哈密天山鄉(xiāng)二疊紀(jì)庫(kù)萊組沉積特征與石油地質(zhì)意義

劉書丞（湖北省武漢市蔡甸區(qū)長(zhǎng)江大學(xué)，湖北武漢430100）

哈密天山鄉(xiāng)二疊紀(jì)庫(kù)萊組沉積特征與石油地質(zhì)意義

劉書丞（湖北省武漢市蔡甸區(qū)長(zhǎng)江大學(xué)，湖北武漢430100）

該剖面地處吐哈盆地東北緣，出露居里得能組、庫(kù)萊組，為庫(kù)萊組建組剖面位置。庫(kù)萊組下與居里得能組角度不整合接觸，上被第三系覆蓋。針對(duì)對(duì)本剖面庫(kù)萊組的研究以及庫(kù)萊組與大熱泉子組的接觸關(guān)系等問題開展工作。這對(duì)于認(rèn)識(shí)哈密地區(qū)二疊紀(jì)的沉積及構(gòu)造演化十分重要。研究認(rèn)為庫(kù)萊組為晚二疊世沉積，與北山地區(qū)的方山口組、紅巖井群，阿拉善地區(qū)的哈爾蘇海組，東北地區(qū)林西組時(shí)代相當(dāng)。

吐哈盆地；晚二疊世；庫(kù)萊組；沉積特征；石油地質(zhì)意義

一、概述

該路線地處吐哈盆地東北緣，出露居里得能組、庫(kù)萊組，為庫(kù)萊組建組剖面位置。庫(kù)萊組下與居里得能組角度不整合接觸，上被第三系覆蓋。本路線重點(diǎn)就庫(kù)萊組的地層時(shí)代、巖性特征、建造組成、充填序列、層序地層、沉積類型，以及庫(kù)萊組與大熱泉子組的接觸關(guān)系等問題開展工作。剖面位于哈密市東北60km天山鄉(xiāng)庫(kù)普地區(qū)。出露地層為晚二疊世庫(kù)萊組，剖面呈北→南向，剖面北部為上石炭統(tǒng)居里德能組b段火山巖，兩者間為角度不整合接觸，南部被第三系覆蓋。

居里得能組C2J：主要巖性為深灰，灰綠，紫灰色輝綠玢巖，玄武玢巖，安山玢巖，英安斑巖，同質(zhì)火山灰凝灰?guī)r，晶屑巖屑凝灰?guī)r，層凝灰?guī)r，角礫狀凝灰?guī)r，灰黑色炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)-中粒長(zhǎng)石質(zhì)雜砂巖，礫巖，砂礫巖，硅質(zhì)巖，與上覆地層沙雷塞爾克組整合接觸，與下伏地層未見直接接觸。

庫(kù)萊組P2K：巖性以紫紅色，黃綠色，灰黃色巖屑砂巖，粉砂質(zhì)泥巖，礫巖為主，上部至頂部礫巖較多，常夾炭質(zhì)泥巖，鐵質(zhì)碎屑巖，灰?guī)r，凝灰?guī)r并以此為特征。

二、剖面建造、組成

剖面處庫(kù)萊組主要為碎屑巖沉積建造，夾少量灰?guī)r透鏡體建造。碎屑巖主要為灰綠、綠灰色中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、石英砂巖、中細(xì)礫巖、粉砂巖，灰色、黑灰色鈣質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖；其中礫巖、砂礫巖、中細(xì)粒砂巖主要為正粒序，砂礫巖多為透鏡狀產(chǎn)出，中細(xì)粒砂巖主體延伸穩(wěn)定，部分呈透鏡狀產(chǎn)出；泥巖與粉砂巖多呈逆粒序產(chǎn)出?；?guī)r主要為灰色，呈灰?guī)r透鏡體產(chǎn)出，未見化石。垂向上，整體來(lái)看，下部主要為砂礫巖、中細(xì)粒砂巖與泥巖、粉砂巖互層產(chǎn)出，中部主要為泥巖、粉砂巖與細(xì)粒巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖互層夾少量泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)灰?guī)r，上部主要為泥巖、粉砂巖與細(xì)粒砂巖夾少量灰?guī)r、砂礫巖；頂部為紫紅色泥巖、灰綠色粉砂巖、細(xì)砂巖、紫紅色砂礫巖。

三、層序特征

本處庫(kù)萊組中部發(fā)育一Ⅱ型層序界面，界面之下的泥巖、粉砂巖、泥灰?guī)r（淺海陸棚、臨濱相）明顯發(fā)生消截，之上為灰綠色細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，部分地區(qū)發(fā)育含礫砂巖，礫石主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖，礫石的磨圓度很好，呈滾圓狀。

