准噶尔盆地早二叠世构造-沉积格局及石油地质意义_张关龙.pdf

第30卷第1期油气地质与采收率Vol.30,No.12023年1月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyJan.2023收稿日期：2022-02-26。作者简介：张关龙（1980），男，河南信阳人，研究员，博士，从事油气勘探研究工作。E-mail：ZHANGGL。基金项目：中国石化科技攻关项目“准噶尔盆地山前构造带勘探潜力及突破方向研究”（P22079）和“准噶尔盆地石炭二叠系潜力评价与目标优选”（P21077-1）。文章编号：1009-9603（2023）01-0035-14DOI：10.13673/37-1359/te.202202022准噶尔盆地早二叠世构造-沉积格局及石油地质意义张关龙，王越（中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257015）摘要：准噶尔盆地下二叠统风城组为一套重要的烃源岩，对该时期沉积环境的认识存在海相与湖泊相的争议。根据研究区及邻区露头、地震、钻测井及岩心等资料，明确了准噶尔盆地南缘博格达山的形成时期与盆内地质结构，恢复了盆地早二叠世构造-沉积格局，并分析了风城组的石油地质特征。研究结果表明：石炭纪末期，东博格达山与伊林黑比尔根山东缘分隔了准噶尔盆地与吐哈盆地，准噶尔盆地由残留海闭塞形成了海迹湖。风城组沉积时期，盆地北部石西凹陷与石钱滩凹陷主要发育冲积扇；西北缘、中央坳陷与博格达地区为海迹湖沉积环境，继承了海洋的咸水环境与生物；受盆内凸起与水下低隆的控制，准噶尔盆地形成4个沉积中心，半深湖-深湖亚相在咸水环境下发育较好的烃源岩。准噶尔盆地腹部各凹陷与博格达山周缘下二叠统广泛分布，深埋藏条件下可能蕴含极其丰富的天然气资源，为下一步有利的勘探方向。关键词：早二叠世；海迹湖；构造格局；沉积环境；博格达山；准噶尔盆地中图分类号：TE121文献标识码：ATectono-sedimentary framework of Early Permian in JunggarBasin and its petroleum geological significanceZHANG Guanlong，WANG Yue（Exploration and Development Research Institute，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）Abstract：Fengcheng Formation of the Lower Permian in Junggar Basin is a set of important source rocks.The understanding of the sedimentary environment in this period is controversial in that it is understood as marine facies by some researchers and as lacustrine facies by others.This paper utilizes the outcrop，seismic，drilling，logging，and core data in the studyarea and its adjacent areas to identify the formation period of Bogda Mountains at the southern margin of Junggar Basin andthe geological structures in the basin，restores the tectono-sedimentary framework of the Early Permian in Junggar Basin，and analyzes the petroleum geological characteristics of Fengcheng Formation.The results show that the East Bogda Mountains and the east margin of Eren Habirga Mountains separated Junggar Basin from Tuha Basin，and Junggar Basin becamea lake with marine vestiges due to residual sea occlusion at the end of the Carboniferous.Shixi Sag in the north of the basinand Shiqiantan Sag mainly developed the alluvial fans during the sedimentation of Fengcheng Formation.The northwesternmargin，the central depression，and Bogda area，as lakes with marine vestiges in terms of sedimentary environments，inherited the marine saline water environment and marine organisms.Four sedimentary centers were developed in the basin，andfavorable source rocks were developed in the semi-deep to deep lacustrine subfacies in saline water environments underthe control of the uplifts