塔北-塔中地区三叠纪岩相古地理特征及油气地质意义

祝 贺 刘家铎 田景春 孟万斌 杨永剑

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059）

塔北-塔中地区三叠纪岩相古地理特征及油气地质意义

祝 贺 刘家铎 田景春 孟万斌 杨永剑

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059）

通过对塔里木盆地塔北-塔中地区钻井、测井资料综合分析及岩心观察，结合测井相和地震相特征，识别出三叠系发育扇三角洲、辫状河三角洲及湖泊3种沉积类型。沉积相带的展布格局总体表现为从湖盆边缘向中心依次为：扇三角洲、辫状河三角洲—滨浅湖、沼泽—半深湖及深湖相。在研究和地层对比的基础上，对塔北-塔中地区三叠系岩相古地理时空演化进行了详细分析。研究表明：三叠纪沉积环境经过多次湖侵、湖退的旋回变迁，古地理格局的演化与分布在不同时期既有继承性又有差异性。阿瓦提-满加尔凹陷在中晚三叠世具有较好的油气生成条件，但缺乏油气汇聚形成大中型油气田的条件。储层分布受沉积相控制，生储盖组合属典型的自生自储型。三叠系有利岩相过渡带是今后油气勘探的主要方向。

三叠纪；岩相古地理；时空演化；塔北-塔中地区

塔北-塔中地区面积超过25×104km2，地处库车坳陷以南，包括塔北隆起、满加尔凹陷、顺托果勒隆起、阿瓦提断陷及塔中低凸起，为三叠系在盆地腹地的主要沉积区。前人已对塔里木盆地三叠系做了大量的研究工作，并取得了一系列研究成果，但多局限于某一地区或重点区块的沉积相和储层基本特征研究［1-4］，将整个塔北-塔中地区作为整体，对沉积特征及古地理演化至今仍无较详细的研究，这将成为塔里木盆地塔北-塔中地区新领域油气勘探的“瓶颈”。笔者在前人研究的基础上，对区内70余口井进行详细的观察和描述，并结合地震资料，以沉积学理论为基础，首次深入探讨研究区三叠系沉积特征，丰富和完善了沉积环境及其展布格局，为储层研究提供了基础资料，能更详尽地了解研究区油气成藏的条件，为下一步的油气勘探奠定基础。

1 三叠系地层发育特征

塔北隆起区三叠系岩性分组比较清楚，自下而上为柯吐尔组、阿克库勒组及哈拉哈塘组。在南部塔中隆起地区三叠系未分组，只能笼统地划分出相当于柯吐尔组、阿克库勒组及哈拉哈塘组的地层。

由于三叠纪时期的翘倾作用，塔中低凸起和满加尔凹陷主要发育下统柯吐尔组，南厚北薄，如塔中28井厚度最大，上部主要岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩，夹浅灰色薄层砂质灰岩。中、上统阿克库勒组和哈拉哈塘组主要分布在塔北隆起和满加尔凹陷，北厚南薄。阿克库勒组上部为深灰色和灰黑色粉砂质泥岩、页岩、泥质粉砂岩及灰色砾岩；下部为深灰色和灰黑色泥岩、泥质粉砂岩、砾岩及不等粒砂岩。哈拉哈塘组中上部为深灰色、灰黑色及暗紫色泥岩夹浅灰色粉砂岩，下部为灰色、浅灰色细砂岩夹含砾不等粒砂岩。整体上，中、上三叠统与下三叠统呈2个相反的楔状体，互为消长叠置。

