准噶尔盆地西北缘沙湾凹陷上乌尔禾组 大型扇三角洲控制因素

余海涛 刘新宇

摘  要：利用钻井资料、测井资料、地震资料和分析化验数据，结合区域地质背景，对准噶尔盆地西北缘沙湾凹陷斜坡带二叠系上乌尔禾组的沉积特征及控制因素进行研究。结果表明，该区上乌尔禾组发育中缓坡浅水砾石质扇三角洲，由于地形坡度较缓，沉积物搬运距离长，导致扇三角洲相带宽，但以扇三角洲平原和前缘为主，前扇三角洲不发育。由于沉积水体较浅，湖平面相对升降对缓坡地形上扇三角洲的影响范围大，表现为氧化色与还原色纵横向频繁交互出现。由于古气候干燥，物源供给不足，扇三角洲向源区退积，纵向上呈多期正旋回叠加的沉积特征。在充分认识沉积特征的基础之上，建立了缓坡浅水扇三角洲的沉积模式。

关键词：准噶尔盆地;沙湾凹陷;缓坡;扇三角洲;沉积特征

前人对准噶尔盆地西北缘沙湾凹陷上乌尔禾组的沉积特征做过大量研究，明确指出上乌尔禾组的沉积具“扇体”特征，到底是“冲积扇”还是“扇三角洲”尚不明确。施小荣、赵长永等认为上乌尔禾组为扇三角洲沉积，主要发育扇三角洲平原、前缘和前扇三角洲，扇三角洲平原和前缘的水下分流河道及河口砂坝砂体物性好，是较好的储集层[10，11]。鲁新川、史基安等认为上乌尔禾组为多期冲积扇复合沉积，可进一步分为扇根、扇中和扇缘[12]，储层物性主要受压实、胶結、溶蚀等成岩作用影响，整体为低孔低渗储层。笔者认为，上乌尔禾组整体具水下沉积特征，应为扇三角洲沉积，而不同成因扇的三角洲，具不同沉积特征及储集能力。本文在前人研究基础上，充分利用中石油近年来在准噶尔盆地西北缘的最新勘探资料，进一步分析了晚二叠世上乌尔禾组沉积特征及控制因素，建立了缓坡浅水扇三角洲的沉积模式，以期指导油气勘探生产。

1  区域地质背景

准噶尔盆地西北缘的沙湾凹陷属准噶尔盆地中央坳陷的二级构造单元，西邻红车断裂带，南为北天山山前冲断带的霍玛吐背斜带，北邻中拐凸起 （图1）。自上而下发育第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系。其中，二叠系上乌尔禾组是近年来准噶尔盆地西北缘油气勘探的主力层系之一，自下而上可分为乌一段、乌二段、乌三段，整体为湖侵沉积，发育扇三角洲沉积体系，以灰绿色及红褐色砾岩、砂砾岩、含砾砂岩为主，夹砂质泥岩及泥岩。

2  沉积相类型

本区扇三角洲主要发育平原、前缘和扇间3种亚相类型，前三角洲几不可见。扇三角洲平原主要以辫状河道为主，偶见漫滩沼泽微相。扇三角洲前缘主要以水下分流河道和水下分流河道间微相为主，河口坝及前缘席状砂少见（图2）。

2.1  扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原沉积物颗粒较粗，分选及磨圆较差，填隙物多呈氧化色，呈近物源、短距离搬运的水下沉积特征，由辫状河道和漫滩沼泽微相组成。

辫状河道  是扇三角洲平原中最重要的微相，多由厚层块状砾岩、砂砾岩组成，少数为含砾砂岩，砾石粒径整体较大，约3～5 cm，分选较差，呈次棱角状（图3-a），沉积厚度占平原亚相的80 %以上。发育大型交错层理、平行层理，底部多具冲刷面，垂向层序显示向上变细的正粒序，电测曲线表现为齿化箱型（图4-a）。

