塔里木盆地羊塔11井区白垩系亚格列木组物源分析

程 明 刘永福 刘运宏 孙 琦 周思宇 蒋 俊

（1中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院；2中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院）

0 引言

塔北隆起北部斜坡区作为油气运移的优势通道，一直是勘探的热点地区，目前在斜坡区发现多个油气田，包括却勒油气田、羊塔1油气田等。自中秋1井在白垩系巴什基奇克组取得重大突破后[1]，作为重点勘探层系的斜坡区白垩系各层组再次成为研究的热点。

羊塔11井位于塔北隆起轮台凸起，于2013年8月完钻，钻揭白垩系亚格列木组76.5m。亚格列木组为一套弱还原—弱氧化环境下的辫状河三角洲相沉积，中上部以中厚层—巨厚层层状含砾细砂岩、中砂岩、含砾中砂岩，以及中厚层层状绿灰色小砾岩为主，夹中厚层层状灰色泥岩；下部为中厚层—厚层层状泥岩、粉砂质泥岩；底部为中厚层层状细砂岩。在后期勘探部署中，羊塔11井周缘亚格列木组砂体展布、沉积相划分等的研究均涉及物源分析，通过物源分析，可以确定砂体走向、沉积相的划分及优势储层空间分布。

羊塔11井周缘白垩系亚格列木组母岩物源存在3种观点：①位于羊塔11井南部的羊塔10井缺失亚格列木组，位于羊塔11井东北向的星火3井亚格列木组逐渐增厚、砂岩粒度也逐渐变粗，因此认为物源来自东北向库车山前造山带物源区；②羊塔11井南部的英买力低凸起从震旦系、寒武系一直剥蚀到二叠系，为雅克拉地区亚格列木组重要物源区，理应成为羊塔11井山前近源沉积物源区；③羊塔11井岩心岩矿观察表明存在多种变质岩岩屑，英买力低凸起发育玄武岩岩浆，物源区应为西部温宿凸起。鉴于3种观点存在较大分歧，涉及后续沉积相划分方案、砂体展布特征与勘探部署，需要认真开展该区物源分析，为沉积相划分与砂体展布分析奠定扎实基础。

在物源分析中，阴极发光分析技术可作为一种有效手段。对米仓山—大巴山前缘须家河组硅质砾岩[2]、柴达木盆地鄂博梁地区新近系[3]、鄂尔多斯盆地东南部山2段[4]、鄂尔多斯盆地陇东地区二叠系山西组1段—石盒子组8段碎屑岩[5]、西湖凹陷中北部花港组[6]、乐东—陵水凹陷峡谷水道碎屑沉积物[7]、鄂尔多斯盆地环县—正宁地区长9油层组[8]、鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组[9]的物源分析中，阴极发光技术均有积极作用。

本文针对羊塔11井及其周缘物源，利用阴极发光技术进行了有益的尝试，通过分析相关资料尤其是薄片阴极发光资料，从岩石学和阴极发光矿物学的角度研究羊塔11井区白垩系亚格列木组物源。在此基础上，结合地震属性分析资料对亚格列木组古水流方向、砂体空间展布与沉积体系进行研究，以期为后续勘探部署提供可靠资料。

1 羊塔11井周缘主要母岩剥蚀区

羊塔11井位于塔里木盆地轮台凸起西部（图1）。塔北隆起是一个古生代残余古隆起，印支末期在强烈挤压抬升作用下，构造高部位缺失三叠系，局部残存三叠系；燕山期整体沉降，构造北翼白垩系亚格列木组开始超覆沉积在三叠系之上，随着该区的进一步沉降，亚格列木组之上广泛沉积一套巨厚的滨浅湖相泥岩，构成良好盖层。

