庫車東部下侏羅統(tǒng)沉積特征研究

彭 露， 陳 揚(yáng)

（成都理工大學(xué)， 四川 成都 610059）

庫車前陸盆地是我國西部重要的能源基地之一[1]，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源特別是油氣需求越來越大。實(shí)踐證明，前陸盆地油氣勘探具備光明的前景，近年來庫車前陸盆地天然氣的勘探取得重大突破，表明庫車坳陷具備優(yōu)越的油氣聚集條件，它不但蘊(yùn)藏了豐富的天然氣資源，而且也是石油勘探的重要區(qū)域。本文基于大量野外剖面踏勘工作、巖芯觀察成果、測井解釋成果、各類分析測試資料等，對庫車坳陷東部下侏羅統(tǒng)物源進(jìn)行了分析，對其沉積相類型及其沉積演化特征進(jìn)行研究，為該區(qū)侏羅系后續(xù)的油氣勘探開發(fā)提供了充分的理論依據(jù)。

1 物源分析

1.1 碎屑組合特征分析

陸源碎屑巖主要來源于母巖風(fēng)化產(chǎn)物，其碎屑組成特征往往反映母巖性質(zhì)和母巖類型。巖屑是母巖不完全風(fēng)化的碎片，是保持了母巖結(jié)構(gòu)的礦物集合體。巖屑類型是物源區(qū)母巖類型的直接指示。

庫車坳陷東部地區(qū)阿合組和陽霞組砂巖主要為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑砂巖，砂巖中常見花崗巖巖屑，花崗片麻巖巖屑、泥巖巖屑、石英粉砂巖巖屑、碳酸鹽巖巖屑、千枚巖屑，石英片巖巖屑。一些砂巖含鉀長石和鈉長石含量較高，而部分砂巖含鉀長石和鈉長石含量較高，表明研究區(qū)阿合組、陽霞組母巖的形成較為復(fù)雜，但主要由花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖和淺- 中變質(zhì)巖組成，同時(shí)受到沉積巖母巖的影響。

1.2 石英陰極發(fā)光特征分析

陰極發(fā)光是指礦物表面被從陰極射線管中發(fā)射出的高能量電子束轟擊而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象[2]。碎屑沉積巖中常見的長石、巖屑和石英由于來源和母巖的性質(zhì)有所差異而具有不同的陰極發(fā)光特征，從而可以判斷出物源區(qū)性質(zhì)以及物源分區(qū)。但由于長石和巖屑顆粒的不穩(wěn)定性，在搬運(yùn)過程中會發(fā)生諸多變化，所以在物源分析中常常會選擇石英陰極發(fā)光特征來進(jìn)行分析判斷[3]。

在陰極射線的照射下，碎屑巖中石英礦物隨著物源變化而顯示出三種類型（見表1）。其中，來自巖漿巖母巖區(qū)的石英主要發(fā)光顏色為藍(lán)色或藍(lán)紫色，來自變質(zhì)巖母巖區(qū)的石英主要發(fā)光顏色為褐色或棕褐色，來自沉積巖母巖區(qū)的石英一般不發(fā)光。

表1 石英發(fā)光顏色類型與母巖的關(guān)系

對研究區(qū)研究目標(biāo)層位侏羅系地層阿合組（J1a）石英陰極發(fā)光分析結(jié)果進(jìn)行收集整理，分析后發(fā)現(xiàn)，庫車東部下侏羅統(tǒng)砂巖中石英陰極發(fā)光特征比較豐富，既有發(fā)光顏色為褐色及棕褐色的石英，也有發(fā)光顏色為藍(lán)色、藍(lán)紫色的石英，同時(shí)還有少量石英碎屑不發(fā)光，說明研究區(qū)同時(shí)有變質(zhì)巖、巖漿巖和沉積巖母巖供給，但主要是變質(zhì)巖母巖和巖漿巖母巖供給的特點(diǎn)。

