賈凡建

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257000）

準(zhǔn)噶爾盆地克夏地區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積相及沉積模式

賈凡建

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257000）

根據(jù)鉆井、測井、地震和分析化驗等資料，對準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克夏地區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積相特征進行了研究，認(rèn)為風(fēng)城組是一套海退背景下的沉積產(chǎn)物，發(fā)育扇三角洲相、海相和火山碎屑巖相，并可進一步劃分為6種亞相和8種微相。其中，扇三角洲相主要分布在克百地區(qū)，夏子街地區(qū)則主要發(fā)育火山碎屑巖相，淺海相集中在哈山和風(fēng)城地區(qū)，濱海相發(fā)育在扇三角洲側(cè)翼。風(fēng)城組沉積期，海水不斷退出，扇三角洲相沉積范圍不斷擴大，哈山東部地區(qū)也由淺海相逐漸演化為扇三角洲相，說明哈山作為和什托洛蓋盆地和準(zhǔn)噶爾盆地的分界是后期構(gòu)造運動的結(jié)果。

沉積相；沉積模式；風(fēng)城組；二疊系；克夏地區(qū)；準(zhǔn)噶爾盆地

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣緊鄰瑪湖生烴凹陷，油氣資源豐富［1-2］，根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地油氣資源評價結(jié)果，該區(qū)資源量達49.7億多噸。經(jīng)過50多年的勘探，該區(qū)白堊系、侏羅系和三疊系已進入高成熟勘探階段，但二疊系的勘探程度還很低［3］。自20世紀(jì)80年代初，風(fēng)3、風(fēng)5和風(fēng)7等井在下二疊統(tǒng)風(fēng)城組（P1f）白云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖儲層中獲得工業(yè)油流以來［4-6］，風(fēng)城組作為重要的勘探目的層系開始受到極大重視。2009年，中石油在風(fēng)城1井區(qū)塊風(fēng)城組一段和三段云質(zhì)粉砂巖儲層中上報石油控制儲量數(shù)千萬噸［6］。2012年中石化在哈山地區(qū)鉆遇了風(fēng)城組優(yōu)質(zhì)烴源巖層，多口井試油見到油流［7］。說明準(zhǔn)西北緣下二疊統(tǒng)風(fēng)城組勘探潛力巨大，是重要增儲領(lǐng)域。關(guān)于準(zhǔn)西北緣下二疊統(tǒng)風(fēng)城組沉積相特征，前人雖然開展了大量的研究工作［4-14］，但認(rèn)識不一。劉敬奎等［7］認(rèn)為是瀉湖或封閉、半封閉的海灣相沉積，尤興第等［4，9］認(rèn)為是殘留海相沉積，劉文彬等［10-12］則認(rèn)為是咸化湖泊的陸相沉積，而張義杰等認(rèn)為它是陸緣近海湖泊沉積［13-14］。針對這一認(rèn)識上的矛盾，筆者結(jié)合前人勘探成果和認(rèn)識，利用鉆井、錄井、測井、地震及分析化驗等資料對準(zhǔn)噶爾盆地西北緣風(fēng)城組的沉積環(huán)境和沉積相進行了再研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克夏地區(qū)，北以達爾布特斷裂為界，西至扎伊爾山，東到夏子街、紅旗壩地區(qū)，南與瑪湖凹陷相連，包括西部隆起、克百斷裂帶北段和烏夏斷裂帶，東西長約80 km，南北寬約70 km，面積約2 000 km2。準(zhǔn)噶爾盆地西北緣經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造活動，形成了復(fù)雜的疊加斷褶帶［14-26］。在早石炭世末期，準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)生洋—陸轉(zhuǎn)換，初始洋盆閉合，板塊碰撞拼合［14-19］。早二疊世，準(zhǔn)噶爾盆地處于造山后伸展作用階段［14-15］，發(fā)育了佳木河組和風(fēng)城組。鉆井資料顯示，該區(qū)二疊系風(fēng)城組自下而上可劃分為風(fēng)一段、風(fēng)二段和風(fēng)三段。

