準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積環(huán)境與沉積模式分析

倪敏婕，祝賀暄，何文軍，楊 森，鄒 陽，張元元

(1.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院造山帶和地殼演化教育部重點實驗室，北京 100871；2.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)

0 引 言

準(zhǔn)噶爾盆地是中國西北部的大型疊合型盆地[1]，位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊三大板塊的交匯部位，構(gòu)造和沉積充填受控于周緣造山帶和古亞洲洋的演化[2-3]。瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地重要的生烴凹陷之一，其下二疊統(tǒng)風(fēng)城組被認(rèn)為是最古老的堿湖沉積[4]，多源混積，發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖與有效儲層，受構(gòu)造及巖相類型的控制，構(gòu)成了有序分布的常規(guī)-非常規(guī)全類型油氣藏[5-7]。早二疊世準(zhǔn)噶爾盆地西北緣以大規(guī)模湖侵后的快速進積為特征，盆地及鄰區(qū)從早期的湖泊相沉積環(huán)境逐漸向三角洲環(huán)境過渡。這種特殊的古地理格局和沉積環(huán)境與含油氣系統(tǒng)的發(fā)育有密切關(guān)系，有利的沉積環(huán)境形成特定的成藏組合[3]。本著“巖相控儲，儲層控藏”的原則，巖相的展布對于控制油氣形成與分布乃至甜點段的劃分都至關(guān)重要[8]。瑪湖凹陷風(fēng)城組作為重要的烴源巖與頁巖油勘探重點層段，對其巖相古地理的深入研究具有重要意義。然而前人對風(fēng)城組巖相展布與沉積環(huán)境仍存在較大分歧：風(fēng)二段湖盆范圍是持續(xù)萎縮還是先擴張再萎縮？白云巖發(fā)育段沉積相為云坪、濱淺湖還是半深湖-深湖？這些科學(xué)問題一定程度上制約了瑪湖凹陷深層油氣的勘探部署和遠(yuǎn)景評價。針對準(zhǔn)噶爾盆地西北緣早二疊世構(gòu)造-沉積環(huán)境及演化過程的研究，有助于進一步認(rèn)識盆地的演化過程，明確原型盆地性質(zhì)，為今后的頁巖油勘探提供有力的理論支撐。

對于準(zhǔn)噶爾盆地下二疊統(tǒng)風(fēng)城組的研究雖然取得了一定的進展，但前人的研究大多認(rèn)為堿性礦物的出現(xiàn)指示淺水環(huán)境[9-11]，然而堿性礦物在深湖-半深湖環(huán)境也可受火山活動及水化學(xué)分層作用導(dǎo)致化學(xué)沉淀[12-13]。盆地及周緣構(gòu)造環(huán)境與火山活動的復(fù)雜性，增加了準(zhǔn)噶爾盆地下二疊統(tǒng)風(fēng)城組巖相古地理的研究難度。本文利用最新的鉆測井、巖心錄井等資料，結(jié)合旋回地層學(xué)搭建地層等時格架，繪制連井巖相分布圖、沉積相展布圖，并結(jié)合軟沉積變形，探究風(fēng)城組的巖相展布與沉積環(huán)境，對進一步研究準(zhǔn)噶爾盆地西北緣早二疊世沉積模式及演化提供重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣位于中亞造山帶哈薩克斯坦山彎構(gòu)造東段，眾多蛇綠巖帶出露，包括達拉布特、白堿灘、巴爾雷克、唐巴勒和瑪依勒等，其形成演化與古亞洲洋在新疆北部的俯沖消亡密切相關(guān)[14-15]。達拉布特斷層兩側(cè)發(fā)育區(qū)域范圍內(nèi)可連續(xù)對比的泥盆系及其上覆的熔積巖層系，指示西準(zhǔn)噶爾地區(qū)受山彎構(gòu)造的影響，泥盆紀(jì)末期殘余洋盆并未全部俯沖消亡，在石炭紀(jì)被逐漸充填[16-17]。西準(zhǔn)噶爾地區(qū)早二疊紀(jì)構(gòu)造運動強烈，伴隨大量的火山活動，發(fā)育大量中基性巖墻群以及后碰撞“A”型花崗巖，大量地質(zhì)年代學(xué)工作表明，花崗巖年齡為318～276 Ma，而巖墻群的年齡為265～255 Ma[18-21]。

瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣重要的生烴凹陷，主力烴源巖是下二疊統(tǒng)風(fēng)城組堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖，是瑪湖凹陷常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生與全油氣系統(tǒng)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[5-7]。風(fēng)城組也是重要的勘探層系，發(fā)育全類型儲集層，呈現(xiàn)與火山巖、裂縫性儲集層共生特征。整體上，風(fēng)城組受陸源碎屑、內(nèi)源化學(xué)以及火山活動的共同作用，為多源混合細(xì)粒沉積建造，形成了砂礫巖-白云質(zhì)砂巖-白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖的有序分布[6]。風(fēng)城組沉積厚度呈現(xiàn)西北厚，東南薄的趨勢，化學(xué)沉淀呈先增加后減少的趨勢，主要劃分為三段，自下而上依次為風(fēng)一段(P1f1)、風(fēng)二段(P1f2)和風(fēng)三段(P1f3)。大量的地球化學(xué)研究表明，風(fēng)一段的古氣候條件由半干旱變潮濕，風(fēng)二段由潮濕變干旱，風(fēng)三段又轉(zhuǎn)變?yōu)榘敫珊礫4，8]。風(fēng)一段下部發(fā)育火山碎屑巖夾火山巖，上部主要過渡為凝灰質(zhì)、白云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖；風(fēng)二段巖性主要為泥質(zhì)白云巖與白云質(zhì)泥巖；風(fēng)三段巖性為泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖，向上過渡到泥質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖以及砂礫巖?，敽枷菔卓谏顚禹搸r油風(fēng)險探井瑪頁1井的突破以及瑪頁1井風(fēng)城組全井段取心，為風(fēng)城組的研究提供了重要的資料。

2 瑪頁1井風(fēng)城組沉積特征

2.1 巖石學(xué)特征

瑪頁1(My1)井位于瑪湖凹陷北部斜坡區(qū)(圖1)，從風(fēng)三段下部出現(xiàn)油氣顯示開始連續(xù)取心，巖心長度為344.77 m(圖2)?；趲r心描述及薄片鑒定，對瑪頁1井風(fēng)城組進行了深入解剖。取心段主要發(fā)育淺湖、半深湖-深湖相及湖底扇沉積，包括泥巖類(云質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖以及泥巖等5種類型的泥巖)、粉砂巖類(云質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖)、硅質(zhì)巖、火山巖(玄武巖)、火山碎屑巖，以及少量的砂-礫巖(砂巖、砂礫巖、凝灰質(zhì)砂礫巖)等。風(fēng)一段下部主要以火山碎屑巖及火山巖為主，表現(xiàn)為熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖及綠泥石蝕變的玄武巖，夾少量的正常碎屑巖沉積，向上逐漸過渡為以泥巖、硅質(zhì)泥巖及云質(zhì)泥巖為主，夾薄層的云質(zhì)粗砂巖。風(fēng)二段以云質(zhì)泥巖、白云巖和硅質(zhì)泥巖為主，泥巖與灰質(zhì)泥巖次之，在中下段出現(xiàn)硅質(zhì)層。在風(fēng)二段的中部及上部發(fā)育大量的硅硼鈉石，為主要的堿湖沉積。風(fēng)三段白云質(zhì)含量明顯減少，陸源碎屑含量增加，下部以灰質(zhì)泥巖為主，向上逐漸過渡為正常的粗碎屑沉積。該段由堿湖沉積逐漸過渡為正常湖盆沉積(圖2)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷位置略圖(a)及井位分布圖(b)[39]

圖2 瑪頁1井風(fēng)城組取心段綜合柱狀圖

2.2 沉積構(gòu)造特征

瑪頁1井風(fēng)城組發(fā)育塊狀、層狀、紋層狀、軟沉積物變形等沉積構(gòu)造。紋層主要表現(xiàn)為長英質(zhì)紋層，碳酸鹽(白云石、方解石)紋層，含硅硼鈉石紋層，硅質(zhì)紋層，以及長英質(zhì)與白云石的混合紋層等(圖3)。紋層主要發(fā)育在云質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖及泥巖中，據(jù)統(tǒng)計風(fēng)一段紋層占比7%，風(fēng)二段紋層占比35%，風(fēng)三段紋層占比20%。