漫滩沼泽  以薄层褐色、灰褐色泥岩、粉砂质泥岩，夹粉细砂岩（图3-b），局部含煤线为特征，电测曲线表现为高伽马、低电阻的特征（图4-b）。

2.2  扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘沉积物颗粒较细，分选及磨圆较好，填隙物多呈还原色，整体呈远物源、长距离搬运的水下沉积特征，主要由水下分流河道和分流河道间组成。

水下分流河道  以薄互层砂砾岩、含砾砂岩、砂质砾岩为特征，砂质颗粒分选较好，呈次圆状（图3-c），电测曲线呈锯齿型（图4-c）。

分流河道间  特征与漫滩沼泽相似，以暗色泥岩为主，夹粉细砂岩。主要区别在于比漫滩沼泽的泥质含量低。

2.3  扇间亚相

扇间亚相主要分布在两扇之间的高地，是分割不同扇体之间的重要相带。以大套厚层褐色、灰褐色泥岩，夹薄层砂砾岩、含砾砂岩、泥质砂岩为特征 （图3-d），电测曲线呈大段齿化高伽马、齿化低电阻  （图4-d）。

3  沉积特征及成因

沙湾凹陷晚二叠世上乌尔禾组虽整体以粗碎屑灰绿色砂砾岩为主，但也含部分红褐色泥岩夹层。纵向上以中下部岩性最粗，向上逐渐变细，整体呈湖侵背景下的扇三角洲-滨浅湖沉积体系。

3.1  受湖侵及物源供给欠充分的影响，整体呈退积          型扇三角洲的沉积特征

沙湾凹陷上乌尔禾组一段岩性为厚层块状砂砾岩及含砾砂岩，偶见薄层泥岩（图5）。二段岩性为含砾砂岩、泥质砂岩及泥岩互层。三段岩性为厚层泥岩夹含砾砂岩。整体呈下粗上细、砂砾岩厚度向上减薄的正旋回特征，体现了湖侵的沉积背景。如果物源供给充分，在湖侵背景下，可容空间增大，扇三角洲将呈垂向加积或向盆地进积的沉积特征，表现为扇三角洲平原叠置在扇三角洲前缘之上。但该区上乌尔禾组互层状的扇三角洲前缘叠置在厚层块状的扇三角洲平原之上，整体呈向物源区退积的沉积特征（图5），应是物源供给欠充分所致。

3.2  受气候干燥及地形坡度较缓的影响，氧化色与         还原色频繁交替出现

沉积体的颜色在很大程度上受沉积环境的综合影响，包括沉积期的古气候、古地形及古水体等。沙湾凹陷上乌尔禾组整体以灰绿色砂砾岩为主，但也夹杂着红褐色的泥岩及泥质砂岩。这些颜色从下至上分布在上乌尔禾组的整个地层当中，即便是处于水下沉积环境的扇三角洲前缘也有分布   （图2）。结合前文所述，上乌尔禾组物源供给欠充分，表明沉积期古气候干燥，水体搬运能力弱，沉积体大面积处于氧化环境之中。

此外，從近物源区到沉积区，红褐色与灰绿色大面积交替出现，体现了沉积环境由水上向水下频繁演化的特征。通过对该区古地形研究发现，上乌尔禾组沉积时期，地表倾角4°～7°（图6），湖盆水体略微升降即可大范围影响沉积体的水体环境，从而造成氧化色与还原色大面积交替出现（图7）。

