陳 軒，陶 鑫，覃建華，許長福，李映艷，鄧 遠，高 陽，尹太舉

［1.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北 武漢 430100；2.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100；3.中國石油新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；4.中海石油（中國）有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518000］

異重流被認為是高濃度的河流注入盆地后，流體沿著盆地底部流動且向前遠距離搬運的負浮力流，其流體密度大于水體密度［1-2］。異重流有底床、懸浮及上浮羽流3種沉積物載荷方式。懸浮載荷為主要輸送方式，意味著可以向遠端輸送比中-細砂巖更細的沉積物，并且沉積物能夠經(jīng)過一段很長的搬運距離［3-6］。在自然界，湖泊或海洋中超過95 %的泥、砂沉積物由河流供給，且其中絕大部分是通過懸浮載荷的方式供給，相對于濁流，河流相關(guān)的異重流在自然界中更常見，因為它的形成不需要諸如地震、火山、風(fēng)暴或海嘯等突發(fā)因素［6］。前人在總結(jié)異重流的概念與特點基礎(chǔ)上，提出了異重流的主要識別特征［7-13］，建立了3大類11小類的巖相識別特征及沉積模式。異重流對深水環(huán)境中廣泛分布的相對粗粒沙、泥沉積物的形成提供了一種新的沉積機制。

隨著異重流沉積模式逐漸被認可，學(xué)者們相繼在松遼盆地和鄂爾多斯盆地的深水湖泊中報道了異重流沉積［14-17］。準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組細粒沉積特征是：①明暗相間的不規(guī)則紋層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與暗色水平紋層泥巖共生，且垂向上重復(fù)、高頻出現(xiàn)；②主力儲集砂體發(fā)育塊狀層理、平行及交錯層理、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造，且砂體的成份及結(jié)構(gòu)成熟度低，砂體單層厚度薄、分布范圍較窄；③大量的陸源植物碎屑及礫屑。前人對蘆草溝組儲集體的沉積成因認識主要有三角洲前緣、灘壩及水下扇沉積模式［18-23］，這些沉積模式并不能很好地解釋上述豐富的沉積現(xiàn)象。此外，在地質(zhì)研究中儲集砂體的橫向規(guī)模和形態(tài)的認識分析，若沒有成熟的地質(zhì)模式指導(dǎo)，會造成勘探開發(fā)的失誤［24-26］?；诩舅_爾凹陷及其周緣露頭、巖心、鉆井及地震資料，結(jié)合異重流沉積模式開展沉積學(xué)解釋，分析儲集砂體的沉積相構(gòu)成和空間展布，建立沉積模式，探討異重流對頁巖油甜點形成的控制作用，為蘆草溝組頁巖油高效開發(fā)提供有價值支撐。

1 地質(zhì)背景

吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東南部（圖1a），該地區(qū)從南至北依次發(fā)育伊林黑比爾根山、柴窩堡凹陷、博格達山及吉木薩爾凹陷等構(gòu)造單元（圖1b）。吉木薩爾凹陷被斷裂及凸起所環(huán)繞，整體為西斷東超的箕狀凹陷。二疊紀(jì)蘆草溝組沉積時期，蘆草溝組整體巖性為深灰色泥頁巖夾薄層砂巖及碳酸鹽巖，為咸化湖沉積環(huán)境，表現(xiàn)為源-儲一體與源-儲互層的烴-儲配置關(guān)系［20-23］。蘆草溝組垂向上整體含油，根據(jù)含油差異可劃分為3 個段，一段對應(yīng)“下甜點”含油段，三段對應(yīng)“上甜點含油段”（圖1c）。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷及周緣地質(zhì)背景［21］Fig.1 Map showing the geological setting of the Jimusaer Sag and its peripheries，Junggar Basin［21］

2 吉木薩爾凹陷及周緣異重流發(fā)育的沉積學(xué)證據(jù)

