蘇妮娜，金振奎，宋 璠，顧軍鋒，陳 英，張衛(wèi)丹

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580;2.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249)

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北部，是一個(gè)大型的多期構(gòu)造層相互疊置的復(fù)合型沉積盆地。盆地西高東低，西寬東窄，沿北西西-南東東方向延伸，四周被阿爾金山、祁連山、昆侖山所環(huán)繞，盆地總面積為12.1 ×104km2［1］。古近系廣泛分布，出露良好，是柴達(dá)木盆地最重要的含油氣層系之一，剩余油氣資源豐富，勘探潛力巨大。對(duì)于柴達(dá)木盆地的沉積相研究，前人已經(jīng)取得了很多研究成果，主要包括3大方面:一是層序地層學(xué)與沉積相方面的研究［2-4］，二是沉積相特征及其主控因素方面的研究［5-13］，三是沉積相與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層形成的主控因素等方面的研究［14-18］。這些研究大多采用定性的方法，并且研究工作主要集中在柴西、柴北緣等局部地區(qū)，而將柴達(dá)木全盆地作為一個(gè)整體的巖相古地理研究程度較低，沉積相劃分較粗。筆者以三級(jí)層序?yàn)閱卧?，采用單因素分析多因素綜合作圖法［19］，進(jìn)行全盆地沉積相綜合研究，對(duì)于明確優(yōu)質(zhì)烴源巖和儲(chǔ)層的空間分布規(guī)律、尋找有利勘探方向具有重要意義。

1 地層發(fā)育特征

柴達(dá)木盆地古近系在盆地內(nèi)廣泛分布，自下而上劃分為路樂河組()、下干柴溝組下段(E1)3和下干柴溝組上段(E32)3套地層。依據(jù)陸相湖盆層序地層劃分方法，利用野外露頭、鉆井巖心以及地球物理資料的層序地層識(shí)別標(biāo)志，將柴達(dá)木盆地古近系劃分為6個(gè)三級(jí)層序(SQ1～SQ6)、12個(gè)體系域(表1)。其中，路樂河組對(duì)應(yīng)于SQ1～SQ2，巖性以棕褐色、紫灰色礫巖、含礫砂巖為主，夾棕褐色、棕紅色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，為一套洪泛平原、河流相紅色粗碎屑巖系。下干柴溝組下段對(duì)應(yīng)于SQ3～SQ4，巖性以棕紅色砂礫巖、泥巖為主，基本上為一套洪泛平原-河流相紅色粗碎屑巖系，是盆地最主要的一套區(qū)域儲(chǔ)層。下干柴溝組上段對(duì)應(yīng)于SQ5～SQ6，巖性以棕紅色、灰綠色泥巖為主，整體上為一套湖泊相細(xì)粒碎屑巖系。

表1 柴達(dá)木盆地古近系層序地層劃分Table 1 Paleogene stratigraphic sequence division of Qaidam Basin

2 沉積相類型

在前人研究基礎(chǔ)上，綜合野外露頭、巖心及地球物理資料，在柴達(dá)木盆地古近系共識(shí)別出7種沉積相類型，各沉積相類型及特征見表2。

沖積扇相主要分布于盆地周緣的山前地帶，縱向上主要發(fā)育于路樂河組和下干柴溝組下段，巖性以紅褐色礫巖、砂礫巖為主，礫石常呈雜亂堆積(圖1(a))。扇三角洲是沖積扇直接入湖所形成的扇形堆積體，主要分布于阿爾金山前的陡坡地帶，其沉積主體為水下分流河道粗砂巖與砂礫巖，常發(fā)育中小型交錯(cuò)層理、平行層理(圖1(b))。

