準(zhǔn)噶爾盆地東部阜東斜坡頭屯河組物源分析

靳軍，文華國，向?qū)毩Γ罾?，于景維，李璐璐

準(zhǔn)噶爾盆地東部阜東斜坡頭屯河組物源分析

靳軍1，文華國2，向?qū)毩?，祁利祺1，于景維2，李璐璐1

（1.中國石油新疆油田分公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆克拉瑪依834000；2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都610059）

中侏羅統(tǒng)頭屯河組為準(zhǔn)噶爾盆地東部阜東斜坡最重要的勘探層系，探索儲集砂體的物源方向和母巖性質(zhì)對阜東斜坡頭屯河組油氣勘探與開發(fā)具有重要意義。通過碎屑組分、重礦物類型和組合特征、黏土礦物分區(qū)、砂體展布及古地貌特征分析，認(rèn)為阜東斜坡中侏羅統(tǒng)頭屯河組為多物源區(qū)沉積。頭屯河組沉積時期總體存在2個相對獨(dú)立的物源方向，分別是北東和南部物源，北東方向發(fā)育的火山巖母巖區(qū)及南部博格達(dá)山中、高級變質(zhì)巖母巖區(qū)為主要物源區(qū)，北東方向物源供給逐漸減弱，南部物源供給逐漸增強(qiáng)，北三臺經(jīng)隆起有可能為研究區(qū)提供少量物源。

頭屯河組；沉積物源；阜東斜坡；準(zhǔn)噶爾盆地東部

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地為我國西部重要的含油氣盆地，阜東斜坡位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，具備典型的陸相盆地緩坡構(gòu)造背景（圖1）。中侏羅統(tǒng)頭屯河組是該緩坡構(gòu)造的主力含油氣層系之一，其豐富的油氣資源受到高度關(guān)注。目前該層系的油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)已經(jīng)從構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向隱蔽的巖性油氣藏。已有的研究成果表明，阜東斜坡區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組受南部博格達(dá)山、北部克拉美麗山物源區(qū)的共同控制［1-3］，特別是南部博格達(dá)山對該區(qū)的影響逐漸增強(qiáng)［2-3］，但對于北三臺凸起是否對該區(qū)提供物源存在不同認(rèn)識。由于對物源區(qū)及物源方向的正確認(rèn)識關(guān)系到原盆地恢復(fù)、巖相古地理再造、沉積體系編圖、地層對比、儲層特征描述與評價及對油氣藏形成分布規(guī)律等各方面的研究，因而物源分析是含油氣盆地分析的重要內(nèi)容。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元及阜東斜坡位置圖Fig.1 The tectonic units of Junggar Basin and the location of eastern Fukang slope

通過對碎屑組分、重礦物類型與組合、黏土礦物類型及含量與分布、砂體展布及古地貌特征等分析，研究阜東斜坡頭屯河組沉積期物源的方向和母巖性質(zhì)，以期為阜東勘探區(qū)塊頭屯河組的儲層評價和高效勘探開發(fā)油氣資源提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 地質(zhì)背景

阜康凹陷屬于準(zhǔn)噶爾盆地東部的次級凹陷構(gòu)造單元。研究區(qū)位于阜康凹陷東部（參見圖1），簡稱阜東斜坡，其南部緊鄰阜康斷裂帶，構(gòu)造位置非常有利，整體為一簡單的低緩鼻狀構(gòu)造，其分布寬度為20～40 km，面積約800 km2，中侏羅統(tǒng)頭屯河組為阜東斜坡最重要的勘探層系［4］。已有的勘探和研究成果表明，頭屯河組屬砂、泥巖互層湖泊—辮狀河三角洲沉積體系［5-7］，與上、下地層呈平行不整合接觸。基于巖心、測井及地震剖面的綜合分析，以大型沖刷面為邊界，自下而上將頭屯河組劃分為J2t1，J2t2和J2t3共3個巖性段，分別與MSC1，MSC2和MSC3等3個中期旋回層序［7］相對應(yīng)（圖2）。其中，下部J2t1沉積期（MSC1層序）以發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積為主，湖盆范圍最大；中部J2t2沉積期（MSC2層序）主體仍以辮狀河三角洲前緣沉積為主，但湖盆范圍有所縮小，部分地區(qū)露出水面；上部J2t3沉積期（MSC3層序）辮狀河三角洲前緣砂體向湖盆中心方向延伸更遠(yuǎn)，三角洲平原沉積范圍有所擴(kuò)大，而湖盆面積最小。在對高分辨率層序地層格架內(nèi)的小層砂體進(jìn)行劃分和等時追蹤對比的基礎(chǔ)上，確定MSC2旋回層序的J2t2砂體相對較發(fā)育，儲集物性和橫向連通性更好，為頭屯河組最有利的儲層發(fā)育層段。

