柴達(dá)木盆地西南區(qū)古近系淺水三角洲形成條件及砂體特征

施輝，劉震，張勤學(xué)，連良達(dá)，毛亞昆

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柴達(dá)木盆地西南區(qū)古近系淺水三角洲形成條件及砂體特征

施輝1, 2，劉震2，張勤學(xué)3，連良達(dá)2，毛亞昆2

(1. 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 油氣資源研究重點實驗室，北京，100029；2. 中國石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京，102269；3. 中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌，736202)

柴達(dá)木盆地西南區(qū)古近紀(jì)沉積時期古構(gòu)造平緩，具備“盆淺湖闊”的古地貌特征；古氣候以干旱到半干旱為主，母源區(qū)物理風(fēng)化強烈，為大型淺水三角洲的沉積提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時，古水深約在10 m以內(nèi)，相對湖平面變化相當(dāng)頻繁，水體來回動蕩，說明柴西南區(qū)在古近紀(jì)具有發(fā)育淺水三角洲沉積的古地理環(huán)境。總體巖性以中—細(xì)砂巖、粉砂巖、礫巖和含礫砂巖夾棕紅色泥巖為主，粒度概率曲線多呈現(xiàn)兩段式的特征，具有豐富的反映強水動力成因的沉積構(gòu)造和生物遺跡化石。依據(jù)氣候變化、相對湖平面變化和物源供給等方面的耦合關(guān)系，可以將研究區(qū)古近紀(jì)淺水三角洲砂體形態(tài)分為樹枝狀、坨狀和席狀3種，大致對應(yīng)于下干柴溝組下段、下干柴溝上段和上干柴溝組的砂體形態(tài)特征。砂體的分布主要受七個泉、紅柳泉、阿拉爾、昆北和XI號共5條規(guī)模較大的斷裂坡折帶及其派生的撓曲坡折帶的影響，并將斷裂坡折帶分為逆源型和順源型2種，在此基礎(chǔ)上建立柴西南區(qū)古近紀(jì)構(gòu)造坡折帶控砂模式。