2 三叠系沉积体系特征

通过30余口取心井段的岩心观察和70余口非取心井沉积相分析，结合20余条地震剖面的反射特征和地震相研究成果，认为在盆地三叠纪演化时期主要发育辫状河三角洲、扇三角洲及湖泊3个沉积体系，每个沉积体系又可进一步划分出不同的亚相和微相。辫状河三角洲是研究区三叠纪湖盆周缘地带最主要的沉积相类型，主要分布于塔中—塔东地区中下三叠统（见图1），其次是沙雅西部和巴东2井地区的中三叠统阿克库勒组和塔北地区上三叠统哈拉哈塘组。岩石类型有褐色砂砾岩、含砾砂岩、暗褐色中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、含泥砾砂岩、棕红色泥岩及粉砂质泥岩等。典型的沉积构造有河床滞留沉积、冲刷构造、板状和楔状交错层理等，具有明显的下粗上细的河道充填序列。

湖泊作为一种重要的沉积场所，在全盆地三叠系沉积区广泛发育（见图2）。岩石类型有紫红色和暗色泥岩、碳质泥岩、粉细砂岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩及含砾不等粒砂岩。典型沉积构造有水平层理、波状层理、生物潜穴和扰动构造、沙纹层理和平行层理。电测曲线上表现为平直—弱齿化。扇三角洲沉积主要发育在上三叠统哈拉哈塘组，分布于研究区北部的塔北隆起南斜坡及其以西，沉积物主要来自塔北前陆隆起的南坡蚀源区（见图2）。岩石类型总体以中—细砾岩、含砾砂岩及粗砂岩为主，成分成熟度和结构成熟度低，常见流水成因的粒序层理、块状层理、平行层理、槽状交错层理、沙纹层理及波状层理等沉积构造。

图1 塔里木盆地TZ45井沉积相剖面结构

图2 塔里木盆地AD18井沉积相剖面结构

3 三叠纪古地理特征

在测井相、地震相识别及沉积特征研究的基础上，建立了横跨整个塔北-塔中地区的沉积相对比图。结合追踪对比解释区域7条地震大剖面和地震平面沉积相解释成果，编制了塔里木盆地塔北-塔中地区三叠纪岩相古地理图，恢复了三叠纪不同时期岩相古地理格局。

3.1 早三叠世

早三叠世时期塔里木盆地结束了海相沉积，进入内陆盆地沉积演化阶段［5］。受库车前陆隆起控制，盆地分为南北2个沉积区，即库车坳陷区和塔北-塔中沉积区。从图3可以看出，主要发育辫状河三角洲和湖泊相沉积（见图3）。

图3 早三叠世柯吐尔组岩相古地理

随着南部的抬升，塔东地区隆升幅度和剥蚀量最大，丰富的物源向湖盆汇入，湖盆东部为辫状河三角洲环境，广泛发育SE—NW向辫状河平原和辫状河三角洲前缘沉积。该类沉积具体分布在草湖地区和塘古巴斯—满加尔凹陷区一带，个别地方深入湖泊内部形成凸起，如塔中49井区和满参1井区，反映了地形相对低平状态下的沉积态势。塘参1井—塔中49井—顺1井—满参1井一线以北为湖泊环境。湖水由SW方向侵入，沉积中心位于和田1井—满西2井—顺8井一带，呈NE—SW方向条带状展布，发育半深湖亚相沉积，厚度为100～300 m，沉积物以暗色泥岩为主。湖盆北部靠近前陆隆起南坡物源区，该时期北部（塔北隆起）和阿瓦提断陷西北部地区为辫状河三角洲环境，东窄西宽，呈东西向平行于物源区条带状展布。沉积相对比表明，南部沉积厚度较大，北部地层向塔北隆起尖灭。沉积相带总体表现为近南北向分带、东西向展布的格局。物源主要来自南部昆仑山、塔东隆起和前陆隆起区，粗碎屑沉积物由盆地南北两侧向湖盆中心汇入［6］。

