南圖爾蓋盆地薩雷布拉克地區侏羅系沉積層序及地層不整合圈閉

冉懷江

（1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249；2.中國石油長城鉆探工程有限公司解釋研究中心，北京100101）

油氣地質

南圖爾蓋盆地薩雷布拉克地區侏羅系沉積層序及地層不整合圈閉

冉懷江1，2

（1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249；2.中國石油長城鉆探工程有限公司解釋研究中心，北京100101）

南圖爾蓋盆地是重要的油氣探區，受區域構造的影響，侏羅系沉積層序的發育演化與構造活動密切相關，研究區尚未勘探的有利構造圈閉逐漸減少，巖性-地層油氣藏已經成為重要的勘探目標。為此，在對地震、測井及巖心等資料綜合分析的基礎上，通過構造演化分析、層序地層格架建立以及沉積相分析，對南圖爾蓋盆地A探區薩雷布拉克地區侏羅系沉積層序特征及有利地層不整合圈閉進行了研究。結果表明：①薩雷布拉克地區在侏羅紀和白堊紀時期經歷了3次較為明顯的構造運動，可將其構造演化劃分為3個階段，即斷陷期、斷-坳轉換期及坳陷期，形成了3個二級層序，并在其層序格架內將侏羅系劃分為7個三級層序，每個三級層序中可劃分出2～3個體系域；②早侏羅世斷陷期（SQ1，SQ2）主要發育湖泊及辮狀河三角洲沉積體系，中侏羅世斷-坳轉換期（SQ3，SQ4）主要發育湖泊及三角洲沉積體系，晚侏羅世坳陷期（SQ5，SQ6，SQ7）主要發育湖泊、三角洲及河流沉積體系；③侏羅系有利的地層不整合圈閉主要為SQ1和SQ2與上覆地層形成的地層削蝕不整合圈閉，以及SQ5與下伏地層形成的地層超覆不整合圈閉。

沉積地層；地層不整合圈閉；侏羅系；薩雷布拉克；南圖爾蓋盆地

0　引言

南圖爾蓋盆地位于哈薩克斯坦中部，是元古界、古生界基底上發育起來的中、新生代斷-坳疊合型盆地，面積約8萬km2。根據構造和地質特征［1-2］，南圖爾蓋盆地可劃分為3個一級構造單元，即北部的日蘭齊克坳陷、南部的阿雷斯庫姆坳陷和中部的門布拉克隆起。目前發現的油氣田基本上都分布在南圖爾蓋盆地南部的阿雷斯庫姆坳陷，面積約3萬km2。

A探區位于盆地內的阿希賽凸起構造帶上，北部位于鮑金根坳陷的南端，西面緊鄰阿克薩布拉克坳陷，東部為烏雷套隆起，三維地震覆蓋面積約為1 200 km2。薩雷布拉克油田位于A探區的三維地震區北部，是烏雷套隆起向鮑金根坳陷逐漸傾沒部位，發育構造、巖性及地層油氣藏（圖1），其發育的主要地層包括：古生界盆地基底、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系。中、下侏羅統自下而上可劃分為薩濟姆拜組、埃巴林組、多尚組及卡拉甘塞組。上侏羅統下部為庫姆科爾組，上部為阿克薩布拉克組［3-4］。

圖1　南圖爾蓋盆地構造單元及研究區位置Fig.1 Structuralunitsof the South TurgaiBasin and location of Sarybulak area

目前已經有多口鉆井在薩雷布拉克含油氣構造主要目的層薩基姆拜組（J1sz）鉆獲油氣流。長期以來，在薩雷布拉克地區主要針對構造圈閉進行勘探，但隨著勘探程度的不斷深入，巖性地層油氣藏已經成為一個重要的勘探領域。因此，有必要對沉積層序特征及有利地層不整合圈閉進行研究，為該區巖性-地層油氣藏的勘探提供依據。筆者綜合地震、測井及巖心等資料，在構造演化分析的基礎上，建立三級層序地層格架，并在層序格架內進行體系域劃分及沉積充填演化特征分析，確定有利儲蓋組合及有利地層不整合圈閉，以期為該區的下一步勘探指明方向。

