准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砾岩的岩石学特征及沉积环境意义

丁 雲，朱 锐

(长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砾岩的岩石学特征及沉积环境意义

丁 雲，朱 锐

(长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北缘，通过粒度资料进行分析，尝试利用多元统计的分析方法，分析玛湖凹陷夏子街扇百口泉组沉积物粒度组成与分布特征，从而综合判定沉积环境，对研究区下一步工作具有指导意义。

玛湖凹陷；百口泉组；砾岩；岩石学特征；沉积环境

1 砾岩的粒度构成

研究区采集的砾岩粒度分析样品来自54口井，共550个样品。玛湖地区发育的砾岩根据砾石的粒度大小，制定了适合工区情况的粗碎屑岩分类标准(见表1)。百口泉组砾岩粒径主要分布范围在2～128 mm之间，对砾岩的粒度进行分类，尤其是中砾岩进行了细分[1]。

表1 玛湖地区砾岩分类标准

2 砾岩粒度频率曲线和概率累计曲线

夏子街扇区玛152井百二段的粒度频率曲线图有3种形态[2]，一种呈现单峰特点(如5、8、6、11号样品)，峰值在-4Φ左右，但Φ值范围较广，5Φ～-5Φ都有出现，表明沉积水动力较强；一种是多峰曲线(如13、15号样品)，峰值较高，峰值出现在-2Φ和2Φ左右。一种是平滑的曲线(如1、3、4、10号样品)，峰值不高，Φ值范围较广，5Φ～-3Φ都有出现。

玛002井百二段的粒度频率曲线图有两种形态[3]，一种呈现单峰特点(如4、5号样品)，4号样品的峰值在-4Φ左右，5号样品的峰值在1Φ左右曲线尖锐，但Φ值范围较广，5Φ～-4Φ都有出现，表明沉积动力较强，滚动和跳跃的组分都有；一种是平滑的曲线(如1、2、3号样品)，峰值不高，Φ值范围较广，5Φ～-4Φ都有出现。

如图1所示，玛152井，玛001井，百二段的概率累计曲线如图所示，整体上看，滚动搬运组分和跳跃组分是这些沉积物的主要形式。M152井的滚动组分是(-4.8，-3.8)Φ区间内，斜率在50(°)～65(°)范围内，表示分选较好；跳跃总体含量在20%左右。M001井的滚动组分在(-4.7，-2.4)Φ区间，斜率较在60(°)左右，表示分选较好；跳跃总体含量在20%左右[4-5]。

3 砾岩粒度结构参数散点图

梅森和福克的研究结果表明，不同的粒度参数是在不同的沉积环境下形成的，偏度和峰度的散点图证据来区分的海滩，海岸沙丘和风坪等环境方面非常有效果的。费里德曼采用世界不同地区的典型的砂样，与矩量法的标准差和矩量法的程度的散点图可以区分沙、沙滩、湖砂。在这项研究中，在玛湖凹陷夏子街扇百口泉组5口井152块样品，被用来绘制的目的层和标准偏差的结构参数散点图。从图中可以看出，研究区冲积扇砾岩储层多为正偏差，分离差异较大，充分反映了研究区扇三角洲上以牵引流为主的沉积环境特征。

图1 夏子街扇百二段概率累计曲线

偏态说明平均值和中值粒度的相对的位置，在频率曲线的位置在一个很好的方向值的平均值，相反当薄沉积物负面倾斜，然后在频率曲线的平均位置中值粒径粗边的方向。如图2所示，夏子街扇百二段的大多数是正偏态，但也有时候是负偏，标准差大于1.5和大于0的偏态区域主要反映了扇三角洲沉积物的沉积和三角洲环境，相比之下更粗粒度分布的特点，分类更糟(地图投影点位置在右上角方向，更反映了沉积物更粗粒度分布，排序更差)。而百一段主要是正偏，表明研究区复杂的物源和水动力条件，沉积物以粗粒为主。

图2 夏子街扇百二段结构参数散点图

虽然研究区目的层属牵引流为主的沉积，然而，不同于一般的河流，他有一个滚动和跳跃组成的概率曲线的颗粒大小。然而，一般的牵引流具有较少的悬挂部件，这主要是由于材料的来源和供应的影响接近粗碎屑。粒度资料分析表明，玛湖凹陷夏子街扇百口泉组整体粒度较粗，以大中砾岩，小中砾岩及细砾岩为主，分选差。需要特别指出的是，粒度分析可以提供沉积环境方面，特别是水动力方面的资料，但受沉积环境成因的复杂性影响，粒度分析方法并不一定总能得到理想的结果。总的来说，不同的沉积环境具有不同的水动力条件，但是类似的水动力条件可以出现在不同环境的次级环境中，加上物源供应、构造条件等各种因素的差别，情况常常十分复杂。因此，只有粒度分析和其他相关的信息和研究方法是紧密结合的，相互确认补充，才能得出一个客观和现实的结论。

4 砾岩粒度参数的平面分布特征

沉积环境的重要依据之一是沉积物粒度参数。粒度参数的分布可以用来识别沉积环境或确定物质运动的方式[6]。采用多元统计分析方法对玛湖凹陷夏子街扇百口泉组百二段的345个样品进行分析，得出百口泉组百二段的粒度在平面上的分布特征。

