準(zhǔn)噶爾盆地南緣侏羅系—下白堊統(tǒng)巖相古地理恢復(fù)與意義

高志勇 ，石雨昕 ，馮佳睿 ，周川閩 ，羅忠

（1. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)研究中心，北京 100083；2. 提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

0 引言

2019年以來(lái)，新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣（簡(jiǎn)稱準(zhǔn)南）深層油氣勘探獲得重大發(fā)現(xiàn)，在西段高泉背斜高探 1井埋深 5 770 m的白堊系清水河組，獲得日產(chǎn)原油1 213 m3、日產(chǎn)天然氣32.17×104m3的高產(chǎn)油氣流[1]；在中段呼圖壁背斜呼探 1井的白堊系清水河組獲得日產(chǎn)原油106.3 m3、日產(chǎn)天然氣61×104m3的重大突破，表明準(zhǔn)南侏羅系—白堊系深層具有巨大油氣勘探潛力。深層油氣規(guī)模儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)需要規(guī)模儲(chǔ)集體作保障。準(zhǔn)南下組合（中生界）油氣勘探程度低，野外露頭研究表明，侏羅系—白堊系砂體分布面積廣、厚度大、儲(chǔ)集性能好[2]，但由于深層下組合埋深大、鉆井揭示少、地震成像復(fù)雜且多解性強(qiáng)[3-4]，致使應(yīng)用地震相結(jié)合巖心與野外露頭開(kāi)展沉積砂體展布預(yù)測(cè)研究困難，這也是制約準(zhǔn)南深層—超深層領(lǐng)域大規(guī)模油氣勘探突破的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

關(guān)于準(zhǔn)南沉積相類型及有利儲(chǔ)集體分布前人已開(kāi)展了研究，但由于受到鉆井少、地震成像復(fù)雜且多解性強(qiáng)等條件限制，前人的成果具如下 3方面不足：①主要針對(duì)造山帶野外露頭開(kāi)展了個(gè)別層系的沉積相與砂體構(gòu)型研究[5-10]，研究程度低；②雖開(kāi)展包括深層在內(nèi)的全區(qū)沉積相及砂體展布研究[11-13]，但是盆地內(nèi)砂礫巖體展布范圍以推測(cè)為主，可信度較低；③研究區(qū)面積達(dá)3×104km2[6]，多數(shù)的沉積相圖中以盆地邊緣線為湖岸線，且自西向東以廣泛的辮狀河三角洲前緣、扇三角洲前緣等類型砂體為主，而原型盆地的巖相古地理特征研究成果非常少。因此，針對(duì)上述原型盆地巖相古地理研究困難且成果少、沉積砂體展布范圍可信度低等不足，筆者開(kāi)展熱年代學(xué)研究確定宏觀物源區(qū)的位置，“將今論古”運(yùn)用平均礫徑（）與沉積搬運(yùn)距離關(guān)系、構(gòu)造縮短量等參數(shù)恢復(fù)物源區(qū)范圍和湖岸線演化位置，分析鉆井巖心和野外露頭的沉積巖石學(xué)和沉積構(gòu)造，編制巖相古地理演化與砂礫巖體分布范圍系列圖件，以期建立前陸造山帶巖相古地理研究的新方法，進(jìn)而明確侏羅系—下白堊統(tǒng)大面積砂礫巖體展布特征，為準(zhǔn)南深層下組合油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 沉積物源

盆地內(nèi)沉積物來(lái)源于山體的剝蝕暴露，恢復(fù)沉積時(shí)期山體范圍可在宏觀上確定物源區(qū)范圍。位于準(zhǔn)噶爾盆地南部的天山山脈東西長(zhǎng)1 700 km，寬250～350 km，東、西段均形成南北分枝[6,14]，盆地西北部分布著扎伊爾山和哈拉阿拉特山。筆者通過(guò)磷灰石裂變徑跡測(cè)年分析天山、扎伊爾山和哈拉阿拉特山的隆升時(shí)間[14-17]，繪制了早侏羅世—早白堊世盆地周緣山體隆升順序與范圍平面圖（見(jiàn)圖1）：①早侏羅世（距今180～200 Ma），盆地南部的山體隆升地點(diǎn)主要在昭蘇—伊犁一線的中天山、奎屯南部等地區(qū)（見(jiàn)圖1中綠色范圍），隆升范圍較小，盆地西北部幾乎未見(jiàn)山體隆升；②晚侏羅世—早白堊世（距今100～150 Ma），盆地南部隆升地點(diǎn)位于中天山瓊博拉森林公園、北天山瑪納斯河上游—博格達(dá)山、南天山獨(dú)庫(kù)公路歐西達(dá)坂等地區(qū)，以及塔里木盆地北緣的庫(kù)魯克塔格山北部，該時(shí)期山體隆升范圍較大。盆地西北部的扎伊爾山及哈拉阿拉特山已經(jīng)隆升（見(jiàn)圖1中橙色范圍）。由此可知，準(zhǔn)噶爾盆地周緣宏觀物源區(qū)分布具有如下演化特征：①距今180～200 Ma，天山主分水嶺位于天山南部，中天山南緣及南天山的隆升高度大于中天山北緣及北天山，南天山古地勢(shì)高于中天山和北天山，南天山可以向北麓提供物源[18-19]。準(zhǔn)南西段物源區(qū)分布在精河—奎屯一線以南地區(qū)，區(qū)內(nèi)地形與現(xiàn)今相比平緩得多，古天山可能處于中低山、丘陵?duì)顟B(tài)。準(zhǔn)噶爾盆地呈北淺南深的箕狀盆地[20]，盆地內(nèi)主要發(fā)育沖積扇、扇三角洲等沉積；準(zhǔn)南中段即奎屯—烏魯木齊一線廣大地區(qū)，主要發(fā)育河流、三角洲等遠(yuǎn)源沉積，物源來(lái)自于現(xiàn)今的中天山地區(qū)。②距今100～150 Ma，天山主分水嶺由南天山逐漸移至北天山[18-19]。西段物源區(qū)變化較小，盆地內(nèi)仍以扇三角洲等沉積為主。隨著奎屯—烏魯木齊一線以南的北天山、博格達(dá)山等大規(guī)模隆升，中段盆地內(nèi)由遠(yuǎn)源河流、三角洲沉積逐漸演變?yōu)榻礇_積扇、扇三角洲等沉積。該時(shí)期，扎伊爾山和哈拉哈特山也大范圍隆升，為西北緣提供砂礫質(zhì)等沉積。

