許淑梅 李 萌 王金鐸 任新成 池鑫琪 舒鵬程 王杰清 劉 弦

1中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266100 2中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東青島 266100 3中石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000

1 概述

準(zhǔn)噶爾盆地為石炭紀(jì)至第四紀(jì)發(fā)展起來(lái)的板內(nèi)復(fù)合疊加盆地(趙文智等，2000；趙淑娟等，2014)。侏羅紀(jì)三工河組沉積時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地為坡度較緩、水體較淺的半局限湖盆，周緣為由古生代弧盆及裂谷系演化而成的低矮造山帶(李忠和彭守濤，2013；徐學(xué)義等，2016)(圖 1-a)，三工河組粗粒辮狀河三角洲沉積幾乎淤淺整個(gè)湖盆。因研究手段及目的不同，或者因資料分辨率的差異，不同學(xué)者對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地下侏羅統(tǒng)三工河組層序的劃分結(jié)果各異(圖 2)，對(duì)沉積旋回性的認(rèn)識(shí)也有分歧(鮑志東等，2002；吳金才，2005；康海亮等，2008；朱筱敏等，2008；陳平和陸永潮，2010；崔金棟等，2012；匡立春等，2013)，在沉積旋回驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面迄今尚無(wú)系統(tǒng)的分析，并因此導(dǎo)致對(duì)砂體疊置樣式和組合規(guī)律的認(rèn)識(shí)具在較大爭(zhēng)議(吳金才，2005；王居峰等，2005；李雙文等，2006；彭勇民等，2008)，這在很大程度上影響到研究區(qū)三工河組油氣開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步部署。

圖 1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置(a圖據(jù)徐學(xué)義等，2016，有改動(dòng))Fig.1 Structural unit division of Junggar Basin and location of study area(Fig. 1-a modified from Xu et al.， 2016)

針對(duì)上述問(wèn)題，利用準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)鉆遇三工河組38口井(圖 1-b)的取心、測(cè)井及錄井資料，基于層序地層學(xué)、沉積學(xué)及沉積盆地分析等基本原理和方法，詳細(xì)分析了體系域和準(zhǔn)層序組合樣式，系統(tǒng)研究了三工河組沉積旋回特點(diǎn)，識(shí)別并劃分出若干四級(jí)沉積旋回(圖2)，在旋回性沉積框架內(nèi)對(duì)砂體疊置樣式和組合規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)分析；進(jìn)而利用盆地周邊山系的碎屑鋯石U-Pb年齡和磷灰石裂變徑跡年齡(郭召杰等，2006；杜治利和王清晨，2007；Yuan，2009；李忠和彭守濤，2013)，分析了三工河組沉積時(shí)期盆地性質(zhì)和盆地基底構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及抬升期次，明確了湖平面變化規(guī)律，探討了沉積旋回性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以此深化對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地三工河組沉積砂體疊置樣式和組合規(guī)律的地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

圖 2 準(zhǔn)噶爾盆地下侏羅統(tǒng)三工河組層序劃分的幾個(gè)代表性觀點(diǎn)Fig.2 Representative views for stratigraphic division of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Junggar Basin

2 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地地處準(zhǔn)噶爾地塊的核心穩(wěn)定區(qū)，位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊交匯處，先后經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，為一個(gè)自石炭紀(jì)至第四紀(jì)發(fā)展起來(lái)的板內(nèi)復(fù)合疊加盆地(趙文智等，2000；趙淑娟等，2014)。準(zhǔn)噶爾盆地平面上略呈北窄南寬的三角形，東西長(zhǎng)近700ikm，南北寬約370ikm，面積超過(guò)1.3×105ikm2，地勢(shì)總體具北高南低的特征(匡立春等，2013)。盆地周緣主要為古生代弧盆及裂谷系： 南部為由震旦—二疊紀(jì)弧盆裂谷系組成的北天山；東部為石炭紀(jì)紅海式裂谷及晚古生代弧盆系組成的克拉美麗山；西北部是扎伊爾山和哈拉阿拉特山，扎伊爾山由泥盆紀(jì)洋殼殘片和石炭紀(jì)板內(nèi)裂谷系組成，哈拉阿拉特山屬于晚古生代島弧及巖漿弧帶(圖 1-a)(徐學(xué)義等，2016)。研究區(qū)處于準(zhǔn)噶爾盆地腹部稍偏西位置，面積約8400ikm2，構(gòu)造上歸屬于盆地腹部的中央坳陷帶，主體部分位于盆1井西凹陷與昌吉凹陷北斜坡，東西兩側(cè)為莫索灣水下隆起、中拐水下隆起和達(dá)巴松水下隆起(路成，2016)。研究區(qū)自北向南依次劃分為沙窩地、莫西莊和征沙村3個(gè)小區(qū)(圖 1-b)。