2.1 吉木薩爾凹陷內(nèi)巖心的巖石學(xué)證據(jù)

異重流對應(yīng)的沉積物稱為異重巖。季節(jié)性的洪水河流攜帶高濃度沉積物在湖泊中沉積形成異重巖。典型的異重流沉積或異重巖的沉積特征主要為［8，11］：①對偶出現(xiàn)的反粒序-正粒序沉積組合，并在內(nèi)部發(fā)育微小侵蝕面；②發(fā)育具有陸源屬性的沉積結(jié)構(gòu)，如植物碎片和煤塊等；③從源到匯，發(fā)生礫巖、砂巖和泥質(zhì)巖的分異，并發(fā)育豐富的流水相關(guān)的沉積構(gòu)造。

一系列向上變粗和向上變細的沉積單元成對出現(xiàn)，反映出洪水從增加到衰退的沉積過程。洪峰期形成的層內(nèi)微侵蝕面可以把粒序和層理分割，也可以侵蝕下部沉積單元。在吉木薩爾凹陷內(nèi)J10025 井“上甜點段”的巖心上，發(fā)育了多個反粒序-正粒序的泥質(zhì)粉砂巖及粉-細砂巖沉積序列，兩組粒序之間見不規(guī)則微侵蝕面，反粒序厚度相對較?。▓D2a）。與之對應(yīng)的巖石薄片中也具有對應(yīng)的粒序組合特征（圖2b）。正粒序-反粒序之間沉積物粒度細、泥質(zhì)含量，反粒序-正粒序之間顆粒粒度大、成熟度低，見大量不規(guī)則有機質(zhì)層狀分布。粒序?qū)永順?gòu)造且成熟度低（圖2c—e），進一步驗證了洪水異重流能量的變化及沉積物快速堆積的特點。此外，在巖心上見單一的正粒序沉積單元，底部見不規(guī)則侵蝕面及微小礫屑定向排列構(gòu)成的交錯層理（圖2f），反映出洪水能量較強且對下伏沉積單元進行侵蝕；異重巖中見植物化石、煤塊或其他能反映陸源屬性的沉積物。在吉木薩爾凹陷的巖心中見植物化石碎片（圖2g），薄片中見大量不規(guī)則的微小有機質(zhì)碎片（圖2c，e），可以驗證沉積物具有陸源的屬性；異重巖中發(fā)育塊狀、爬升波紋層和水平紋層對應(yīng)異重流流體水動力逐漸減弱（2h—g）。

2.2 吉木薩爾凹陷南部露頭區(qū)的巖石學(xué)證據(jù)

在吉木薩爾凹陷南部山區(qū)，蘆草溝組在多個露頭點出露。吉木薩爾縣城南部的東大龍口剖面，見暗色泥巖與灰色中層砂巖的互層沉積，砂巖中發(fā)育交錯層理及平行層理、見礫屑結(jié)構(gòu)，理解為較強流水作用的沉積產(chǎn)物（圖3a）。此外，發(fā)育反粒序與正粒序的粉-細砂巖，并發(fā)育多個微侵蝕面，砂巖與暗色泥質(zhì)巖互層（圖3b），反映出洪水異重流能量的頻繁變化。在大龍口剖面南部的韭菜園子剖面中，見厚層的交錯層理砂巖（圖3c）及含礫砂巖的組合，反映出更強水動力作用的沉積特征。在遠離吉木薩爾凹陷的柴窩堡凹陷中，鍋底坑剖面及C5 井均發(fā)育厚層雜色砂、礫巖沉積（圖3d），解釋為沖積扇成因。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷南部露頭區(qū)蘆草溝組巖石學(xué)特征照片F(xiàn)ig.3 Petrological characteristic images of the Lucaogou Formation in the outcrop south of Jimusaer Sag，Junggar Basin