1　層序地層格架及其界面特征

1.1層序地層格架

層序地層格架包括由層序地層相關界面所限定的成因地層單元，這些地層單元是可容納空間與沉積物補給相互作用的結果［5］。二級層序界面對應于區域性的不整合面，往往表現為區域性較為明顯的削截或上超，是構造作用和盆地充填演化的階段性產物［6］。薩雷布拉克地區的構造格局在侏羅系沉積的早、中、晚期以及白堊系沉積時期存在較大的差異。中生界內部的侏羅系和白堊系地層接觸關系、內部地震反射結構以及地層厚度變化均表明，該區在侏羅紀和白堊紀時期均具有3次較為明顯的構造運動，可劃分為3個重要階段：①早侏羅世薩基姆拜組—埃巴林組沉積時為斷陷期，構造活動強烈，斷層表現為生長性正斷層，控制研究區的地層沉積；②中侏羅世卡拉甘塞組—多尚組沉積時，研究區處于斷-坳轉換期，該時期裂陷作用停止，坳陷開始形成，斷層活動大大減弱，構造基本定型，南部區域局部被抬升，沉積中心北移；③晚侏羅世的庫姆科爾組—阿克薩布拉克組在白堊系沉積時期為坳陷期，斷層基本停止活動，全區無大的構造運動，地層沉積廣泛，西部為沉積凹陷區，沉積中心向西北部偏移。

依據南圖爾蓋盆地構造演化以及前人研究成果［7-10］，結合薩雷布拉克地區構造演化與沉積充填、地震波組特征及接觸關系、沉積旋回變化等，綜合分析各級層序界面的發育特征，將侏羅系劃分為3個二級層序，它們分別對應研究區的三大構造運動期。在建立二級層序格架的基礎上，通過單井、連井、地震剖面上層序界面性質、井-震對比以及層序內部特征，對三級層序的關鍵界面進行了識別，系統厘定了三級層序的劃分方案（圖2），并將侏羅系劃分為7個三級層序。各三級層序不整合界面特征明顯，削蝕及上超特征清晰，在地震剖面上易于追蹤。該區三級層序自下而上分別為：SQ1（J1sz），SQ2（J1ab），SQ3（J2ds），SQ4（J2kr），SQ5（J3km下段），SQ6（J3km上段）和SQ7（J3ak）。每個三級層序中又可劃分出低位體系域（LST）、水進體系域（TST）和高位體系域（HST）。

圖2　薩雷布拉克地區沉積充填演化序列Fig.2 The sedimentary filling evolutionary sequence in Sarybulak area

圖3　薩雷布拉克地區層序界面典型測井響應特征Fig.3 Typical logging response characteristicsofsequenceboundary in Sarybulak area

圖4　薩雷布拉克地區北西—南東向典型地震剖面特征Fig.4 The seism ic section of NW-SE direction in Sarybulak area

1.2三級層序特征

1.2.1SQ1（J1sz）層序

SQ1沉積時為斷陷湖盆早期，地層直接與基巖接觸，為典型的不整合接觸關系。基底地層巖性致密，主要為綠泥石-絹云母頁巖、片麻巖，與上覆地層特征明顯不同，滲透性差，測井曲線表現為高電阻率、高自然伽馬的特征（圖3）。該層序頂部與上覆地層不整合面接觸，易識別。地震波組以中—弱振幅、中—高頻、雜亂反射為特征（圖4）。薩雷布拉克地區SQ1下部地層以弱—變振幅、中—高頻、雜亂地震反射為特征，劃分為水進體系域；SQ1上部地層以中—強振幅、中—低頻、較連續地震反射為特征，劃分為高位體系域；SQ1頂界面主要以削蝕不整合為特征，頂部與SQ2呈削蝕不整合接觸，局部直接與SQ3和SQ4呈削蝕不整合接觸。

