准噶尔盆地吉木萨尔凹陷凝灰岩型致密油特征与成因

蒋宜勤，柳益群，杨召，南云，王睿，周鹏，杨焱钧，寇均益，周宁超

（1.中国石油新疆油田公司实验检测研究院；2.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系）

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷凝灰岩型致密油特征与成因

蒋宜勤1，柳益群2，杨召1，南云2，王睿1，周鹏2，杨焱钧2，寇均益2，周宁超2

（1.中国石油新疆油田公司实验检测研究院；2.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系）

通过岩心和薄片观察，结合X光衍射、电子探针和地球化学分析，对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组凝灰岩型致密油特征与成因进行综合研究。芦草沟组沉积岩中发育凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质白云岩夹层。凝灰岩类中碱性长石、石英均表现出富Sr特征，矿物地球化学分析显示其来自碱性—过碱性岩浆岩。白云石87Sr/86Sr值与地幔值非常接近，表明凝灰岩类组成矿物形成于与岩浆作用相关的热液环境。白云石Sr/Ba值较高，δ13C较重，扫描电镜下发现石盐晶体，表明芦草沟组沉积于较高盐度的环境。与火山作用、地幔热液有关的富Mg2+、Fe2+和高盐度湖泊环境促进了白云石的沉淀。致密油分布、烃源岩有机质丰度和储集层物性表明，火山活动提供的丰富营养物质控制了高丰度烃源岩形成。剩余粒间孔和溶蚀孔发育的凝灰岩、凝灰质白云岩为有利储集层发育层段。凝灰岩类控制了致密油的形成与分布。图7表4参36

准噶尔盆地；吉木萨尔凹陷；凝灰岩；致密油；地质特征

1 地质背景与凝灰岩类分布

吉木萨尔凹陷位于准噶尔盆地东南缘，是一个西断东超的箕状凹陷[1-3]（见图1），凹陷北部以吉木萨尔断裂为界，南部以三台断裂为界，西界为西地断裂，东部以斜坡过渡到古西凸起。近几年吉木萨尔凹陷钻遇二叠系芦草沟组（P2l）的探井均见不同程度油气显示，部分井获工业油流，被确定为致密油层[4]。芦草沟组在整个吉木萨尔凹陷内均有分布，厚度大于200 m的区域面积超过800 km2，平均厚度200～300 m，最厚可达350 m，且具有“南厚北薄、西厚东薄”的特征。芦草沟组以近海、半深湖—深湖相沉积为主[1-3]，主要岩石类型包括黑色泥岩、粉细砂岩、白云岩、凝灰岩等。油气显示厚度达100～200 m，一般埋深为3 000～3 500 m。芦草沟组由下到上分为芦草沟组一段和二段，致密储集层分布在芦草沟组一段上部（P2l12）和芦草沟组二段上部（P2l22），成为下“甜点”和上“甜点”（见图2），均获得工业油流[4-6]。

图1 吉木萨尔凹陷构造位置及致密油“甜点”分布[4]

图2 吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组地质综合柱状图

岩心和薄片观察、采样分析发现，吉木萨尔凹陷芦草沟组泥岩和粉砂岩中发育一些薄层状凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质白云岩。平面上凝灰岩类具有沿凹陷中心呈北西—南东向环带状分布特点，环带中部厚度略大。对吉174井统计发现：纵向上凝灰岩类集中在上、下两个“甜点段”，上“甜点段”凝灰岩、沉凝灰岩

和凝灰质白云岩累计厚度分别为5.5 m、5.0 m和17.0 m，下“甜点段”3类岩石累计厚度分别达12.0 m、3.0 m和20.0 m。凝灰岩单层厚度多为1.5～2.5 m，连续性较好；沉凝灰岩和凝灰质白云岩一般单层厚2.0～3.0 m，连续性较差。上“甜点段”凝灰岩类以凝灰岩和凝灰质白云岩为主，而下“甜点段”以凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质白云岩为主。

本文通过岩心和薄片观察，以及X光衍射、电子探针、地球化学元素等分析，研究吉木萨尔凹陷芦草沟组凝灰岩型致密油特征，从而为该区寻找有利储集层，明确致密油分布提供依据。

