塔里木盆地西南部下白堊統(tǒng)碎屑巖沉積環(huán)境分析

1下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群塔里木盆地西南部沿著昆侖河分布著一套厚度為1000公里的下白牙碎屑巖（圖1-1）。底部以暗紅色塊狀礫巖與下伏晚侏羅世庫仔貢蘇組桔紅色砂巖相區(qū)分(鐘大康等,2002),頂部以灰白色厚層塊狀石英砂巖與上覆早白堊世庫克拜組紫紅色泥巖分開,上白堊統(tǒng)至古近系為一套海相旋回地層(郝詒純等,2000;薛蓮花等,1998),上下均為整合接觸。新疆石油管理局地調(diào)處107處1976年將該套地層命名為克孜勒蘇群。巨厚的碎屑砂巖是油氣勘探的重要目的層系,但前人對研究區(qū)內(nèi)目的層系的劃分、沉積相特征、砂體展布、沉積相平面分布規(guī)律及儲層性質(zhì)未作深入研究,所以塔里木盆地西南部昆侖山前早白堊世沉積儲層研究仍然是個遺留問題,影響著油氣勘探的深入研究。筆者等人首次在昆侖山前自東(和田阿其克地區(qū))向西(喀什康蘇地區(qū))對十余條露頭剖面進(jìn)行了測量和沉積儲層描述,并結(jié)合鉆井的沉積儲層研究工作,首次對下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群逾千米地層進(jìn)行巖性段的劃分和對比,分析了沉積環(huán)境演化及平面分布規(guī)律,探討了盆地演化和油氣儲層的性質(zhì)。研究區(qū)東起和田,西至烏依塔克,沿喀什—和田公路呈一狹長條帶,東經(jīng)74°30′～80°31′,橫跨葉城凹陷、齊姆根凸起及喀什凹陷南部地區(qū),也是沿昆侖山前早白堊世盆地的分布區(qū)。主要研究剖面為普司格、依格孜牙、克里陽、和什拉甫、塔木河、棋盤、七美干、同由路克等8條剖面(圖2)。以同由路克剖面為例(圖3),根據(jù)巖相組合和生物特征將克孜勒蘇群自下而上分成五段:第1段:1～16層,紫紅色砂泥巖段,厚198.11m。灰綠色薄層中—細(xì)砂巖,砂巖中含鐵質(zhì)結(jié)核及黃鐵礦晶粒。紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾薄層灰綠色細(xì)砂巖及紫紅色薄層泥質(zhì)粉砂巖。其中1～6層產(chǎn)介形類:皺紋小怪介(Cetacellarugosa)、近橢圓達(dá)蒙介(Damonellasubelliptica)、窄達(dá)爾文介(Darwinulacontracta)和矩形達(dá)爾文介(D.oblonga)(郭憲璞,1995)。為一套淺湖—前扇三角洲沉積。第2段:17～68層,砂礫巖段,厚308.28m。巨厚的淺褐紅色細(xì)礫巖、中礫巖及粗礫巖巖性組合。礫巖成分以石英巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r及砂巖礫為主,磨圓度及分選中等。由多個細(xì)砂巖—中砂巖—粗砂巖—細(xì)礫巖組成向上變粗的扇三角洲沉積序列。第3段:69～77層,礫巖—砂泥巖段,厚94.24m。該段巖性以淺紅色細(xì)—中礫巖、中砂巖、細(xì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖為主。主要沉積相類型為辮狀分流河道、心灘、越岸沉積。第4段:78～85層,砂巖夾薄層泥巖段,厚211.83m。該段巖性組合特征是以棕紅色中、細(xì)砂巖為主,沉積建造由兩套水下分流河道組成的巨厚砂巖夾一套砂泥巖互層沉積組成。第5段:86～105層,泥巖夾砂巖段,厚392.5m。該段的巖性組合特征為濱淺湖相棕紅色粉砂質(zhì)泥巖、灰白色粉砂巖條帶夾三角洲前緣河口壩中、細(xì)砂巖,沉積層序由濱淺湖夾河口壩沉積及水下分流河道沉積組成。2塔西南白堊系克孜勒蘇群沉積環(huán)境根據(jù)野外下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群的巖性、巖相類型、沉積構(gòu)造、遺跡化石、生物化石富集程度及分布狀態(tài)、沉積建造等沉積特征,結(jié)合室內(nèi)粒度分析,地球化學(xué)標(biāo)志分析及重礦物分析等測試資料,塔西南白堊系克孜勒蘇群沉積環(huán)境以沖積扇—扇三角洲沉積體系及辮狀河—辮狀河三角洲沉積體系為主(圖3)。