3.2 中三叠世

阿克库勒沉积期为坳陷发展的鼎盛时期。受湖平面上升达到最大值后的持续扩张影响，湖盆相带面积扩大，表现为研究区湖泊在阿克苏地区向库车坳陷敞开［3］。该时期湖泊相主要发育于塔中—塔北—阿瓦提断陷一带，北部边界抵沙雅县，南部塘古巴斯坳陷地区由早期辫状河三角洲沉积演化为浅湖沉积，西部阿瓦提断陷湖泊边界向西扩大，在中部满西1—顺1井区湖泊明显收缩。2个沉积中心分别位于托甫16井—阿满2井—满西1井井区和塔中33井南部地区，以半深湖—深湖相泥岩沉积为主，最大沉积厚度达400余米。受塔东北地区持续抬升的影响，辫状河三角洲相由南向北扩大，范围限于轮南1井—哈德4井—塔中34井一线以东地区。与此同时，塔西南造山带频繁活动，剥蚀量较前期加大，满西2井—塔中49井—塘参1井以西接受辫状河三角洲相沉积。与前期相比，相带展布有所不同，表现为东西分带、南北展布的特点。平面上湖盆两侧为辫状河三角洲沉积，中间夹湖泊相。物源主要来自塔东隆起和西昆仑山，前陆隆起剥蚀区次之。

3.3 晚三叠世

晚三叠世时期，坳陷进入萎缩期，因受湖平面出现下降的影响，水循环开始受限，岩相古地理格局相对于前期发生强烈改观。研究区湖盆北移至哈拉哈塘南部—轮南凸起—草湖凹陷一带，主要为滨浅湖亚相沉积环境，沉积物以泥岩、泥质粉砂岩及含砾不等粒砂岩为主，半深湖亚相沉积仅分布于顺8井附近。在阿参1井—阿克苏地区，由滨浅湖沉积环境转化为沿塔北隆起南坡剥蚀区分布的扇三角洲沉积，呈不规则带状东西向展布，物源来自前陆隆起的剥蚀区。毗邻湖泊相带的东部地区，继承性发育辫状河三角洲沉积。塔中49井区深入湖泊内部形成凸起，亦反映了地形相对低平状态下的沉积态势。地层对比表明，南部塔中隆起缺失沉积，向北部地层逐渐增厚。受塔东隆起和前陆隆起区物源的影响，沉积相带总体上表现为粗碎屑沉积沿物源区分布、远离物源区发育湖泊相的格局。

4 三叠纪古地理时空演化特征

通过对各期的沉积相平面展布特征研究，阐述了塔里木盆地台盆区三叠纪的时空演化特征。在下三叠统沉积时，古地形为北高南低，湖水由西南向东北侵入，同时伴随有南部抬升和北部相对沉降的运动，沉积物北薄南厚。盆地边缘以辫状河三角洲环境为主，沉积环境氧化作用强烈。向盆地中心变为滨浅湖和半深湖环境，沉积了浅湖沼泽相和深湖相的泥岩及煤层。中三叠世时期，气候由干旱变潮湿，雨量充沛，湖泊水体加深、加大［7］，除湖盆周围为辫状河三角洲沉积外，大部分地区发育灰绿色、深灰色砂岩及泥岩的湖泊相沉积。沉积物由粗变细，粗碎屑沉积逐渐减少，湖泊相泥岩增多，湖泊中生物群落丰富。随后更大一级的湖侵使湖盆范围扩大到塔中北坡和塔北南坡地区，并在阿克苏地区与北部库车坳陷湖泊相连。进入晚三叠世时期，受南部昆仑山和塔中隆起的影响，湖盆北移至哈拉哈塘南部—轮南凸起—草湖凹陷一带，其岩性反映出满加尔湖水较深。区内沉积了一套灰绿和深灰色泥岩、碳质泥岩、页岩夹油页岩及薄层泥灰岩。湖边树木、轮藻丛生，湖中藻类漂移，生物繁盛，有机质较为丰富，为三叠系烃源岩的形成提供了必要的物质条件。总之，在三叠纪沉积演化过程中，古地理格局演化及分布在不同时期具有不同的特点，主要表现为不同时期处于相对海平面升降的不同阶段，物源供给量、古气候及古地貌的不同，形成了不同类型、且分布区域不同的沉积体系。