2.3 源-匯沉積對比

雖然準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)蘆草溝組沉積時期原型盆地類型存在爭議［27］，但吉木薩爾凹陷區(qū)蘆草溝組整體發(fā)育暗色泥頁巖且厚度分布穩(wěn)定，為穩(wěn)定的湖泊環(huán)境，碎屑沉積物主要源自于南部伊林黑比爾根山，有關(guān)這一沉積背景已經(jīng)達成共識［20-23］。在伊林黑比爾根山北部山前的柴窩堡凹陷及露頭區(qū)，C5 井巖心及鍋底坑露頭剖面揭示沖積成因礫巖沉積［20］，博格達山北部韭菜園子露頭剖面中見粗粒深水水道沉積［18］，東大龍口剖面及吉木薩爾凹陷內(nèi)發(fā)育對偶粒序粉-細砂巖組合（圖3b，圖2）。由此，構(gòu)建從南部物源區(qū)到吉木薩爾凹陷區(qū)的沉積對比剖面（圖4），發(fā)現(xiàn)碎屑巖巖性向北逐漸變細，空間上可以解釋為沖積河流-三角洲-湖泊異重流的沉積體系。因此綜合吉木薩爾凹陷內(nèi)巖心證據(jù)和露頭區(qū)巖石學(xué)證據(jù)，吉木薩爾凹陷及周緣區(qū)廣泛發(fā)育的暗色泥巖夾薄層粉-細砂巖解釋為湖泊異重流沉積，在證據(jù)及邏輯上存在合理性。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷及周緣區(qū)蘆草溝組南北向沉積相對比（剖面位置見圖1b中P1）Fig.4 S-N sedimentary facies correlation of the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag and its peripheries，Junggar Basin（see Fig.1b-P1 for the section location）

3 蘆草溝組異重流巖相、沉積亞相及微相

3.1 巖相

基于沉積學(xué)原理，開展顏色、巖性、沉積構(gòu)造及沉積結(jié)構(gòu)等方面的沉積學(xué)描述，在蘆草溝組識別出7 類巖相。①灰色交錯層理含礫砂巖相（圖2f，圖3a），該巖相巖性成分復(fù)雜，整體為中-細砂巖，含較粗粒的礫屑結(jié)構(gòu)（Pe），見交錯層理（Cb）和平行層理（Pb）。②褐灰色塊狀層理細砂巖相（圖2h），顏色為褐灰色（含油），整體為均質(zhì)的塊狀特征（M），無明顯的層理構(gòu)造，層厚一般大于10 cm（圖3b）。③灰色對偶粒序?qū)永矸?細砂巖相（圖2a，圖3b），顏色以灰色為主，主要由粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，反粒序及正粒序的組合（Ha-Hb），反粒序與正粒序之間的轉(zhuǎn)換面為不規(guī)則的侵蝕面（Is）。④灰色小型交錯/平行層理粉-細砂巖相（圖3b），巖性主要為粉-細砂巖，垂向上見厘米級別的交錯層理（Cb）。⑤灰色爬升波紋層理粉-細砂巖相（圖2i），巖性主要為粉砂巖及細砂巖組合，發(fā)育向一側(cè)或多側(cè)遷移的爬升波紋（Crb），層理厚度1～2 cm。層理內(nèi)部由多個毫米級粒序?qū)永砗颓治g面組成。⑥灰色不規(guī)則紋層粉砂質(zhì)泥巖相（圖2a），巖性為毫米級泥與粉砂互層，紋層為不規(guī)則波狀、連續(xù)性差。⑦水平紋層泥巖相（圖2j），深灰色泥巖，見多個水平紋層，紋層為毫米級別。

