塔里木盆地羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組物源分析

程 明 劉永福 劉運(yùn)宏 孫 琦 周思宇 蔣 俊

（1中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院；2中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院）

0 引言

塔北隆起北部斜坡區(qū)作為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道，一直是勘探的熱點(diǎn)地區(qū)，目前在斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣田，包括卻勒油氣田、羊塔1油氣田等。自中秋1井在白堊系巴什基奇克組取得重大突破后[1]，作為重點(diǎn)勘探層系的斜坡區(qū)白堊系各層組再次成為研究的熱點(diǎn)。

羊塔11井位于塔北隆起輪臺(tái)凸起，于2013年8月完鉆，鉆揭白堊系亞格列木組76.5m。亞格列木組為一套弱還原—弱氧化環(huán)境下的辮狀河三角洲相沉積，中上部以中厚層—巨厚層層狀含礫細(xì)砂巖、中砂巖、含礫中砂巖，以及中厚層層狀綠灰色小礫巖為主，夾中厚層層狀灰色泥巖；下部為中厚層—厚層層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖；底部為中厚層層狀細(xì)砂巖。在后期勘探部署中，羊塔11井周緣亞格列木組砂體展布、沉積相劃分等的研究均涉及物源分析，通過物源分析，可以確定砂體走向、沉積相的劃分及優(yōu)勢儲(chǔ)層空間分布。

羊塔11井周緣白堊系亞格列木組母巖物源存在3種觀點(diǎn)：①位于羊塔11井南部的羊塔10井缺失亞格列木組，位于羊塔11井東北向的星火3井亞格列木組逐漸增厚、砂巖粒度也逐漸變粗，因此認(rèn)為物源來自東北向庫車山前造山帶物源區(qū)；②羊塔11井南部的英買力低凸起從震旦系、寒武系一直剝蝕到二疊系，為雅克拉地區(qū)亞格列木組重要物源區(qū)，理應(yīng)成為羊塔11井山前近源沉積物源區(qū)；③羊塔11井巖心巖礦觀察表明存在多種變質(zhì)巖巖屑，英買力低凸起發(fā)育玄武巖巖漿，物源區(qū)應(yīng)為西部溫宿凸起。鑒于3種觀點(diǎn)存在較大分歧，涉及后續(xù)沉積相劃分方案、砂體展布特征與勘探部署，需要認(rèn)真開展該區(qū)物源分析，為沉積相劃分與砂體展布分析奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

在物源分析中，陰極發(fā)光分析技術(shù)可作為一種有效手段。對(duì)米倉山—大巴山前緣須家河組硅質(zhì)礫巖[2]、柴達(dá)木盆地鄂博梁地區(qū)新近系[3]、鄂爾多斯盆地東南部山2段[4]、鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)二疊系山西組1段—石盒子組8段碎屑巖[5]、西湖凹陷中北部花港組[6]、樂東—陵水凹陷峽谷水道碎屑沉積物[7]、鄂爾多斯盆地環(huán)縣—正寧地區(qū)長9油層組[8]、鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組[9]的物源分析中，陰極發(fā)光技術(shù)均有積極作用。

本文針對(duì)羊塔11井及其周緣物源，利用陰極發(fā)光技術(shù)進(jìn)行了有益的嘗試，通過分析相關(guān)資料尤其是薄片陰極發(fā)光資料，從巖石學(xué)和陰極發(fā)光礦物學(xué)的角度研究羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組物源。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地震屬性分析資料對(duì)亞格列木組古水流方向、砂體空間展布與沉積體系進(jìn)行研究，以期為后續(xù)勘探部署提供可靠資料。

1 羊塔11井周緣主要母巖剝蝕區(qū)