淺水三角洲；古地理環(huán)境；砂體形態(tài)；柴西南

淺水三角洲是發(fā)育于水體較淺和構(gòu)造相對穩(wěn)定的臺地、陸表?；虻匦纹骄?、整體緩慢沉降的坳陷湖盆中的一類三角洲[1?4]。淺水三角洲的主要特征可以從3個方面來概括，分別是形成條件、沉積特征和砂體分布。這種類型的三角洲常形成于基底穩(wěn)定沉降、盆廣坡緩和古水體較淺的地質(zhì)背景條件下；沉積特征表現(xiàn)為巖性較細(xì)，成熟度中等，牽引流特征為主，具有豐富的強水動力沉積構(gòu)造，生物擾動強烈；發(fā)育的砂體以分流河道為骨架，薄而廣泛，?？v橫疊置，是巖性油氣藏勘探的重要目標(biāo)[5?10]。目前，淺水三角洲的分類主要存在2種方案：第一種是主要依據(jù)于三角洲前緣傾斜的坡度大小，即是否發(fā)育Gilbert三層結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，如Postma劃分的傳統(tǒng)型與河口壩型2種亞類共8種淺水三角洲端元[3]和引入供源體系(沖積扇、辮狀河和曲流河)的毯式和Gilbert式2種亞類共6種淺水三角洲類型[11]；另一種分類方案是以淺水三角洲所發(fā)育的砂體形態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，主要可以分為席狀、坨狀和枝狀3種亞類，并對應(yīng)于湖盆湖平面變化的不同時期[7]。國內(nèi)學(xué)者自20世紀(jì)80年代開始對淺水三角洲進(jìn)行研究，主要分析了松遼盆地[6, 9, 12]、鄂爾多斯盆地[11, 13]、渤海灣盆地[14?15]和四川盆地[16]等主要含油氣盆地的淺水三角洲沉積特征、相模式、砂體及有利儲層分布和巖性圈閉成藏規(guī)律。由于淺水三角洲發(fā)育的背景、動力機制和沉積相帶組合所受到的控制因素較多，在一些問題上還存在著一些爭議，如淺水三角洲形成與盆地構(gòu)造演化的耦合關(guān)系、淺水三角洲形成時古水深的界定、河口壩發(fā)育的程度等。柴達(dá)木盆地西南區(qū)主要發(fā)育了阿爾金山前的沖積扇—扇三角洲沉積體系與祁漫塔格山前阿拉爾河辮狀河—三角洲—濱淺湖沉積體 系[17]。張昌民等[18]利用密井網(wǎng)資料對躍進(jìn)地區(qū)古近系和新近系砂體進(jìn)行解剖時發(fā)現(xiàn)，柴西南地區(qū)所發(fā)育的三角洲沉積體系屬于極淺水湖盆三角洲，不同構(gòu)造部位在相同的時期內(nèi)卻具有2種完全不同的砂體分布形態(tài)，上盤以連片分布砂體為特征，而下盤的砂體表現(xiàn)為相對局限的窄條狀砂體分布。盡管前人已經(jīng)提出柴西南區(qū)發(fā)育過淺水三角洲，但是，系統(tǒng)地對柴西南區(qū)淺水三角洲發(fā)育的古地理環(huán)境以及沉積特征的研究還不夠完善，本文作者針對此問題，結(jié)合全區(qū)地質(zhì)、地球物理資料和化驗分析資料，對古近紀(jì)沉積時期的古地形、古氣候及古水深進(jìn)行綜合地分析，建立走滑擠壓拗陷型盆地淺水三角洲的控砂模式，以便為柴西南區(qū)巖性油氣藏的勘探提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴達(dá)木盆地西南區(qū)夾持于盆地西北的阿爾金山和西南的祁漫塔格山之間，東北部以XI號斷裂為界，東抵東柴山，面積約7 500 km2，是一個新生代發(fā)育的前陸拗陷區(qū)(圖1)。柴西南區(qū)油氣資源是柴達(dá)木盆地目前發(fā)現(xiàn)油田最多、儲量豐度最高的地區(qū)，截至2009年底，該區(qū)已探明油氣儲量約2.77×108t，探明率僅為22%，其巖性油氣藏的勘探潛力較大。區(qū)內(nèi)新生代地層發(fā)育齊全，自下而上有古近系路樂河組(E1+2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)，新近系下油砂山組(N21)、上油砂山組(N22)、獅子溝組(N23)，第四系七個泉組(Q3+4)，主要勘探目的層為路樂河組(古新世—早始新世，54~44 Ma)、下干柴溝組下段(中始新世，44~38 Ma)、上干柴溝組(晚始新世—漸新世，31~22 Ma)及下油砂山組(早—中中新世，22~15 Ma)[19]。

柴西地區(qū)構(gòu)造非常復(fù)雜，自古近紀(jì)以來一直受到盆地南緣昆侖山—祁漫塔格山逆沖斷裂系和西北的阿爾金左旋走滑斷裂系的聯(lián)合制約，從而形成該區(qū)NWW和NEE向2組斷裂格架。這2組斷裂格架將柴西分為了昆北斷隆構(gòu)造帶、尕斯—扎哈泉斷褶構(gòu)造帶、英雄嶺滑脫斷褶構(gòu)造帶和中央拗陷帶共4個二級構(gòu)造區(qū)[19?20]，其中由昆北斷層、阿拉爾斷層(包括阿拉爾東斷層)、紅柳泉斷層、XI號斷層、III號斷層、綠東斷層和XIII號斷層所組成的昆北斷隆構(gòu)造帶和尕斯—扎哈泉斷褶構(gòu)造帶構(gòu)成了柴西南區(qū)的主體(圖1)。