2 凝灰岩类岩石学特征

根据18口井530 m厚度岩心观察，以及366个岩石薄片的鉴定，结合X光衍射、电子探针、扫描电镜等分析化验资料，对吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组主要岩石进行岩石学研究，将其分为正常火山碎屑岩类、火山-沉积碎屑岩类、内源沉积岩类、陆源沉积岩类。本文重点讨论正常火山碎屑岩类和火山-沉积碎屑岩类，并按照火山碎屑含量（以90%和50%为界）和粒度（颗粒直径小于2 cm）将岩石类型分为凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质岩[7]，其中凝灰岩和凝灰质白云岩含油性最好。

2.1 凝灰岩

研究区凝灰岩纹层发育，纹层厚度为0.3～0.7 mm，多呈不连续透镜状、碟状、漏斗状和不规则状，这可能与凝灰物质降落的不均匀性或生物活动有关。生物活动可形成各类形态空间，后被凝灰物质充填，形成各种生物潜穴构造[8]（见图3a）。

凝灰岩中碎屑矿物组成主要为晶屑，以钠长石、正长石和少量透长石等碱性长石和石英为主。碱性长石粒度为0.01～0.10 mm，其形态以板条状、棱角状、次棱角状为主，部分见港湾状溶蚀结构及破碎粒状。多数颗粒表面新鲜干净，少量见蒙脱石，偶见角闪石、辉石、黑云母和岩浆岩岩屑。岩石具典型凝灰结构（见图3b）。凝灰岩层厚度变化大，横向上可见透镜状薄层，除晶屑外，还有少量岩屑，以岩浆岩岩屑为主，玻屑少见。

图3 吉174井芦草沟组主要岩石类型结构特征

根据6个凝灰岩样品的全岩X衍射分析结果，凝灰岩矿物组成以斜长石和钾长石为主，其次为石英，还有少量方解石、白云石和蒙脱石填隙物（见图4a）。借助显微镜及电子探针确定斜长石几乎均为钠长石。

2.2 沉凝灰岩

研究区沉凝灰岩整体具有较好的纹层状构造，有些层呈透镜状、不规则蛇曲状或生物潜穴构造特征，

变形较强烈，表明沉积时受到较强烈的沉积扰动和生物潜穴活动影响；局部可见浊流沉积，主要发育A段，具有粒序层理（见图3c）。

沉凝灰岩（28个样品）主要矿物为钠长石和钾长石等碱性长石，以及石英、蒙脱石、方解石和白云石（见图4b）。经显微镜及电子探针鉴定并参考全岩X光衍射分析结果，沉凝灰岩中长英质含量变化较大，例如吉174井3 191.08 m深度处沉凝灰岩长石与石英含量高达89.8%（见图3d），而3 151.8 m深度处沉凝灰岩中长石与石英含量仅为52.1%。本次研究发现其中黏土级矿物实际上均为火山尘，部分岩石样品中少量蒙脱石主要由火山尘蚀变而成。

2.3 凝灰质白云岩

吉木萨尔凹陷白云岩含量较多，白云石多与凝灰物质不同比例混合，形成纹层状凝灰质白云岩（如吉174井3 272.20 m和3 138.55 m凝灰质含量为25%、50%）和（含）凝灰质白云岩（见图3e、3f）。显微镜下可见富含藻类、紧密镶嵌的自形—半自形白云石集合体均匀分布。全岩X光衍射及电子探针分析结果显示（含）凝灰质白云岩矿物组成以白云石为主，其次为石英、钠长石和钾长石，且含少量蒙脱石（见图4c）。

图4 芦草沟组岩石全岩X衍射分析平均矿物组成

3 凝灰岩类地球化学特征与成因

3.1 （沉）凝灰岩中长石和石英地球化学特征

由于研究区（沉）凝灰岩的矿物碎屑粒度较细且与湖相沉积物及油混合，因此难以对此类岩石进行全岩地球化学研究，本文选择电子探针分析方法开展（沉）凝灰岩致密储集层的矿物地球化学分析。

