準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷西部風(fēng)城組巖相古地理及油氣勘探

何海清，唐勇，鄒志文，郭華軍，徐洋，李亞哲

（1.中國(guó)石油 勘探與生產(chǎn)分公司，北京 100007；2.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國(guó)石油 杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023）

近年來，隨著油氣勘探逐漸向深層和烴源層內(nèi)轉(zhuǎn)移，準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組受到越來越多的重視，諸多學(xué)者在沉積環(huán)境[1-5]、含堿白云質(zhì)巖巖相、成藏規(guī)律[6-7]等方面展開研究，尤其對(duì)瑪湖凹陷含堿白云質(zhì)巖巖相特征及成因方面作過深入研究[8-10]。前人針對(duì)這套特殊的白云質(zhì)巖類的沉積環(huán)境、巖性及成因的研究，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為風(fēng)城組沉積時(shí)為干旱—半干旱氣候，水體鹽度經(jīng)歷初始咸化、強(qiáng)咸化、淡化等演化階段[3，11]，并且對(duì)整體沉積環(huán)境認(rèn)識(shí)由陸緣近海湖、殘留海、潟湖逐漸統(tǒng)一到咸化堿湖環(huán)境[2-4，12]；但也有學(xué)者對(duì)其成因存在不同觀點(diǎn)，主要包括陸相咸水湖泊蒸發(fā)成因[10，13]、湖相碳酸鹽巖灰泥成巖轉(zhuǎn)化成因[14]、準(zhǔn)同生白云巖化成因[8]、火山物質(zhì)在堆積后蝕變和埋藏成巖交代成因[9]、非沉積作用的湖底熱液噴流成因等[15-16]。前人對(duì)瑪湖凹陷中心堿湖巖相及成因研究較多，但對(duì)凹陷邊緣巨厚層砂礫巖特征及成因研究較少，對(duì)風(fēng)城組火山巖、砂礫巖和白云質(zhì)巖三者的空間分布和時(shí)空耦合關(guān)系更是缺乏研究，需要進(jìn)一步深入探討；在平面上，對(duì)瑪湖凹陷風(fēng)城組研究較多，同處準(zhǔn)噶爾盆地西部的沙灣凹陷和盆1 井西凹陷風(fēng)城組則幾乎無涉及?，敽枷葸吘売蜌饪碧将@得了突破，沙灣凹陷和盆1 井西凹陷風(fēng)城組構(gòu)造背景和沉積環(huán)境與瑪湖凹陷相似，也應(yīng)存在類似的石油地質(zhì)條件。因此，本文開展上述3 個(gè)凹陷的巖相古地理研究，歸納其油氣賦存規(guī)律，旨在為準(zhǔn)噶爾盆地后期油氣勘探有所裨益。

1 區(qū)域地質(zhì)及沉積背景

研究區(qū)包括瑪湖凹陷、沙灣凹陷和盆1 井西凹陷（圖1），前人對(duì)風(fēng)城組沉積時(shí)的盆地類型有不同觀點(diǎn)，但主流認(rèn)為是前陸盆地。石炭紀(jì)末期，哈薩克斯坦板塊持續(xù)向準(zhǔn)噶爾盆地推覆，形成了盆地西緣的巨大推覆體。在此背景下，二疊系自下而上依次為佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組、下烏爾禾組和上烏爾禾組，其中佳木河組與風(fēng)城組呈典型前陸盆地的楔型特征，風(fēng)城組頂?shù)捉詾椴徽稀?/p>

研究區(qū)西接加依爾山和哈拉阿拉特山推覆體，東部則超覆于陸梁隆起及莫索灣凸起帶，南臨南緣沖斷帶（圖1），由北向南分別是瑪湖凹陷、盆1井西凹陷和沙灣凹陷?，敽枷菁吧碁嘲枷蒿L(fēng)城組厚度大，總體呈西厚東薄的不對(duì)稱楔形，在西部斷裂帶附近最厚，可達(dá)2 000 m；盆1 井西凹陷風(fēng)城組向中心增厚，最厚約1 000 m。風(fēng)城組自下而上可分為風(fēng)一段、風(fēng)二段和風(fēng)三段，在中拐凸起周緣和陸梁隆起西南部具明顯的超覆現(xiàn)象。研究區(qū)風(fēng)城組沉積期地貌類型多樣，有構(gòu)造陡坡邊緣帶、寬緩斜坡區(qū)、中心凹陷區(qū)、湖灣區(qū)、低隆帶、高地等。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷西部構(gòu)造位置Fig.1.Structural location of the Fengchengformation in the western Central depression,Junggar basin

依據(jù)孢粉化石、礦物組合特征、地化參數(shù)、同位素特征等，風(fēng)城組沉積時(shí)期以干旱—半干旱氣候?yàn)橹?，間或出現(xiàn)短暫濕潤(rùn)期；沉積水體具深—淺—深的變化特征[1，3，11]。古氣候指標(biāo)Sr/Cu 大于10 時(shí)，為干旱氣候[17-19]。盆1 井西凹陷風(fēng)三段樣品的Sr/Cu 小于10，為溫濕氣候；風(fēng)二段樣品均大于10，為干旱氣候（表1）。因此，研究區(qū)風(fēng)城組風(fēng)二段至風(fēng)三段沉積期的古氣候呈現(xiàn)由干旱向半干旱—半濕潤(rùn)演化。