圖1 柴西南區(qū)構(gòu)造分區(qū)及主要斷裂體系圖

2 淺水三角洲發(fā)育背景

柴西南區(qū)古近紀(jì)之所以能發(fā)育大型淺水三角洲沉積，主要是該沉積時期區(qū)內(nèi)構(gòu)造平緩導(dǎo)致盆淺湖闊，并且古水深極淺，干旱炎熱的古氣候配合充足的沉積物源供應(yīng)。

2.1 古構(gòu)造背景

自侏羅紀(jì)時期開始，柴達(dá)木盆地就已經(jīng)進(jìn)入擠壓狀態(tài)，并一直持續(xù)至今。柴西南地區(qū)從新生代以來長期處于近南北擠壓應(yīng)力體制下，演化歷史可以分為撓曲拗陷(E1+2早期~N1晚期)、逆沖(N21)、強烈逆沖(N22早期~N23晚期)和表層滑脫褶皺(Q) 4個主要構(gòu)造演化階段[20]。撓曲拗陷階段的沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，沉積范圍廣闊，可能一直越過現(xiàn)今的阿爾金山，僅在局部發(fā)育一些低幅度隆起[21]。通過對七個泉斜坡區(qū)古地形恢復(fù)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，古斜坡在中生代時期為東南高、西北低，古近紀(jì)時期處于相對平坦的階段，而新近紀(jì)之后則表現(xiàn)為西北高、東南低的構(gòu)造格局[22]。

大量的構(gòu)造平衡剖面也表明，柴西南地區(qū)在古近紀(jì)沉積期內(nèi)構(gòu)造相對平緩，基底穩(wěn)定均勻地沉降，地勢平坦，地層的產(chǎn)狀也接近水平，地層的厚度變化并不大(圖2)。由此可見，柴西南區(qū)在古近紀(jì)時期，具備盆淺湖闊的古地形，具有形成大型淺水三角洲的古構(gòu)造基礎(chǔ)。

(a) N32末期；(b) N21末期；(c) N1末期；(d) E32末期；(e) E21末期；(f) E1+2末期

圖2 柴西南區(qū)測線′平衡剖面圖

Fig. 2 Balance cross sections of line′ inQaidam Basin

2.2 古氣候背景

根據(jù)柴達(dá)木盆地古近系湖相沉積碳氧同位素分 析[23]，盆地在漸新世時期隆升至海拔約2 500 m，古年溫為20 ℃。通過大量微古生物化石的分析，柴達(dá)木盆地古新世—始新世期間孢粉植物群以被子植物為主，含大量楝粉屬、櫟粉屬、擬白刺粉屬等，裸子植物以麻黃粉屬數(shù)量最多，代表暖熱半干旱的氣候環(huán)境，海拔環(huán)境約500 m。漸新世早期具有大量反映半干旱的林塊及灌叢植被孢粉組合，中期植被為灌叢類型，晚期則是灌叢和草原相間混生的局面，說明漸新世盆地海拔高度為1 000~1 500 m，古氣溫為干旱條件[17]。通過對盆地內(nèi)古近系生物礁古生物鑒定、同位素測試和地化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，認(rèn)為柴達(dá)木盆地在生物礁發(fā)育的時期(主要為E32和N1)，地理位置可能位于北緯30°以南的熱帶—亞熱帶地區(qū)，海拔高度在1 500 m以下，古氣候表現(xiàn)為溫暖干燥，沉積環(huán)境是咸水—半咸水的內(nèi)陸鹽湖環(huán)境[24]。

綜合分析，柴西南區(qū)在古近紀(jì)沉積期內(nèi)古氣候主要是干旱或半干旱的環(huán)境，這樣的氣候造成了母源區(qū)強烈的物理風(fēng)化作用。大型河流在構(gòu)造相對平緩的盆地內(nèi)對陸源碎屑物質(zhì)進(jìn)行長距離搬運，為大型淺水三角洲的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 古水體背景