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，庫車東部下侏羅統(tǒng)阿合組（J1a）和陽霞組（J1y）砂巖中的石英陰極發(fā)光特征都有比較明顯的分區(qū)性。

阿合組沉積時(shí)期，石英陰極發(fā)光分區(qū)比較復(fù)雜：研究區(qū)東部及西部絕大部分區(qū)域石英主要發(fā)藍(lán)紫色光，反映研究區(qū)總體上受巖漿巖母巖控制的特點(diǎn)；研究區(qū)中部石英主要發(fā)棕褐色光，部分區(qū)域石英發(fā)藍(lán)紫色光，反映研究區(qū)受到變質(zhì)巖母巖和巖漿巖母巖共同影響的特點(diǎn)（見下頁圖1）。

圖1 阿合組石英陰極發(fā)光分區(qū)圖

陽霞組沉積時(shí)期，克孜勒努爾溝以東地區(qū)主要為棕褐色光石英陰極發(fā)光區(qū)，反映總體受變質(zhì)巖母巖控制的特點(diǎn)，克孜勒努爾溝以西地區(qū)的石英主要發(fā)藍(lán)紫色光，反映總體受變質(zhì)巖母巖控制的特點(diǎn)（見圖2）。

圖2 陽霞組石英陰極發(fā)光分區(qū)圖

研究區(qū)石英碎屑陰極發(fā)光的性質(zhì)表現(xiàn)出東、西方向分異的特點(diǎn)，但基本上沒有明顯的南、北方向分異性，由此可以從側(cè)面反映出研究區(qū)物源主要為南—北向的特征。

1.3 重礦物特征分析

重礦物分析是物源分析常用的一種手段，包括單礦物地球化學(xué)特征分析、重礦物組合及穩(wěn)定/不穩(wěn)定重礦物相對含量變化等方法。

1.3.1 單礦物地球化學(xué)特征分析法

主要是利用電子探針技術(shù)對輝石、角閃石、十字石、石榴石、尖晶石、硬綠泥石、綠簾石、鋯石、磷灰石、金紅石等單礦物顆粒進(jìn)行分析，分析其地球化學(xué)分異特征，判斷其來源方向。該方法伴隨著電子探針分析技術(shù)的發(fā)展而逐步應(yīng)用。

主要利用電子探針技術(shù)，分析重礦物的化學(xué)成分、含量、光學(xué)性質(zhì)等。針對每種重礦物的特征和特定元素含量，利用其典型的化學(xué)成分測定圖或指數(shù)（ATi，RZi，MZi，GZi，CZi）來確定其來源。

1.3.2 重礦物組合分析

重礦物組合分析方法的應(yīng)用是基于重礦物之間嚴(yán)格的共生關(guān)系。在同一沉積盆地中，同一時(shí)期的沉積物具有相同的碎屑組成，而不同時(shí)期的沉積物含有不同的碎屑物質(zhì)。據(jù)此，利用不同時(shí)期重礦物含量和水平方向的趨勢，可以推斷出材料來源的方向[4]。確定不同物源區(qū)沉積物的影響范圍、特別是在多源相和礦物類型復(fù)雜的情況下，利用重礦物組合分析方法進(jìn)行物源分析結(jié)果較為可靠。

通過分析碎屑巖的重礦物組合，不僅可以確定不同物源的影響范圍，還可以根據(jù)重礦物組合推斷出母巖的性質(zhì)和類型。一般來說,不同類型的母巖具有不同的礦物成分、風(fēng)化破壞后,產(chǎn)生不同的重礦物組合。因?yàn)橐粋€(gè)重礦物（如電氣石,可產(chǎn)生酸性巖漿巖，偉晶巖、變質(zhì)巖中），因此很難依靠單一的物種來判斷母巖的性質(zhì)和類型，母巖的性質(zhì)應(yīng)根據(jù)多種重礦物的組合和輕礦物的組合來推斷。

