孫國(guó)強(qiáng)，謝 梅，張永庶，趙明君，康 健，史基安

（1.中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

0 引言

柴達(dá)木盆地是我國(guó)重要的含油氣盆地之一，近幾年油氣勘探取得了一系列重大突破：英雄嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)高豐度油氣藏；昆北斷階帶落實(shí)億噸級(jí)油氣田；馬北地區(qū)精細(xì)勘探取得較大進(jìn)展。但是隨著整個(gè)柴達(dá)木盆地油氣勘探和開(kāi)發(fā)的不斷深入，勘探重點(diǎn)也由早期的構(gòu)造油氣藏逐漸向構(gòu)造和巖性油氣藏并重的方向轉(zhuǎn)變，因此，對(duì)重點(diǎn)油氣勘探區(qū)域開(kāi)展沉積相及沉積微相的深入研究，明確區(qū)域沉積模式和砂體的展布規(guī)律，對(duì)于尋找構(gòu)造和巖性油氣藏具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地是中國(guó)西部一個(gè)大型的中—新生代含油氣盆地［1］。研究區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣西段馬海凸起北部（簡(jiǎn)稱“馬北”），北面以馬仙斷裂與賽昆斷陷相鄰，西面以陵間斷裂與一里坪坳陷相鄰。柴北緣地區(qū)關(guān)于沉積相的研究相對(duì)較少且分歧較大，前人的研究成果可歸納為以下3點(diǎn)：①主要是河流—三角洲—湖泊沉積，局部為沖積扇—河流—湖泊沉積體系［2］；②冷湖—潛西地區(qū)主要發(fā)育一套沖積扇—辮狀河—湖泊相沉積體系組合［3-4］，馬?！习讼傻貐^(qū)則發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊相沉積體系組合［5-7］；③以濱—淺湖灘壩亞相和湖泊三角洲相為主，而不是河流相和泛濫平原相［8］。筆者在巖心資料分析的基礎(chǔ)上，利用20多口井的測(cè)井及錄井資料，深入研究了馬北地區(qū)沉積亞相及沉積微相的發(fā)育和分布規(guī)律，以期為該區(qū)進(jìn)一步的油氣勘探提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

2 沉積相的識(shí)別標(biāo)志

2.1 巖石及礦物特征

馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段（E31）巖性主要為灰色或灰綠色礫巖、含礫粗砂巖、褐色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。根據(jù)測(cè)井及巖心資料，將下干柴溝組下段進(jìn)一步劃分為3個(gè)巖性段：Ⅰ號(hào)巖性段（E31-1）、Ⅱ號(hào)巖性段（E31-2）及Ⅲ號(hào)巖性段（E31-3）。下部的Ⅲ號(hào)巖性段以灰色礫巖、灰色粗砂巖及棕色泥質(zhì)粉砂巖互層為主；中部的Ⅱ號(hào)巖性段以褐色泥質(zhì)粉砂巖和泥巖夾少量的灰色細(xì)砂巖為主；上部的Ⅰ號(hào)巖性段以褐色粉砂巖和褐色泥巖為主。 研究區(qū)下干柴溝組下段的儲(chǔ)集巖主要為辮狀河河道砂體，巖石類型主要為巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖及巖屑砂巖。砂巖的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較差，整體上分選性以中等為主，個(gè)別較差。磨圓度以次棱角狀—次圓狀為主（圖版Ⅰ-1）。碎屑顆粒中長(zhǎng)石風(fēng)化程度較深，顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)式為主，少量為漂浮式接觸。砂巖中膠結(jié)物和雜基主要分布于粒間孔和孔隙喉道中（圖版Ⅰ-2），或分布于碎屑顆粒表面呈黏土膜狀（圖版Ⅰ-3），特別是在喉道中的分布，對(duì)滲透率的影響較大。膠結(jié)物含量較低，雜基主要為泥質(zhì)雜基，含量變化大，主要分布于顆粒間。巖石膠結(jié)類型以孔隙型為主，偶見(jiàn)基底型。

2.2 沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造及組合特征是識(shí)別沉積體系的有效標(biāo)志，反映了沉積介質(zhì)的性質(zhì)、流體水動(dòng)力情況、沉積物搬運(yùn)和沉積方式［9］。馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段砂巖中廣泛發(fā)育平行層理（圖版Ⅰ-4）、槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理（圖版Ⅰ-5）和波狀層理（圖版Ⅰ-6）等，且自下而上逐漸變細(xì)，具有河流沉積典型的“二元結(jié)構(gòu)”特征。結(jié)合構(gòu)造背景與沉積環(huán)境分析，認(rèn)為其主要形成于辮狀河河流相沉積環(huán)境中。同時(shí)，該區(qū)砂巖、粉砂巖中發(fā)育的平行層理和大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理等主要見(jiàn)于心灘和邊灘的沉積環(huán)境中；波狀層理及脈狀層理等主要見(jiàn)于河漫灘和泛濫平原的沉積環(huán)境中。