2 沉積環(huán)境分析

2.1 巖性標(biāo)志

哈山1井、哈淺6井在哈山地區(qū)鉆揭風(fēng)城組856～ 1 500m。經(jīng)巖心觀察及薄片鑒定發(fā)現(xiàn)，巖性主要為深灰色的泥巖、白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖，見微波狀層理、紋層理（見圖1a）及水平層理（見圖1b）；自然電位曲線呈光滑似直線形或微齒直線形，異常幅度低，或無異常，自然伽馬曲線呈線形-指形復(fù)合型，顯示低能深水沉積環(huán)境。暗色泥巖樣品地化分析表明，哈山1井、哈淺6井發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，井區(qū)附近風(fēng)城組具有強還原、咸水—半咸水、腐泥型母質(zhì)來源沉積環(huán)境特征。風(fēng)7井3 173.20～3 252.55m、風(fēng)9井3 161.35m、重23井588.70m等風(fēng)城組地層中見到自生礦物海綠石。烏40井3 200m和3 212～3 238m井段的巖石薄片中，發(fā)現(xiàn)棘皮、有孔蟲、腕足類化石碎片，以及葛萬藻、管狀藻和伊萬諾夫藻等海相生物化石［8］，反映海相沉積環(huán)境。

2.2 地球化學(xué)標(biāo)志

地球化學(xué)指標(biāo)根據(jù)水體的咸化程度來判識海相和陸相，雖然存在多解性和局限性，但結(jié)合多方面因素綜合分析，則具有很好的指相意義。在此選用相當(dāng)硼含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、硼鎵比值w（B）/w（Ga）、鍶鋇比值w（Sr）/w（Ba）和釩鎳比值w（V）/w（Ni）等作為判斷風(fēng)城組沉積環(huán)境的標(biāo)志。

圖1 克夏地區(qū)風(fēng)城組巖心特征

2.2.1 相當(dāng)硼含量

研究認(rèn)為，“相當(dāng)硼含量”可有效反映沉積水體的古鹽度。在海相沉積環(huán)境中相當(dāng)硼含量大于200.0×10-12g/g，陸相沉積環(huán)境小于200.0×10-12g/g。本區(qū)風(fēng)城組泥巖樣品的相當(dāng)硼含量均大于200.0×10-12g/g，最大可達925.0×10-12g/g，平均值394.4×10-12g/g。

2.2.2 硼鎵比值w（B）/w（Ga）

國內(nèi)外對沉積環(huán)境的研究表明，海相碎屑巖中w（B）/w（Ga）比值大于4.50，陸相碎屑巖中w（B）/w（Ga）比值小于3.30。研究區(qū)風(fēng)城組段泥巖樣品的w（B）/w（Ga）比值為3.80～13.86，平均為8.83。

2.2.3 鍶鋇比值w（Sr）/w（Ba）

根據(jù)前人研究，在海相沉積環(huán)境中，Ca，Sr的含量較高，Ba的含量較低，而陸相沉積環(huán)境則相反。一般認(rèn)為，沉積巖中w（Sr）/w（Ba）比值大于1，則為海相沉積環(huán)境，w（Sr）/w（Ba）比值小于1，則屬陸相沉積環(huán)境。研究區(qū)風(fēng)城組段泥巖樣品的w（Sr）/w（Ba）比值為0.85～1.63，平均為1.51。

2.2.4 釩鎳比值w（V）/w（Ni）

微量元素w（V）/w（Ni）比值是判別沉積相和沉積環(huán)境的一個良好指標(biāo)，海相沉積物的w（V）/w（Ni）比值大于陸相沉積物的，一般w（V）/w（Ni）≥3為海相環(huán)境，w（V）/w（Ni）＜3為陸相環(huán)境。研究區(qū)風(fēng)城組泥巖樣品中w（V）/w（Ni）比值范圍為7.30～11.68，平均8.26。

2.3 黏土礦物組合

通過X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)城組黏土礦物組合中蒙脫石含量較高。蒙脫石形成于富鹽基、貧鉀（K+）、富鎂（Mg2+）和鈣（Ca2+）的堿性介質(zhì)中。說明風(fēng)城組沉積時環(huán)境較為堿性，Mg2+，Ca2+離子的含量較高，與海洋環(huán)境相似，這也與地球化學(xué)標(biāo)志相一致。