圖1 早侏羅世—早白堊世天山及扎伊爾山隆升范圍與分布特征

2 物源區(qū)范圍與湖岸線變化

2.1 物源區(qū)范圍恢復(fù)

盆地邊緣發(fā)育巨厚的礫巖層段，相應(yīng)的向盆地內(nèi)延伸則有厚層砂巖等存在。礫石成分可直接反映物源區(qū)的母巖成分[21-22]，礫石粒度的大小反映距物源區(qū)的距離。測(cè)量礫石的粒度并建立其與沉積搬運(yùn)距離關(guān)系，可較準(zhǔn)確確定物源區(qū)的遷移特征[23]。礫石的粒度是通過(guò)測(cè)量每個(gè)礫石a軸（長(zhǎng)徑）、b軸（中徑）和c軸（短徑）的長(zhǎng)度，然后進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)而得的，即平均礫徑（）等于a軸平均礫徑、b軸平均礫徑與c軸平均礫徑三者之積的三次開(kāi)方[24-26]。平均礫徑以靠山近源的最大，中間次之，前緣最小[26]。

筆者采用“將今論古”的方法，對(duì)現(xiàn)今南天山前博斯騰湖北緣的黃水溝沖積扇辮狀河道、馬蘭紅山扇三角洲平原分流河道、開(kāi)都河河道內(nèi)的礫石，開(kāi)展礫石a軸、b軸和c軸長(zhǎng)度的測(cè)量工作，建立了現(xiàn)代沖積扇、扇三角洲平原、河流等沉積體系中礫石平均礫徑與沉積搬運(yùn)距離關(guān)系[23,27]（見(jiàn)圖2）。再者，對(duì)準(zhǔn)南的郝家溝—頭屯河剖面、呼圖壁河剖面、瑪納斯河剖面、安集海河等剖面的侏羅系—白堊系各組主要礫巖發(fā)育段的礫石成分和礫徑進(jìn)行了分析與測(cè)量。在獲取數(shù)據(jù)后，依據(jù)所測(cè)量層段的沉積相類型及建立的不同沉積相礫徑與搬運(yùn)距離關(guān)系式，采用古今對(duì)比的方法定量計(jì)算古代露頭中沖積扇、扇三角洲、河流相沉積體厚層礫巖中礫石的沉積搬運(yùn)距離，即距物源區(qū)的距離，并將同時(shí)期多個(gè)剖面計(jì)算而得的物源區(qū)距離連成線，即為推測(cè)的物源區(qū)范圍（見(jiàn)圖3）。

圖2 現(xiàn)代河流—扇三角洲—沖積扇3種沉積體系平均礫徑與搬運(yùn)距離關(guān)系（—平均礫徑，cm；S—沉積搬運(yùn)距離，km）

準(zhǔn)南深層受新近紀(jì)以來(lái)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造強(qiáng)烈，侏羅紀(jì)—早白堊世沉積原貌改變很大?，F(xiàn)今準(zhǔn)南中段發(fā)育3排近東西向延伸的新生代沖斷構(gòu)造帶，如圖4地震剖面AA′中的第1排構(gòu)造齊古背斜、第2排構(gòu)造吐谷魯背斜，以及圖4地震剖面BB′中的第3排構(gòu)造呼圖壁背斜，此3排背斜帶長(zhǎng)約500 km、寬30～50 km[28]。管樹(shù)巍等[28]認(rèn)為準(zhǔn)南由東向西自三屯河剖面、金鉤河—安集海河剖面平衡恢復(fù)出構(gòu)造縮短量分別為37 km和19.5 km，即現(xiàn)今的頭屯河—郝家溝剖面、呼圖壁河剖面、瑪納斯河剖面及安集海河剖面所處位置（見(jiàn)圖3中實(shí)心三角），與侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)時(shí)相比，向北移動(dòng)了19.5～37.0 km。若要恢復(fù)到?jīng)_斷推覆前的原始沉積位置，需將此四剖面向南回推19.5～37.0 km，即圖3中空心三角位置，該處則為 4個(gè)剖面的初始沉積位置。因此，就侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)準(zhǔn)南沉積物源區(qū)恢復(fù)而言，應(yīng)為計(jì)算的礫石沉積搬運(yùn)距離（S）與新近紀(jì)以來(lái)構(gòu)造縮短量之和（見(jiàn)圖3）。