羊塔11井位于塔里木盆地輪臺(tái)凸起西部（圖1）。塔北隆起是一個(gè)古生代殘余古隆起，印支末期在強(qiáng)烈擠壓抬升作用下，構(gòu)造高部位缺失三疊系，局部殘存三疊系；燕山期整體沉降，構(gòu)造北翼白堊系亞格列木組開始超覆沉積在三疊系之上，隨著該區(qū)的進(jìn)一步沉降，亞格列木組之上廣泛沉積一套巨厚的濱淺湖相泥巖，構(gòu)成良好蓋層。

圖1 羊塔11井區(qū)井位示意圖Fig.1 Well Location sketch map of the Yangta 11 well block

在物源分析之前，應(yīng)弄清楚盆地周緣古陸，以明確母巖剝蝕區(qū)。應(yīng)用巖石類型、構(gòu)造屬性、石英陰極發(fā)光特征等多種分析技術(shù)，對(duì)庫車坳陷白堊系巴什基奇克組碎屑巖物源分析認(rèn)為，物源區(qū)為北部的天山、東南部的庫魯克塔格地區(qū)和西南部的溫宿凸起[10]。烏什凹陷烏參1井白堊系亞格列木組地震反射具有南北雙向物源的特征，北部物源區(qū)為南天山褶皺帶，南部物源區(qū)為溫宿凸起。砂巖碎屑成分分析表明，烏什凹陷及庫車坳陷白堊系存在3個(gè)較為明顯的物源區(qū)：天山南側(cè)的再循環(huán)造山帶、溫宿凸起再循環(huán)造山帶快速抬升區(qū)、塔北隆起或東—東南方向的大陸蝕源區(qū)[11]。

庫車坳陷下白堊統(tǒng)向南超覆于輪臺(tái)凸起之上[12]，庫車坳陷北部露頭克孜勒努爾溝白堊系亞格列木組和巴什基奇克組底部均發(fā)育一大套扇三角洲平原相泥石流沉積，亞格列木組與舒善河組之間，扇三角洲平原相突變?yōu)闉I淺湖相沉積[13]。庫車坳陷西北部露頭卡普沙良河剖面下白堊統(tǒng)亞格列木組下部發(fā)育早晚兩期半深湖相濁積扇沉積，上部主要發(fā)育淺湖相泥巖與沙壩沉積[14]，向上水體變淺。從東部的克孜勒努爾溝到西部卡普沙良河剖面，沉積相從扇三角洲遞變?yōu)楹喑练e，水體逐漸變深。

綜合上述資料可知，羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組可能存在以下幾個(gè)物源區(qū)：溫宿凸起、輪臺(tái)凸起、庫車坳陷（表1）。

表1 羊塔11井周緣主要物源區(qū)概況Table 1 Overview of primary provenances in the peripheral of Well Yangta 11

溫宿凸起為長期發(fā)育的殘余古凸起，阿1井鉆井顯示二疊系存在流紋巖；溫參1井中元古界阿克蘇群鉆遇1624m厚石英片巖。輪臺(tái)凸起齊滿1井在古元古界鉆遇42m雜色混合巖化花崗巖，巖心顏色不均，以肉紅色為主，棕灰色、灰白色次之；輪臺(tái)凸起西緣英買30井在二疊系鉆遇1009m凝灰?guī)r、火山角礫巖、玄武巖；英買16井在二疊系鉆遇1012m流紋巖、玄武巖。庫車坳陷下三疊統(tǒng)巖石類型主要為沉積巖、中高級(jí)變質(zhì)巖，來源于碰撞造山帶和褶皺沖斷帶及混合造山帶；中三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)巖石類型包括變質(zhì)巖和酸性火山巖，與弧造山帶及混合造山帶關(guān)系密切；上侏羅統(tǒng)—白堊系巖石類型復(fù)雜。下白堊統(tǒng)亞格列木組礫巖和不穩(wěn)定碎屑組分的發(fā)育主要與天山構(gòu)造隆升和向南推進(jìn)有關(guān)[15]。

