柴达木盆地城墙沟-石灰沟地区石炭系沉积特征

栾守亮

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257000)

1 区域地质概况

柴达木盆地[1]石炭系的分布受沉积古地理条件和多期次构造运动控制,主要出露于盆地周边及盆内山前、盆地东北缘山麓出露相对较好[2]。城墙沟、石灰沟剖面位于盆地东北缘的欧龙布鲁克山前,自下而上依次出露下石炭统穿山沟组、城墙沟组、怀头他拉组,上石炭统克鲁克组和扎布萨尕秀组[3],总厚度1 366～2 746 m(图1)。盆地东北缘多处石炭系露头见到油苗,证实发生过油气运移过程。石炭系油气资源潜力巨大,是油气资源战略突破的新领域。

2 沉积相类型及特征

城墙沟-石灰沟地区泥盆系发育大规模岩浆活动,盆地构造沉降,牦牛山组火山岩、火山碎屑岩沉积以后,进行填平补齐作用,冲积扇、辫状河及扇三角洲向盆内进积,形成了下石炭统穿山沟组底部的砾岩沉积,随着海侵作用影响,开始海相、海陆过渡相沉积[4]。海陆过渡相主要为扇三角洲相,海相组发育潮坪、泻湖、碳酸盐岩台地、碎屑岩-碳酸盐岩混积台地相,以碳酸盐岩台地和潮坪相为主(表1)。

图1 研究区构造位置及构造格局

相组沉积相类型亚相海陆过渡相扇三角洲扇三角洲平原、扇三角洲前缘、辫状水道海相组潮坪、泻湖砂坪、泥坪、砂泥坪、灰坪、泥灰坪、灰泥坪碳酸盐岩台地潮坪、局限台地、开阔台地、礁滩、台缘斜坡、浅海等

城墙沟剖面和石灰沟剖面组成柴东地区石炭系的标准剖面,剖面石炭系出露齐全、构造与沉积现象丰富,便于观测。

穿山沟组观测于城墙沟剖面,厚约75 m,该组与下伏奥陶系呈角度不整合接触关系,岩性以紫红色粗砾岩为主(图2(a)),未见化石,砂砾岩底部见重荷模(图2(b)),纵向表现为正旋回,旋回上部见含砾粗砂岩条带、透镜体,为一套扇三角洲辫状水道沉积。

图2 穿山沟组、城墙沟组沉积现象

城墙沟剖面城墙沟组厚约307 m,发育深灰色薄层、中厚层、厚层泥晶灰岩夹薄层钙质泥岩(图2(c)),泥晶灰岩层面见生物化石骨架(图2(d)),局部夹厚层生物礁灰岩(图2(e)),层内见单体珊瑚化石(图2(f)),厚层灰岩中发育水平层理,为碳酸盐岩台地相沉积。

怀头他拉组、克鲁克组和扎布萨尕秀组观测于石灰沟剖面,怀头他拉组与下伏奥陶系呈断层接触关系,厚590.6 m,下部为薄层-中厚层砂岩与泥岩互层,夹多层薄层、中厚层内碎屑生物碎屑灰岩(60 cm),夹薄层珊瑚礁灰岩,为滨岸相潮坪沉积;上部发育厚层生物碎屑灰岩、泥晶灰岩,含燧石条带、疙瘩状灰岩(图3(a)),疙瘩状灰岩内见完整腕足类化石(图3(b)),为碳酸盐岩台地相沉积[5-6]。

克鲁克组与下伏怀头他拉组呈整合接触关系,厚519.6 m,发育碳质泥页岩、条带状泥晶灰岩、砂砾岩、砂岩、碳质泥岩(图3(c))、泥岩等互层,泥岩中夹有薄煤层,见多套障壁岛砂岩-泻湖泥岩组合(图3(d)),总体为滨岸相潮坪亚相沉积地层,是石炭系主要的烃源岩发育层段[7]。