上部發(fā)育一Ⅰ型層序，為一深切谷充填沉積，對(duì)下伏層淺海陸棚相泥巖、泥灰?guī)r、臨濱相粉砂巖具有明顯的深切作用，界面之上為辮狀河道沉積的紫紅色礫巖層，礫巖含礫石50%左右，主要為巖屑砂巖（來(lái)自庫(kù)萊組本身），礫徑3-5cm，分選中等，磨圓很好，呈滾圓狀，砂質(zhì)膠結(jié)，細(xì)礫結(jié)構(gòu)，據(jù)明顯的正粒序，呈透鏡狀，與下伏層據(jù)明顯的沖刷。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)庫(kù)萊組層序以海侵體系域?yàn)橹?，低位（陸架邊緣）體系域、高位體系域發(fā)育相對(duì)較少，表明水體整體較深，這有利于烴源巖的發(fā)育與保存。

四、沉積相特征

根據(jù)微量元素標(biāo)志以及其判別標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合測(cè)試結(jié)果?？芍?/p>

Sr/Ba因而Sr/Ba比值隨著遠(yuǎn)離海岸而逐漸增大。一般認(rèn)為淡水沉積物Sr/Ba＜1，而在海相沉積物中則＞1。研究區(qū)Sr/Ba最小值為0.13，最大值為1.55，平均值為0.5，故推測(cè)為過渡相半咸水沉積。

B/Ga與古鹽度呈正相關(guān)性，可以據(jù)此判斷沉積環(huán)境，當(dāng)B/ Ga＞4.5時(shí)，屬于海相環(huán)境；B/Ga介于3.3-4，5之間時(shí)，屬于過度環(huán)境；當(dāng)B/Ga＜3.3時(shí)，屬于淡水沉積。根據(jù)數(shù)據(jù)，研究區(qū)內(nèi)B/Ga最小值為1.99，最大值為5.98，平均值為4.11，則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，反映古水體整體為半咸水環(huán)境。

V/（V+Ni）可以反映沉積介質(zhì)氧化還原性，V/（V+Ni）＞0.46為還原環(huán)境，V/（V+Ni）＜0.46為氧化環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知研究區(qū)內(nèi)V/（V+Ni）最小值為0.61，最大值為0.73，平均值為0.67，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)為較強(qiáng)還原的沉積環(huán)境。

圖 新疆天山鄉(xiāng)庫(kù)萊組B，Ba，Ni，V元素分布

對(duì)于稀土元素，沉積巖的稀土元素特征可以較好的反映沉積水體介質(zhì)的氧化-還原條件，Elderfield等（1982）把稀土元素中Ce與鄰近的La和Nd元素相關(guān)的變化成為鈰異常，并提出Ceanem=Lg［3Cen/（2Lan+Ndn）］，式中Cen，Lan及Nd實(shí)測(cè)數(shù)值與北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化之后的數(shù)值，當(dāng)Ceanem＞-0.1時(shí)，表示Ce富集，指示水體環(huán)境缺氧，還原的古水體環(huán)境，Ceanem＜-0.1時(shí)指示Ce負(fù)異常，反映氧化環(huán)境。區(qū)內(nèi)泥巖Ceanem介于-0.069到-0.013之間，平均-0.037，均大于-0.1，表明區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)水體處于缺氧還原環(huán)境，該水體環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

根據(jù)Th/U，Mo等的標(biāo)準(zhǔn)Mo大于5ppm常指示古水深大于250m，區(qū)內(nèi)測(cè)試結(jié)果為最小值為2.47，最大值為3.92，平均值為3.24（見表3），Mo值多小于5ppm，Ni普遍小于150ppm，表明該區(qū)覆水深度為較淺的淺海陸棚背景，與前述認(rèn)識(shí)較為一致。

圖 新疆天山鄉(xiāng)庫(kù)萊組Th，U，Mo元素分布

1.對(duì)于地質(zhì)學(xué)研究方法，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)認(rèn)為區(qū)內(nèi)主體為淺海陸棚、辮狀河三角洲、闊海岸相，頂部發(fā)育部分陸相沉積。位于辮狀三角洲前緣后方靠陸一側(cè)，主要由眾多辮狀分流河道和分流間平原組成。

（1）.辮狀河三角洲平原：三角洲沉積的陸上部分，范圍：從河流大量分叉位置-海平面以上的廣大河口區(qū)，是與河流有關(guān)的沉積體系在海濱區(qū)延伸。分支河道和沼澤沉積構(gòu)成該亞相的主體，這是與一般河流的重要區(qū)別。

（2）辮狀三角洲前緣：位于三角洲平原外側(cè)的向海方向，處于海平面以下，為河流和海水的劇烈交鋒帶，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體。