下侏羅統(tǒng)三工河組與下伏下侏羅統(tǒng)八道灣組及上覆中侏羅統(tǒng)西山窯組間均為整合接觸。盆地腹部三工河組發(fā)育完整，沉積厚度較大(130～560im)；受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期天山北緣向北逆沖的影響(趙文智等，2000)，三工河組在南北向上呈現(xiàn)出極大的埋深差異(3100～5200im)。依據(jù)三工河組的巖性組合，將其自下而上分為3段：三工河組一段以灰色、深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖互層沉積為主，總體具有“泥包砂”的特征，自下而上“砂泥比”降低。三工河組二段為侏羅系辮狀河三角洲砂體的主要發(fā)育層位，可細(xì)分為2個(gè)亞段： 下亞段總體以砂礫巖為主，自下而上主要由灰白色礫巖、含礫砂巖、粗—中砂巖、細(xì)砂巖及頂部的薄層砂質(zhì)泥巖組成；上亞段單砂體厚度和砂巖的粒度普遍小于下亞段，總體具有“砂包泥”特征，自下而上主要由灰色細(xì)礫巖、含礫砂巖、粗—中砂巖和細(xì)砂巖、薄層粉砂巖及泥巖組成。三工河組三段為一套湖相深灰色泥巖，夾零星的薄層粉砂巖和細(xì)砂巖層，自下而上砂泥比降低。前述三工河組4個(gè)(亞)段分別對(duì)應(yīng)于4套正旋回沉積(圖 3)。

3 沉積旋回特征

通過(guò)對(duì)三工河組若干連續(xù)取心井巖心觀察和測(cè)井曲線(xiàn)系統(tǒng)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)三工河組辮狀河三角洲不同期次砂層間形成規(guī)律明顯的退積式疊加，所有可見(jiàn)的取心中均不見(jiàn)砂體的進(jìn)積式疊加樣式。如 圖 4 莊5井巖心所示，a，b和c分別為由3套連續(xù)沉積的辮狀河三角洲前緣水下分流河道滯留沉積—水下分流河道沙壩、心灘—天然堤和(或)河口壩組成的連續(xù)沉積的次級(jí)正旋回，巖心深度分別為4296.45im、4292.30im和4286.60im，每套次級(jí)正旋回厚度4～6im。a、b和c這3個(gè)次級(jí)沉積正旋回屬于第二旋回中第二砂組的主要構(gòu)成部分(4個(gè)旋回和7個(gè)砂組將在下文詳述)。次級(jí)正旋回a的砂礫巖和含礫砂巖的厚度最大，礫石的礫徑最大，砂巖為具板狀層理的粗砂巖；次級(jí)正旋回c的砂礫巖和含礫砂巖的巖層厚度最小，礫石的礫徑最小，砂巖為具平行層理和沙紋層理的中、細(xì)砂巖；次級(jí)正旋回b砂礫巖和含礫砂巖的厚度和粒徑介于上述兩者之間，砂巖主要為具有平行層理的中砂巖。上述特征表明，由次級(jí)正旋回a到c，其沉積砂礫巖層具有粒度逐漸變細(xì)、沉積水動(dòng)力條件減弱、水體逐漸加深等特點(diǎn)，在垂向上形成典型的退積式疊加樣式(圖 4-a，4-b，4-c)。相似的辮狀河三角洲前緣砂礫巖層的退積式疊加樣式在研究區(qū)其他井位(如 沙12井、沙1井、莊3井、莊104井、莊103井、征1井、征3井、永1井、征6井)的三工河組二段內(nèi)也普遍發(fā)育，而進(jìn)積式準(zhǔn)層序組在研究區(qū)所有取心井中均未見(jiàn)到(圖 5)。

圖 3 準(zhǔn)噶爾盆地腹部莊106井下侏羅統(tǒng)三工河組綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive strata column of the Lower Jurassic Sangonghe Formation from Well Zhuang 106 in the belly of Junggar Basin

a—莊5井，4296.45im，辮狀河三角洲水下分流河道中細(xì)礫巖與河道沙壩、心灘粗砂巖顯示的正粒序沉積；b—莊5井，4295.30im，辮狀河三角洲水下分流河道細(xì)礫巖與水下分流河道中砂巖顯示的正粒序沉積；c—莊5井，4286.60im，辮狀河三角洲水下分流河道含礫粗砂巖與天然堤和河口壩細(xì)砂巖現(xiàn)實(shí)的正粒序沉積；d—沙1井，4286.60im，辮狀河三角洲水下分流河道對(duì)下伏地層的沖刷形成的沖刷面；e—莊105井，4383.55im，辮狀河三角洲水下分流河道對(duì)下伏地層的沖刷形成的沖刷面圖 4 準(zhǔn)噶爾盆地腹部下侏羅統(tǒng)三工河組二段下亞段3個(gè)連續(xù)次級(jí)沉積正旋回構(gòu)成的退積式疊加特征(井位見(jiàn)圖 1-b)Fig.4 Regressive superposition characteristics of three continuous secondary sedimentary cycles from the lower submember of Second Member of Lower Jurassic Sangonghe Formation in the belly of Junggar Basin(wells location seen Fig.1-b)