圖3 恢復(fù)的準(zhǔn)噶爾盆地八道灣組—清水河組沉積時(shí)期盆山邊界（物源區(qū)范圍）與湖岸線遷移位置（據(jù)文獻(xiàn)[23]修改）

2.2 沉積湖岸線恢復(fù)

在分析博斯騰湖北緣現(xiàn)代沉積物特征與湖岸線距離關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)都河河流三角洲沉積坡度由0.39°降低至0.02°條件下，河道內(nèi)以礫石質(zhì)為主過(guò)渡至以砂質(zhì)為主的河段處于曲流河上游段，距博斯騰湖岸線約65 km，礫石主要為河道內(nèi)滯留沉積，平均礫徑為1.02～3.33 cm[23]。在馬蘭紅山扇三角洲平原中，由出山口至博斯騰湖岸線的距離約為30 km，沉積坡度由2.5°降低至0.05°。由辮狀河道內(nèi)礫石質(zhì)為主轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)為主處至湖岸線約為15 km，礫石主要為河道內(nèi)滯留沉積，平均礫徑為3.83 cm[23]。由此可知，扇三角洲物源供給充分，礫質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)距湖岸線距離近；河流三角洲沉積物源供給量相對(duì)少，礫質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)距湖岸線距離遠(yuǎn)；沉積坡度越大，礫質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)距湖岸線距離近，沉積坡度減小，則礫質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯百|(zhì)距湖岸線距離遠(yuǎn)。

依據(jù)多類型沉積體系的沉積坡度、礫石發(fā)育產(chǎn)狀與湖岸線遠(yuǎn)近關(guān)系、平均礫徑、水系出山口距湖岸線距離等參數(shù)，定量計(jì)算郝家溝—頭屯河剖面、呼圖壁河剖面、瑪納斯河剖面、安集海河等剖面侏羅系—白堊系現(xiàn)今位置與湖岸線演化的距離。同時(shí)，由于三屯河剖面、金鉤河—安集海河剖面的構(gòu)造縮短量分別為37 km和19.5 km[28]，即現(xiàn)今的頭屯河剖面、呼圖壁河剖面、瑪納斯河剖面及安集海河剖面，與侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)沉積時(shí)相比，向北移動(dòng)了19.5～37.0 km，故將此4個(gè)剖面與計(jì)算的湖岸線共同向南回推19.5～37.0 km，進(jìn)而恢復(fù)出侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)湖岸線變化范圍（見(jiàn)圖3）。由圖 3中恢復(fù)出的物源區(qū)邊緣線和湖岸線的分布特征來(lái)看，物源區(qū)邊緣線均分布在現(xiàn)今盆地邊緣線南部100 km左右（見(jiàn)圖3左下角的實(shí)線），湖岸線則分布在現(xiàn)今盆地邊緣線北部數(shù)十千米范圍內(nèi)（見(jiàn)圖 3中虛線）。中侏羅統(tǒng)西山窯組和頭屯河組沉積時(shí)期，恢復(fù)出的物源區(qū)邊緣線分布在現(xiàn)今盆緣線最南部（見(jiàn)圖 3中藍(lán)色實(shí)線），上侏羅統(tǒng)喀拉扎組和下白堊統(tǒng)清水河組沉積時(shí)期，則更靠近現(xiàn)今盆緣線?；謴?fù)出的湖岸線隨著物源區(qū)邊緣線的遷移演化，作相應(yīng)規(guī)律性變化，此物源區(qū)與湖岸線演化特征與周天琪等[29]、Fang Y等[30]研究成果有很好的一致性，本次進(jìn)行了定量厘定。

圖4 準(zhǔn)南中段侏羅系—白堊系由南向北展布特征及三排沖斷構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)特征（剖面位置見(jiàn)圖3）