图1 羊塔11井区井位示意图Fig.1 Well Location sketch map of the Yangta 11 well block

在物源分析之前，应弄清楚盆地周缘古陆，以明确母岩剥蚀区。应用岩石类型、构造属性、石英阴极发光特征等多种分析技术，对库车坳陷白垩系巴什基奇克组碎屑岩物源分析认为，物源区为北部的天山、东南部的库鲁克塔格地区和西南部的温宿凸起[10]。乌什凹陷乌参1井白垩系亚格列木组地震反射具有南北双向物源的特征，北部物源区为南天山褶皱带，南部物源区为温宿凸起。砂岩碎屑成分分析表明，乌什凹陷及库车坳陷白垩系存在3个较为明显的物源区：天山南侧的再循环造山带、温宿凸起再循环造山带快速抬升区、塔北隆起或东—东南方向的大陆蚀源区[11]。

库车坳陷下白垩统向南超覆于轮台凸起之上[12]，库车坳陷北部露头克孜勒努尔沟白垩系亚格列木组和巴什基奇克组底部均发育一大套扇三角洲平原相泥石流沉积，亚格列木组与舒善河组之间，扇三角洲平原相突变为滨浅湖相沉积[13]。库车坳陷西北部露头卡普沙良河剖面下白垩统亚格列木组下部发育早晚两期半深湖相浊积扇沉积，上部主要发育浅湖相泥岩与沙坝沉积[14]，向上水体变浅。从东部的克孜勒努尔沟到西部卡普沙良河剖面，沉积相从扇三角洲递变为湖相沉积，水体逐渐变深。

综合上述资料可知，羊塔11井区白垩系亚格列木组可能存在以下几个物源区：温宿凸起、轮台凸起、库车坳陷（表1）。

表1 羊塔11井周缘主要物源区概况Table 1 Overview of primary provenances in the peripheral of Well Yangta 11

温宿凸起为长期发育的残余古凸起，阿1井钻井显示二叠系存在流纹岩；温参1井中元古界阿克苏群钻遇1624m厚石英片岩。轮台凸起齐满1井在古元古界钻遇42m杂色混合岩化花岗岩，岩心颜色不均，以肉红色为主，棕灰色、灰白色次之；轮台凸起西缘英买30井在二叠系钻遇1009m凝灰岩、火山角砾岩、玄武岩；英买16井在二叠系钻遇1012m流纹岩、玄武岩。库车坳陷下三叠统岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩，来源于碰撞造山带和褶皱冲断带及混合造山带；中三叠统—中侏罗统岩石类型包括变质岩和酸性火山岩，与弧造山带及混合造山带关系密切；上侏罗统—白垩系岩石类型复杂。下白垩统亚格列木组砾岩和不稳定碎屑组分的发育主要与天山构造隆升和向南推进有关[15]。

羊塔11井周缘物源区钻井资料揭示，温宿凸起以中元古界阿克苏群石英片岩为主，二叠系流纹岩次之；轮台凸起以古元古界混合岩化花岗岩为主，二叠系玄武岩次之；库车坳陷以再旋回沉积岩为主，二叠系玄武岩次之。三者皆可能为羊塔11井物源供应区。

白垩系亚格列木组沉积期和舒善河组沉积早期，库车坳陷的沉积古地理南北分带明显，具有南北双向提供物源的特征，粗碎屑分布在该坳陷较陡的北侧[16]。满加尔坳陷雅克拉地区白垩系亚格列木组以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主[17]。满加尔坳陷沙雅西—轮台地区白垩系亚格列木组整体为一套棕红色陆相碎屑岩沉积，包括扇三角洲、辫状河三角洲等沉积体系[18]。相关研究均认为，轮台凸起为其南北两侧亚格列木组重要物源区。

2 物源分析

在物源分析中，常采用砂岩类型、岩屑类型、阴极发光等方法。不同成因、不同产状的石英为最有效的物源指示剂[19]。当然各种物源分析方法既有其优点，也有其局限性，需进行综合判断[20]。