鑒于研究區(qū)三工河組辮狀河三角洲前緣砂礫巖層典型的退積式疊加特征不適合機(jī)械地用陸相盆地常見(jiàn)的“三分”或“二分”體系域的層序樣式進(jìn)行解析，所以筆者用“旋回性沉積”來(lái)解釋研究區(qū)地層疊置的特殊樣式。這種做法與“T-R層序模式”(Zecchin，2007)和“沉積體系域的特殊類(lèi)型”(吳因業(yè)等，2010)等論文中所倡導(dǎo)的“對(duì)地層疊加樣式具體問(wèn)題具體分析”的思想不謀而合，盡管筆者既沒(méi)有用“T-R模式”，也沒(méi)有使用“體系域”概念來(lái)解釋研究區(qū)三工河組獨(dú)特的地層疊加樣式。研究區(qū)三工河組屬于T層序樣式，或者屬于退積式的地層疊加，與美國(guó)馬里蘭州中新統(tǒng)Calvert Cliffs沉積序列、厄瓜多爾卡諾亞盆地更新統(tǒng)Tablazo組沉積層序和意大利南部克羅托內(nèi)盆地上新統(tǒng)Belvedere組沉積序列構(gòu)成的準(zhǔn)層序疊加樣式相似，全部由退積式或T層序構(gòu)成；對(duì)于處于相對(duì)正常沉降和間歇性快速抬升的拉張性質(zhì)盆地來(lái)說(shuō)，T層序?yàn)槠涑Ｒ?jiàn)的地層結(jié)構(gòu)樣式(Zecchin，2007)。與之相反，美國(guó)西部白堊系前陸盆地星點(diǎn)組和鷹山組地層則全部由進(jìn)積式地層或R層序組成；對(duì)于處于相對(duì)正常抬升和間歇性快速沉降的壓性盆地來(lái)說(shuō)，R層序?yàn)槠涑Ｒ?jiàn)的地層疊置樣式(Bhattacharya，1993；Pattison，1995；Zecchin and Catuneanu，2013)。需要指出的是，莊5井三工河組二段的取心率并不能達(dá)到100%，這就導(dǎo)致次級(jí)正旋回a和b之間、b和c之間的沖刷界面(上覆水下分流河道含礫砂巖或砂礫巖與下伏分流間灣泥巖之間的接觸界面)保存不完整。為了充分顯示水下分流河道對(duì)下伏地層的沖刷作用，筆者選取沙1井和莊105井三工河組二段取心所示的沖刷界面(圖 4-d，4-e)來(lái)輔助說(shuō)明莊5井三工河組二段a、b、c共3個(gè)次級(jí)沉積正旋回接觸處沖刷界面的特征樣式。

圖 5 準(zhǔn)噶爾盆地腹部下侏羅統(tǒng)三工河組沉積旋回性連井對(duì)比(剖面位置見(jiàn)圖 1-b)Fig.5 Sedimentary cycles comparison of connected wells of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in the belly of Junggar Basin(wells location seen Fig.1-b)

基于各井沉積旋回的基本特征，筆者建立了全區(qū)連井沉積旋回性對(duì)比格架(圖 5)。研究區(qū)侏羅系三工河組自下而上可劃分為4個(gè)四級(jí)正旋回(體系域級(jí)旋回，System tract order，第一至第四旋回)(Pengetal.， 2018)，分別對(duì)應(yīng)三工河組的4個(gè)(亞)段(J1s1-J1s3)。它們分別于盆地的4個(gè)湖進(jìn)期形成，因盆地基底的快速抬升所以不存在湖退期沉積，造成各旋回之間的界面均為沖刷界面。其中，第二和第三旋回(分別對(duì)應(yīng)于三工河組下亞段和上亞段)為三工河組辮狀河三角洲砂體主要發(fā)育期，依據(jù)其在全區(qū)穩(wěn)定分布的砂體旋回性特征，進(jìn)一步將其劃分為7個(gè)五級(jí)正旋回(準(zhǔn)層序級(jí)正旋回，Parasequence-order)，對(duì)應(yīng)于7個(gè)砂組。在車(chē)莫古隆起，即征1井區(qū)(圖 2，圖 5)，僅發(fā)育6個(gè)五級(jí)正旋回，對(duì)應(yīng)于6個(gè)砂組，這是因?yàn)榈?個(gè)五級(jí)正旋回發(fā)育期，因車(chē)莫同沉積古隆起的發(fā)育導(dǎo)致局部區(qū)域未接受沉積(何登發(fā)等，2008;紀(jì)友亮等，2010)。4個(gè)四級(jí)正旋回和7個(gè)五級(jí)正旋回在研究區(qū)具有顯著的區(qū)域可對(duì)比性(圖 5)。