辮狀河在盆地周緣山前帶呈連片分布，河道下切作用明顯，常發(fā)育沖刷面，與下伏地層呈突變接觸，其垂向序列顯示了自下而上由砂礫巖向中粗砂巖和粉細(xì)砂巖變化的正旋回特征，常發(fā)育大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理及平行層理(圖1(c)、(d)、(f))。古近紀(jì)氣候干旱，在河道沉積之外發(fā)育有大規(guī)模的洪泛平原。洪泛平原地形平坦，河道稀少，處于長期暴露于大氣的強(qiáng)氧化環(huán)境，只有在發(fā)洪水時(shí)才被淹沒，其沉積物主要以紅色、棕褐色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，具有微弱的水平層理，大多呈塊狀。由于研究區(qū)洪泛平原廣泛發(fā)育，故本次研究將其單獨(dú)作為柴達(dá)木盆地的一種沉積相類型列出。辮狀河直接入湖形成了辮狀河三角洲，主要分布于柴西的阿拉爾、大風(fēng)山、躍進(jìn)地區(qū)及柴北緣的鄂博梁、冷湖、馬海、南八仙等地區(qū)，并隨盆地中心的向東遷移而不斷向東進(jìn)積，其最重要的識(shí)別特征是砂巖、礫巖夾灰色、灰綠色泥巖，常見平行層理與板狀交錯(cuò)層理。

柴達(dá)木盆地古近系湖相泥巖為暗色泥巖與薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層，缺乏大套厚層暗色泥巖，故研究區(qū)發(fā)育濱淺湖和半深湖亞相，深湖不發(fā)育。濱淺湖地處弱氧化—弱還原環(huán)境，以暗色泥巖、粉砂巖及細(xì)砂巖為主，常發(fā)育雙向交錯(cuò)層理、脈狀、透鏡狀層理，生物擾動(dòng)構(gòu)造常見(圖1(e)、(g)、(h))。半深湖地處弱還原—還原環(huán)境，以暗色泥巖為主，常發(fā)育水平層理(圖1(i))。

表2 柴達(dá)木盆地古近系主要沉積相類型及特征Table 2 Paleogene sedimentary facies types and features of Qaidam Basin

圖1 柴達(dá)木盆地古近系典型沉積構(gòu)造Fig.1 Paleogene typical sedimentary structures of Qaidam Basin

濁積扇是深水重力流成因的扇狀碎屑巖體，一般形成于半深湖—深湖環(huán)境，為沖積扇-扇三角洲滑塌再沉積所致。研究區(qū)在阿爾金山前的花土溝、咸水泉一帶的下干柴溝組上段發(fā)現(xiàn)濁積扇沉積，其特征為砂巖和礫巖夾于大套灰色、深灰色泥巖、泥灰?guī)r中，分選差，大小混雜，常發(fā)育不完整的鮑馬層序或遞變層理。

3 沉積相演化特征

以三級(jí)層序?yàn)檠芯繂卧?，采用馮增昭提出的定量巖相古地理研究方法——單因素分析多因素綜合作圖法［20-21］，選取了地層厚度、砂巖厚度、礫巖厚度、砂礫巖百分比、暗色泥巖百分比及碳酸鹽巖百分比等單因素，綜合編制柴達(dá)木盆地古近系定量的沉積相圖，總結(jié)各三級(jí)層序發(fā)育時(shí)期的沉積相分布特征及演化規(guī)律。