1.2.2SQ2（J1ab）層序

SQ2地震波組以較平行、中—強振幅、中—低頻、較連續為特征。該層序頂部在地震剖面上主要表現為明顯的削蝕不整合，底部在薩雷布拉克地區的東部并與下伏的SQ1呈削蝕不整合接觸（參見圖4）。SQ2形成之后，該區發生較大規模的構造運動，鮑東大斷裂開始發育，使東北部地層整體抬升剝蝕，形成了明顯的剝蝕不整合界面。測井曲線上可見下部的SQ1含煤地層與上部的SQ2辮狀河道礫巖呈巖性突變接觸，下部的SQ1含煤地層測井曲線表現為高電阻率和高自然伽馬的特征，與上部SQ2的低電阻率、低自然伽馬等的測井響應特征差異明顯，呈明顯的不整合接觸（參見圖3）。層序界面之上與SQ3，SQ4和SQ5呈削蝕不整合接觸。SQ2上部的含煤地層與層序界面之上的SQ3，SQ4和SQ5湖相泥質沉積的巖性差異較明顯，測井曲線都具有低電阻率和低自然伽馬等的測井響應特征，但界面之下的SQ2含煤地層，由于煤層和泥巖頻繁互層使測井曲線具有明顯的毛刺狀響應特征。SQ2可劃分為低位體系域和水進體系域，低位體系域位于層序下部，在測井曲線上以箱形的辮狀河道測井響應特征為主，而水進體系域主要為層序上部的含煤地層。

1.2.3SQ3（J2ds）層序

SQ3地震波組以中等連續、中—弱振幅、中—高頻為特征。該層序頂部在地震剖面上與SQ4呈削蝕不整合接觸，底部與下伏的SQ2呈上超不整合接觸（參見圖4）。SQ2遭受剝蝕之后，開始沉積SQ3，層序形成之后再次遭受剝蝕，形成明顯的剝蝕不整合面。薩雷布拉克地區中部的高部位SQ3遭受剝蝕，無殘存地層，只有西部和東部的凹陷區殘存部分SQ3的水進體系域。測井曲線上，SQ3湖相泥質沉積與下部的SQ2及SQ1的含煤地層巖性組合特征差異明顯，與上部SQ4的油頁巖的巖性及測井響應特征也存在明顯的差異（參見圖3）。

1.2.4SQ4（J2kr）層序

SQ4地震波組以平行連續、較強振幅、中—低頻為特征（參見圖4）。該層序頂部在地震剖面上與SQ5呈削蝕不整合接觸，底部與SQ2及SQ1呈上超不整合接觸，與SQ3呈平行不整合接觸。SQ3遭受剝蝕之后，開始沉積SQ4，層序形成之后再次遭受剝蝕，形成了明顯的剝蝕不整合面。薩雷布拉克地區中部的高部位SQ4無殘存地層，只有西部和東部的凹陷區殘存部分SQ4的水進體系域。測井曲線上，SQ4頂部油頁巖具有低自然伽馬、低聲波時差、低密度及高電阻率的特征，頂部層序界面具有明顯的測井響應特征（參見圖3）。

1.2.5SQ5（J3km下段）層序

SQ5地震波組以中等連續、中—強振幅、中—高頻為特征。該層序頂部在地震剖面上與SQ6呈削蝕不整合接觸，底部與SQ2，SQ3及SQ4呈上超不整合接觸（參見圖4）。SQ4遭受剝蝕之后，開始沉積SQ5，層序形成之后再次遭受剝蝕，形成明顯的剝蝕不整合面。薩雷布拉克地區中部的SQ5遭受明顯剝蝕，沒有該層序，其他地區均存在SQ5。測井曲線上，SQ5與SQ4頂部油頁巖的巖性特征差異明顯，具有明顯的突變界面。SQ5頂部與SQ6界面，在測井曲線上具有自然伽馬和聲波測井響應特征。SQ5在地震剖面上各體系域特征不明顯，從測井曲線上可以劃分出低位體系域、水進體系域及高位體系域（參見圖3）。