第一旋回(J1s1)： 發(fā)育大套半深湖相泥巖，具“泥包砂”的特點(diǎn)，砂泥比較低。砂體多為薄層細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，沉積物粒度細(xì)。砂體分布范圍較局限，主要集中在盆地腹部莫西莊，沙窩地及征沙村地區(qū)個(gè)別井可見(jiàn)。單砂體厚度一般小于4im，多為2im左右。第一旋回頂部半深湖相泥巖與上覆第二旋回底部水下分流河道砂礫巖之間呈強(qiáng)沖刷接觸，自然伽馬值也由接近泥巖基線(xiàn)的最高值突變至最低值(圖 5)。

a—莊104井，im，細(xì)礫巖，粒序?qū)永砻黠@，巖屑成分包括灰?guī)r、花崗巖、白云巖等，屬水下分流河道滯留沉積；b—征1-1井，im，細(xì)礫巖，巖屑成分為灰?guī)r、白云巖等，發(fā)育粒序?qū)永?，為水下分流河道滯留沉積；c—莊106井，im，油斑粗粒巖屑砂巖，板狀層理發(fā)育，鈣質(zhì)膠結(jié)顯著，水下分流河道沙壩、心灘或邊灘沉積；d—征1井，im，中粗粒巖屑砂巖，板狀層理發(fā)育，常沿層理面劈分為薄板狀，鈣質(zhì)膠結(jié)，見(jiàn)油斑，水下分流河道心灘或邊灘沉積；e—莊106井，im，灰色細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，斜層理發(fā)育，河口壩微相；f—莊110井，im，灰白色中砂巖，小型斜層理發(fā)育，河口壩微相；g，h—莊104井，im(g)，4315.95im(h)，細(xì)砂巖—粉砂巖，小型斜層理、沙波及沙紋層理和水平層理發(fā)育，夾有極薄層泥質(zhì)細(xì)條紋，河口壩遠(yuǎn)端或遠(yuǎn)砂壩微相；i—莊4井，im，泥質(zhì)粉砂巖，常見(jiàn)粉砂質(zhì)和泥質(zhì)互層，水平層理發(fā)育，前緣席狀砂微相；j—沙1井，im，泥質(zhì)粉砂巖，水平層理發(fā)育，前緣席狀砂微相；k—莊1井，im，泥巖，塊狀構(gòu)造，前三角洲泥；l—沙1井，im，泥巖，塊狀構(gòu)造，前三角洲泥圖 6 準(zhǔn)噶爾盆地腹部下侏羅統(tǒng)三工河組辮狀河三角洲前緣沉積微相巖心特征Fig.6 Core characteristics of sedimentary microfacies in braided river delta front of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in the belly of Junggar Basin

第二旋回(J1s21)： 由具清晰“二元結(jié)構(gòu)”的水下分流河道砂體組成，可劃分出4個(gè)五級(jí)正旋回，對(duì)應(yīng)于4個(gè)砂組。巖性總體以礫巖和含礫砂巖為主，主要由淺灰色、灰色厚層細(xì)礫巖、砂礫巖、粗—中砂巖及細(xì)砂巖組成，粒度粗，砂泥比高，測(cè)井曲線(xiàn)呈箱形、鐘形。每一期河道砂體開(kāi)始發(fā)育時(shí)，均對(duì)下伏地層沖刷形成明顯的沖刷面。4個(gè)五級(jí)正旋回中，最下部的準(zhǔn)層序水下分流河道礫巖的礫徑最大，向上粒徑逐漸減小，總體形成自下而上粒度逐漸變細(xì)、水體加深、水動(dòng)力條件減弱的退積式準(zhǔn)層序組。單砂體厚度最大，約在幾米至十幾米，總砂組厚50～100im，各井區(qū)砂體厚度變化不大。第二旋回底部水下分流河道砂礫巖對(duì)第一旋回頂部半深湖相泥巖的沖刷作用顯著，二者之間呈強(qiáng)沖刷接觸；自然伽馬值自下而上也由接近泥巖基線(xiàn)的最高值突變至最低值(圖 5)。

