柴达木盆地英东地区浅水三角洲形成条件及沉积特征.pdf

新疆地质XINJIANGGEOLOGY2023年6月Jun.2023第41卷 第2期Vol.41No.2中图分类号:P343.5文献标识码:A文章编号：1000-8845(2023)02-233-07收稿日期：2021-09-13;修订日期：2022-01-03;作者E-mail：第一作者简介：蒲乾(1996-)，男，甘肃天水人，西北大学硕士研究生在读，研究方向：烃源岩及相关岩层沉积特征柴达木盆地英东地区浅水三角洲形成条件及沉积特征蒲乾，陈斯斯，彭宇（西北大学地质学系，陕西 西安 710069）摘要：柴达木盆地英东地区沉积特征复杂。据研究区沉积背景、古构造特征、古生物特征及古气候特征等分析认为，古近纪柴达木盆地西南部主要为干旱、半干旱气候条件下的浅水三角洲沉积。该区古水体浅且动荡，湖平面升降频繁，水体深浅旋回变化，表明英东地区发育浅水三角洲古地理环境。研究区岩性以粉砂岩和细粉砂岩为主，夹棕红、灰紫色泥岩，垂向上多个间断正韵律相互叠置，表明在频繁湖平面升降期间具较强河流冲刷作用。A、B、C区块上下油砂山组沉积相平面展布特征为干旱、半干旱条件下的浅水辫状河三角洲及湖相沉积。据研究区发育延伸远，多叉的水下分流河道，河口坝不发育等特征，综合分析建立河控远源-细粒型浅水三角洲沉积模式。关键词：英东地区；柴达木盆地；浅水三角洲；形成条件；沉积特征1954年FISK研究密西西比河三角洲时首次提出浅水三角洲沉积相类型1。浅水三角洲的研究主要从三角洲内部结构、成因动力学机制等多面展开，反映出浅水三角洲形态、沉积相带分异等与正常三角洲沉积特征的不同2-4。1980年，国内开展了对浅水三角洲的研究，渤海湾盆地、松辽盆地等为浅水三角洲研究主要地区5-7。河控浅水三角洲由于国内陆相盆地勘探开发程度不断加大倍受关注8。国内浅水三角洲发育多具整体沉降速率缓慢特点，位于水体较浅及地形相对平缓区域，集中于大型坳陷湖盆居多，砂体沉积具规模小、单层薄及分布广泛特征9-11。英东油田位于柴达木盆地西部南区油沙山-大乌斯构造带，为重要产油区。前人对柴达木盆地西部南区古近系和新近系重点层位进行解剖发现，柴西南地区主要发育极浅水湖盆三角洲沉积体系。笔者据研究区岩心资料，结合沉积构造等，全面识别与分析柴西南地区古近新近系沉积相类型及沉积体系空间展布特征，提出英东地区发育浅水三角洲沉积体系的观点，对研究区浅水三角洲和氧化型湖泊沉积特征进行分析，以期为英东地区油气勘探提供地质依据12。1 区域地质概况柴达木盆地西部坳陷区在古近纪时期由于边界断裂强烈活动，使坳陷区整体稳定沉降，地形相对平坦，地层产状近乎水平，厚度变化不大。盆地古近纪时期古气候为干旱、半干旱，陆源碎屑物通过大型河流长距离搬运，为浅水三角洲沉积体系形成提供了良好基础13。英东地区位于西部坳陷区尕斯断陷西区，北以阿拉尔断裂为界，南为切克里克凹陷。柴西南区已发现油田较多，岩性油气藏储量丰富，区域勘探潜力较大14。柴西南区内部地层发育完整，自下而上有古近系路乐河组、下干柴沟组下段、下干柴沟组上段、上干柴沟组、新近系下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组、第四系7个泉组15，主要勘探目的层为上柴沟组、新近系下油砂山组。柴西南地区构造相对复杂，在路乐河组至下干柴沟组沉积时期，盆地由于晚燕山运动及早喜山运动影响，以旋转扭张构造应力为主。该沉积期柴北部地区为沉降中心，柴西南地区为沉积中心。在上干柴沟组至新近系下油砂山组沉积期，受控于乌图美仁-大柴旦断裂带，以坳陷沉积为主。上油砂组至第四纪沉积期，由于晚喜山运动影响，盆地以走滑挤压或反转构造应力为主（图1）13，15。2 浅水三角洲发育背景柴西南区古近纪构造平缓，物源供给充足，古水深极浅，加之干旱-半干旱的古气候，使得该区发育大型浅水三角洲沉积。新疆地质2023年2.1 古构造柴达木盆地演化史可分为中生代断陷期、早古近纪至渐新世早期断坳过渡期、中渐新世至上新世大型坳陷期和晚上新世至第四纪褶皱上升期16。