圖3 瑪頁1井風(fēng)城組紋層發(fā)育的主要類型

瑪頁1井風(fēng)城組發(fā)育了大量的軟沉積物變形構(gòu)造，主要集中在風(fēng)二段，包括不同類型的塑性變形構(gòu)造，塑性-脆性混合變形構(gòu)造及脆性變形構(gòu)造，具體表現(xiàn)為包卷層理、微褶皺、微斷層、負(fù)載構(gòu)造、碎屑角礫、微斷層、泄水構(gòu)造、石香腸構(gòu)造等(圖4)。微褶皺和包卷層理普遍發(fā)育(圖4(a)和(e))，包卷層理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)區(qū)分明顯，而微褶皺呈現(xiàn)不規(guī)則和混亂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。枕狀構(gòu)造與負(fù)載構(gòu)造多存在于密度倒轉(zhuǎn)的層系，形成不規(guī)則的下凹形態(tài)，變形直徑為數(shù)厘米，常與微褶皺相伴生(圖4(h)—(n))。碟狀構(gòu)造主要存在于泥巖-白云質(zhì)泥巖互層的層段中，白云質(zhì)含量較高的層段呈如碟狀的上凹紋層，直徑為幾厘米，橫向上斷續(xù)分布，垂向上互相疊置，下部可見垂直泄水通道被碳酸鹽礦物充填(圖4(i))。石香腸構(gòu)造主要出現(xiàn)在高異質(zhì)巖相中，尺度為毫米至厘米級，多與微褶皺相伴生。深灰色泥巖和白色碳酸鹽巖層之間表現(xiàn)為不規(guī)則的紋理接觸關(guān)系。碳酸鹽巖呈部分破碎、分段或呈不規(guī)則透鏡狀或長條狀(圖4(d)—(g))。微斷層多為正斷層，普遍出現(xiàn)在層狀及紋層狀云質(zhì)巖、泥巖類層系中，向上覆和下伏的未變形層或者塑性變形層逐漸尖滅和消亡(圖4(b)—(c)和 (j)—(l))。微斷層的延伸距離從一厘米到數(shù)十厘米不等?，旐?井風(fēng)城組普遍出現(xiàn)碎屑角礫層及正粒序?qū)永?圖4(h)和(m))。破碎角礫總體呈棱角狀-次棱角狀，整體表現(xiàn)為下粗上細(xì)，無定向性。碎屑角礫的直徑為毫米至厘米級，部分碳酸鹽巖角礫可見撕裂構(gòu)造，呈不規(guī)則幾何形態(tài)。

圖4 瑪頁1井風(fēng)城組巖心的軟沉積變形特征

不僅限于瑪頁1井，在風(fēng)南1井、風(fēng)4井、風(fēng)7井和艾克1井等瑪北地區(qū)骨干井均發(fā)育大量軟沉積變形構(gòu)造[22]，說明瑪北地區(qū)風(fēng)二段普遍發(fā)育大量軟沉積變形構(gòu)造。軟沉積變形構(gòu)造具有明顯構(gòu)造指示意義。包卷層理、微褶皺、負(fù)載構(gòu)造等為塑性變形構(gòu)造，其成因與高壓孔隙水的液化作用有關(guān)，指示未固結(jié)沉積物中存在不穩(wěn)定的密度梯度，受水平以及垂直剪切應(yīng)力的作用，在半固結(jié)-未固結(jié)沉積物中產(chǎn)生塑性形變。由于在風(fēng)城組巖心中未見槽狀交錯層理、丘狀交錯層理、過渡性層理等指示河流、風(fēng)暴、波浪或者潮汐作用形成的典型沉積構(gòu)造，所以可以排除強風(fēng)暴浪、潮汐作用、快速負(fù)載等影響[22]。前人研究表明，同沉積間歇性的地震活動及其引發(fā)的重力流沉積可能是風(fēng)城組塑性變形構(gòu)造的主要觸發(fā)機制，說明風(fēng)二段沉積過程中構(gòu)造活動強烈，沉積過程伴隨強地震的幕式活動[23-24]。