第三旋回(J1s22)： 由具清晰“二元結(jié)構(gòu)”的水下分流河道砂體組成，可劃分出3個(gè)五級(jí)正旋回，對(duì)應(yīng)于3砂組。在車(chē)莫古隆起井區(qū)(形成于J1s2沉積期)僅發(fā)育2個(gè)五級(jí)正旋回，對(duì)應(yīng)于2個(gè)砂組。第三旋回巖性總體上以“砂泥互層”為特色，主要由灰色含礫砂巖、粗—中砂巖和細(xì)砂巖組成，粒度較粗，砂泥比較高。最下部河道砂體開(kāi)始發(fā)育時(shí)有明顯的沖刷作用，形成第二旋回頂部的沖刷面。測(cè)井曲線(xiàn)多呈鐘形及接近基線(xiàn)的低幅鋸齒形。3個(gè)五級(jí)正旋回中，以最下部的準(zhǔn)層序水下分流河道含礫砂巖的礫徑最大，向上粒徑減小幅度加快，總體上亦形成自下而上粒度變細(xì)、水體快速加深、水動(dòng)力條件快速減弱的退積式準(zhǔn)層序組(圖 4)。單砂層厚度一般小于3～8im，砂組厚度為15～45im。第三旋回底部水下分流河道砂礫巖對(duì)第二旋回頂部分流間灣泥質(zhì)粉砂巖的沖刷作用較為顯著，二者之間呈強(qiáng)沖刷接觸，自然伽馬值自下而上也由接近泥巖基線(xiàn)的最高值突變至含礫砂巖的低值(圖 5)。

第四旋回(J1s3)：以灰色厚層深湖相泥巖為主，偶夾薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，沉積物粒度細(xì)，砂泥比在4個(gè)沉積旋回中為最小。砂體分布不連續(xù)，單砂體厚度大多在1～3.5im之間(圖5)。

4 砂體類(lèi)型及其組合特征和疊置規(guī)律

準(zhǔn)噶爾盆地腹部三工河組二段為辮狀河三角洲前緣沉積區(qū)，可識(shí)別出4類(lèi)不同沉積砂體： 水下分流河道砂體、河口壩砂體、遠(yuǎn)砂壩—席狀砂和灘壩砂體，并具有多種組合樣式和疊置規(guī)律。

4.1 砂體類(lèi)型

1)水下分流河道砂體。主要發(fā)育在第二沉積旋回，在三工河組二段下亞段中常見(jiàn)，且在各井區(qū)相對(duì)均勻穩(wěn)定分布?？傮w上，二元結(jié)構(gòu)清晰，正粒序?qū)永?、槽狀交錯(cuò)層理、板狀層理和較大型斜層理發(fā)育。下部以細(xì)礫巖和含礫粗砂巖為主，為分流河道滯留沉積(圖6-a，6-b)；向上逐漸變?yōu)榇稚皫r、中砂巖及少量細(xì)砂巖和粉砂巖，主要為水下分流河道沙壩、心灘和天然堤沉積(圖6-c)。礫石成分復(fù)雜，包括花崗巖、白云巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖、凝灰?guī)r、砂巖、泥巖、千枚巖巖屑等，整體呈現(xiàn)出自底向頂粒度逐漸變小、單砂體厚度逐漸變小等特征(圖 7)。

2)河口壩砂體。分布于三工河組二段下亞段上部，在研究區(qū)大部分井中可見(jiàn)(圖 2)。巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，具有典型的反粒序?qū)永恚硗庖渤Ｒ?jiàn)小型斜層理、沙紋狀和沙波狀層理(圖6-e，6-f)。與水下分流河道砂體單層厚度相比，河口壩砂體單層厚度大幅減小，一般為2～4im，這種情況也與辮狀河三角洲河口壩微相不太發(fā)育有關(guān)(于興河等，1995；謝俊等，2015)。

3)遠(yuǎn)砂壩—席狀砂砂體。遠(yuǎn)砂壩和席狀砂砂體見(jiàn)于三工河組二段上亞段，通常夾于三角洲前緣泥中，沉積物粒度小。巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，水平層理發(fā)育，單層砂體較薄，厚度多為1～3im(圖 6-i,6-j)。

4)灘壩砂體。灘壩砂可見(jiàn)于三工河組一段和三段，在各井中零星分布。通常夾于大套湖泊相泥巖中，或者與泥巖互層。巖性以薄層細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主(圖6-k，6-l)，單層厚度在各類(lèi)砂體中最小，一般為1～2.5im。