在湖盆當(dāng)中，風(fēng)力直接作用在湖泊的水面形成較強的波浪，所引起的水體波動振幅達(dá)到湖浪1/2波長的水深時，水體質(zhì)點幾乎沒有運動，此深度的水深界面就是通常所說的浪基面。浪基面以下湖水基本不受湖浪的干擾，成為靜水環(huán)境。根據(jù)對現(xiàn)代湖泊浪基面的研究，浪基面深度常常小于20 m，因此，鄒才能 等[11]將浪基面以上的濱淺湖區(qū)定為淺水區(qū)。

柴達(dá)木盆地古近紀(jì)生物地層序列分別是下干柴溝組下段南星介—梅球輪藻組合帶、下干柴溝組上段多邊真星介—后尖美星介—柴北溝介組合帶。南星介主要分布于湖侵體系域(TST)中，一般生活在入湖水量小的河口區(qū)，且水體已經(jīng)有不同程度的咸化，反映干燥的古氣候環(huán)境。真星介()化石所指示的沉積環(huán)境背景是有一定鹽度，流動性很少或滯流的淺水，可能與三角洲平原沼灘環(huán)境有關(guān)，常產(chǎn)于高位域(HST)頂部。輪藻生態(tài)一般產(chǎn)于水進(jìn)域(TST)和高位域(HST)，適宜淡水和相對安靜的水體[25]。蘇新等[26]采用微體古生物對東營凹陷沙四上亞段沉積早期湖泊古水深進(jìn)行定量分析，認(rèn)為南星介可能反映的古水深為4~10 m，輪藻在0~5 m之間。由此可見：不論是從定性的古水深判斷還是定量的古水深分析，柴西南區(qū)古近紀(jì)沉積期內(nèi)三角洲沉積的古水深大都維持在10 m左右，處于典型的淺水沉積環(huán)境。

前人曾經(jīng)對柴達(dá)木盆地西部磁化率數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析[27]，發(fā)現(xiàn)上、下干柴溝組(E31~N1)地層從老至新，共發(fā)育161個不同厚度的沉積旋回，旋回厚度分布在2.3~23.1 m，而通過自然伽馬數(shù)據(jù)進(jìn)行旋回分析，共計算出454個沉積旋回，旋回厚度為2.5~20.0 m，綜合對比的頻譜分析顯示上、下干柴溝組相對湖平面變化主要旋回周期厚度為2~4 m和5~10 m，說明柴西南地區(qū)在古近紀(jì)相對湖平面變化相當(dāng)頻繁，水體來回動蕩，充分反映淺水沉積環(huán)境的特點。

3 淺水三角洲砂體

柴西南區(qū)古近紀(jì)主要存在阿爾金山前物源、阿拉爾物源、鐵木里克物源、祁漫塔格山物源和東柴山物源共五大物源供給方向[17]。根據(jù)物源距離、古地形和沉積物特征，可以將阿爾金山供源區(qū)劃分為近源陡坡型沉積體系，發(fā)育沖積扇—扇三角洲(近岸水下扇)—湖泊沉積體系，主要分布于七個泉地區(qū)；其他供源區(qū)為遠(yuǎn)源緩坡型沉積體系，以辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系為特征(表1)，是研究區(qū)的主體沉積體系。柴西南區(qū)淺水三角洲同樣也具有以下淺水三角 洲沉積共性特征：1) Gilbert型頂積層、前積層、底積層的3層結(jié)構(gòu)發(fā)育不明顯，缺乏前積地震反射結(jié)構(gòu)；2) 水下分流河道砂體為主，砂體具有不同程度的席狀化，垂向沉積層序通常不連續(xù)；3) 淺湖相泥巖為主的前三角洲沉積。