2.3 單井沉積相分析

瑪北地區(qū)風(fēng)二段沉積相一直是爭議的焦點。判別風(fēng)二段沉積相類型對于判別準(zhǔn)噶爾盆地西部地區(qū)二疊紀(jì)盆地屬性具有重要意義。由于其細(xì)粒沉積巖與化學(xué)巖共生的特點，部分學(xué)者解釋為云坪沉積或濱-淺海沉積[10-11，25]，另有部分學(xué)者認(rèn)為風(fēng)二段為半深湖-深湖沉積[22，26]?；诂旐?井上述沉積學(xué)特征，瑪北地區(qū)風(fēng)城組沉積過程中具有以下特征：(1)該地區(qū)風(fēng)城組屬于封閉環(huán)境，白云質(zhì)巖廣泛發(fā)育。而云坪多形成于潟湖環(huán)境，潮汐活動對封閉湖盆的改造作用有限，其潮差無法在數(shù)百公里的斜坡帶上形成百米厚的云坪沉淀，所以風(fēng)城組并非云坪沉積。(2)風(fēng)城組主要為細(xì)粒沉積，少見砂巖夾層，未見泥裂、雨痕等暴露標(biāo)志。而潮坪環(huán)境湖平面在平均高潮線與平均低潮線之間振蕩，周期性處于暴露環(huán)境。由此可進一步證明該層段白云質(zhì)泥巖并非發(fā)育于潮坪環(huán)境。(3)巖心顯示風(fēng)二段泥巖-白云質(zhì)泥巖大量發(fā)育，發(fā)育紋層或塊狀構(gòu)造，不發(fā)育交錯層理。而淺湖沉積位于浪基面之上，易受波浪影響形成交錯層理等沉積構(gòu)造，故風(fēng)城組形成于穩(wěn)定的滯水環(huán)境而非淺湖亞相；(4)風(fēng)二段多為正粒序沉積，大量發(fā)育軟沉積變形構(gòu)造，不具有灘砂-砂壩互層或反粒序沉積的特點，而是湖底扇的典型特征。(5)瑪頁1井風(fēng)城組泥巖整體呈現(xiàn)為黑色-灰黑色，指示還原性環(huán)境，多項地球化學(xué)指標(biāo)也已經(jīng)證明風(fēng)城組處于封閉缺氧的沉積環(huán)境[4，27-28]；而濱淺湖環(huán)境位于浪基面之上，必然受到氧化作用影響，泥巖多為淺色或紅色-紅褐色，無法形成如瑪頁1井風(fēng)城組等上百米厚的灰黑色泥巖沉積。(6)通過對瑪頁1井總有機碳含量(TOC)與總硫含量(TS)進行地球化學(xué)研究，表明瑪頁1井風(fēng)城組尤其是風(fēng)二段TOC和TS關(guān)系與硫化靜水環(huán)境相吻合[29]，而濱湖、淺湖無法形成大段的厚層高硫沉積。(7)瑪北地區(qū)有機質(zhì)類型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型為主，干酪根主要由腐泥組、殼質(zhì)組構(gòu)成，有機質(zhì)主要來自藻類堆積物，被細(xì)菌改造有機質(zhì)的類脂殘留物以及部分浮游動物，多形成于穩(wěn)定滯水環(huán)境的垂直沉降[30-33]。

綜合以上證據(jù)，瑪頁1井風(fēng)一段發(fā)育水下熔結(jié)凝灰?guī)r、火山碎屑巖以及玄武巖，指示頻繁火山活動下的淺湖沉積；風(fēng)二段普遍發(fā)育還原性環(huán)境下的黑色-灰黑色細(xì)粒沉積，未見波痕、泥裂、雨痕等淺水或暴露標(biāo)志，指示半深湖-深湖亞相沉積；風(fēng)三段陸源碎屑含量增加，說明水體變淺。

3 瑪湖凹陷風(fēng)城組巖相剖面分析

以瑪頁1井巖心磁化率測量分析為基礎(chǔ)進行旋回地層學(xué)分析，在瑪頁1井取心層段識別出9個長偏心率周期，故將風(fēng)一段上部至風(fēng)三段下部劃分為9個四級旋回(圖5，瑪頁1井)。綜合考慮骨干井在全區(qū)的展布、構(gòu)造位置與地層沉積厚度，選取多口井建立連井剖面，并根據(jù)連井剖面測井曲線特征，將瑪頁1井旋回劃分?jǐn)U展至瑪北地區(qū)，建立等時格架。結(jié)合新疆油田針對瑪湖北部測井曲線與巖相的對應(yīng)關(guān)系[34]，根據(jù)伽馬曲線判斷其所含鈾、釷、鉀元素含量，進而區(qū)分火山碎屑巖、細(xì)粒沉積巖、砂巖以及化學(xué)巖類；根據(jù)中子測井曲線區(qū)分其對中子的減速能力進而判別粉砂巖、泥巖；根據(jù)電阻率曲線的異常區(qū)分白云(質(zhì))巖、灰(質(zhì))巖以及含堿性礦物層段；根據(jù)密度曲線區(qū)分火山巖與沉積巖。利用以上方法，瑪湖凹陷識別出泥巖、灰質(zhì)泥巖、白云質(zhì)泥巖、含堿性礦物泥巖、粉砂巖、灰質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖、含堿性礦物粉砂巖、砂礫巖、白云巖和純堿段等14種巖相，并基于等時性原理，建立巖相連井對比剖面(圖5)。