与全岩X光衍射分析结果一致，电子探针检测研究区（沉）凝灰岩样品中200多个长石颗粒均为钠长石、正长石和少量透长石、歪长石，表明研究区（沉）凝灰岩组成矿物以碱性长石为主。表1给出了9个凝灰岩和沉凝灰岩样品中16个碎屑长石颗粒的单矿物电子探针成分统计结果。对正长石和钠长石的碱度分析表明，除一个样品Na2O+K2O值为7.73%外，其余15个样品均大于9%，平均11.76%；12个样品的里特曼指数δ值介于3.16～6.74，4个样品为8.77～11.04，因此判断碎屑长石源于碱性—过碱性岩浆岩。碱性长石突出表现为富锶特征，SrO含量主要为0.15%～0.51%，平均为0.35%（见表1），远高于电子探针检测线；白云石、方解石和石英也呈富锶特征，指示芦草沟组沉积期存在富锶的热液活动。碱性长石在阴极发光条件下均呈天蓝色，也为岩浆成因提供了重要证据[9]。

石英晶屑经电子探针数据分析也应来自岩浆岩，在富含地幔热液的环境中发生了一些物理和化学成分变化，表现为：①石英粒度细而均匀，一般粒径为0.01～0.05 mm；②与碱性长石等极细砂屑—泥屑级碎屑矿物混杂堆积形成微细层理；③石英中SiO2含量为93.27%～98.36%，平均95.05%，Na2O、K2O和Al2O3平均含量分别为0.15%、0.89%和2.31%，SrO含量高达0.52%～0.61%，平均0.56%，远高于电子探针检测线，甚至高于研究区白云石和方解石矿物SrO平均含量。上述特征表明石英颗粒在成岩作用中发生微量元素补偿替代作用，即Al3+替代Si4+形成一种新的原子团结构中心，而碱金属离子K+、Na+或Sr2+充当弱结合补偿电价作用，这种离子替代作用一般发生在350 ℃左右，表明该类石英处于非正常湖相沉积环境[10-14]。

3.2 凝灰质白云岩地球化学特征与形成环境

研究区7个凝灰质白云岩样品的铁白云石87Sr/86Sr值为0.705 282～0.705 784，平均为0.705 455（见表2），与地幔中87Sr/86Sr值（0.703 50）非常接近[15]，说明吉木萨尔凹陷芦草沟组纹层状凝灰质白云岩与三塘湖盆地芦草沟组白云岩一样，其形成均与地幔热液喷流

作用有关，是一种新型热液白云岩[16-18]。形成凝灰质白云岩的Mg2+和Fe2+主要来源于深部岩浆热液和火山玻璃脱玻化作用，地幔流体在上升过程中使底辟到下地壳的超基性岩发生蛇纹石化，从而释放大量Mg2+和Fe2+。研究区岩浆和地幔热液间歇性上涌，可能是造成芦草沟组沉积期Mg2+和Fe2+供应变化较大的主要原因。

吉174井岩心样品的碳氧同位素测试结果表明，芦草沟组凝灰质白云岩δ13C值为2.57‰～6.56‰，平均值约为5.38‰（见表3）。根据公式计算出古盐度（Z）值为128.35～136.81，平均值为134.42，反映芦草沟组沉积时期湖水盐度较高，为咸水湖环境[19]。

表1 研究区（沉）凝灰岩中长石和石英电子探针分析结果

表2 研究区凝灰质白云石87Sr/86Sr分析结果

表3 研究区凝灰质白云岩碳氧同位素测试结果

锶（Sr）与钡（Ba）均属于碱土金属元素，且Ba比Sr的硫酸盐溶解度低。在矿化度低、硫酸根离子含量低的水体环境中，Sr、Ba离子以重碳酸盐的形式保存；随着矿化度增大及硫酸根离子含量的增高，Ba首先以硫酸钡的形式沉淀。只有当水体（湖水或海水）浓缩到一定程度才能够产生硫酸锶沉淀[20]。通常认为陆相沉积物的Sr/Ba值小于1，而咸化湖泊中高含量的硫酸根离子易于与锶形成化合物，致使沉积物具有较高的Sr/Ba值[20]。研究区芦草沟组20个凝灰质白云岩样品的Sr/Ba值为0.55～9.47，平均3.81，最高值是最低值的17.2倍，表明芦草沟组沉积期具有古盐度较高但盐度变化频繁的特征[21]。

本次研究首次在沉凝灰岩和凝灰质白云岩中发现石盐颗粒，呈两种形态：一种为立方体；另一种呈规则鱼骨状（见图5）。这些石盐集合体均充填在白云岩微孔隙中，表明沉积期某一阶段地层盐度较高。