綜合以上分析，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克夏地區(qū)風(fēng)城組沉積期屬于海相沉積環(huán)境。

3 沉積相類型及特征

應(yīng)用野外露頭、鉆井、古生物、地震和地化分析等資料，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化分析，對克夏地區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積特征進行了研究。認(rèn)為該區(qū)風(fēng)城組主要發(fā)育扇三角洲相、海相和火山碎屑巖相，并進一步可劃分為6種亞相和8種微相（見表1、圖2）。

表1 克夏地區(qū)風(fēng)城組沉積相類型

圖2 克夏地區(qū)風(fēng)城組巖心顯微特征

3.1 扇三角洲相

3.1.1 扇三角洲平原亞相

該亞相是位于平均枯水面以上扇三角洲沉積體系的近物源部分，主要發(fā)育分流河道和分流河道間沉積。巖性主要為雜色、棕褐色礫巖和砂礫巖為主，其次為棕褐色、棕紅色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。

分流河道微相是扇三角洲平原亞相的主體，巖性主要為雜色礫巖、塊狀或韻律層理砂礫巖組成 （見圖1c）。礫石分選磨圓較差，呈棱角狀—次棱角狀，顆粒支撐（見圖2a），底部多見河床侵蝕沖刷面。河道橫剖面上多呈不規(guī)則透鏡狀。自然電位曲線以高幅微齒化鐘形、箱形為主，底部曲線突變，頂部曲線漸變。

分流河道間微相是洪水期發(fā)生決口時沉積，巖性主要為棕紅色、棕褐色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育平行層理、塊狀層理和遞變層理（見圖1d）。自然電位曲線為中低振幅鋸齒化直線形或指狀。

3.1.2 扇三角洲前緣亞相

該亞相位于平均低潮面與風(fēng)暴浪基面之間，主要發(fā)育水下分流河道、水下分流河道間、河口壩等微相。巖性主要為灰色、深灰色、灰白色厚層狀含礫砂巖和砂礫巖，其次為灰色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r。

水下分流河道微相為扇三角洲前緣亞相的主體，是陸上辮狀河道在水下的延伸，從盆緣到盆內(nèi)分支逐漸增多。巖性主要為灰色、深灰色細(xì)礫巖、含砂礫巖、中粗砂巖，顆粒分選較好，磨圓中等—較差，呈次棱角—次圓狀（見圖2b）。底部見明顯河床侵蝕面（見圖1e），上部有較多礫石順層分布，亦有少量泥質(zhì)礫石夾于砂體中，主要發(fā)育平行層理、交錯層理（見圖1f）及微波狀層理。砂體單層厚度1.5～3.5m，最大厚度12.0m，砂體寬4～10m。自然電位曲線多呈箱形、鐘形及其復(fù)合型。

水下分流河道間微相是突發(fā)性洪水或季節(jié)性洪水期水下分流河道漫溢沉積形成的。沉積物粒度明顯小于水下分流河道沉積，巖性主要為灰色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層細(xì)砂巖，沉積構(gòu)造主要為微波狀層理和水平層理，常以斷續(xù)薄夾層的形式產(chǎn)出。自然電位曲線呈低幅齒狀、指狀或小型齒化鐘形，電阻率較低。

河口壩為分流河道所攜帶的碎屑物質(zhì)在河口處因流速降低堆積而成。巖性主要為中砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖，砂體淘洗干凈，雜基較少，物性較好，具有很好的油氣儲集性能。發(fā)育平行層理、波狀交錯層理和透鏡狀層理（見圖1g）。自然電位曲線呈中低幅漏斗形和箱形。剖面上為底平頂凸透鏡狀，平面上常為不規(guī)則橢圓形。

席狀砂微相巖性為灰色中細(xì)砂巖夾薄層粉砂巖，成分成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度均較高（見圖2c），發(fā)育低角度斜層理（見圖1h）、平行層理、沙紋交錯層理和波狀層理。自然電位曲線呈微齒箱形、漏斗形。