首先用Q型聚类分析方法，在不知道各个样品相关性的情况下对每一口井的样品进行聚类，将没一口井的样品分为具有亲缘关系的若干类，在此基础上，将每一类的粒度数据求取平均值，然后利用平均值做出粒度在平面上分布图。以玛152井为例详细讲述此方法的应用。

采用多元统计分析方法，采用Q聚类分析方法进行分类，聚类方法采用类间平均链锁法，距离的计算采用欧式距离平方，利用spss进行处理后输出样品Q型聚类分析谱图(图3)。以玛湖凹陷夏子街扇玛152井百口泉组百二段的19个样品进行Q型聚类分析为例，当类间距为13时，所有样品在垂向上基本聚为一类，表明玛152井主要经历了一个期次的沉积供给过程，而5和7号样品单独为一类，主要是因为此深度样品粒度太细所影响，也可能是因为物源供给物发生了一些改变[7]。可以将玛湖凹陷夏子街扇百口泉组百二段粒度数据分为四类，得出的结果如图所示。利用上述方法，分别对玛湖凹陷夏子街扇百口泉组百二段的其他井的样品数超过10个的井位进行分析，得出这些具有亲缘关系的样品。

图3 夏子街扇百口泉组百二段Q型聚类谱图

对玛湖凹陷百口泉组百二段进行聚类分析后，对具有亲缘关系的粒度求取平均值。然后利用平均值做出粒度平面分布图(图4)。如图所示，玛湖凹陷百口泉组百二段粒度平面分布图，从图中可以看出研究区砾石的高值区主要出现在北部偏西和南部偏东的地方，其中北部偏西区高值可达-3.78Φ，南部偏东高值可达-2.95Φ。而研究区中间的北东方向的粒径普遍偏低，由北东方向向西南方向粒径的值逐渐降低，这与研究区物源方向是一致的。其中夏81井夏82井的值偏高，是由于距离物源较近，水动力较强，能够搬运粒径较大的砾石，且搬运距离较短，受到的磨蚀作用较弱，所以粒度较粗。而玛004井，玛7井，玛19井，玛11等井的粒度值较高，根据查阅的相关文献[8]，可能是由于此处存在坡折带引起的。

图4 夏子街扇百口泉组百二段粒度平均值等值线

5 结 论

研究区主要是大中砾岩，小中砾岩和细砾岩，粒径一般大于2 mm，砾石的磨圆度较差，大多呈次棱角状，次圆状等。粒度概率图表明，多种岩石类型基本都是以较粗的滚动搬运组分和跳跃搬运组分为主，细粒的悬浮组分很少。结构参数散点图证实研究区以牵引流为主。提出了基于最小一种基于岩心扫描照片砾岩粒度组分百分含量的定量计算方法。通过计算岩心扫描照片的空间自相关系数，利用带约束条件的最小二乘法求解得到各个颗粒大小组分的百分含量，最终确定砾岩的岩性。玛湖凹陷百口泉组砾岩的粒度分布定量计算实例说明了该方法的可行性与有效性。

[1] 新疆维吾尔自治区地质矿产局. 新疆维吾尔自治区区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1993.

[2] 李军, 肖立新, 王玉林, 等. 新疆准噶尔盆地南缘中段霍尔果斯背斜“源—盖”匹配关系研究[J]. 中国锰业, 2017(02): 62-64.

[3] 单祥, 徐洋, 郭华军, 等. 准噶尔盆地玛湖凹陷北斜坡玛131井区块三叠系百口泉组储层敏感性评价[J]. 地质科技情报, 2017(01): 176-182.

[4] 曲永强, 王国栋, 谭开俊, 等. 准噶尔盆地玛湖凹陷斜坡区三叠系百口泉组次生孔隙储层的控制因素及分布特征[J]. 天然气地球科学, 2015(s1): 50-63.

[5] 陈欢庆, 舒治睿, 林春燕, 等. 粒度分析在砾岩储层沉积环境研究中的应用——以准噶尔盆地西北缘某区克下组冲积扇储层为例[J]. 西安石油大学学报(自然科学版), 2014(06): 6-12.

[6] 邹妞妞, 史基安, 张大权, 等. 准噶尔盆地西北缘玛北地区百口泉组扇三角洲沉积模式[J]. 沉积学报, 2015, 33(3): 607-615.

[7] 刘慧, 黄科, 高银山, 等. 塔中HI气田含砾砂岩段沉积粒度特征分析[J]. 天然气技术与经济, 2013(1): 28-31.

[8] 冯冲, 姚爱国, 汪建富, 等. 准噶尔盆地玛湖凹陷异常高压分布和形成机理[J]. 新疆石油地质, 2014(06): 640-645.

PetrologicalCharacteristicsandSedimentaryEnvironmentSignificanceofMahuDepressionofBaikouquanConglomerateinJunggarBasin

DING Yun, ZHU Rui

(SchoolofGeosciences,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China)

Mahu sunken area is located in the northwestern margin of Junggar basin. This paper makes an analysis of grain size data to use multivariate statistical method in composition and distribution characteristics of Baikouquan in Xiazijie sediments. It is of comprehensive determination in sedimentary environment, as has a guiding significance for next step.

Mahu sunken area; Baikouquan formation; Conglomerate; Petrology feature; Sedimentary environment

2017-07-12

国家科技重大专项(2016ZX05027)；国家自然科学基金(41302096)。

丁雲(1992-)，湖北随州人，硕士研究生，研究方向：储层沉积学，手机：18062795521，E-mail：46809089@qq.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.003