詳細(xì)的沉積相及沉積環(huán)境等特征分述如下:2.1沖積扇—扇三角洲亞相特征白堊系沉積盆地為斷陷盆地(何登發(fā)和李德生,1996),沖積扇—扇三角洲沉積體系及辮狀河—辮狀河三角洲沉積體系是斷陷盆地最主要的沉積環(huán)境之一(李思田,1988)。它的發(fā)展變化受控于盆緣斷裂的活動方式和強(qiáng)度。國外對現(xiàn)代沖積扇的經(jīng)典表述多數(shù)來自半干旱和干旱型沖積扇。早白堊世塔里木盆地處于干旱性氣候(黃克難等,2003;賈進(jìn)華等2001),沉積了巨厚的紅褐色砂礫巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖,研究區(qū)與盆地其他地區(qū)一樣為干旱性氣候,沖積扇—扇三角洲多為干旱扇,其沉積相特征如下:沖積扇是季節(jié)性山間河流攜帶的沉積物在出山口堆積成的扇形體(孫素青,2001)。克孜勒蘇群第1、2段發(fā)育沖積扇,研究區(qū)均有分布。從中可識別出扇根、扇中、扇緣三種亞相。扇根:位于山區(qū)峽谷的出口地段,沉積坡度大,發(fā)育泥石流及河道充填2個微相沉積,研究區(qū)扇根上主要發(fā)育河道沖填的褐紅色中、粗礫巖,礫巖分選性差,無定向排列,成層性差,單層厚度1～3m,具明顯的沖刷充填構(gòu)造,為季節(jié)性洪水快速沉積的主河道組合。扇中:位于沖積扇中部,是沖積扇的主體部分,扇中主要為辮狀分流河道(即主河道的分支)和漫流沉積,巖性為褐紅色—棕紅色砂礫巖。發(fā)育大型槽狀交錯層理,夾漫流沉積,漫流沉積的特征為薄層透鏡體組合,形成席狀或片狀沉積體。扇緣:位于沖積扇的外邊緣、地形平坦、坡度較小的地帶,褐紅色—棕紅色薄—中層粉砂巖,砂巖成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度低。沖積扇垂向上為向上變粗的沉積層序(圖4),扇緣—扇根可以按巖性特征和結(jié)構(gòu)分出5個韻律層。第1韻律層為扇緣細(xì)粒沉積物,以粉砂巖—粗砂巖為主,發(fā)育低角度的沖刷層理,為較好的油氣儲層段;第2韻律層為扇中,主要為砂質(zhì)細(xì)礫巖,發(fā)育大型槽狀交錯層理;第3～5韻律層為扇根,以細(xì)—中礫巖為主,夾薄層含礫棕紅色泥巖(片流沉積)。2.2下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第1段沉積特征扇三角洲具有三層結(jié)構(gòu)(圖5):扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲亞相(薛良清和WEGalloway,1991;孫素青,2001)。扇三角洲平原亞相發(fā)育的微相有礫質(zhì)辮狀河道和洪泛沉積;扇三角洲前緣亞相主要由水下分流河道、河口壩和滑塌淺水重力流沉積組成;前扇三角洲主要由薄層淺灰色泥巖和薄層褐紅色泥巖夾粉砂巖沉積組成。扇三角洲沉積體系在普司格、克里陽、賽格爾塔什、和什拉甫、同由路克等地區(qū)比較發(fā)育,構(gòu)成了下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第1段的主要沉積環(huán)境,其沉積特征如下:前扇三角洲:主要由薄層的紫紅色泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖組成,薄層粉砂巖中有平行和斜交層面的遺跡化石。扇三角洲前緣:主要由中厚層狀、塊狀紫紅色中、細(xì)砂巖、粗砂巖組成。Cruziana遺跡相(爬行跡、覓食跡和居住跡)在扇三角洲前緣比較常見。反映扇三角洲物源供應(yīng)充分,營養(yǎng)豐富(楊式溥,1999)。扇三角洲水下分流河道平均粒徑0.289mm,分選系數(shù)大于1,屬于分選較差的砂巖,偏度大于0.1,屬正偏態(tài)。峰值大于1.11,屬尖銳峰,粒度概率曲線由滾動、跳躍、懸浮三段組分組成,為典型的河流特征。扇三角洲前緣是研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的主要沉積亞相類型之一,也是全盆地的優(yōu)質(zhì)儲層沉積相之一(朱玉新等,2000)。扇三角洲平原:主要由紫紅色含礫粗砂巖、塊狀砂礫巖及礫巖組成,礫巖成分主要為復(fù)成分礫石,礫石成分為石英巖、硅質(zhì)巖、變質(zhì)巖等。礫石分選差,無定向排列。通過對同一成因巖層,從粗到細(xì)依次采集40余塊樣品進(jìn)行粒度分析,編制CM圖解(圖6),扇三角洲自下而上由粉細(xì)砂巖和塊狀雜色砂礫巖組成,其CM圖為平行C=M基線的寬闊圖形,C值為400～3000μm,M值為20～400μm。