根據(jù)搬運(yùn)過程中重礦物的抗風(fēng)化能力的不同，重礦物可分為穩(wěn)定型和不穩(wěn)定型，隨著搬運(yùn)距離的增大，穩(wěn)定重礦物含量相對增高，而不穩(wěn)定重礦物含量相對降低。

因此，可以分析穩(wěn)定和不穩(wěn)定成分在平面內(nèi)的分布和變化規(guī)律，判斷輸沙方向，最常用的是三種超穩(wěn)定重礦物（鋯石、電氣石、金紅石）相對含量等值線圖（簡稱“ZTR”指數(shù)），分析其來源方向。在數(shù)據(jù)豐富的情況下，可以明確各源系統(tǒng)的影響分布范圍，甚至水流的擴(kuò)散方向[5]。

1.3.3 重礦物組合分區(qū)特征

庫車坳陷東部不同沉積時(shí)期重礦物組合在平面上具有明顯的分區(qū)性。阿合組沉積期研究區(qū)砂巖中重礦物組合特征比較復(fù)雜：研究區(qū)東部明南1 井以東地區(qū)主要為石榴石高含量區(qū)，說明母巖區(qū)大量變質(zhì)巖已剝蝕；依深4 井- 吐格爾明30 團(tuán)依鋯石含量較高為特征，說明其母巖區(qū)以沉積巖為主的特點(diǎn)；克孜勒努爾溝—迪北102 井一帶具有以較高的白鈦礦含量，礦石特征為母巖區(qū)以巖漿巖為主；克孜勒努爾溝以西地區(qū)砂巖中鋯石、電氣石、鐵礦石、石榴石等重礦物的相對含量較接近，具有混源區(qū)的特點(diǎn)。同時(shí)，其物源為巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖。

庫車坳陷北部構(gòu)造帶下侏羅統(tǒng)砂巖中，重礦物的組合特征表明，研究區(qū)不同沉積巖、不同部位的性質(zhì)及組合存在較大差異。與母巖區(qū)構(gòu)造活動的差異性有關(guān)。在不同的沉積時(shí)期，砂巖中重礦物組合在平面上表現(xiàn)出明顯的東西分異特征，但沒有明顯的南北分異，側(cè)面反映了物源方向。該方向的南北向和野外露頭砂巖主要南傾的交錯(cuò)層理的特征相結(jié)合。可以確定，阿合組和陽霞組研究區(qū)主要來源于北部天山南部造山帶。

2 沉積相分析

2.1 巖石組合特征

沉積巖巖性是一個(gè)非常重要的相標(biāo)志，尤其是巖性組合，可以反映出礦床形成過程中的沉積環(huán)境。庫車坳陷下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育主要為一套細(xì)礫巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖與粉砂巖及泥巖互層，自下而上泥巖顏色由還原色逐漸向氧化色轉(zhuǎn)變。碎屑巖的結(jié)構(gòu)成熟度主要取決于碎屑顆粒的分選和磨圓，庫車坳陷東部下侏羅統(tǒng)礫巖中碎屑顆粒的分選和磨圓一般，反映其結(jié)構(gòu)成熟度不高，為陸相沉積環(huán)境的產(chǎn)物。碎屑巖的成分成熟度標(biāo)志著沉積碎屑組分的變化，其中穩(wěn)定礦物的相對含量是判別碎屑巖成熟度的主要依據(jù)。結(jié)合碎屑巖的成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度，可以確定流體性質(zhì)和沉積水動力條件的強(qiáng)度以及搬運(yùn)距離。

庫車坳陷東部下侏羅統(tǒng)砂巖具有較高的不穩(wěn)定礦物和不穩(wěn)定巖屑，尤其是長石類礦物、花崗巖巖屑和泥、粉砂巖巖屑含量較高，反映出沉積區(qū)距物源區(qū)不遠(yuǎn)，搬運(yùn)距離較近的特征。而下侏羅統(tǒng)沉積中厚層-塊狀礫巖、含礫粗砂巖及中- 粗砂巖的大量發(fā)育，反映其沉積時(shí)期具有較強(qiáng)的水動力條件。大多數(shù)砂巖均含有較低的雜基組分，碎屑顆粒分選、磨圓度一般，說明主要為牽引流沉積。少量砂巖分選、磨圓度差，雜基含量高，主要為重力流沉積。