2.開闊海岸處于局限海岸與淺海陸棚的過渡地帶，屬于無(wú)障壁島環(huán)境，區(qū)內(nèi)水動(dòng)力條件復(fù)雜，受河流、波浪、海流及潮沙作用的相互影響。沉積物類型簡(jiǎn)單，主要為不同粒度的砂巖及粉砂巖，含少量粉砂質(zhì)泥巖、含爍砂巖，碎屑巖的成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較高，沉積構(gòu)造多樣。區(qū)內(nèi)石炭二疊系中該類沉積體系十分廣泛，不同地區(qū)不同層組皆有分布。可進(jìn)一步劃分為后濱、前濱及臨濱等沉積相。

（1）后濱：后濱位于平均高潮線與特大高潮線之間。區(qū)內(nèi)石炭-二疊系的此類沉積多處均有所見及，其巖性多為石英細(xì)爍巖、含爍砂巖及細(xì)砂巖等，分選中等到較好，磨圓中等，其成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較高，常具有正粒序特征，發(fā)育平行層理，巖層橫向分布穩(wěn)定。

（2）前濱：前濱位于平均高潮線與平均低潮線之間的潮間帶，地形平坦，起伏較小，并逐漸向海傾斜。區(qū)內(nèi)石炭-二疊系該類沉積分布較多，其巖性主要為中細(xì)砂巖，包括各種類型的石英砂巖及巖屑砂巖等，砂巖的分選、磨圓均較好，其成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均較高，層理、層面構(gòu)造豐富，對(duì)稱、干涉波痕等層面構(gòu)造。

（3）臨濱：臨濱位于平均低潮線至浪基面之間的潮下帶。巖性主要為粉細(xì)砂巖，細(xì)砂巖，和泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖，分選較好，磨圓中等，發(fā)育水平層理，形態(tài)穩(wěn)定，橫向延伸遠(yuǎn)，常與淺海相的泥巖及前濱相的砂巖交互沉積。

3.淺海陸棚體系：淺海陸棚是指位于浪基面之下，向外海與大陸斜坡相接。從環(huán)境上看，淺海陸棚向陸與臨濱相鄰，向海與大陸斜坡相接。之上主體為辮狀河三角洲相夾少量淺海陸棚相、開闊海岸相；之上主體為淺海陸棚相的泥巖、泥灰?guī)r夾臨濱相粉砂巖。中期下部主體為開闊海岸相的前濱相的細(xì)砂巖及臨濱相的粉砂巖夾少量淺海陸棚相及泥巖；中部主體為淺海陸棚相泥巖、泥灰?guī)r夾臨濱相粉砂巖、開闊海岸相細(xì)砂巖，此時(shí)為本組沉積水體最深時(shí)期；上部為淺海陸棚相與開闊海岸相交互夾少量辮狀河三角洲相沉積。晚期主體為陸相沉積（紫紅色泥巖、含礫砂巖、砂礫巖）的辮狀河相沉積（見表1）

沉積背景海相海相海相沉積體系辮狀河三角洲開闊海岸淺海陸棚主要沉積相辮狀三角洲平原辮狀三角洲前緣后濱前濱（含沿岸沙壩）臨濱碎屑巖陸棚碳酸鹽陸棚主要沉積亞相分流間平原辮狀分流河道辮狀河口砂壩，辮狀遠(yuǎn)砂壩陸棚砂陸棚灰泥主要巖石類型灰黑色泥巖，含粉砂泥巖，粉砂巖含礫中粗砂巖，砂質(zhì)細(xì)礫巖和中細(xì)砂巖含礫中粗砂巖，砂質(zhì)細(xì)礫巖和中細(xì)砂巖石英巖屑砂巖和長(zhǎng)石巖屑石英砂巖石英細(xì)礫巖，砂質(zhì)細(xì)礫巖，（含礫）中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖，中細(xì)粒石英巖屑砂巖粉細(xì)砂巖夾泥巖灰黑色泥巖，含粉砂泥巖夾粉細(xì)砂巖薄層灰?guī)r和泥灰?guī)r發(fā)育層位庫(kù)萊組于哈密庫(kù)普庫(kù)萊哈密庫(kù)普庫(kù)萊哈密庫(kù)普庫(kù)萊

五、石油地質(zhì)意義

層序上來(lái)看，區(qū)內(nèi)庫(kù)萊組層序以海侵體系域?yàn)橹?，低位（陸架邊緣）體系域、高位體系域發(fā)育相對(duì)較少，表明水體整體較深，這有利于烴源巖的發(fā)育與保存。區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的灰黑色泥巖也證實(shí)了這一點(diǎn)。

沉積相方面，區(qū)內(nèi)主體為淺海陸棚相沉積，為優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育提供了天然保障；開闊海岸相發(fā)育的成熟度較高的砂巖層以及辮狀河三角洲相的砂礫巖層、砂巖層可以作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層；同時(shí)淺海陸棚相與開闊海岸相、辮狀河三角洲相呈夾層或交互相產(chǎn)出，組成了較好的生、儲(chǔ)、蓋組合。

綜上認(rèn)為，區(qū)內(nèi)晚二疊紀(jì)具有較好的油氣資源前景。