5 油气地质意义

研究区三叠系储层最大的特点是储集层发育，平面分布广泛、稳定。储层岩石类型主要为扇三角洲、辫状河三角洲相岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。满西1井—满参1井一线为辫状河三角洲沉积区，有丰富的陆源物质供给，沉积物受到河流和湖泊水体的共同作用，主要为分选较好的灰色粗粒砂岩、中粒砂岩及细粒砂岩，矿物成熟度较高，石英质量分数为40%～85%，原始粒间孔较发育，并伴有次生溶蚀粒间孔和粒内溶孔，特别是三角洲中的河口坝沉积，其孔隙度为21.6%～28.0%，渗透率一般为（21.31～196.6）×10-3μm2，最高达1 651.1×10-3μm2。其次是轮台、沙雅东部及英买力扇三角洲与辫状河三角洲的复合沉积区。扇体或分流河道直接入湖盆，使粗粒碎屑物质与细粒湖泊沉积物间互沉积，粗粒碎屑岩主要是不等粒砂岩、含砾砂岩及中细粒砂岩，石英质量分数15%～40%，而岩屑质量分数45%～60%，砂体厚度250～800 m，孔隙度4.12%～24.03%，渗透率（0.16～1 816.53）×10-3μm2。

塔北-塔中地区三叠系烃源岩（盖层）主要以浅湖—深湖相暗色泥岩为主，在沙雅隆起和阿瓦提-满加尔凹陷发育最广泛，厚度为100～200 m，生油中心位于阿克库勒一带，自西向东逐渐增厚，向南可延伸到和田河以南、以东及塔中中部地区。其中，阿瓦提-满加尔凹陷有机质丰度最高，有机碳质量分数为0.50%～3.45%，平均0.87%；氯仿沥青“A”为0.030 2%～0.307 0%，平均0.094 2%，生油潜量（S1+S2）平均为0.52 mg·g-1，属较好生油岩（其次为沙雅隆起及塔中地区）。相对于库车坳陷，其成熟度较低（Ro值为0.46%～0.72%），对塔中隆起和沙雅隆起油气形成具有一定的贡献。

对于整个塔北-塔中地区来说，三叠系储层分布具有一定的规律性，受到沉积相的控制，生储盖组合属于典型的自生自储型。三叠系烃源岩具有一定的生烃潜力，但缺乏有效的深大断裂作为油气输送的通道，油气很难汇聚形成大中型油气田，只能形成小型油气藏。目前，研究区三叠系已发现的油气流主要来自满加尔凹陷下古生界，储集层为中、上三叠统扇三角洲或辫状河三角洲砂体。根据三叠系沉积体系的分布规律，砂质碎屑流沉积体深入湖盆腹地，形成指状尖灭砂体，与烃源岩直接接触，有利于吸取烃源岩提供的油气。同时，烃源岩又充当盖层，与砂体构成良好的生、储、盖组合，形成下生上储或下储上生的岩性圈闭类型。因此，研究区三叠系有利岩相过渡带是今后油气勘探的主要方向。

［1］汪忠德，王新海，王锦芳，等.塔里木盆地轮南油田2、3井区三叠系沉积微相研究［J］.沉积与特提斯地质，2008，28（3）：66-74. Wang Zhongde，WangXinhai，WangJinfang，et al.Triassic sedimentary microfacies in the second and third well fields in the Lunnan Oilfield，Tarim Basin［J］.Sedimentary Geology and Tethyan Geology，2008，28（3）：66-74.

［2］张纪易.塔里木盆地轮南地区三叠系沉积相分析［J］.新疆石油地质，1992，13（4）：322-338. Zhang Jiyi.Analysis of sedimentary facies of Triassic strata in Lunnan Area of Tarim Basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，1992，13（4）：322-338.