交錯層理含礫砂巖相，反映強水動力條件下的底床載荷作用，可以解釋為異重流水道沉積［8，11］。塊狀層理砂巖，可以解釋為異重流水道了較粗粒砂巖的快速堆積。對偶粒序?qū)永矸?細砂巖相，解釋為洪水能量的頻繁強弱變化［8，11］。小型交錯層理、爬升波紋層理及不規(guī)則紋層粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖相，反映了較強水動力條件下懸浮載荷作用，解釋為異重流的側(cè)緣或前緣垛葉體沉積［8，11］。水平紋層泥巖，解釋為靜水條件下的緩慢沉降。

3.2 沉積亞相與微相

結(jié)合Zavala 等異重流巖相模式［8］，根據(jù)巖相及其組合特征，在吉木薩爾凹陷蘆草溝組中識別出水道（Chl）、天然堤（Le）、朵葉體（Lob）、湖泥（La）及側(cè)緣（Mar）5 種微相類型，進而總結(jié)出水道、朵葉體和半深湖-深湖3類主要亞相。

3.2.1 水道微相

在異重流近端水流能量強，侵蝕作用明顯，形成溝道，其內(nèi)部主要為交錯層理礫巖及礫質(zhì)砂巖沉積物。底部為侵蝕面構(gòu)造，向上多發(fā)育塊狀層理、交錯層理及平行層理等沉積構(gòu)造，整體表現(xiàn)出正粒序特征（圖4a）。礫石結(jié)構(gòu)、交錯層理為底床載荷機制，向上漸變?yōu)閼腋≥d荷機制。吉木薩爾凹陷內(nèi)沉積物主要來源于凹陷南部且遠離物源區(qū)，在凹陷南部的露頭區(qū)有礫巖的報道［20-21］。凹陷內(nèi)部蘆草溝組巖心中很少見到礫巖，因此可以把吉木薩爾凹陷區(qū)的水道解釋為遠端水道。

3.2.2 天然堤微相

天然堤位于水道兩側(cè)，也可以稱作漫溢沉積。異重流溢出水道，以懸浮及羽流載荷形式攜帶相對細粒的沉積物，在水道兩側(cè)形成爬升波紋層理粉砂巖及不規(guī)則紋層泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖。沉積物由水道向兩側(cè)粒度減小，泥質(zhì)含量增加。

3.2.3 朵葉體微相

朵葉體在水道沉積末端，由于沒有溝道約束，沉積物以懸浮和羽流載荷的形式向四周擴散，形成朵葉體沉積（圖4b）。其主要巖相為對偶粒序?qū)永矸凵皫r（圖3c，圖4b）、爬升波紋層理粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖圖（圖3d，圖4b）等。頻繁出現(xiàn)的對偶粒序?qū)永砑捌鋬?nèi)部小型侵蝕面，反映河流能量頻繁變化，正粒序反映沉積能量的逐漸減弱，反粒序反映沉積能量的逐漸增強，小型侵蝕面代表異重流沉積期次的轉(zhuǎn)化，這是異重流典型的沉積學(xué)特征之一。朵葉體與天然堤沉積序列相似，均為懸浮和羽流機制作用的產(chǎn)物。兩者主要差異在平面規(guī)模，朵葉體由于沒有溝道的限制，平面規(guī)模要更大。

3.2.4 側(cè)緣微相

側(cè)緣指的是水道外緣和朵葉體外緣，主要為羽流載荷沉積機制，沉積物以泥質(zhì)為主，常發(fā)育不規(guī)則紋層或植物碎片（圖3e，f）。側(cè)緣相與湖泊泥巖相的區(qū)別主要在沉積構(gòu)造，湖泊泥巖相（La）一般發(fā)育水平紋層，側(cè)緣相主要發(fā)育不規(guī)則紋層（圖4b—f）。側(cè)緣相分布范圍廣，多與水平紋層湖泊泥巖薄互層疊置共生。