3.1 瑪南地區(qū)巖相展布特征分析

該剖面(圖5)貫穿瑪南—瑪西—瑪北三個區(qū)域，近北東—南西走向?，斈系貐^(qū)剖面經(jīng)過瑪湖28井、瑪湖49井和瑪湖48井，剖面主要巖相包括砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖?，敽?8井主要發(fā)育砂巖-粉砂巖，風(fēng)二段下部為砂礫巖夾泥巖薄層，中部主要為砂巖-粉砂巖沉積，頂部發(fā)育基性巖，少見厚層泥巖。瑪湖49井砂礫巖含量減少，粉砂巖含量增加，風(fēng)二段整體為砂巖夾薄層粉砂巖，在風(fēng)二段下部存在薄層泥巖沉積，頂部發(fā)育基性巖且厚度較瑪湖28井有所增加?，敽?8井沉積厚度增大，砂礫巖含量明顯增加，主要為砂礫巖-砂巖互層，基本不含泥巖，在風(fēng)二段下部發(fā)育薄層粉砂巖。

由此可見，瑪南地區(qū)主要為碎屑巖沉積，且主要為砂礫巖-砂巖沉積，化學(xué)沉積作用較弱?，敽?8井砂礫巖含量最高且沉積厚度相對較大，說明陸源碎屑供給充足且搬運距離較短，為扇三角洲近源端沉積?，敽?8井砂礫巖-砂巖巖相占主導(dǎo)地位，推測為另一個扇體的近源端?，敽?9井砂礫巖含量較少，主要為砂巖-粉砂巖沉積。由此可見，風(fēng)二段沉積期間瑪湖28井、瑪湖48井分屬于不同的扇體，瑪湖49井為扇體間沉積。此外，瑪湖48井、瑪湖49井及瑪湖28井在風(fēng)二段下部均存在細(xì)粒沉積，推測風(fēng)二段下部存在水進作用。

3.2 瑪西地區(qū)巖相展布特征分析

相較于瑪南剖面，瑪西地區(qū)地層厚度基本不變，自南向北，白云質(zhì)含量明顯增加，主要發(fā)育白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)粉砂巖，存在少量白云質(zhì)泥巖?，敽?06井風(fēng)二段下部出現(xiàn)白云質(zhì)粉砂巖夾層，中部主要為砂巖-白云質(zhì)砂巖，風(fēng)二段上部與風(fēng)三段底部存在部分砂礫巖-白云質(zhì)砂巖沉積。百泉1井風(fēng)一段頂部與風(fēng)二段底部主要發(fā)育灰質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖與白云質(zhì)泥巖。風(fēng)二段下部主要發(fā)育灰質(zhì)粉砂巖夾白云質(zhì)泥巖。風(fēng)二段中部發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖與白云質(zhì)泥巖。風(fēng)二段上部與風(fēng)三段底部發(fā)育砂礫巖、粉砂巖夾薄層泥巖。

瑪西地區(qū)陸源碎屑巖與內(nèi)源化學(xué)沉淀呈此消彼長的關(guān)系，整體表現(xiàn)為沿剖面自南西向北東方向碎屑巖減少，碳酸鹽沉積明顯增加。瑪湖106井整體為粗碎屑沉積，在風(fēng)二段下部存在少量白云質(zhì)粉砂巖夾層；百泉1井風(fēng)二段下部發(fā)育白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖，陸源碎屑含量相對較低，風(fēng)二段下部存在水進作用。風(fēng)二段上部及風(fēng)三段發(fā)育砂巖、粉砂巖，陸源粗碎屑供給充足，推測自風(fēng)二段上部出現(xiàn)進積作用。