柴西南区自新生代以来处于挤压应力环境中，整体上主要经历古近新近纪和上新世第四纪两大构造变形期17。柴西南区下柴沟组和上油砂组经古新世至始新世伸展构造运动后，对物源和沉积影响较小，沉积区具盆浅湖阔特征18。因此，研究区主要发育浅水三角洲和滨浅湖沉积体系。2.2 古气候柴达木盆地古新世至始新世时期，主要以被子植物为主，包括栎粉属、拟白刺粉属、楝粉属等，反映半干旱的气候环境。渐新世生物为林块及灌丛植被孢粉组合，中期主要为灌丛类型，晚期为草原和灌丛混生，反映干旱的气候环境。N1-N23沉积期，地层发育膏岩及盐岩，表明目的层沉积期为干旱、半干旱气候19。岩心中发现干裂，证明当时气候较干旱。综上，新生代沉积期古气候整体以干热为主。2.3 古水深柴西南区介形类化石数量丰富（图2），品种单调，生物个体较小，壳面光滑，纹饰简单，仅少量具瘤状或乳头状突起。壳体保存相对完整，大小混杂堆积，推测为原地保存。其与丰富的浅水型原地轮藻共生，说明新生界属滨浅湖沉积环境，湖泊分布范围与介形类化石分布范围大致相同20。岩性、古生物、沉积构造及盆地类比分析表明，湖盆水体相对较浅（小于10 m）。美国全新世Guadofupe三角洲为河流注入泻湖形成一个近代浅水三角洲，该湖水深24 m。据紫红色泥岩分布及古生物组合特征，确定该时期湖泊面积变化较大，具明显的古湖泊涨缩和旋回变化特征。3 沉积特征及沉积相特征3.1 沉积特征在对英东地区沉积背景、地层发育特征、古生物特征及古气候特征研究基础上，推断古近纪柴西南区主要为干旱、半干旱气候条件下的浅水三角洲及滨浅湖沉积，并对浅水三角洲及滨浅湖沉积特征重点分析21。3.1.1 砂体发育特征据测井曲线及岩心资料综合分析，柴西南英东地区砂体具浅水低分异特征22。自上游至下游，研究区砂体厚度变化甚微，岩性较单一，成分成熟度、图1 英东地区区域地理位置图Fig.1 Geographical location map of the british east region图2 研究区古生物遗迹图Fig.2 Paleontological Relics Map of the Study Area234第41卷第2期蒲乾等：柴达木盆地英东地区浅水三角洲形成条件及沉积特征结构成熟度变化不大。一方面由于目的层沉积期流经工区距离较短，另一方面反映古地势相对较平坦，沉积分异作用不强。通过连井单砂体剖面展布特征，英东地区发育(水下)分流河道存在多期性，单砂体纵向上呈叠置状态，单砂体厚度较小，分布于25 m。横向上单砂体联通较好，井间单砂体部分彼此联通，部分呈切割接触，接触的砂体，由于存在相带及不同期次成因等，层内可形成部分夹层形成阻挡层。相对横剖面，该剖面中同期单砂体横向无夹层联通砂体要多（图3）。3.1.2 岩相划分及特征据研究区 13 口取心井岩心观察，结合岩石颜色、成分、结构和沉积构造，该区主要为14小类岩石相类型（表1）。砾岩相主要为块状层理细砾岩相，沉积构造发育不明显，具块状层理，分选和磨圆中等-差，主要为河道底部或中下部沉积。砂岩相主要岩性以细砂岩为主，单层厚度较大，主要发育块状层理、板状交错层理、平行层理及槽状交错层理等，推断主要为高流态、高浓度单向水流中沉积物迅速沉积。据发育类型及沉积成因，将砂岩相细分为4小类。粉砂岩相岩性主要为粉砂岩，主要发育水平层理、波状层理、包卷层理、揉皱变形等。据发育层理类型及泥质含量，推测沉积环境地形、水流能量及发育的沉积微相，进一步将粉砂岩相细分为4小类。泥岩相岩性组成全为泥岩，呈块状，常含有砂质条带，主要发育水平层理。据泥岩颜色、化石种类、砂质条带发育等，推测沉积相形成水流能量、氧化还原等，将泥岩相分为4小类。英东地区细粉砂中发育大量板状交错层理、水平层理和波状层理等（表1）23，说明水下分流河道微相较发育。在粉砂质泥岩和泥质粉砂岩中发育大量水平层理，说明英东地区经历水体相对较浅、水动力较弱的沉积环境。