3.3  受地形坡度较缓及湖盆水体较浅的影响，扇三         角洲各相带分布范围较宽，物性整体较好

近年来，随着国内外浅水三角洲的研究逐步深入，指出浅水三角洲通常形成于水体较浅、构造相对稳定的陆表海或地形平缓、整体缓慢沉降的大型坳陷盆地环境，准噶尔盆地西北缘显然具备这样的浅水环境。地形坡度陡缓及湖盆水体深浅对扇三角洲展布特征的影响，主要体现在对沉积体搬运距离远近的综合影响之上。地形坡度缓、湖盆水体浅，湖水对沉积体的顶托作用就小，沉积物搬运距离长，导致扇三角洲各相带分布范围较宽。沙湾凹陷上乌尔禾组一段从已钻探井来看，主要是厚层、块状、箱型的扇三角洲平原，扇三角洲前缘基本无井钻遇，应当发育在更远离物源区的盆地一侧（图8左）。乌尔禾组二段的扇三角洲平原相及扇三角洲前缘相均有钻遇，在湖侵作用下，平原相向物源区退积，使前缘相的分布范围更宽（图8右）。乌尔禾组三段由于受大面积湖侵影响，扇三角洲平原及扇三角洲前缘的分布相对局限。另外，由于地形坡度较缓，沉积体搬运距离远，堆积缓慢，沉积物分选好，使扇三角洲各相带的物性整体较好。

4  沉积模式的建立及有利相带分析

在古气候干燥、物源供给欠充分、地形坡度较缓、沉积水体较浅的综合影响下，本区上乌尔禾组发育退积型砾石质扇三角洲，相带宽，物性好，整体具备勘探价值。但通过对不同相带的物性研究及对比，顺物源方向搬运距离越远，分选越好，泥质含量越低，物性越好，因此前缘相带的物性最好（图9）。结合前文对不同层段相带展布特征的研究，上乌尔禾组一段目前主要钻遇的是扇三角洲平原，扇三角洲前缘基本无井钻遇，应发育在更远离物源区的盆地一侧，但此时埋深推测已达5 500 m以上，受压实作用影响孔隙不发育，物性较差。而上乌尔禾组二段扇三角洲平原相及扇三角洲前缘相均有钻遇，前缘相的分布范围更广，且埋深仅4 500 m左右，对物性影响较小。因此，上乌尔禾二段扇三角洲前缘是本区最有利的相带。

5  结论

（1） 准噶尔盆地西北缘上乌尔禾组沉积时，气候干旱，从乌一段到乌二段物源供给变得欠充分、湖平面相对上升，使得扇三角洲向物源区退积，为典型的退积型扇三角洲。

（2） 上乌尔禾组沉积时地形平缓，沉积体长距离搬运，分选较好，物性好，从而整体都具备较好的勘探价值。但由于扇体退积，使得乌尔禾组二段的前缘相面积大，且埋深适中，加之前缘相带的物性整体好于平原相带，故乌尔禾组二段的扇三角洲前缘为本区最有利的相带。

参考文献

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Large Fan Delta Control Factors of Upper Wuerhe Formation of Shawan Sag in Northwest Margin of Junggar Basin

Yu Haitao1，Liu Xinyu2，Wu Bowen3，Liu Xinming4

（1.Xinjiang oilfield company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang，830013，China;2.Xinjiang oilfield company，PetroChina，Karamay，Xinjiang，834000，China;3.Southwest geophysical research institute，BGP INC.，China National Petroleum Corporation，Chengdu，Sichuan，610051，China;4.The east branch of BGP INC.，China National

Petroleum Corporation，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

Abstract：Fan deltas were developed in slope zone of Shawan sag which was located in Northwest of Junggar Basin.Previous achievements were mainly focused on sedimentary characters but controlling factors，which leaded to little guiding for oil and gas exploration in fan delta.This paper used drilling，logging，seismic and analysis assay data to make a research on sedimentary characters and controlling factors of upper Wuerhe Formation of permian in slope zone of Shawan sag which was located in Northwest of Junggar Basin.The Result shows that shallow pebbly fan delta of upper Wuerhe Formation develops in gentle slope zone of study area，and fan delta face is broad for gentle terrain and long transport distance with none development of pro-delta subfacies.Lake-level fluctuation has a great affection on fan deltas in gentle terrain for shallow water，so that oxide color and reduced color have interactive appearance. Paleoclimate and provenance also have great affection on fan deltas that multi-stages positive cycles stacks vertically.Sedimentary model of shallow water fan delta with gentle slope is built on the basis of fully acknowledge on sedimentary characters.

Key words：Junggar Basin;Shawan sag;Gentle slope;Fan delta;Sedimentary characters