3.1.3 前扇三角洲亞相

該亞相主要由灰色、深灰色、灰黑色泥巖、白云質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖夾薄層狀白云質(zhì)粉砂巖及細(xì)砂巖組成，發(fā)育水平層理、微波狀層理，見植物碎屑、生物擾動構(gòu)造。受季節(jié)性洪水作用，加之距離較短、坡度較大，重力流中的碎屑物質(zhì)可直接經(jīng)扇三角洲前緣進入到前三角洲，從而導(dǎo)致砂質(zhì)泥巖和薄層粉細(xì)砂巖較為發(fā)育，形成CDE段發(fā)育較好、AB段缺少的不完整鮑馬沉積序列。

3.2 海相

3.2.1 濱海相

濱海相主要分布于盆地邊緣，發(fā)育泥灘微相。巖性主要灰色、深灰色泥巖、白云巖夾泥質(zhì)粉砂巖、泥灰?guī)r薄層，橫向分布相對穩(wěn)定，發(fā)育微波狀層理和生物擾動構(gòu)造。電測曲線泥巖線呈微齒直線形。

3.2.2 淺海相

淺海相沉積主要發(fā)育在哈山和瑪湖地區(qū)，巖性主要為深灰色、灰黑色泥巖、白云質(zhì)泥巖（見圖2c）、泥質(zhì)白云巖等，可見水平層理、塊狀層理、微波紋層理，發(fā)育軟沉積構(gòu)造（見圖1i）和滑動變形構(gòu)造。自然電位曲線呈柱狀、指狀。

3.3 火山碎屑巖相

風(fēng)城組沉積期，夏子街地區(qū)火山活動頻繁，根據(jù)巖性特征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等標(biāo)志，夏子街地區(qū)火山巖相可劃分為爆發(fā)相。爆發(fā)相形成于火山噴發(fā)的早期和晚期，是研究區(qū)分布最廣的火山巖相，構(gòu)造類型繁多，易于與正常沉積巖混淆。巖性類型為含巖屑、晶屑和玻屑的凝灰?guī)r，具有典型凝灰結(jié)構(gòu)（見圖2e）、火山碎屑結(jié)構(gòu)，成分多為安山質(zhì)，次為英安質(zhì)，氣孔發(fā)育（見圖2f）。具交錯層理和平行層理。它們是火山噴出的氣-固-液態(tài)多相火山物質(zhì)在重力作用下懸浮搬運沉積、經(jīng)壓實固結(jié)成巖作用的產(chǎn)物。

4 沉積相展布及演化

在沉積環(huán)境判識和沉積相類型研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合單井相分析和連井剖面，預(yù)測繪制了風(fēng)城組各段沉積相（見圖3、圖4）。從圖中可以看到，風(fēng)城組沉積相類型較為豐富，在時空演化上具有一定的規(guī)律性。

風(fēng)一段沉積時期，海泛范圍最大，扇三角洲相僅在克拉瑪依地區(qū)發(fā)育，物源主要來自扎伊爾山。百口泉、哈山、風(fēng)城地區(qū)屬于淺海相沉積，發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，烴源巖層厚500～1 000m。夏子街地區(qū)則發(fā)育火山碎屑巖沉積，往西延伸到風(fēng)南2井區(qū)。

圖3 白22—克89—克87—百56—百泉1井沉積相連井剖面

圖4 風(fēng)城1—風(fēng)南1—夏72—夏76—新1井沉積相連井剖面

風(fēng)二段沉積期開始海退，海水逐漸從西北方向往東南方向退出。此時扇三角洲沉積相范圍有所擴大，往北擴展到百口泉地區(qū)，在哈山東部也有部分扇三角洲前緣發(fā)育。砂體厚度較薄，砂地比較低，反映物源區(qū)較遠(yuǎn)。夏子街地區(qū)火山碎屑巖發(fā)育范圍縮小，說明火山活動減弱。淺海相沉積范圍縮至哈山西部及風(fēng)城地區(qū)。

風(fēng)三段沉積時期，海退進一步發(fā)展。此時扇三角洲相沉積范圍達到最大，在克百地區(qū)，在風(fēng)二段的基礎(chǔ)上又往北、往瑪湖方向有所推進。在哈山東部也有所擴大。而夏子街地區(qū)則基本不發(fā)育火山巖相，取而代之的是扇三角洲相，說明在風(fēng)三段時期，夏子街地區(qū)的火山活動基本停止，轉(zhuǎn)而供應(yīng)物源。淺海相沉積再次縮小，集中在風(fēng)城和哈淺6井區(qū)附近。