图3 怀头他拉组、克鲁克组沉积现象

扎布萨尕秀组与克鲁克组呈整合接触关系,实测厚208.2 m,未见顶。该组底部见砂砾岩,纵向由细砾岩逐渐过渡为含砾粗砂,可见粒序层理,槽状、板状、羽状交错层理,反映潮道砂沉积;下部发育中厚层泥晶灰岩和碳质泥岩,上部发育厚层泥晶灰岩,为滨岸相潮坪亚相到碳酸盐岩台地沉积。

3 纵向沉积演化

宗务隆海槽与南昆仑洋的开启、闭合过程控制了本区晚古生代-早中生代沉积演化格局。

3.1 早石炭世沉积演化

穿山沟组沉积早期出现海侵,水体范围增大。城墙沟组沉积期,海侵作用加强,古陆范围缩小,欧龙布鲁克古陆被海水淹没,宗务隆海槽、乌兰海槽和都兰海槽水体相连,规模较小的古陆被海水分隔。受海侵作用影响,城墙沟组中碳酸盐岩非常发育。

怀头他拉组沉积早期古气候干冷、干旱,沉积基准面开始下降,碎屑物质大量进积,有的沉积物被氧化成红褐色、灰黄色,形成广布于城墙沟组台地相碳酸盐岩之上的局限台地-潮坪-泻湖沉积组合(图4(a))。怀头他拉组沉积中后期,古气候趋暖,海水上涨,古陆被淹没,该区再次过渡为碳酸盐岩浅海沉积,台地周围发育潮坪、泻湖、障壁砂坝等沉积相。

3.2 晚石炭世沉积演化

克鲁克组沉积期的沉积面貌与怀头他拉组沉积早期相似,潮坪-泻湖-障壁砂坝沉积体系广泛分布。不同的是,克鲁克组沉积期古气候更偏于潮湿,泥炭沼泽更发育,因此以暗色砂泥岩为主。由于沉降速率降低且趋于平稳,古地形较平缓,海平面周期性波动,使得克鲁克组沉积期垂向上主要以泥炭沼泽、泻湖、潮坪、障壁砂坝和碳酸盐台地相的反复互层为主,在横向上分布也相对稳定,易于区域对比。与怀头他拉组沉积期相比,克鲁克组沉积期古陆范围有所变小,局限台地-障壁砂坝-泻湖沉积体系分布范围更广泛(图4(b))。扎布萨尕秀组沉积期,沉积面貌与早石炭世晚期相似,伴随海侵作用增强,碳酸盐浅海台地相分布范围进一步增大。

图4 怀头他拉组、克鲁克组典型沉积序列

4 结束语

下石炭统穿山沟组、城墙沟组表现为陆源扇三角洲相到碳酸盐岩台地相海进沉积旋回,怀头他拉组表现为滨岸潮坪环境到碳酸盐岩台地相海进沉积旋回,上石炭统克鲁克组、布萨尕秀组表现为滨岸相潮坪、障壁岛沉积环境到碳酸盐岩台地相海进沉积旋回。石炭系发育潮坪、泻湖等有利烃源岩沉积相类型,石炭系将是本区重要的潜在勘探层系。

[参考文献]

[1] 尹成明,张冰清.柴达木盆地石油资源现状及发展战略[J].中国工程科学,2005(7):78-81.

[2] 陈世悦,徐凤银,彭德华.柴达木盆地基底构造特征及其控油意义[J].新疆石油地质,2000,21(3):175-180.

[3] 李守军,张洪.柴达木盆地石炭系地层特征与分布[J].地质科技情报,2000,19(1):1-4.

[4] 朱如凯,许怀先,邓胜徽,等.中国北方地区石炭纪岩相古地理[J].古地理学报.2007,9(1):14-24.

[5] 牛永斌,钟建华,段宏亮,等.柴达木盆地石炭系沉积相及其与烃源岩的关系[J].沉积学报,2010,28(1):140-146.

[6] 杨平,胡勇.柴达木盆地石炭系古生态与沉积环境[J].新疆石油地质,2006,27(3):279-285.

[7] 文志刚,王正允,何幼斌,等.柴达木盆地北缘上石炭统烃源岩评价[J].天然气地球科学,2004,15(2):125-127.