准噶尔盆地永进地区白垩系清一段沉积相研究❋

范忠礼， 张广雪， 孙中强， 李存磊， 张鹏辉(.山东科技大学地球科学与工程学院，山东 青岛 26650；2.北京师范大学资源学院，北京00875；3.首尔大学地球与环境科学学院，韩国 首尔 5-747)



准噶尔盆地永进地区白垩系清一段沉积相研究❋

范忠礼1， 张广雪1， 孙中强1， 李存磊1， 张鹏辉2,3
(1.山东科技大学地球科学与工程学院，山东 青岛 266510；2.北京师范大学资源学院，北京100875；3.首尔大学地球与环境科学学院，韩国 首尔 151-747)

本文通过对录、测井及薄片等资料的综合分析，结合岩心识别，开展了准噶尔盆地永进地区清一段沉积相类型的研究。本次研究识别出泥岩颜色、岩性、砂岩岩石学、粒度特征及沉积构造等方面的沉积相标志，明确了清一段的滩坝沉积特征：泥岩颜色以灰色为主，反映还原性水体环境，泥砂比很高，砂岩主要为粉、细砂岩，单砂体较薄；砂岩碎屑成分成熟度高，粒度概率曲线多见两个跳跃总体，滚动组分缺失，沉积环境经粒度参数判别为浅湖环境；浪成的波痕、沙纹层理以及各种交错层理发育，具有丰富的层内冲刷构造;地震属性分析及反演显示井间砂体连通性很差。研究区滩坝可进一步细分为沙坝、沙滩和与裂流有关的砂体三种微相。受古地貌以及湖泊水动力条件的影响，砂体连片性较差，剖面上为透镜状砂体。在沉积相特征分析的基础上，勾画了研究区滩坝砂体平行岸线，多不连通的展布形态，并建立了位于三角洲侧缘低缓凸起上的滩坝沉积模式。

永进地区；清一段；沉积相识别；微相特征；沉积模式

永进地区是准噶尔盆地的重要油气源区，埋深5 800 m以下依然有油气显示。近年来，针对永进地区的清一段沉积相类型，国内学者通过分析古构造、古地理特征及引用二维、三维地震分析等手段做过大量研究，但对沉积类型的认识存在分歧，目前存在三角洲沉积[1]、滩坝沉积[2]和辫状河三角洲沉积[3-4]三种观点。不同沉积类型的储层砂体展布特征差异较大，给储层预测及油田后期开发带来了较大的困难，在这种情况下，寻找切实可行的沉积相识别方法以确定沉积相类型尤为重要。笔者充分考虑到研究区勘探开发的需要，以4口取心井的岩心观察描述及7口钻井的录、测井资料为基础，通过泥岩颜色分析、储层岩性统计[5]、砂岩粒度参数识别、岩心观察沉积构造特征及地震沉积学等方法识别出滩坝的沉积相标志，明确滩坝砂体的存在，在此基础上，进行沉积微相展布与沉积模式的构建。

1 区域地质背景

准噶尔盆地地处新疆北部，总面积达13×104km2，是一个以晚古生代—中新生代地层为主的大型富油气盆地，白垩系为其重要的含油层系。盆地腹部具有4个中石化勘探区块，车莫古隆起处于中1与中3区块之间，其在清水河组沉积时期始终处于背斜状态，为油气的运聚提供了良好的场所[6-7]。研究区构造上北临车莫古隆起，处于昌吉凹陷西段，地理上位于中部3区块，目前有钻井7口(见图1)。作为盆地的一部分，永进地区的构造演化及地层发育特征与整个盆地的形成和演化紧密相连：白垩纪时期，准噶尔盆地基本被夷平，盆地区域性沉降，盆地南缘广泛接受沉积，气候干燥[8]，准噶尔地区基本被浅水湖泊所占据。

受燕山二幕运动的影响，准噶尔盆地侏罗系长期遭受剥蚀夷平，在此基础上充填沉积白垩系吐谷鲁群地层，两者多呈不整合接触。吐谷鲁群内各组间均为连续沉积，清水河组地层位于吐谷鲁群底部。研究区清水河组地层上覆于不整合面之上，古地形较为平坦，地层较稳定，平均厚度约620 m，其中清一段厚约230 m，自下而上划分为1、2、3砂组。