and underwater low upheavals in Junggar Basin.The various sags in the hinterland of Junggar Basin and the periphery of Bogda Mountains，where the Lower Permian is widely distributed and incredibly rich natural gas resources might exist in deep burial environments，are favorable exploration directions for the next step.Key words：Early Permian；lake with marine vestiges；tectono framework；depositional environment；Bogda Mountains；Junggar Basin 36 油气地质与采收率2023年1月准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组发育一定规模的烃源岩1-2，为玛湖油田的主力生油层段。目前，对于准噶尔盆地风城组的沉积环境存在很多争议。早期学者认为风城组属于海相沉积环境，鲜继渝依据海相生物化石和海绿石等证据提出了风城组具有海湾-泻湖沉积特征3；尤兴弟等认为风城组为一套残留海相沉积4-5；张义杰等认为风城组形成于陆缘近海湖泊环境，具有海水的盐度特征6。近年来，随着勘探程度的不断提高，对于风城组为湖泊相沉积环境的认识越来越多，冯有良等认为风城组沉积时期为咸水湖泊蒸发环境7；余宽宏等认为玛湖凹陷风城组为典型的碳酸盐型咸化湖盆8；曹剑等认为玛湖凹陷在碱湖环境下发育了富有机质泥岩、云质岩类及碱性矿物等9-10。综上所述，前期对风城组沉积环境的研究主要依据古生物化石、岩石矿物及古盐度分析等，缺少区域上构造-沉积格局的系统分析，同时准噶尔盆地早二叠世整体的沉积环境不明确，也限制了油气资源的预测。在系统调研前人研究成果的基础上，笔者根据露头、地震、钻测井及岩心等资料，明确了准噶尔盆地南缘博格达山的形成时期与盆内地质结构，识别了风城组沉积时期主要的沉积相类型，恢复了盆地早二叠世构造-沉积格局，进一步分析了风城组石油地质特征，从而为下一步油气资源预测提供依据。1区域地质概况准噶尔盆地夹持于塔里木板块、哈萨克斯坦板块与西伯利亚板块之间，位于中亚造山带的核心部位，四周被褶皱山系所包围，西北边界为扎伊尔山、哈拉阿拉特山与德伦山，东北边界为青格里底山与克拉美丽山，南部边界为伊林黑比尔根山与博格达山。盆地由西部隆起、陆梁隆起、东部隆起、乌伦古坳陷、中央坳陷和南缘冲断带6个一级构造单元及45个二级构造单元构成（图1）。准噶尔盆地二叠系具有3个地层分区。博格达山周缘各凹陷地层自下而上依次为下二叠统石人子沟组（P1s）、塔什库拉组（P1t），中二叠统乌拉泊组（P2w）、井井子沟组（P2j）、芦草沟组（P2l）、红雁池组（P2h），上二叠统泉子街组（P3q）、梧桐沟组（P3wt）。中央坳陷地层自下而上依次为下二叠统佳木河组（P1j）、风城组（P1f），中二叠统夏子街组（P2x）、下乌尔禾组（P2w），上二叠统上乌尔禾组（P3w）。克拉美丽山山前各凹陷地层自下而上依次为下二叠统金沟组（P1j），中二叠统将军庙组（P2j）、平地泉组（P2p），上二叠统泉子街组（P3q）、梧桐沟组（P3wt）。中央坳陷下二叠统风城组与博格达山周缘各凹陷下二叠统塔什库拉组、克拉美丽山山前各凹陷的金沟组上部图1准噶尔盆地构造单元划分（据文献 11 修改）Fig.1Tectonic unit division of Junggar Basin（Modied by Reference 11）第30卷第1期张关龙等.准噶尔盆地早二叠世构造-沉积格局及石油地质意义 37 相当12。2盆缘造山带演化特征石炭纪末期准噶尔盆地及邻区增生造山结束，盆缘北天山、扎伊尔山哈拉阿拉特山、伊林黑比尔根山与克拉美丽山造山就位13-15。通过对博格达山周缘露头进行详细踏勘与地层接触关系、古流向特征分析，明确了博格达山的形成时期。2.1地层接触关系早石炭世，东博格达山地区开始裂离形成裂谷，沉积了巨厚的陆源碎屑岩夹双峰式火山岩16；晚石炭世早期，西博格达山地区才开始明显裂离，沉积了一套海相火山岩、碎屑岩与碳酸盐岩建造17；晚石炭世晚期，准噶尔盆地与吐哈盆地形成统一的海相沉积环境18。受西伯利亚板块与塔里木板块碰撞作用的影响，博格达裂谷于晚石炭世末期开始由东向西闭合19，导致吐哈盆地北缘下二叠统与上石炭统呈明显不整合接触关系（图2）。其中天山乡、七角井及照壁山等地区下二叠统依尔稀土组（P1y）与上石炭统呈明显的角度不整合接触关系，反映了博格达裂谷东段闭合过程中有一定程度的隆升。桃树园、桃西沟地区下二叠统与上石炭统呈平行不整合接触关系（图2，图3a），上石炭统奥尔吐组（C2o）以厚层灰绿色含砾粗砂岩为主，砾石岩性以灰绿色凝灰岩、硅质岩为主，呈棱角状、次棱角状，粒径一般为24 cm，最大约为6 cm，分选较差。下二叠统依尔稀土组下部主要发育杂色砾岩，由灰岩砾石、凝灰岩砾石和安山岩砾石混杂堆积构成（图3b，图3c），灰岩砾石内部常夹有海相生物化石如海百合茎（图3d）。吐哈盆地西北缘葫杨沟、艾维尔沟地区，下二叠统与上石炭统呈明显的角度不整合接触关系，反映了石炭纪末期伊林黑比尔根山东缘也存在构造隆升。博格达裂谷西段因基底未经显著减薄和软化而对挤压应力响应迟缓，当时可能形成了水下低隆17，博格达地区早二叠世与晚石炭世为连续的水下沉积环境（图4a）。准噶尔盆地井井子沟剖面下二叠统石人子沟组底部发育厚层的灰绿色砾岩，岩性主要为灰岩、砂岩与火山岩，其中灰岩砾石粒径最大约为 5 m，砂岩砾石粒径最大约为 0.5 m（图4b）。上石炭统奥尔吐组发育深灰色泥质粉砂岩、粉砂岩夹灰绿色细砂岩（图4c），砂岩内偶见一层厚度约为10 cm的海相