2.1 岩石组分分析

岩石薄片分析表明，羊塔11井白垩系亚格列木组碎屑骨架颗粒以岩屑为主，含量平均为61%，石英含量平均为21.7%，长石含量平均为16.8%。岩屑中火成岩含量为27.1%，主要为酸性喷出岩、花岗岩等岩屑；变质岩含量为22.9%，主要为硅质岩、石英岩、千枚岩等；沉积岩含量为10.6%；填隙物主要为泥质，少量高岭石，偶见方解石。羊塔10井亚格列木组岩石组分以石英为主，石英含量为39%，岩屑中火成岩含量明显高于羊塔11井，火成岩含量为35%，变质岩含量为14%，沉积岩含量为4%。羊塔10井白垩系舒善河组成熟度高于羊塔11井白垩系亚格列木组，显示两者物源存在差异。

岩石薄片中岩屑组分表明，羊塔10井白垩系舒善河组5773.07m处常见流纹岩颗粒、熔结凝灰岩颗粒，具球粒霏细结构，见钾长石斑晶，物源为英买力低凸起二叠系火成岩产物，属近物源快速堆积成因。羊塔11井亚格列木组5953.28m处则见花岗岩、千枚岩岩屑，5955.40m处见花岗岩岩屑，具显微文象结构，岩屑组分与羊塔10井白垩系舒善河组岩屑组分相差甚大。羊塔11井白垩系亚格列木组岩屑含量偏高，火成岩、变质岩分选差，常见母岩典型结构，如花岗岩具显微文象结构、变质岩具典型片岩特征等，具近物源区沉积特征。

2.2 阴极发光分析

阴极发光技术可用于判断沉积岩中石英的母岩来源，石英、长石等不同造岩矿物的阴极发光特点对应不同的地质条件[21]。火成岩石英阴极发光以蓝色为主，反映了石英结晶作用的温度[22]。高温火成岩中的石英多发蓝色、紫色、红色光，深变质岩的石英多发蓝紫色光，浅变质岩多发棕色光，沉积岩的石英不发光[23]。发红色光的石英为火山活动产物，岩浆中高温石英因自身结晶时环境温度较低、结晶速度较快而发红色光[24]。碱性长石以发亮蓝色光为主，斜长石多以发暗蓝色光为主，透长石发褐色光，更长石发黄绿色光。低温变质岩中长石的发光颜色受变质作用影响，发褐色光或近于不发光[25]。

温参1井中元古界阿克苏群3402.49m处为变质石英片岩，岩石具片状构造、鳞片粒状变晶结构，石英呈拉长的棒状镶嵌分布，白云母呈平行定向性排列。阴极发光显微镜下，石英以发棕褐色光为主，钠长石发黄绿色光（图2a、b）。

阴极发光分析表明，羊塔11井亚格列木组石英发紫色光，具高温熔融港湾状特征，钾长石发亮蓝色光、透长石发棕褐色光（图2c、d），火成岩石英阴极发光特征明显不同于温参1井阿克苏群变质岩石英发光特征。邻近温宿凸起的乌参1井白垩系舒善河组常见硅化石灰岩颗粒，羊塔11井白垩系亚格列木组则少见硅化石灰岩颗粒。阴极发光及岩屑组分均表明，羊塔11井亚格列木组物源不是来自温宿凸起。

英买35-1井志留系柯坪塔格组上段5570.89m处中粒岩屑石英砂岩中，石英含量高达78%，普遍具次生加大边，阴极发光显微镜下以紫色发光为主，常见红色石英。紫色发光石英是在高温条件下快速冷却形成的，产于深成岩、火山岩和接触变质岩中 （图2e、f）。

羊塔11井白垩系亚格列木组以紫色发光为主的火成岩石英结晶温度也低于英买35-1井志留系以紫色发光为主的源于火成岩的石英结晶温度。羊塔11井亚格列木组阴极发光特征与英买35-1井志留系存在明显差异，表明羊塔11井白垩系亚格列木组物源不是来自英买力凸起。