2 沉积相识别

2.1 泥岩颜色与岩性特征

处于氧化与还原环境下的泥岩，在岩心上所反映的泥岩颜色有所不同[9-10]：暗灰色、黑色反映岩石形成于还原性静水环境，水体较深；棕色、红色与黄色表示沉积时为氧化、强氧化的陆上环境；自生绿色通常反映弱氧化、还原环境。因此，泥岩颜色可有效指示沉积环境与古水深[11]。研究区清一段泥岩颜色主要为灰色和深灰色，只有少部分井段出现褐色和棕色泥岩，泥岩颜色指数上体现为负值，且绝大部分色值小于-50%，反映了还原性的浅水-半深水环境。永字号井区及偏北地区泥岩颜色值较高，而北部与南部色值较低(见图2)，说明永进地区中部水体较南北两侧浅，为一低缓的凸起，这为滩坝的形成提供了有利的条件。

图1 永进地区构造位置及地层划分

图2 永进地区清一段泥岩颜色指数平面分布图

准噶尔盆地永进地区清一段储层岩性以泥岩为主，含量高达53.25%(见图3)，泥质砂岩和砂质泥岩也占有较大比例；砂岩中粉砂岩占主导，细砂岩含量较低，极少见中粗砂岩，砂岩粒度达不到具有粗砾质辫状河道的砂岩标准，但与滩坝相的岩性特征相吻合。

图3 永进地区清一段岩性分布直方图

2.2 岩石学特征

研究区清一段沉积时期砂岩类型主要为长石岩屑砂岩(见图4)，石英的含量较高，为43.9%；岩屑含量次之，为35.8%；长石的含量较少，仅20.4%。次棱角-次圆状，线接触，孔隙及压嵌型胶结。砂岩成分成熟度较高，平均为0.79，体现了滩坝沉积物远离物源，搬运距离较远的特点[12-13]。

表1 永进地区清一段单砂体厚度表

粒度分析技术可有效识别沉积物在搬运过程中水动力条件以及沉积方式[14-16]。研究区可见一跳一悬式与两跳一悬式两种粒度概率累积曲线(见图5)：一跳一悬式由跳跃总体与悬浮总体组成，跳跃总体斜率58°，分选性较好；两跳一悬式由3个粒度次总体组成，跳跃总体被分成了2个直线段，这一现象是由滩坝沉积物在波浪的作用下经历了冲流与回流2种沉积历程造成的。该区粒度概率图中明显缺失滚动组分，符合滩坝砂体的粒度特征。

(Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石石英砂岩；Ⅲ.岩屑石英砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.岩屑长石砂岩；Ⅵ.长石岩屑砂岩；Ⅶ.岩屑砂岩。Ⅰ. Quartz sandstone； Ⅱ. Feldspathic quartz sandstone； Ⅲ. Lithic quartz sandstone； Ⅳ. Arkose； Ⅴ. Lithic arkose； Ⅵ. Feldspathic lithic sandstone； Ⅶ. Lithic sandstone.)

图4 岩石成分三角图

Fig.4 Triangle diagram of sandstone compositions

(a 永2井 5955.1m；b 永6井 5972.57m)图5 永进地区清一段粒度概率累积曲线

自研究区采取样品利用福克与沃德参数公式进行粒度分析(见表2)，分析结果解释了研究区滩坝砂体的粒度特征：粒度中值与平均粒径均较小；分选系数介于0.7～0.9之间，分选性好于三角洲砂体；峰度值处于1.1～1.45之间，属于尖锐峰态，与河流(三角洲)低峰度的曲线特点大相径庭。应用萨胡沉积环境判别函数[17]识别研究区砂体的沉积环境：

