和什托洛蓋盆地侏羅系辮狀河三角洲沉積模式研究

王　越，陳世悅，梁繪媛，鄧　遠

（1.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司，山東東營257015）

和什托洛蓋盆地侏羅系辮狀河三角洲沉積模式研究

王越1，陳世悅1，梁繪媛2，鄧遠1

（1.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司，山東東營257015）

辮狀河三角洲砂體是有利的油氣儲集砂體，深入分析其沉積特征及沉積序列對油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。以和什托洛蓋盆地侏羅系三工河組辮狀河三角洲露頭實測為基礎(chǔ)，通過對各微相沉積特征和巖相類型進行分析，建立了該區(qū)辮狀河三角洲的沉積序列和沉積模式。結(jié)果表明：研究區(qū)發(fā)育進積型辮狀河三角洲，自下而上可劃分出前辮狀河三角洲、辮狀河三角洲前緣和辮狀河三角洲平原3個亞相，并可進一步細分為遠砂壩、河口壩、水下分流河道、分流河道及沼澤等微相；在辮狀河三角洲沉積中可識別出8種巖相類型，分別為粒序?qū)永淼[巖相、滯留礫巖相、不明顯平行層理礫巖相、平行層理砂巖相、塊狀砂巖相、水平層理粉砂巖相、水平層理泥巖相和水平層理炭質(zhì)泥巖相；三工河組沉積時期沉積物堆積速率大于盆地沉降速率，辮狀河三角洲扇體向盆地方向不斷推進并疊置在遠端之上，自下而上呈現(xiàn)出反旋回的沉積特征。

辮狀河三角洲；巖相；沉積模式；三工河組；侏羅系；和什托洛蓋盆地

0　引言

和什托洛蓋盆地位于新疆西北部，為西準噶爾構(gòu)造帶中的一個山間擠壓型盆地，屬于中亞—蒙古巨型構(gòu)造帶的一部分［1-3］，中、下侏羅統(tǒng)地層構(gòu)成了盆地的主要充填物。與和什托洛蓋盆地緊鄰的準噶爾盆地、吐哈盆地及三塘湖盆地等，都在中生界油氣勘探方面取得了顯著成果，并且有研究表明此類盆地中侏羅系油氣藏的基本條件可以較好地對比［4］。準噶爾盆地西北緣與和什托洛蓋盆地具有相似的沉積環(huán)境，在侏羅紀早中期湖盆廣闊，氣候濕潤，發(fā)育了大規(guī)模的辮狀河三角洲砂體，成為準噶爾盆地有利的油氣儲集砂體［5-12］。和什托洛蓋盆地侏羅系八道灣組、三工河組、西山窯組及頭屯河組地層連續(xù)出露，廣泛發(fā)育沖積扇、辮狀河三角洲及河流相沉積。準噶爾盆地西北緣侏羅系露頭僅在扎伊爾山前出露，地層連續(xù)性差，不利于觀察和描述。筆者對和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組辮狀河三角洲沉積特征及沉積序列進行系統(tǒng)研究，并建立沉積模式，以期為和什托洛蓋盆地及準噶爾盆地西北緣的油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

圖1　和什托洛蓋盆地位置與地層出露情況Fig.1　Location of Heshituoluogai Basin and strata outcropping situation

圖2　和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組沉積相柱狀圖Fig.2　The columnar section of sedimentary facies of Sangonghe Formation of Yangliuzhuang outcrop in Heshituoluogai Basin

