准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义.pdf

第 35 卷 第 5 期2023 年 9 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.35 No.5Sept.2023潘树新等：准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义收稿日期：2022-11-30；修回日期：2023-06-14；网络发表日期：2023-07-10基金项目：中国石油科技重大专项“中西部重点盆地源汇系统分析与沉积过程正演模拟技术研究”（编号：2021DJ0401）资助。第一作者：潘树新（1974），男，博士，高级工程师，主要从事沉积学及石油地质学研究。地址：（730020）甘肃省兰州市城关区雁儿湾路 535号。Email：。文章编号：1673-8926（2023）05-0026-11DOI：10.12108/yxyqc.20230503引用：潘树新，许多年，唐勇，等.准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义 J.岩性油气藏，2023，35（5）：26-36.Cite：PAN Shuxin，XU Duonian，TANG Yong，et al.Discovery of Liushugou river depositional system in Shawan Sag of JunggarBasin and its petroleum geological significance J.Lithologic Reservoirs，2023，35（5）：26-36.准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义潘树新1，许多年1，唐勇2，曲永强1，王国栋1，董雪梅2，胡婷婷2，马永平1（1.中国石油勘探开发研究院 西北分院，兰州 730020；2.中国石油新疆油田公司，新疆 克拉玛依 834000）摘要：准噶尔盆地沙湾凹陷与玛湖凹陷具有相似的构造、沉积及成藏背景。基于对沙湾凹陷岩相古地理格局及源-汇系统的研究，提出了在凹陷中央发育有一个来自西北方向的远源大型沉积体系，即柳树沟河水系，并围绕该水系对沙湾凹陷的沉积演化特征及成藏条件进行了分析。研究结果表明：沙湾凹陷柳树沟河水系起源于扎伊尔山，流经中拐凸起后，在沙湾凹陷中央形成了大型河流三角洲沉积体系，其中的曲流河点砂坝、三角洲前缘水下分流河道、河口坝和席状砂等储集体是油气规模勘探的有利目标。柳树沟河水系自二叠纪到侏罗纪继承性发育，先后经历了二叠纪水进、三叠纪早期水退与中晚期水进及侏罗纪湖盆水体震荡发育的过程，形成了中、下二叠统规模烃源岩，二叠系上三叠统大型三角洲扇体、侏罗系多期河道叠置的储集体以及晚二叠世晚期早三叠世晚期区域性盖层，构成了纵向上多套生-储-盖优势组合；多期构造运动形成的不整合面和断裂体系构建了沙湾凹陷油气运移、调整的有利输导体系。柳树沟河水系的发现改变了沙湾凹陷没有大型远源水系、仅发育近源扇三角洲的传统认识；凹陷中央及斜坡低部位是寻找石油天然气规模储层的新领域。关键词：源-汇系统；三角洲扇体；多期河道叠置；凹陷中央；斜坡低部位；远源水系；二叠纪侏罗纪；柳树沟河沉积体系；沙湾凹陷；准噶尔盆地中图分类号：TE122.2；P618.13文献标志码：ADiscovery of Liushugou river depositional system in Shawan Sag ofJunggar Basin and its petroleum geological significancePAN Shuxin1，XU Duonian1，TANG Yong2，QU Yongqiang1，WANG Guodong1，DONG Xuemei2，HU Tingting2，MAYongping1（1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration&Development-Northwest，Lanzhou 730020，China；2.PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，Xinjiang，China）Abstract：Shawan