Y浅海(湖)：河流(三角洲)=0.285 2MZ-

Y浅海(湖)>-7.419 0，Y河流(三角洲)<-7.419 0。

通过分析研究区粒度参数的沉积环境判别结果，发现数据均落在浅湖沉积环境范围内，而非河流(三角洲)环境。

2.3 沉积构造特征

研究区储层岩石沉积构造类型丰富，可见浅水环境下通过波浪冲刷、沿岸流改造形成的各种类型的波状、透镜状层理、浪成沙纹层理，各种类型交错层理和在较强水动力条件下于滩坝主体顶部发育的平行层理，也可见变形构造发育，在某些沙坝砂体中可见到裂流作用形成的层内冲刷现象(见图6)，表现为顺层排列的泥砾、泥屑层，顶底均与砂岩呈突变接触，而不与泥岩相接触，体现出裂流对滩坝砂体的侵蚀作用。丰富的层内冲刷现象为滩坝相最为显著的沉积构造特征。

2.4 地震属性解释沉积相

基于地下岩石物理特性的差异，地震属性中隐含地层岩性信息。结合储层反演结果用常规地震资料进行地震属性分析可定性分析砂体展布形态，从而对沉积相识别具有有效指示作用。针对中三区块目的层组的地质特点，本次研究提取振幅包络、均方根振幅、瞬时频率、相对波阻抗、瞬时相位等10余种地震属性后进行地震属性聚类分析及优选，分析后发现均方根振幅分频属性预测效果较好，用其定性分析出本区储层岩性、沉积相平面分布特征。而后采用测井约束稀疏脉冲波阻抗反演方法圈定有利储集砂体范围。地震属性分析与地震反演结果相一致：本区清一段砂体井间连通性较差，砂体多孤立分布，滩坝沉积特征比较明显。

表2 永进地区清一段粒度参数表

(A.永1井5 828.2 m 层内冲刷构造；B.永2井 5 955.4 m 层内冲刷构造；C.永9井 5 863.2 m 层内冲刷构造；D.永2井 5 375.1 m 波状层理；E.永9井 5 757.4 m 透镜状层理；F.永6井 5 759.4 m 透镜状层理；G.永9井 5 755 m波状-脉状层理；H.永2井 5 379 m沙纹层理；I.永2井 5 379.57 m沙纹层理；J.永9井 5 758.6 m沙纹层理；K.永1井 5 824 m平行层理；L.永9井 5 758.6 m平行层理；M.永1井5 823 m交错层理；N.永2井5 953.9 m交错层理；O.永2井 5 957.4 m交错层理；P.永2井5 377.75 m变形构造；Q.永6井5 916.5 m变形构造；R.永6井5 973.2 m变形构造；S.永9井5 755.3 m变形构造。A. Yong1 well, 5 828.2 m, scouring structure in layer; B. Yong2 well, 5 955.4 m, scouring structure in layer; C. Yong9 well, 5 863.2 m, scouring structure in layer; D. Yong2 well, 5 375.1 m, current bedding; E. Yong9 well, 5 757.4 m, lenticular bedding; F. Yong6 well, 5 759.4 m, lenticular cedding; G. Yong9 well, 5 755 m, current-flaser bedding; H. Yong2 well, 5 379 m, ripple bedding; I. Yong2 well, 5 379.57 m, ripple bedding; J. Yong9 well, 5 758.6 m, ripple bedding; K. Yong1 well, 5 824 m, parallel bedding; L. Yong9 well, 5 758.6 m, parallel bedding; M. Yong1 well, 5 823 m, aross bedding; N. Yong2 well, 5 953.9 m, aross bedding; O. Yong2 well, 5 957.4 m, aross bedding; P. Yong2 well, 5 377.75 m, deformation structure; Q. Yong6 well, 5 916.5 m, deformation structure; R. Yong6 well, 5 973.2 m, deformation structure; S. Yong9 well, 5 755.3 m, deformation structure.)