3 鉆井與野外露頭沉積特征

3.1 準(zhǔn)南西段鉆井沉積特征

準(zhǔn)南西段高探 1井獲得高產(chǎn)油氣流后，筆者對(duì)該井區(qū)的高101井、高102井、高泉5井以及其北部的卡8井、卡10井等多口鉆井的侏羅系—下白堊統(tǒng)清水河組巖心進(jìn)行了觀察描述。位于高探1井西南1.65 km的高 101井侏羅系—下白堊統(tǒng)巖心較全，下侏羅統(tǒng)八道灣組巖心埋深6 901～6 909 m，發(fā)育灰色小礫巖—粗中砂巖正韻律沉積，以暗色火山巖礫石占主體，呈次棱—次圓狀，顆粒支撐，礫石間中粗砂質(zhì)充填。礫石直徑一般小于1 cm，成分為黑色火山巖、石英巖等，礫石間石膏膠結(jié)。整體上為河流相沉積。下侏羅統(tǒng)三工河組巖心埋深6 465～6 473 m，以灰色礫巖為主，礫石變粗變大，直徑為1.0～2.5 cm，最大達(dá)7 cm，呈次棱—次圓狀。礫石成分有暗色火山巖、灰綠色沉積巖、肉紅色凝灰?guī)r等。顆粒支撐，礫石間硬石膏膠結(jié)，礫石磨圓度變好，接觸緊密。礫巖中夾灰色、灰綠色中細(xì)砂巖，塊狀構(gòu)造。整體上為扇三角洲平原辮狀河道沉積。中侏羅統(tǒng)頭屯河組巖心埋深6 191～6 200 m（見(jiàn)圖5a），下部發(fā)育灰色礫巖、粗砂巖，礫石直徑為1～3 cm，最大達(dá)5 cm。礫石成分有肉紅色凝灰?guī)r、灰綠色沉積巖等。礫巖顏色較八道灣組和三工河組偏灰綠色。中部為灰色中細(xì)砂巖，塊狀構(gòu)造，層理不發(fā)育。上部為褐色、褐灰色含粉砂泥巖夾灰色薄層粉砂巖條帶。整體上為河流相或扇三角洲平原辮狀河道沉積。下白堊統(tǒng)清水河組巖心埋深 6 017～6 025 m（見(jiàn)圖5b），下部發(fā)育褐色礫巖，礫石間褐色砂泥質(zhì)充填，礫石直徑為0.5～1.0 cm，中上部礫石直徑變大，最大達(dá)4 cm，顆粒支撐，呈次棱—次圓狀，成分主要為沉積巖、火山巖等。上部發(fā)育灰綠色、灰色礫巖，顆粒支撐，礫石間局部方解石膠結(jié)，其余空間灰綠色砂泥質(zhì)充填。物性較褐色礫巖段變差，上部礫徑偏小。整體上為扇三角洲平原辮狀河道沉積。在此基礎(chǔ)上，對(duì)頭屯河組與清水河組進(jìn)行沉積特征連井對(duì)比分析（見(jiàn)圖6），認(rèn)為在西段四棵樹(shù)河剖面至北部卡因迪克井區(qū)，頭屯河組以較近源的辮狀河三角洲平原—前緣沉積為主，砂礫巖沉積厚度大，分布廣泛。清水河組底部沉積時(shí)期，以近源扇三角洲前緣沉積為主，砂礫巖體厚度較薄，后期隨著湖平面逐步上升，大面積厚層狀泥巖廣布在砂礫巖體之上（見(jiàn)圖6）。

圖5 準(zhǔn)南西段高101井中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)巖心（a、b）與中東段野外露頭（c）沉積特征

圖6 準(zhǔn)南西段卡10井—卡003井—高探1井—四棵樹(shù)剖面—西湖1井連井沉積相剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖3）