基于異重流沉積學(xué)觀點，開展巖心描述與分析，總結(jié)吉木薩爾凹陷蘆草溝組異重流巖相、微相及亞相的沉積特征（表1）。水道亞相，由水道微相、天然堤微相及側(cè)緣微相疊置構(gòu)成，主要巖性為粉-細砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，垂向上依次發(fā)育侵蝕面構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、平行/交錯層理、爬升波紋層理及不規(guī)則紋層構(gòu)造，單層厚度一般大于1 m，整體表現(xiàn)出正粒序特征（圖5a）；朵葉體亞相，由朵葉體微相、側(cè)緣微相構(gòu)成，主要巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖，垂向上發(fā)育對偶粒序?qū)永怼⑴郎y層理及不規(guī)則紋層，單層厚度相對較小，整體表現(xiàn)出反粒序-正粒序的組合（圖5b）。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組湖泊和異重流巖相、微相及亞相的構(gòu)成Table 1 Compositions of the lithofacies，microfacies，and subfacies of lacustrine and hyperpycnal flow deposits in the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組異重流水道亞相和朵葉體亞相沉積組合特征Fig.5 Combined characteristics of hyperpycnal flow deposits of channel and lobe subfacies in the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin

4 吉木薩爾凹陷蘆草溝組異重流空間發(fā)育特征

4.1 取心井沉積對比

構(gòu)建近南北方向上4 口取心井的對比剖面，開展等時地層對比，結(jié)合巖心沉積亞相識別、核磁孔隙度（35 ms）測井解釋結(jié)果及測井曲線的相似性分析，揭示異重流空間形態(tài)（圖6）：①異重流水道以粉-細砂巖為主，主要發(fā)育塊狀層理和交錯層理；異重流朵葉體為粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，主要發(fā)育對偶粒序?qū)永?、爬升波紋層理和不規(guī)則紋層。兩類亞相在自然伽馬、電阻率、聲波、密度及中子測井曲線上沒有明顯的測井相響應(yīng)規(guī)律，核磁孔隙度（35 ms）能夠較好的反映沉積體的物性。統(tǒng)計8口取心井亞相、儲層厚度及核磁孔隙度的發(fā)育特征（圖7），可以看出：①水道亞相單層厚度1.3～3.8 m，平均2.2 m；核磁孔隙度6.0 %～12.3 %，平均9.0 %。朵葉體亞相單層厚度0.5～1.4 m，平均0.9 m；核磁孔隙度3.5 %～7.8 %，平均5.2 %。②水道亞相砂體單層厚度較大，橫向形態(tài)為厚層楔狀。朵葉體亞相砂體厚度較小，為板狀及薄層狀。從水道亞相到朵葉體亞相，單一砂體厚度逐漸減薄。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組一段取心井沉積亞相沉積對比（剖面位置見圖11中L1）Fig.6 Correlation of sedimentary subfacies in cored wells for the 1st member of the Lucaogou Formation，Junggar Basin（see Fig.11-L1 for the section location）

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組水道及朵葉體亞相單層厚度與核磁孔隙度交匯圖Fig.7 The single-layer thickness vs.NMR-derived porosity cross plots of the channel and lobe subfacies in the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin

4.2 井-震結(jié)合沉積對比

基于異重流沉積特征及南部沉積物源方向的認識［20-23］，建立井-震結(jié)合對比剖面，開展沉積學(xué)解剖，揭示異重流空間發(fā)育特征及規(guī)律。

