丁 雲(yún)，朱 銳

(長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷百口泉組礫巖的巖石學(xué)特征及沉積環(huán)境意義

丁 雲(yún)，朱 銳

(長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，通過(guò)粒度資料進(jìn)行分析，嘗試?yán)枚嘣y(tǒng)計(jì)的分析方法，分析瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組沉積物粒度組成與分布特征，從而綜合判定沉積環(huán)境，對(duì)研究區(qū)下一步工作具有指導(dǎo)意義。

瑪湖凹陷；百口泉組；礫巖；巖石學(xué)特征；沉積環(huán)境

1 礫巖的粒度構(gòu)成

研究區(qū)采集的礫巖粒度分析樣品來(lái)自54口井，共550個(gè)樣品。瑪湖地區(qū)發(fā)育的礫巖根據(jù)礫石的粒度大小，制定了適合工區(qū)情況的粗碎屑巖分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)。百口泉組礫巖粒徑主要分布范圍在2～128 mm之間，對(duì)礫巖的粒度進(jìn)行分類(lèi)，尤其是中礫巖進(jìn)行了細(xì)分[1]。

表1 瑪湖地區(qū)礫巖分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

2 礫巖粒度頻率曲線(xiàn)和概率累計(jì)曲線(xiàn)

夏子街扇區(qū)瑪152井百二段的粒度頻率曲線(xiàn)圖有3種形態(tài)[2]，一種呈現(xiàn)單峰特點(diǎn)(如5、8、6、11號(hào)樣品)，峰值在-4Φ左右，但Φ值范圍較廣，5Φ～-5Φ都有出現(xiàn)，表明沉積水動(dòng)力較強(qiáng)；一種是多峰曲線(xiàn)(如13、15號(hào)樣品)，峰值較高，峰值出現(xiàn)在-2Φ和2Φ左右。一種是平滑的曲線(xiàn)(如1、3、4、10號(hào)樣品)，峰值不高，Φ值范圍較廣，5Φ～-3Φ都有出現(xiàn)。

瑪002井百二段的粒度頻率曲線(xiàn)圖有兩種形態(tài)[3]，一種呈現(xiàn)單峰特點(diǎn)(如4、5號(hào)樣品)，4號(hào)樣品的峰值在-4Φ左右，5號(hào)樣品的峰值在1Φ左右曲線(xiàn)尖銳，但Φ值范圍較廣，5Φ～-4Φ都有出現(xiàn)，表明沉積動(dòng)力較強(qiáng)，滾動(dòng)和跳躍的組分都有；一種是平滑的曲線(xiàn)(如1、2、3號(hào)樣品)，峰值不高，Φ值范圍較廣，5Φ～-4Φ都有出現(xiàn)。

如圖1所示，瑪152井，瑪001井，百二段的概率累計(jì)曲線(xiàn)如圖所示，整體上看，滾動(dòng)搬運(yùn)組分和跳躍組分是這些沉積物的主要形式。M152井的滾動(dòng)組分是(-4.8，-3.8)Φ區(qū)間內(nèi)，斜率在50(°)～65(°)范圍內(nèi)，表示分選較好；跳躍總體含量在20%左右。M001井的滾動(dòng)組分在(-4.7，-2.4)Φ區(qū)間，斜率較在60(°)左右，表示分選較好；跳躍總體含量在20%左右[4-5]。

3 礫巖粒度結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖

梅森和?？说难芯拷Y(jié)果表明，不同的粒度參數(shù)是在不同的沉積環(huán)境下形成的，偏度和峰度的散點(diǎn)圖證據(jù)來(lái)區(qū)分的海灘，海岸沙丘和風(fēng)坪等環(huán)境方面非常有效果的。費(fèi)里德曼采用世界不同地區(qū)的典型的砂樣，與矩量法的標(biāo)準(zhǔn)差和矩量法的程度的散點(diǎn)圖可以區(qū)分沙、沙灘、湖砂。在這項(xiàng)研究中，在瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組5口井152塊樣品，被用來(lái)繪制的目的層和標(biāo)準(zhǔn)偏差的結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖。從圖中可以看出，研究區(qū)沖積扇礫巖儲(chǔ)層多為正偏差，分離差異較大，充分反映了研究區(qū)扇三角洲上以牽引流為主的沉積環(huán)境特征。