利用Sr和Li含量及Sr/Ba，可以判定古水體鹽度[20-21]?，敽枷蒿L(fēng)城組沉積水體鹽度具淡—半咸—咸—半咸—偏淡的演化特征[21]，水體鹽度具有周期性演化規(guī)律，咸化程度較高時(shí)期也可出現(xiàn)短暫淡化。盆1 井西凹陷風(fēng)三段下部及沙灣凹陷風(fēng)二段泥巖樣品中，Li含量均大于150 μg/g，Sr 含量為403～1 608 μg/g，平均為1 010 μg/g；Sr/Ba 為0.91～3.64，平均為2.06；表明沉積時(shí)期為咸水環(huán)境。盆1 井西凹陷風(fēng)三段上部泥巖Li含量為48～59 μg/g，Sr含量為277～305 μg/g，表明沉積期為淡水環(huán)境。綜上所述，盆1 井西凹陷與沙灣凹陷風(fēng)二段、風(fēng)三段沉積環(huán)境演化特征與瑪湖凹陷相同。

在研究古氧化—還原環(huán)境方面多利用不同微量元素的比值來分析，通常采用Ni/Co、V/Cr、U/Th 等指標(biāo)[22]，沙灣凹陷和盆1 井西凹陷風(fēng)城組樣品中，Ni/Co均小于5.00，V/Cr 基本小于2.00，U/Th 基本小于0.75（表1），表明樣品所在層位以氧化環(huán)境為主，與前人認(rèn)為瑪湖凹陷內(nèi)部風(fēng)二段處于還原環(huán)境和風(fēng)三段處于弱氧化—弱還原環(huán)境有一定區(qū)別。這種差異可能與樣品在凹陷中的位置有關(guān)：凹陷邊緣主要以氧化或弱氧化—弱還原為主，斜坡及凹陷內(nèi)以還原為主，夾弱氧化—弱還原環(huán)境。也有學(xué)者認(rèn)為氧化—還原環(huán)境除與水深有關(guān)外，還可能與火山或熱液活動(dòng)有關(guān)[11，23-25]。結(jié)合巖相組合，研究區(qū)風(fēng)一段—風(fēng)三段沉積水體呈現(xiàn)深—淺—深的變化，鹽度具弱咸化—強(qiáng)咸化—淡化的演化特征；而氧化—還原環(huán)境除與層位相關(guān)外，還與樣品所處空間位置存在一定關(guān)系。

表1 中央坳陷西部風(fēng)城組泥巖微量元素分析結(jié)果Table 1 .Analysis results of trace elements in the Fengcheng formation mudstone in the western Central depression

2 巖相古地理特征

2.1 巖石類型及組合特征

受復(fù)雜構(gòu)造和沉積環(huán)境影響，風(fēng)城組為一套三大巖類及其混積的地層，可歸為五大巖類組合，即高地火山巖類組合、盆緣碎屑巖類組合、斜坡白云質(zhì)巖類組合、中心堿層巖類組合和低隆帶混積巖類組合。

（1）高地火山巖類組合 為火山巖與沉火山碎屑巖的組合（圖2），主要包括安山巖（圖2a）、玄武巖（圖2b、圖2c）、熔結(jié)凝灰?guī)r（圖2d、圖2e）、凝灰?guī)r、沉火山角礫巖（圖2f）、沉凝灰?guī)r（圖2g、圖2h）以及少量粗面巖、輝綠巖等。風(fēng)城組中堿性火山巖較多，玄武巖與安山巖顏色較深，一般為黑色或灰黑色，噴出巖段常見氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造；熔結(jié)凝灰?guī)r一般呈灰褐色，可見大量多孔石泡構(gòu)造[26]，是良好的儲(chǔ)集體；凝灰?guī)r一般呈灰色，分布范圍廣。沉火山碎屑巖主要以沉凝灰?guī)r為主，夾少量沉火山角礫巖及砂巖（圖2i），主要圍繞在火山噴發(fā)范圍數(shù)十公里以內(nèi)。該套巖性組合主要分布于瑪湖凹陷北斜坡風(fēng)一段及瑪湖凹陷南斜坡風(fēng)二段，油氣儲(chǔ)集空間主要有火山巖氣孔、原生粒間孔、凝灰?guī)r溶孔、裂縫等。

圖2 中央坳陷西部風(fēng)城組高地火山巖類組合主要巖性特征Fig.2.Lithological characteristics of highland volcanic rock assemblages in the Fengcheng formation in the western Central depression

（2）盆緣碎屑巖類組合 由盆地周緣物源區(qū)向盆內(nèi)輸送的陸源碎屑形成，主要巖性有砂礫巖、砂巖和泥巖，其中砂礫巖、砂巖受相帶及搬運(yùn)機(jī)制影響含不等量的泥質(zhì)；受后期成巖作用影響，常含少量的石灰質(zhì)和白云質(zhì)。巖石顏色受控于沉積環(huán)境，水上環(huán)境基本為灰褐色，水下環(huán)境多為灰色。中央坳陷邊緣均發(fā)育近物源的砂礫巖（圖3a—圖3c）、砂巖（圖3d—圖3f）及泥巖（圖3g），混雜堆積以及粒序?qū)永?、交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造表明，近物源砂體中既有重力流成因，也有牽引流成因。牽引流成因的砂礫巖和砂巖常見有沸石和白云石充填（圖3h、圖3i），儲(chǔ)集空間主要有原生粒間孔和溶孔，孔隙度一般為6%～12%，巖心中常見油斑和油跡，含油性較好，是常規(guī)油藏的主要儲(chǔ)集層。該類巖性組合主要分布于凹陷邊緣及上斜坡區(qū)。

