塔北-塔中地區(qū)三疊紀巖相古地理特征及油氣地質意義

祝 賀 劉家鐸 田景春 孟萬斌 楊永劍

（成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059）

塔北-塔中地區(qū)三疊紀巖相古地理特征及油氣地質意義

祝 賀 劉家鐸 田景春 孟萬斌 楊永劍

（成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059）

通過對塔里木盆地塔北-塔中地區(qū)鉆井、測井資料綜合分析及巖心觀察，結合測井相和地震相特征，識別出三疊系發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲及湖泊3種沉積類型。沉積相帶的展布格局總體表現(xiàn)為從湖盆邊緣向中心依次為：扇三角洲、辮狀河三角洲—濱淺湖、沼澤—半深湖及深湖相。在研究和地層對比的基礎上，對塔北-塔中地區(qū)三疊系巖相古地理時空演化進行了詳細分析。研究表明：三疊紀沉積環(huán)境經(jīng)過多次湖侵、湖退的旋回變遷，古地理格局的演化與分布在不同時期既有繼承性又有差異性。阿瓦提-滿加爾凹陷在中晚三疊世具有較好的油氣生成條件，但缺乏油氣匯聚形成大中型油氣田的條件。儲層分布受沉積相控制，生儲蓋組合屬典型的自生自儲型。三疊系有利巖相過渡帶是今后油氣勘探的主要方向。

三疊紀；巖相古地理；時空演化；塔北-塔中地區(qū)

塔北-塔中地區(qū)面積超過25×104km2，地處庫車坳陷以南，包括塔北隆起、滿加爾凹陷、順托果勒隆起、阿瓦提斷陷及塔中低凸起，為三疊系在盆地腹地的主要沉積區(qū)。前人已對塔里木盆地三疊系做了大量的研究工作，并取得了一系列研究成果，但多局限于某一地區(qū)或重點區(qū)塊的沉積相和儲層基本特征研究［1-4］，將整個塔北-塔中地區(qū)作為整體，對沉積特征及古地理演化至今仍無較詳細的研究，這將成為塔里木盆地塔北-塔中地區(qū)新領域油氣勘探的“瓶頸”。筆者在前人研究的基礎上，對區(qū)內(nèi)70余口井進行詳細的觀察和描述，并結合地震資料，以沉積學理論為基礎，首次深入探討研究區(qū)三疊系沉積特征，豐富和完善了沉積環(huán)境及其展布格局，為儲層研究提供了基礎資料，能更詳盡地了解研究區(qū)油氣成藏的條件，為下一步的油氣勘探奠定基礎。

1 三疊系地層發(fā)育特征

塔北隆起區(qū)三疊系巖性分組比較清楚，自下而上為柯吐爾組、阿克庫勒組及哈拉哈塘組。在南部塔中隆起地區(qū)三疊系未分組，只能籠統(tǒng)地劃分出相當于柯吐爾組、阿克庫勒組及哈拉哈塘組的地層。

由于三疊紀時期的翹傾作用，塔中低凸起和滿加爾凹陷主要發(fā)育下統(tǒng)柯吐爾組，南厚北薄，如塔中28井厚度最大，上部主要巖性為深灰色砂質泥巖、泥巖，夾淺灰色薄層砂質灰?guī)r。中、上統(tǒng)阿克庫勒組和哈拉哈塘組主要分布在塔北隆起和滿加爾凹陷，北厚南薄。阿克庫勒組上部為深灰色和灰黑色粉砂質泥巖、頁巖、泥質粉砂巖及灰色礫巖；下部為深灰色和灰黑色泥巖、泥質粉砂巖、礫巖及不等粒砂巖。哈拉哈塘組中上部為深灰色、灰黑色及暗紫色泥巖夾淺灰色粉砂巖，下部為灰色、淺灰色細砂巖夾含礫不等粒砂巖。整體上，中、上三疊統(tǒng)與下三疊統(tǒng)呈2個相反的楔狀體，互為消長疊置。

2 三疊系沉積體系特征

通過30余口取心井段的巖心觀察和70余口非取心井沉積相分析，結合20余條地震剖面的反射特征和地震相研究成果，認為在盆地三疊紀演化時期主要發(fā)育辮狀河三角洲、扇三角洲及湖泊3個沉積體系，每個沉積體系又可進一步劃分出不同的亞相和微相。辮狀河三角洲是研究區(qū)三疊紀湖盆周緣地帶最主要的沉積相類型，主要分布于塔中—塔東地區(qū)中下三疊統(tǒng)（見圖1），其次是沙雅西部和巴東2井地區(qū)的中三疊統(tǒng)阿克庫勒組和塔北地區(qū)上三疊統(tǒng)哈拉哈塘組。巖石類型有褐色砂礫巖、含礫砂巖、暗褐色中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖、含泥礫砂巖、棕紅色泥巖及粉砂質泥巖等。典型的沉積構造有河床滯留沉積、沖刷構造、板狀和楔狀交錯層理等，具有明顯的下粗上細的河道充填序列。