2.2 沉積相劃分

庫車坳陷東部阿合組及陽霞組砂、礫巖中主要發(fā)育一套與牽引流相關(guān)的沉積構(gòu)造組合，結(jié)合其浪成交錯(cuò)層理、浪成波痕等水下沉積標(biāo)志和地震相標(biāo)志，可以確定：研究區(qū)阿合組及陽霞組主要發(fā)育一套三角洲-湖泊相沉積，同時(shí)部分層位局部地區(qū)發(fā)育少量扇三角洲沉積；其中阿合組及陽霞組地層整體具有較高的砂、泥質(zhì)量比，粒度較粗主要為辮狀河三角洲沉積，在研究區(qū)南部可能發(fā)育少量湖相沉積。

2.2.1 辮狀河三角洲

庫車坳陷東部辮狀河三角洲可劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣及前辮狀河三角洲3 個(gè)亞相，進(jìn)一步可劃分為分流河道、分流間洼地、水下分流河道、分流間灣、河口壩及前三角洲泥等6 種沉積微相。辮狀河三角洲沉積的河道砂體結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度一般都較低，常由厚層的砂、礫巖體夾薄層的泥、粉砂巖層，或者由多個(gè)砂、礫巖體直接沖刷接觸，形成多個(gè)間斷砂礫巖的正韻律沉積，砂礫巖中常見各類大型交錯(cuò)層理，沖刷面極為常見。

2.2.2 扇三角洲

扇三角洲主要發(fā)育于庫車坳陷北部構(gòu)造帶阿合組、陽霞組及克孜勒努爾組，以砂礫巖混雜堆積沉積、成分結(jié)構(gòu)成熟度極低為特征，巖石多呈塊狀，可劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲3 個(gè)亞相，根據(jù)沉積標(biāo)志進(jìn)一步可以識別出分流河道、水下分流河道、分流間灣等沉積微相，其剖面結(jié)構(gòu)可見多個(gè)間斷正韻律沉積。

2.3 沉積相展布特征

庫車坳陷東部阿合組- 陽霞組沉積時(shí)期，由于受基準(zhǔn)面升、降變化控制，三角洲和湖泊沉積的發(fā)育程度存在較大差異：阿合組沉積時(shí)期，研究區(qū)辮狀河三角洲的砂體最為發(fā)育，具有極高的砂/泥比值，而陽霞組沉積時(shí)期砂/泥比值有逐漸降低的趨勢，反映源區(qū)構(gòu)造活動逐漸減弱和陸源碎屑物質(zhì)供給逐漸減少的特征。

阿合組沉積時(shí)期，研究區(qū)仍然以發(fā)育辮狀河三角洲沉積為主，但局部開始發(fā)育少量扇三角洲沉積，表明這一沉積時(shí)期局部仍然存在強(qiáng)烈的構(gòu)造活動；陽霞組沉積時(shí)期研究區(qū)總體繼承了辮狀河三角洲沉積的展布特征，但僅在研究區(qū)中部還有少量扇三角洲沉積發(fā)育，表明這一沉積時(shí)期構(gòu)造活動有逐漸減弱的趨勢。

3 結(jié)論

1）庫車坳陷東部阿合組及陽霞組物源主要來自北部南天山構(gòu)造帶，以巖漿巖和變質(zhì)巖母巖區(qū)為主。

2）庫車坳陷東部阿合組及陽霞組以發(fā)育辮狀河三角洲- 湖泊沉積為主，局部地區(qū)發(fā)育少量扇三角洲沉積，北部山前帶是辮狀河三角洲發(fā)育的主要區(qū)域。