2.3 巖石粒度分析

沉積巖的粒度受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式和沉積環(huán)境等因素控制，反過(guò)來(lái)這些控制因素必然會(huì)在沉積巖的粒度性質(zhì)中得到反映，因此，碎屑巖的粒度分布和分選性是判別沉積環(huán)境的良好標(biāo)志［10］。利用馬北地區(qū)取心井粒度分析資料，研究了該區(qū)下干柴溝組下段主要粒度概率累積曲線特征（圖1）。從圖1可看出，研究區(qū)粒度概率曲線主要表現(xiàn)為典型的兩段式，由懸浮搬運(yùn)組分和跳躍搬運(yùn)組分兩部分組成。跳躍組分總體含量較高，其斜率為65°～70°，說(shuō)明分選較好；懸浮總體比較發(fā)育，其與跳躍總體之間的截點(diǎn)較細(xì)，粒度Φ值為2.0～3.0，基本不存在滾動(dòng)組分，反映了以河流作用為主要沉積應(yīng)力的沉積特征。

圖1 馬北地區(qū)下干柴溝組下段粒度概率圖Fig.1 Grain size probability graph of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

2.4 測(cè)井相特征

測(cè)井相與沉積環(huán)境和沉積物之間存在密切的關(guān)系，不同的測(cè)井曲線特征反映的巖性組合及沉積相也不同［11］。通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線的幅度、形態(tài)、組合特征及接觸關(guān)系等方面進(jìn)行綜合分析，可識(shí)別出不同沉積環(huán)境和沉積微相的測(cè)井響應(yīng)特征［12-13］。對(duì)于柴北緣古近系下干柴溝組下段而言，自然伽馬曲線和自然電位曲線與取心井段的地層巖性組合和沉積相序列擬合關(guān)系最好［3］。結(jié)合取心資料，對(duì)馬北地區(qū)20多口主要探井的測(cè)井曲線進(jìn)行了巖性及巖相解釋，結(jié)果表明該區(qū)測(cè)井曲線主要表現(xiàn)為箱形、鐘形、指狀和線形等5種類型，分別代表了不同的巖性組合（圖2）。由于馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段以辮狀河河流相沉積為主，主要發(fā)育心灘和河床滯留相的礫巖、砂礫巖或砂巖，且沉積時(shí)水動(dòng)力條件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均存在差異，因此造成了砂體的粒徑、厚度、沉積構(gòu)造以及在測(cè)井曲線上的反映也存在較大差異（圖3）。

圖2 馬北地區(qū)各種微相測(cè)井曲線標(biāo)志特征Fig.2 Characteristics of logging curves of sedimentary microfacies in northern Mahai area

圖3 馬北12井單井相綜合柱狀圖Fig.3 The columnar section of fluvial facies of Lower Xiaganchaigou Formation in Mabei 12 well

3 沉積相與沉積特征

通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定和測(cè)井相分析，對(duì)研究區(qū)的單井沉積相進(jìn)行了分析，并結(jié)合地震剖面反射特征，繪制了連井沉積微相剖面圖（圖4），在此基礎(chǔ)上，繪制了研究區(qū)下干柴溝組下段各沉積時(shí)期的沉積微相平面圖（圖5）。沉積相研究表明：馬北地區(qū)主要為辮狀河河流相沉積，辮狀河河道由北東向南西方向延伸，物源來(lái)自東北方向；在辮狀河河床及周緣主要發(fā)育河床亞相和河漫亞相，其中河床亞相包括心灘、河床滯留和邊灘沉積，河漫亞相包括河漫灘和泛濫平原沉積。

3.1 河床亞相

馬北地區(qū)古近紀(jì)辮狀河主要發(fā)育具有快速堆積和遷移特征的河床沉積，河床沉積主要包括心灘沉積、河床滯留沉積和邊灘沉積。

（1）心灘沉積物主要為中—粗砂巖、含礫砂巖和礫巖，粒度較粗且變化大。砂巖和礫巖的單層厚度多為幾米至二十幾米。礫巖以細(xì)礫巖為主，發(fā)育少量中礫巖，其中礫石多為次棱角狀至次圓狀，向下游方向磨圓度逐漸增高。含礫砂巖中主要發(fā)育平行層理、大型板狀交錯(cuò)層理及槽狀交錯(cuò)層理，其中礫石磨圓較差，主要為次棱角狀，分選也較差，成分復(fù)雜，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低。心灘沉積物在自然伽馬曲線上主要表現(xiàn)為鐘形（圖2）。

圖4 馬北地區(qū)下干柴溝組下段沉積微相剖面圖Fig.4 The sedimentary microfacies profile of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

圖5 馬北地區(qū)下干柴溝組下段沉積微相平面圖Fig.5 The sedimentary microfacies distribution of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

（2）河床滯留主要發(fā)育于馬北地區(qū)第三系下干柴溝組下段下部（Ⅲ號(hào)巖性段）（圖3），巖性主要為灰色細(xì)礫巖、砂礫巖與含礫粗砂巖互層，厚度常達(dá)10 m以上。礫巖中大的礫石直徑可達(dá)10 cm左右，且成分復(fù)雜，主要為火山巖和變質(zhì)巖，磨圓中等，以次棱角狀—次圓狀為主。而絕大部分粗碎屑巖為含細(xì)礫粗砂巖和細(xì)礫巖，礫石直徑多為2～6 mm。