羊塔11井周緣物源區(qū)鉆井資料揭示，溫宿凸起以中元古界阿克蘇群石英片巖為主，二疊系流紋巖次之；輪臺(tái)凸起以古元古界混合巖化花崗巖為主，二疊系玄武巖次之；庫車坳陷以再旋回沉積巖為主，二疊系玄武巖次之。三者皆可能為羊塔11井物源供應(yīng)區(qū)。

白堊系亞格列木組沉積期和舒善河組沉積早期，庫車坳陷的沉積古地理南北分帶明顯，具有南北雙向提供物源的特征，粗碎屑分布在該坳陷較陡的北側(cè)[16]。滿加爾坳陷雅克拉地區(qū)白堊系亞格列木組以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主[17]。滿加爾坳陷沙雅西—輪臺(tái)地區(qū)白堊系亞格列木組整體為一套棕紅色陸相碎屑巖沉積，包括扇三角洲、辮狀河三角洲等沉積體系[18]。相關(guān)研究均認(rèn)為，輪臺(tái)凸起為其南北兩側(cè)亞格列木組重要物源區(qū)。

2 物源分析

在物源分析中，常采用砂巖類型、巖屑類型、陰極發(fā)光等方法。不同成因、不同產(chǎn)狀的石英為最有效的物源指示劑[19]。當(dāng)然各種物源分析方法既有其優(yōu)點(diǎn)，也有其局限性，需進(jìn)行綜合判斷[20]。

2.1 巖石組分分析

巖石薄片分析表明，羊塔11井白堊系亞格列木組碎屑骨架顆粒以巖屑為主，含量平均為61%，石英含量平均為21.7%，長石含量平均為16.8%。巖屑中火成巖含量為27.1%，主要為酸性噴出巖、花崗巖等巖屑；變質(zhì)巖含量為22.9%，主要為硅質(zhì)巖、石英巖、千枚巖等；沉積巖含量為10.6%；填隙物主要為泥質(zhì)，少量高嶺石，偶見方解石。羊塔10井亞格列木組巖石組分以石英為主，石英含量為39%，巖屑中火成巖含量明顯高于羊塔11井，火成巖含量為35%，變質(zhì)巖含量為14%，沉積巖含量為4%。羊塔10井白堊系舒善河組成熟度高于羊塔11井白堊系亞格列木組，顯示兩者物源存在差異。

巖石薄片中巖屑組分表明，羊塔10井白堊系舒善河組5773.07m處常見流紋巖顆粒、熔結(jié)凝灰?guī)r顆粒，具球粒霏細(xì)結(jié)構(gòu)，見鉀長石斑晶，物源為英買力低凸起二疊系火成巖產(chǎn)物，屬近物源快速堆積成因。羊塔11井亞格列木組5953.28m處則見花崗巖、千枚巖巖屑，5955.40m處見花崗巖巖屑，具顯微文象結(jié)構(gòu)，巖屑組分與羊塔10井白堊系舒善河組巖屑組分相差甚大。羊塔11井白堊系亞格列木組巖屑含量偏高，火成巖、變質(zhì)巖分選差，常見母巖典型結(jié)構(gòu)，如花崗巖具顯微文象結(jié)構(gòu)、變質(zhì)巖具典型片巖特征等，具近物源區(qū)沉積特征。

