哈密天山鄉二疊紀庫萊組沉積特征與石油地質意義

劉書丞（湖北省武漢市蔡甸區長江大學，湖北武漢430100）

哈密天山鄉二疊紀庫萊組沉積特征與石油地質意義

劉書丞（湖北省武漢市蔡甸區長江大學，湖北武漢430100）

該剖面地處吐哈盆地東北緣，出露居里得能組、庫萊組，為庫萊組建組剖面位置。庫萊組下與居里得能組角度不整合接觸，上被第三系覆蓋。針對對本剖面庫萊組的研究以及庫萊組與大熱泉子組的接觸關系等問題開展工作。這對于認識哈密地區二疊紀的沉積及構造演化十分重要。研究認為庫萊組為晚二疊世沉積，與北山地區的方山口組、紅巖井群，阿拉善地區的哈爾蘇海組，東北地區林西組時代相當。

吐哈盆地；晚二疊世；庫萊組；沉積特征；石油地質意義

一、概述

該路線地處吐哈盆地東北緣，出露居里得能組、庫萊組，為庫萊組建組剖面位置。庫萊組下與居里得能組角度不整合接觸，上被第三系覆蓋。本路線重點就庫萊組的地層時代、巖性特征、建造組成、充填序列、層序地層、沉積類型，以及庫萊組與大熱泉子組的接觸關系等問題開展工作。剖面位于哈密市東北60km天山鄉庫普地區。出露地層為晚二疊世庫萊組，剖面呈北→南向，剖面北部為上石炭統居里德能組b段火山巖，兩者間為角度不整合接觸，南部被第三系覆蓋。

居里得能組C2J：主要巖性為深灰，灰綠，紫灰色輝綠玢巖，玄武玢巖，安山玢巖，英安斑巖，同質火山灰凝灰巖，晶屑巖屑凝灰巖，層凝灰巖，角礫狀凝灰巖，灰黑色炭質泥質粉砂巖，細-中粒長石質雜砂巖，礫巖，砂礫巖，硅質巖，與上覆地層沙雷塞爾克組整合接觸，與下伏地層未見直接接觸。

庫萊組P2K：巖性以紫紅色，黃綠色，灰黃色巖屑砂巖，粉砂質泥巖，礫巖為主，上部至頂部礫巖較多，常夾炭質泥巖，鐵質碎屑巖，灰巖，凝灰巖并以此為特征。

二、剖面建造、組成

剖面處庫萊組主要為碎屑巖沉積建造，夾少量灰巖透鏡體建造。碎屑巖主要為灰綠、綠灰色中細粒長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、石英砂巖、中細礫巖、粉砂巖，灰色、黑灰色鈣質泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖；其中礫巖、砂礫巖、中細粒砂巖主要為正粒序，砂礫巖多為透鏡狀產出，中細粒砂巖主體延伸穩定，部分呈透鏡狀產出；泥巖與粉砂巖多呈逆粒序產出。灰巖主要為灰色，呈灰巖透鏡體產出，未見化石。垂向上，整體來看，下部主要為砂礫巖、中細粒砂巖與泥巖、粉砂巖互層產出，中部主要為泥巖、粉砂巖與細粒巖屑石英砂巖、長石巖屑砂巖互層夾少量泥灰巖、粉砂質灰巖，上部主要為泥巖、粉砂巖與細粒砂巖夾少量灰巖、砂礫巖；頂部為紫紅色泥巖、灰綠色粉砂巖、細砂巖、紫紅色砂礫巖。

三、層序特征

本處庫萊組中部發育一Ⅱ型層序界面，界面之下的泥巖、粉砂巖、泥灰巖（淺海陸棚、臨濱相）明顯發生消截，之上為灰綠色細粒長石巖屑砂巖，部分地區發育含礫砂巖，礫石主要為長石巖屑砂巖，礫石的磨圓度很好，呈滾圓狀。