（3）邊灘沉積在馬北地區(qū)相對(duì)發(fā)育較少，僅在馬北8井、馬北12井等井中見(jiàn)到少量的邊灘微相砂巖。這些砂巖的厚度變化較大，單層厚一般為幾米至十幾米，顏色以灰色、淺棕灰色或灰黃色為主，巖性主要為粗砂巖和含礫砂巖。砂巖碎屑顆粒分選中等，磨圓較好，一般為次棱角狀—次圓狀。砂巖中常見(jiàn)交錯(cuò)層理和平行層理，含礫砂巖中發(fā)育有大型板狀交錯(cuò)層理。邊灘沉積物在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為指狀（圖2）。

3.2 河漫亞相

馬北地區(qū)古近紀(jì)辮狀河除發(fā)育河床沉積外還發(fā)育河漫沉積，河漫沉積主要包括河漫灘沉積和泛濫平原沉積。

（1）河漫灘是河床內(nèi)部較平坦的部分，平水期無(wú)水，洪水期河水漫溢出河床，淹沒(méi)平坦的河谷谷底，形成河漫灘沉積。馬北地區(qū)河漫灘沉積比較發(fā)育，沉積物主要為棕色和褐色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖及細(xì)砂巖，發(fā)育波狀層理，化石少見(jiàn)，常見(jiàn)干裂和雨痕。

（2）泛濫平原位于辮狀河河道之間，主要在洪水泛濫時(shí)期發(fā)生沉積。由于長(zhǎng)期暴露于大氣的強(qiáng)氧化環(huán)境中，泛濫平原形成的砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖等細(xì)粒沉積物多表現(xiàn)出強(qiáng)氧化色。馬北地區(qū)泛濫平原沉積在巖心上主要呈現(xiàn)為棕紅色泥巖或砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒沉積，也可見(jiàn)到砂和粉砂等碎屑沉積物薄夾層，在細(xì)粒沉積中層理等沉積構(gòu)造不發(fā)育。測(cè)井曲線表現(xiàn)為自然電位曲線平直，接近泥巖基線，自然伽馬曲線多表現(xiàn)為中—低幅線形（圖2）。

4 沉積相分布與演化

馬北地區(qū)在下干柴溝組下段沉積時(shí)期主要受北部祁連山方向的物源區(qū)控制，形成以辮狀河河流相為主的沉積環(huán)境，物源來(lái)自東北方向。根據(jù)巖性及測(cè)井分析，研究區(qū)下干柴溝組下段可劃分為3個(gè)沉積時(shí)期：下干柴溝組下段沉積早期的Ⅲ號(hào)巖性段沉積時(shí)期、下干柴溝組下段沉積中期的Ⅱ號(hào)巖性段沉積時(shí)期和下干柴溝組下段沉積晚期的Ⅰ號(hào)巖性段沉積時(shí)期。從沉積微相平面圖（圖5）上可以看出，研究區(qū)下干柴溝組下段從Ⅲ號(hào)巖性段沉積時(shí)期到Ⅰ號(hào)巖性段沉積時(shí)期為一明顯的水退過(guò)程。在Ⅲ號(hào)巖性段沉積時(shí)期，主要發(fā)育辮狀河的河床滯留沉積，在辮狀河河道之間發(fā)育有河漫灘和泛濫平原沉積，在河漫灘和心灘的邊緣發(fā)育有邊灘微相［圖5（a）］；至Ⅱ號(hào)巖性段沉積時(shí)期，水量減少，早期發(fā)育在河床中部的心灘和邊灘逐漸演化為河漫灘，心灘消失，邊灘也僅發(fā)育在河漫灘的邊緣［圖5（b）］；Ⅰ號(hào)巖性段沉積時(shí)期，水量進(jìn)一步減少，辮狀水道增多，河床范圍逐漸減小，河漫灘范圍進(jìn)一步增大［圖5（c）］。總體而言，下干柴溝組下段沉積期，研究區(qū)主要為辮狀河河流相沉積，早期水量較大，河床亞相沉積（特別是河床滯留沉積微相和心灘微相）發(fā)育，晚期水量減少，河漫灘亞相沉積發(fā)育，表現(xiàn)為明顯的水退過(guò)程。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)下干柴溝組下段主要發(fā)育辮狀河河流相沉積，沉積相類型包括：①河床亞相的心灘沉積、河床滯留沉積和邊灘沉積；②河漫亞相的河漫灘沉積和泛濫平原沉積。

（2）在下干柴溝組下段沉積時(shí)期，研究區(qū)為一明顯的水退過(guò)程。早期以河床滯留和心灘沉積為主；中期隨水位下降，河床范圍減小，心灘逐漸演化成為河漫灘；晚期河床范圍縮小，河漫灘范圍進(jìn)一步增大。

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