圖3 中央坳陷西部風(fēng)城組盆緣碎屑巖組合主要巖性特征Fig.3.Lithological characteristics of basin-margin clastic rock assemblages in the Fengcheng formation in the western Central depression

（3）斜坡白云質(zhì)巖類組合 主要為白云巖類與白云質(zhì)砂泥巖組合，主要巖性有石灰質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)白云巖、含堿白云巖、富有機(jī)質(zhì)泥巖、白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)中—細(xì)砂巖等（圖4）。上述巖性中的白云石具有不同的成因、結(jié)晶程度及產(chǎn)狀特征：既有沉積成因（圖4a），也有成巖交代成因；既有結(jié)晶好的細(xì)晶白云巖（圖4b、圖4c），也有結(jié)晶一般的泥粉晶白云巖（圖4d、圖4e）；既有獨(dú)立存在的白云巖，也有與堿礦共生的白云巖（圖4f、圖4g）。在較干旱的堿湖背景下，陸源搬運(yùn)而來的砂巖和粉砂巖在凹陷上斜坡區(qū)沉積，在同生期或后期白云化作用下形成了白云質(zhì)（粉）砂巖類。這類巖性組合主要分布于物源供應(yīng)相對(duì)充足的斜坡區(qū)，靠近盆緣砂質(zhì)含量高，靠近湖盆中心白云質(zhì)含量高。受后期成巖作用影響，斷裂帶附近和緊鄰泥巖的砂巖中白云質(zhì)含量更高。白云質(zhì)巖類孔隙度一般為3%～8%，主要儲(chǔ)集空間為粒間孔、晶間孔以及溶孔，白云質(zhì)砂巖物性相對(duì)較好，白云巖類則裂縫發(fā)育。

（4）中心堿層巖類組合 主要為堿層、含堿類礦物的砂泥巖和含有機(jī)質(zhì)泥巖，巖性有較純的天然堿、碳?xì)溻c石（圖5a—圖5c）、含堿含白云質(zhì)粉—細(xì)砂巖及泥巖（圖5d—圖5i）。天然堿是完全蒸發(fā)階段在地表形成的鈉碳酸鹽，晶體集合體常呈現(xiàn)放射狀、玫瑰狀和短柱狀，在地層埋藏過程中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘細(xì)溻c石。含堿類礦物主要是Mg2+、Ca2+和Na+的碳酸鹽礦物，如硅硼鈉石、碳鈉鈣石、碳鈉鎂石、氯碳鈉鎂石等，其中前兩類是風(fēng)城組中分布最多的堿性礦物，產(chǎn)狀多樣，既有順層狀（圖5d、圖5e），也有裂縫充填狀（圖5g、圖5h），還有撕裂狀（圖5i）、團(tuán)塊狀和星點(diǎn)狀，對(duì)這些不同產(chǎn)狀的堿礦形成，前人有蒸發(fā)、熱液或噴流巖、高山深盆鹵水分層沉淀等成因觀點(diǎn)[3，10，15，27]。除堿礦外，湖盆中心主要為泥巖沉積，與正常湖泊泥巖不同。研究區(qū)風(fēng)城組泥巖主要成分為石英和長(zhǎng)石類，為未蝕變的細(xì)粒凝灰質(zhì)顆粒及沉凝灰塵，黏土礦物含量一般低于15%[28]。此類泥巖成分特征可能與沉積時(shí)湖盆水體有關(guān)，陸源碎屑或火山碎屑在堿性水體中不易發(fā)生化學(xué)風(fēng)化及水解，較完整地保留了原始物源區(qū)的巖石礦物成分。該巖類組合的儲(chǔ)集空間主要為含堿的粉—細(xì)砂巖及泥巖中的晶間孔和溶孔，孔隙度一般為2%～6%。平面上主要分布于瑪湖凹陷下斜坡區(qū)至凹陷中心地帶，縱向上主要分布于風(fēng)一段頂部及風(fēng)二段。

圖5 中央坳陷西部風(fēng)城組中心堿層巖類組合主要巖性特征Fig.5.Lithological characteristics of central alkaline rock assemblages in the Fengcheng formation in the western Central depression

（5）低隆帶混積巖類組合 主要為盆內(nèi)碎屑與陸源碎屑在低隆帶混積形成。在物源欠發(fā)育的低隆帶，往往可以形成石灰?guī)r與泥灰?guī)r混層，湖盆水體在岸流作用下，常帶來其他地方的陸源碎屑，與原生石灰?guī)r混積在一起。受高能湖浪改造，可形成磨圓較好的鮞粒顆粒灘，巖性主要有泥灰?guī)r、石灰?guī)r、含石灰細(xì)砂巖、鮞粒砂屑白云巖（圖6）等。該巖類組合儲(chǔ)集空間主要為粒間孔及溶孔，是潛在的油氣勘探目標(biāo)，主要分布于陸梁隆起南部周緣及達(dá)巴松凸起、中拐凸起傾末端，鉆遇井較少。