上述沉积特征表明：①吉木萨尔凹陷芦草沟组云质岩可能形成于残留海封闭后的咸化湖盆环境，岩浆活动不但带来了热量，而且提供了大量的钙、镁离子；②存在于中基性火山岩中的辉石、角闪石等暗色矿物和玻璃质中的镁离子在热水条件下更易释放，有利于提高云质岩沉积中镁、钙离子比例；残留的海水及阶段性的海侵也有利于提高湖水的盐度和白云石的形成。

3.3 湖水盐度对有机质影响

随着油气勘探及地质研究的深入，发现存在优质烃源岩与蒸发岩共生的现象。前人研究表明优质烃源

岩形成需要两个条件，一是要有足够大的生物有机质含量，二是需要缺氧环境。咸水环境可提供丰富的生物和良好的保存条件[22-24]。尽管咸水条件下底栖和浮游生物种类减少，但生物的适应性使得嗜盐细菌和藻类属种增多，其生物产能并不降低。另外，咸化湖盆中藻类勃发及深部流体带来营养物质也可为有机质沉积提供条件。具有一定盐度的湖水容易形成盐度和温度分层，分层底部卤水不易与空气接触，大量细菌和底栖生物无法生存，因此有机质得以较好保存[25]。已有研究表明，无机盐的参与使有机质热敏性增强，演化加快。

图5 石盐晶体扫描电镜照片

4 凝灰岩类对致密油形成的控制

4.1 凝灰岩类沉积对有机质发育的影响

吉木萨尔凹陷芦草沟组烃源岩厚度大于200 m，以深灰色泥岩、灰黑色泥岩、灰白色白云质泥岩为主。有机碳含量平均为5.16%（见图2），氯仿沥青“A”含量平均为0.730%，生烃潜力指数（S1+S2）为20.98 mg/g，有机质类型为Ⅱ1型。薄片观察结果表明，芦草沟组富含藻类等有机质，藻类呈纹层状，与凝灰物质不同程度混合，显示较强的黄色荧光（见图6）。高有机质丰度烃源岩与凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质白云岩深度上分布一致（见图2），说明凝灰物质与致密油形成有密切成因关系[26-32]。火山作用停止以后，火山口附近通常形成大量的温泉和较大的湖泊，利于生物生长；同时火山灰中富含大量的矿物质和微量元素，为生物提供丰富的营养成分，进一步促进水生生物繁殖和发育，从而导致有机质再次富集[33-34]。

4.2 凝灰岩类孔隙结构特征

芦草沟组储集层物性数据分析结果表明，孔隙度主要为3.07%～9.64%，平均为5.58%；渗透率主要为（0.009～1.550）´10-3μm2，平均为0.38´10-3μm2，属于低孔、超低渗储集层。凝灰岩的孔隙度、渗透率较高；沉凝灰岩孔隙度虽然在所测样品中最高，但渗透率却较低；凝灰质白云岩物性仅次于凝灰岩，属于中等偏好类型（见表4）。部分发育微裂缝的样品渗透率可达8.94´10-3μm2。

铸体薄片及扫描电镜分析显示，芦草沟组凝灰岩和凝灰质白云岩孔隙类型主要为剩余粒间孔、溶蚀粒间孔及溶蚀粒内孔，其中以剩余粒间孔和长石溶蚀孔为主（见图7），另外还发育部分垂直、斜交及网状微裂缝，对原油储集和运聚起重要作用。

扫描电镜、压汞分析等结果表明，芦草沟组致密油层孔隙形态多样，形状不规则，孔径差异较大，最大孔喉半径为0.16～63.36 μm，中值半径平均为0.068 9 μm，整体以微孔隙为主。铸体薄片观察发现孔隙喉道主要有两种：①微喉道，数量相对较多，多出现于凝灰质白云岩中以及部分未见溶蚀的沉凝灰岩中。喉道连通性较差，但通过分段压裂及多级水力压裂等储集层改造技术可提高开采效率。②细喉道，数量相对较少，多出现于溶蚀强烈的凝灰岩中，喉道相对较粗，连通性较好。

根据致密油层含油性和孔隙结构特征，将吉木萨尔凹陷芦草沟组与凝灰岩相关的致密油储集层分为3类：Ⅰ类以凝灰岩为主，孔隙度下限为6%，渗透率下限为0.3´10-3μm2，孔喉半径下限为0.3 μm；Ⅱ类以凝灰质岩为主，多为凝灰质白云岩，孔隙度下限为3%，渗透率下限为0.05´10-3μm2，孔喉半径下限为0.03 μm；Ⅲ类以沉凝灰岩为主，孔隙度下限为2%，渗透