圖2 阜東斜坡頭屯河組沉積相-層序綜合柱狀圖（阜東5）Fig.2 The microfacies and sequence column of Toutunhe Formation in eastern Fukang slope

2 物源區(qū)分析

2.1碎屑組分特征

碎屑組分可反映物源的大致方向。隨著搬運(yùn)距離的增加，碎屑組分中穩(wěn)定礦物逐漸增加，不穩(wěn)定礦物逐漸減少，成分成熟度逐漸增加，因此，砂巖的成分成熟度則成為判斷物源方向的理論依據(jù)之一［8］。根據(jù)阜東斜坡30口井100余塊頭屯河組砂巖樣品的薄片鑒定資料，歸入Q端元的組分以單晶石英為主，部分為石英巖和硅質(zhì)巖，Q端元組分的體積分?jǐn)?shù)為5.49%～34.00%，平均為23.14%；歸入F端元的組分以鉀長石為主，少量斜長石，F(xiàn)端元組分的體積分?jǐn)?shù)為7%～30%，平均為21.12%；歸入R端元的組分以凝灰?guī)r巖屑為主，少量云母類礦物碎屑，R端元組分的體積分?jǐn)?shù)為43.06%～83.00%，平均為55.75%。在砂巖成分、成因分類中以巖屑砂巖為主，長石巖屑砂巖次之（圖3）。阜東斜坡頭屯河組碎屑巖母巖區(qū)主要為火山巖體，具有近源、欠改造和快速沉積等特點(diǎn)，但各巖性段砂巖成分和粒度分布與阜東斜坡其他部位仍有較大差別，其特征如下：

（1）J2t1巖性段。位于阜東斜坡西部阜東021井的石英、長石以及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為24.0%，22.8%和53.2%；南部北97井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為21.4%，18.4%和60.2%；東部阜東081井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為14.7%，19.7%和65.6%；位于研究區(qū)北部北27井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)分別為27.8%，26.2%和46.0%。但從整體上看，此巖性段樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)少（參見圖3），碎屑組分特征所反映出的物源方向不太明顯。

圖3 阜東斜坡頭屯河組砂巖組分三角圖Fig.3 The triangle graph of sandstone component of Toutunhe Formation in eastern Fukang slope

（2）J2t2巖性段。位于阜東斜坡北部阜東7井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為16.09%，21.76%和62.15%；位于西南部阜東10井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為27.14%，25.13%和47.74%；位于研究區(qū)南部滋泉1井的石英、長石以及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為27.78%，29.04%和43.18%；位于研究區(qū)西部阜東021井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為20.70%，19.09%和60.22%；位于研究區(qū)北西部阜東12井的石英、長石及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為24.25%，28.26%和47.49%；位于研究區(qū)東部西泉13井的石英、長石以及巖屑體積分?jǐn)?shù)平均值分別為17.37%，24.45%和58.18%?？煽闯觯鹤员睎|向南西、由南向北，石英的體積分?jǐn)?shù)均增多，而不穩(wěn)定巖屑的體積分?jǐn)?shù)均減少（圖4）。綜合分析認(rèn)為：阜東斜坡可能存在2個物源方向，分別為北東和南部方向；南部石英體積分?jǐn)?shù)最大而不穩(wěn)定巖屑體積分?jǐn)?shù)相對較小，反映該時期物源區(qū)主體位于阜東斜坡的北東方向。