3.2 準(zhǔn)南中東段野外露頭沉積特征

準(zhǔn)南中東段揭示深層侏羅系—下白堊統(tǒng)沉積的鉆井很少，通過(guò)對(duì)頭屯河—郝家溝剖面、呼圖壁河剖面、瑪納斯河剖面以及安集海河剖面等考查后，認(rèn)為侏羅系—下白堊統(tǒng)各組均有沖積扇相發(fā)育。沖積扇在中晚侏羅世干旱—半干旱氣候條件下更為發(fā)育，具明顯季節(jié)性和突發(fā)性，巖性主要為快速堆積的雜色厚層砂礫巖，粒度粗、分選磨圓差，層理不發(fā)育，底部常見(jiàn)沖刷構(gòu)造。沉積物顏色多帶紅色，一般不含動(dòng)植物化石?，敿{斯河剖面上侏羅統(tǒng)喀拉扎組屬大規(guī)模沖積扇沉積，巖性為紅褐色塊狀礫巖、砂質(zhì)礫巖，分選和磨圓均較差，具有大型的沖刷構(gòu)造，見(jiàn)不明顯的遞變層理，與下伏地層因差異風(fēng)化作用形成了陡崖峭壁（見(jiàn)圖5c，Ⅷ）。辮狀河沉積在侏羅系—下白堊統(tǒng)各組中均有發(fā)育，辮狀河道沉積以辮狀壩（心灘）微相為主，辮狀壩多沉積礫石、砂礫石、粗砂巖等粗粒沉積物，見(jiàn)大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理。河漫沉積以沖積平原為主，主要發(fā)育紅色、紫紅色泥質(zhì)沉積，河漫灘為砂巖與薄層泥巖互層。在頭屯河—郝家溝剖面的八道灣組（見(jiàn)圖5c，Ⅱ）可見(jiàn)辮狀河沉積，點(diǎn)壩沉積物為中—粗砂巖，發(fā)育大型槽狀交錯(cuò)層理、平行層理，具明顯的正韻律；常見(jiàn)河道沖刷侵蝕底部泛濫平原，形成明顯的沖刷面；沖積平原以紅褐色泥巖為主，位于河道頂部，常被晚期河道侵蝕。曲流河沉積在侏羅系各組中均有發(fā)育，具明顯的“二元結(jié)構(gòu)”，發(fā)育由粗至細(xì)的正旋回（見(jiàn)圖5c，Ⅴ、Ⅶ）。旋回下部為河道沉積，包括河床滯留沉積和邊灘微相。河道砂巖一般呈透鏡狀，向兩側(cè)厚度明顯減薄，見(jiàn)板狀、槽狀（見(jiàn)圖5c，Ⅵ、Ⅶ）、波狀、楔狀等交錯(cuò)層理、平行層理、波紋層理等。天然堤和決口扇微相發(fā)育較少，以泛濫平原為主，泛濫平原的紅褐色、紫紅色泥巖構(gòu)成了曲流河沉積的主體，并將河道砂巖包裹其中。辮狀河三角洲是最重要的一種沉積相類型，在多個(gè)露頭中均有發(fā)育。辮狀河三角洲平原辮狀河道巖性主要為砂礫巖、含礫砂巖和砂巖（見(jiàn)圖5c，Ⅰ），辮狀河道間泥質(zhì)含量較高。辮狀河三角洲前緣（見(jiàn)圖5c，Ⅲ）水下分流河道巖性為含礫砂巖、砂巖，分流河道間以泥質(zhì)沉積為主，泥巖顏色為灰綠色、灰色等還原色。河口壩由中—細(xì)砂巖組成，分選較好，具反韻律。扇三角洲主要發(fā)育于下白堊統(tǒng)清水河組底部（見(jiàn)圖5c，Ⅸ、Ⅹ），呼圖壁河剖面發(fā)育扇三角洲前緣沉積，巖性為灰色、灰綠色礫巖、砂礫巖與灰黑色、灰綠色泥巖互層。在上述巖心與野外露頭分析基礎(chǔ)上，筆者統(tǒng)計(jì)了多口鉆井與野外露頭的頭屯河組—清水河組的地層厚度、砂巖厚度、砂地比，以及主要沉積相類型、儲(chǔ)集層物性特征（見(jiàn)表 1），為準(zhǔn)南原型盆地巖相古地理恢復(fù)與有利砂礫巖體展布奠定了重要基礎(chǔ)。

4 巖相古地理特征

基于磷灰石裂變徑跡年齡確定宏觀物源區(qū)范圍，依據(jù)礫石徑與沉積搬運(yùn)距離關(guān)系及構(gòu)造縮短量等參數(shù)恢復(fù)湖岸線位置，以及20余口鉆井資料與10余條野外露頭（見(jiàn)表1）沉積特征分析，結(jié)合前人[29,31-34]認(rèn)識(shí)，恢復(fù)了準(zhǔn)南早侏羅世—早白堊世巖相古地理特征（見(jiàn)圖 7），認(rèn)為其具有物源區(qū)范圍由南向北逐步擴(kuò)大，湖盆經(jīng)歷擴(kuò)張—萎縮—擴(kuò)張，古氣候經(jīng)歷潮濕—干旱—潮濕的整體演化特征：①古物源。早—中侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育大型陸相坳陷盆地，該時(shí)期準(zhǔn)南地區(qū)以來(lái)自古天山的物源為主，具有西段一直發(fā)育近源（見(jiàn)圖1），中東段由遠(yuǎn)源到近源演化特征；西段與中段物源區(qū)的分界線推測(cè)為紅車斷裂帶，原因在于紅車斷裂帶呈近南北走向，長(zhǎng)80 km，寬20 km，是三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)形成的斷裂帶，受海西—燕山早中期運(yùn)動(dòng)影響，西部山體向東推覆，形成多條南北向逆斷裂[35]。紅車斷裂帶是南緣西—中段最大的橫向斷裂構(gòu)造帶，將準(zhǔn)噶爾—北天山的盆山過(guò)渡帶分割為西段和中段，各段之間在基底性質(zhì)、變形特征上都有顯著不同[36]；晚侏羅世—早白堊世，準(zhǔn)南地區(qū)逐步演化為南部古天山，西北部、北部車排子—莫索灣古隆起的多向物源特征。準(zhǔn)南西北部的車排子凸起隆升時(shí)間為晚侏羅世[37]，何登發(fā)等[38]認(rèn)為侏羅紀(jì)末期是車排子—莫索灣古隆起發(fā)育的鼎盛時(shí)期，燕山中期為古隆起發(fā)育并定型階段，與圖 1中準(zhǔn)噶爾盆地西北部山體隆升時(shí)間相一致。②古湖岸線?；謴?fù)的侏羅紀(jì)—早白堊世砂礫巖體向盆地內(nèi)延伸范圍最大時(shí)期的湖岸線，與現(xiàn)今盆地邊緣線呈向西北方向敞開(kāi)的夾角。早侏羅世早期湖岸線遠(yuǎn)離物源區(qū)，沿卡 6井北部—奎屯北部—沙灣北部—石河子—呼圖壁南部—昌吉—阜康北部一線分布，湖水面影響范圍較小。早侏羅世晚期—中侏羅世，湖平面大幅度上升，湖岸線向南部大范圍遷移，沿卡 6井東部—西湖1井—沙灣南部—齊古1井—烏魯木齊南部—阜康南部一線分布，湖盆面積大。晚侏羅世，隨著博格達(dá)山與車排子—莫索灣古隆起隆升，湖平面下降，湖岸線向北發(fā)生遷移，沿奎屯東部—沙灣南部—石河子南部—齊古 1井北部—昌吉南部—烏魯木齊北部—阜康一線分布。早白堊世，車排子—莫索灣古隆起整體