圖6 中央坳陷西部風(fēng)城組低隆帶混積巖類組合主要巖性特征Fig.6.Lithological characteristics of low-uplift belt peperite assemblages in the Fengcheng formation in the western Central depression

2.2 沉積相及巖相古地理

綜合古地貌特征和巖相類型，結(jié)合測(cè)井、地震等資料，研究區(qū)風(fēng)城組主要發(fā)育扇三角洲與湖泊2 大沉積相，前者分布于凹陷邊緣區(qū)，粗碎屑巖發(fā)育；后者發(fā)育于凹陷中心，以細(xì)粒沉積巖為主。此外，在陸梁隆起西南的瑪東寬緩斜坡區(qū)可能發(fā)育辮狀河三角洲沉積，但該區(qū)內(nèi)無井鉆揭，故本文不加討論。

2.2.1 扇三角洲相

扇三角洲是沖積扇直接入湖形成，分為水上和水下兩部分，具有近源、多礫等特點(diǎn)，包含扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前扇三角洲3 個(gè)亞相。扇三角洲平原是水上沉積部分，其范圍包括從扇端至湖岸線之間的平原地帶，含辮狀河道、河道間等微相。受氣候影響，風(fēng)城組扇三角洲平原具有旱地沖積扇的特征。該亞相發(fā)育盆緣碎屑巖類組合，礫石成分復(fù)雜，成熟度低，以氧化色為主，磨圓差，層理不清晰或具洪積層理（圖3a—圖3c），具低自然伽馬和平直型高電阻率的特征，地震反射具弱振幅和中—高頻特征。該亞相主要分布在瑪湖凹陷東部和西部、沙灣凹陷西部和盆1井西凹陷北部。

扇三角洲前緣是水下沉積部分，位于湖岸線至正常浪基面之間的淺水區(qū)，進(jìn)一步分為內(nèi)前緣和外前緣。內(nèi)前緣主要發(fā)育水下分流河道，以盆緣碎屑巖類組合為主，砂礫巖分選較差，砂巖分選較好，見粒序?qū)永砗筒蹱罱诲e(cuò)層理（圖3d、圖3e）；外前緣主要發(fā)育河口壩、遠(yuǎn)砂壩和分流間灣微相，以斜坡白云質(zhì)巖類組合為主，向凹陷區(qū)白云質(zhì)含量逐漸增加（圖4h、圖4i）。內(nèi)前緣具中—低自然伽馬和平穩(wěn)低電阻率，地震反射波具中—弱振幅和高頻的連續(xù)性一般的反射特征；外前緣具中—高自然伽馬和鋸齒狀中—高電阻率，地震反射波具中—強(qiáng)振幅、中—高頻和連續(xù)性較好的反射特征。扇三角洲前緣主要分布于凹陷上斜坡帶，分布廣泛，其中，水下分流河道砂體和遠(yuǎn)砂壩是油氣的主要儲(chǔ)集體。

圖4 中央坳陷西部風(fēng)城組斜坡白云質(zhì)巖類組合主要巖性特征Fig.4.Lithological characteristics of slope dolomitic rock assemblages in the Fengcheng formation in the western Central depression

前三角洲主要為白云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖沉積，含較多有機(jī)質(zhì)，是烴源巖發(fā)育相帶。

2.2.2 湖泊相

中央坳陷西部風(fēng)城組湖泊相主要包括濱淺湖亞相和半深湖亞相，湖盆經(jīng)歷了半咸化、咸化、淡化等演化階段，其中半咸化和淡化階段濱淺湖亞相、半深湖亞相均發(fā)育，而咸化階段只發(fā)育濱淺湖亞相。

濱淺湖亞相在風(fēng)城組各段均發(fā)育。在風(fēng)一段和風(fēng)三段湖盆半咸化—淡化階段，濱淺湖亞相分布于凹陷下斜坡區(qū)和水下低隆區(qū)和陸源碎屑供應(yīng)欠發(fā)育的湖灣區(qū)；下斜坡區(qū)主要發(fā)育斜坡白云質(zhì)巖類組合，常見波狀層理、水平層理和韻律紋層；低隆區(qū)和湖灣區(qū)多發(fā)育低隆帶混積巖類組合。在風(fēng)二段咸化階段，濱淺湖亞相分布于整個(gè)凹陷下斜坡及湖盆中心區(qū)域，發(fā)育中心堿層巖類組合和斜坡白云質(zhì)巖類組合。湖岸線邊緣巖石粒度較大，中—細(xì)砂巖與紋層狀、星狀點(diǎn)、斑塊狀堿礦互層；湖盆中心巖石顆粒較細(xì)，為白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖與堿礦層互層。

