滴南凸起-阜北斜坡白堊系清水河組沉積特征?

王琳霖，王振奇，張宗斌，肖潔

(1.長江大學油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北武漢430100；2.長江大學地球科學學院，湖北武漢430100；3.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；4.中國石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北任丘062552)

0 引言

準噶爾盆地是我國西北部僅次于塔里木盆地的含油氣盆地，其古生代、中生代和新生代地層中均有油氣顯示[1,2]．近年來，隨著盆地內(nèi)油氣勘探的不斷深入，中生代油氣勘探前景逐漸被重視起來，并相繼在準東地區(qū)白堊系呼圖壁河組發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油氣井[3]．隨著勘探的持續(xù)進行，清水河組底礫巖和超覆砂體內(nèi)也相繼發(fā)現(xiàn)油氣顯示，從成藏組合關(guān)系上清水河組的圈閉應(yīng)該優(yōu)先于呼圖壁河組捕獲侏羅系、二疊系和石炭系烴源巖生成的油氣，因此，為推動研究區(qū)清水河組油氣勘探有必要對清水河組沉積相類型及沉積演化進行系統(tǒng)研究．前人針對研究區(qū)白堊系的地質(zhì)研究較少，有學者通過對準噶爾盆地腹部白堊系呼圖壁河組進行研究提出該組沉積相類型主要為砂質(zhì)辮狀河[4]；對于清水河組沉積的特征，一種觀點認為白家海凸起及其周邊地區(qū)白堊系清水河組主要發(fā)育扇三角洲相[5]，另一種觀點認為該區(qū)清水河組屬于辮狀河三角洲沉積[6]．結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育位置和清水河組沉積特征的綜合分析，認為研究區(qū)構(gòu)造位置靠近山前，坡降大，清水河組底部砂礫巖發(fā)育，上部細砂巖、粉砂巖發(fā)育，砂體橫向連通性較好，沖刷面構(gòu)造之上多有泥礫發(fā)育的滯留沉積，平行層理、塊狀層理以及多種類型交錯層理發(fā)育，上述特征更符合辮狀河沉積特征．因此，本文以沉積學的方法和原理為指導，利用85口鉆井的測錄井資料、15口井的巖芯樣品資料以及地震資料等對滴南凸起-阜北斜坡白堊系清水河組沉積特征及其油氣地質(zhì)意義進行探討，以期為后續(xù)尋找清水河組隱蔽油氣藏提供依據(jù)．

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于準噶爾盆地東部，包括滴南凸起、白家海凸起和阜北斜坡區(qū)，面積約11 000 km2（圖1）．其中滴南凸起位于準噶爾盆地陸梁隆起東段，南北分別為滴水泉凹陷和東道海子凹陷相鄰；白家海凸起和阜北斜坡區(qū)位于準噶爾盆地中央隆起帶東段，南鄰阜康凹陷，北至東道海子凹陷．研究區(qū)鉆遇地層自下而上分別為石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系．石炭系主要為海相泥頁巖沉積，二疊系主要為河流相的砂泥巖沉積，三疊系主要為沖積扇-河流相的砂礫巖沉積，侏羅系主要為沖積扇-河流相的砂巖沉積[7,8]，白堊系主要為河流相、扇三角洲相的砂礫巖沉積，古近-新近系主要為沖積扇相的砂礫巖沉積，第四系主要是風積為主的砂質(zhì)沉積物[9,10]．

圖1 滴南凸起-阜北斜坡地區(qū)分布圖

2 沉積相標志

2.1 巖性特征

白堊系底部清水河組在研究區(qū)均有分布，與下伏侏羅系地層呈不整合接觸．底部巖性主要為礫巖、中-細砂巖以及灰色、褐灰色巨厚層粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖，偶見紫紅色、褐色的含礫砂巖、粉砂巖；中上部巖性主要為褐色、灰褐色、褐灰色中-厚層狀泥巖、砂質(zhì)泥巖，夾淺灰色、褐灰色、灰白色薄-中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，其中灰色細砂巖、粉砂巖與表現(xiàn)為氧化色的紅色、紫紅色泥巖互層是干旱型辮狀河發(fā)育的主要特征之一，表明該時期主要以干旱氣候為主，并且洪泛河流發(fā)育[4]．