Sag and Mahu Sag in Junggar Basin have similar tectonic，sedimentary and reservoir-formingbackgrounds.Based on the study of lithofacies paleogeographic pattern and source-sink system of Shawan Sag，it was proposed that a large-scale far-source depositional system from the northwest direction was developed inthe center of the sag，namely Liushugou river system，and the sedimentary evolution characteristics and hydrocarbonaccumulation conditions of Shawan Sag were analyzed about this water system.The results show that：（1）Liushu潘树新等：准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义2023 年27gou river in Shawan Sag originated from Zaire Mountain and formed a large fluvial delta depositional system inthe central Shawan Sag after flowing through Zhongguai uplift.The large-scale reservoirs such as meandering riverpoint sand bar，delta front underwater distributary channel，estuary bar and sheet sand are formed in the sag.（2）TheLiushugou River developed inheritantly from Permian to Jurassic，experienced the processes of Permian transgression，early regression and mid-late transgression of Triassic，and lake water body shock development successively of Jurassic，forming scale source rocks of Middle-Lower Permian.Large delta fans of Permian-Early Triassic，multi-stage channel superimposed reservoirs of Jurassic，and regional cap rocks of late Late Permian and late EarlyTriassic，formed multi-sets of vertically advantageous assemblages of source-reservoir-cap rock.The unconformities and fault systems formed by multi-stage tectonic movements have constructed a favorable transport systemfor oil and gas migration and adjustment in Shawan Sag.