柴達木盆地北緣馬東地區(qū)第三系沉積體系研究

楊明林

（中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015）

柴達木盆地北緣馬東地區(qū)第三系沉積體系研究

楊明林*

（中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015）

綜合利用巖芯、測井及測試資料，結合已有探井、地面資料，在單井相分析的基礎上，對柴達木盆地北緣馬海以東地區(qū)第三系沉積體系的類型、特征及其演化等進行了分析，結果表明：柴達木盆地北緣地區(qū)馬東地區(qū)第三系主要發(fā)育有濱—淺湖灘壩、辮狀河三角洲和沖積扇3種沉積體系。并系統(tǒng)分析了第三系不同階段的沉積相類型及其分布特征，總結了垂向上沉積體系的演化。

柴北緣；馬東地區(qū)；沉積體系；濱—淺湖灘壩；辮狀河三角洲；沖積扇

1 地質概況

柴達木盆地北緣（簡稱柴北緣）馬海以東地區(qū)（以下簡稱馬東地區(qū)）處于馬?！蠹t溝隆起亞區(qū)的北部，馬仙斷裂的上盤，該工區(qū)西、北起于馬海構造帶，北抵綠梁山前，南抵尕丘凹陷。西部及北部主要是斜坡區(qū)，在馬海構造帶中發(fā)育有數(shù)條逆斷層，將其復雜化。南緣超過凹陷與極地突起相鄰，東緣綠梁山前發(fā)育有尕丘突起（圖1）。該地區(qū)鉆遇的第三系地層由老到新依次為路樂河組(E1＋2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上下干柴溝組組(N1)，巖性及分布特征見表1。研究區(qū)內地層出露良好，測井、巖芯等相關資料豐富，具備開展沉積體系研究的良好條件。本文在前人工作的基礎上[1-3]，通過野外剖面的觀察、巖芯的詳細描述以及對20余口探井電測曲線、鉆井及單井相的分析，對馬東地區(qū)第三系沉積體系進行了系統(tǒng)的研究。

圖1 馬海以東地區(qū)位置圖

2 沉積體系特征

本區(qū)沉積時處于構造相對穩(wěn)定期，主要由北緣和東北緣老山提供了豐富的沉積供應，發(fā)育了一套辮狀河三角洲沉積體系和濱淺湖沉積體系[2-3]。由于柴北緣地區(qū)在第三紀時期古地形較為平坦,濱—淺湖沉積環(huán)境發(fā)育,適于形成灘壩沉積和中、小型河流—三角洲沉積體系。由柴北緣地區(qū)第三系單井井下和地面單井剖面的相標志和相分析結果表明,研究區(qū)第三系路樂河組(E1＋2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)主要發(fā)育有濱—淺湖灘壩、辮狀河三角洲和沖積扇三種沉積體系。

2.1 濱—淺湖灘壩沉積體系

濱—淺湖亞相有時又稱湖棚亞相,特指開闊的濱淺湖環(huán)境,湖底地形平坦,輸砂量充分,砂層連續(xù)、分布廣。在中等水動力條件下,受往復水流的作用,以平行砂紋層理和少量的低角度沖洗型交錯層理為特征。灘壩是湖棚亞相中最為常見的砂體類型[2-4]。濱—淺湖亞相是研究區(qū)第三系廣泛發(fā)育的沉積相類型，也是研究區(qū)內主要相類型之一。研究區(qū)的濱—淺湖灘壩沉積體系主要見于下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)中，其特征具體表現(xiàn)如下：

巖性特征：以灰色、棕紅色粉砂巖、泥巖、粉砂質泥巖為主，整體上粒度較細，砂泥比中等。

沉積構造：主要有透鏡狀層理和脈狀層理，砂紋層理，局部為透鏡狀層理，顯示沉積物較細，沉積水動發(fā)生周期性變化的特征，垂直蟲孔，表明沉積水動力相對較強為濱—淺湖區(qū)的灘壩沉積。

電性特征：測井曲線上總體呈復合旋回，單個旋回以正旋回為主。

表1 柴達木盆地北緣馬東地區(qū)第三系地層分布及巖性特征

2.1.1 濱湖亞相

濱湖亞相位于平均高水面與平均低水面之間，砂體呈條帶狀分布。濱湖或漫湖環(huán)境主要由泥坪、砂坪和混合坪微相組成，泥坪沉積微相以棕灰、淺棕、棕紅色泥巖和砂質泥巖為主,夾薄層粉砂巖、泥灰?guī)r。由于濱湖區(qū)時常暴露于水面之上,因此也常見石膏層及鈣質層等湖間低水位蒸發(fā)相標志。沉積構造主要有小型交錯層理、沖洗層理、波狀紋層、上攀紋層以及各種小型浪成波痕。生物潛穴在濱湖亞相泥坪沉積中較為常見,由于該區(qū)水體動蕩,生物潛穴多以垂直和傾斜型為主。自然電位曲線平直，局部齒化，以細粒為主，弱還原色，反映了較淺水環(huán)境下的動蕩水體下沉積（圖2C）。

