孫國強，謝 梅，張永庶，趙明君，康 健，史基安

（1.中國科學院油氣資源研究重點實驗室；2.中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院）

0 引言

柴達木盆地是我國重要的含油氣盆地之一，近幾年油氣勘探取得了一系列重大突破：英雄嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)高豐度油氣藏；昆北斷階帶落實億噸級油氣田；馬北地區(qū)精細勘探取得較大進展。但是隨著整個柴達木盆地油氣勘探和開發(fā)的不斷深入，勘探重點也由早期的構造油氣藏逐漸向構造和巖性油氣藏并重的方向轉變，因此，對重點油氣勘探區(qū)域開展沉積相及沉積微相的深入研究，明確區(qū)域沉積模式和砂體的展布規(guī)律，對于尋找構造和巖性油氣藏具有重要意義。

1 地質概況

柴達木盆地是中國西部一個大型的中—新生代含油氣盆地［1］。研究區(qū)位于柴達木盆地北緣西段馬海凸起北部（簡稱“馬北”），北面以馬仙斷裂與賽昆斷陷相鄰，西面以陵間斷裂與一里坪坳陷相鄰。柴北緣地區(qū)關于沉積相的研究相對較少且分歧較大，前人的研究成果可歸納為以下3點：①主要是河流—三角洲—湖泊沉積，局部為沖積扇—河流—湖泊沉積體系［2］；②冷湖—潛西地區(qū)主要發(fā)育一套沖積扇—辮狀河—湖泊相沉積體系組合［3-4］，馬海—南八仙地區(qū)則發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊相沉積體系組合［5-7］；③以濱—淺湖灘壩亞相和湖泊三角洲相為主，而不是河流相和泛濫平原相［8］。筆者在巖心資料分析的基礎上，利用20多口井的測井及錄井資料，深入研究了馬北地區(qū)沉積亞相及沉積微相的發(fā)育和分布規(guī)律，以期為該區(qū)進一步的油氣勘探提供指導意見。

2 沉積相的識別標志

2.1 巖石及礦物特征

馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段（E31）巖性主要為灰色或灰綠色礫巖、含礫粗砂巖、褐色泥巖和粉砂質泥巖。根據(jù)測井及巖心資料，將下干柴溝組下段進一步劃分為3個巖性段：Ⅰ號巖性段（E31-1）、Ⅱ號巖性段（E31-2）及Ⅲ號巖性段（E31-3）。下部的Ⅲ號巖性段以灰色礫巖、灰色粗砂巖及棕色泥質粉砂巖互層為主；中部的Ⅱ號巖性段以褐色泥質粉砂巖和泥巖夾少量的灰色細砂巖為主；上部的Ⅰ號巖性段以褐色粉砂巖和褐色泥巖為主。 研究區(qū)下干柴溝組下段的儲集巖主要為辮狀河河道砂體，巖石類型主要為巖屑質長石砂巖及巖屑砂巖。砂巖的成分成熟度和結構成熟度均較差，整體上分選性以中等為主，個別較差。磨圓度以次棱角狀—次圓狀為主（圖版Ⅰ-1）。碎屑顆粒中長石風化程度較深，顆粒接觸關系以點式為主，少量為漂浮式接觸。砂巖中膠結物和雜基主要分布于粒間孔和孔隙喉道中（圖版Ⅰ-2），或分布于碎屑顆粒表面呈黏土膜狀（圖版Ⅰ-3），特別是在喉道中的分布，對滲透率的影響較大。膠結物含量較低，雜基主要為泥質雜基，含量變化大，主要分布于顆粒間。巖石膠結類型以孔隙型為主，偶見基底型。

2.2 沉積構造特征

沉積構造及組合特征是識別沉積體系的有效標志，反映了沉積介質的性質、流體水動力情況、沉積物搬運和沉積方式［9］。馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段砂巖中廣泛發(fā)育平行層理（圖版Ⅰ-4）、槽狀交錯層理、板狀交錯層理（圖版Ⅰ-5）和波狀層理（圖版Ⅰ-6）等，且自下而上逐漸變細，具有河流沉積典型的“二元結構”特征。結合構造背景與沉積環(huán)境分析，認為其主要形成于辮狀河河流相沉積環(huán)境中。同時，該區(qū)砂巖、粉砂巖中發(fā)育的平行層理和大型板狀、槽狀交錯層理等主要見于心灘和邊灘的沉積環(huán)境中；波狀層理及脈狀層理等主要見于河漫灘和泛濫平原的沉積環(huán)境中。