图6 清一段滩坝岩心特征照片

Fig.6 Core photographs of the beach bar of the Mebmer 1 of the Qingshuihe Formation

3 沉积微相分析

滩坝砂体是湖泊中独立的砂体类型，其形成受控于波浪与沿岸流的再搬运与再沉积，砂质物质主要来源于附近三角洲。本区滩坝砂体规模一般较小，且多为透镜状砂体，按照砂体的厚度及展布形态可分为沙坝微相、沙滩微相以及裂流成因的砂体微相。

3.1 沙坝

沙坝砂体泛指沙坝、沙嘴、障壁岛等，砂体多呈长条状，与湖岸线平行展布。研究区沙坝的岩性剖面为厚层砂岩与泥岩互层，泥岩颜色为灰色、深灰色和灰绿色，坝砂厚于滩砂，一般2～4 m，甚至更厚，自然电位曲线近于漏斗形和箱形。

沙坝砂体多形成于湖水频繁进退的时期，各种坝层序可叠复出现，本区沙坝砂体顶底与湖相泥岩呈突变接触，粒度变化复杂，既有反韵律层序，又有向上变粗再变细的复合韵律层序。主要层理构造为平行层理和交错层理，也可见沙纹层理发育(见图7a)。

3.2 沙滩

滩砂厚度薄，基本小于1 m，与浅水泥岩频繁互层，主要发育沙纹层理，其次为平行层理和交错层理，砂层顶底以突变为主，亦可渐变，滩砂的分布面积大，呈较宽的条带状或席状，平行岸线分布，自然电位曲线呈指状或低幅齿状(见图7b)。

3.3 与裂流有关的砂体

裂流是一种侵蚀能力很强的流体，可在近岸地区侵蚀出水道并切割滩坝，形成水道充填沉积，也能在水道的末端形成小型的砂质朵体或称之为裂流三角洲沉积[18]。本区坝砂层序中常见此类层内冲刷构造，裂流砂体因受到后期波浪的改造而难以完全保存，通常仅保存有砂体底部层内冲刷的泥砾、泥屑层，砂体呈不明显的正韵律。

(a 永1井沙坝沉积层序；b 永9井沙滩沉积层序。a. Sandbar sedimentary sequence of Yong1 well; b. Beach sedimentary sequence of Yong9 well.)

永进地区完整的滩坝沉积相层序一般小于10 m。受后期波浪的改造，滩坝砂体顶部沉积经常受到破坏，因而在岩心观察中更多地表现为反粒序、多个反粒序叠加或表现为自下而上逐渐变粗再变细的复合韵律；SP曲线为漏斗形、箱形和齿化箱形。

4 沉积相分布

在沉积微相特征识别完成的基础上，运用砂厚分布趋势、地震均方根属性及波阻抗反演结果进行指导，刻画出本区清一段整体及各个砂组的沉积微相平面分布图：Ⅰ砂组砂体最为发育，砂体横向连通性好，砂厚较大地区为沙坝砂体，而沙坝砂体外围沙滩大面积展布；Ⅱ砂组砂体发育较差，砂体薄，砂厚基本小于20m，砂体多孤立分布，横向连通性差；Ⅲ砂组砂体展布延续Ⅱ砂组的特征，砂体孤立分布，厚度较薄，平面上单砂体范围较Ⅱ砂组时期更小，砂体更为破碎，砂体厚度也更小，沙坝砂体不太发育(见图8)。

(A：清一段，B：清一段Ⅰ砂组，C：清一段Ⅱ砂组，D：清一段Ⅲ砂组。A. Member 1 of the Qingshuihe formation; B. Ⅰ sand group; C. Ⅱ sand group; D. Ⅲ sand group.)

图8 永进地区清一段沉积相平面分布图

Fig.8 Sedimentary facies of Member 1 of the Qingshuihe Formation in Yongjin area

5 沉积模式

白垩纪沉积时期的湖盆具有地形平缓、湖底呈低角度斜坡的特点[19]，湖盆中心在昌吉凹陷，研究区保存有很好的清水河组地层。白垩系沉积早期北部德伦山、车排子凸起、克拉美丽物源体系和东部的奇台物源体系十分发育，控制了腹部沉积相展布格局。清水河组沉积时期北部物源控制的辫状河三角洲延伸至研究区北部的莫索湾地区[20]，为永进地区的滩坝发育提供了沉积物来源，这些滩坝砂体的形成依赖于波浪和岸流的再搬运和再沉积作用，砂体规模较小，横向连通性差，剖面上为透镜状薄砂体，可细分为沙坝、沙滩和与裂流有关的砂体微相，砂岩分选性较好，结构成熟度高，常见顺层排列的泥砾、泥屑层。