1　地層特征

和什托洛蓋盆地北部邊界為阿爾加提山，南部以達爾布特斷裂為界與準噶爾盆地相鄰，西南部和西北部邊界分別為扎伊爾山和謝米斯臺山，東部可延伸至德倫山附近（圖1）。盆地內(nèi)的斷裂向東部收斂，向西部發(fā)散，使得盆地形狀猶如“帚”狀。侏羅系自下而上發(fā)育八道灣組、三工河組、西山窯組及頭屯河組地層。和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面侏羅系連續(xù)出露，有利于觀察和描述。侏羅系八道灣組與三疊系為區(qū)域性不整合接觸，總體上為灰黃色礫巖、砂巖及泥巖組成的具有明顯旋回性的沉積，厚度可達70 m。三工河組底部為灰綠色、灰黃色泥巖夾薄層粉細砂巖，中部為灰色中細礫巖與中粗砂巖互層，可見明顯的沖刷充填構(gòu)造，頂部為礫巖夾薄煤層和炭質(zhì)泥巖，厚度可達210 m，為辮狀河三角洲沉積（圖2、圖3）。西山窯組下段發(fā)育有幾套礫巖—砂巖—泥巖的正粒序，礫石磨圓、分選均較差，中上段為炭質(zhì)泥巖夾煤層和灰黃色中細砂巖。頭屯河組主要發(fā)育礫巖、含礫粗砂巖和中細砂巖，夾有薄層炭質(zhì)泥巖或煤層。

圖3　和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組露頭與沉積相分析Fig.3　The outcrop and sedimentary facies analysis of Sangonghe Formation of Yangliuzhuang outcrop in Heshituoluogai Basin

2　辮狀河三角洲沉積特征

三工河組上部整體表現(xiàn)為向上變粗的反旋回特征，自下而上發(fā)育厚層暗色泥巖、灰綠色泥巖、粉細砂巖、砂礫巖及煤層。砂礫巖中發(fā)育多期疊置的間斷正韻律，可見沖刷面、平行層理等沉積構(gòu)造，礫石呈疊瓦狀排列，反映了強水動力辮狀河三角洲沉積的多次遷移、沖刷和疊置的沉積過程。辮狀河三角洲中可劃分出前辮狀河三角洲、辮狀河三角洲前緣和辮狀河三角洲平原3個亞相，并可進一步細分為遠砂壩、河口壩、水下分流河道、分流河道及沼澤等微相。

2.1前辮狀河三角洲

前辮狀河三角洲巖性主要為灰綠色、暗色厚層泥巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖，厚度可達15 m，發(fā)育水平紋層。

2.2辮狀河三角洲前緣

辮狀河三角洲前緣是三工河組主要的沉積相類型，發(fā)育遠砂壩、河口壩及水下分流河道等微相。三角洲前緣遠砂壩主要由灰綠色粉砂巖及少量泥巖組成，發(fā)育水平層理，垂向上發(fā)育下細上粗的沉積序列（圖版Ⅰ-1）。三角洲前緣河口壩由分選較好的細砂巖和粉砂巖組成，發(fā)育平行層理，底部為灰綠色泥巖夾薄層粉細砂巖，向上砂巖層數(shù)變多、厚度變大，單砂層厚度最大約30 cm，整體表現(xiàn)為反旋回沉積特征（圖版Ⅰ-2）。河口壩砂體底界面平坦，無沖刷面，不具有河道沖刷充填的沉積特征。水下分流河道形成于“坡淺流急”的沉積背景下，沉積物粒度較粗，以灰色中細礫巖和中粗砂巖為主，礫石最大粒徑為15 cm，磨圓、分選均較差。水下分流河道砂體由多期單砂體構(gòu)成，垂向上表現(xiàn)為向上粒度變細、沉積厚度為0.5～2.0 m的間斷正旋回（圖版Ⅰ-2），強水流作用形成的沉積構(gòu)造較為豐富，可見沖刷面、平行層理、板狀交錯層理，礫石呈疊瓦狀排列等（圖版Ⅰ-3）。

2.3辮狀河三角洲平原

辮狀河三角洲平原巖性主要為灰色礫巖、砂礫巖、中粗砂巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖和中厚層煤層，厚度約為100 m，可進一步劃分為分流河道和沼澤2個微相。分流河道砂體由多期透鏡狀單砂體組成，厚度最大約2 m，為灰色中細礫巖與中粗砂巖互層，礫石最大粒徑約15 cm，磨圓為次棱角—次圓狀，分選較差，可見明顯的沖刷面、平行層理、粒序?qū)永砑皽舻[石（圖版Ⅰ-4～Ⅰ-5）。沼澤主要發(fā)育煤層與炭質(zhì)泥巖，由于受河道砂體的沖刷作用，常呈薄層狀分布于砂體之間（圖版Ⅰ-6）。