下沉，湖岸線向南遷移至現(xiàn)今盆地邊緣線位置，沿高探1井西部—獨(dú)山1井南部—齊古1井南部—烏魯木齊南部—阜康東南部一線分布，湖盆接受白堊系沉積。③古氣候。早—中侏羅世中期準(zhǔn)噶爾盆地氣候溫暖濕潤(rùn)，自中侏羅世晚期古氣候變化為半濕潤(rùn)—半干旱氣候，植物大量減少。自早白堊世始，又轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏瘽駶?rùn)氣候環(huán)境[20]，植被發(fā)育。

表1 準(zhǔn)南頭屯河組—清水河組沉積物特征、沉積相類型及儲(chǔ)集層物性等數(shù)據(jù)表

在古物源、古湖岸線、古氣候分析基礎(chǔ)上，恢復(fù)了在南部自西向東發(fā)育古四棵樹(shù)河、古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河、古三工河等 6大古水系，北部發(fā)育莫索灣古水系影響下的巖相古地理特征。

下侏羅統(tǒng)八道灣組（見(jiàn)圖7a）：①西段發(fā)育近源扇三角洲平原—前緣沉積，艾4井—獨(dú)山1井一線分布古四棵樹(shù)河等古水系影響下的扇三角洲沉積；中東段自西向東發(fā)育古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河、古三工河等古水系影響下的遠(yuǎn)源辮狀河—辮狀河三角洲沉積。北部發(fā)育莫索灣古水系影響下的遠(yuǎn)源河流三角洲沉積。②現(xiàn)今的頭屯河—郝家溝剖面距恢復(fù)的湖岸線約28 km，沉積時(shí)該剖面南距湖岸線50～60 km；安集海河剖面距恢復(fù)的湖岸線約45 km，沉積時(shí)南距湖岸線65～70 km。湖岸線沿卡6井北部—奎屯北部—沙灣北部—石河子—呼圖壁南部—昌吉—阜康北部一線分布。八道灣組整體上為辮狀河、辮狀河三角洲、濱淺湖沉積，氣候潮濕，形成含煤的粗碎屑沉積，中晚期湖水變深，凹陷中央發(fā)育半深湖—深湖相。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地南緣早侏羅世—早白堊世巖相古地理圖

下侏羅統(tǒng)三工河組沉積時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了兩次大規(guī)模的湖侵，是湖侵范圍最大時(shí)期，以湖泊和辮狀河三角洲沉積為主[2,11-12]。隨著快速湖侵，湖平面迅速上升，煤層不發(fā)育，盆地大部分地區(qū)被湖泊覆蓋，物源供給較少，局部地區(qū)發(fā)育泛濫平原。

中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積時(shí)期，湖平面下降，車排子—莫索灣低凸起隆升構(gòu)成相對(duì)高地，此時(shí)氣候溫濕，是植物最為繁茂的時(shí)期，形成大面積的泛濫沼澤、濱湖沼澤、河流沼澤環(huán)境，成為煤層發(fā)育的極盛時(shí)期[2,11-13]。

中侏羅統(tǒng)頭屯河組（見(jiàn)圖7b）：①西段沿卡6井—卡10井—高探1井—西湖1井一線，發(fā)育古四棵樹(shù)河古水系影響下的近源扇/辮狀河三角洲平原—前緣沉積體系；中段為古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河等古水系影響下的遠(yuǎn)源辮狀河—河流三角洲沉積體系。隨著博格達(dá)山的隆升，準(zhǔn)南東段發(fā)育古三工河水系影響下的辮狀河三角洲沉積；北部發(fā)育莫索灣水系影響下的遠(yuǎn)源河流三角洲沉積。②南部古天山物源區(qū)范圍較八道灣組沉積時(shí)期向天山內(nèi)（向南）后退。③現(xiàn)今頭屯河—郝家溝剖面距恢復(fù)的湖岸線約13 km，沉積時(shí)該剖面南距湖岸線約50 km；安集海河剖面距恢復(fù)的湖岸線約30 km，沉積時(shí)南距湖岸線50～65 km。湖岸線沿卡6井東部—西湖1井—沙灣南部—齊古 1井—烏魯木齊南部—阜康南部一線分布。頭屯河組顏色呈灰綠色、灰色與紫紅、褐紅色的交替，反映了溫濕與干熱氣候交替的沉積背景，自下而上紅色條帶增多，顯示沉積環(huán)境逐漸變得干旱。

