天然气地质学

柴达木盆地全吉剖面第四系七个泉组沉积特征及沉积模式

  • 栾守亮
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  • 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东 东营 257015

栾守亮(1983-),男,山东昌乐人,工程师,硕士,主要从事油气地质综合研究.E-mail:.

收稿日期: 2020-03-02

  修回日期: 2020-05-07

  网络出版日期: 2020-06-17

基金资助

中国石化股份公司项目“柴达木盆地中石化区块成藏条件与勘探潜力评价”(P18054-1)

Sedimentary characteristics and model of Quaternary Qigequan Formation in Quanji section of Qaidam Basin

  • Shou-liang LUAN
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  • Exploration and Development Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Company, Dongying 257015, China

Received date: 2020-03-02

  Revised date: 2020-05-07

  Online published: 2020-06-17

本文亮点

通过对柴达木盆地全吉地区露头剖面进行详细观察和精细测量,详细分析了地层特征、沉积相类型及演化规律。结果表明:研究区七个泉组存在浅湖沉积的证据,七个泉组岩石粒度下部较细,向上部逐渐变粗,主要发育湖泊、滩坝与扇三角洲3种沉积相类型,整体为水退的沉积过程;湖泊相岩性以滨湖和浅湖泥质粉砂岩为主,夹有塑性变形构造丰富的含砾粗砂岩、中粗砂岩,属于风暴沉积产物;将滩坝相进一步划分为远岸坝砂、近岸滩砂与泥滩亚相,坝砂亚相的岩性多为灰色中、厚层砂岩夹透镜状泥岩,滩砂亚相的岩性以中薄层的粉细砂岩为主;扇三角洲相的岩性以厚层灰色砾岩、中粗砂岩为主。通过对该剖面多个出露点的沉积相对比分析,明确了沉积相在横向的变化规律和滩坝砂体空间展布规律,首次建立了该区的滨、浅湖滩坝砂沉积模式。

本文引用格式

栾守亮 . 柴达木盆地全吉剖面第四系七个泉组沉积特征及沉积模式[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(6) : 800 -808 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.05.007

Highlights

In this paper, through detailed observation and fine measurement of outcrop profile in Quanji area of Qaidam Basin, the stratigraphic characteristics, sedimentary facies types and evolution rules are analyzed in detail. The results show that there is evidence for shallow lake sedimentation in the Qigequan Formation in the study area. Grain size of the rock from the lower part of the Qigequan Formation is fine, and gradually coarse to the upper part. There are mainly three types of sedimentary facies: Lake, beach bar and fan delta, which are in the whole process of retrograde sedimentation. The lake is mainly composed of lakeside and shallow lake argillaceous siltstone, with gravel bearing coarse sandstone and medium coarse sandstone with rich plastic deformation structure, belonging to the storm sediment products. The beach bar is further divided into distal bar sand, nearshore bar sand and mudflat. The bar sand is shown as gray medium and thick sandstone with lenticular mudstone. The beach sand is mainly composed of medium thin layer of siltstone; the fan delta is mainly composed of thick layer of gray conglomerate and medium coarse sandstone. Based on the comparative analysis of the sedimentary facies of several dew points in the profile, the lateral change law of the sedimentary facies and the spatial distribution law of beach bar sand body are clarified, and the beach bar sand sedimentary model of the area is established for the first time.

0 引言

柴达木盆地三湖(由台吉乃尔湖、达布逊湖及霍布逊湖组成)坳陷位于柴达木盆地中东部,面积约为60 000 km2,全吉背斜构造位于三湖坳陷北斜坡的东部,目前对于全吉地区七个泉组的沉积相类型、沉积序列及储集砂体类型研究还不够深入,一些学者认为全吉构造七个泉组主要发育冲积扇和辫状河沉积,以粗碎屑沉积为主,不发育浅湖沉积[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]。李维峰等[4]、季贇[7]研究认为全吉地区第四系七个泉组主要发育辫状河三角洲沉积体系。该区是否发育浅湖沉积,进一步明确该区沉积相类型以及砂体的成因类型、规模及叠置方式对该区第四系研究具有重要的地质意义。本文观测的剖面位于全吉背斜构造西部的下切河谷内,出露的地层更加齐全和清晰,通过对该露头岩性、岩石组合以及沉积特征分析,明确其沉积相类型,建立相应的地层和沉积序列,为三湖坳陷东部七个泉组砂体类型的确定及分布预测提供地质依据。

1 区域地质背景

全吉剖面位于锡铁山镇东南方向约57 km[图1(a)—图1(c)]处,露头位于河谷内,地层产状平缓,便于在横向上对地层及沉积特征进行追踪和对比分析。柴达木盆地更新统自下而上发育七个泉组、达布逊组和盐桥组[12,13,14,15,16,17,18]。全吉剖面出露七个泉组,实测剖面中将七个泉组细分为22个小层,下部主要发育厚层灰色泥质粉砂岩,夹有薄层灰色粉砂岩,中部发育灰色粉砂岩、泥质粉砂岩,上部发育厚层灰色、棕红色含砾粗砂岩、中粗砂岩(图2)。整体上,岩石粒度具有自下而上由细逐渐变粗的特点。
图1 青海全吉露头剖面区域位置