從CM圖分析可知,樣點(diǎn)的密集部分代表牽引流,為扇三角洲平原和前緣上的辮狀河和水下分流河道沉積,平行基線的點(diǎn)可能代表洪水為動力形成的密度流沉積。2.3沉積相與沉積結(jié)構(gòu)本區(qū)河流沉積體系主要為辮狀河沉積,河道位置不穩(wěn)定,常改道,分叉又合并,在平面上河道呈網(wǎng)狀,因其河道位置常發(fā)生變化有時稱游蕩性河(MiallAD,1993)。辮狀河流一般發(fā)源于盆地外圍山區(qū)或高地,有的位于沖積扇下游,河流短小,水流湍急,所以一般為砂、泥、礫巖混合沉積(吳少波等,2003),沉積物因水流湍急來不及很好分選,河床底部易形成低角度交錯層理和平行層理(圖1-2),礫巖中夾細(xì)粒沉積物。辮狀河沉積相由辮狀河道、邊灘、心灘、越岸沉積等微相組成,研究區(qū)七美干、塔木河等地區(qū)普遍發(fā)育,是構(gòu)成下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第3段的主要沉積環(huán)境(圖7),其沉積特征如下:辮狀河流沉積一般由3個沉積結(jié)構(gòu)組成,即下部以紫紅色砂礫巖、含礫粗砂巖為主的辮狀河道滯流沉積,有時夾透鏡狀中—細(xì)砂巖的心灘沉積為第一結(jié)構(gòu);以紫紅色中厚層中、細(xì)砂巖為主的邊灘沉積構(gòu)成的第二結(jié)構(gòu);以紫紅色薄—中層泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主的越岸沉積為第三結(jié)構(gòu)。由于河床常具有游蕩性,河道不固定,越岸沉積有時無法保存(圖7)。2.4升級成果34段本區(qū)辮狀河三角洲沉積相由辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣及前三角洲亞相組成(朱玉新等,2000)。具體可識別出辮狀分流河道、水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩等微相(圖8),在研究區(qū)全區(qū)比較發(fā)育,尤以葉爾羌河以西更為突出,沉積厚度巨大,組成了葉爾羌河以西白堊系的主要儲層段,是構(gòu)成下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群笫3～4段的主要沉積相。辮狀河三角洲平原亞相主要由辮狀分流河道滯流沉積的紫紅色粗砂巖組成,發(fā)育平行層理及大型槽狀交錯層理(圖1-3、-4),頂面有泥裂,與辮狀河三角洲前緣的區(qū)別是沒有生物活動遺跡化石。辮狀河三角洲前緣主要為水下分流河道的紫紅色、棕紅色厚層中、細(xì)砂巖,發(fā)育牽引流波痕和牽引流作用的鑄膜,分選系數(shù)大于1,分選性差,偏度大于0.1,屬正偏態(tài),峰值大于1.11,屬尖銳峰,概率曲線以滾動組分和跳躍組分為主(圖9)。河口壩由棕紅色、灰色中、細(xì)砂巖組成,槽狀交錯層理和變形層理發(fā)育(圖1-5),概率曲線以跳躍組分為主(圖9),砂巖分選性好,以細(xì)砂巖為主。構(gòu)成下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群第3到第4段。前三角洲主要以棕紅色泥巖及薄層砂巖為主(圖8)。Skolithos,Ophiomopha和Diplocraterion,居住跡和平衡跡及Cruziana遺跡相比較發(fā)育。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群相對優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育于三角洲前緣亞相,以厚度大、物性好為特征,其微相包括辮狀分流河道、水下分流河道和河口壩。2.5齊姆根沉積相下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群的沉積相主要包括扇三角洲、辮狀河及辮狀河三角洲。從沉積構(gòu)造特征來看,下部是粗碎屑巖扇三角洲沉積(砂礫巖),中上部是細(xì)粒碎屑巖辮狀河—辮狀河三角洲沉積。橫向上同由路克地區(qū)沉積厚度最大,普司格地區(qū)厚度最小,由西向東沉積厚度逐漸減小(圖10)。