2.2 沉積構(gòu)造

沉積構(gòu)造是沉積物沉積時水動力條件及沉積的埋藏、成巖過程的直接反映，具有較好的指向性．通過對15口取芯井巖芯進行觀察描述，研究區(qū)發(fā)育豐富的流動成因構(gòu)造類型，包括平行層理、交錯層理、砂紋層理、塊狀層理、沖刷面構(gòu)造以及生物成因的生物遺跡構(gòu)造，缺乏重力流成因的變形構(gòu)造．

平行層理發(fā)育在粉、細砂巖、泥巖中，紋層厚度薄，相鄰紋層顏色的差異可辨識（圖2-a）．交錯層理類型豐富，發(fā)育小型槽狀交錯層理、楔狀交錯層理、板狀交錯層理，主要發(fā)育在灰色細砂巖和粉砂巖層段中（圖2-b、2-c、2-d）．砂紋層理發(fā)育在薄層細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖有規(guī)律重復出現(xiàn)的地層中，反映水介質(zhì)變化和沉積環(huán)境周期性交替變化（圖2-e）．塊狀層理主要發(fā)育于灰色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖中，一般不具紋層構(gòu)造，反映沉積物快速堆積的原生成因或者生物擾動混合破壞原生層理形成塊狀層理的次生成因（圖2-f）．沖刷面構(gòu)造的典型特征是自下而上粒徑突然變大、顏色突變，反映水動力條件突然增強，沖刷面上部主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和細砂巖，下部含大量泥質(zhì)，以泥巖為主（圖2-g）．

圖2 研究區(qū)清水河組巖心沉積特征

2.3 測井地震響應(yīng)特征

白堊系清水河組底部測井曲線上響應(yīng)特征明顯，電阻率曲線底部呈箱形，阻值一般為4～6?.m，中上部呈鋸齒夾寬齒狀，阻值為6～10?.m；自然伽馬值底部范圍在60～75API之間，中上部范圍在75～105API之間，相對中上部底部巨厚砂層自然伽馬值明顯變?。卣鹌拭嫔锨逅咏M底部礫巖表現(xiàn)為低頻強振幅高連續(xù)反射特征，中上部表現(xiàn)為低頻中低振幅中連續(xù)的亞平行反射特征，反映辮狀河水道砂巖與泛濫平原泥巖垂向疊置不等厚互層沉積，地震剖面上缺乏楔狀或丘狀反射[11]．

3 沉積相類型

結(jié)合區(qū)域沉積背景，根據(jù)沉積相標志等研究[12?15]，認為研究區(qū)清水河組主要發(fā)育辮狀河沉積相，其中辮狀河主要有河床亞相與泛濫平原亞相．

3.1 辮狀河河床亞相

研究區(qū)白堊系早期整體處于干旱氣候背景，降雨量少，地表徑流小，發(fā)育間歇性洪水沉積，僅在清水河組底部沉積一套礫巖層，其余大部分清水河組地層河床亞相以細砂巖、粉細砂巖、粉砂巖沉積為主要特征．河床亞相層理發(fā)育且類型豐富，底部常具沖刷構(gòu)造，可進一步劃分為河床滯留沉積微相和心灘微相．

河床滯留沉積：巖性以中細礫巖及砂巖為主，沉積厚度較小，連續(xù)沉積厚度最大為4 m，發(fā)育塊狀層理、平行層理和槽狀交錯層理．河道沉積有高能河道和低能河道之分，低能河道徑流小，多為間歇性河道，主要發(fā)育洪水沉積．洪泛期洪水中懸浮泥質(zhì)含量高，因此沉積物較細，以細砂巖、粉砂巖、粉細砂巖沉積為特征，泥質(zhì)含量較高；高能河道常年有水流作用，河流牽引作用強，沉積以砂礫巖為主，泥質(zhì)含量低．