上侏羅統(tǒng)齊古組發(fā)育河流—濱淺湖沉積[2,7,9]，中段主要為曲流河沉積，頭屯河剖面和瑪納斯剖面發(fā)育明顯的砂薄泥厚的“二元結(jié)構(gòu)”。沉積物顏色呈紫紅色、暗紅色，反映干熱氣候環(huán)境。

上侏羅統(tǒng)喀拉扎組（見(jiàn)圖7c）：①車排子—莫索灣凸起持續(xù)活動(dòng)，其與北天山共同為西段提供物源。西段由于受南部古天山、北部車排子凸起的雙向加持作用，古水系轉(zhuǎn)換為南北雙向近源為輔、北西向軸部長(zhǎng)源方向?yàn)橹魈卣?，發(fā)育沖積扇—河流等陸上沉積體系；②中東段物源區(qū)大幅度向北部、西北部遷移，受自西向東的古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河、古三工河等古水系控制，發(fā)育近源的沖積扇—扇三角洲和辮狀河三角洲等沉積；北部發(fā)育莫索灣水系影響下的遠(yuǎn)源河流三角洲沉積；③現(xiàn)今的頭屯河—郝家溝剖面距恢復(fù)的湖岸線約23 km，安集海河剖面距恢復(fù)的湖岸線約40 km。湖岸線沿奎屯東部—沙灣南部—石河子南部—齊古 1井北部—昌吉南部—烏魯木齊北部—阜康一線分布。整體上表現(xiàn)為快速剝蝕和快速沉積特征，以紫紅色、暗紅色、紅色沉積物為主，反映干熱的氣候環(huán)境。

下白堊統(tǒng)清水河組（見(jiàn)圖7d）：①西段車排子—莫索灣古隆起下沉接受沉積，四棵樹(shù)凹陷發(fā)育南部北天山古四棵樹(shù)河水系影響下的扇三角洲沉積，以及來(lái)自北部車排子低凸起的遠(yuǎn)源河流三角洲沉積。中東段物源區(qū)范圍與喀拉扎組沉積時(shí)期相近，或稍有北移，發(fā)育自西向東古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河、古三工河等古水系影響的沖積扇-扇三角洲和辮狀河三角洲沉積；北部發(fā)育莫索灣水系影響下的遠(yuǎn)源河流三角洲沉積。②現(xiàn)今的頭屯河—郝家溝剖面距恢復(fù)的湖岸線約3 km，安集海河剖面距恢復(fù)的湖岸線約8 km。湖岸線沿高探1井西部—獨(dú)山1井南部—齊古1井南部—烏魯木齊南部—阜康東南部一線分布。隨著湖盆沉降幅度加大和氣候由炎熱干燥向潮濕轉(zhuǎn)變，湖盆不斷擴(kuò)大，湖水向北、向東推進(jìn)，至早白堊世晚期，盆地大部分地區(qū)被淺水湖泊所占據(jù)[1,5-6]。

5 砂礫巖儲(chǔ)集體分布

準(zhǔn)南侏羅系—下白堊統(tǒng)受后期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)生了明顯剝蝕作用[38]?，F(xiàn)今地層剝蝕線、盆地邊緣線限定了盆地內(nèi)砂礫巖體的分布范圍，在此范圍內(nèi)，恢復(fù)出的湖岸線控制了其兩側(cè)三角洲平原相帶與前緣相帶砂礫巖體的非均質(zhì)性特征。深層砂礫巖儲(chǔ)集體分布具如下特征：①頭屯河組在南部天山 6大古水系影響下，西段發(fā)育扇三角洲砂礫巖體，中東段發(fā)育辮狀河—河流三角洲砂體。頭屯河組剝蝕線自西向東沿四參1井北部—卡11井—西湖1井北部至奎屯之間—沙灣—石河子北部—莫索灣北部一線分布。在地層剝蝕線、盆地邊緣線范圍內(nèi)，沿湖岸線即呼圖壁河剖面—奎屯一線以西、以南地區(qū)，盆緣—盆地內(nèi)艾 4井區(qū)分布河流沖積平原、三角洲平原砂礫巖體，厚度由300 m左右減薄至100 m左右，分流河道與河道間泥質(zhì)發(fā)育，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)；湖岸線以東、以北地區(qū)，由盆緣至石河子以北地區(qū)，發(fā)育三角洲前緣砂礫巖體，厚度由約300 m減薄至小于100 m，水下分流河道及砂壩發(fā)育，砂巖儲(chǔ)集層分選及物性較好（見(jiàn)表1）。莫索灣南部地區(qū)分布厚層三角洲前緣砂體（見(jiàn)圖8a）。②喀拉扎組在來(lái)自南部天山和西北部車排子凸起古水系的共同控制下，西段發(fā)育沖積扇—河流沉積砂礫巖體，中東段發(fā)育沖積扇—扇三角洲和辮狀河三角洲砂礫巖體?？M剝蝕線自西向東沿安 5井南部—沙灣南部—石河子—瑪納斯—呼圖壁與芳草 1井之間—阜康北部一線分布，遭大面積剝蝕。在地層剝蝕線、盆地邊緣線范圍內(nèi)，沿烏魯木齊—沙灣一線的湖岸線以西、以南地區(qū)，盆緣—盆地內(nèi)分布扇三角洲—辮狀河三角洲平原砂礫巖體，厚度由約300 m減薄至200 m，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性較強(qiáng)；在湖岸線以東、以北地區(qū)，自盆緣至盆地內(nèi)芳草 1井南部地區(qū)，發(fā)育辮狀河三角洲前緣砂礫巖體，厚度由約300 m減薄至約100 m。莫索灣南部地區(qū)分布厚層三角洲前緣砂體（見(jiàn)圖8b）。③清水河組恢復(fù)的湖岸線與現(xiàn)今盆地邊緣線位置接近重合，地層剝蝕不明顯。西段發(fā)育以北部車排子凸起為物源的三角洲前緣砂體，厚度由100 m左右向東南減薄至25 m左右；以南部天山為物源的扇三角洲前緣砂礫巖體，自盆緣向北至奎屯南部，厚度由80 m左右減薄至10 m左右；中東段以南部天山物源為主，發(fā)育扇三角洲、三角洲前緣砂礫巖體，由盆緣至石河子、呼圖壁一線，砂礫巖體厚度由50 m減薄至10 m。莫索灣及其南部地區(qū)有大面積三角洲前緣砂體分布，儲(chǔ)集層物性較好（見(jiàn)表1、圖8c）。

