新疆庫(kù)車(chē)坳陷古近系膏泥巖層分層特征及沉積演化分析

王 斌，雷剛林，吳 超，莫 濤，周 鵬，尚江偉，謝亞妮，李夢(mèng)媛

(中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

新疆庫(kù)車(chē)坳陷古近系膏泥巖層分層特征及沉積演化分析

王 斌，雷剛林，吳 超，莫 濤，周 鵬，尚江偉，謝亞妮，李夢(mèng)媛

(中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

庫(kù)車(chē)坳陷古近系庫(kù)姆格列木群下部的膏泥巖段存在明顯的分層特征，根據(jù)巖性序列變化將其劃分為5個(gè)亞段，自上而下依次為第1亞段(上泥巖段)、第2亞段(上化學(xué)巖段)、第3亞段(中泥巖段)、第4亞段(下化學(xué)巖段)、第5亞段(下泥巖段)。該巖性序列在克拉蘇構(gòu)造帶不同部位發(fā)育程度不同，東部的克深-克拉地區(qū)發(fā)育第1～3亞段，僅西部DB303井附近發(fā)育完整的5個(gè)亞段。通過(guò)解剖各亞段內(nèi)部巖性特征，明確其分布規(guī)律，并對(duì)庫(kù)姆格列木群沉積初期的古地貌和沉積環(huán)境進(jìn)行初步探討，確立各亞段原始沉積演化序列和沉積模式。研究認(rèn)為：(1)庫(kù)姆格列木群沉積時(shí)期古地貌為東高西低，地貌幅度?。?2)膏泥巖段沉積序列呈碎屑巖-化學(xué)巖交替發(fā)育特征，受古地貌影響，不同地區(qū)發(fā)育的巖性序列旋回個(gè)數(shù)不同，但巖性序列變化規(guī)律相同。

巖性序列；沉積環(huán)境；膏鹽巖；庫(kù)姆格列木群；庫(kù)車(chē)坳陷

引言

庫(kù)車(chē)前陸沖斷帶古近系發(fā)育巨厚膏鹽巖層，受構(gòu)造擠壓作用發(fā)生了強(qiáng)烈變形，造成膏鹽巖層局部加厚、巖性序列重復(fù)等復(fù)雜特征，導(dǎo)致現(xiàn)今膏鹽巖層厚度、巖性不能反映沉積時(shí)期的真實(shí)地貌及沉積演化特征。位于庫(kù)姆格列木群下部的膏泥巖段鹽巖含量少，鹽膏層塑性變形較弱，其地層特征可很好地反映古近系沉積早期的古地貌及沉積特征：(1)東部的克拉-克深地區(qū)膏泥巖段底部普遍發(fā)育一套厚度穩(wěn)定的砂礫巖層，在西部大北地區(qū)發(fā)育泥巖；(2)白云巖作為膏泥巖段區(qū)域地層對(duì)比的標(biāo)志層，在東部的克拉-克深地區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，而在大北地區(qū)呈多套出現(xiàn)，巖性主要為灰?guī)r。本文通過(guò)膏泥巖段內(nèi)部巖性的精細(xì)解剖，還原庫(kù)姆格列木群沉積初期的古地貌和沉積演化，進(jìn)而指出造成研究區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造部位膏泥巖段巖性序列差異的原因。

1 工區(qū)概況

庫(kù)車(chē)坳陷位于塔里木盆地北部，北與南天山斷裂褶皺帶以逆沖斷層相接，南為塔北隆起，東起陽(yáng)霞凹陷，西至烏什凹陷，是一個(gè)以中、新生代沉積為主的疊合型前陸盆地。坳陷中部自北向南劃分為克拉蘇沖斷帶、拜城凹陷、秋里塔格沖斷帶?？死K沖斷帶是南天山南麓第一排沖斷構(gòu)造，該沖斷帶由北部單斜帶、克拉蘇構(gòu)造帶兩個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元組成?？死K構(gòu)造帶南北向以克拉蘇斷裂為界可進(jìn)一步劃分為克拉區(qū)帶和克深區(qū)帶，克深區(qū)帶東西向可分為四段：阿瓦特段、博孜段、大北段、克深段。本文研究工區(qū)主要為克深-大北段(圖1)[1-2]。