圖1 夏子街扇百二段概率累計(jì)曲線(xiàn)

偏態(tài)說(shuō)明平均值和中值粒度的相對(duì)的位置，在頻率曲線(xiàn)的位置在一個(gè)很好的方向值的平均值，相反當(dāng)薄沉積物負(fù)面傾斜，然后在頻率曲線(xiàn)的平均位置中值粒徑粗邊的方向。如圖2所示，夏子街扇百二段的大多數(shù)是正偏態(tài)，但也有時(shí)候是負(fù)偏，標(biāo)準(zhǔn)差大于1.5和大于0的偏態(tài)區(qū)域主要反映了扇三角洲沉積物的沉積和三角洲環(huán)境，相比之下更粗粒度分布的特點(diǎn)，分類(lèi)更糟(地圖投影點(diǎn)位置在右上角方向，更反映了沉積物更粗粒度分布，排序更差)。而百一段主要是正偏，表明研究區(qū)復(fù)雜的物源和水動(dòng)力條件，沉積物以粗粒為主。

圖2 夏子街扇百二段結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖

雖然研究區(qū)目的層屬牽引流為主的沉積，然而，不同于一般的河流，他有一個(gè)滾動(dòng)和跳躍組成的概率曲線(xiàn)的顆粒大小。然而，一般的牽引流具有較少的懸掛部件，這主要是由于材料的來(lái)源和供應(yīng)的影響接近粗碎屑。粒度資料分析表明，瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組整體粒度較粗，以大中礫巖，小中礫巖及細(xì)礫巖為主，分選差。需要特別指出的是，粒度分析可以提供沉積環(huán)境方面，特別是水動(dòng)力方面的資料，但受沉積環(huán)境成因的復(fù)雜性影響，粒度分析方法并不一定總能得到理想的結(jié)果。總的來(lái)說(shuō)，不同的沉積環(huán)境具有不同的水動(dòng)力條件，但是類(lèi)似的水動(dòng)力條件可以出現(xiàn)在不同環(huán)境的次級(jí)環(huán)境中，加上物源供應(yīng)、構(gòu)造條件等各種因素的差別，情況常常十分復(fù)雜。因此，只有粒度分析和其他相關(guān)的信息和研究方法是緊密結(jié)合的，相互確認(rèn)補(bǔ)充，才能得出一個(gè)客觀和現(xiàn)實(shí)的結(jié)論。

4 礫巖粒度參數(shù)的平面分布特征

沉積環(huán)境的重要依據(jù)之一是沉積物粒度參數(shù)。粒度參數(shù)的分布可以用來(lái)識(shí)別沉積環(huán)境或確定物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的方式[6]。采用多元統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組百二段的345個(gè)樣品進(jìn)行分析，得出百口泉組百二段的粒度在平面上的分布特征。

首先用Q型聚類(lèi)分析方法，在不知道各個(gè)樣品相關(guān)性的情況下對(duì)每一口井的樣品進(jìn)行聚類(lèi)，將沒(méi)一口井的樣品分為具有親緣關(guān)系的若干類(lèi)，在此基礎(chǔ)上，將每一類(lèi)的粒度數(shù)據(jù)求取平均值，然后利用平均值做出粒度在平面上分布圖。以瑪152井為例詳細(xì)講述此方法的應(yīng)用。