半深湖亞相發(fā)育于風(fēng)三段與風(fēng)一段的凹陷中心，與蒸發(fā)鹽礦發(fā)育范圍大致相當(dāng)。巖性主要為灰色和深灰色白云質(zhì)泥頁巖、富有機(jī)質(zhì)泥巖、沉凝灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖等，發(fā)育水平層理和季節(jié)性紋層。半咸化階段的濱淺湖與半深湖沉積在地震上具有一定的相似性，均具中等振幅、中—低頻和連續(xù)性好的反射特征；咸化階段的濱淺湖亞相自然伽馬和電阻率曲線表現(xiàn)為強(qiáng)烈鋸齒狀，地震反射為弱振幅，連續(xù)性差。風(fēng)城組濱淺湖亞相與半深湖亞相多為還原環(huán)境，是富有機(jī)質(zhì)的烴源巖發(fā)育區(qū)。

從盆緣到凹陷中心，沉積相-巖相由扇三角洲平原（砂礫巖）、內(nèi)前緣（砂礫巖、砂巖）、外前緣（白云質(zhì)粉—細(xì)砂巖）向湖泊（白云質(zhì)頁巖、堿礦層）變化。百泉1 井—瑪頁2 井位于瑪西地區(qū)，展現(xiàn)進(jìn)積型扇三角洲—湖泊沉積特征：風(fēng)一段主要為外前緣—半深湖沉積、風(fēng)二段為內(nèi)前緣—濱淺湖沉積，風(fēng)三段為扇三角洲平原—前緣沉積（圖7）。夏云1 井—夏87C 井位于瑪北斜坡區(qū)，其中夏云1井—瑪頁1井位于下斜坡區(qū)，主要發(fā)育濱淺湖堿礦、白云質(zhì)泥頁巖及外前緣白云質(zhì)粉砂巖沉積；夏87C 井位于上斜坡區(qū)，發(fā)育內(nèi)前緣白云質(zhì)砂巖與外前緣白云質(zhì)粉砂巖沉積。

風(fēng)城組地震相平面分布及砂地比、重礦物、鉆井巖心等資料分析表明中央坳陷西部沉積相-巖相在平面呈規(guī)律性變化（圖8），即從坳陷邊緣向中心發(fā)育扇三角洲和湖泊2 種沉積相，并有4 個(gè)沉積特征。一是中央坳陷西部共發(fā)育瑪北、瑪西、瑪南、沙排、瑪東、石西六大短軸狀扇三角洲扇群，前四者為西部物源扇群，其沉積坡度陡，砂體厚度巨大，最厚達(dá)1 400 m；后二者為東部物源扇群，沉積陡度緩、砂體厚度?。ㄗ詈窦s100 m）。二是受火山噴發(fā)影響，瑪北和瑪南斜坡區(qū)沉積了較多的火山碎屑巖與沉凝灰?guī)r，形成了火山高地，同時(shí)湖區(qū)主要發(fā)育凝灰質(zhì)（泥質(zhì)）白云巖、白云質(zhì)泥巖（沉凝灰?guī)r）和有機(jī)質(zhì)泥巖。三是堿礦巖多分布于各凹陷中心位置，平面上展現(xiàn)出砂進(jìn)鹽退的消長(zhǎng)現(xiàn)象，即水流攜砂進(jìn)入湖盆，沖淡水體鹽度，減少堿礦沉淀；瑪湖凹陷內(nèi)堿層發(fā)育區(qū)與各扇體前緣亞相交織在一起，表明砂體已深入湖區(qū)，與風(fēng)城組湖相烴源層呈平面鄰近或緊密接觸、上下疊置關(guān)系，形成烴源巖與儲(chǔ)集層的良好配置關(guān)系。四是白云巖、石灰?guī)r碎屑混合灘主要分布于陸源碎屑欠發(fā)育的低隆帶，如達(dá)巴松凸起和中拐凸起傾末端。

圖8 中央坳陷西部風(fēng)城組地震相與巖相古地理Fig.8.(a)Seismic facies and(b)lithofacies paleogeography of the Fengcheng formation in the western Central depression

2.3 沉積演化及模式

受構(gòu)造、氣候和火山活動(dòng)3 個(gè)因素影響，風(fēng)城組內(nèi)形成了差異性巨大的充填序列：前陸逆沖推覆使凹陷西部物源供應(yīng)充足，沿盆緣形成進(jìn)積型扇三角洲沉積序列；湖盆范圍逐漸擴(kuò)大，砂體向東部寬緩斜坡帶逐級(jí)超覆，形成退積型扇三角洲沉積序列；火山活動(dòng)與干旱氣候聯(lián)合影響湖盆水體呈堿性環(huán)境，形成大面積細(xì)粒堿湖沉積序列。并由此建立了風(fēng)城組前陸盆地扇三角洲—堿湖沉積演化模式（圖9）。

圖9 研究區(qū)風(fēng)城組扇三角洲—堿湖沉積演化模式Fig.9.Sedimentary evolution model of the fan delta-alkaline lake of the Fengcheng formation in the study area