2 膏泥巖段分層特征

2.1 膏泥巖段各亞段特征

庫(kù)車(chē)坳陷古近系庫(kù)姆格列木群區(qū)域上自上而下可劃分為3段：泥巖段、膏鹽巖段、膏泥巖段。泥巖段在庫(kù)車(chē)坳陷中部厚度穩(wěn)定，僅在南北向有變化，即坳陷邊部薄、中部厚(正常的沉積規(guī)律)；膏鹽巖段厚度變化劇烈，現(xiàn)存厚度直接與構(gòu)造變形強(qiáng)度有關(guān)；膏泥巖段在全區(qū)廣泛發(fā)育，厚度較穩(wěn)定，在克拉蘇構(gòu)造帶東西向上存在顯著差異。井、震資料顯示，膏泥巖段在克拉-克深地區(qū)靠近東部邊緣處巖性較粗，發(fā)育薄層細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖和較少的膏巖；大北地區(qū)在南北向上存在較大的厚度差異，巖性主要以泥巖、泥膏巖為主。根據(jù)全區(qū)膏泥巖段的巖性序列，以鹽底之下第一套碳酸鹽巖為標(biāo)志層，結(jié)合碎屑巖和化學(xué)巖的縱橫向發(fā)育特征，自上而下將其劃分為5個(gè)亞段：第1亞段為碎屑巖段，以褐色泥巖為主，東部克拉地區(qū)夾有少量砂巖，西部大北地區(qū)常夾有石膏；第2亞段為化學(xué)巖段，巖性以膏巖、鹽巖為主，鹽底之下發(fā)育一套穩(wěn)定的碳酸鹽巖(灰?guī)r和白云巖)，夾少量泥巖，是研究區(qū)地層對(duì)比的區(qū)域性標(biāo)志層；第3亞段為碎屑巖段，巖性在研究區(qū)東西部存在差異，東部克拉地區(qū)底部發(fā)育一套厚度較穩(wěn)定的砂礫巖，其上為泥巖。西部大北地區(qū)底部以泥巖為主，夾有少量的鹽巖和膏巖；第4亞段為化學(xué)巖段，巖性以膏巖、鹽巖為主，夾一套或多套白云巖、灰?guī)r，含少量泥巖，該亞段在大北地區(qū)更發(fā)育；第5亞段為碎屑巖段，目前僅DB303井底部鉆遇，以泥巖為主(圖2)。

圖1 庫(kù)車(chē)坳陷構(gòu)造簡(jiǎn)圖及研究區(qū)位置

Fig.1 Schematic tectonic map and location of the Kuqa depression, Xinjiang

2.2 各亞段分布規(guī)律

膏泥巖段各亞段在克拉蘇構(gòu)造帶不同部位發(fā)育程度不同，巖性序列的數(shù)目與厚度存在顯著差異。第5亞段發(fā)育在最下部，目前僅在DB303鉆遇，發(fā)育范圍尚不明確，但可以確定該亞段僅分布在DB1井區(qū)古隆起南側(cè)；第4亞段分布范圍由DB303井?dāng)U展至DB201井、DB3井區(qū)，同時(shí)在T4井區(qū)也有分布；第3亞段繼承了第4亞段的分布格局，沉積范圍擴(kuò)展到東部克拉地區(qū)，在大北地區(qū)則圍繞古隆起擴(kuò)大至DB201井、DB5井區(qū)；第2亞段繼承第3亞段分布格局并略有擴(kuò)大，覆蓋了除DB1井區(qū)附近古隆起之外的整個(gè)庫(kù)車(chē)坳陷；第1亞段沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

從各亞段的厚度可以看出，4亞段～1亞段主要是沿著克拉斷裂、DB1井古隆起和拜城斷裂橫向呈條帶狀分布，分布范圍逐漸擴(kuò)大，各亞段均表現(xiàn)出東薄西厚的分布特征。第3亞段(中泥巖段)在研究區(qū)內(nèi)沉積厚度變化最小(圖3、圖4)，反映出庫(kù)姆格列木群沉積時(shí)期古地貌為東高西低，地貌幅度小的特征。

圖2 庫(kù)姆格列木群膏泥巖段巖性序列及亞段劃分

Fig.2 Division of the lithologic sequences and submembers of the gypsum mudstones in the Palaeogene Kumugeliemu Group in the Kuqa depression

圖3 克深-大北地區(qū)典型井膏泥巖層各亞段精細(xì)對(duì)比

Fig.3 Correlation of individual submembers of the gypsum mudstones through representative wells in the Keshen-Dabei area, Kuqa depression

圖4 庫(kù)車(chē)坳陷膏泥巖段各亞段厚度分布圖

a.第1亞段;b.第2亞段;c.第3亞段;d.第4亞段

Fig.4 Diagrams showing the distribution of the thickness of the gypsum mudstones in the Kuqa depression