2.3 巖石粒度分析

沉積巖的粒度受搬運介質、搬運方式和沉積環(huán)境等因素控制，反過來這些控制因素必然會在沉積巖的粒度性質中得到反映，因此，碎屑巖的粒度分布和分選性是判別沉積環(huán)境的良好標志［10］。利用馬北地區(qū)取心井粒度分析資料，研究了該區(qū)下干柴溝組下段主要粒度概率累積曲線特征（圖1）。從圖1可看出，研究區(qū)粒度概率曲線主要表現(xiàn)為典型的兩段式，由懸浮搬運組分和跳躍搬運組分兩部分組成。跳躍組分總體含量較高，其斜率為65°～70°，說明分選較好；懸浮總體比較發(fā)育，其與跳躍總體之間的截點較細，粒度Φ值為2.0～3.0，基本不存在滾動組分，反映了以河流作用為主要沉積應力的沉積特征。

圖1 馬北地區(qū)下干柴溝組下段粒度概率圖Fig.1 Grain size probability graph of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

2.4 測井相特征

測井相與沉積環(huán)境和沉積物之間存在密切的關系，不同的測井曲線特征反映的巖性組合及沉積相也不同［11］。通過對測井曲線的幅度、形態(tài)、組合特征及接觸關系等方面進行綜合分析，可識別出不同沉積環(huán)境和沉積微相的測井響應特征［12-13］。對于柴北緣古近系下干柴溝組下段而言，自然伽馬曲線和自然電位曲線與取心井段的地層巖性組合和沉積相序列擬合關系最好［3］。結合取心資料，對馬北地區(qū)20多口主要探井的測井曲線進行了巖性及巖相解釋，結果表明該區(qū)測井曲線主要表現(xiàn)為箱形、鐘形、指狀和線形等5種類型，分別代表了不同的巖性組合（圖2）。由于馬北地區(qū)古近系下干柴溝組下段以辮狀河河流相沉積為主，主要發(fā)育心灘和河床滯留相的礫巖、砂礫巖或砂巖，且沉積時水動力條件的強度和穩(wěn)定性均存在差異，因此造成了砂體的粒徑、厚度、沉積構造以及在測井曲線上的反映也存在較大差異（圖3）。

圖2 馬北地區(qū)各種微相測井曲線標志特征Fig.2 Characteristics of logging curves of sedimentary microfacies in northern Mahai area

圖3 馬北12井單井相綜合柱狀圖Fig.3 The columnar section of fluvial facies of Lower Xiaganchaigou Formation in Mabei 12 well

3 沉積相與沉積特征

通過巖心觀察、薄片鑒定和測井相分析，對研究區(qū)的單井沉積相進行了分析，并結合地震剖面反射特征，繪制了連井沉積微相剖面圖（圖4），在此基礎上，繪制了研究區(qū)下干柴溝組下段各沉積時期的沉積微相平面圖（圖5）。沉積相研究表明：馬北地區(qū)主要為辮狀河河流相沉積，辮狀河河道由北東向南西方向延伸，物源來自東北方向；在辮狀河河床及周緣主要發(fā)育河床亞相和河漫亞相，其中河床亞相包括心灘、河床滯留和邊灘沉積，河漫亞相包括河漫灘和泛濫平原沉積。

3.1 河床亞相

馬北地區(qū)古近紀辮狀河主要發(fā)育具有快速堆積和遷移特征的河床沉積，河床沉積主要包括心灘沉積、河床滯留沉積和邊灘沉積。

（1）心灘沉積物主要為中—粗砂巖、含礫砂巖和礫巖，粒度較粗且變化大。砂巖和礫巖的單層厚度多為幾米至二十幾米。礫巖以細礫巖為主，發(fā)育少量中礫巖，其中礫石多為次棱角狀至次圓狀，向下游方向磨圓度逐漸增高。含礫砂巖中主要發(fā)育平行層理、大型板狀交錯層理及槽狀交錯層理，其中礫石磨圓較差，主要為次棱角狀，分選也較差，成分復雜，成分成熟度和結構成熟度均較低。心灘沉積物在自然伽馬曲線上主要表現(xiàn)為鐘形（圖2）。

圖4 馬北地區(qū)下干柴溝組下段沉積微相剖面圖Fig.4 The sedimentary microfacies profile of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

圖5 馬北地區(qū)下干柴溝組下段沉積微相平面圖Fig.5 The sedimentary microfacies distribution of Lower Xiaganchaigou Formation in northern Mahai area

（2）河床滯留主要發(fā)育于馬北地區(qū)第三系下干柴溝組下段下部（Ⅲ號巖性段）（圖3），巖性主要為灰色細礫巖、砂礫巖與含礫粗砂巖互層，厚度常達10 m以上。礫巖中大的礫石直徑可達10 cm左右，且成分復雜，主要為火山巖和變質巖，磨圓中等，以次棱角狀—次圓狀為主。而絕大部分粗碎屑巖為含細礫粗砂巖和細礫巖，礫石直徑多為2～6 mm。