風(fēng)一段沉積期，受前陸盆地構(gòu)造撓曲作用，西北緣老山擠壓抬升，形成盆緣坡陡、中間凹深的地貌格局，并在盆緣沉積厚層扇三角洲砂礫巖砂體，中心沉積細(xì)粒湖相泥巖；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)促使斜坡區(qū)火山噴發(fā)，形成大量的火山巖及火山沉積巖。火山活動(dòng)帶來深部的鈉、鈣等堿性離子與干旱氣候環(huán)境共同作用，使湖盆水體初始咸化，形成以沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖和白云質(zhì)巖的細(xì)粒沉積。風(fēng)二段沉積期，構(gòu)造活動(dòng)減弱，盆外物源供給減弱，且應(yīng)力回彈形成拉張環(huán)境，湖盆變得寬緩，形成大范圍的淺水沉積環(huán)境，在盆緣仍發(fā)育扇三角洲沉積，但湖盆區(qū)在淺水及干旱氣候雙重影響下形成一套堿層巖類組合沉積。風(fēng)三段沉積期，構(gòu)造擠壓活動(dòng)達(dá)到頂峰，老山急劇抬升，盆緣新增巨大可容空間，沉積了巨厚扇三角洲砂體；湖盆中心水體加深，鹽度降低，堿類礦物消失，主要沉積白云質(zhì)巖類。陸梁隆起周緣隨湖盆擴(kuò)大，以超覆沉積為主，并在石西地區(qū)和瑪東地區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積。

除上述因素影響以外，風(fēng)城組沉積還與古地貌和物源供應(yīng)有關(guān)，結(jié)合古沉積相-巖相平面分布規(guī)律，建立了風(fēng)城組平面沉積模式（圖10）。受物源充足及陡坡影響，凹陷西部邊緣發(fā)育厚層短軸進(jìn)積型扇三角洲（如瑪西扇、沙排扇），上斜坡發(fā)育扇三角洲內(nèi)前緣水下分流河道厚層砂礫巖，下斜坡發(fā)育扇三角洲外前緣灘壩薄層砂體，主要為白云質(zhì)砂巖；受物源欠發(fā)育及寬緩地貌影響，東部陸梁隆起周緣發(fā)育薄砂層的退積型扇三角洲（如瑪東扇）和濱岸灘壩沉積，上斜坡區(qū)除發(fā)育少量前緣薄層砂體和濱岸灘壩外，還發(fā)育潮坪石灰?guī)r。受湖浪改造和盆內(nèi)內(nèi)生作用影響，凹陷低凸帶周緣形成白云石灰質(zhì)高能碎屑灘（中拐凸起、達(dá)巴松凸起周緣）。湖盆中心區(qū)主要為半深湖、淺湖區(qū)，風(fēng)一段和風(fēng)三段發(fā)育高長(zhǎng)英質(zhì)含量的白云質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖和富有機(jī)質(zhì)白云質(zhì)泥巖和泥巖，風(fēng)二段發(fā)育堿類礦物組合，湖盆區(qū)是烴源巖主要分布區(qū)。

圖10 中央坳陷西部風(fēng)城組沉積模式平面展布Fig.10.Plane distribution of sedimentary model of the Fengcheng formation in the western Central depression

3 勘探領(lǐng)域分析

風(fēng)城組油氣勘探始于瑪南盆緣的常規(guī)砂礫巖及火山巖勘探，之后在瑪北盆緣區(qū)背斜構(gòu)造帶的火山巖、白云質(zhì)巖中獲得突破，發(fā)現(xiàn)了一系列油氣藏，并在白云質(zhì)巖裂縫發(fā)育區(qū)獲得試油日產(chǎn)百方油和萬方氣（如風(fēng)南5 井），認(rèn)為油氣富集是受構(gòu)造及巖相的雙重控制，白云質(zhì)巖儲(chǔ)集層產(chǎn)能主要受溶孔及裂縫影響。堿湖高效烴源巖的認(rèn)識(shí)[2]使風(fēng)城組進(jìn)入貼近烴源巖勘探階段，凹陷斜坡上的白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)泥巖相繼發(fā)現(xiàn)了億噸級(jí)儲(chǔ)量的油氣藏，并提出了常規(guī)—非常規(guī)油藏有序共生的全油氣系統(tǒng)認(rèn)識(shí)[29-30]。

中央坳陷西部風(fēng)城組在生、儲(chǔ)、蓋方面具備形成大油氣區(qū)的地質(zhì)條件。一是烴源巖厚度大，面積廣，生烴能力強(qiáng)。受封閉古地理環(huán)境影響，研究區(qū)厚度大于80 m 的烴源灶面積達(dá)13 900 km2，前人認(rèn)為烴源巖為偏腐泥型有機(jī)質(zhì)，總有機(jī)碳含量普遍大于1%，生烴潛量高，大于6.0 mg/g，從凹陷邊緣到中心鏡質(zhì)體反射率由0.6%增至1.3%[2]。沙灣凹陷和盆1 井西凹陷內(nèi)風(fēng)城組烴源巖分布面積達(dá)13 000 km2，埋深超過6 000 m，進(jìn)入了高熟生氣階段，生氣強(qiáng)度普遍大于20×108m3/km2，形成“北油南氣”的油氣分布格局。二是儲(chǔ)集體類型多，且連續(xù)分布。除火山巖儲(chǔ)集層外，由盆緣至凹陷中心依次有序發(fā)育前緣貧泥砂礫巖到白云質(zhì)泥巖等全粒級(jí)儲(chǔ)集體，呈現(xiàn)了常規(guī)—非常規(guī)儲(chǔ)集層油氣連續(xù)性成藏特征，展現(xiàn)了大油氣區(qū)的態(tài)勢(shì)。三是風(fēng)城組具有內(nèi)部和外部2 套蓋層，油氣封閉條件好。內(nèi)部蓋層為風(fēng)城組內(nèi)的堿湖膏巖與厚層泥巖，可形成自封閉體系，外部蓋層為上覆夏子街組與下烏爾禾組的厚層泥巖，為區(qū)域性蓋層。