上部發育一Ⅰ型層序，為一深切谷充填沉積，對下伏層淺海陸棚相泥巖、泥灰巖、臨濱相粉砂巖具有明顯的深切作用，界面之上為辮狀河道沉積的紫紅色礫巖層，礫巖含礫石50%左右，主要為巖屑砂巖（來自庫萊組本身），礫徑3-5cm，分選中等，磨圓很好，呈滾圓狀，砂質膠結，細礫結構，據明顯的正粒序，呈透鏡狀，與下伏層據明顯的沖刷。調查發現，區內庫萊組層序以海侵體系域為主，低位（陸架邊緣）體系域、高位體系域發育相對較少，表明水體整體較深，這有利于烴源巖的發育與保存。

四、沉積相特征

根據微量元素標志以及其判別標準，結合測試結果。可知：

Sr/Ba因而Sr/Ba比值隨著遠離海岸而逐漸增大。一般認為淡水沉積物Sr/Ba＜1，而在海相沉積物中則＞1。研究區Sr/Ba最小值為0.13，最大值為1.55，平均值為0.5，故推測為過渡相半咸水沉積。

B/Ga與古鹽度呈正相關性，可以據此判斷沉積環境，當B/ Ga＞4.5時，屬于海相環境；B/Ga介于3.3-4，5之間時，屬于過度環境；當B/Ga＜3.3時，屬于淡水沉積。根據數據，研究區內B/Ga最小值為1.99，最大值為5.98，平均值為4.11，則根據標準，反映古水體整體為半咸水環境。

V/（V+Ni）可以反映沉積介質氧化還原性，V/（V+Ni）＞0.46為還原環境，V/（V+Ni）＜0.46為氧化環境，通過實驗數據可知研究區內V/（V+Ni）最小值為0.61，最大值為0.73，平均值為0.67，根據標準，該區為較強還原的沉積環境。

圖 新疆天山鄉庫萊組B，Ba，Ni，V元素分布

對于稀土元素，沉積巖的稀土元素特征可以較好的反映沉積水體介質的氧化-還原條件，Elderfield等（1982）把稀土元素中Ce與鄰近的La和Nd元素相關的變化成為鈰異常，并提出Ceanem=Lg［3Cen/（2Lan+Ndn）］，式中Cen，Lan及Nd實測數值與北美頁巖標準化之后的數值，當Ceanem＞-0.1時，表示Ce富集，指示水體環境缺氧，還原的古水體環境，Ceanem＜-0.1時指示Ce負異常，反映氧化環境。區內泥巖Ceanem介于-0.069到-0.013之間，平均-0.037，均大于-0.1，表明區內二疊紀水體處于缺氧還原環境，該水體環境有利于有機質的保存。

根據Th/U，Mo等的標準Mo大于5ppm常指示古水深大于250m，區內測試結果為最小值為2.47，最大值為3.92，平均值為3.24（見表3），Mo值多小于5ppm，Ni普遍小于150ppm，表明該區覆水深度為較淺的淺海陸棚背景，與前述認識較為一致。

圖 新疆天山鄉庫萊組Th，U，Mo元素分布

1.對于地質學研究方法，通過調查發現認為區內主體為淺海陸棚、辮狀河三角洲、闊海岸相，頂部發育部分陸相沉積。位于辮狀三角洲前緣后方靠陸一側，主要由眾多辮狀分流河道和分流間平原組成。

（1）.辮狀河三角洲平原：三角洲沉積的陸上部分，范圍：從河流大量分叉位置-海平面以上的廣大河口區，是與河流有關的沉積體系在海濱區延伸。分支河道和沼澤沉積構成該亞相的主體，這是與一般河流的重要區別。

（2）辮狀三角洲前緣：位于三角洲平原外側的向海方向，處于海平面以下，為河流和海水的劇烈交鋒帶，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體。

2.開闊海岸處于局限海岸與淺海陸棚的過渡地帶，屬于無障壁島環境，區內水動力條件復雜，受河流、波浪、海流及潮沙作用的相互影響。沉積物類型簡單，主要為不同粒度的砂巖及粉砂巖，含少量粉砂質泥巖、含爍砂巖，碎屑巖的成分成熟度與結構成熟度較高，沉積構造多樣。區內石炭二疊系中該類沉積體系十分廣泛，不同地區不同層組皆有分布。可進一步劃分為后濱、前濱及臨濱等沉積相。