圖4 阜東斜坡頭屯河組J2t2段碎屑組分分區(qū)特征圖Fig.4 The partition characteristics of detrital component of J2t2in eastern Fukang slope

（3）J2t3巖性段。位于阜東斜坡北部阜東7井的石英體積分?jǐn)?shù)平均值最低，僅為11.57%；位于阜東斜坡南部北97井的石英體積分?jǐn)?shù)平均值為22.29%；位于阜東斜坡中部阜東022井的石英體積分?jǐn)?shù)平均值最高，為40.33%；位于研究區(qū)西部阜東021井的石英體積分?jǐn)?shù)平均值為23.45%。因此，石英含量呈現(xiàn)出由南和北東2個方向向研究區(qū)中部增加的趨勢，反映該時期存在北東和南部2個物源區(qū)。

在縱向上，碎屑組分呈現(xiàn)有規(guī)律變化（表1）：自下部J2t1而上至J2t3，較穩(wěn)定的石英組分和以凝灰?guī)r巖屑為絕對主體的不穩(wěn)定巖屑組分總體向上減少，而長石組分總體向上增加。準(zhǔn)噶爾盆地南部物源以中、高級變質(zhì)巖和中、酸性巖漿巖及沉積巖為主［9］，自中泥盆世至中石炭世，在準(zhǔn)噶爾盆地北東方向發(fā)育3次較強(qiáng)的火山活動［3］，因此，可以推測北東方向以火山巖為主的物源供給是逐漸減弱的。

表1 阜東斜坡頭屯河組碎屑組分縱向變化特征Table 1 The longitudinal variation of detrital components of Toutunhe Formation in eastern Fukang slope %

圖5 阜東斜坡頭屯河組重礦物類型及展布圖Fig.5 Thetypesand distribution ofheavymineralsof Toutunhe Formation in eastern Fukang slope

2.2重礦物組合及分布特征

阜東斜坡頭屯河組砂巖重礦物體積分?jǐn)?shù)較高（最高可超過10%）。由于受多物源的影響，導(dǎo)致礦物種類較多，可鑒定出的重礦物有13種：白鈦石、磁鐵礦、電氣石、鋯石、褐鐵礦、黑云母、綠簾石、石榴石、鈦鐵礦、榍石、黝簾石、尖晶石和重晶石。按礦物在自然界分布的穩(wěn)定性可劃分為：①最穩(wěn)定重礦物鋯石和電氣石；②穩(wěn)定重礦物石榴石、白鈦石和磁鐵礦；③不穩(wěn)定重礦物重晶石、綠簾石和黑云母等。各巖性段砂巖中的重礦物組合類型和分布在阜東斜坡的其他部位有較大差別，可反映物源區(qū)方向的差異性，其特征如下：J2t1的重礦物平面分布大致可劃分為3個區(qū)域，阜東斜坡的南西方向以不穩(wěn)定綠簾石為主，中部以鈦鐵礦和鋯石組合為主，北東方向則以綠簾石和鈦鐵礦組合為主［圖5（a）］，反映出南部可能以變質(zhì)巖為主要物源供給區(qū)，而北東方向可能以變質(zhì)巖和巖漿巖為主要物源區(qū)；J2t2的重礦物平面分布大致分為3個區(qū)域［圖5（b）］，阜東斜坡南部以綠簾石為主要重礦物組合，西部及北部以綠簾石和鈦鐵礦組合為主，北東方向則以鋯石和鈦鐵礦組合為主，反映出3個分區(qū)物源存在較明顯的差異，南部主要為變質(zhì)巖物源區(qū)，而北部以變質(zhì)巖和基性巖漿巖物源區(qū)為主，北東方向以酸性巖漿巖和基性巖漿巖物源區(qū)為主。前人對博格達(dá)山北部重礦物組分進(jìn)行的研究結(jié)果［9］表明，在距離研究區(qū)南部6 km處綠簾石體積分?jǐn)?shù)占重礦物總體積分?jǐn)?shù)的50%，而研究區(qū)南部綠簾石的體積分?jǐn)?shù)超過50%，明顯為阜東斜坡南部存在新的物源區(qū)提供了證據(jù)。ZTR指數(shù)為極穩(wěn)定的鋯石、電氣石和金紅石礦物在透明重礦物的百分含量，其由小到大的方向可指示物源方向。從J2t2的ZTR指數(shù)等值線圖［圖5（c）］可以看出，阜東斜坡存在3個ZTR高值區(qū)，與重礦物3個組合分區(qū)相一致。J2t3的重礦物平面分布大致可以分成2個區(qū)，南部以中、高級變質(zhì)巖物源供給為主，北東方向以基性巖漿巖物源區(qū)供給為輔，并以北部的北27井和東部的磁鐵礦為主，其他區(qū)域則以綠簾石為主，這與碎屑組分的縱向變化（參見表1）一致。