3　巖相分析

巖相反映了沉積體形成的水動力條件、搬運方式及沉積作用機理等［13-17］，它是劃分沉積微相及識別成因砂體的重要依據(jù)。通過分析楊柳莊剖面侏羅系三工河組露頭的巖性、粒度、沉積構(gòu)造和顏色等特征，在辮狀河三角洲沉積中共識別出8種巖相類型（表1）。

表1　和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組巖相類型Table 1　The lithofacies types of Sangonghe Formation of Yangliuzhuang outcrop in Heshituoluogai Basin

（1）粒序?qū)永淼[巖相（Gg）：辮狀河三角洲分流河道底部發(fā)育厚層礫巖，磨圓、分選均較差，最大粒徑約25 cm，可見礫石呈疊瓦狀排列，向上礫石粒徑整體變小，表現(xiàn)為正粒序結(jié)構(gòu)，表明沉積后期河道水動力減弱。

（2）滯留礫巖相（Ge）：礫巖由次棱角—次圓狀、分選中等的礫石組成，礫石略顯定向排列，整體為塊狀層理，厚度一般為10～30 cm，為河道底部大型沖刷面之上的滯留礫石沉積。

（3）不明顯平行層理礫巖相（Gm）：分流河道與水下分流河道上部發(fā)育大量砂礫巖，礫石粒徑較河道下部變小，磨圓為次棱角—次圓狀，分選較差，可見不明顯的平行層理，為水淺流急條件下的產(chǎn)物，屬于高流態(tài)，常見于河道砂體上部。

（4）平行層理砂巖相（Sh）：以灰色中—粗砂巖為主，發(fā)育平行層理，為水淺流急條件下的產(chǎn)物，常見于河口壩和水下分流河道砂體的上部。

（5）塊狀砂巖相（Sm）：以灰色中—粗砂巖為主，呈均勻塊狀，厚度為0.5～1.0 m，為分流河道上部快速沉積的產(chǎn)物。

（6）水平層理粉砂巖相（Fl）：以灰綠色薄層粉砂巖為主，發(fā)育水平紋層，為低能、穩(wěn)定水動力條件下細粒懸浮沉積物卸載而形成的產(chǎn)物，常見于辮狀河三角洲前緣遠砂壩沉積環(huán)境。

（7）水平層理泥巖相（Ml）：以灰綠色、暗色厚層泥巖為主，發(fā)育頁理構(gòu)造，反映了湖泊浪基面以下細粒懸浮物質(zhì)的緩慢垂向加積作用。

（8）水平層理炭質(zhì)泥巖相（Mcl）：泥巖中含炭質(zhì)碎屑，發(fā)育水平層理，為三工河組暖濕氣候條件下辮狀河三角洲平原的沼澤沉積。

4　沉積模式探討

通過分析和什托洛蓋盆地三工河組辮狀河三角洲的沉積微相和巖相類型可知，其垂向沉積序列有明顯的規(guī)律性。從沉積微相來看，由前辮狀河三角洲向上變?yōu)檗p狀河三角洲前緣的遠砂壩、河口壩和水下分流河道，再向上演變?yōu)檗p狀河三角洲平原的分流河道和沼澤。從巖相來看，自下而上由指示靜水、還原環(huán)境的泥巖和頁巖過渡為具有牽引流成因的粉砂巖和細砂巖，再向上變?yōu)槭苤亓α骱蜖恳鞴餐饔枚纬傻纳暗[巖和含礫粗砂巖。總體來看，楊柳莊剖面三工河組上部為一套向上變粗，且反映水體由浪基面以下的半深湖向湖平面之上的環(huán)境轉(zhuǎn)變的沉積序列，指示了辮狀河向湖盆方向提供了充足的碎屑物質(zhì)，形成了進積型辮狀河三角洲（圖4）。以上研究表明，三工河組沉積時期，謝米斯臺山向和什托洛蓋盆地提供了充足的碎屑物質(zhì)，沉積物堆積速率大于盆地沉降速率，扇體向湖盆方向推進距離較遠，自下而上整體表現(xiàn)為反旋回的沉積特征。