率下限为0.005´10-3μm2，孔喉半径下限为0.003 μm。Ⅱ类和Ⅲ类储集层以纳米孔为主，分布广泛，与美国Bakken组致密油层相比，接近较好的致密油储集层物性范围[35-36]。

图6 吉174井含凝灰质白云岩中藻纹层分布特征

表4 芦草沟组不同岩石类型孔隙度和渗透率统计

4.3 凝灰岩类对含油性的控制

研究区芦草沟组致密油层呈纹层状，源储一体，纵向上有两个含油段，但含油性差异较大。根据含油样品饱和度分析，上、下“甜点段”凝灰岩和凝灰质白云岩含油饱和度为31.5%～88.0%，虽然岩性有差异，但饱和度总体较高。主要含油段明显受凝灰岩和凝灰质岩类（特别是凝灰质白云岩）纵向分布控制，无明显储盖层界限。对比致密油“甜点段”和非“甜点段”，“甜点段”凝灰质含量更高。“甜点段”典型特征是：全岩黏土矿物分析出现异常垂直曲线，由浅至深未见黏土含量和混层比发生变化（见图2）；黏土矿物混层比与Ro值不具备相关性（见图2），且与正常沉积岩的成岩变化趋势完全不同。总之，研究区凝灰物质对有机质的成熟起到重要促进作用，是造成该区致密油形成的主要因素。

图7 吉174井芦草沟组凝灰岩孔隙结构照片

5 结论

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组上“甜点段”主要发育凝灰岩和凝灰质白云岩，下“甜点段”发育凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质白云岩，它们在正常沉积岩中呈夹层出现，单层厚度薄。凝灰岩类中矿物主要为碱性长石，其次为石英等矿物，这些矿物来自碱性—过碱性岩浆岩。

（沉）凝灰岩中碱性长石、石英、白云石等矿物具有富锶特征，石英中Na2O、K2O和Al2O3含量较高，白云石中87Sr/86Sr值与地幔中该值非常接近，表明（沉）凝灰岩组成矿物形成于与岩浆作用有关的热液环境。凝灰质白云岩中白云石Sr/Ba值较高，扫描电镜下发现石盐晶体，且白云岩δ13C较重，证明芦草沟组沉积于较高盐度的环境。与火山作用、地幔热液有关的Mg2+、Fe2+和高盐度湖泊环境促进白云岩的形成。

高有机质丰度的烃源岩、高孔渗储集层和上、下“甜点段”分布均与芦草沟组凝灰岩类分布一致。火山活动及地幔流体提供的热液和丰富的营养物质控制了高丰度烃源岩形成，剩余粒间孔和溶蚀孔发育的凝灰岩、凝灰质白云岩控制了有利储集层和致密油分布。

[1] 周鼎武,柳益群,邢秀娟,等.新疆吐—哈、三塘湖盆地二叠纪玄武岩形成古构造环境恢复及区域构造背景示踪[J].中国科学: D辑: 地球科学,2006,36(2): 143-153.Zhou Dingwu,Liu Yiqun,Xing Xiujuan,et al.Paleo-tectonic settings restoration and regional structural background tracing of Permian basalt in Tuha and Santanghu basins of Xinjiang[J].SCIENCE CHINA Earth Sciences,2006,36(2): 143-153.

[2] 夏林圻,夏祖春,李向民,等.中国中西部及邻区大陆板内火山作用[M].北京: 科学出版社,2013.Xia Linqi,Xia Zuchun,Li Xiangmin,et al.Continental intraplate volcanism in mid-western China and its neighboring areas[M].Beijing: Science Press,2013.

[3] 汪双双,柳益群,周鼎武,等.新疆三塘湖地区二叠纪岩浆岩的岩石学与矿物学研究[J].矿物岩石地球化学通报,2013,32(3): 354-363.Wang Shuangshuang,Liu Yiqun,Zhou Dingwu,et al.Petrography and mineralogy of Permian magmatic rocks in the Santanghu area,Xinjiang[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2013,32(3): 354-363.

[4] 王晓琦,孙亮,朱如凯,等.利用电子束荷电效应评价致密储集层储集空间: 以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例[J].石油勘探与开发,2015,42(4): 472-480.Wang Xiaoqi,Sun Liang,Zhu Rukai,et al.Application of charging effects in evaluating storage space of tight reservoirs: A case study from Permian Lucaogou Formation in Jimusar sag,Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2015,42(4): 472-480.