Fig.1 Location map of outcrop section in Quanji, Qinghai Province

图2 全吉剖面第四系七个泉组综合柱状图

Fig.2 Comprehensive histogram of Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

2 沉积特征

根据野外观察,结合室内样品分析研究认为,全吉地区七个泉组主要发育湖泊、滩坝和扇三角洲3种沉积相类型(图2)。

2.1 湖泊

全吉地区七个泉组中下部沉积相类型主要为湖泊相沉积,湖泊相可进一步划分为滨湖亚相和浅湖亚相。

2.1.1 滨湖

第四系七个泉组中晚期发育滨湖、滩砂及坝砂沉积亚相。地层中砂质含量相对较多,岩性以浅灰色、灰色细砂岩为主,其次为泥质粉砂岩,另外夹紫红色、浅黄色泥岩,纵向上呈正、反2种韵律序列。砂岩中可见砾石、泥质粉砂岩透镜体、石膏透镜体[图3(a),图3(b)],其中,泥质粉砂岩透镜体长约为18~20 cm,厚约为4~6 cm,石膏透镜体长约为20~30 cm,厚约为10 cm。该露头沉积构造规模较小,多见中—小型浪成砂纹交错层理,见少量腹足类化石[图3(c)]。
图3 全吉剖面第四系七个泉组滨、浅湖内部沉积现象

(a)砂岩中的泥质粉砂岩透镜体;(b)砂岩中石膏透镜体;(c)中—小型浪成砂纹交错层理;(d)浪成波痕;(e)植物根茎化石;(f)生物潜穴

Fig.3 Internal sedimentary phenomena of shore and shallow lake in Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

2.1.2 浅湖

浅湖相岩性以浅灰色、灰绿色泥岩、少量粉砂岩为主,发育不规则水平、小型交错、波状层理和浪成波痕[图3(d)],见相对完整的植物根茎化石[图3(e)],局部见大量薄壳腹足类化石、垂直或倾斜的虫孔构造[图3(f)]。此外,浅湖发育中、薄层含砾粗砂岩、中粗砂岩,具有多套扰动层、破碎层[图4图5(a)],发育液化柱状构造[图5(b)],属于风暴沉积[19,20,21,22]。风暴扰动、破碎层内的纵、横向裂缝发育,成岩作用的晚期裂缝中可见充填的石膏[图5(c)]。
图4 全吉剖面七个泉组风暴岩全景照片(GPS点:37°01′03.58″,96°05′23.22″,海拔2 773 m)

Fig.4 Panoramic picture of tempestite in Qigequan Formation of Quanji section

图5 全吉剖面第四系七个泉组风暴岩内部沉积构造现象

Fig.5 Sedimentary structure of tempestite in Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

2.2 滩坝

全吉地区七个泉组中下部发育滩坝相,将滩坝相进一步划分为远岸坝砂、近岸滩砂与泥滩等亚相类型[23,24]

2.2.1 远岸坝砂

远岸坝砂的形成是不同规模的水下沙丘迁移的结果。全吉剖面中的远岸坝砂横向可延伸10余米,厚度可达2.5 m,岩性以灰色厚层及块状中、细砂岩为主,其次为细砂岩中夹薄层泥岩、泥质粉砂岩,其上部和底部均为厚层泥岩。坝砂内部夹多个泥质粉砂岩透镜体,透镜体厚约为5~20 cm,长约为1.5~7.5 m,也可见中、大型楔状交错层理,反映了牵引流沉积特征(图6)。
图6 全吉剖面第四系七个泉组远岸坝砂内部结构

(GPS点:37°01′32.99″,96°05′55.74″,海拔2 778 m)

Fig.6 Internal structure of dam sand in Quaternary Qigequan Formation in Quanji Section

2.2.2 近岸滩砂

向湖岸线方向更易受沿岸流及湖浪作用的改造影响,可发育一系列近岸滩砂,砂体沿湖岸线成片分布,近岸滩砂与坝砂纵向可叠置(图7)。通过露头观测,近岸滩砂局部呈低角度的波状起伏状,其边部砂体变薄,整体呈现为大型透镜状,反映了沉积水体介质处于活动与停滞的交替状态。岩性为灰色、棕灰色中—薄层砂岩,夹灰色薄层泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩与泥岩的薄互层,其砂体厚度比远岸坝砂的砂体厚度薄。滩砂内部沉积构造现象丰富,多见中—小型楔状交错层理、波痕、水平层理、虫孔等沉积构造,局部见少量腹足类化石。
图7 全吉剖面第四系七个泉组近岸滩坝(GPS点位置:37°00′06.62″,96°05′23.23″,海拔2 737 m)

Fig.7 Near shore beach dam of Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