2.1.2 淺湖亞相

淺湖亞相位于濱湖亞相內側至波基面以上地帶,水下地形平坦開闊。沉積物主要受波浪作用的影響,形成了一種獨具特色的砂泥巖間互、分布穩(wěn)定的沉積類型。巖性以灰綠色、褐紅色、淺灰色泥質粉砂巖、細砂巖、鈣質泥巖為主,并夾薄層泥礫巖、中—細砂巖、粉砂巖。其韻律性明顯,每個韻律自下而上由粗砂巖—中、細砂巖—細砂巖—泥質粉砂巖—鈣質泥巖組成,有時在韻律的底部還見到薄層的泥礫巖,顯沖刷構造。在此沉積相中,總體上表現(xiàn)為頻繁的砂泥巖互層,單砂層厚度較為穩(wěn)定,一般為10～30cm。其沉積中發(fā)育生物潛穴、平行層理、沖洗層理及交錯層理,常見浪成振蕩波痕。自然電位曲線平直—齒化，以泥巖為主，弱還原色，反映了淺水環(huán)境下的較安靜水體下沉積（圖2D）。

2.2 辮狀河三角洲沉積體系

辮狀河三角洲沉積主要發(fā)育于馬海構造帶高部位及尕丘突起附近,是由來自祁連山系的古水系攜帶碎屑物質在平面上展開而成。三角洲沉積可分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3個亞相類型,其中前三角洲處于濱淺湖區(qū)，與濱淺湖沉積特征相近。研究區(qū)的辮狀河三角洲沉積主要見于下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)中。

巖性特征：主要以中、細砂巖和粉細砂巖為主,偶夾薄層的粗砂巖和細礫巖。

沉積構造：由于沉積物受河流和湖水兩種水動力作用的影響,故各種層理和層面構造發(fā)育,主要有中、小型槽狀交錯層理、平行層理、波狀層理、透鏡狀層理等[5-6]。此外,與之相伴生的還有泄水構造、變形構造、前積紋層和水下巖脈等。

電性特征：三角洲平原亞相的分流河道自然電位主要呈頂?shù)淄蛔兊南錉?而三角洲前緣亞相水下分流河道自然電位多呈向上、向下漸變的鐘形。河漫灘及水下分流間灣測井曲線幅值低。

2.2.1 三角洲平原亞相

圖2 各種沉積體系巖—電特征

三角洲平原亞相主要以棕紅色泥巖、含礫砂巖和礫巖為主。砂巖含量相對較高，巖性整體上粒度相對較粗，分選較差。沉積構造主要有中、小型槽狀交錯層理、平行層理、波狀層理、透鏡狀層理等。此外,與之相伴生的還有泄水構造、前積紋層和水下巖脈等。測井曲線為箱形或鐘形。發(fā)育有分流河道、天然堤、決口扇等微相類型；從單井相上看棕紅色泥巖與砂礫巖互層，強氧化環(huán)境下沉積產(chǎn)物，砂礫巖正韻律，曲線鐘形，為分流河道沉積，泥巖為河間溢岸沉積[7]（圖2A）。

2.2.2 三角洲前緣亞相

三角洲前緣亞相以泥質粉砂巖、粉砂質泥巖為主，粒度較細，沉積構造主要有中、小型槽狀交錯層理、平行層理、波狀層理、透鏡狀層理等。此外,與之相伴生的還有泄水構造、變形構造、前積紋層和水下巖脈等。主要由水下分流河道、水下分流河道間及遠砂壩等微相組成，有時也見有河口壩微相。從單井相上看砂泥互層，砂巖段曲線顯明顯的鐘形特征，為水下分流河道沉積；泥巖段則為棕色泥巖，為湖灣沉積[7]（圖2B）。

2.2.3 前三角洲亞相

前三角洲亞相主要位于淺湖區(qū)，沉積物以灰色、棕褐色、棕紅色泥巖、粉砂質泥巖為主,夾少量的薄層粉砂巖、細砂巖,發(fā)育水平層理及韻律層理。

2.3 沖積扇沉積體系

沖積扇沉積主要發(fā)育于路樂河組，該沉積以大套粗粒的礫巖、礫狀砂巖沉積夾紅色砂巖為主，反映了沉積物源近的陸上暴露沉積，形成了多旋回的沖積扇體。研究區(qū)的沖積扇沉積主要由塊狀的中—粗礫巖、砂礫巖和含礫粗砂巖組成[8]。其中扇根以碎屑流沉積為主，多集中粗大礫石，且多為顆粒支撐或基質支撐，礫石磨圓度較好，巖體呈透鏡狀或原始水平層疊覆，偶而夾有平行層理或大型交錯層理砂礫巖透鏡體。扇中辮狀河充填沉積發(fā)育，主要為砂巖、砂礫巖和礫巖的互層，大型板狀交錯層發(fā)育，礫石壩具平行層理及前積型交錯層。扇端部分由具塊狀構造的砂質泥巖組成，含砂泥碎屑物質，為漫流沉積。其中砂巖的成分以石英和石英巖為主。在垂向上和平面上，沖積扇粒度變化快，從扇根至扇端粒度逐漸變細，分選、磨圓逐漸變好。電性上可分為兩段，而且均為復合旋回，為沖積扇扇中辮狀河道微相（圖2E）。