2.2 陰極發(fā)光分析

陰極發(fā)光技術(shù)可用于判斷沉積巖中石英的母巖來源，石英、長石等不同造巖礦物的陰極發(fā)光特點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的地質(zhì)條件[21]。火成巖石英陰極發(fā)光以藍(lán)色為主，反映了石英結(jié)晶作用的溫度[22]。高溫火成巖中的石英多發(fā)藍(lán)色、紫色、紅色光，深變質(zhì)巖的石英多發(fā)藍(lán)紫色光，淺變質(zhì)巖多發(fā)棕色光，沉積巖的石英不發(fā)光[23]。發(fā)紅色光的石英為火山活動(dòng)產(chǎn)物，巖漿中高溫石英因自身結(jié)晶時(shí)環(huán)境溫度較低、結(jié)晶速度較快而發(fā)紅色光[24]。堿性長石以發(fā)亮藍(lán)色光為主，斜長石多以發(fā)暗藍(lán)色光為主，透長石發(fā)褐色光，更長石發(fā)黃綠色光。低溫變質(zhì)巖中長石的發(fā)光顏色受變質(zhì)作用影響，發(fā)褐色光或近于不發(fā)光[25]。

溫參1井中元古界阿克蘇群3402.49m處為變質(zhì)石英片巖，巖石具片狀構(gòu)造、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石英呈拉長的棒狀鑲嵌分布，白云母呈平行定向性排列。陰極發(fā)光顯微鏡下，石英以發(fā)棕褐色光為主，鈉長石發(fā)黃綠色光（圖2a、b）。

陰極發(fā)光分析表明，羊塔11井亞格列木組石英發(fā)紫色光，具高溫熔融港灣狀特征，鉀長石發(fā)亮藍(lán)色光、透長石發(fā)棕褐色光（圖2c、d），火成巖石英陰極發(fā)光特征明顯不同于溫參1井阿克蘇群變質(zhì)巖石英發(fā)光特征。鄰近溫宿凸起的烏參1井白堊系舒善河組常見硅化石灰?guī)r顆粒，羊塔11井白堊系亞格列木組則少見硅化石灰?guī)r顆粒。陰極發(fā)光及巖屑組分均表明，羊塔11井亞格列木組物源不是來自溫宿凸起。

英買35-1井志留系柯坪塔格組上段5570.89m處中粒巖屑石英砂巖中，石英含量高達(dá)78%，普遍具次生加大邊，陰極發(fā)光顯微鏡下以紫色發(fā)光為主，常見紅色石英。紫色發(fā)光石英是在高溫條件下快速冷卻形成的，產(chǎn)于深成巖、火山巖和接觸變質(zhì)巖中 （圖2e、f）。

羊塔11井白堊系亞格列木組以紫色發(fā)光為主的火成巖石英結(jié)晶溫度也低于英買35-1井志留系以紫色發(fā)光為主的源于火成巖的石英結(jié)晶溫度。羊塔11井亞格列木組陰極發(fā)光特征與英買35-1井志留系存在明顯差異，表明羊塔11井白堊系亞格列木組物源不是來自英買力凸起。

齊滿1井古元古界5812.45m處為變質(zhì)花崗巖，主要由不等晶長石、石英組成，其中長石含量為58%，石英含量為30%，具他形—自形、粒狀結(jié)構(gòu)，局部具變粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石結(jié)晶粗大，粒徑最大為7mm。長石具較強(qiáng)的白云母化，大多被交代成殘余狀，形成似顯微鱗片狀，白云母具集合體特征（圖2g、h）。齊滿1井古元古界變質(zhì)花崗巖石英以發(fā)紫色光為主、鉀長石以發(fā)亮藍(lán)色光為主，陰極發(fā)光特征與羊塔11井亞格列木組一致。

綜合分析溫參1井、烏參1井、英買35-1井、羊塔11井、齊滿1井陰極發(fā)光特征認(rèn)為，羊塔11井白堊系亞格列木組物源主要來自塔北隆起中部輪臺(tái)凸起古元古界混合巖化花崗巖物源區(qū)。

