塔东南坳陷侏罗系康苏组沉积特征

2018-07-02赵一璇

特种油气藏 2018年3期

赵一璇

(中国地质大学(北京)，北京 100083)

0 引言

塔东南坳陷位于塔里木盆地东南部，是塔里木盆地的一级构造单元。坳陷内主要沉积了中—新生代地层，侏罗系作为主要的油气勘探目的层，主要发育2套烃源岩，分别为中侏罗统杨叶组和下侏罗统康苏组。前人对侏罗系研究主要集中于侏罗系杨叶组。蒲仁海[1]对杨叶组生烃潜力及物源供给、李文厚[2]对杨叶组沉积体系划分、陈骥[3]对杨叶组沉积相特征及古环境等进行过不同程度研究，而对康苏组的相关研究较少。在前人研究的基础上，结合野外地质资料以及钻井、测井资料，重点研究了塔东南瓦石峡凹陷侏罗系康苏组沉积特征，进行了沉积体系分析以及沉积环境恢复。

1 区域地质特征

塔东南坳陷位于塔里木盆地的东南部(图1)，南以阿尔金断裂为界[4]，北为车尔臣断裂所限，西起策勒，东至罗布庄，整体呈NEE向条带状展布，东西平均长约为1 000 km，南北宽约为100 km，总面积为10×104km2左右，是在稳定的前寒武系基底之上发育而成的中生代断陷盆地。

塔东南坳陷呈“两凸两凹”格局(图1)，由西南至东北依次为民丰凹陷、且末凸起、瓦石峡凹陷以及罗布庄凸起。凹陷内沉积了巨厚的中—新生代地层，而凸起上新生界直接覆盖于基底之上。瓦石峡凹陷以侏罗系向东和向西的超覆尖灭线为界，尖灭线之间宽约为260 km，面积约为2.55×104km2。侏罗系厚度线主要呈北北东向，存在南、北2个厚度中心，南部厚度中心在山前且末煤矿—江格勒萨依一带，最大厚度约为1 200 m；北部厚度中心在瓦石峡西北部，最大厚度约为1 450 m[5-11]。侏罗系自下而上依次划分为莎里塔什组(J1s)、康苏组(J1k)、杨叶组(J2y)、塔尔尕组(J2t)以及遭受强烈剥蚀的库孜贡苏组(J3k)。其中，康苏组与下伏莎里塔什组、上覆杨叶组均为整合接触(表1)。

图1塔东南坳陷瓦石峡凹陷野外勘探位置

表1 塔东南坳陷侏罗系地层分层

2 沉积相识别标志

2.1 沉积构造及标志

此次野外工作位置位于阿尔金山北侧，若羌县东南且末—瓦石峡之间的山前，邻近老315国道，侏罗系发育较全，出露较好。层内发育揉皱和挤压背斜，同沉积断层及相关断层现象；砂岩节理发育，球状风化开始。

沉积构造是判别沉积环境的重要标志之一。从若参1井粒度分析统计结果来看，康苏组反映出牵引流和浊流2种沉积方式，主要为冲积扇前缘的辫状河道和漫流沉积。同时，若参1井发育的砾石叠瓦状排列及变形构造，反映了密度流和牵引流交替的古沉积环境。

2.2 岩性特征

康苏组(J1k)发育灰色、灰绿色厚层砾岩和砂岩、砂砾岩、泥岩夹煤线，总体为正韵律层。艾沙汗托海剖面主要由灰绿色、灰色、紫红色砂岩以及砂砾岩夹中—厚层灰色、灰黑色泥岩组成；江格勒萨依剖面为一系列由灰褐色砾岩、灰—灰褐色砂岩、灰—灰黑色粉砂质泥岩构成的向上变细的旋回组成；红柳沟新、老煤矿剖面煤系地层较为发育，其中新煤矿剖面煤线更厚，老煤矿剖面煤线分布更广；若参1井由灰色砂砾岩夹砾状砂岩、粗—细砂岩和少量灰黑色炭质泥岩组成；若参2井为灰色含砾砂岩、砂岩、泥质粉砂岩与灰色、灰黑色粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩不等厚互层。