（3）邊灘沉積在馬北地區(qū)相對發(fā)育較少，僅在馬北8井、馬北12井等井中見到少量的邊灘微相砂巖。這些砂巖的厚度變化較大，單層厚一般為幾米至十幾米，顏色以灰色、淺棕灰色或灰黃色為主，巖性主要為粗砂巖和含礫砂巖。砂巖碎屑顆粒分選中等，磨圓較好，一般為次棱角狀—次圓狀。砂巖中常見交錯層理和平行層理，含礫砂巖中發(fā)育有大型板狀交錯層理。邊灘沉積物在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為指狀（圖2）。

3.2 河漫亞相

馬北地區(qū)古近紀辮狀河除發(fā)育河床沉積外還發(fā)育河漫沉積，河漫沉積主要包括河漫灘沉積和泛濫平原沉積。

（1）河漫灘是河床內部較平坦的部分，平水期無水，洪水期河水漫溢出河床，淹沒平坦的河谷谷底，形成河漫灘沉積。馬北地區(qū)河漫灘沉積比較發(fā)育，沉積物主要為棕色和褐色粉砂巖、泥質粉砂巖夾泥巖及細砂巖，發(fā)育波狀層理，化石少見，常見干裂和雨痕。

（2）泛濫平原位于辮狀河河道之間，主要在洪水泛濫時期發(fā)生沉積。由于長期暴露于大氣的強氧化環(huán)境中，泛濫平原形成的砂質泥巖、粉砂質泥巖和泥質粉砂巖等細粒沉積物多表現(xiàn)出強氧化色。馬北地區(qū)泛濫平原沉積在巖心上主要呈現(xiàn)為棕紅色泥巖或砂質泥巖等細粒沉積，也可見到砂和粉砂等碎屑沉積物薄夾層，在細粒沉積中層理等沉積構造不發(fā)育。測井曲線表現(xiàn)為自然電位曲線平直，接近泥巖基線，自然伽馬曲線多表現(xiàn)為中—低幅線形（圖2）。

4 沉積相分布與演化

馬北地區(qū)在下干柴溝組下段沉積時期主要受北部祁連山方向的物源區(qū)控制，形成以辮狀河河流相為主的沉積環(huán)境，物源來自東北方向。根據(jù)巖性及測井分析，研究區(qū)下干柴溝組下段可劃分為3個沉積時期：下干柴溝組下段沉積早期的Ⅲ號巖性段沉積時期、下干柴溝組下段沉積中期的Ⅱ號巖性段沉積時期和下干柴溝組下段沉積晚期的Ⅰ號巖性段沉積時期。從沉積微相平面圖（圖5）上可以看出，研究區(qū)下干柴溝組下段從Ⅲ號巖性段沉積時期到Ⅰ號巖性段沉積時期為一明顯的水退過程。在Ⅲ號巖性段沉積時期，主要發(fā)育辮狀河的河床滯留沉積，在辮狀河河道之間發(fā)育有河漫灘和泛濫平原沉積，在河漫灘和心灘的邊緣發(fā)育有邊灘微相［圖5（a）］；至Ⅱ號巖性段沉積時期，水量減少，早期發(fā)育在河床中部的心灘和邊灘逐漸演化為河漫灘，心灘消失，邊灘也僅發(fā)育在河漫灘的邊緣［圖5（b）］；Ⅰ號巖性段沉積時期，水量進一步減少，辮狀水道增多，河床范圍逐漸減小，河漫灘范圍進一步增大［圖5（c）］?？傮w而言，下干柴溝組下段沉積期，研究區(qū)主要為辮狀河河流相沉積，早期水量較大，河床亞相沉積（特別是河床滯留沉積微相和心灘微相）發(fā)育，晚期水量減少，河漫灘亞相沉積發(fā)育，表現(xiàn)為明顯的水退過程。

5 結論

（1）研究區(qū)下干柴溝組下段主要發(fā)育辮狀河河流相沉積，沉積相類型包括：①河床亞相的心灘沉積、河床滯留沉積和邊灘沉積；②河漫亞相的河漫灘沉積和泛濫平原沉積。

（2）在下干柴溝組下段沉積時期，研究區(qū)為一明顯的水退過程。早期以河床滯留和心灘沉積為主；中期隨水位下降，河床范圍減小，心灘逐漸演化成為河漫灘；晚期河床范圍縮小，河漫灘范圍進一步增大。

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