（3）The discovery of Liushugou river system has changedthe traditional understanding that there is no large remote river system in Shawan Sag and only near-source fandelta developed.The center of Shawan Sag and the lower part of slope are new areas for searching for large-scaleoil and gas reservoirs.Key words：source-sink system；delta fan；multi-stage channel superimposition；sag center；lower part of slope；far-source water system；Permian-Jurassic；Liushugou river depositional system；Shawan Sag；Junggar Basin0引言准噶尔盆地是我国西部的一个大型叠合含油气盆地，近年来在西部坳陷玛湖凹陷、沙湾凹陷、东道海子凹陷和盆 1 井西凹陷等富烃凹陷相继获得重大油气勘探突破1-3，尤其是玛湖凹陷已经发现十亿吨级砾岩大油田。同属西北缘构造带的沙湾凹陷与玛湖凹陷具有相似的构造地质背景和宏观油气成藏条件，但目前勘探程度仍然极低，仅在凹陷周缘发现了红山嘴、小拐、车排子等一批中等规模的油气田，其勘探成果与石油地质条件极不匹配。以往针对沙湾凹陷的盆地性质和演化、岩相古地理格局、沉积相类型及勘探潜力开展了一系列的研究：梁宇生等4在沙湾凹陷识别出 5 个区域不整合面，划分出自晚石炭世以来的六大构造，认为沙湾凹陷经历了晚石炭世伸展断陷、早二叠世伸展坳陷、中二叠世晚三叠世前陆盆地、侏罗纪陆内坳陷及压扭盆地、白垩纪古近纪陆内坳陷及新近纪第四纪陆内前陆盆地 7 个阶段；余兴等5应用断层相关褶皱理论，建立了沙湾凹陷受背冲式基底逆断层、伸展正断层共同控制的“隆起+半地堑”古隆起模式；郑超等6基于层序地层学和沉积学综合方法，借助地震多属性分析，将沙湾凹陷下三叠统划分出 3 个三级层序，识别出 6 期湖进、湖退沉积体系；董雪梅等7将沙湾凹陷二叠系自南向北划分为北部上超削蚀带、中部鼻状隆起带和南部深凹带，并识别出2个二级不整合面，建立了不同构造带油气成藏模式；于景维等8认为沙湾凹陷上乌尔禾组发育强压实致密相、强压实中溶蚀相、中强压实方解石胶结弱溶蚀相、中强压实伊蒙混层包膜弱溶蚀相、中强压实沸石胶结弱溶蚀相 5 种类型，为优质储层预测提供了理论依据；关新等9利用地震切片技术，精细刻画了沙湾凹陷上乌尔禾组滩坝砂特征及展布，拓展了新的勘探领域；杜金虎等3在统一准噶尔盆地东西部二叠系、三叠系层序地层的基础上，认为沙湾凹陷西斜坡以大型退覆式扇三角洲沉积为主，尤其是中、上二叠统与下三叠统扇三角洲前缘发育，岩性圈闭成群展布，且物性好，长期处于油气成藏的有利指向区，具备多层系立体勘探的基础地质条件；唐勇等10认为沙湾凹陷中下二叠统烃源岩层系是下一步寻找页岩油气的有利勘探领域，具有常规-非常规油气协同探索的巨大勘探前景。这些研究成果从不同领域为认识沙湾凹陷提供了参考，但对沙湾凹陷能否成为玛湖凹陷之外新的规模增储上产区，是否具备规模成藏的地质条件以及其下凹勘探的潜力和勘探方向都有待进一步明确和探索，尤其是对其沉积体系宏观分布、规模储层展布、成藏主控因素等方面的研究较为薄弱，严重制约了沙湾凹陷中央以岩性-地层圈闭为主的油气勘探。基于 50 余口探井资料、近 6 500 km2三维地震和盆地新采集的二维格架地震资料，以盆地构造-沉积演化恢复、源-汇系统10刻画为基础，对沙湾凹陷的沉积充填过程和勘探潜力进行了再认识，以期为在沙湾凹陷中心部位、斜坡低部位寻找规模优质储层提供参考，同时也为其他靠山型凹陷岩相古地理的重建提供借鉴。1地质概况准噶尔盆地沙湾凹陷西接车排子凸起，北达中28岩性油气藏第 35 卷第 5 期拐凸起和拐莫低凸，东连莫索湾凸起，南邻北天山山前冲断带的霍玛吐背斜带，凹陷南深北浅，东西宽约 90 km，南北长约 85 km，面积约为 6 400 km2（图1a）。沙湾凹陷以上古生界泥盆系变质岩和花岗岩为基底，沉积盖层自下而上依次发育石炭系（C），下二叠统佳木河组（P1j）、风城组（P1f），中二叠统夏子街组（P2x）、下乌尔禾组（P2w），上二叠统上乌尔禾组（P3w），下三叠统百口泉组（T1b），中三叠统克拉玛依组（T2k），上三叠统白碱滩组（T3b），下侏罗统八道湾组（J1b）、三工河组（J1s），中侏罗统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t），下白垩统吐谷鲁群（K1tg），上白垩统（K2），古近系紫泥泉子组（E1-2z）、安集海河组（E2-3a），新近系沙湾组（N1s）以及第四系（Q）（图 1b）。