角插圖為下切谷內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)未解釋剖面

4 下切谷平面特征

地震振幅類屬性能夠較好地反映不同沉積環(huán)境下地質(zhì)體的差異特征，對河流相、近岸水下扇和濁積扇等的沉積儲層反應(yīng)靈敏，在尋找有利儲集相帶和巖性油氣藏中逐漸受到青睞[25]?；谌S地震數(shù)據(jù)提取下切谷底界面振幅絕對值之和的平面屬性圖可以清晰地勾勒出研究區(qū)下切谷沉積體系的平面展布特征(圖4)。平面屬性圖顯示本區(qū)下切谷沉積體系呈近東西流向分布，主要有分支型與單一型兩種展布形態(tài)。其中，分支型下切谷主水道發(fā)育，多個(gè)分支水道匯聚到主下切谷水道內(nèi)，橫向展布范圍廣(圖4(a))。單一型下切谷支流水道較少，以發(fā)育單個(gè)主下切谷水道為特征，下切谷沿流動方向延伸較遠(yuǎn)，而橫向分布范圍較小。

圖4 基于振幅絕對值屬性刻畫研究區(qū)下切谷平面展布特征Fig.4 Map showing the distribution of incised valleys based on amplitude absolute seismic attribute in the study area

5 討 論

5.1 下切谷的形成機(jī)制

關(guān)于下切谷的形成機(jī)制，研究者[26-28]普遍認(rèn)為下切谷的下切作用發(fā)生在相對海(湖)平面下降的早期和中期，而下切谷的充填階段為相對海(湖)平面下降的晚期以及上升時(shí)期。對于陸相盆地而言，相對湖平面的升降主要受構(gòu)造活動和氣候變化的控制[29]。所以下切谷的形成與研究區(qū)的構(gòu)造演化特征和古氣候變化密切相關(guān)。迄今為止，國內(nèi)學(xué)者[14-19]已對準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起的構(gòu)造演化特征和古氣候變化規(guī)律進(jìn)行了一系列的研究，并得到一致的結(jié)論(圖1(c))。早侏羅世八道灣組(J1b)時(shí)期，車排子地區(qū)呈現(xiàn)負(fù)地貌的地形特征，至三工河組(J1s)時(shí)期，車排子凸起開始形成并在水下具備一定的隆起形態(tài)。中侏羅世西山窯組(J2x)沉積時(shí)期，受燕山運(yùn)動中期的影響，車排子凸起開始逐漸隆升。晚侏羅世齊古組(J3q)沉積時(shí)期，車排子凸起強(qiáng)烈隆升并接受剝蝕改造[14-16]。中侏羅世以前車排子地區(qū)處于半潮濕—潮濕氣候，晚侏羅世轉(zhuǎn)變?yōu)榘敫珊怠珊禋夂騕17-19]。晚侏羅世時(shí)期，構(gòu)造強(qiáng)烈隆升以及半干旱—干旱氣候，導(dǎo)致車排子地區(qū)陡坡帶區(qū)域可容空間減小(圖5(a))。相對湖平面急劇下降，基準(zhǔn)面低于實(shí)際地形，河流體系強(qiáng)烈侵蝕下伏地層，下切谷由此形成(圖5(b))。

早白堊世時(shí)期，受燕山運(yùn)動晚期的影響，車排子凸起開始劇烈下沉，接受2 000～3 000 m厚的白堊系—古近系沉積[15]。該時(shí)期構(gòu)造劇烈沉降必將導(dǎo)致前陸盆地內(nèi)部可容空間的重新分配，致使車排子凸起陡坡帶可容空間增大，而中央凹陷帶與緩坡帶可容空間減小(圖5(c))。陡坡帶可容空間的增大為該時(shí)期下切谷谷內(nèi)沉積物的堆積提供了有利場所(圖5(d))。關(guān)于下切谷內(nèi)部的沉積物堆積方式主要有兩種觀點(diǎn)，一種是以Zaitlin等[30]為代表的“溯源堆積論”，即認(rèn)為相對湖平面上升，淹沒前期形成的下切谷，并把沉積物從盆地帶到下切谷而形成的充填方式，沉積上具有正韻律特征，平行下切谷走向的地震剖面上可見退積的反射構(gòu)型。另一種觀點(diǎn)則是鮮本忠等[2]提出的“順源堆積論”，認(rèn)為構(gòu)造活動引起的可容空間減小超過氣候等帶來的影響時(shí)，沉積物向盆地方向推進(jìn)，沉積上具有反韻律特征，平行下切谷走向的地震剖面上可見前積的反射構(gòu)型。結(jié)合研究區(qū)下切谷內(nèi)部充填樣式的地震剖面(圖3(c))可知，下切谷兼具前積與退積的地震反射構(gòu)型，筆者認(rèn)為本區(qū)下切谷沉積物的堆積方式為“順源堆積”與“溯源堆積”的交互沉積。車排子凸起在下沉過程中，在白堊紀(jì)的某一地質(zhì)歷史時(shí)期，半干旱—干旱氣候造成湖平面急劇下降，此時(shí)氣候帶來的可容空間減小要比構(gòu)造沉降強(qiáng)烈得多，沉積物以進(jìn)積的形式向盆地方向推進(jìn)并充填下切谷，發(fā)生順源堆積。但車排子凸起沉降是一個(gè)持續(xù)性過程，后期陡坡帶可容空間增大，相對湖平面上升產(chǎn)生回水作用，使得谷內(nèi)沉積物最終發(fā)生溯源堆積。