瓦石峡凹陷康苏组厚度具有由西北向东南方向增厚的特点：西部的艾沙汗托海厚度为359.55 m，红柳沟新煤矿厚度为287.55 m，红柳沟老煤矿厚度为477.43 m，江格勒萨依厚度为469.70 m，东部的若参1井厚度为607.50 m，北部的若参2井厚度为273.00 m。

2.3 测井相特征

此次研究选取了自然伽马曲线，并结合电阻率曲线等分析康苏组的沉积相特征(图2)。根据若参1、若参2井部分典型岩性井段测井曲线的形态及组合类型，确定测井相的特征及沉积相的类型。

3 沉积相类型及特征

瓦石峡凹陷康苏组发育冲积扇相、辫状河三角洲相以及湖泊相等主要沉积体系，沉积物以短轴搬运为主，盆地的不对称导致沉降中心和沉积中心偏向主断裂一侧[12-13]。

3.1 冲积扇

康苏组的冲积扇一般发育在山谷出口处，由山谷出口处向盆地方向呈放射状散开，平面形态呈锥形、朵形或扇形。岩性为一套灰色、灰绿、灰褐、紫红色砾岩及砾状砂岩，砾石成分复杂，碎屑成分接近母岩，分选差，次棱角状，砂泥质胶结，不显层理，呈块状。许多冲积扇彼此相连和重叠，形成沿阿尔金山北麓分布的带状的冲积扇群。在若参1井中可见康苏组冲积扇相发育。按其沉积特征可识别扇中及扇缘2个亚相(图2)。

3.1.1 扇中亚相

扇中具有中—较低的沉积坡角，由少数主沟道分支成数条小型沟道，即辫状河道。河堤不发育，但可形成河漫沉积。若参1井中康苏组3 659.00～3 822.50 m井段(厚度为163.50 m)为扇中沉积，以厚层状浅灰色砂砾岩夹薄层的灰色砂质泥岩为主，电阻率为100～1 000 Ω·m，可划分为辫状河道和河漫2个微相。辫状河道以浅灰色砂砾岩为主，厚度为8.00～35.00 m，电阻率曲线呈箱形或齿化箱形，电阻率高；河漫由灰色砂质泥岩组成，厚度为1.00～5.00 m，电阻曲线呈峡谷状低阻夹于箱形高阻中，二者组成正韵律，叠复组成扇中亚相。

3.1.2 扇缘亚相

扇缘沉积地形较平缓沉积物通常由砂岩和含砾砂岩组成，夹粉砂岩和黏土岩；但有时细粒沉积物较发育，局部也可见膏盐岩层。其砂岩粒级变细，分选性变好。除在砂岩和含砾砂岩中仍可见到不明显的平行层理、交错层理和冲刷-充填构造外，粉砂岩和泥岩则可显示块状层理、水平纹层以及变形构造和暴露构造。

若参1井康苏组扇缘沉积广泛发育，主要发育于3 215.00～3 659.00 m井段(厚度为444.00 m)，可划分出辫状河道和河漫2个微相，少见沼泽微相。沉积物主要为砂质泥岩、泥岩与砂砾岩、砾状砂岩互层。辫状河道底部具冲刷面，正粒序较为明显，可见板状或槽状交错层理及平行层理，电阻率曲线呈高阻箱形、指形。河漫可见平行层理和波纹层理，分布于单个旋回的顶部，电阻率曲线表现为低阻齿形，夹于高阻箱形和指形中间。扇缘沉积中砂岩的矿物和结构成熟度均较差，一般为泥质充填。与扇中的区别是泥质岩类更加发育，辫状河道和河漫更为频繁交替出现。电阻率较扇中更低，且高阻与低阻互层。

3.2 辫状河三角洲

辫状河三角洲沉积环境是湖泊环境与陆地环境的过渡环境，其水文特点明显受湖泊水体与河流水体的双重作用控制。三角洲沉积相包括3个基本的组成单元：三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲。

图2瓦石峡凹陷侏罗系康苏组沉积特征

研究区内康苏组辫状河三角洲相分布广泛，可识别出辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘2个亚相，沉积岩性主要由灰、灰绿、深灰色砾岩和砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成，剖面上为砂泥岩互层。砂岩的成分成熟度和结构成熟度总体较低，三角洲平原和三角洲前缘波状层理、前积层理和小型楔状层理比较发育，并常见薄层炭质泥岩层、劣质煤层和植物碎片。康苏组辫状河三角洲沉积相在研究区若参2井、江尕勒萨依剖面、艾沙汗托海剖面、红柳沟煤矿剖面上均广泛发育。