3.1 路樂河組SQ1沉積相特征

路樂河組SQ1沉積時(shí)期為柴達(dá)木古近紀(jì)坳陷湖盆的形成時(shí)期。此時(shí)期青藏高原開始抬升，隨印度洋板塊向亞歐板塊俯沖過程中，盆地西部阿爾金山前和昆侖山前一帶相對(duì)沉降較快，形成坳陷湖盆，油砂山一帶為沉積沉降中心，發(fā)育半深湖亞相。根據(jù)地震資料和地層厚度推測(cè)旱參1井區(qū)也是沉降中心，發(fā)育半深湖亞相。半深湖外圍的獅子溝、干柴溝、咸水泉地區(qū)以及一里坪地區(qū)廣泛發(fā)育濱淺湖亞相。由于地形坡度較陡，在干柴溝、咸水泉地區(qū)，沖積扇直接入湖形成扇三角洲，沉積物以棕黃色砂礫巖與暗色泥巖互層為特征;昆侖山前的阿拉爾地區(qū)的辮狀河入湖形成小范圍的辮狀河三角洲;切克里克地區(qū)連片發(fā)育辮狀河。沖積扇沉積主要發(fā)育在阿爾金山前的月牙山、尖頂山、牛鼻子梁、鄂博梁地區(qū)以及柴北緣的路樂河、潛山、東臺(tái)1井區(qū)、尕西1和園丘1井區(qū)，沖積扇前端廣泛發(fā)育辮狀河，呈連片條帶狀分布。柴東地區(qū)此時(shí)期為超覆尖滅，未接受沉積。在盆地的其他地區(qū)則廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積(圖2)。

圖2 柴達(dá)木盆地路樂河組SQ1沉積相Fig.2 Sedimentary facies of Lulehe Formation-SQ1 in Qaidam Basin

3.2 路樂河組SQ2沉積相特征

路樂河組上部SQ2時(shí)期，油砂山和一里坪地區(qū)仍然是沉積沉降中心，發(fā)育半深湖亞相;SQ2的濱淺湖面積較SQ1時(shí)期相比明顯擴(kuò)大，阿爾金山前的濱淺湖范圍擴(kuò)展到尖頂山、大風(fēng)山及墩5井區(qū)，一里坪地區(qū)的濱淺湖范圍也有所擴(kuò)大。柴西地區(qū)在阿爾金山前的月牙山、牛鼻子梁地區(qū)發(fā)育沖積扇，在咸水泉地區(qū)發(fā)育扇三角洲;由于濱淺湖面積擴(kuò)大，尖頂山地區(qū)的辮狀河直接入湖形成辮狀河三角洲;與SQ1時(shí)期相比，阿拉爾地區(qū)的辮狀河三角洲消失，辮狀河直接過渡為洪泛平原;切克里克地區(qū)仍然發(fā)育辮狀河。柴北緣祁連山前發(fā)育沖積扇，主要分布在東臺(tái)1、尕西1和園丘1井區(qū);沖積扇前端的冷湖地區(qū)、馬海地區(qū)及陵深1井區(qū)廣泛發(fā)育辮狀河，呈連片條帶狀分布。柴東地區(qū)此時(shí)期為超覆尖滅，未接受沉積。在盆地的其他地區(qū)則廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積(圖3)。

3.3 下干柴溝組下段SQ3沉積相特征

下干柴溝組下段SQ3時(shí)期，阿爾金山前西段和一里坪地區(qū)發(fā)育湖泊相，其中建參1井區(qū)和旱參1井區(qū)是沉積沉降中心，發(fā)育半深湖亞相。柴西的阿拉爾地區(qū)及昆侖山前的切克里克地區(qū)廣泛發(fā)育辮狀河三角洲。扇三角洲主要分布于阿爾金山前的干柴溝、咸水泉和月牙山地區(qū)。沖積扇沉積主要分布于阿爾金山前的牛鼻子梁地區(qū)、柴北緣的路樂河、潛山、東臺(tái)1井區(qū)、馬海地區(qū)及園丘1井區(qū)以及柴南緣的烏圖美仁地區(qū)，這些沖積扇前端向盆地內(nèi)部過渡為連片的辮狀河。柴東地區(qū)此時(shí)期為超覆尖滅，未接受沉積。在盆地內(nèi)部的其他地區(qū)則廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積(圖4)。

圖3 柴達(dá)木盆地路樂河組SQ2沉積相Fig.3 Sedimentary facies of Lulehe Formation-SQ2 in Qaidam Basin

圖4 柴達(dá)木盆地下干柴溝組下段SQ3沉積相Fig.4 Sedimentary facies of lower member of Xiaganchaigou Formation-SQ3 in Qaidam Basin