圖5 可容空間變化對陡坡帶下切谷形成的控制作用示意圖Fig.5 Schematic diagram showing the relations between accommodation space and formation of incised valley in the study area(a)構(gòu)造隆升對可容空間的重新分配示意圖(實(shí)線為晚侏羅世時(shí)期湖泊示意圖，虛線為凸起隆升之后的湖泊示意圖)；(b)下切谷侵蝕形成模式圖；(c)構(gòu)造沉降對可容空間的重新分配示意圖(實(shí)線為早白堊世時(shí)期湖泊示意圖，虛線為凸起沉降之后的湖泊示意圖)；(d)下切谷沉積充填模式圖

5.2 石油地質(zhì)意義

眾所周知，下切谷對油氣勘探具有重要意義。因?yàn)槠鋬?nèi)廣泛充填著河流相沉積，其上發(fā)育的湖進(jìn)體系域和密集段是良好的蓋層和油源巖，所以可以作為良好的巖性圈閉[31]。從準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起的成藏條件可知，凸起緊鄰兩大生油凹陷，加之該區(qū)不整合發(fā)育，所以常是溝通深部油氣和下切谷的優(yōu)勢通道。白堊紀(jì)時(shí)期，車排子凸起東緣發(fā)育扇三角洲和濱淺湖交替的沉積相[22]。這為下切谷谷內(nèi)沉積物的堆積提供了豐富的物源。

筆者在車排子凸起東緣共發(fā)現(xiàn)4個(gè)規(guī)模大小不等的下切谷沉積體系。下切谷平面分布范圍廣，最大圈閉面積可達(dá)8.79 km2，最小圈閉面積為2.83 km2，有利于形成較大規(guī)模的油氣儲集。下切谷最小埋藏深度(高點(diǎn)海拔)均在1 000 m左右，能夠有效阻止油氣向地表的運(yùn)移散失。另外，下切谷下切深度(閉合高度)大，下切深度最大可達(dá)180 m，最小為70 m，有利于溝通深部油氣，成為油氣運(yùn)移和儲存的目標(biāo)場所。由下切谷內(nèi)部充填樣式的地震剖面(圖3)可知，谷內(nèi)地震反射同相軸成層性較好，分布連續(xù)，振幅較強(qiáng)，反映了谷內(nèi)沉積物巖性較均一以及分選性、磨圓度較好的特征，所以本次發(fā)現(xiàn)的下切谷沉積體系對該區(qū)未來的油氣勘探具有重要的意義。

6 結(jié) 論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起東緣至紅—車斷裂帶區(qū)域發(fā)育明顯的下切谷沉積體系。地震振幅絕對值之和屬性體顯示本區(qū)4條下切谷呈近東西流向分布，具有分支型和單一型兩種平面展布形態(tài)。

(2)下切谷地震剖面幾何形態(tài)以V形和U形為主，谷內(nèi)沉積物充填樣式有雙向上超充填型和側(cè)向加積充填型，同時(shí)具有加積、前積和上超等地震反射特征，屬于“順源堆積”與“溯源堆積”的交互沉積。

(3)下切谷形成于晚侏羅世，該時(shí)期車排子凸起強(qiáng)烈隆升，相對湖平面急劇下降，河流侵蝕下伏地層導(dǎo)致在工區(qū)內(nèi)形成下切深度大，分布范圍廣的下切谷體系。其充填階段發(fā)生在白堊紀(jì)時(shí)期，該時(shí)期車排子凸起劇烈下沉，可容空間增大，下切谷接受沉積充填。

(4)工區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的下切谷沉積體系油氣成藏條件良好，易形成巖性油氣藏。下切谷緊鄰生烴中心，平面分布范圍廣，最大圈閉面積可達(dá)8.79 km2。下切深度大，下切深度最大可達(dá)180 m，是該區(qū)潛在的有利勘探目標(biāo)。

致謝:論文的資料源于中國石油新疆油田分公司(采油一廠)研究課題。論文寫作過程中得到周隸華、高志偉、郭瑞、馬國財(cái)、彭妙等專家的寶貴意見。