[5] 匡立春,唐勇,雷德文,等.准噶尔盆地二叠系咸化湖相云质岩致密油形成条件与勘探潜力[J].石油勘探与开发,2012,39(6): 657-667.Kuang Lichun,Tang Yong,Lei Dewen,et al.Formation conditions and exploration potential of tight oil in the Permian saline lacustrine dolomitic rock,Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(6): 657-667.

[6] 匡立春,胡文瑄,王绪龙,等.吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层初步研究: 岩性与孔隙特征分析[J].高校地质学报,2013,19(3): 529-535.Kuang Lichun,Hu Wenxuan,Wang Xulong,et al.Research of the tight oil reservoir in the Lucaogou Formation in Jimusar sag: Analysis of lithology and porosity characteristics[J].Geological Journal of China Universities,2013,19(3): 529-535.

[7] 国家石油和化学工业局.SY/T 5368-2000 岩石薄片鉴定[S].北京:石油工业出版社,2000.National Bureau of Petrochemical Industry.SY/T 5368-2000 Thin section examination of rock[S].Beijing: Petroleum Industry Press,2000.

[8] 肖勒 P A,厄尔默-肖勒D S.碳酸盐岩岩石学: 颗粒、结构、孔隙及成岩作用[M].姚根顺,沈安江,潘文庆,等,译.北京: 石油工业出版社,2010.Scholle P A,Ulmer-Scholle D S.A color guide to the petrography of carbonate rocks: Grains,textures,porosity,diagenesis[M].Yao Genshun,Shen Anjiang,Pan Wenqing,et al,Trans.Beijing: Petroleum Industry Press,2010.

[9] 宋志敏.阴极发光地质学基础[M].武汉: 中国地质大学出版社,1993: 16-82.Song Zhimin.Cathodoluminescence geology[M].Wuhan: China University of Geosciences Press,1993: 16-82.

[10] Larsen R B,Henderson I,Ihlen P M,et al.Distribution and petrogenetic behavior of trace elements in granitic pegmatite quartz from South Norway[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,2004,147(5): 615-628.

[11] Kelley D S,Karson J A,Blackman D K,et al.An off-axis hydrothermal vent field near the Mid-Atlantic Ridge at 30°N[J].Nature,2001,412: 145-149.

[12] Rusk B G,Lowers H A,Reed M H.Trace elements in hydrothermal

quartz: Relationships to cathodoluminescent textures and insights into vein formation[J].Geology,2008,36(7): 547-550.

[13] Wark D A,Watson E B.TitanQ: A titanium-in-quartz geothermometer[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,2006,152(6): 743-754.

[14] Lehmann K,Berger A,Götte T,et al.Growth related zonations in authigenic and hydrothermal quartz characterized by SIMS-,EPMA-,SEM-CL- and SEM-CC-imaging[J].Mineralogical Magazine,2009,73(4): 633-643.

[15] 柳益群,焦鑫,李红,等.新疆三塘湖跃进沟二叠系地幔热液喷流型原生白云岩[J].中国科学: 地球科学,2011,41(12): 1862-1871.Liu Yiqun,Jiao Xin,Li Hong,et al.Primary dolostone formation related to mantle-originated exhalative hydrothermal activities,Permian Yuejingou section,Santanghu area,Xinjiang,NW China[J].SCIENCE CHINA Earth Sciences,2012,55(2): 183-192.

[16] 柳益群,周鼎武,焦鑫,等.一类新型沉积岩: 地幔热液喷积岩:以中国新疆三塘湖地区为例[J].沉积学报,2013,31(5): 773-781.Liu Yiqun,Zhou Dingwu,Jiao Xin,et al.A new type of sedimentary rocks: Mantle-originated hydroclastites and hydrothermal exhalites,Santanghu area,Xinjiang,NW China[J].Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(5): 773-781.

[17] 焦鑫,柳益群,周鼎武,等.“白烟型”热液喷流岩研究进展[J].地球科学进展,2013,28(2): 221-232.Jiao Xin,Liu Yiqun,Zhou Dingwu,et al.Progress of research on“white smoke type” exhalative hydrothermal rocks[J].Advances in Earth Science,2013,28(2): 221-232.