在垂直水道亞相走向的方向上，地震底界面凹凸不平，具有明顯的弱振幅充填地震相反射。鉆井剖面上水道亞相單層厚度大、多層疊置，表現(xiàn)出垂向加積疊置的厚層充填狀（圖8）。在垂直朵葉體亞相走向的方向上，地震底界面平直，侵蝕作用弱，見好連續(xù)披覆地震相反射。鉆井剖面上朵葉體單層厚度較小、多層疊置，表現(xiàn)出側(cè)積疊置的薄層席狀（圖9）。兩個方向的橫切剖面對比可以進一步看出，水道亞相對下伏地層有明顯的侵蝕作用，橫向范圍局限，而朵葉體亞相對下伏地層的侵蝕作用較弱（尤其在J10016—J43 井區(qū)為披覆-好連續(xù)平行地震相），橫向范圍分布范圍較大（圖8，圖9）。在平行水道及朵葉體走向的方向上，見兩期強振幅到弱振幅變化的地震反射，宏觀上具有一定的弱前積反射特征，到北部變化為好連續(xù)平行地震反射。南部強振幅到弱振幅變化的地震反射解釋為水道沉積（橫向上地震相為充填反射），北部強振幅到弱振幅變化的地震反射解釋為朵葉體沉積（橫向上地震相為披覆反射），好連續(xù)平行地震反射解釋為深湖沉積（圖10）。該分析進一步驗證異重流自南向北進積、側(cè)積，從水道到朵葉體，沉積水動力條件逐漸變?nèi)?，儲層厚度逐漸變小、寬度逐漸變大。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組一段J36井—J10003井井-震結(jié)合異重流沉積對比（剖面位置見圖11中L2）Fig.8 Seismic-well tie correlation of hyperpycnal flow deposits crossing well J36 to well J10003 in the 1st member of the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin（see Fig.11-L2 for the section location）

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組一段J30井—J43井井-震結(jié)合異重流沉積對比（剖面位置見圖11中L3）Fig.9 Seismic-well tie correlation of hyperpycnal flow deposits crossing well J30 to well J43 in the 1st member of the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin（see Fig.11-L3 for the section location）

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組一段Jt1井—J34井井-震結(jié)合異重流沉積對比（剖面位置見圖11中L4）Fig.10 Seismic-well tie correlation of hyperpycnal flow deposits crossing well Jt1 to well J34 in the 1st member of the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin（see Fig.11-L4 for the section location）

4.3 蘆草溝組異重流沉積平面分布及沉積模式

Zavala 總結(jié)的模式中，基于載荷方式的差異將異重流分為3大類巖相單元：①B相，為底床載荷巖相，主要在能量較強的水道沉積區(qū)發(fā)育；②S 相，為懸浮載荷巖相，主要在水道側(cè)緣及朵葉體沉積區(qū)發(fā)育；③L 相，為上浮羽流載荷巖相，分布范圍廣，往往以薄層泥質(zhì)的形式覆蓋在水道、朵葉體及湖泊泥之上。在此基礎(chǔ)上，學(xué)者們在異重流中識別出了水道、朵葉體、天然堤及側(cè)緣等微相單元［14，16，23］。

以單井沉積學(xué)分析及砂體平面厚度變化為基礎(chǔ)，構(gòu)建多條井-震結(jié)合沉積對比剖面（圖8—圖10），總結(jié)異重流不同相帶的地震響應(yīng)特征及發(fā)育規(guī)律，綜合編制蘆草溝組一段沉積相平面圖（圖11）。吉木薩爾凹陷蘆草溝組一段沉積期，在南部發(fā)育3 個異重流供給水道區(qū)，異重流水道向北推進，主水流線分散成多支。在水道區(qū)，多期水道垂向及側(cè)向疊置，平面上為條帶狀及舌狀的分布特征，寬度1～3 km。水道兩側(cè)依次發(fā)育天然堤和側(cè)緣體微相。水道末端，由于沒有下切水道的約束，沉積物以懸浮和羽流載荷的形式向四周擴散，形成朵葉體沉積，朵葉體為扇形，長度及寬度平面規(guī)模超過10 km（圖11）。

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組一段異重流沉積分布Fig.11 Distribution of hyperpycnal flow deposits in the 1st member of the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin

結(jié)合吉木薩爾凹陷內(nèi)取心井的微相-亞相組合特征、取心井沉積對比、井-震結(jié)合沉積對比及平面分布特征的分析，建立吉木薩爾凹陷異重流沉積模式（圖12）。