5 沉積模式及古地理意義

風(fēng)城組沉積期，準(zhǔn)噶爾盆地雖然已經(jīng)進入陸內(nèi)盆地演化階段，但是海水依然可以從準(zhǔn)噶爾盆地南緣進入到研究區(qū)。后期，隨著海水的逐漸退出，扇三角洲相發(fā)育范圍不斷擴大，砂體逐漸增厚。而哈山和風(fēng)城地區(qū)則始終發(fā)育淺海相沉積，形成一套優(yōu)質(zhì)烴源巖層，說明哈山作為現(xiàn)今和什托洛蓋盆地與準(zhǔn)噶爾盆地的分界是后期構(gòu)造演化的結(jié)果。夏子街地區(qū)發(fā)育的火山碎屑巖相則是板塊碰撞造山活動后由伸展作用所形成的火山活動的體現(xiàn)（見圖5）。

圖5 克夏地區(qū)風(fēng)城組沉積模式

6 結(jié)論

1）準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克夏地區(qū)二疊系風(fēng)城組屬于海相沉積環(huán)境，發(fā)育了扇三角洲相、火山碎屑巖相和海相，并可進一步劃分為6種亞相和8種微相。其中，扇三角洲相主要分布在百口泉、烏爾禾一帶，哈山和風(fēng)城地區(qū)則主要發(fā)育淺海相，火山碎屑巖相主要集中在夏子街地區(qū)。

2）風(fēng)一期至風(fēng)三期，克夏地區(qū)海水逐漸由西北方向往東南方向退出，克百地區(qū)扇三角洲相沉積范圍逐漸擴大，而哈山和風(fēng)城地區(qū)則始終發(fā)育淺海相沉積，形成一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，說明哈山作為現(xiàn)今和什托洛蓋盆地與準(zhǔn)噶爾盆地的分界是后期構(gòu)造演化的結(jié)果。夏子街地區(qū)發(fā)育的火山碎屑巖相則體現(xiàn)造山后伸展作用所形成的火山活動。

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（編輯 王淑玉）

Sedimentary facies and depositional model of Permian Fengcheng Formation in Kexia Area of northwest margin of Junggar Basin

JIA Fanjian
(Western Branch of Research Institute of Exploration and Development,Shengli Oilfield Company,SINOPEC, Dongying 257000,China)

Based on the drilling,logging,seismic and chemical analysis data,the sedimentary facies of the Permian Fengcheng Formation in Kexia Area of the northwest margin of Junggar Basin is analyzed,It is considered that the Fengcheng Formation is formed under marine regression background with developed fan delta facies,marine facies and volcano clastic facies,which can be further divided into 6 subfacies and 8 microfacies.Among them,fan delta facies are mainly distributed in Kebai Area,volcano clastic facies in Xiazijie Area,bathyal-abyssal facies in Hassan and Fencheng areas,shore shallow marine facies in the fan delta wing.During the sedimentary period of Fengcheng Formation,with the gradual recession of the sea and the expansion of fan delta facies,the bathyal-abyssal facies evolved into fan delta facies in the eastern region of Hassan Area,reflecting Hassan as the boundary between Heshentuoluogai Basin and Junggar Basin is the result of the late tectonic movement.

sedimentary facies;depositional model;Fengcheng Formation;Permian;Kexia Area;Junggar Basin

國家科技重大專項課題“準(zhǔn)噶爾盆地碎屑巖層系大中型油氣田形成規(guī)律與勘探方向”（2011ZX05002-002）

TE121.3

A

10.6056/dkyqt201606001

2016-04-21；改回日期：2016-09-20。

賈凡建，男，1984年生，工程師，主要從事層序地層及沉積相研究。E-mail：jiafanjian.slyt@sinopec.com。

賈凡建.準(zhǔn)噶爾盆地克夏地區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積相及沉積模式［J］.斷塊油氣田，2016，23（6）：681-686.

JIA Fanjian.Sedimentary facies and depositional model of Permian Fengcheng Formation in Kexia Area of northwest margin of Junggar Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（6）：681-686.