齐满1井古元古界5812.45m处为变质花岗岩，主要由不等晶长石、石英组成，其中长石含量为58%，石英含量为30%，具他形—自形、粒状结构，局部具变粒结构，块状构造，岩石结晶粗大，粒径最大为7mm。长石具较强的白云母化，大多被交代成残余状，形成似显微鳞片状，白云母具集合体特征（图2g、h）。齐满1井古元古界变质花岗岩石英以发紫色光为主、钾长石以发亮蓝色光为主，阴极发光特征与羊塔11井亚格列木组一致。

综合分析温参1井、乌参1井、英买35-1井、羊塔11井、齐满1井阴极发光特征认为，羊塔11井白垩系亚格列木组物源主要来自塔北隆起中部轮台凸起古元古界混合岩化花岗岩物源区。

3 沉积相分析

地震勘探技术的进步对库车坳陷及其周缘高陡构造分析与盐下白垩系油气藏的发现具有重要作用[26-29]。

库车坳陷侏罗纪末期碎屑物源仍以盆地北部边缘再旋回造山带为主，但南缘隆起已开始提供物源[30]，下白垩统底部亚格列木组砾岩为早白垩世初期逆冲推覆活动的产物[31]。库车坳陷下白垩统存在地层几何形态的重大转变以及内部削截反射终止点的迁移，卡普沙良群的下部和上部分别发育大套向逆冲带的前积反射和向克拉通方向的退积超覆反射[32]。在库车坳陷东部，从天山山前至塔北隆起，下白垩统沉积早期地层几何形态从北厚南薄的强不对称楔形转变为北薄南厚的弱不对称楔形，总体反映下白垩统沉积早期盆地由北部沉降、南部抬升转变为北部抬升、南部沉降的构造反转[33]。

图2 羊塔11井及周缘各井阴极发光特征Fig.2 Cathodoluminescence characteristics of provenance in Well Yangta 11 and its surrounding wells

利用地震资料对羊塔11井亚格列木组进行属性分析发现，在库车坳陷西南部，过羊塔11井地震剖面亚格列木组存在北向下超反射终止接触关系，为顺向水流前积的结果，显示羊塔11井亚格列木组物源来自东南方向。羊塔11井区亚格列木组两期砂体的地震属性切片分析表明物源来自东部地区（图3）。

图3 羊塔11井区亚格列木组地震属性分析Fig.3 Seismic attribution analysis of Yageliemu Formation in the Yangta 11 well block

根据地震属性分析结果，综合温参1井、乌参1井、英买35-1井、羊塔11井、齐满1井阴极发光特征，分析认为羊塔11井区白垩系亚格列木组物源主要来自塔北隆起中部古元古界混合岩化花岗岩物源区。据此对羊塔11井区白垩系亚格列木组沉积相进行划分（图4），其中在西部羊塔4井附近存在来自南边英买力剥蚀区的小型物源体系，为辫状河三角洲沉积体系，羊塔11井—星火3井物源主要来自东部塔北隆起前震旦系变质花岗岩物源区，为辫状河三角洲平原—前缘沉积体系。英买力剥蚀区主要为满加尔坳陷英买4—英买44等区块提供物源，为辫状河三角洲—滨浅湖沉积体系。

图4 羊塔11井区亚格列木组沉积相Fig.4 Sedimentary facies of Yageliemu Formation in the Yangta 11 well block

4 结论

对羊塔11井周缘潜在物源区温宿凸起、英买力低凸起、轮台凸起、库车坳陷的母岩类型进行分析，结合英买35-1井、齐满1井、温参1井岩石薄片阴极发光与岩屑组分特征，认为羊塔11井区白垩系亚格列木组物源主要来自轮台凸起古元古界混合岩化花岗岩物源区，羊塔10井白垩系舒善河组物源以英买力低凸起二叠系火成岩物源早期快速堆积坡积物为主。羊塔11井区白垩系亚格列木组砂体呈东西向沿塔北隆起北部分布，羊塔11—星火3井区为辫状河三角洲平原—前缘沉积体系；该组砂体分布于塔北隆起北部斜坡区，位于库车坳陷至塔北隆起油气运移的优势通道中，局部储盖发育区易形成地层岩性油气藏，具一定勘探潜力。