[18] 柳益群,李红,朱玉双,等.白云岩成因探讨: 新疆三塘湖盆地发现二叠系湖相喷流型热水白云岩[J].沉积学报,2010,28(5): 861-867.Liu Yiqun,Li Hong,Zhu Yushuang,et al.Permian lacustrine eruptive hydrothermal dolomites,Santanghu basin,Xinjiang Province[J].Acta Sedimentologica Sinica,2010,28(5): 861-867.

[19] 同济大学海洋地质系.海、陆相地层辨认标志[M].北京: 科学出版社,1980.Marine geology of Tongji University.Identification key of marine/ continental strata[M].Beijing: Science Press,1980.

[20] Keith M L,Weber J N.Carbon and oxygen isotopic composition of selected limestones and fossils[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1964,28(10/11): 1787-1816.

[21] 朱光有,金强.东营凹陷两套优质烃源岩层地质地球化学特征研究[J].沉积学报,2003,21(3): 506-512.Zhu Guangyou,Jin Qiang.Geochemical characteristics of two sets of excellent source rocks in Dongying depression[J].Acta Sedimentologica Sinica,2003,21(3): 506-512.

[22] 胡光明,纪友亮,张亚京.陆相盐湖层序地层学研究简述[J].盐湖研究,2006,14(1): 55-59.Hu Guangming,Ji Youliang,Zhang Yajing.Summarization on continental salt lake sequence stratigraphy[J].Journal of Salt Lake Research,2006,14(1): 55-59.

[23] 金强,朱光有,王娟.咸化湖盆优质烃源岩的形成与分布[J].中国石油大学学报: 自然科学版,2008,32(4): 19-23.Jin Qiang,Zhu Guangyou,Wang Juan.Deposition and distribution of high-potential source rocks in saline lacustrine environments[J].Journal of China University of Petroleum: Natural Science Edition,2008,32(4): 19-23.

[24] 张国防,吴德云,马金钰.盐湖相石油的早期生成[J].石油勘探与开发,1993,20(5): 42-52.Zhang Guofang,Wu Deyun,Ma Jinyu.Early hydrocarbon generation in salt lake facies formation[J].Petroleum Exploration and Development,1993,20(5): 42-52.

[25] 肖万生.地球内部生烃新机制探索: 含碳物质与水反应的实验研究[D].广州: 中国科学院广州地球化学研究所,2001.Xiao Wansheng.Hydrocarbon formation mechanism in the earth’s interior: Experimental study on reactions of carbon-containing materials with water[D].Guangzhou: Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,2001.

[26] 金强,熊寿生,卢培德.中国断陷盆地主要生油岩中的火山活动及其意义[J].地质论评,1998,44(2): 136-142.Jin Qiang,Xiong Shousheng,Lu Peide.Volcanic activity in major source rocks in faulted basins of China and its significance[J].Geological Review,1998,44(2): 136-142.

[27] 高福红,高红梅,赵磊.火山喷发活动对烃源岩的影响: 以拉布达林盆地上库力组为例[J].岩石学报,2009,25(10): 2671-2678.Gao Fuhong,Gao Hongmei,Zhao Lei.Effects of volcanic eruptions on characteristics of source rocks: Taking Shangkuli Formation of Labudalin basin as an example[J].Acta Petrologica Sinica,2009,25(10): 2671-2678.

[28] Wignall P B,Twitchett R J.Oceanic anoxia and the end Permian mass extinction[J].Science,1996,272(5265): 1155-1158.

[29] Kimura H,Watanabe Y.Ocean anoxia at the Precambrian-Cambrian boundary[J].Geology,2001,29(11): 995-998.

[30] Palmer M R,Elderfield H.Sr isotope composition of sea water over the past 75 Myr[J].Nature,1985,314: 526-528.

[31] 熊寿生,卢培德.火山喷溢-喷流活动与半无机成因天然气的形成和类型[J].石油实验地质,1996,18(1): 13-35.Xiong Shousheng,Lu Peide.Volcanic eruption-effusion and their relationship with the formation and type of semi-inorganic gas[J].Petroleum Geology &Experiment,1996,18(1): 13-35.

[32] 翟庆龙.火山热液活动对烃源岩生排烃的作用: 以东营凹陷西部沙三段为例[J].油气地质与采收率,2003,10(3): 11-13.Zhai Qinglong.Effect of volcanic hydrothermal fluid activities on hydrocarbon generation and expulsion from source rocks: Taking the western Dongying sag as example[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2003,10(3): 11-13.