昆侖山前喀什南部凹陷(烏依塔克、庫爾干地區(qū)),齊姆根凸起(同由路克及塔里木河地區(qū)),主要以扇三角洲—沖積扇沉積體系及河流—三角洲沉積體系為主;齊姆根凸起七美干—干加特地區(qū)以河流—三角洲沉積體系為主,缺失扇三角洲—沖積扇體系粗粒沉積物;葉城凹陷和什拉甫地區(qū)以扇三角洲—沖積扇體系為主,缺失河流—三角洲細(xì)粒沉積物,克里陽和普司格地區(qū)以扇三角洲—沖積扇沉積為主(圖11)。3第二沉積相結(jié)構(gòu)侏羅—白堊紀(jì)沉積時期,西南地區(qū)由于地殼的伸展作用,發(fā)育了數(shù)個北西向呈條帶狀分布的斷陷(何登發(fā)和李德生,1996)。白堊紀(jì)早期盆地格局是南部為昆侖造山帶,沉積的坡帶是一系列大的正斷層,沉積對構(gòu)造的響應(yīng)首先是在一系列大的正斷層陡坡處粗粒沉積物快速堆積,形成扇三角洲沉積,并不斷向湖盆進(jìn)積,斜坡增長,坡度變緩,沉積物作用動力從以重力流和牽引流作用為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐誀恳髯饔脼橹鞯霓p狀河流水動力模式。沉積物逐漸變細(xì),沉積中心逐漸向湖盆推進(jìn),形成辮狀河入湖的辮狀河三角洲沉積。這是一種典型的拉張構(gòu)造背景下的斷陷盆地沉積充填模式(圖12)。4下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群儲層精細(xì)結(jié)構(gòu)目前鉆遇下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群的有甫參1井和柯深101井,鉆井的測井分析及巖心觀察油氣顯示良好。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群扇三角洲前緣水下分流河道、三角洲前緣水下分流河道和河口壩等沉積環(huán)境形成了相對優(yōu)質(zhì)儲層。總之,根據(jù)儲層厚度、沉積相類型、儲集空間類型、儲層分布范圍和儲層物性等方面分析表明下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群砂巖儲層多為較好儲層,是塔里木盆地西南部新的油氣勘探層系。儲層分布廣、厚度巨大的下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群儲層厚度最大可達(dá)800余米,細(xì)砂巖可達(dá)400余米,中砂巖儲層厚度可達(dá)200余米,儲層巖性以細(xì)、粉、中砂巖為主,為較好的儲集巖相(金奎勵,2000)。同由路克—干加特細(xì)砂巖最厚達(dá)380～500余米,向東至和什拉甫—普司格等地區(qū)變薄。原生粒間孔發(fā)育孔隙類型基本為剩余原生粒間孔隙(圖1-7、8),少量或微量粒間溶蝕孔隙。剩余原生粒間孔隙為原生粒間孔隙再經(jīng)過機(jī)械壓實、長石及石英的再生長或其他膠結(jié)物充填后的剩余原生粒間孔隙,顆粒邊緣無明顯的溶蝕現(xiàn)象。砂巖面孔率基本上由原生粒間孔隙或剩余原生粒間孔隙組成,顆粒溶孔少見,微孔所占比例較小。孔隙類型組合以原生粒間孔隙和粒間溶孔組合為主,儲集孔隙空間占總孔隙空間的80%以上。同由路克地區(qū)儲層物性在全區(qū)為最優(yōu),孔隙度一般為12%～25%,有的可達(dá)30%,滲透率一般為(10～1000)×10-3μm2,為Ⅰ類儲層(圖13),中孔中滲,有的甚至可以達(dá)到高孔高滲。塔里木河地區(qū),孔隙度一般為6%～12%,滲透率一般為(0.1～10)×10-3μm2,為Ⅱ～Ⅲ類儲層,為低孔低滲至低孔特低滲。和什拉甫至甫司格地區(qū)孔隙度為5%～14%,滲透率為(0.01～1.0)×10-3μm2,為Ⅲ類儲層,屬低孔特低滲。5第二,改革型儲層通過對昆侖山前露頭剖面的測量、沉積儲層特征的詳細(xì)觀察和描述,對鉆井巖心、測井資料以及大量的實驗資料分析,對昆侖山前下白堊統(tǒng)沉積特征及其地質(zhì)意義有以下幾點(diǎn)認(rèn)識:1)下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群自下而上可以劃分5個巖性段,地層沉積厚度沿昆侖山前由西向東逐漸減薄。2)沉積相類型以沖積扇—扇三角洲及辮狀河—辮狀河三角洲為主。昆侖山前喀什南部凹陷(烏依塔克、庫爾干地區(qū)),齊姆根凸起(同由路克及塔里木河地區(qū)),主要以扇三角洲—沖積扇及河流—三角洲為主,齊姆根凸起七美干—