湖泊作為一種重要的沉積場所，在全盆地三疊系沉積區(qū)廣泛發(fā)育（見圖2）。巖石類型有紫紅色和暗色泥巖、碳質泥巖、粉細砂巖、砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖及含礫不等粒砂巖。典型沉積構造有水平層理、波狀層理、生物潛穴和擾動構造、沙紋層理和平行層理。電測曲線上表現(xiàn)為平直—弱齒化。扇三角洲沉積主要發(fā)育在上三疊統(tǒng)哈拉哈塘組，分布于研究區(qū)北部的塔北隆起南斜坡及其以西，沉積物主要來自塔北前陸隆起的南坡蝕源區(qū)（見圖2）。巖石類型總體以中—細礫巖、含礫砂巖及粗砂巖為主，成分成熟度和結構成熟度低，常見流水成因的粒序層理、塊狀層理、平行層理、槽狀交錯層理、沙紋層理及波狀層理等沉積構造。

圖1 塔里木盆地TZ45井沉積相剖面結構

圖2 塔里木盆地AD18井沉積相剖面結構

3 三疊紀古地理特征

在測井相、地震相識別及沉積特征研究的基礎上，建立了橫跨整個塔北-塔中地區(qū)的沉積相對比圖。結合追蹤對比解釋區(qū)域7條地震大剖面和地震平面沉積相解釋成果，編制了塔里木盆地塔北-塔中地區(qū)三疊紀巖相古地理圖，恢復了三疊紀不同時期巖相古地理格局。

3.1 早三疊世

早三疊世時期塔里木盆地結束了海相沉積，進入內(nèi)陸盆地沉積演化階段［5］。受庫車前陸隆起控制，盆地分為南北2個沉積區(qū)，即庫車坳陷區(qū)和塔北-塔中沉積區(qū)。從圖3可以看出，主要發(fā)育辮狀河三角洲和湖泊相沉積（見圖3）。

圖3 早三疊世柯吐爾組巖相古地理

隨著南部的抬升，塔東地區(qū)隆升幅度和剝蝕量最大，豐富的物源向湖盆匯入，湖盆東部為辮狀河三角洲環(huán)境，廣泛發(fā)育SE—NW向辮狀河平原和辮狀河三角洲前緣沉積。該類沉積具體分布在草湖地區(qū)和塘古巴斯—滿加爾凹陷區(qū)一帶，個別地方深入湖泊內(nèi)部形成凸起，如塔中49井區(qū)和滿參1井區(qū)，反映了地形相對低平狀態(tài)下的沉積態(tài)勢。塘參1井—塔中49井—順1井—滿參1井一線以北為湖泊環(huán)境。湖水由SW方向侵入，沉積中心位于和田1井—滿西2井—順8井一帶，呈NE—SW方向條帶狀展布，發(fā)育半深湖亞相沉積，厚度為100～300 m，沉積物以暗色泥巖為主。湖盆北部靠近前陸隆起南坡物源區(qū)，該時期北部（塔北隆起）和阿瓦提斷陷西北部地區(qū)為辮狀河三角洲環(huán)境，東窄西寬，呈東西向平行于物源區(qū)條帶狀展布。沉積相對比表明，南部沉積厚度較大，北部地層向塔北隆起尖滅。沉積相帶總體表現(xiàn)為近南北向分帶、東西向展布的格局。物源主要來自南部昆侖山、塔東隆起和前陸隆起區(qū)，粗碎屑沉積物由盆地南北兩側向湖盆中心匯入［6］。

3.2 中三疊世

阿克庫勒沉積期為坳陷發(fā)展的鼎盛時期。受湖平面上升達到最大值后的持續(xù)擴張影響，湖盆相帶面積擴大，表現(xiàn)為研究區(qū)湖泊在阿克蘇地區(qū)向庫車坳陷敞開［3］。該時期湖泊相主要發(fā)育于塔中—塔北—阿瓦提斷陷一帶，北部邊界抵沙雅縣，南部塘古巴斯坳陷地區(qū)由早期辮狀河三角洲沉積演化為淺湖沉積，西部阿瓦提斷陷湖泊邊界向西擴大，在中部滿西1—順1井區(qū)湖泊明顯收縮。2個沉積中心分別位于托甫16井—阿滿2井—滿西1井井區(qū)和塔中33井南部地區(qū)，以半深湖—深湖相泥巖沉積為主，最大沉積厚度達400余米。受塔東北地區(qū)持續(xù)抬升的影響，辮狀河三角洲相由南向北擴大，范圍限于輪南1井—哈德4井—塔中34井一線以東地區(qū)。與此同時，塔西南造山帶頻繁活動，剝蝕量較前期加大，滿西2井—塔中49井—塘參1井以西接受辮狀河三角洲相沉積。與前期相比，相帶展布有所不同，表現(xiàn)為東西分帶、南北展布的特點。平面上湖盆兩側為辮狀河三角洲沉積，中間夾湖泊相。物源主要來自塔東隆起和西昆侖山，前陸隆起剝蝕區(qū)次之。