[33] 周中毅,盛国英,闵育顺.凝灰质岩生油岩的有机地球化学初步研究[J].沉积学报,1989,7(3): 3-9.Zhou Zhongyi,Sheng Guoying,Min Yushun.A primary study of tuffaceous source rock by organic geochemistry[J].Acta Sedimentologica Sinica,1989,7(3): 3-9.

[34] 王鹏,潘建国,魏东涛,等.新型烃源岩: 沉凝灰岩[J].西安石油大学学报: 自然科学版,2011,26(4): 19-22.Wang Peng,Pan Jianguo,Wei Dongtao,et al.A new type of hydrocarbon source rock: Sedimentary tuff[J].Journal of Xi’an Shiyou University: Natural Science Edition,2011,26(4): 19-22.

[35] 贾承造,邹才能,李建忠,等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J].石油学报,2012,33(3): 343-350.Jia Chengzao,Zou Caineng,Li Jianzhong,et al.Assessment criteria,main types,basic features and resource prospects of the tight oil in China[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(3): 343-350.

[36] 林森虎,邹才能,袁选俊,等.美国致密油开发现状及启示[J].岩性油气藏,2011,23(4): 25-30.Lin Senhu,Zou Caineng,Yuan Xuanjun,et al.Status quo of tight oil exploitation in the United States and its implication[J].Lithologic Reservoirs,2011,23(4): 25-30.

（编辑 林敏捷）

Characteristics and origin of tuff-type tight oil in Jimusar Depression,Junggar Basin,NW China

Jiang Yiqin1,Liu Yiqun2,Yang Zhao1,Nan Yun2,Wang Rui1,Zhou Peng2,Yang Yanjun2,Kou Junyi2,Zhou Ningchao2
(1.Institute of Experiment and Analysis,PetroChina Xinjiang Oilfield Company,Kelamayi 834000,China;2.State Key Laboratory of Continental Dynamics,Department of Geology,Northwest University,Xi’an 710069,China)

Based on core and thin section observation,and combined with X-ray diffraction,electron probe and geochemical analysis,the characteristics and origin of tuff tight oil of the Permian Lucaogou Formation in the Jimusar depression,Junggar Basin were examined.There are tuff,tuffite and tuffaceous dolomite interlaid in the sedimentary rocks of the Lucaogou Formation.The alkali feldspar and quartz in the tuff are rich in strontium,which,according to mineral geochemical analysis,are originated from alkaline-peralkaline magmatic rocks.The Sr isotope ratio (87Sr/86Sr) of dolomite is similar to that of mantle,which shows minerals of tuff were formed in volcanism-related hydrothermal environments.High Sr/Ba and δ13C of dolomite,and occurrence of halite under microscope suggest that the Lucaogou Formation was deposited in high salinity environment.High content of magnesium and iron ions related to volcanism and hydrotherm,and high salinity environment contributed to the precipitation of dolomite.The distribution of tight oil,organic matter abundance of source rock and reservoir physical properties show that it is the rich nutrients provided by volcanic activity that controlled the formation of high abundance source rock;tuff,tuffaceous dolomite with plenty of residual inter-granular pores and dissolved pores are favorable reservoir sections;and tuff controls the formation and distribution of tight oil.

Junggar Basin;Jimusar Depression;tuff;tight oil;geological characteristics

国家自然科学基金项目（41272116）；西北大学大陆动力学国家重点实验室重点基金项目（BJ08133-3）

TE122.1

A

1000-0747(2015)06-0741-09

10.11698/PED.2015.06.06

蒋宜勤（1966-），女，江苏宜兴人，博士，中国石油新疆油田公司实验检测研究院高级工程师，主要从事沉积储集层、油气地质方面研究。地址：新疆维吾尔自治区克拉玛依市友谊路100号，中国石油新疆油田公司实验检测研究院，邮政编编：834000。E-mail：jiangyiqin@petrochina.com.cn

联系作者：柳益群（1951-），女，山东淄博人，博士，主要从事油气储层地质学、沉积学、岩石学方面研究。地址：陕西省西安市太白北路229号，西北大学地质学系，邮政编码：710069。E-mail：liu-yiqun@163.net

2015-05-07

2015-09-20