2.3黏土礦物分布特征

阜東地區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組富含黏土礦物，類型豐富，其相對含量的分布具有明顯的分帶性。J2t1和J2t2巖性段按黏土礦物相對含量均可劃分為2個區(qū)，即北東分區(qū)和南部分區(qū)（圖6），其中北東分區(qū)的蒙皂石及南部分區(qū)的伊/蒙混層的相對含量都明顯較高。從J2t1和J2t2巖性段的黏土礦物分布分區(qū)性特征來看，阜東斜坡北東方向更靠近母巖，為以基性火成巖組合為主的物源區(qū)。

圖6 阜東斜坡頭屯河組黏土礦物類型及分布圖Fig.6 The types and distribution of clay minerals of Toutunhe Formation in eastern Fukang slope

2.4砂體展布及古地貌特征

根據(jù)上述分析，選取研究區(qū)內(nèi)J2t2為代表性剖面，對不同方位剖面上的砂體形態(tài)和展布特征進(jìn)行分析。沿北東→南西向?qū)Ρ绕拭嬷姓共嫉纳绑w較連續(xù)，具有隨北東→南西向搬運(yùn)距離增加，砂體厚度逐漸降低的變化趨勢；而在北西→南東向?qū)Ρ绕拭嬷姓共嫉纳绑w多呈被泥巖分隔的透鏡狀。平面上，通過繪制J2t2砂體厚度圖，發(fā)現(xiàn)北東方向的剝蝕區(qū)為物源區(qū)，自阜東斜坡的北部，經(jīng)中部和南部，砂體分布具有沿北東東→南西西、北東→南西和北北東→南南西等多個方向呈輻射狀展開，以及呈鳥足狀分叉或交匯延伸的特征（圖7），其中以位于研究區(qū)中部的砂體呈北東→南西向延伸的鳥足狀分布最為典型，砂體厚度普遍較大，尤其是靠近剝蝕帶附近的砂體厚度可占地層總厚度的40%以上，經(jīng)鉆井揭示多為含礫中、粗砂巖，向西南方向逐漸減薄和變細(xì)為中、細(xì)砂巖，反映此時北東方向火山巖物源區(qū)為阜東斜坡最為主要的物源供給。

圖7 研究區(qū)頭屯河組二段砂體厚度展布圖Fig.7 The sandbody thickness distribution of J2t2in eastern Fukang slope

頭屯河組沉積期，研究區(qū)具備東高、西低的古地形，沉積厚度的高值區(qū)呈北東向帶狀分布［1］。北東方向奇臺凸起（克拉美麗山）及南部博格達(dá)山為頭屯河組提供物源。前人由于缺少資料對于北三臺凸起是否提供物源還表示懷疑［1］，但是頭屯河組沉積時期北三臺主體已隆起是不爭的事實(shí)［4，10］。因此，結(jié)合上述研究分析可判斷克拉美麗山所發(fā)育的水系流經(jīng)北三臺時攜帶部分沉積物在研究區(qū)堆積，北三臺有可能為研究區(qū)提供少量物源，但不是主物源區(qū)。