3.2.1 辫状河三角洲平原亚相

辫状河三角洲的平原部分主要由分流河道、河漫以及沼泽微相所组成。分流河道在三角洲平原亚相中所占厚度比例最大，是沉积过程中河道砂坝频繁侧向迁移加积形成的，以色杂、粒粗、分选差、不稳定矿物含量高、底部发育冲刷充填构造为特征，由数个向上变细的韵律组成，从下至上常为砂砾岩到粗、中砂岩，顶部偶尔出现细砂及粉砂岩。河漫是洪水期水体漫过河道，在河道之间的的低洼地带的沉积物，主要由灰黑色、灰褐色、灰色泥岩、粉砂质泥岩及粉砂岩组成。沼泽微相以灰黑色泥岩、炭质泥岩、煤层为主。

若参2井康苏组4 521.90～4 625.00 m井段(厚度为103.10 m)发育辫状河三角洲平原沉积，可识别出分流河道、河漫和沼泽3个微相，由浅灰色砂砾岩、砂岩、泥质粉砂岩夹灰色、灰黑色泥岩组成，底部夹一薄煤层。分流河道以浅灰色砂砾岩、砂岩为主，自然伽马曲线表现为顶底突变的箱形或钟形。河漫由灰色泥岩、粉砂质泥岩组成，自然伽马曲线呈高值，电阻率曲线呈低值。

江尕勒萨依分流河道微相主要由灰褐色块状砾岩构成，其中偶夹杂中粒岩屑石英砂岩透镜体，与灰色粉砂质泥岩为主的河漫微相相互叠置，构成了一系列向上变细的旋回，组成了辫状河三角洲平原沉积。艾莎汗托海剖面辫状河三角洲平原沉积物粒度比江尕勒萨依细，分流河道主要由紫红色、灰色、灰绿色厚层砂岩构成，中间夹杂不等厚灰色、灰黑色泥岩构成的河漫微相沉积。红柳沟新、老煤矿剖面沼泽微相较为发育，新煤矿剖面康苏组下半部分为辫状河三角洲平原亚相，其中底部、中部及顶部均发育厚层煤。老煤矿剖面基本全由辫状河三角洲平原亚相组成，其中煤层薄，但分布更广。

3.2.2 辫状河三角洲前缘亚相

辫状河三角洲前缘沉积活跃，其沉积物是辫状河三角洲的主体[14-20]。研究区内辫状河三角洲前缘主要由水下分流河道、水下分流河道间、河口坝组成，以水下分流河道为主。水下分流河道的沉积特征与分流河道类似，但岩性比分流河道更细，由灰色、浅灰色、灰绿色中厚层状砾岩、含砾砂岩、中细砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩组成了向上变细的剖面结构，发育斜层理、交错层理，可见平行层理和冲刷-充填构造；水下分流河道间沉积是水下分流河道之间较细粒的沉积物，主要为灰、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，由于水下分流河道频繁迁移，部分水下分流河道间沉积物往往受到侵蚀破坏，以大大小小的透镜体状夹杂在水下分流河道砂体之中。河口坝处于水下分流河道的河口处，沉积速率很高，由分选好的泥质粉砂岩、粉砂岩、中细砂岩组成，常常显示出向上变粗的韵律。

若参2井康苏组4 388.00～4 521.90 m井段(厚度为133.90 m)发育辫状河三角洲前缘沉积，由浅灰色砂岩、泥质粉砂岩夹灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩组成，可识别出水下分流河道和河道间2个微相。水下分流河道主要由砂岩、泥质粉砂岩为主，自然伽马曲线表现为大段的微齿化箱形或钟形。河道间主要由灰黑色泥岩、泥质粉砂岩组成，电阻率曲线呈低值。