通過已發(fā)現(xiàn)常規(guī)—非常規(guī)油氣藏與巖相-沉積相關(guān)系對(duì)比分析，認(rèn)為風(fēng)城組存在盆緣超削帶常規(guī)油氣區(qū)、斜坡外前緣致密油氣區(qū)、湖盆頁巖油氣區(qū)、低凸起周緣常規(guī)油氣區(qū)和高地火山巖常規(guī)油氣區(qū)5 類勘探區(qū)（圖11）。

圖11 中央坳陷西部風(fēng)城組勘探區(qū)類型Fig.11.Division of exploration areas in the Fengcheng formation in the western Central depression

（1）盆緣超削帶常規(guī)油氣區(qū) 位于盆緣，地層呈下部超覆、上部削截特征。具有側(cè)生—側(cè)儲(chǔ)—側(cè)封—上蓋的油氣成藏模式，湖盆中心生成的油氣運(yùn)移至上傾方向的儲(chǔ)集層成藏，儲(chǔ)集層為扇三角洲前緣貧泥砂礫巖（西部）與濱岸砂礫巖、砂巖（東部），封堵層為側(cè)向扇三角洲平原泥質(zhì)砂礫巖、斷層等，蓋層為上部湖相泥巖等。該區(qū)可形成背斜、斷裂等構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏、大型地層超覆油氣藏及其之間的復(fù)合油氣藏。油氣受浮力作用以達(dá)西流的滲流方式運(yùn)移至陸源碎屑的粒間孔、溶孔及裂縫中，形成了具有獨(dú)立油水關(guān)系的常規(guī)油氣藏。油氣藏可呈單體式或疊置式連續(xù)出現(xiàn)。六大扇三角洲扇群的內(nèi)前緣相帶是盆緣超削帶常規(guī)油氣的主要發(fā)育區(qū)，面積達(dá)3 400 km2。該油氣區(qū)在瑪南、瑪北扇群落實(shí)含油面積120 km2，提交了億噸石油地質(zhì)儲(chǔ)量；在沙灣凹陷車排24 井、盆1 井西凹陷石西18 井等多口井試油中獲日產(chǎn)百方油和萬方氣的產(chǎn)量；表明盆緣超削帶的巨大勘探潛力。下一步可圍繞其他扇群的超削帶開展井位部署：一是瑪西超削帶區(qū)域，其砂礫巖厚度大，圈閉類型多樣，上傾方向百泉1 井已獲油氣，展現(xiàn)重要苗頭，是后續(xù)的重要勘探目標(biāo)；二是瑪東扇群，是大面積超覆地層-圈閉和大型地層-巖性油氣藏發(fā)育區(qū)，是重要的風(fēng)險(xiǎn)勘探區(qū)域。

（2）斜坡外前緣致密油氣區(qū) 烴源巖與儲(chǔ)集層緊密接觸，生烴超壓和浮力促使油氣運(yùn)移至扇三角洲外前緣以及濱淺湖致密白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)粉砂巖中，形成大面積連續(xù)性致密巖性油氣藏和少量構(gòu)造-巖性油氣藏，面積可達(dá)5 500 km2。目前在瑪北扇群與瑪南扇群的外前緣致密砂巖帶中分別落實(shí)含油面積140～280 km2，發(fā)現(xiàn)石油地質(zhì)儲(chǔ)量1.5×108～2.2×108t。相比以上2 個(gè)扇群，瑪西扇群勘探前景更好：一是扇群規(guī)模及砂體厚度大，緊鄰生烴中心，可落實(shí)含油面積700 km2；二是該油氣區(qū)風(fēng)云1風(fēng)險(xiǎn)探井在風(fēng)三段鉆遇了厚層白云質(zhì)砂巖，油氣顯示豐富，鉆井中發(fā)生高壓油氣侵，展現(xiàn)重要成藏苗頭。沙灣凹陷下斜坡及平臺(tái)區(qū)的沙排扇群扇三角洲外前緣白云質(zhì)砂巖呈大面積成藏特征，面積可達(dá)460 km2?，敄|扇群與石西扇群目前無井鉆遇扇群外前緣帶，地震資料顯示白云質(zhì)砂巖大面積發(fā)育，面積分別達(dá)到400 km2和1 200 km2；瑪東扇群與石西扇群為退積模式，可形成超覆型地層-巖性油氣藏。