圖8 準(zhǔn)南深層頭屯河組—清水河組砂礫巖儲(chǔ)集體分布圖

6 結(jié)論

準(zhǔn)南早侏羅世—早白堊世清水河組沉積時(shí)期，物源區(qū)范圍由南向北擴(kuò)大，湖盆經(jīng)歷擴(kuò)張—萎縮—擴(kuò)張、古氣候經(jīng)歷潮濕—干旱—潮濕的演化過(guò)程。早—中侏羅世，以來(lái)自南部古天山物源為主，自西向東發(fā)育古四棵樹(shù)河、古安集海河、古瑪納斯河—古呼圖壁河、古頭屯河、古三工河等 6大沉積體系。西段發(fā)育近源扇三角洲—辮狀河三角洲沉積體系；中段與東段物源區(qū)由遠(yuǎn)到近演化，發(fā)育沖積扇、河流、河流—三角洲、辮狀河三角洲等沉積體系；推測(cè)西段與中段物源區(qū)的分界線為紅車斷裂帶。晚侏羅世—早白堊世，隨著車排子—莫索灣古隆起的發(fā)育，西段由南部單一物源演化為南北雙向物源，由河流三角洲演變?yōu)榻瓷热侵蕹练e；中段與東段發(fā)育近源辮狀河三角洲—扇三角洲沉積。

恢復(fù)的古湖岸線與現(xiàn)今盆地邊緣線呈向西北敞開(kāi)的夾角，在現(xiàn)今盆地邊緣線北部數(shù)十千米范圍內(nèi)遷移?；謴?fù)的湖岸線控制了其兩側(cè)三角洲平原與前緣儲(chǔ)集體的非均質(zhì)性，湖岸線與現(xiàn)今地層剝蝕線、盆地邊緣線限定了砂礫巖儲(chǔ)集體的類型與范圍。頭屯河組在呼圖壁河剖面—奎屯一線以西、以南地區(qū)，分布河流沖積平原、三角洲平原砂礫巖體，非均質(zhì)性較強(qiáng)；以東、以北地區(qū)，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道及砂壩砂體，砂體分選及物性好。喀拉扎組在烏魯木齊—沙灣一線以西、以南地區(qū)，發(fā)育扇三角洲—辮狀河三角洲平原砂礫巖體，以東、以北地區(qū)分布辮狀河三角洲前緣砂礫巖體，物性較好。清水河組南部天山物源的扇三角洲前緣砂體主要分布在四棵樹(shù)凹陷和瑪納斯—呼圖壁背斜帶；北部車排子物源的三角洲前緣砂體儲(chǔ)集性也較好。

上述認(rèn)識(shí)為準(zhǔn)南深層下組合油氣勘探提供了地質(zhì)依據(jù)。同時(shí)，在現(xiàn)今前陸沖斷帶內(nèi)恢復(fù)出大面積砂礫巖體，為前陸沖斷帶下盤深層油氣勘探提供了可能性。

致謝：翟羿程、樊小容、朱利江、付強(qiáng)等同志參與了本文野外露頭地質(zhì)調(diào)查與沉積特征研究等工作；鉆井與巖心沉積相研究等得到了中國(guó)石油新疆油田公司李學(xué)義教授、張健高級(jí)工程師、魏凌云高級(jí)工程師的大力支持，在此一并致謝！