3 結(jié)論

（1）阜東斜坡中侏羅統(tǒng)頭屯河組為多物源區(qū)沉積。頭屯河組沉積時期總體存在2個相對獨(dú)立的物源方向，分別是北東和南部物源，其中北東方向發(fā)育的火山巖母巖區(qū)及南部博格達(dá)山以中、高級變質(zhì)巖母巖區(qū)為研究區(qū)主要物源區(qū)，北三臺已經(jīng)隆起，有可能為研究區(qū)提供少量物源。

（2）縱向上，J2t1段至J2t3段，較穩(wěn)定的石英組分和以凝灰?guī)r屑為絕對主體的不穩(wěn)定巖屑組分總體向上減少，而重礦物綠簾石相對含量明顯增加，反映頭屯河組沉積時期，北東方向以火山巖為母巖區(qū)的物源供給逐漸減弱，而南部則以中、高級變質(zhì)巖為母巖區(qū)的物源供給逐漸增強(qiáng)。

［1］商琳，戴俊生，劉旭，等.準(zhǔn)噶爾盆地北三臺地區(qū)侏羅系頭屯河組沉積物源分析［J］.世界地質(zhì)，2001，30（4）：579-584．

［2］張琴，張滿郎，朱筱敏，等.準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡侏羅紀(jì)物源分析［J］.新疆石油地質(zhì)，1999，20（6）：501-504．

［3］馬明珍.準(zhǔn)噶爾盆地東部北三臺地區(qū)侏羅系地層的物源研究［J］.新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，7（1）：33-40.

［4］魯兵，張進(jìn)，李濤，等.準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造格架分析［J］.新疆石油地質(zhì)，2008，29（3）：283-289.

［5］朱筱敏，張義娜，楊俊生，等.準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系辮狀河三角洲沉積特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（2）：244-251.

［6］張滿郎，朱筱敏，張琴.準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)侏羅系沉積特征［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2000，20（4）：60-70.

［7］羅立民.河湖沉積體系三維高分辨率層序地層學(xué)——以準(zhǔn)噶爾盆地東部北27井區(qū)侏羅系頭屯河組為例［M］.北京：地質(zhì)出版社，1999.

［8］姜在興．沉積學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003：375-392．

［9］方世虎，宋巖，賈承造，等.新疆博格達(dá)地區(qū)中—新生代碎屑成分特征與盆山分異過程［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81（9）：1229-1237.

［10］鮑志東，劉凌，張冬玲，等.準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系沉積體系綱要［J］.沉積學(xué)報(bào)，2005，23（2）：194-202.

（本文編輯：楊琦）

Provenance analysis of Middle Jurassic Toutunhe Formation in eastern Fukang slope,Junggar Basin

JIN Jun1，WEN Huaguo2，XIANG Baoli1，QI Liqi1，YU Jingwei2，LI Lulu1
（1.Research Institute of Experiment and Detection，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China；2.Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Middle Jurassic Toutunhe Formation is the main exploration layer in eastern Fukang slope in Junggar Basin.It is significant to search provenance of reservoir sandbodies for oil and gas exploration and development.This paper systematically analyzed clastic components,type and combination characteristic of heavy minerals,clay minerals partition,sandbody distribution and palaeogeomorphology characteristics,and suggested that middle Jurassic Toutunhe Formation in eastern Fukang slope is a multi-source area deposition.During the sedimentary period of Toutunhe Formation,the north-east and southwest direction provenance both exist.The main sources are volcanic rock area at north-east and the middle to high-grade metamorphic rock area at south,the supply of the provenance from the northeast gradually weakened,and the supply from the south gradually increased,and the Beisantai might provide a small part of provenance.

ToutunheFormation；sedimentaryprovenance；easternFukangslope；easternJunggarBasin

TE121.3

A

1673-8926（2014）02-0054-05

2013-12-11；

2014-02-01

新疆油田公司科技項(xiàng)目“準(zhǔn)東阜東及西泉地區(qū)侏羅系頭屯河組儲層對比研究”（編號：C4006-2012）資助

靳軍（1970-），男，博士，高級工程師，主要從事石油地質(zhì)勘探開發(fā)工作。地址：（834000）新疆克拉瑪依市友誼路100號新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院。E-mail：jinjun@petrochina.com.cn。