圖4　和什托洛蓋盆地三工河組辮狀河三角洲沉積模式及沉積序列Fig.4　Sedimentary model and sedimentary sequence of braided river delta of Sangonghe Formation in Heshituoluogai Basin

5　結(jié)論

（1）和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組上部發(fā)育辮狀河三角洲沉積，自下而上可劃分出前辮狀河三角洲、辮狀河三角洲前緣和辮狀河三角洲平原3個亞相，并可進一步劃分出遠砂壩、河口壩、水下分流河道、分流河道及沼澤等微相。

（2）在研究區(qū)辮狀河三角洲沉積中共識別出8種巖相，其中前辮狀河三角洲主要發(fā)育水平層理泥巖相，遠砂壩和河口壩主要發(fā)育水平層理粉砂巖相和平行層理砂巖相，水下分流河道和分流河道主要發(fā)育滯留礫巖相、粒序?qū)永淼[巖相、不明顯平行層理礫巖相、平行層理砂巖相和塊狀砂巖相，沼澤以發(fā)育水平層理炭質(zhì)泥巖相和煤層為主。

（3）和什托洛蓋盆地三工河組沉積時期，厚層砂礫巖體廣泛分布，沉積物堆積速率大于盆地沉降速率，主要發(fā)育進積型辮狀河三角洲沉積，整體表現(xiàn)為向上粒度變粗的沉積序列。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：和什托洛蓋盆地楊柳莊剖面三工河組露頭沉積構(gòu)造。1.粉砂巖中的水平層理；2.砂巖中的平行層理與礫巖底部的沖刷面；3.砂巖中呈薄層疊瓦狀排列的礫石；4.礫巖中的不明顯平行層理及底部的沖刷面；5.礫巖中的粒序?qū)永恚?.礫巖中的煤層

（本文編輯：于惠宇）

Sedimentary model of braided river delta of the Jurassic in Heshituoluogai Basin

Wang Yue1，Chen Shiyue1，Liang Huiyuan2，Deng Yuan1
（1.School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China；2.Sinopec Shengli Oilfield Company，Dongying 257015，Shandong，China）

The braided river delta sand body is favorable oil and gas reservoir sand body，and the study of its sedimentary characteristics and sedimentary sequence has important guiding significance for the oil and gas exploration.Based on the field measurement of the braided river delta outcrop of Jurassic Sangonghe Formation in Heshituoluogai Basin，by analyzing the sedimentary characteristics of various microfacies and the types of lithofacies，this paper established sedimentary sequence and sedimentary model of the braided river delta.The results show that progradational braided river delta developed，prodelta，delta front and delta plain of the braided river delta successively developed upwards，which can be subdivided into distal bar，mouth bar，underwater distributary channel，distributary channel and swamp microfacies.Eight types of lithofacies can be identified in the braided river delta，including graded bedding conglomerate facies，lag conglomerate facies，less obvious parallel bedding conglomerate facies，parallel bedding sandstone facies，massive sandstone facies，horizontal bedding siltstone facies，horizontal bedding mudstone facies and horizontal bedding carbonaceous mudstone facies.During the sedimentary period of Sangonghe Formation，the sediment accumulation rate is greater than the basin subsidence rate，and braided river delta fan advanced towards the basin directionand superimposed on the distal side，showing coarsening upwards sedimentary characteristics.

braidedriverdelta；lithofacies；sedimentarymodel；SangongheFormation；Jurassic；HeshituoluogaiBasin

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0081-06

2015-05-07；

2015-07-03

國家重大科技專項“致密砂巖氣有效砂體分布及儲層分類評價研究”（編號：2011ZX05013-002）資助

王越（1988-），男，中國石油大學(xué)（華東）在讀博士研究生，研究方向為層序地層學(xué)及沉積學(xué)。地址：（266580）山東省青島市黃島區(qū)長江西路66號中國石油大學(xué)。E-mail：620788364@qq.com。