3.4 下干柴溝組下段SQ4沉積相特征

下干柴溝組下段SQ4時(shí)期，湖泊面積明顯較SQ3時(shí)期增大，油砂山和一里坪地區(qū)仍然是該時(shí)期沉積沉降中心，發(fā)育半深湖亞相。油砂山地區(qū)的半深湖面積擴(kuò)大到咸水泉、獅子溝地區(qū)，濱淺湖范圍向西擴(kuò)展到阿爾金山邊緣，向南擴(kuò)展到阿拉爾及切克里克地區(qū)，向北擴(kuò)展到大風(fēng)山地區(qū)，向東擴(kuò)展到墩5、茫南1井區(qū);一里坪地區(qū)的濱淺湖面積也較SQ3時(shí)期有明顯擴(kuò)大。柴西地區(qū)阿爾金山前的干柴溝、咸水泉和月牙山等地區(qū)繼承性發(fā)育扇三角洲，牛鼻子梁地區(qū)發(fā)育沖積扇。阿拉爾地區(qū)的辮狀河入湖形成辮狀河三角洲。柴北緣祁連山前以辮狀河為主，較SQ3時(shí)期相比缺乏沖積扇沉積，冷湖附近的辮狀河入湖形成辮狀河三角洲。柴南緣的烏圖美仁地區(qū)發(fā)育沖積扇，沖積扇前端為連片狀的辮狀河沉積。柴東地區(qū)此時(shí)期仍然為超覆尖滅，未接受沉積。在盆地的其他地區(qū)則廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積，以紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖沉積為主(圖5)。

圖5 柴達(dá)木盆地下干柴溝組下段SQ4沉積相Fig.5 Sedimentary facies of lower member of Xiaganchaigou Formation-SQ4 in Qaidam Basin

3.5 下干柴溝組上段SQ5沉積相特征

下干柴溝組上段SQ5時(shí)期，柴達(dá)木盆地發(fā)生大范圍湖侵，湖泊面積明顯擴(kuò)大，尤其是濱淺湖面積擴(kuò)大，原來的兩個(gè)濱淺湖連成一片，成為一個(gè)大面積的濱淺湖。濱淺湖范圍向西已推進(jìn)到達(dá)阿爾金山邊緣，向北到達(dá)大風(fēng)山、鄂博梁地區(qū)，向南推進(jìn)到昆侖山邊緣及彎參1井區(qū)，向東推進(jìn)到冷湖-南八仙地區(qū)。半深湖仍然繼承性地分布在油砂山和一里坪地區(qū)，但面積較SQ4時(shí)期更大，同時(shí)油砂山地區(qū)半深湖中的建參1井區(qū)還發(fā)育灰質(zhì)泥巖。一里坪地區(qū)的旱參1、旱2井區(qū)此時(shí)已發(fā)展為半深湖沉積。由于地形坡度大，月牙山地區(qū)的沖積扇入湖后很快進(jìn)入半深湖形成濁積扇。阿爾金山西段連片發(fā)育扇三角洲，阿爾金山中段的尖頂山、大風(fēng)山、鄂博梁地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲。柴北緣祁連山前仍然缺乏沖積扇沉積，主要發(fā)育辮狀河-辮狀河三角洲。柴南緣的烏圖美仁及其以西地區(qū)發(fā)育沖積扇-辮狀河。柴東地區(qū)此時(shí)期開始接受沉積，除了山前發(fā)育辮狀河外，大部分地區(qū)為洪泛平原。在盆地其他地區(qū)也廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積(圖6)。

圖6 柴達(dá)木盆地下干柴溝組上段SQ5沉積相Fig.6 Sedimentary facies of upper member of Xiaganchaigou Formation-SQ5 in Qaidam Basin