心灘沉積：研究區(qū)心灘巖性以中、細砂巖為主，伽馬曲線表現(xiàn)為鐘形、帶齒狀的箱型．心灘的形成與辮狀河水動力結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，是辮狀河沉積的重要組成部分，發(fā)育塊狀層理、多種類型的交錯層理．心灘向上過渡一般為泛濫平原泥質(zhì)沉積，底部具沖刷面[16]，在剖面上呈透鏡狀分布，平面上受河道遷移影響，發(fā)育位置不固定．

3.2 泛濫平原亞相

泛濫平原亞相通常發(fā)育在河道之間，于地形較平坦區(qū)域沉積．巖性以泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，局部夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，顏色以紫紅色、灰褐色間歇出現(xiàn)為特征，具有水平層理、塊狀層理，含植物化石和生物遺跡，GR曲線為典型低幅平直形．

4 沉積相展布及演化

在單井和連井沉積相分析基礎(chǔ)上結(jié)合滴南凸起-阜北斜坡區(qū)地層厚度、砂巖厚度及砂巖百分含量對清水河組底礫巖層段和其上的每期超覆地層單元繪制了沉積相剖面圖和平面圖，揭示了該區(qū)清水河組沉積相剖面和平面上沉積相的展布特征．

研究區(qū)底礫巖由斜坡向凸起方向超覆減薄，不同期次的底礫巖之間有較薄的泥巖隔層，底礫巖之上的超覆地層中砂體粒度偏細，以細砂巖、粉砂巖、粉細砂巖為主，縱向上砂泥呈薄互層疊置關(guān)系，單砂層厚度薄，橫向上砂體連通性較好，有效砂體多為空間上相互疊置的大小不等的透鏡狀砂巖體，在湖盆邊緣或坡折帶可見明顯的地層上超特征（圖3）．

圖3 白堊系清水河組井震結(jié)合沉積相對比圖

白堊系清水河組底部發(fā)育底礫巖沉積，為潮濕氣候辮狀河沉積環(huán)境，底礫巖主要發(fā)育在白家海凸起東部和阜北斜坡區(qū)，以阜13-白家3井沉積中心規(guī)模較大，沉積厚度最大可達140 m，在白家2井及附近底礫巖不發(fā)育．白堊系底礫巖沉積時期，受燕山Ⅲ幕構(gòu)造運動影響，研究區(qū)東部構(gòu)造抬升[17]，該時期物源充沛，氣候濕潤，河流攜帶能力強，在白家海凸起-阜北斜坡區(qū)廣泛發(fā)育辮狀河水道，古水流流向總體上呈現(xiàn)出由北東（或東）向南西方向，辮狀河河道沿白家海凸起南翼多期擺動遷移，河道砂體疊置形成了辮狀河道沉積（圖4-a）；底礫巖之上的四期超覆地層為干旱氣候辮狀河沉積環(huán)境，該沉積時期，研究區(qū)基準面開始逐步上升，地層逐層超覆，干旱氣候背景下物源供給不足，發(fā)育間歇性洪水沉積，因此該時期辮狀河沉積以細粒沉積為主．白堊系底礫巖之上第一期超覆辮狀河沉積發(fā)育較局限，其中沿著滴南凸起滴西2-滴西6井發(fā)育東西向的辮狀河道，白家海凸起上自東向西沿阜16-東道1井發(fā)育一條辮狀河道，其余地區(qū)廣泛發(fā)育泛濫平原（圖4-b）；白堊系底礫巖之上第二期超覆地層辮狀河沉積范圍開始增大，主要發(fā)育于滴南凸起及白家海凸起西北部，其中沿滴南凸起發(fā)育東西向辮狀河道，白家海凸起上自東向西沿彩49-彩47-東道1井方向以及阜北斜坡上自東向西沿阜4-阜11井發(fā)育辮狀河道，其余地區(qū)廣泛發(fā)育泛濫平原（圖4-c）；白堊系底礫巖之上第三期超覆地層辮狀河沉積范圍有進一步擴大趨勢，滴南凸起和白家海凸起北翼以及阜北斜坡地帶均有辮狀河沉積，其中沿滴南凸起發(fā)育東西向辮狀河道，白家海凸起上自東向西沿彩56-白家1-彩35井方向發(fā)育辮狀河道，阜康凹陷上自東向西沿阜10-阜11-東道1井方向發(fā)育辮狀河道，其余地區(qū)廣泛發(fā)育泛濫平原（圖4-d）；白堊系底礫巖之上第四期超覆地層辮狀河沉積范圍最大，在滴南凸起和白家海凸起以及阜北斜坡區(qū)均有分布，沉積厚度也較大，最厚達61 m，其中沿滴南凸起發(fā)育東西向辮狀河道，白家海凸起上自東向西沿彩53-白家2-阜16井與阜康凹陷上自東向西沿沙17-阜10-阜16井方向的辮狀河道在阜16井區(qū)匯合，并向阜康凹陷延伸（圖4-e）．