［3］纪云龙，丁孝忠，李喜臣，等.塔里木盆地库车坳陷三叠纪沉积相与古地理研究［J］.地质力学学报，2003，9（3）：268-274. Ji Yunlong，Ding Xiaozhong，Li Xichen，et al.Triassic paleogeography and sedimentary facies of the Kuqa Depression，Tarim Basin［J］. Journal of Geomechanics，2003，9（3）：268-274.

［4］张文朝，韩春元.塔东北地区三叠系—侏罗系沉积相及找油前景［J］.新疆石油地质，1999，20（3）：229-234. Zhang Wenchao，Han Chunyuan.Sedimentary facies and exploration prospect of Triassic-Jurassic in northeastern Tarim Basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，1999，20（3）：229-234.

［5］李永安.新疆三叠纪古地理［J］.新疆地质，2000，18（4）：335-338. Li Yongan.Triassic paleogeography of Xinjiang［J］.Xinjiang Geology，2000，18（4）：335-338.

［6］王龙樟.塔里木盆地阿瓦提—满加尔坳陷三叠—侏罗纪沉积物源变迁［J］.地球科学：中国地质大学学报，2000，25（1）：39-43. Wang Longzhang.Provenance evolution and migration of Triassic and Jurassic Awat-Manjiaer Depression，Tarim Basin［J］.Earth Science：Journal of China University of Geosciences，2000，25（1）：39-43.

［7］黄克难，詹家祯，邹义声.新疆库车河地区三叠系和侏罗系沉积环境及古气候［J］.古地理学报，2003，5（2）：198-207. Huang Kenan，Zhan Jiazhen，Zou Yisheng.Sedimentaryenvironments and palaeoclimate of Triassic and Jurassic in Kuqa river area，Xinjiang［J］.Journal of Palaeogeography，2003，5（2）：198-207.

Lithofacies paleogeographic characteristics of Triassic and its petroleum significance in Tabei-Tazhong Area

Zhu HeLiu Jiaduo Tian Jingchun Meng Wanbin Yang Yongjian
(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)

On the basis of the comprehensive analysis for core,drilling and well logging data in Tabei-Tazhong Area of Tarim Basin, three depositional types,i.e.fan delta,braided river delta and lake,are identified in Triassic through combining the characteristics of electrofacies with seismic facies.Generally,the distribution of sedimentary facies belt successively shows fan delta,braided river delta-shore shallow lake,swamp-semideep lake and deep lake facies from lake rim towards center.Based on the research and strata comparison above,the time-space evolution of lithofacies paleogeography of Triassic in the area is analyzed.The research result indicates that the evolution and distribution of aleogeographic framework reveal the succession and otherness in different periods through the multi-cycle transgression and regression for the depositional environment of Triassic.There are the good hydrocarbon generation conditions in Awati-Manjiaer Sag in Middle-Late Triassic.But the condition of hydrocarbon accumulation is absent for the formation of large-medium oil and gas fields.Because the reservoir distribution is dominated by sedimentary facies,sourcereservoir-seal assemblages belong to the typical self-generation and self-storage type.The beneficial lithofacies transition belt of Triassic is the main direction of oil-gas exploration in future.

Triassic;lithofacies paleogeography;time-space evolution;Tabei-Tazhong Area

中国石油化工股份有限公司西部新区勘探指挥部科研项目“塔里木盆地构造演化与沉积格架研究”（KY-S-2008-087）

P534.51

：A

1005-8907（2011）02-183-04

2010-09-03；改回日期：2011-01-11。

祝贺，男，1982年生，沉积地质学专业在读博士研究生，研究方向为储层沉积学。E-mail：zhuhe19821119@126.com。

（编辑姬美兰）

祝贺，刘家铎，田景春，等.塔北-塔中地区三叠纪岩相古地理特征及油气地质意义［J］.断块油气田，2011，18（2）：183-186. Zhu He，Liu Jiaduo，Tian Jingchun，et al.Lithofacies paleogeographic characteristics of Triassic and its petroleum significance in Tabei-Tazhong Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：183-186.