采用多元統(tǒng)計(jì)分析方法，采用Q聚類(lèi)分析方法進(jìn)行分類(lèi)，聚類(lèi)方法采用類(lèi)間平均鏈鎖法，距離的計(jì)算采用歐式距離平方，利用spss進(jìn)行處理后輸出樣品Q(chēng)型聚類(lèi)分析譜圖(圖3)。以瑪湖凹陷夏子街扇瑪152井百口泉組百二段的19個(gè)樣品進(jìn)行Q型聚類(lèi)分析為例，當(dāng)類(lèi)間距為13時(shí)，所有樣品在垂向上基本聚為一類(lèi)，表明瑪152井主要經(jīng)歷了一個(gè)期次的沉積供給過(guò)程，而5和7號(hào)樣品單獨(dú)為一類(lèi)，主要是因?yàn)榇松疃葮悠妨６忍?xì)所影響，也可能是因?yàn)槲镌垂┙o物發(fā)生了一些改變[7]。可以將瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組百二段粒度數(shù)據(jù)分為四類(lèi)，得出的結(jié)果如圖所示。利用上述方法，分別對(duì)瑪湖凹陷夏子街扇百口泉組百二段的其他井的樣品數(shù)超過(guò)10個(gè)的井位進(jìn)行分析，得出這些具有親緣關(guān)系的樣品。

圖3 夏子街扇百口泉組百二段Q型聚類(lèi)譜圖

對(duì)瑪湖凹陷百口泉組百二段進(jìn)行聚類(lèi)分析后，對(duì)具有親緣關(guān)系的粒度求取平均值。然后利用平均值做出粒度平面分布圖(圖4)。如圖所示，瑪湖凹陷百口泉組百二段粒度平面分布圖，從圖中可以看出研究區(qū)礫石的高值區(qū)主要出現(xiàn)在北部偏西和南部偏東的地方，其中北部偏西區(qū)高值可達(dá)-3.78Φ，南部偏東高值可達(dá)-2.95Φ。而研究區(qū)中間的北東方向的粒徑普遍偏低，由北東方向向西南方向粒徑的值逐漸降低，這與研究區(qū)物源方向是一致的。其中夏81井夏82井的值偏高，是由于距離物源較近，水動(dòng)力較強(qiáng)，能夠搬運(yùn)粒徑較大的礫石，且搬運(yùn)距離較短，受到的磨蝕作用較弱，所以粒度較粗。而瑪004井，瑪7井，瑪19井，瑪11等井的粒度值較高，根據(jù)查閱的相關(guān)文獻(xiàn)[8]，可能是由于此處存在坡折帶引起的。

圖4 夏子街扇百口泉組百二段粒度平均值等值線(xiàn)

5 結(jié) 論

研究區(qū)主要是大中礫巖，小中礫巖和細(xì)礫巖，粒徑一般大于2 mm，礫石的磨圓度較差，大多呈次棱角狀，次圓狀等。粒度概率圖表明，多種巖石類(lèi)型基本都是以較粗的滾動(dòng)搬運(yùn)組分和跳躍搬運(yùn)組分為主，細(xì)粒的懸浮組分很少。結(jié)構(gòu)參數(shù)散點(diǎn)圖證實(shí)研究區(qū)以牽引流為主。提出了基于最小一種基于巖心掃描照片礫巖粒度組分百分含量的定量計(jì)算方法。通過(guò)計(jì)算巖心掃描照片的空間自相關(guān)系數(shù)，利用帶約束條件的最小二乘法求解得到各個(gè)顆粒大小組分的百分含量，最終確定礫巖的巖性?，敽枷莅倏谌M礫巖的粒度分布定量計(jì)算實(shí)例說(shuō)明了該方法的可行性與有效性。

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PetrologicalCharacteristicsandSedimentaryEnvironmentSignificanceofMahuDepressionofBaikouquanConglomerateinJunggarBasin

DING Yun, ZHU Rui

(SchoolofGeosciences,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China)

Mahu sunken area is located in the northwestern margin of Junggar basin. This paper makes an analysis of grain size data to use multivariate statistical method in composition and distribution characteristics of Baikouquan in Xiazijie sediments. It is of comprehensive determination in sedimentary environment, as has a guiding significance for next step.

Mahu sunken area; Baikouquan formation; Conglomerate; Petrology feature; Sedimentary environment

2017-07-12

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2016ZX05027)；國(guó)家自然科學(xué)基金(41302096)。

丁雲(yún)(1992-)，湖北隨州人，碩士研究生，研究方向：儲(chǔ)層沉積學(xué)，手機(jī)：18062795521，E-mail：46809089@qq.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.003