圖12 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組異重流沉積模式Fig.12 Sedimentary pattern of hyperpycnal flows in the Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，Junggar Basin

在水道發(fā)育區(qū)，以底床載荷-懸浮載荷為主，在較強的侵蝕作用下形成下凹的水道，沉積形成厚層水道砂體，多具有侵蝕面、塊狀層理和交錯層理等沉積構(gòu)造（圖12a，b），砂體在剖面上為透鏡狀、平面上為條帶-舌狀（圖12a）。水道兩側(cè)，懸浮載荷流體溢出，形成天然堤及側(cè)緣微向，砂體厚度向兩側(cè)減薄，沉積構(gòu)造多為粒序?qū)永?、爬升波紋層理、不規(guī)則層理及不規(guī)則紋層（圖12b），發(fā)育細小的植物碎片。水道發(fā)育區(qū)在底床載荷作用下，常對下伏地層產(chǎn)生較為強烈的侵蝕作用，沉積單一正粒序旋回（圖12a）；隨著沉積能量向盆地方向逐漸減弱，水道的侵蝕能力變差，沉積記錄薄層反粒序-厚層正粒序地層（圖11b）。水道砂體單層厚度大、發(fā)育頻率高且儲集物性好，向兩側(cè)逐漸變薄、變少、變差。

在朵葉體發(fā)育區(qū)，以懸浮載荷及上浮載荷為主。在水道沉積末端，由于沒有溝道約束，沉積物以懸浮和上浮載荷的形式向四周擴散，形成朵葉體沉積，發(fā)育粒序?qū)永?、爬升波紋層理及不規(guī)則層理等沉積構(gòu)造（圖12c）。在平面上為扇形，剖面上為薄層板狀（圖12c）。朵葉體向湖泊方向發(fā)育以羽流載荷為主的朵葉體側(cè)緣微相（圖11d），該微相屬于過渡相，多為紋層構(gòu)造泥質(zhì)巖，含大量植物碎片。朵葉體向湖泊方向，砂體逐漸變薄、變少，儲集物性逐漸變差。天然堤與朵葉體在巖相構(gòu)成上十分相似，均為懸浮載荷為主，主要是發(fā)育位置及平面形態(tài)的差異。朵葉體由于沒有溝道束縛，其平面規(guī)模及連續(xù)性好于天然堤。在朵葉體發(fā)育區(qū)，由于懸浮載荷流體對下伏地層侵蝕作用弱，隨著水流能量的頻繁變化，多形成對偶粒序?qū)永恚℉a-Hb），這也是異重流的典型沉積構(gòu)造之一。

5 蘆草溝組異重流沉積儲集特征

烴-儲配置關(guān)系是油氣富集的關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)烴源巖與儲層直接接觸為最佳烴-儲配置關(guān)系［28-29］。以J174井蘆草溝組三段（上甜點）為例，該段為工區(qū)的主力產(chǎn)油層，也是優(yōu)質(zhì)的“甜點”層。開展巖心沉積微相、儲層物性及總有機碳含量（TOC）解釋，分析發(fā)現(xiàn)：①深度3 149.5～3 147.5 m 段，發(fā)育2 個朵葉體亞相單元，朵葉體砂體孔隙度2 %～5 %，TOC為2.0 %～4.5 %；深度3 147.5～3 146.5 m 段為深湖亞相，孔隙度小于2 %，TOC為2.0 %～12.0 %；深度3 146.5～3 142.6 m段為水道亞相，孔隙度4 %～8 %，TOC為2.0 %～12.0 %（圖13）。②對應(yīng)的巖心及薄片微觀特征分析，朵葉體砂體成熟度低，見溶蝕孔，顆粒間發(fā)育不規(guī)則的暗色有機質(zhì)（圖14a）；水道砂體粒度較朵葉體粗，但成熟度仍比較低，發(fā)育溶蝕孔，同樣在顆粒間發(fā)育不規(guī)則的暗色有機質(zhì)（圖14b）；天然堤微相主要是泥質(zhì)粉砂巖，同樣發(fā)育溶蝕孔及大量的不規(guī)則暗色有機質(zhì)（圖14c）；側(cè)緣-深湖泥巖中，溶蝕孔欠發(fā)育，暗色黏土及有機質(zhì)發(fā)育程度高（圖14d）。③水道、朵葉體、天然堤和側(cè)緣-深湖泥微相的孔隙度值依次變低、TOC依次變高，這符合正常的沉積規(guī)律。除此以外，朵葉體、水道及天然堤微相不僅發(fā)育溶蝕孔隙，且含有少量的有機質(zhì)、具有一定的TOC，該沉積現(xiàn)象明顯有別于常規(guī)的河流三角洲體系。砂體結(jié)構(gòu)成熟度低、不同程度的含有有機質(zhì)碎片，反映出異重流的成因?qū)傩裕汉樗恿鲾y帶陸源碎屑及有機質(zhì)在湖泊區(qū)快速堆積。