3.3 瑪北地區(qū)巖相展布特征分析

瑪北地區(qū)自百泉1井向瑪頁2井沉積厚度加大，且粒度明顯變細(xì)?，旐?井整體為含堿性礦物的泥巖和粉砂巖沉積：風(fēng)一段頂部與風(fēng)二段底部發(fā)育灰質(zhì)泥巖與粉砂巖；風(fēng)二段主要為含堿性礦物粉砂巖與含堿性礦物泥巖沉積，含純堿段夾層；風(fēng)三段底部主要發(fā)育白云質(zhì)泥巖夾灰質(zhì)粉砂巖。風(fēng)南14井堿性礦物含量明顯減少，風(fēng)一段頂部主要發(fā)育灰質(zhì)泥巖夾灰質(zhì)粉砂巖；風(fēng)二段下部發(fā)育白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖，偶見灰質(zhì)泥巖，中部發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖，上部發(fā)育灰質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖，不含白云質(zhì)粉砂巖。風(fēng)三段底部發(fā)育白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖。瑪頁1井風(fēng)一段上頂部發(fā)育白云質(zhì)泥巖夾鈣質(zhì)粉砂巖，風(fēng)二段主要發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)泥巖，存在白云巖夾層，風(fēng)三段底部發(fā)育白云質(zhì)泥巖，白云質(zhì)粉砂巖以及少量灰質(zhì)泥巖。瑪49井風(fēng)一段頂部及風(fēng)二段底部主要為泥巖沉積；風(fēng)二段下部發(fā)育灰質(zhì)粉砂巖夾灰質(zhì)泥巖薄層，中部主要發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖、灰質(zhì)粉砂巖，上部主要發(fā)育灰質(zhì)泥巖與灰質(zhì)粉砂巖互層，偶見泥巖；風(fēng)三段底部主要發(fā)育粉砂巖及灰質(zhì)泥巖。

瑪北地區(qū)自南西向北東方向，地層厚度逐漸減薄，由化學(xué)沉淀逐漸過渡為細(xì)粒碎屑沉積，相變相對緩慢?；瘜W(xué)沉淀主要分為堿性礦物沉淀與碳酸鹽沉淀，其中堿性礦物沉淀主要出現(xiàn)于沉積中心，而碳酸鹽沉淀處于相對邊緣的位置(圖5)。沿剖面自西向東粒度逐漸變粗，堿性礦物逐漸減少，碳酸鹽礦物先增加后減少。純堿段主要集中于瑪頁2井風(fēng)二段，該層段泥巖厚度大于粉砂巖，普遍發(fā)育堿性礦物，根據(jù)地層厚度也可判斷該井更靠近沉積中心。伴隨地層向東逐漸減薄，風(fēng)南14井純堿段消失，主要發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)泥巖沉積，說明水深逐漸變淺，逐漸向盆地邊緣過渡?，?9井白云質(zhì)含量減少，陸源碎屑含量增加，說明陸源碎屑供給相對增強?，斘鳌敱钡貐^(qū)，西側(cè)坡度較陡，向沉積中心方向迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楹瑝A性礦物泥巖-粉砂巖沉積。自沉積中心向北東方向巖相漸變，白云質(zhì)含量先升高。值得注意的是，瑪49井僅在風(fēng)二段中部出現(xiàn)厚層白云質(zhì)粉砂巖沉淀，說明風(fēng)二段中部陸源碎屑供給減少，化學(xué)沉淀作用增強，證明風(fēng)二段中下部存在水進作用。

4 瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積環(huán)境與沉積相分析

4.1 瑪湖凹陷沉積相分析

基于對風(fēng)城組巖心描述、單井相識別、連井巖相對比剖面，確定瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積相主要發(fā)育三角洲-半深湖-深湖沉積，且各時期沉積相展布范圍有所不同，故分別建立風(fēng)一段、風(fēng)二段、風(fēng)三段沉積相展布圖與剖面圖(圖6、圖7)。

圖6 瑪湖凹陷風(fēng)城組各段沉積相展布圖(改自文獻[24])

風(fēng)一段沉積期，沉積范圍最小，克百斷裂帶發(fā)育扇三角洲沉積相，向東迅速過渡為淺湖亞相，沉積中心發(fā)育半深湖-深湖亞相，向湖盆邊緣逐漸變?yōu)闇\湖亞相-河流三角洲相沉積。濱淺湖亞相主要發(fā)育淺灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，深湖相以白云質(zhì)泥巖和泥巖為主，陸源碎屑供給量少，局部出現(xiàn)濁流沉積[8，35]?；鹕交顒又饕性陲L(fēng)一段，集中在夏子街地區(qū)[36]。