图9 永进地区清一段沉积模式图

6 结论

(1)永进地区清一段泥岩颜色较深，反映出还原性的浅湖水体环境。岩性以泥岩为主，砂岩中粉、细砂岩占绝对优势，粒度级别较低，单砂体厚度小；砂岩为长石岩屑砂岩，成分成熟度较高，粒度概率曲线以典型的两段一悬式为主，粒度参数贴合滩坝的粒度特征，而与三角洲砂体的粒度特征相悖，环境鉴别为浅湖滩砂；具有滩坝砂体典型的层内冲刷构造；地震属性预测储层形态为孤立砂体，横向连通性很差。综上，认为研究区清一段发育浅湖滩坝相。

(2)研究区清水河组滩坝沉积分为沙坝、沙滩和与裂流有关的砂体三种微相。沙坝砂体较沙滩砂体厚，呈反韵律或复合韵律层序，裂流砂体以坝砂中的泥砾、泥屑层为显著特征。

(3)滩坝砂体规模较小，多孤立存在，横向连通性差，剖面上为透镜状砂体。清一段砂体发育好于清二段与清三段，砂体展布具有一定的继承性。

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责任编辑 徐 环

Sedimentary Facies Study of the Member 1 of Qingshuihe Formation (Cretaceous), Yongjin Area, Junggar Basin

FAN Zhong-Li1, ZHANG Guang-Xue1, SUN Zhong-Qiang1, LI Cun-Lei1, ZHANG Peng-Hui2,3
(1.College of Geological Sciences & Engineering，Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510，China; 2.College of Resources Science & Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875，China; 3.School of Earth and Environment Sciences, Seoul National University, Seoul 151-747, Korea)

Based on well log data and observation of core and thin sections, sedimentary facies of Member1 of Qingshuihe Formation, the authors studied in Yongjin area, Junggar Basin. Referring to the regional geological background, detailed analysis has been conducted as following: mudstone color, lithology, petrology, grain-size characteristics as well as sedimentary tectonics. It comes to a conclusion that it is beach bar not delta or braided delta developed in Yongjin area. Sedimentary characteristics of the beach bar include as follows. The mudstone color is gray or dark gray, reflecting reductive water environment with thin single sand body thickness and high sand-shale ratio. The sandstone reservoir has higher composition maturity, and the results of identifying grain size parameters indicate shallow sea(lake) sedimentary environment, with two leaping components in grain size distribution and lacking rolling components. Ripple mark, ripple cross-lamination as well as various cross bedding are especially well developed and widely distributed in the sandstone of Member 1 of Qingshuihe Formation built by wave, showing rich intrastratal erosive structures. Seismic attribute and inversion reflect bad connectivity of sand bodies. Three types of sedimentary facies have been recognized in the beach bar in Yongjin area, including sandbank, sand beach, and rip-built sand body. Controlled by ancient landform and the hydrodynamic condition, sand body is poorly cross connected and is always wrapped by mud, showing lenticular shape in vertical distribution. On the basis of detailed analysis of sedimentary characteristics, the article described the distribution of sand body and sedimentary environment showing that beach bar sand body is parallel to the coast line with unconnected pattern, the beach bar depositional model is established to locate in a gentle hump beside delta environment.

Yongjin area; member 1 of Qingshuihe Formation; identification of sedimentary faces; sedimentary microfacies characteristics; depositional model

高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110003110014)；国家自然科学基金面上项目(41172109)；山东省博士后创新专项资金项目(201306069)资助

2014-07-07；

2014-09-03

范忠礼(1989-)，男，硕士生。E-mail: fanzhl@163.com

P539

A

1672-5174(2015)08-083-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20140223