1.2.6SQ6（J3km上段）層序

SQ6地震波組以中—弱連續、中—弱振幅、中—高頻為特征，與上部層序SQ7及下部層序SQ5的地震反射特征差異均明顯。該層序頂部在地震剖面上與SQ7呈削蝕不整合接觸，底部與SQ5及SQ2呈上超不整合接觸（參見圖4）。SQ5遭受剝蝕之后，開始沉積SQ6，層序形成之后再次遭受剝蝕，形成剝蝕不整合面，但在薩雷布拉克地區均殘存SQ6。測井曲線上，SQ6頂部的一套砂巖與SQ7的泥巖巖性差異明顯，層序界面可見自然伽馬、自然電位及聲波時差具有的測井響應特征。SQ6地震剖面上各體系域特征不明顯，從測井曲線上可以劃分出低位體系域、水進體系域及高位體系域（參見圖3）。

1.2.7SQ7（J3ak）層序

SQ7地震波組以中等連續、中—強振幅、中—低頻為特征，與上部層序的白堊系及下部SQ6地震反射特征差異均明顯。該層序頂部在地震剖面上與SQ7呈明顯削蝕不整合接觸，底部與SQ6呈平行不整合接觸（參見圖4）。SQ6遭受剝蝕之后，開始沉積SQ7，層序形成之后再次遭受剝蝕，形成剝蝕不整合面，層序厚度從東到西逐漸減薄。測井曲線上，SQ7頂部的巖性與SQ7底部礫巖巖性差異明顯，層序界面可見自然伽馬、自然電位及聲波時差均具有的測井響應特征。SQ7在地震剖面上各體系域特征不明顯，從測井曲線上可以劃分出低位體系域、水進體系域及高位體系域（參見圖3）。

2　沉積充填特征

在前人研究的基礎上［3-4］，綜合巖心相、測井相及地震相分析認為，薩雷布拉克地區的沉積環境從侏羅世早期—中期—晚期依次經歷了湖泊—辮狀河三角洲—湖泊—三角洲—曲流河沉積體系的總體演化。由于斷-坳構造演化以及湖盆的多期次擴張與收縮，該區沉積體系在時空分布上具有繼承性和差異性。

SQ1和SQ2發育在早侏羅世斷陷期，此時該區構造活動強烈，地形坡度大，來自北部烏雷套隆起的物源供給充足，且表現為多物源匯聚。早期SQ1發育于斷陷湖盆的初期，此時湖盆由多個斷裂控制形成的洼陷組成，構造活動相對較弱，物源供給相對較少。SQ1主要發育水進體系域，以深湖—半深湖沉積為主。在SQ1發育后期，隨著構造活動的逐步加強，物源供給逐漸增加，開始發育高位體系域。沉積環境從濱淺湖向上過渡為辮狀河三角洲前緣和三角洲平原（圖版Ⅰ-1），沉積厚度大。SQ2發育時期，構造活動逐步加強，物源供給較為充足，低位體系域、水進體系域及高位體系域均有發育，但由于SQ2沉積末期，構造活動極為強烈，高位體系域及部分水進體系域地層均被剝蝕，在薩雷布拉克地區僅保存低位體系域及水進體系域的下段。其中，低位體系域以辮狀河三角洲辮狀河道（圖版Ⅰ-2）及泛濫平原沉積為主，水進體系域以泛濫平原及沼澤沉積為主，形成一套含煤地層。

SQ3和SQ4發育在中侏羅世斷-坳轉換期，此時裂陷作用停止，坳陷開始形成，構造活動相對減弱，坳隆相間的構造格局變得不明顯，湖盆面積增大，沉積物供給不足。SQ3和SQ4在薩雷布拉克地區主要發育半深湖—深湖沉積，局部發育濁積砂體。

在經歷了中侏羅世斷-坳轉換期之后，盆地從侏羅世晚期開始進入差異沉降為主的坳陷階段。該階段構造活動趨于穩定，整個盆地轉為緩慢坳陷期，湖盆范圍擴大，但水位整體較侏羅世中期要淺。SQ5以濱淺湖沉積為主（圖版Ⅰ-3），SQ6以濱淺湖及三角洲前緣沉積為主。在侏羅世末期中亞地區氣候干燥，湖盆急劇萎縮，SQ7早期薩雷布拉克地區經過填平補齊，準平原化，以三角洲平原沉積為主，晚期高位體系域開始發育陸上河流相沉積（圖版Ⅰ-4），巖心可見明顯的棕紅色，顯示其具有暴露的氧化特征。