4.2 砂體組合特征與疊置規(guī)律

從 圖 5 可以看出，三工河組的4個(gè)四級(jí)旋回均在湖侵過(guò)程中形成，隨著相對(duì)湖平面逐漸升高，砂體呈現(xiàn)多期退積的沉積序列。每一個(gè)沉積旋回結(jié)束，都出現(xiàn)湖平面的快速降低，而在湖平面快速降低過(guò)程中難以形成進(jìn)積式的準(zhǔn)層序疊加，因此研究區(qū)鉆井巖心中觀察不到進(jìn)積或加積式砂體組合樣式。

研究區(qū)侏羅系第二旋回和第三旋回為砂體的主要發(fā)育層段，通過(guò)對(duì)三工河組二段砂體進(jìn)行連井剖面對(duì)比(圖 7)，發(fā)現(xiàn)上述5類(lèi)砂體疊置樣式在研究區(qū)具良好的一致性和極強(qiáng)的可對(duì)比性。三工河組二段下亞段可劃分為4個(gè)砂組，上亞段劃分為3個(gè)砂組(征1、征1-1、征1-2井三工河組二段上亞段可劃分出2個(gè)砂組，與車(chē)莫水下古隆起有關(guān))，砂體組合的劃分與五級(jí)層序一致。研究區(qū)侏羅系三工河組形成5種砂體組合樣式，分別是河道強(qiáng)沖刷疊置砂體、河道弱沖刷疊置砂體、河上壩組合砂體、遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合砂體與灘壩砂組合砂體(圖 7)。

a—河道強(qiáng)沖刷疊置砂體組合；b—河道弱沖刷疊置砂體組合；c—河上壩砂體組合；d—遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合；e—灘壩砂體組合圖 8 準(zhǔn)噶爾盆地腹部下侏羅統(tǒng)三工河組砂體疊置樣式Fig.8 Stacked patterns of sand-body from the Lower Jurassic Sangonghe Formation in the belly of Junggar Basin

1)河道強(qiáng)沖刷疊置砂體組合。為早期水下分流河道砂體頂部受后期侵蝕、沖刷，導(dǎo)致前期形成的水下分流河道砂體被削截而后疊加新一期河道砂體而形成，是辮狀河三角洲先期水下分流河道沉積被連貫性強(qiáng)且水動(dòng)力也強(qiáng)的后期水下分流河道沖刷剝蝕的產(chǎn)物。總體上，荷載大、水量大、水動(dòng)力強(qiáng)、分流河道改道迅速的辮狀河三角洲容易出現(xiàn)水下分流河道砂體的強(qiáng)沖刷疊置現(xiàn)象。河道強(qiáng)沖刷疊置砂體組合在研究區(qū)分布范圍廣、厚度大，底部通常發(fā)育沖刷充填構(gòu)造，砂組測(cè)井曲線(xiàn)整體為箱形或弱齒狀箱形(圖 4-d，4-e)。平面上，粗粒砂礫巖體連片分布；垂向上，早期形成的砂體頂部因沖刷缺失粉砂質(zhì)和泥質(zhì)等天然堤和分流間灣細(xì)粒沉積，后期水下分流河道粗粒砂礫巖直接覆蓋在先期水下分流河道的粗粒沉積之上(圖7；圖 8-a)。第二旋回下部1砂組和2砂組為典型的河道強(qiáng)沖刷疊置砂體組合。第二旋回伊始，相對(duì)湖平面迅速下降至最低，在短暫而快速的湖平面強(qiáng)烈下降期，主要表現(xiàn)為分支河道水流的強(qiáng)沖刷作用，而沉積作用不發(fā)育。隨后相對(duì)湖平面有一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的上升過(guò)程，盆地可容納空間隨之逐漸增大，沉積物源供給碎屑物質(zhì)能力強(qiáng)，形成辮狀河三角洲的退積式疊置，使得水下分流河道砂體即使在位于盆地腹部的研究區(qū)也連片發(fā)育(圖 7)。

2)河道弱沖刷疊置砂體組合。是由先期水下分流河道粗粒砂體和分流河道間灣較細(xì)粒沉積與后期河道粗粒砂體和分流河道間灣較細(xì)粒沉積疊置而形成，表現(xiàn)為多期水下分流河道粗砂巖—天然堤細(xì)砂巖和粉砂巖—分流河道間灣泥巖和粉砂巖沉積的垂向疊加。與河道強(qiáng)沖刷疊置砂體相比，河道弱沖刷疊置砂體總體上由荷載相對(duì)較低、水流量相對(duì)減小、水動(dòng)力較強(qiáng)、分流河道改道速度相對(duì)變緩、分流河道—天然堤—分流間灣沉積均可得以保存的辮狀河三角洲沉積而成。研究區(qū)河道弱沖刷疊置砂體組合也表現(xiàn)出顯著的退積特征，沖刷面之上沉積砂層的粒度相對(duì)于沖刷面之下砂層粒度變細(xì)，頂部多為分流河道間灣粉砂質(zhì)泥巖或泥巖(圖8-b)，測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)多呈鐘形。三工河組二段下亞段第二旋回上部3砂組和二段上亞段第三旋回下部的5砂組為河道弱沖刷疊置砂體組合(圖 7)。