表1 柴西南區(qū)古近系淺水三角洲不同沉積微相類型特征表

3.1 砂體巖性特征

研究區(qū)古近紀(jì)淺水辮狀河三角洲最為發(fā)育，而三角洲前緣亞相又是三角洲相的主體。淺水三角洲總體巖性以中—細(xì)砂巖、粉砂巖、礫巖和含礫砂巖夾棕紅色泥巖為主(圖3)。通過對砂巖的巖石礦物成分分析，石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~45%，長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~43%，巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%~70%，主要巖石類型為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖。砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度中等，泥質(zhì)雜基質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于3%，分選中等。

圖3 柴西南區(qū)切12井下干柴溝組下段沉積相綜合柱狀圖

研究區(qū)古近紀(jì)古水體較淺且動蕩，具有豐富的反映強水動力成因的沉積構(gòu)造和生物遺跡化石。如在紅柳泉地區(qū)上干柴溝組下段(E)的巖心中就可以觀察到小型的槽狀交錯層理(圖4(a))、楔狀交錯層理(圖4(b))；在水下分流河道微相內(nèi)還發(fā)育有凹凸不平的沖刷面沉積構(gòu)造(圖4(c))和紫紅色泥礫的定向排列(圖4(d))。同時，上干柴溝組下段(E31)還保存著少量“氧化根鑄模形式”的植物根莖碎片(圖4(e))，一些井段內(nèi)還可以觀察到強烈的生物擾動，以垂直或傾斜的居住、覓食潛穴系統(tǒng)為主(圖4(f))。

(a) 槽狀交錯層理，紅18井，2 715.00~2 715.05 m，含礫粉砂巖；(b) 楔狀交錯層理，紅37井，1 510.00 m，E31，棕紅色砂巖；(c) 沖刷面，紅117井，2 591.00~2 591.50 m，E31，紫紅色泥巖夾灰色細(xì)砂巖；(d) 泥礫定向排列，紅119井，3 657.93 m，E31，下部含泥礫灰色粉砂巖，上部為紫紅色泥巖；(e) 植物碎片，紅117井，2 602.24 m，E31，紫紅色泥巖；(f) 生物擾動，脈狀構(gòu)造，紅117井，2 649.50 m，E31，淺綠灰色泥質(zhì)粉砂巖。

圖4 柴西南古近系淺水三角洲典型沉積構(gòu)造

Fig. 4 Typical sedimentary structures of shallow delta of Paleogene in southwestern Qaidam Basin

3.2 砂體形態(tài)

淺水三角洲砂體的形態(tài)是由多種因素聯(lián)合控制的。其中，最重要的影響因素應(yīng)該是氣候[12]。在干旱條件下，隨著降水量減少，蒸發(fā)量增大，湖盆水體逐漸變淺，物源供給相對缺乏，水下分流河道在波浪和沿岸流的長期沖刷、回流作用下，砂體被高度地席狀化，容易形成普遍具正韻律的連片砂體，平面上呈現(xiàn)席狀形態(tài)；在潮濕或半干旱條件下，降水量增大，蒸發(fā)量減小，湖盆水體逐漸變深，物源供給較充足，水下分流河道在充填沉積以后被波浪和沿岸流沖刷改造的時間較長，砂體的席狀化程度比較低，容易形成樹枝狀的砂體形態(tài)，向湖盆中心推進(jìn)。對砂體形態(tài)影響比較重要的另外一個因素是相對湖平面的變化情況，湖平面從相對緩慢上升到相對穩(wěn)定，直至湖平面快速下降的整個升降旋回，導(dǎo)致古水體從淺至深再變淺，經(jīng)歷一個對砂體的改造由強變?nèi)踉僮儚姷倪^程。