3 沉積相分析

地震勘探技術(shù)的進(jìn)步對(duì)庫車坳陷及其周緣高陡構(gòu)造分析與鹽下白堊系油氣藏的發(fā)現(xiàn)具有重要作用[26-29]。

庫車坳陷侏羅紀(jì)末期碎屑物源仍以盆地北部邊緣再旋回造山帶為主，但南緣隆起已開始提供物源[30]，下白堊統(tǒng)底部亞格列木組礫巖為早白堊世初期逆沖推覆活動(dòng)的產(chǎn)物[31]。庫車坳陷下白堊統(tǒng)存在地層幾何形態(tài)的重大轉(zhuǎn)變以及內(nèi)部削截反射終止點(diǎn)的遷移，卡普沙良群的下部和上部分別發(fā)育大套向逆沖帶的前積反射和向克拉通方向的退積超覆反射[32]。在庫車坳陷東部，從天山山前至塔北隆起，下白堊統(tǒng)沉積早期地層幾何形態(tài)從北厚南薄的強(qiáng)不對(duì)稱楔形轉(zhuǎn)變?yōu)楸北∧虾竦娜醪粚?duì)稱楔形，總體反映下白堊統(tǒng)沉積早期盆地由北部沉降、南部抬升轉(zhuǎn)變?yōu)楸辈刻⒛喜砍两档臉?gòu)造反轉(zhuǎn)[33]。

圖2 羊塔11井及周緣各井陰極發(fā)光特征Fig.2 Cathodoluminescence characteristics of provenance in Well Yangta 11 and its surrounding wells

利用地震資料對(duì)羊塔11井亞格列木組進(jìn)行屬性分析發(fā)現(xiàn)，在庫車坳陷西南部，過羊塔11井地震剖面亞格列木組存在北向下超反射終止接觸關(guān)系，為順向水流前積的結(jié)果，顯示羊塔11井亞格列木組物源來自東南方向。羊塔11井區(qū)亞格列木組兩期砂體的地震屬性切片分析表明物源來自東部地區(qū)（圖3）。

圖3 羊塔11井區(qū)亞格列木組地震屬性分析Fig.3 Seismic attribution analysis of Yageliemu Formation in the Yangta 11 well block

根據(jù)地震屬性分析結(jié)果，綜合溫參1井、烏參1井、英買35-1井、羊塔11井、齊滿1井陰極發(fā)光特征，分析認(rèn)為羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組物源主要來自塔北隆起中部古元古界混合巖化花崗巖物源區(qū)。據(jù)此對(duì)羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組沉積相進(jìn)行劃分（圖4），其中在西部羊塔4井附近存在來自南邊英買力剝蝕區(qū)的小型物源體系，為辮狀河三角洲沉積體系，羊塔11井—星火3井物源主要來自東部塔北隆起前震旦系變質(zhì)花崗巖物源區(qū)，為辮狀河三角洲平原—前緣沉積體系。英買力剝蝕區(qū)主要為滿加爾坳陷英買4—英買44等區(qū)塊提供物源，為辮狀河三角洲—濱淺湖沉積體系。

圖4 羊塔11井區(qū)亞格列木組沉積相Fig.4 Sedimentary facies of Yageliemu Formation in the Yangta 11 well block

4 結(jié)論

對(duì)羊塔11井周緣潛在物源區(qū)溫宿凸起、英買力低凸起、輪臺(tái)凸起、庫車坳陷的母巖類型進(jìn)行分析，結(jié)合英買35-1井、齊滿1井、溫參1井巖石薄片陰極發(fā)光與巖屑組分特征，認(rèn)為羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組物源主要來自輪臺(tái)凸起古元古界混合巖化花崗巖物源區(qū)，羊塔10井白堊系舒善河組物源以英買力低凸起二疊系火成巖物源早期快速堆積坡積物為主。羊塔11井區(qū)白堊系亞格列木組砂體呈東西向沿塔北隆起北部分布，羊塔11—星火3井區(qū)為辮狀河三角洲平原—前緣沉積體系；該組砂體分布于塔北隆起北部斜坡區(qū)，位于庫車坳陷至塔北隆起油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道中，局部儲(chǔ)蓋發(fā)育區(qū)易形成地層巖性油氣藏，具一定勘探潛力。