3 沉積環(huán)境分析

古地貌控制著沉積體系的類(lèi)型和巖性特征[3-4]。古近紀(jì)早期，庫(kù)車(chē)坳陷總體處于亞熱帶氣候環(huán)境，紅層和巨厚膏鹽層發(fā)育。構(gòu)造古地理格局為東北部高，西部低。東部和北部地區(qū)受經(jīng)常性淡水河流注入帶來(lái)的陸源碎屑和豐富的Ca2+、Mg2+等化學(xué)成分影響，除發(fā)育扇三角洲相的陸源碎屑巖外，還發(fā)育碳酸鹽巖。庫(kù)車(chē)坳陷西部地區(qū)受來(lái)自費(fèi)爾干納盆地的新特提斯洋侵入的影響，屬新特提斯洋向北的延伸部分，但與廣海連通不暢。海侵表現(xiàn)為間歇性，在庫(kù)車(chē)坳陷形成相當(dāng)大面積的半閉塞潟湖-蒸發(fā)潮坪環(huán)境[5-8]。

3.1 各亞段沉積演化規(guī)律

研究區(qū)都是從碎屑巖沉積開(kāi)始，只是大北地區(qū)(西部)發(fā)育早，從第5亞段開(kāi)始；克拉地區(qū)(東部)發(fā)育晚，從第3亞段開(kāi)始。其后沉積的的第4亞段，以泥巖-膏巖-鹽巖-膏巖-碳酸鹽巖的巖性序列為主，沉積環(huán)境主要為鹽湖-潮坪沉積。受古地貌限制，此時(shí)海侵尚未到達(dá)克拉地區(qū)，僅DB303井和T4井地區(qū)沉積該亞段，鹽湖呈南西-北東向展布(圖5、圖6)。

至第3亞段，該時(shí)期淡水注入，湖泊淡化同時(shí)擴(kuò)張，由于古地貌平緩，沉積范圍迅速擴(kuò)大到克拉地區(qū)。第3亞段沉積早期，克拉地區(qū)發(fā)育砂巖甚至礫巖，為一套扇三角洲沉積[9]，在大北地區(qū)主要發(fā)育泥巖，代表濱淺湖沉積。由于盆地地形狹長(zhǎng)，水體交流不暢，且陸源水集中在盆地東北部，第3亞段沉積晚期坳陷進(jìn)入半鹽湖階段，以大北地區(qū)夾有少量薄層膏巖、鹽巖為特征。

第2亞段沉積時(shí)期，再次發(fā)生海侵，湖泊水體蒸發(fā)濃縮，坳陷進(jìn)入鹽湖階段，形成了范圍局限的鹽巖和鹽巖之下的少量膏巖。此時(shí)盆地呈現(xiàn)為淚滴狀鹽湖的特征，即東部近物源區(qū)水體鹽度較低，為沉積物碎屑巖，向西隨鹽度增加沉積物逐漸過(guò)渡為少量膏巖和較厚鹽巖。第2亞段沉積后期，海侵范圍擴(kuò)大，海水的涌入使鹽灘和膏坪變?yōu)閷捑彏a湖，形成膏鹽層。爾后在膏巖層之上廣泛分布了碳酸鹽巖，西部以灰?guī)r為主，東部地區(qū)及古隆起邊部以白云巖為主，其上沉積膏巖層覆蓋全區(qū)。

第1亞段沉積時(shí)期，湖泊再次淡化，湖泊以碎屑巖沉積為主，鹽湖不發(fā)育。但此時(shí)的碎屑巖段與第三亞段的不同是夾有薄層的鹽巖。之后發(fā)生大規(guī)模的海侵，形成了上覆的厚層鹽巖段[10-13]。

圖5 庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)姆格列木群膏泥巖段各亞段連井沉積對(duì)比圖(剖面位置見(jiàn)圖6a)

Fig.5 Correlation of individual submembers of the gypsum mudstones in the Kumugeliemu Group in the Kuqa depression

大北和克拉地區(qū)分別屬于兩個(gè)不同的沉積區(qū)，發(fā)育的巖性序列旋回個(gè)數(shù)不同，但是巖性序列變化規(guī)律相同。差別只在于大北地區(qū)古地貌低、鹽湖形成早、海侵較早、海侵次數(shù)較多、鹽湖規(guī)模較大；而克拉地區(qū)物源碎屑供應(yīng)較大、鹽湖形成晚、海侵次數(shù)少、碎屑巖相對(duì)大北地區(qū)比較發(fā)育。