3　有利地層不整合圈閉

3.1有利生儲蓋組合

綜合構造、層序及沉積等特征分析，并結合前人研究成果，認為南圖爾蓋盆地薩雷布拉克地區烴源巖主要為中下侏羅統的暗色泥巖、油頁巖以及含煤地層。沉積相研究認為，該區侏羅系SQ1主要為湖泊和辮狀河三角洲前緣（平原）沉積；SQ2為辮狀河三角洲平原沉積；SQ3及SQ4為半深湖—深湖沉積；SQ5及SQ6為濱淺湖及三角洲前緣沉積；SQ7為三角洲平原和河流沉積。通過鉆井證實該區主要的有利儲集砂體為：①SQ1高位體系域的辮狀河三角洲平原辮狀河道砂巖、三角洲前緣水下分流河道及河口壩砂巖、濱淺湖灘壩砂巖；②SQ2低位體系域的辮狀河三角洲平原辮狀河道砂巖；③SQ5低位體系域的淺湖灘壩砂巖；④SQ6低位體系域的濱淺湖灘壩及高位體系域的三角洲前緣水下分流河道砂巖。

在層序地層格架內，由于低位體系域、水進體系域和高位體系域的沉積特征及空間位置的差異，形成了不同的生儲蓋配置關系。薩雷布拉克地區有多套有利的儲蓋組合。通過縱向上的體系域沉積特征分析，該區可形成多套有利的儲蓋組合，分別是：①SQ1高位體系域的砂巖儲層與上部含煤地層及SQ3，SQ4和SQ6的泥巖蓋層；②SQ2低位體系域的砂巖儲層與上部水進體系域及SQ3，SQ4和SQ6的泥巖蓋層；③SQ5低位體系域的砂巖儲層與上部水進體系域及SQ6的泥巖蓋層；④SQ7高位體系域的砂巖與上部的泥巖蓋層。

3.2有利地層不整合圈閉

地層油氣藏的勘探前景非常廣闊［11-13］。地層不整合圈閉是指儲集層的上傾方向直接與不整合面相切封閉而形成的圈閉［14-16］，儲層可位于不整合面之上或之下。薩雷布拉克地區經歷了斷陷、斷-坳過渡、坳陷3個階段，可形成地層削蝕不整合和地層上超不整合。其中有利的地層不整合有2個：①SQ1和SQ2地層與上覆地層呈削蝕不整合接觸，可以形成地層削蝕不整合圈閉；②SQ5地層與下伏地層呈上超不整合接觸，可以形成地層超覆不整合圈閉（圖5）。

圖5　薩雷布拉克地區地層不整合圈閉地質剖面Fig.5 Thegeologic section of stratigraphic unconform ity trap in Sarybulak area

3.2.1地層削蝕不整合圈閉

薩雷布拉克地區的地層削蝕不整合圈閉主要發育在鮑東斷裂上升盤，表現為剝蝕不整合的下伏地層呈現單斜形態，以較大角度終止于剝蝕不整合，頂部被不整合及上部沉積的湖相泥巖地層所封閉。SQ1及SQ2地層沉積之后，在構造活動的影響下，鮑東斷裂的上升盤地層抬升遭受剝蝕，頂界面形成區域削蝕不整合，該不整合與下伏SQ1及SQ2地層形成削蝕不整合三角帶（參見圖5）。上部被SQ3和SQ4湖相泥巖所覆蓋，與下部SQ2低位體系域的辮狀河道和SQ1高位體系域的平原辮狀河道、前緣水下分流河道及河口壩、濱淺湖砂壩形成有利的儲蓋組合，而深部的油氣通過鮑東斷裂運移到削蝕不整合三角帶圈閉內，在地層上傾方向形成有利的地層不整合油藏發育區。

3.2.2地層超覆不整合圈閉

薩雷布拉克地區地層超覆不整合圈閉主要發育在鮑東斷裂帶上升盤的SQ5地層。在早侏羅世斷陷時期，鮑東斷裂上升盤的SQ1和SQ2地層抬升明顯，之后在中侏羅世斷-坳過渡期及晚侏羅世坳陷時期沉積了由西向東上超的SQ3，SQ4及SQ5地層。SQ5地層上超于下部的SQ4及SQ2地層之上，形成了上超不整合三角帶（參見圖5）。SQ5早期沉積的灘壩砂體與上部的湖相泥巖及SQ6的湖相泥巖形成了有利的儲蓋組合。同樣，深部的油氣通過鮑東斷裂運移到上超不整合三角帶圈閉內，在地層上傾方向形成了有利的地層上超不整合油藏發育區。