3.6 下干柴溝組上段SQ6沉積相特征

下干柴溝組上段SQ6時(shí)期，湖泊范圍又有所變化，主要是湖泊的南邊界由甘森地區(qū)退回到大風(fēng)山地區(qū)，原來的落參1井區(qū)由濱淺湖相變?yōu)楹榉浩皆?冷七2處的湖泊也向盆地內(nèi)部退去，使冷七2井區(qū)由SQ5時(shí)期的辮狀河三角洲相變?yōu)楹榉浩皆?牛鼻子梁地區(qū)的湖岸線直接推進(jìn)到阿爾金山前，致使此處由SQ5時(shí)期的沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲直接變?yōu)檗p狀河三角洲前緣。咸水泉、月牙山附近的半深湖中發(fā)育濁積扇。與SQ5時(shí)期相比，柴西阿拉爾地區(qū)由原來的扇三角洲變?yōu)檗p狀河三角洲，冷湖及南八仙地區(qū)由原來的辮狀河三角洲變?yōu)檗p狀河-洪泛平原。柴南緣的黃石、烏圖美仁地區(qū)發(fā)育沖積扇-辮狀河-洪泛平原。柴東地區(qū)除了山前發(fā)育辮狀河外，大部分地區(qū)為洪泛平原沉積。在盆地的其他地區(qū)也廣泛發(fā)育洪泛平原相的紅色碎屑沉積(圖7)。

圖7 柴達(dá)木盆地下干柴溝組上段SQ6沉積相Fig.7 Sedimentary facies of upper member of Xiaganchaigou Formation-SQ6 in Qaidam Basin

3.7 沉積相分布特征和演化規(guī)律

構(gòu)造作用控制了沉積中心的遷移，對(duì)柴達(dá)木盆地的沉積演化過程起著明顯的控制作用。古近紀(jì)由于燕山運(yùn)動(dòng)晚期及喜山運(yùn)動(dòng)早期的影響，盆地主要以旋轉(zhuǎn)扭張為主，處于弱斷陷階段，盆地內(nèi)形成多個(gè)沉積-沉降中心，且沉積-沉降中心總體上有由南向北、由西向東遷移的規(guī)律［22-26］。受盆地構(gòu)造演化作用的控制，柴達(dá)木盆地古近系沉積經(jīng)歷了水體由淺變深的演化過程。縱向上，自下而上隨著湖盆水域的不斷擴(kuò)大，沖積扇、辮狀河沉積不斷退縮，濱淺湖沉積不斷擴(kuò)大并向盆地邊部推進(jìn)，相序上有沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲-濱淺湖-半深湖的變化，沉積物粒級(jí)總體由粗變細(xì)。平面上，受沉積物源和古地形的控制，沉積相分帶性明顯:在阿爾金山西段的山前陡坡帶主要發(fā)育扇三角洲-濁積扇-湖泊沉積體系，阿爾金山中段的山前緩坡帶主要發(fā)育沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊沉積體系，柴北緣及柴東地區(qū)主要發(fā)育辮狀河-洪泛平原沉積體系。

4 結(jié)論

(1)柴達(dá)木盆地古近系發(fā)育沖積扇、辮狀河、洪泛平原、扇三角洲、辮狀河三角洲、湖泊和濁積扇7種沉積相類型。不同沉積相的巖石類型、沉積物顏色及沉積構(gòu)造等特征各不相同。

(2)柴達(dá)木盆地古近系沉積經(jīng)歷了水體由淺變深的演化過程，自下而上隨著湖盆水域的不斷擴(kuò)大，相序上有沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲-濱淺湖-半深湖的變化，沉積物粒級(jí)總體由粗變細(xì)。

(3)柴達(dá)木盆地古近系沉積相分帶性明顯，阿爾金山西段的山前陡坡帶主要發(fā)育扇三角洲-濁積扇-湖泊沉積體系，阿爾金山中段的山前緩坡帶主要發(fā)育沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊沉積體系，柴北緣及柴東地區(qū)主要發(fā)育辮狀河-洪泛平原沉積體系。

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