3.3 晚三疊世

晚三疊世時期，坳陷進入萎縮期，因受湖平面出現(xiàn)下降的影響，水循環(huán)開始受限，巖相古地理格局相對于前期發(fā)生強烈改觀。研究區(qū)湖盆北移至哈拉哈塘南部—輪南凸起—草湖凹陷一帶，主要為濱淺湖亞相沉積環(huán)境，沉積物以泥巖、泥質粉砂巖及含礫不等粒砂巖為主，半深湖亞相沉積僅分布于順8井附近。在阿參1井—阿克蘇地區(qū)，由濱淺湖沉積環(huán)境轉化為沿塔北隆起南坡剝蝕區(qū)分布的扇三角洲沉積，呈不規(guī)則帶狀東西向展布，物源來自前陸隆起的剝蝕區(qū)。毗鄰湖泊相帶的東部地區(qū)，繼承性發(fā)育辮狀河三角洲沉積。塔中49井區(qū)深入湖泊內(nèi)部形成凸起，亦反映了地形相對低平狀態(tài)下的沉積態(tài)勢。地層對比表明，南部塔中隆起缺失沉積，向北部地層逐漸增厚。受塔東隆起和前陸隆起區(qū)物源的影響，沉積相帶總體上表現(xiàn)為粗碎屑沉積沿物源區(qū)分布、遠離物源區(qū)發(fā)育湖泊相的格局。

4 三疊紀古地理時空演化特征

通過對各期的沉積相平面展布特征研究，闡述了塔里木盆地臺盆區(qū)三疊紀的時空演化特征。在下三疊統(tǒng)沉積時，古地形為北高南低，湖水由西南向東北侵入，同時伴隨有南部抬升和北部相對沉降的運動，沉積物北薄南厚。盆地邊緣以辮狀河三角洲環(huán)境為主，沉積環(huán)境氧化作用強烈。向盆地中心變?yōu)闉I淺湖和半深湖環(huán)境，沉積了淺湖沼澤相和深湖相的泥巖及煤層。中三疊世時期，氣候由干旱變潮濕，雨量充沛，湖泊水體加深、加大［7］，除湖盆周圍為辮狀河三角洲沉積外，大部分地區(qū)發(fā)育灰綠色、深灰色砂巖及泥巖的湖泊相沉積。沉積物由粗變細，粗碎屑沉積逐漸減少，湖泊相泥巖增多，湖泊中生物群落豐富。隨后更大一級的湖侵使湖盆范圍擴大到塔中北坡和塔北南坡地區(qū)，并在阿克蘇地區(qū)與北部庫車坳陷湖泊相連。進入晚三疊世時期，受南部昆侖山和塔中隆起的影響，湖盆北移至哈拉哈塘南部—輪南凸起—草湖凹陷一帶，其巖性反映出滿加爾湖水較深。區(qū)內(nèi)沉積了一套灰綠和深灰色泥巖、碳質泥巖、頁巖夾油頁巖及薄層泥灰?guī)r。湖邊樹木、輪藻叢生，湖中藻類漂移，生物繁盛，有機質較為豐富，為三疊系烴源巖的形成提供了必要的物質條件?？傊谌B紀沉積演化過程中，古地理格局演化及分布在不同時期具有不同的特點，主要表現(xiàn)為不同時期處于相對海平面升降的不同階段，物源供給量、古氣候及古地貌的不同，形成了不同類型、且分布區(qū)域不同的沉積體系。

5 油氣地質意義

研究區(qū)三疊系儲層最大的特點是儲集層發(fā)育，平面分布廣泛、穩(wěn)定。儲層巖石類型主要為扇三角洲、辮狀河三角洲相巖屑砂巖和長石質巖屑砂巖。滿西1井—滿參1井一線為辮狀河三角洲沉積區(qū)，有豐富的陸源物質供給，沉積物受到河流和湖泊水體的共同作用，主要為分選較好的灰色粗粒砂巖、中粒砂巖及細粒砂巖，礦物成熟度較高，石英質量分數(shù)為40%～85%，原始粒間孔較發(fā)育，并伴有次生溶蝕粒間孔和粒內(nèi)溶孔，特別是三角洲中的河口壩沉積，其孔隙度為21.6%～28.0%，滲透率一般為（21.31～196.6）×10-3μm2，最高達1 651.1×10-3μm2。其次是輪臺、沙雅東部及英買力扇三角洲與辮狀河三角洲的復合沉積區(qū)。扇體或分流河道直接入湖盆，使粗粒碎屑物質與細粒湖泊沉積物間互沉積，粗粒碎屑巖主要是不等粒砂巖、含礫砂巖及中細粒砂巖，石英質量分數(shù)15%～40%，而巖屑質量分數(shù)45%～60%，砂體厚度250～800 m，孔隙度4.12%～24.03%，滲透率（0.16～1 816.53）×10-3μm2。