（3）湖盆頁巖油氣區(qū) 以源—儲(chǔ)一體為特征，包含2 類源—儲(chǔ)一體的頁巖油氣藏：一是無甜點(diǎn)儲(chǔ)集層的源—儲(chǔ)一體頁巖油氣藏，烴源巖層即為儲(chǔ)集層，厚層狀白云質(zhì)泥巖、泥頁巖生烴后油氣滯留在烴源巖中；二是具有甜點(diǎn)儲(chǔ)集層的源—儲(chǔ)一體頁巖油氣藏，生烴能力好的泥頁巖與物性稍好的泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)白云巖以不同厚度比例互層，油氣生成后初次運(yùn)移進(jìn)入儲(chǔ)集層成藏。根據(jù)源儲(chǔ)巖層的厚度及互層狀態(tài)，又可分為紋層型頁巖油和夾層型頁巖油，前者巖層厚度小，頻繁互層；后者巖層稍厚，儲(chǔ)集巖層夾于烴源巖層之中。頁巖油氣藏沒有明顯的圈閉界限，成藏與否主要取決于生烴能力以及滯留烴的數(shù)量。中央坳陷西部湖泊分布范圍大，7 000 m 以淺的頁巖油氣區(qū)面積可達(dá)8 400 km2。瑪北湖盆區(qū)的瑪頁1 風(fēng)險(xiǎn)探井在風(fēng)二段和風(fēng)三段鉆遇了夾層型頁巖油藏，獲得最高日產(chǎn)油50 t，發(fā)現(xiàn)石油預(yù)測(cè)儲(chǔ)量1.2×108t，落實(shí)含油面積112 km2?，旐? 井的突破啟示湖盆頁巖油氣具有廣闊的勘探前景，六大扇群外側(cè)的湖盆區(qū)將是下步頁巖油勘探的首選。

（4）低凸起周緣常規(guī)油氣區(qū) 位于湖盆低凸起周緣，受湖浪淘洗作用，白云石灰質(zhì)混積灘壩發(fā)育原生粒間孔和次生溶孔儲(chǔ)集層，與湖相烴源巖交織沉積，形成源儲(chǔ)緊鄰的常規(guī)巖性油氣藏。依據(jù)地震波形聚類屬性分析及流體檢測(cè)，中拐凸起和達(dá)巴松凸起周緣是此類油氣藏發(fā)育區(qū)，表現(xiàn)出低頻共振、高頻衰減的天然氣特征，勘探面積達(dá)1 380 km2，一旦突破將是探索高成熟—過成熟輕質(zhì)油與天然氣新領(lǐng)域，也將完善全油氣系統(tǒng)成藏序列。

（5）高地火山巖常規(guī)油氣區(qū) 位于火山噴發(fā)時(shí)在斜坡區(qū)形成的古地貌高地，烴源巖生烴后，油氣運(yùn)移到高地內(nèi)的火山巖及火山碎屑巖儲(chǔ)集層中聚集成藏，形成源儲(chǔ)分離的巖性油氣藏或構(gòu)造-巖性油氣藏?，斈闲逼聟^(qū)和瑪北斜坡區(qū)火山巖油氣藏面積達(dá)1 040 km2，瑪南斜坡區(qū)已落實(shí)含油面積120 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量4 900×104t；瑪北斜坡區(qū)多口井在火山巖中獲工業(yè)油流。因此，斜坡區(qū)內(nèi)烴源巖包圍的火山巖可成為重要的勘探區(qū)。

以上5 類勘探區(qū)是中央坳陷西部風(fēng)城組已發(fā)現(xiàn)或有重大苗頭的領(lǐng)域，尤其是7 000 m 以淺的盆緣超削帶常規(guī)油氣區(qū)、斜坡外前緣致密油氣區(qū)和湖盆頁巖油氣區(qū)總面積達(dá)到12 800 km2，具有巨大的勘探前景。風(fēng)城組呈現(xiàn)出北油南氣、常規(guī)和非常規(guī)油氣有序共生、深埋富集高產(chǎn)的油氣成藏特點(diǎn)，若白云石灰質(zhì)碎屑灘油氣勘探一旦突破，將進(jìn)一步豐富首個(gè)全油氣系統(tǒng)理論勘探實(shí)例，對(duì)推動(dòng)全油氣系統(tǒng)理論內(nèi)涵的完善意義重大。并且，風(fēng)城組將形成十億噸級(jí)大油氣區(qū)新場(chǎng)面，成為準(zhǔn)噶爾盆地石油與天然氣勘探最重要的接替領(lǐng)域。

4 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷西部風(fēng)城組沉積時(shí)為干旱—半干旱氣候，水體鹽度及深度呈規(guī)律性演化，控制了風(fēng)城組沉積相類型與巖相古地理分布。

（2）受物源、沉積位置、地貌等影響，風(fēng)城組可劃分出盆緣碎屑巖、高地火山巖、斜坡白云質(zhì)巖、低隆帶混積巖和中心堿層巖5類巖性組合。

（3）從凹陷邊緣至中心風(fēng)城組形成盆緣扇三角洲砂礫巖—湖盆區(qū)堿湖白云質(zhì)頁巖的沉積相-巖相充填序列，研究區(qū)風(fēng)城組發(fā)育扇三角洲—堿湖的沉積演化模式。

（4）研究區(qū)具有盆緣超削帶常規(guī)油氣區(qū)、斜坡外前緣致密油氣區(qū)、湖盆頁巖油氣區(qū)、低凸起周緣常規(guī)油氣區(qū)和高地火山巖常規(guī)油氣區(qū)，7 000 m 以淺的含油氣區(qū)面積達(dá)到12 800 km2，可形成十億噸級(jí)大油氣區(qū)，是重要的油氣勘探接替領(lǐng)域。