3 沉積演化特征

3.1 路樂河組沉積期

路樂河組沉積時期，濱淺湖范圍較小，表明沉積物源供應較少。該段主要以沖積扇和沖積平原沉積為主，主要分布在研究區(qū)西南部的大片區(qū)域，研究區(qū)西部發(fā)育沖積扇沉積體系，發(fā)育有扇主體和扇緣沉積，而在南部主要是沖積平原沉積，在尕丘凹陷內則發(fā)育有濱淺湖沉積，在尕丘突起及研究區(qū)的北緣中部處于古突起，沒有沉積。

3.2 下干柴溝組下段沉積期

下干柴溝組下段沉積在沉積演化上處于退積型層序的下部，該沉積期的區(qū)域構造活動性較強,東北部碎屑物源供給較充分,為研究區(qū)三角洲高建設時期，三角洲沉積體呈鳥足狀伸入到濱淺湖相帶。工區(qū)內主要發(fā)育有辮狀河三角洲平原和三角洲前緣沉積，其中三角洲平原發(fā)育于馬海隆起區(qū)的主體部位，三角洲前緣主要位于其外緣，相帶較窄，分布于馬北1號、馬海構造北部及馬東1井一帶。濱淺湖沉積向北向西迅速擴充，主要分布在三角洲平原和三角洲前緣的周圍，其沉積范圍明顯擴大，沖積平原主要研究區(qū)西北的一小部分。尕丘突起一帶仍處于古突起之上，沒有沉積，該沉積期三角洲沉積比較發(fā)育，具有良好的儲集條件，成為區(qū)內油氣富集層位（圖3）。

圖3 馬海地區(qū)E31巖相古地理

3.3 下干柴溝組上段沉積期

下干柴溝組上段沉積時期，隨相對湖平面的上升,濱淺湖范圍在E31基礎上繼續(xù)向北向西推進，形成湖進沉積。而三角洲沉積較E31時期向物源方向稍稍退縮，但不明顯，仍然為三角洲高建設期。本段主要發(fā)育辮狀河三角洲體系和濱淺湖沉積，區(qū)內發(fā)育的辮狀河三角洲沉積體系與下干柴溝組下段相似，主要為三角洲平原和三角洲前緣沉積，只是向北西有所遷移，前緣相帶相對較下段廣泛。濱淺湖面積有所擴大。尕丘突起一帶仍處于古突起之上，沒有沉積。該沉積期三角洲沉積仍然比較發(fā)育，區(qū)內油氣也比較富集（圖4）。

圖4 馬海地區(qū)E32巖相古地理

3.4 上干柴溝組沉積期

上干柴溝組沉積期，為最大湖進期，隨相對湖平面的上升,濱淺湖范圍進一步擴大，三角洲沉積向物源區(qū)退縮，為退積型三角洲沉積序列。該段主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系和濱淺湖沉積，辮狀河三角洲明顯后退，三角洲平原沉積面積明顯縮小，而三角洲前緣相對窄長。但從其粒度及其組成上看，較早期的辮狀河三角洲體系要細，湖相范圍進一步擴大。

縱觀研究區(qū)沉積體系的演化過程，E31和E32底部主要以辮狀河三角洲平原亞相分流河道礫巖沉積為主，E32中上部以辮狀三角洲前緣亞相和濱湖亞相的砂巖沉積為主。從E31至E32為湖進沉積序列。砂體發(fā)育且連通性較好。對比剖面上路樂河組和下干柴溝組發(fā)育都較薄，尤其是路樂河組，有些井缺失，從沉積相分布看，路樂河組在剖面上主要為沖積扇，下干柴溝組主要為泛濫平原和三角洲平原，而上干柴溝組則表現(xiàn)相帶較寬，從三角洲平原到前緣到濱淺湖均有發(fā)育，上干柴溝組則表現(xiàn)三角洲前緣到濱淺湖為主，整體上形成湖進沉積序列。

4 結論

通過以上分析認為，柴達木盆地北緣馬東地區(qū)第三系路樂河組(E1＋2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)主要發(fā)育有濱—淺湖灘壩、辮狀河三角洲和沖積扇三種沉積體系。其中路樂河組在剖面上主要為沖積扇沉積體系；下干柴溝組下段主要為辮狀河三角洲沉積體系，主要發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣沉積，為區(qū)內油氣富集層位；而下干柴溝組上段則表現(xiàn)相帶較寬，從三角洲平原到前緣到濱淺湖均有發(fā)育，油氣也比較富集；上干柴溝組則表現(xiàn)三角洲前緣到濱淺湖為主，整體上從E1＋2到N1形成湖進沉積序列。其中下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)為區(qū)內主要勘探目的層。

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TE121

A

1004-5716(2015)09-0091-05

2014-09-23

2014-10-14

楊明林（1980-），男（漢族），山東昌樂人，工程師，現(xiàn)從事石油地質研究方面的工作。