因此，根據(jù)湖盆氣候的轉(zhuǎn)變及與湖平面變化的耦合關(guān)系，可以將淺水三角洲砂體的形態(tài)分成席狀、坨狀和樹枝狀3種類型(表2)。結(jié)合柴西南區(qū)古構(gòu)造和古氣候的演化特征，認(rèn)為研究區(qū)在下干柴溝組下段(E31) 沉積期內(nèi)，先存的主干斷裂繼續(xù)活化[19?20]，但活動強度較小，引起湖盆穩(wěn)定下沉接受沉積，相對湖平面緩慢上升。同時，古氣候從干旱向半干旱轉(zhuǎn)變，陸源碎屑供應(yīng)充足，古水體逐漸變深，三角洲平原分流河道快速進(jìn)入湖盆，波浪和沿岸流對水下分流河道砂體的改造變得微弱，砂體呈現(xiàn)出樹枝狀不斷向湖盆中心推進(jìn)，形成“大平原小前緣”的淺水三角洲形態(tài)(圖5(a))。在下干柴溝組上段(E32)沉積期內(nèi)，由于青藏高原的強烈隆升，柴西南地區(qū)變形強度達(dá)到了古近紀(jì)的最高峰，同時古氣候又相對潮濕，引起湖盆擴張，古水深達(dá)到最大化，砂體在向湖盆推進(jìn)的過程中受到湖水的阻礙作用逐漸變強，形成中等規(guī)模和中等連片的坨狀砂體(圖5(b))。在上干柴溝組(N1)沉積期內(nèi)，構(gòu)造運動的強度開始減弱，湖盆逐漸萎縮，同時古氣候從半干旱向干旱轉(zhuǎn)變，物源的供給量開始減少，古水體的深度變淺，砂體在向湖盆中心推進(jìn)的過程中受到了湖浪和沿岸流的強烈改造，席狀化程度非常高，形成疊合連片分布廣泛的砂體(圖5(c))。

表2 柴西南區(qū)淺水三角洲砂體形態(tài)分類表

(a) 下干柴溝組下段；(b) 下干柴溝組上段；(c) 上干柴溝組

圖5 柴西南區(qū)古近系沉積相平面分布圖

Fig. 5 Distribution of Paleogene sedimentary facies in southwestern Qaidam Basin

4 淺水三角洲砂體分布規(guī)律

敞流坳陷湖盆中心淺水三角洲砂體的分布受到敞流通道或溢流通道的控制，湖盆中心砂體向溢出口方向延伸[11]。淺水三角洲砂體的展布還受到湖平面升降、物源方向的明顯控制[15?16]。李元昊等[13]在對鄂爾多斯盆地西北部上三疊統(tǒng)延長組長8段油層組淺水三角洲砂體進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)：砂體展布方向主要受河道方向控制，順河道發(fā)育坨狀砂體，而這些坨狀砂體分布在湖岸線附近，呈環(huán)帶狀圍繞著湖盆，從而提出“湖岸線控砂”的觀點[16]?？傊?，淺水三角洲砂體的分布主要受古物源、古地貌和古水深的綜合控制，如前所述，古物源和古水深控制了柴西南區(qū)淺水三角洲砂體的形態(tài)和規(guī)模(表2)，古地貌則主要控制了砂體的分布。

柴西南區(qū)在古近紀(jì)的構(gòu)造格局表現(xiàn)為以阿拉爾和昆北斷層為界，組成了七個泉—紅柳泉—躍進(jìn)(阿拉爾斷層下盤)、鐵木里克(阿拉爾斷層上盤)和昆北—烏南三大古斜坡帶，負(fù)向構(gòu)造單元主要有英雄嶺和扎哈泉2大凹陷[28]。經(jīng)研究，柴西南三大古斜坡在古近紀(jì)也發(fā)育有構(gòu)造坡折帶[29?30]，是砂體疊置連片堆積的良好區(qū)帶。通過地震和地質(zhì)資料的綜合識別，結(jié)合古構(gòu)造的演化特征(圖2)，研究區(qū)在古近紀(jì)發(fā)育了七個泉、紅柳泉、阿拉爾、昆北和XI號共5條規(guī)模較大的斷裂坡折帶，這5條斷裂坡折帶與相對湖平面的升降控制了整個柴西南區(qū)的沉積充填，自然也控制了區(qū)內(nèi)砂體的分布。