3.1.3 河道砂体改造特征据研究区取心井段岩心相分析，目的层垂向上有多个相互叠置的正韵律沉积，可见多个沉积间断面。通过同一沉积时期发育的沉积断面间的井点位置关系，反映出较强水动力条件下（水下）分流河道不断迁移、叠置现象24-25。取心井段分流河道十分发育，湖底平缓，湖水较浅，河流携带沉积物入湖后频繁分叉，呈多分流河道迅速向湖内推进，单成因砂体较薄，分流河道出现叠置，纵向复合砂体较厚，分布面积广。受湖流、波浪及沿岸流改造作用，席状砂较发育，单层砂厚度较薄，出现席状砂叠置，符合浅水三角洲沉积特征26。3.2 沉积相特征据柴西南地区沉积背景，对砂37井、砂40井、砂41井、英东101井等13口取心井及286口井测井和录井资料分析。在沉积相成因标志分析基础上，结合储层岩石学特征、地震波阻抗反演、测井相分析，确定英东地区沉积相类型及特征。3.2.1 关键井沉积微相特征分析据研究区180口关键井单井沉积微相分析，及英东油田一号构造上、下油砂山组岩心、录井、测井及区域地质资料，结合前人研究成果，认为研究区目的层主要为干旱、半干旱条件下的浅水辫状河三角洲及湖相沉积。研究区岩性整体以粉砂岩、细砂岩为主，夹紫红、灰紫色泥岩，表明以水上沉积环境或氧化-弱氧化浅水环境为主。本文选取S40井取心井段，对目的层电性、物性、岩性、含油性和沉积微相等分析。S40井取心井段主要发育浅水三角洲前缘（图4），主要储集体微相为水下分流河道、席状砂；水下分流河道较发育，单个沉积厚23 m，部分厚1 m，图3 英东地区下油山砂组三段沉积剖面Fig.3 Sedimentary Profile of the Third Member for the Lower Youshan Sand Formation in the Yingdong Area1.分流河道微相；2.溢岸砂微相；3.夹层235新疆地质2023年单河道砂体厚度偏薄；取心井段中有水下分流河道叠置，厚度大于5 m，呈间断性正韵律，测井曲线主要为箱型及齿化箱型。席状砂主要为粉砂、泥质粉砂，厚约1 m，主要发育于分流间湾中，测井曲线主要为齿状或指状。3.2.2 沉积相平面展布特征据研究区所处沉积演化背景，结合物源、岩性及电性特征明显的关键井分析，总结柴西南英东地区A、B、C区块沉积相平面分布特征。研究区A、B、C区块上下油砂山组为干旱、半干旱条件下的浅水辫状河三角洲及湖相沉积。发育浅水辫状河三角洲平原亚相、浅水辫状河三角洲前缘亚相及滨浅湖亚相。平原亚相发育分流河道、溢岸砂体及分流间湾等3个微相；前缘亚相发育水下分流河道、河口砂坝、席表1 英东地区浅水三角洲沉积体系岩相划分Table 1 Lithofacies division of shallow water delta sedimentary system in the Yingdong Area236第41卷第2期蒲乾等：柴达木盆地英东地区浅水三角洲形成条件及沉积特征状砂及水下分流间湾等4个微相；滨浅湖亚相发育滩砂、滩坝及滨浅湖泥3个微相。平面上A、B、C区块分流河道均较窄、分支频繁，物源主要来自西北和西部。A区块下油砂山组5段为干旱、半干旱气候浅水辫状三角洲滨浅湖亚相，溢岸砂体主要在分支河道两侧，西北部较发育，东南部发育较差。B区块下油砂山组5段为干旱、半干旱气候浅水辫状三角洲平原亚相，溢岸砂体主要在分支河道两侧，中部溢岸砂体较发育，西北部发育较差。C区块下油砂山组下油砂山组5段为干旱、半干旱气候浅水辫状三角洲平原亚相，溢岸砂体主要在分支河道两侧，北部溢岸砂体较发育，中部发育较差（图5）。3.3 沉积模式英东地区地形相对平缓，气候相对干旱，湖泊分布范围较小，NW向物源供给充足。受气候变化影响，湖岸线变化相对频繁。三角洲前缘不发育，延伸较短，分布面积较小。分流河道发育，河道迁移较快，侧向部分相互切割和叠置，形成部分发育的复合砂体，构成三角洲前缘骨架砂体，河口坝不发育。由于距离物源区较远，分流河道砂体以细砂岩、中-细砂岩为主。底部发育冲刷面，层理构造、泥砾层和炭屑纹层发育，形成远源型、粒度较