2.2.3 泥滩

通常,坝砂间及坝砂外侧向湖盆中心处的地势较平坦,水动力条件弱,多为静水环境,细粒悬浮物缓慢沉降可形成泥滩,按照发育部位可进一步将泥滩划分为坝间泥滩和远岸泥滩。其中,坝间泥滩岩性以灰色泥岩为主,内部可夹中—薄层砂岩、含砾砂岩,内部见小型斜层理、水平层理(图8);远岸泥滩的泥岩含量高,岩性以灰色泥岩、泥质粉砂岩为主,内部夹薄层炭质泥岩,可见水平层理及腹足类化石。
图8 全吉剖面第四系七个泉组坝间泥滩

Fig.8 Mudflat between dams of Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

坝砂粗砂岩的跳跃组分含量高,可达99%,粗跳跃次总体斜率大于70°,分选较好,细跳跃次总体斜率为45°~50°,分选中等;悬浮总体为1%,斜率低,分选差,与跳跃总体的交切点值为3.7[图9(a)]。滩岩中粉砂岩的跳跃组分粒级为2.5~4.5 Φ,占组分的60%。悬浮载荷段粒级大于4 Φ,含量占40%,在粒度概率曲线上呈现两跳一悬的特征[图9(b)],泥滩中的泥质粉砂岩分选好,粒度细,在粒度概率曲线上呈现高斜率特征[图9(c)]。
图9 不同结构滩坝粒度概率曲线

Fig.9 Probability curve of beach dam particle size with different structures

2016年底完钻的诺1井位于全吉剖面东约为5 km。诺1井在七个泉组主要岩性为灰色泥岩,内部夹细砂岩、泥质细砂岩、粉砂质泥岩。坝砂在自然电位曲线上呈箱型,滩砂呈齿化漏斗型特征[图10(a)]。
图10 诺1井第四系七个泉组局部岩性组合序列

Fig.10 Local lithologic combination sequence of Quaternary Qigequan Formation in Well Nuo1

2.3 扇三角洲

全吉剖面七个泉组顶部以扇三角洲前缘亚相沉积为主,地层中砂砾岩较为发育,纵向上可见多套河道充填的底砾岩纵向叠置,细粒沉积层的厚度较薄,可夹砂岩透镜体[图11(a),GPS点:37°01′59.12″,96°05′57.55″,海拔为2 782 m],总体表现为“砂包泥”特征,垂向序列为正韵律结构。见大型斜层理[图11(b)]、河床滞留沉积、河道底冲刷[图11(c)]等沉积构造现象,水下分流河道砂体呈板状、透镜状。地层中植物、介壳碎屑较少。在粒度曲线上表现出一跳一悬两段式的特征[图9(d)]。
图11 全吉剖面第四系七个泉组扇三角洲前缘内部沉积构造现象

Fig.11 Sedimentary structure in the fan delta front of Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

诺1井七个泉组上部见到多套中—厚层细砂岩组合,中间夹多层灰色含砾细砂岩。沉积相类型以扇三角洲前缘水下分流河道相沉积为主,水下分流河道相的自然电位曲线具有齿化钟型特征[图10(b)]。

3 沉积模式

全吉剖面七个泉组自下而上表现为浅湖—滨湖—扇三角洲沉积序列。滩坝砂接受来自滨湖区的物源,受波浪、湖流、风暴等因素改造形成多个滨、浅湖滩坝砂体发育带。砂体沿物源方向,平行于湖岸线,有的砂体横向延伸可达100 m以上,厚度10余米,在纵向上表现为多套滩砂、坝砂、泥岩相互叠置、连片发育的特征(图12)。
图12 全吉剖面第四系七个泉组沉积剖面对比

Fig.12 Sedimentary profile comparison of the Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

七个泉组沉积期湖盆水体较浅,地层中腹足类化石繁盛,易受风暴扰动作用影响;沉积期的古地形较平缓,地层在横向上延伸较远。该期湖盆具有坡缓、水浅的沉积环境特征[25,26,27,28,29]图13)。
图13 全吉剖面第四系七个泉组沉积模式

Fig.13 Sedimentary model map of the Quaternary Qigequan Formation in Quanji section

4 结论

本文在前人研究基础上,通过对多个连续剖面点的详测,证实了柴达木盆地全吉地区发育浅湖沉积,明确了全吉剖面七个泉组的沉积演化规律,剖析了滩坝砂在空间上的展布规律,首次建立了该区七个泉组沉积模式。
(1)研究区七个泉组存在浅湖沉积,该区七个泉组以滨、浅湖沉积为主,仅在晚期发育扇三角洲沉积。总体上,自下而上呈现为浅湖—滨湖—扇三角洲前缘进积式沉积序列。
(2)七个泉组沉积期湖盆的水体浅、坡度缓,地层在横向上延伸较远,易受风暴扰动和改造作用影响,风暴作用对该区滩坝砂的改造作用明显。
(3)研究区七个泉组滨、浅湖沉积期发育了多期次滩坝砂,砂体横向不连通,纵向叠置,横向延伸距离远。
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