艾沙汗托海剖面和红柳沟老煤矿剖面辫状河三角洲前缘部分仅能识别水下分流河道和河道间2个微相。其中，艾莎汗托海以灰绿色中细砂岩构成的水下分流河道沉积占主体，与河道间的灰黑色泥岩相互叠置；红柳沟老煤矿剖面以厚层灰黑色泥岩河道间沉积为主体，中间夹杂2个薄层水下分流河道砂体。红柳沟新煤矿剖面发育河口坝，灰黑色泥质粉砂岩、灰色砂岩在垂向上构成了向上变粗的韵律。

3.3 湖泊相

研究区滨浅湖沉积十分发育，半深湖沉积分布局限。湖泊相沉积物与冲积扇、辫状河三角洲相比，岩性整体上更细。

滨湖是位于最高湖水面与平均湖水面之间地带，浅湖主要是指滨湖沉积带以下到浪基面以上的地区，滨浅湖既有滨湖沉积的特点，又有浅湖沉积的特点。岩性为紫红、灰绿、灰色砾岩及砂岩、粉砂岩、炭质泥岩及泥岩的不等厚互层。常见水平层理、斜层理、交错层理及波状层理波纹层理等共生，层面可见水平虫迹和垂直虫孔，植物化石与湖生动物化石混合，常有煤层与煤线。

4 沉积相分布与演化

早侏罗世时期，塔东南地区是断陷发育时期[21]，受阿尔金北缘断裂活动的影响，总体呈现了南深北浅、南段北超的箕状断陷特征，早侏罗世的沉积主要受NNE和NS向的半地堑和半地垒伸展构造样式所控制。

为弥补钻井取心的不足，进一步掌握沉积相的平面展布特征，从沉积体(骨架相)识别着手，利用地震相分析技术，从盆地沉积模式着眼，以钻井为控制点，对塔东南地区康苏组沉积体进行地震相分析，找出地震相与沉积相之间的对应关系，建立地震相模式。分析发现，研究区反映区域沉积相的地震相有4种，分别为杂乱地震相(冲积扇、斜坡扇)、前积结构地震相(辫状河三角洲、扇三角洲前缘)、亚平行席状地震相(滨浅湖相)，可代表滨浅湖沉积环境背景下的匀速沉积作用以及平行席状地震相(半深湖相)[22-23]。

地震相分析显示，在康苏组沉积时期，主要发育冲积扇和辫状河三角洲2种沉积体系(图3)，南侧的阿尔金山为主要物源区。其中若参1井主体发育辫状河三角洲，在其东南、西南以及南侧发育3个冲积扇体。而在西侧，由于离物源区相对较远，在若参2井的主体部位则发育辫状河三角洲。

图3 塔东南侏罗系康苏组沉积体系地震相分析

早侏罗世莎里塔什组近源快速堆积，以冲积扇广泛发育为特征。早侏罗世晚期康苏组沉积时期，断裂活动减弱，构造沉降的幅度减小，湖侵扩大，前期的填平补齐作用已使地形趋于平缓，仍然发育冲积扇，不同的是辫状河道和河漫非常发育，局部夹炭质泥岩和煤线。在瓦石峡凹陷近断裂一侧主要发育辫状河三角洲沉积，远离断裂一侧发育浅湖沉积，其间为广泛分布的滨湖相沉积。沉积环境由早期莎里塔什组的冲积扇—扇三角洲发展为温暖湿润环境的冲积扇—辫状河三角洲—滨湖—浅湖沉积，岩性剖面上总体构成了向上变细的沉积序列。辫状河三角洲体系广泛发育，岩性为灰、灰绿、深灰色砾岩和砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层，成为聚煤的有利环境，形成了该区侏罗系的主要采煤层[24-28]。

5 结论及建议

(1) 研究区主要发育了冲积扇、辫状河三角洲及浅湖相3种沉积相的类型,该沉积环境有利于煤系地层和煤层气的发育。

(2) 从沉积相类型分析来看，辫状河三角洲和冲积扇是油气有利的储集体，主要分布于水下分流河道间和辫状河道。杨叶组发育中—深湖泥岩生油岩，泥岩单层厚度较大，但横向上变化较大，分布也不连续，为封盖条件较好，具有好的生油能力。康苏组泥岩单层厚度一般，受沉积相影响，横向上变化较大，纵向上分布也不连续，封盖条件较差。

(3) 建议深化康苏组储层特征及其与主力烃源岩层杨叶组生储盖的匹配关系研究，进一步探讨其含油气特征。

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