圖4 白堊系清水河組砂礫巖層段沉積相平面圖

5 油氣地質(zhì)意義

滴南凸起-阜北斜坡區(qū)清水河組辮狀河沉積對油氣藏的形成與控制作用，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）研究區(qū)清水河組廣泛發(fā)育辮狀河沉積，辮狀河水道和心灘發(fā)育，縱向上呈砂泥薄互層疊置，橫向砂體連通性較好，發(fā)育多個大小不等的透鏡狀巖性圈閉，且辮狀河河道滯留沉積與心灘沉積成條帶狀和串狀分布在凸起與斜坡上，處于油氣有利指向部位，容易形成巖性地層油氣藏[18,19]．

（2）由于清水河組底部發(fā)育一套較連續(xù)的辮狀河砂礫巖沉積，其孔隙度高、滲透性好，沿凸起和斜坡組成的辮狀河河道“砂毯”可作為有利油氣運移通道[20]，將下部烴源巖生成的油氣向斜坡和凸起疏導，并通過斷層調(diào)整至清水河組巖性地層圈閉中．此外，清水河組發(fā)育的四期超覆地層對該地區(qū)該組油氣成藏也具有特殊意義，超覆地層內(nèi)的辮狀河河道砂巖與廣泛發(fā)育的泛濫平原泥質(zhì)沉積形成疊置，垂向上后一期超覆地層沉積的泥巖可以對前一期辮狀河河道砂體進行側(cè)向遮擋，有利于形成地層巖性圈閉．

6 結(jié)論

（1）清水河組沉積時期以干旱氣候為主，洪泛河流發(fā)育，屬于辮狀河沉積環(huán)境，主要發(fā)育河床亞相和泛濫平原亞相，其中河床亞相進一步可區(qū)分為河床滯留沉積微相和心灘微相．辮狀河沉積僅在清水河組底部發(fā)育一套粗粒礫巖層，其余大部分清水河組辮狀河沉積以細砂巖、粉細砂巖、粉砂巖為主，發(fā)育平行層理、塊狀層理、多種類型的交錯層理以及沖刷面構(gòu)造．

（2）研究區(qū)清水河組辮狀河河道主要為北東-南西向分布，河床呈條帶狀分布，受辮狀河河道頻繁改道影響，砂體橫向連通性較好，砂巖透鏡體發(fā)育并與廣泛發(fā)育的泛濫平原泥質(zhì)沉積形成疊置、遮擋，有利于形成巖性油氣藏．

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