風(fēng)二段沉積期地層厚度最大且主要為細(xì)粒沉積物(圖7)，說明瑪湖凹陷深度在該時期達到最大[37]。沉積中心為半深湖-深湖亞相，深湖亞相位于氧化還原界面之下，具有較強還原性，主要發(fā)育塊狀或者層狀白云質(zhì)泥巖，顏色以暗色或深灰色為主，形成了瑪湖凹陷最重要的烴源巖層系。西斜坡的扇三角洲前緣表現(xiàn)為向上變細(xì)的退積堆積樣式，東部為河流三角洲沉積[11，38]。此外，該時期的湖盆受到深層熱液流體及環(huán)境的影響，具有封閉、高鹽度的特征，存在明顯的水化學(xué)分層作用，沉積中心發(fā)育大量的堿性礦物[39-40]。

風(fēng)三段沉積期，沉積由堿湖過渡到正常湖泊沉積，沉積中心以白云質(zhì)泥巖為主，在風(fēng)三段后期湖盆萎縮，陸源碎屑含量明顯增加，在西斜坡發(fā)育前積式扇三角洲前緣，在瑪北地區(qū)發(fā)育淺湖亞相，東部發(fā)育前積式河流三角洲(圖5)。

綜上所述，瑪湖凹陷風(fēng)一段整體為反旋回，風(fēng)二段為正旋回，風(fēng)三段為反旋回，整體呈現(xiàn)進積-退積-進積的充填特征。風(fēng)一段瑪北地區(qū)發(fā)育火山巖、火山碎屑巖建造，指示淺湖沉積。風(fēng)二段下部瑪南地區(qū)為扇三角洲相，向瑪西地區(qū)逐漸過渡為三角洲-濱淺湖亞相，瑪北地區(qū)發(fā)育半深湖-深湖亞相；風(fēng)二段中部發(fā)生水進，半深湖-深湖亞相范圍擴大，指示最大洪泛面。風(fēng)二段上部和風(fēng)三段瑪南地區(qū)再次發(fā)育扇三角洲相，瑪西地區(qū)也發(fā)育三角洲相沉積，瑪北地區(qū)逐漸由半深湖-深湖轉(zhuǎn)變?yōu)闉I淺湖沉積(圖6和圖7)。

4.2 瑪湖凹陷沉積模式分析

通過分析瑪頁1井及鄰區(qū)的巖心和測錄井資料，明確風(fēng)城組巖相類型及典型巖相組合，基于單井相、多井剖面相分析和沉積相展布，建立了風(fēng)城組扇三角洲-淺湖-深湖的多源混積沉積模式。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組沉積具有“外源”、“內(nèi)源”以及火山物質(zhì)等影響的多源混積沉積模式。其中“外源”主要來自瑪南、瑪西的扇三角洲以及瑪北東部河流三角洲陸源碎屑供給，主要在湖盆邊緣形成礫巖、砂巖、粉砂巖等?！皟?nèi)源”主要指由于受到熱液作用影響以及湖盆的封閉性導(dǎo)致湖盆鹽度升高，產(chǎn)生大量準(zhǔn)同生期堿性礦物與碳酸鹽礦物的沉淀。