3.2 鹽湖沉積演化模式

完整的鹽湖演化序列式為碎屑巖沉積-碳酸鹽沉積-膏巖沉積-鹽巖沉積[14]，而庫(kù)車(chē)坳陷古近系鹽湖演化發(fā)育多期、多個(gè)鹽湖，碎屑巖-膏鹽巖沉積之間發(fā)育多套碳酸鹽巖沉積，呈現(xiàn)多套沉積旋回。完整沉積旋回巖性序列自下而上包括底砂巖-泥巖-膏巖-鹽巖-云下膏巖-云巖-云上膏巖-泥巖，上覆為厚層的膏鹽巖段。該巖性變化序列體現(xiàn)了庫(kù)車(chē)凹陷古近系沉積時(shí)期從濱淺湖沉積-早期鹽湖沉積-潮坪沉積-晚期鹽湖沉積的演化序列，因此庫(kù)車(chē)坳陷膏鹽巖層具有獨(dú)特的沉積模式。

圖6 庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)姆格列木群膏泥巖段各亞段沉積相展布圖

a.第1亞段;b.第2亞段;c.第3亞段;d.第4亞段

Fig.6 Planar distribution of the sedimentary facies in individual submembers of the gypsum mudstones in the Kumugeliemu Group in the Kuqa depression

圖7 庫(kù)車(chē)坳陷膏泥巖段沉積演化模式圖

a.第1亞段；b.第2亞段；c.第3亞段；d.第4亞段

Fig.7 Sedimentary models showing the sedimentary evolution of individual submembers of the gypsum mudstones in the Kumugeliemu Group in the Kuqa depression

綜合認(rèn)為，庫(kù)車(chē)坳陷古近系庫(kù)姆格列木群沉積時(shí)期受古地貌影響，存在多個(gè)鹽湖，各個(gè)鹽湖的演化序列相同，但形成時(shí)間不同。庫(kù)姆格列木群沉積經(jīng)歷了若干次快速海侵，為膏鹽巖的形成提供了大量鹽類(lèi)物質(zhì)。頻繁的海侵事件和陸源沉積不但能保持水體充足，而且能夠提供大量風(fēng)化物質(zhì)，其中也富含成鹽作用所需的大量物質(zhì)，使得鹽湖頻繁反復(fù)地進(jìn)行“干縮”作用，巨厚鹽巖得以沉積。

4 結(jié)論

(1)在庫(kù)姆格列木群三段式劃分的基礎(chǔ)上，將下部的膏泥巖段精細(xì)合理地劃分3～5個(gè)亞段，其中克深-克拉地區(qū)發(fā)育3個(gè)亞段、大北3井區(qū)附近發(fā)育5個(gè)亞段。

(2)庫(kù)姆格列木群沉積早期古地貌為東高西低，但地貌差異小。

(3)各亞段沉積序列呈化學(xué)巖-碎屑巖沉積交替發(fā)育特征。受古地貌影響，大北和克拉地區(qū)發(fā)育的巖性序列只是旋回?cái)?shù)目不同，巖性序列變化規(guī)律相同。

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Division and sedimentary models for the Palaeogene gypsum mudstones in the Kuqa depression, Xinjiang

WANG Bin, LEI GANG-lin, WU Chao, MO Tao, ZHOU Peng, SHANG Jiang-wei, XIE Ya-ni, LI Meng-yuan

(TarimOilFieldCompany,CNPC,Korla841000,Xinjiang,China)

In terms of lithologic sequences, the gypsum mudstones in the lower part of the Palaeogene Kumugeliemu Group in the Kuqa depression, Xinjiang are divided, from top to bottom, into five lithologic submembers :(1) No.1 submember,i.e.the upper mudstone submember dominated by brown mudstone;(2) No.2 submember,i.e.the upper chemical rock submember dominated by gypsolith and salt rocks;(3) No.3 submember,i.e.the middle mudstone submember;(4) No.4 submember,i.e.the lower chemical rock submember dominated by gyposlith and salt rocks intercalated with dolostone, and limestone,and(5) No.5 submember,i.e.the lower mudstone submember dominated by mudstones. The approaches to the palaeogeomorphological features and sedimentary evolution of the Kumugeliemu Group in this study lead to the proposition of the sedimentary models for individual submembers of the gypsum mudstones in the lower part of the Palaeogene Kumugeliemu Group, and restoration of the palaeogeomorphological and sedimentary features during the early stages of the deposition of the Kumugeliemu Group.

lithologic sequence; sedimentary environment; gypsum mudstone; Kumugeliemu Group; Kuqa depression

1009-3850(2016)03-0060-06

2015-02-27； 改回日期： 2015-04-09

王斌(1986-)，男，助理工程師，碩士，現(xiàn)從事地質(zhì)綜合研究工作。E-mail：wangb3-tlm@petrochina.com.cn

本文受?chē)?guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題“塔里木盆地油氣富集規(guī)律、勘探技術(shù)與區(qū)帶和目標(biāo)優(yōu)選”(2011ZX05003-004)資助

P534.6

A