圖13 準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組三段J174井不同微相烴儲特征綜合柱狀圖Fig.13 Composite stratigraphic column showing the source rockreservoir characteristics of different sedimentary microfacies in well J174 of the 3rd member of the Lucaogou Formation，Junggar Basin

圖14 準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組三段J174井不同微相微觀烴-儲特征照片F(xiàn)ig.14 Microscopic source rock-reservoir characteristics of different microfacies in well J174 of the 3rd member of the Lucaogou Formation，Junggar Basin

洪水異重流攜帶陸源碎屑顆粒與有機質(zhì)在深湖區(qū)快速堆積的沉積機制，可以很好的解釋上述沉積學(xué)現(xiàn)象。異重流無需特殊的觸發(fā)機制，頻繁的洪水可以直接將陸源碎屑顆粒及有機質(zhì)從盆地邊緣長距離搬運至盆地深水區(qū)，快速堆積，不僅有利于形成富有機質(zhì)層，而且可以形成大面積分布的砂體，造成有機質(zhì)層與砂體大面積直接接觸、頻繁互層（圖7—圖10），進而形成優(yōu)質(zhì)的頁巖油“甜點”層。該認識為吉木薩爾凹陷“粗-細共存、源-儲共生”高品質(zhì)頁巖油的成因提供了新的沉積學(xué)解釋機制。

6 結(jié)論

1）吉木薩爾凹陷蘆草溝組內(nèi)廣泛發(fā)育湖泊異重流。其主要識別特征為對偶粒序?qū)永砑皟?nèi)部侵蝕面、陸源植物碎片。

2）主力儲層為異重流水道及朵葉體亞相。水道亞相巖性較粗，發(fā)育較強水動力沉積構(gòu)造，厚度大、核磁孔隙度值高；水道亞相具有充填狀地震反射特征，砂體厚層狀加積充填，平面上為條帶狀或舌狀，橫向?qū)挾容^窄（1～3 km）。朵葉體亞相巖性較細，單層厚度較薄，核磁孔隙度較?。欢淙~體亞相具有披覆地震反射特征，砂體薄層狀，平面上為扇形，長度及寬度規(guī)模均超過10 km。

3）蘆草溝組沉積時期，南部山區(qū)頻繁發(fā)生的洪水異重流攜帶陸源碎屑及有機質(zhì)，經(jīng)過上百千米的搬運，在吉木薩爾凹陷深湖區(qū)快速沉積，既形成了砂巖儲層，也為優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成提供了良好條件，造成了水道-朵葉體砂體與異重流側(cè)緣-深湖烴源巖大面積接觸、頻繁互層。

4）湖泊異重流沉積模式為吉木薩爾凹陷“粗-細共存、源-儲共生”高品質(zhì)頁巖油的成因提供了新的沉積學(xué)解釋機制。