火山巖主要分布于瑪北地區(qū)風(fēng)一段下部，出現(xiàn)熔結(jié)凝灰?guī)r、火山碎屑巖以及玄武巖，指示瑪北地區(qū)在風(fēng)城組沉積早期火山作用較強烈，火山物質(zhì)供給充足(圖8)。此外，深部物質(zhì)在伸展作用的影響下減壓熔融，在風(fēng)一段中部形成火山巖-火山碎屑巖建造，說明瑪北地區(qū)火山物質(zhì)起主導(dǎo)作用(圖8)。由于早二疊世強烈的構(gòu)造活動，在風(fēng)一段上部與風(fēng)二段下部沉積過程中，物源區(qū)與沉積區(qū)高差增大，陸源碎屑供給增強，在瑪南地區(qū)形成諸多扇三角洲砂礫巖沉積，扇體間主要為砂巖-粉砂巖沉積，“外源”為主要沉積模式；瑪西地區(qū)“外源”作用逐漸減弱，發(fā)育白云質(zhì)砂巖-白云質(zhì)粉砂巖互層沉積，說明“外源”碎屑物供給減弱的同時“內(nèi)源”化學(xué)沉淀也同樣發(fā)育；自瑪西向瑪北“內(nèi)源”沉淀逐漸成為主導(dǎo)，堿性礦物主要分布于盆地中心，碳酸鹽礦物分布具有分帶性的特征。三角洲-濱淺湖的細(xì)砂-粉砂巖以及泥巖在洪水、風(fēng)暴、地震等地質(zhì)事件作用下，失穩(wěn)滑塌形成濁流進入半深湖-深湖沉積區(qū)，也導(dǎo)致風(fēng)二段發(fā)育諸多軟沉積變形[41]。在風(fēng)二段中部，瑪南地區(qū)自砂礫巖沉積演化為砂巖-粉砂巖沉積，說明“外源”沉積作用減弱；瑪西地區(qū)白云質(zhì)含量明顯增加，指示“內(nèi)源”化學(xué)沉淀作用增強；瑪北地區(qū)發(fā)育大量白云質(zhì)粉砂巖-白云質(zhì)泥巖-堿性礦物沉淀，并向西南與東北方向持續(xù)延伸，碳酸鹽礦物在瑪西地區(qū)以及瑪北東部斜坡區(qū)也比較發(fā)育，指示“內(nèi)源”化學(xué)沉淀作用在風(fēng)二段起主導(dǎo)作用，風(fēng)二段湖平面上升，出現(xiàn)最大洪泛面(圖8)。此外，在風(fēng)二段存在凝灰質(zhì)沉積，指示構(gòu)造活動伴隨的火山作用。在風(fēng)二段上部—風(fēng)三段，瑪南地區(qū)砂礫巖再次發(fā)育，指示扇三角洲進積作用；瑪西地區(qū)發(fā)育礫巖沉積，指示新的扇三角洲沉積形成，“外源”取代“內(nèi)源”起到了主導(dǎo)作用；在瑪北地區(qū)，堿性礦物沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為碳酸鹽礦物沉淀，向東北方向粉砂巖沉積逐漸取代碳酸鹽巖沉淀，說明東部“外源”沉積體系再次形成，指示進積過程(圖8)。綜上所述，風(fēng)城組是受到外源陸源碎屑沉積、內(nèi)源化學(xué)沉積作用(碳酸鹽與堿性礦物)以及伴生火山作用的共同影響，構(gòu)成經(jīng)典“間斷-交叉”形式的多源混積沉積模式(圖8)。

圖8 瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積模式圖(改自文獻[24])

5 結(jié) 論

通過對準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)風(fēng)城組進行單井相識別、單井巖心觀察、多井巖相劃分與連井巖相對比，為沉積相展布分析提供有力證據(jù)，得到以下認(rèn)識：

(1)瑪頁1井風(fēng)城組風(fēng)一段下部發(fā)育水下熔結(jié)凝灰?guī)r、火山碎屑巖及玄武巖，風(fēng)二段普遍發(fā)育黑色-灰黑色細(xì)粒沉積巖，大量發(fā)育軟沉積變形構(gòu)造，發(fā)育紋層及塊狀構(gòu)造，未見泥裂、雨痕等暴露標(biāo)志，風(fēng)三段陸源碎屑含量增加，說明瑪頁1井風(fēng)一段為淺湖沉積，風(fēng)二段為半深湖-深湖亞相，風(fēng)三段水體變淺。

(2)瑪湖凹陷風(fēng)城組自南西向北東方向發(fā)育扇三角洲相-湖泊相-河流三角洲相沉積，風(fēng)一段瑪北地區(qū)主要為淺湖沉積，火山活動強烈，火山物源供給充足。風(fēng)二段中下部瑪南地區(qū)砂礫巖逐漸減少，瑪西地區(qū)由白云質(zhì)砂巖演化為白云質(zhì)粉砂巖，瑪北地區(qū)發(fā)育高鹽度半深湖-深湖沉積，在湖盆中心發(fā)育堿性礦物沉淀，邊緣發(fā)育碳酸鹽沉淀，均說明瑪湖凹陷風(fēng)二段存在水進作用，沉積范圍最大。風(fēng)二段上部及風(fēng)三段瑪南—瑪西地區(qū)砂礫巖含量增加，瑪北地區(qū)陸源碎屑增加，說明進積作用加強，湖盆萎縮，逐漸演化為扇三角洲-濱淺湖沉積。

(3)準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)風(fēng)城組沉積過程中物源供給穩(wěn)定，構(gòu)造活動強烈，并伴隨多期火山活動。熱液作用及環(huán)境也導(dǎo)致封閉湖盆礦化度升高，化學(xué)沉積作用增強。陸源碎屑、內(nèi)源化學(xué)沉淀以及火山物質(zhì)共同作用，形成了瑪湖凹陷風(fēng)城組多源混積的沉積模式。