3)河上壩砂體組合。該組合在垂向上表現(xiàn)為下部為粒度較粗的水下分流河道正粒序砂體，上部則發(fā)育粒度較細(xì)的反粒序河口壩砂體(圖8-c)。水下分流河道與河口壩微相呈漸變接觸，形成退覆沉積。河上壩砂體組合是在湖平面上升、三角洲退積過(guò)程中形成的典型的退積三角洲砂體疊置類(lèi)型。研究區(qū)三工河組第二旋回頂部4砂組為河上壩砂體組合(圖 7)。

4)遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合。在研究區(qū)較為常見(jiàn)，主要分布于辮狀河三角洲前緣末端及前三角洲區(qū)域，為湖進(jìn)期退積沉積。砂體在垂向上表現(xiàn)為多期次的疊加，單層厚度小；測(cè)井曲線(xiàn)表現(xiàn)為指形或微齒形。第三旋回上部的6砂組和7砂組為遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合(圖7；圖 8-d)。

5)灘壩砂體組合。由不同期次灘壩砂體在垂向上疊置形成，一般形成于高湖平面期，沉積物多來(lái)自受波浪改造的前三角洲地區(qū)。灘壩砂體呈薄夾層出現(xiàn)，砂體之間以厚層泥巖相隔。第一旋回沉積期為相對(duì)高湖平面期，可容納空間相對(duì)較大，位于盆地腹部的研究區(qū)沉積物供給不足，導(dǎo)致灘壩砂體在橫向和縱向上均呈不連續(xù)分布，平面上表現(xiàn)為灘壩砂體在淺湖—半深湖區(qū)的斷續(xù)分布，縱向上表現(xiàn)為薄層細(xì)粒砂體呈夾層分布于厚層湖相泥巖中(圖 8-e)。

5 沉積旋回性驅(qū)動(dòng)機(jī)制初探

經(jīng)歷三疊紀(jì)長(zhǎng)期擠壓作用之后，從侏羅紀(jì)開(kāi)始，準(zhǔn)噶爾盆地處于應(yīng)力松弛伸展?fàn)顟B(tài)并緩慢沉降；早—中侏羅世，天山造山帶呈低山構(gòu)造地貌，地勢(shì)相對(duì)平緩，具準(zhǔn)平原化特征，對(duì)其南北環(huán)境的地理分隔作用不顯著，準(zhǔn)噶爾盆地南部可能與塔里木盆地連通，表現(xiàn)為半局限敞流湖盆特征；晚侏羅世至早白堊世，拉薩地塊向北碰撞拼合，盆地南緣構(gòu)造活動(dòng)加劇，天山明顯隆升導(dǎo)致盆山格局發(fā)生顯著變化(趙文智等，2000；方世虎等，2005)。準(zhǔn)噶爾盆地南緣碎屑鋯石U-Pb年齡分布也表現(xiàn)出早—中侏羅世盆地與周邊造山帶古地貌相對(duì)平緩、晚侏羅世之后盆—山分異加劇及早白堊世之后盆山格局凸顯這一演化規(guī)律(李忠等，2012)。

已有研究表明，準(zhǔn)噶爾盆地中生代總體為湖侵過(guò)程，盆地的應(yīng)力松弛伸展及盆地基底緩慢沉降是導(dǎo)致湖平面緩慢上升的根本原因(Pengetal.， 2018)。筆者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，三工河組沉積時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地基底除了長(zhǎng)期緩慢沉降及相應(yīng)的湖侵之外，在緩慢湖進(jìn)期之間，還有盆地基底的快速隆升。盆地基底的快速隆升使得湖平面快速下降，并導(dǎo)致(四級(jí))沉積旋回間的沖刷特征和沖刷界面的形成。準(zhǔn)噶爾盆地周緣造山帶磷灰石裂變徑跡年齡(表1)提供了盆地基底快速隆升的佐證。表 1中的樣品分布于準(zhǔn)噶爾盆地周緣東北部克拉美麗山、西北部扎伊爾山、哈拉阿拉特山及南部北天山地區(qū)，以花崗巖和砂巖為主，7個(gè)樣品中有多次出現(xiàn)的174iMa、176iMa、178iMa、184iMa和187iMa等磷灰石裂變徑跡年齡，表明三工河組沉積期可能出現(xiàn)多次盆地隆升事件。盡管由于三工河組沉積過(guò)程處于裂變徑跡年齡誤差范圍內(nèi)，不能因此確切厘定盆地基底的具體隆升時(shí)間和期次，但這依舊可以作為充足的理由推斷三工河組沉積時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地基底在總體緩慢沉降的大背景下，發(fā)生過(guò)多次不等規(guī)模的快速抬升，這也正是三工河組形成4個(gè)(四級(jí))退積式沉積旋回，且在4個(gè)(四級(jí))退積式沉積旋回之間發(fā)生快速湖退并形成(強(qiáng))沖刷界面的根本原因(圖 9)。