根據(jù)物源供給方向與斷裂坡折帶傾向之間的關(guān)系，可以將斷裂坡折帶分為逆源型與順源型2種，逆源型斷裂坡折帶的傾向與物源供給方向相同，下降盤可形成一定規(guī)模的小斷槽，砂體順著斷層的走向大致呈條帶狀分布(圖6(a))，順源型斷裂坡折帶的傾向與物源供給方向相反，順著物源方向下降盤可以提供砂體堆積的可容空間(圖6(b)和圖7)。柴西南地區(qū)靠近阿爾金山一側(cè)的斷裂坡折帶，如七個泉和紅柳泉斷裂坡折帶，其傾向為北東向，跟阿拉爾物源的方向大致相同，因此屬于逆源型斷裂坡折帶。相反，靠近昆侖山一側(cè)的斷裂坡折帶和XI號斷裂坡折帶，其傾向為南西向，與鐵木里克和祁漫塔格物源的方向相反，屬于順源型斷裂坡折帶(圖7)。與此同時，由于該區(qū)的斷裂主要是受到來自南北方向上的擠壓應(yīng)力而形成的逆斷層，斷層的上、下盤均容易在擠壓應(yīng)力的影響下形成低幅度的古隆起[29]，導(dǎo)致上覆地層撓曲坡折帶的產(chǎn)生，如XI號斷層上盤在下干柴溝組下段(E32)沉積期沿斷層走向發(fā)育藻礁和灘壩(圖5(b)、圖6(a)和6(b))。斷裂坡折帶和撓曲坡折帶一起統(tǒng)稱為構(gòu)造坡折帶，是柴西南地區(qū)控制古近系砂體分布的最重要因素之一。

(a) 逆源坡折型；(b) 順源坡折型

圖6 柴西南區(qū)構(gòu)造坡折帶控砂剖面模式圖(E31)

Fig. 6 Pattern of fracture slope-break zone controling sandstones section in southwestern Qaidam Basin (E31)

目前，柴西南區(qū)巖性油氣勘探主要集中在斷裂坡折帶的上盤，如紅柳泉油田、七個泉油田、昆北油田等，主要是尋找辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂體為主上傾尖型巖性油氣藏，而事實上，根據(jù)坡折帶控砂機制，斷裂坡折帶以下具有更多沉積旋回、更多層和更厚層砂巖，而且儲集體更鄰近物源，極容易形成以灘壩砂體和濁積扇砂體為主體的砂巖透鏡體巖性油氣藏，例如在Ⅺ號斷裂以下，三角洲前緣隨著水體的加深相變成濱淺湖，發(fā)育相當(dāng)規(guī)模的灘壩砂體和濁積扇砂體(圖7)，是“下凹找油”最主要的巖性目標(biāo)體。

圖7 柴西南區(qū)下干柴溝組下段(E31)構(gòu)造坡折帶控砂模式圖

5 結(jié)論

1) 柴西南區(qū)在古近紀(jì)時期，整體構(gòu)造相對平緩，形成“盆淺湖闊”的古地形，具有形成大型淺水三角洲的古構(gòu)造基礎(chǔ)；同時，古氣候主要是干旱或半干旱的環(huán)境，有利于母源區(qū)的強烈物理風(fēng)化作用，為大型淺水三角洲的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)；并且古水深在10 m以下，湖平面變化相當(dāng)頻繁，水體來回動蕩，充分反映了淺水沉積環(huán)境的特點。