4　結論

（1）薩雷布拉克地區在侏羅紀和白堊紀時期經歷了3次較為明顯的構造運動，形成了3個二級層序，并在二級層序格架內將該區侏羅系劃分為7個三級層序，各三級層序自下而上分為：SQ1（J1sz），SQ2（J1ab），SQ3（J2ds），SQ4（J2kr），SQ5（J3km下段），SQ6（J3km上段）和SQ7（J3ak）。每個三級層序中又可劃分出2～3個體系域。

（2）通過對薩雷布拉克地區侏羅系層序內沉積充填特征的研究認為：早侏羅世斷陷期（SQ1，SQ2）主要發育湖泊及辮狀河三角洲沉積體系；中侏羅世斷坳轉換期（SQ3，SQ4）主要發育湖泊及三角洲沉積體系；晚侏羅世坳陷期（SQ5，SQ6，SQ7）主要發育湖泊、三角洲及河流沉積體系。

（3）薩雷布拉克地區侏羅系有利的地層不整合圈閉主要有SQ1和SQ2與上覆地層形成的地層削蝕不整合圈閉，以及SQ5與下伏地層形成的地層超覆不整合圈閉。

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圖版Ⅰ

（本文編輯：楊琦）

Sedimentary sequenceand stratigraphic unconform ity trap of Jurassic in Sarybulak area，South TurgaiBasin

RAN Huaijiang1，2
（1.CollegeofGeosciences，China University ofPetroleum，Beijing 102249，China；2.Geoscience Center，GreatWallDrilling Company，CNPC，Beijing100101，China）

The South Turgai Basin in kazakhstan is an importanthydrocarbon prospect area，and influenced by the regional structure，the development evolution of Jurassic sedimentary sequence is closely related with tectonic evolution.Because theunexplored favorable structural trapsgradually reduced in the study area，the lithostratigraphic reservoirsbecomean importantexploration target.Based on comprehensivelyanalysisofseismic，well loggingand core data，through tectonic evolution analysis，establishing sequence stratigraphic framework and sedimentary facies analysis，thispaperstudied the characteristicsofsedimentary sequenceand stratigraphic unconformity trap of Jurassic in Sarybulak of A prospectarea，South TurgaiBasin.The results show that：①The Jurassic and Cretaceous in the A prospectareaexperienced three timesof large tectonicmovements，and formed three second-ordersequences.In those second-ordersequencestratigraphic frameworks，the target formationsof Jurassic can bedivided intoseven third-ordersequences，and each third-ordersequencecan besubdivided into two to threesystems tracts.②Lacustrineand braided delta sedimentary systemsmainly developed in early Jurassic fault depression stage（SQ1 and SQ2），lacustrine and delta sedimentary systemsmainly developed in Middle Jurassic fault-depression transform stage（SQ3 and SQ4），and lacustrine，delta and fluvial sedimentary systemsmainly developed in Late Jurassic depression stage（SQ5，SQ6 and SQ7）.③The favorable stratigraphic unconformity trapsmainly include two types：stratigraphic erosion unconformity traps formed by SQ1，SQ2 and the overlying strata，and stratigraphic onlap unconformity trap formed by SQ5 and the underlyingstrata.

sedimentary sequence；stratigraphic unconformity trap；Jurassic；Sarybulak；South TurgaiBasin

P592

A

1673-8926（2015）02-0006-07

2014-10-23；

2014-12-22

國家自然科學基金項目“塔里木盆地古生代關鍵變革期的古構造古地理演變及油氣聚集”（編號：41130422）資助

冉懷江（1982-），男，博士后，主要從事層序地層及沉積儲層方面的研究工作。地址：（100101）北京市朝陽區安立路101號名人大廈1712室。E-m ail：ransi0007@163.com。