表 1 準(zhǔn)噶爾盆地周緣造山帶磷灰石裂變徑跡年齡分布Table1 Apatite fission trace ages in peripheral orogen of Junggar Basin

第一旋回形成期盆地基底逐漸沉降，相對(duì)湖平面緩慢上升，湖岸線(xiàn)向盆地邊緣遷移，可容納空間增大，研究區(qū)為半深湖環(huán)境。第二旋回伊始盆地基底出現(xiàn)第1次迅速抬升，導(dǎo)致相對(duì)湖平面快速降低至最低處，湖岸線(xiàn)向盆地中心方向移動(dòng)，河流回春形成強(qiáng)沖刷準(zhǔn)層序界面，可容納空間驟減至最小。隨后盆地基底緩慢沉降，相對(duì)湖平面緩慢升高，岸線(xiàn)向陸退縮，可容納空間逐漸增大，該旋回內(nèi)形成4個(gè)退積式砂組。第三旋回伊始盆地基底再次快速隆升，相對(duì)湖平面再次急劇下降，湖岸線(xiàn)向盆地中心遷移，河流稍有回春形成沖刷準(zhǔn)層序界面，但降低幅度和河道規(guī)模弱于第二旋回；之后基底緩慢沉降，相對(duì)湖平面逐漸上升，可容納空間擴(kuò)大。該旋回內(nèi)一般形成3個(gè)退積式砂組，古隆起處則為2個(gè)退積式砂組。第四旋回盆地基底繼續(xù)沉降，相對(duì)湖平面逐漸上升至最高位置，可容納空間達(dá)到最大。盆地基底快速幕式抬升—總體緩慢沉降的構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致層序正旋回的形成，反映了構(gòu)造活動(dòng)對(duì)盆地沉積充填演化的控制作用(圖 9)。

圖 9 準(zhǔn)噶爾盆地腹部下侏羅統(tǒng)三工河組湖平面變化規(guī)律及地層旋回性特征Fig.9 History of lacustrine level change and characteristics of stratigraphic cycles of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in the belly of Junggar Basin

6 結(jié)論

1)準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系三工河組劃分為4個(gè)(四級(jí))沉積正旋回，不發(fā)育反旋回沉積，反映緩慢湖侵快速湖退的湖面變化規(guī)律。第一旋回形成期湖平面較高，沉積物以半深湖細(xì)粒沉積為主。第二旋回最初相對(duì)湖平面降至最低，隨后緩慢湖進(jìn)，由4個(gè)五級(jí)正旋回構(gòu)成，缺少反旋回。第三旋回形成初期相對(duì)湖平面下降，之后逐漸升高，由2～3個(gè)五級(jí)正旋回構(gòu)成，缺失反旋回。第四旋回相對(duì)湖平面快速上升到最高處，主要為深湖細(xì)粒沉積。

2)三工河組發(fā)育5種砂體疊置組合樣式： 河道強(qiáng)沖刷疊置砂體組合、河道弱沖刷疊置砂體組合、河上壩砂體組合、遠(yuǎn)砂壩—席狀砂砂體組合和灘壩砂體組合。第一旋回為斷續(xù)分布的灘壩組合砂體；第二旋回為河道強(qiáng)沖刷疊置砂體、河道弱沖刷疊置砂體和河上壩組合砂體的連片沉積；第三旋回為河道弱沖刷疊置砂體和遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合砂體的較連片分布；第四旋回為零星分布的遠(yuǎn)砂壩—席狀砂組合砂體。

3)三工河組沉積時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地基底除了長(zhǎng)期的沉降及相應(yīng)的湖侵變化規(guī)律之外，在緩慢湖進(jìn)期之間，還有盆地基底的快速隆升，表現(xiàn)為準(zhǔn)層序組間的強(qiáng)沖刷特征。正是準(zhǔn)噶爾基底幕式快速抬升—總體緩慢沉降的構(gòu)造變化規(guī)律及低可容納空間特征，形成了三工河組4個(gè)四級(jí)正旋回以及各個(gè)正旋回之間的(強(qiáng))沖刷型旋回界面。