塔北-塔中地區(qū)三疊系烴源巖（蓋層）主要以淺湖—深湖相暗色泥巖為主，在沙雅隆起和阿瓦提-滿加爾凹陷發(fā)育最廣泛，厚度為100～200 m，生油中心位于阿克庫勒一帶，自西向東逐漸增厚，向南可延伸到和田河以南、以東及塔中中部地區(qū)。其中，阿瓦提-滿加爾凹陷有機質豐度最高，有機碳質量分數(shù)為0.50%～3.45%，平均0.87%；氯仿瀝青“A”為0.030 2%～0.307 0%，平均0.094 2%，生油潛量（S1+S2）平均為0.52 mg·g-1，屬較好生油巖（其次為沙雅隆起及塔中地區(qū)）。相對于庫車坳陷，其成熟度較低（Ro值為0.46%～0.72%），對塔中隆起和沙雅隆起油氣形成具有一定的貢獻。

對于整個塔北-塔中地區(qū)來說，三疊系儲層分布具有一定的規(guī)律性，受到沉積相的控制，生儲蓋組合屬于典型的自生自儲型。三疊系烴源巖具有一定的生烴潛力，但缺乏有效的深大斷裂作為油氣輸送的通道，油氣很難匯聚形成大中型油氣田，只能形成小型油氣藏。目前，研究區(qū)三疊系已發(fā)現(xiàn)的油氣流主要來自滿加爾凹陷下古生界，儲集層為中、上三疊統(tǒng)扇三角洲或辮狀河三角洲砂體。根據(jù)三疊系沉積體系的分布規(guī)律，砂質碎屑流沉積體深入湖盆腹地，形成指狀尖滅砂體，與烴源巖直接接觸，有利于吸取烴源巖提供的油氣。同時，烴源巖又充當蓋層，與砂體構成良好的生、儲、蓋組合，形成下生上儲或下儲上生的巖性圈閉類型。因此，研究區(qū)三疊系有利巖相過渡帶是今后油氣勘探的主要方向。

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Lithofacies paleogeographic characteristics of Triassic and its petroleum significance in Tabei-Tazhong Area

Zhu HeLiu Jiaduo Tian Jingchun Meng Wanbin Yang Yongjian
(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)

On the basis of the comprehensive analysis for core,drilling and well logging data in Tabei-Tazhong Area of Tarim Basin, three depositional types,i.e.fan delta,braided river delta and lake,are identified in Triassic through combining the characteristics of electrofacies with seismic facies.Generally,the distribution of sedimentary facies belt successively shows fan delta,braided river delta-shore shallow lake,swamp-semideep lake and deep lake facies from lake rim towards center.Based on the research and strata comparison above,the time-space evolution of lithofacies paleogeography of Triassic in the area is analyzed.The research result indicates that the evolution and distribution of aleogeographic framework reveal the succession and otherness in different periods through the multi-cycle transgression and regression for the depositional environment of Triassic.There are the good hydrocarbon generation conditions in Awati-Manjiaer Sag in Middle-Late Triassic.But the condition of hydrocarbon accumulation is absent for the formation of large-medium oil and gas fields.Because the reservoir distribution is dominated by sedimentary facies,sourcereservoir-seal assemblages belong to the typical self-generation and self-storage type.The beneficial lithofacies transition belt of Triassic is the main direction of oil-gas exploration in future.

Triassic;lithofacies paleogeography;time-space evolution;Tabei-Tazhong Area

中國石油化工股份有限公司西部新區(qū)勘探指揮部科研項目“塔里木盆地構造演化與沉積格架研究”（KY-S-2008-087）

P534.51

：A

1005-8907（2011）02-183-04

2010-09-03；改回日期：2011-01-11。

祝賀，男，1982年生，沉積地質學專業(yè)在讀博士研究生，研究方向為儲層沉積學。E-mail：zhuhe19821119@126.com。

（編輯姬美蘭）

祝賀，劉家鐸，田景春，等.塔北-塔中地區(qū)三疊紀巖相古地理特征及油氣地質意義［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：183-186. Zhu He，Liu Jiaduo，Tian Jingchun，et al.Lithofacies paleogeographic characteristics of Triassic and its petroleum significance in Tabei-Tazhong Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：183-186.