（1）后濱：后濱位于平均高潮線與特大高潮線之間。區內石炭-二疊系的此類沉積多處均有所見及，其巖性多為石英細爍巖、含爍砂巖及細砂巖等，分選中等到較好，磨圓中等，其成分成熟度和結構成熟度均較高，常具有正粒序特征，發育平行層理，巖層橫向分布穩定。

（2）前濱：前濱位于平均高潮線與平均低潮線之間的潮間帶，地形平坦，起伏較小，并逐漸向海傾斜。區內石炭-二疊系該類沉積分布較多，其巖性主要為中細砂巖，包括各種類型的石英砂巖及巖屑砂巖等，砂巖的分選、磨圓均較好，其成分成熟度、結構成熟度均較高，層理、層面構造豐富，對稱、干涉波痕等層面構造。

（3）臨濱：臨濱位于平均低潮線至浪基面之間的潮下帶。巖性主要為粉細砂巖，細砂巖，和泥質粉砂巖及粉砂質泥巖，分選較好，磨圓中等，發育水平層理，形態穩定，橫向延伸遠，常與淺海相的泥巖及前濱相的砂巖交互沉積。

3.淺海陸棚體系：淺海陸棚是指位于浪基面之下，向外海與大陸斜坡相接。從環境上看，淺海陸棚向陸與臨濱相鄰，向海與大陸斜坡相接。之上主體為辮狀河三角洲相夾少量淺海陸棚相、開闊海岸相；之上主體為淺海陸棚相的泥巖、泥灰巖夾臨濱相粉砂巖。中期下部主體為開闊海岸相的前濱相的細砂巖及臨濱相的粉砂巖夾少量淺海陸棚相及泥巖；中部主體為淺海陸棚相泥巖、泥灰巖夾臨濱相粉砂巖、開闊海岸相細砂巖，此時為本組沉積水體最深時期；上部為淺海陸棚相與開闊海岸相交互夾少量辮狀河三角洲相沉積。晚期主體為陸相沉積（紫紅色泥巖、含礫砂巖、砂礫巖）的辮狀河相沉積（見表1）

沉積背景海相海相海相沉積體系辮狀河三角洲開闊海岸淺海陸棚主要沉積相辮狀三角洲平原辮狀三角洲前緣后濱前濱（含沿岸沙壩）臨濱碎屑巖陸棚碳酸鹽陸棚主要沉積亞相分流間平原辮狀分流河道辮狀河口砂壩，辮狀遠砂壩陸棚砂陸棚灰泥主要巖石類型灰黑色泥巖，含粉砂泥巖，粉砂巖含礫中粗砂巖，砂質細礫巖和中細砂巖含礫中粗砂巖，砂質細礫巖和中細砂巖石英巖屑砂巖和長石巖屑石英砂巖石英細礫巖，砂質細礫巖，（含礫）中粗粒長石石英砂巖，中細粒石英巖屑砂巖粉細砂巖夾泥巖灰黑色泥巖，含粉砂泥巖夾粉細砂巖薄層灰巖和泥灰巖發育層位庫萊組于哈密庫普庫萊哈密庫普庫萊哈密庫普庫萊

五、石油地質意義

層序上來看，區內庫萊組層序以海侵體系域為主，低位（陸架邊緣）體系域、高位體系域發育相對較少，表明水體整體較深，這有利于烴源巖的發育與保存。區內發育大量的灰黑色泥巖也證實了這一點。

沉積相方面，區內主體為淺海陸棚相沉積，為優質烴源巖的發育提供了天然保障；開闊海岸相發育的成熟度較高的砂巖層以及辮狀河三角洲相的砂礫巖層、砂巖層可以作為優質儲集層；同時淺海陸棚相與開闊海岸相、辮狀河三角洲相呈夾層或交互相產出，組成了較好的生、儲、蓋組合。

綜上認為，區內晚二疊紀具有較好的油氣資源前景。