2) 柴西南區(qū)古近系淺水三角洲相總體巖性以 中—細(xì)砂巖、粉砂巖、礫巖和含礫砂巖夾棕紅色泥巖為主，粒度概率曲線多呈現(xiàn)兩段式的特征，具有豐富的反映強水動力成因的沉積構(gòu)造和生物遺跡化石。

3) 從氣候變化、相對湖平面變化和物源供給等方面綜合考慮，認(rèn)為柴西南區(qū)古近紀(jì)淺水三角洲砂體形態(tài)根據(jù)席狀程度可以分為樹枝狀、坨狀和席狀3種，大致對應(yīng)于下干柴溝組下段、下干柴溝上段和上干柴溝組的砂體特征。

4) 研究區(qū)在古近紀(jì)發(fā)育了七個泉、紅柳泉、阿拉爾、昆北和XI號共5條規(guī)模較大的斷裂坡折帶，這5條斷裂坡折帶及其派生的撓曲坡折帶與相對湖平面的升降控制了整個柴西南區(qū)的沉積充填，也控制了區(qū)內(nèi)砂體的分布。

5) 根據(jù)物源供給方向與斷裂坡折帶傾向之間的關(guān)系，可以將斷裂坡折帶分為逆源型與順源型2種，逆源型斷裂坡折帶的傾向與物源供給方向相同，下降盤可形成一定規(guī)模的小斷槽，砂體順著斷層的走向大致呈條帶狀分布，順源型斷裂坡折帶的傾向與物源供給方向相反，順著物源方向下降盤可以提供砂體堆積的可容空間，并在此基礎(chǔ)上建立了柴西南區(qū)古近紀(jì)構(gòu)造坡折帶控砂模式，為巖性油氣藏的勘探提供了指導(dǎo)方向。

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Shallow delta forming condition and sand body characteristics in Paleogene of Southwestern Qaidam Basin

SHI Hui1, 2, LIU Zhen2, ZHANG Qinxue3, LIAN Liangda2, MAO Yakun2

(1. Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology & Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102269, China 3. PetroChina Qinghai Oilfield Compang, Dunhuang 736202, China)

The paleostructure of southwestern Qaidam Basin was extremely gentle during Paleogene and had palaeogemorphic characteristics with a shallow basin as well as a wide lake. Its geologic climate was mainly arid and semi-arid, which could result in strong weathering of provenance and provide abundant clastics for large-scale shallow water delta deposits. The paleo-water depth was within 10 m and the relative lacustrine level chang was quite frequent. All those mean that it has the paleogeography for the study area to develop the sediments of shallow water delta. The overall lithology of shallow water delta is characterized by middle-fine sandstone, siltstone, conglomerate or pebbly sandstone interbeded with brownish red mudstone. The particle size probability curve of sandstone mainly displays as two-section. The sedimentary structures of strong water dynamics as well as bioturbations are plentiful in the sandstones.The sand bodies morphology of shaollow delta in study area can be divided into arborization, cuspate and sheet shapes according to the coupling relation of climatic change, material source and so on, which roughly correspond to the shapes of E31, E32and N1. The distribution of Paleogene sand bodies in the study area is controlled by the five large-scale fracture slope break zones and the derived flexure slope break zones, such as Qigequan, Hongliuquan, Alaer, Kunbei and XI, which can be divided into inverse source type and following source type. On that basis, the sandbodies controlling model by the structure slope zones of Paleogene formation in Southwestern Qaidam Basin can be established.

shallow water delta; paleogeographic environment; sand body morphology; southwestern Qaidam Basin

TE121.34

A

1672?7207(2015)01?0188?11

2014?01?13；

2014?04?05

國家自然科學(xué)基金資助項目(41102078，41372151) (Projects(41102078, 41372151) supported by the National Natural Science Foundation of China)

施輝，博士，從事油氣成藏機理及分布規(guī)律研究；E-mail: cupfidel@gmail.com

10.11817/j.issn.1672?7207.2015.01.026

(編輯 楊幼平)