沙湾凹陷早期具有前陆盆地性质，中期转变为平缓坳陷结构，晚期具有掀斜结构（图 2），凹陷结构与周缘边界断裂带多期活动及车排子凸起的构造演化密切相关。从石炭纪晚期到侏罗纪，准噶尔盆地西北缘造山带向南东推覆并受到北天山阻挡作用，车排子地区向东逆冲挤出，形成了近南北走向的红车断裂带，使得车排子地区强烈隆升形成逆冲褶皱带11-12，其东侧沙湾凹陷对应形成前陆盆地。盆地自西向东依次发育前陆冲断带、前陆坳陷区和前陆隆起带（图 2a），并沉积了巨厚的二叠系、三叠系及侏罗系。前陆盆地发育过程中往往伴生好的烃源岩，尤其是下二叠统佳木禾组和风城组沉积时期是西部前陆盆地剧烈发育期，形成了盆地最重要的2套烃源岩。从白垩纪开始，红车断裂带表现为右行压扭13。在压扭应力场背景下，车排子凸起之上发育正断层或逆断层。该阶段白垩系不断超覆于车排子凸起，随后，古近系从南南东向以平行不整合的方式覆盖在白垩系之上。新近纪以来，沙湾凹陷及车排子凸起完全处于北天山四棵树凹陷前陆盆地构造域14，处于前缘隆起部位的沙湾凹陷发生隆升掀斜。图 1准噶尔盆地沙湾凹陷构造区划（a）及岩性地层综合柱状图（b）Fig.1Tectonic zones division（a）and stratigraphic column（b）of Shawan Sag in Junggar Basin图 2准噶尔盆地沙湾凹陷地震剖面Fig.2Seismic section of Shawan Sag，Junggar Basin地层界新生界古生界系侏罗系三叠系二叠系石炭系统中统下统上统中统下统上统中统下统组西山窑组三工河组八道湾组克拉玛依组百口泉组下乌尔禾组夏子街组风城组佳木河组代码层位J2tJ2xJ1sJ1bT3bT2kT1bP3wP2wP2xP1fP1jC岩性岩性简述灰白色细砂岩、砂岩互层灰白色泥岩夹灰绿色细砂岩及煤层厚层灰黑色泥岩夹薄层灰白色粉细砂岩上部为灰色中、细砂岩与泥岩互层，偶见煤层，中部为泥质粉砂岩，下部为含砾不等粒砂岩、细砂岩与砂砾岩不等厚互层厚层灰色泥岩、粉砂质泥岩、偶夹泥质粉砂岩灰色、褐色砂砾岩、粉砂质泥岩及灰色、棕色泥岩夹不等厚互层上部为灰色泥岩夹砂砾岩，中部为厚层灰色砂砾岩，下部为厚层褐色砂砾岩杂色泥岩夹棕红色泥质小砾岩及泥质不等粒小砾岩、绿灰色砂砾岩顶部为厚层褐色泥岩，中上部为灰绿色、褐色砂砾岩，中下部为泥质粉砂岩与砂砾岩及含砾砂岩互层褐灰色及棕色砂质泥岩、泥质不等厚互层夹细砂岩、不等粒砂岩及砂砾岩，中部发育一套黄褐色砂砾岩上部为深灰色、暗棕色泥岩、砂质泥岩不等厚互层，中上部为白云岩及白云化的泥岩、砂岩，下部为深灰色凝灰岩、熔结凝灰岩沉积岩为主夹有火山岩的地层。沉积岩主要为杂色泥岩、砂砾岩以及砂岩等，火山岩所占比例一般不超过三分之一，主要为凝灰岩、玄武岩和安山岩等深灰绿色、绿灰色玄武岩和灰褐色安山岩及凝灰岩025 km头屯河组白碱滩组上乌尔禾组构造单元界线三维地震分布范围研究区井位安山岩 玄武岩 凝灰岩 砂砾岩 凝灰质砂砾岩凝灰质中砂岩泥质白云岩含砾泥岩泥质粉砂岩含砾砂岩粉砂质泥岩粉砂岩煤层0100 kmAB（b）（a）A2 0003 0004 0005 0006 000时间/ms车排子凸起C1C2P1jP1fP2xP3wP2wTJCK+E+N+Q沙湾凹陷莫南凸起前陆冲断带前陆坳陷前陆隆起AB4 0005 0006 0007 000中拐凸起C1C2P1jP1fP2xP3wP2wTJK+E+N+QZJ2TN1BST1断层25 kmSES25 km断层（a）（b）莫索湾凸起泥岩潘树新等：准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义2023 年292沉积特征2.1平面展布特征学者们对准噶尔盆地的岩相古地理及沉积演化特征已经做了大量的研究。朱如凯等15、张义杰等16刻画了中国北方地区及准噶尔盆地二叠纪岩相古地理，其中准噶尔盆地中二叠世早期主要为冲积扇、河流，中期以陆缘近海湖泊为主，晚期构造抬升、湖泊范围缩小、局部遭受剥蚀，晚二叠世形成统一的大型内陆湖盆15-16；匡立春等17厘定了玛湖凹陷周缘下三叠统六大物源体系及与之对应的六大扇体之间的耦合关系，明确了扇体的发育受古地貌控制，扇三角洲前缘亚相分布范围广、厚度大；邹才能等18研究了准噶尔盆地西缘前陆冲断背景下形成的二叠系三叠系扇控储层特征，认为盆地西缘大型扇三角洲发育，优质储层发育在规模展布的扇三角洲前缘亚相，储层储集空间以溶蚀孔为主；彭妙等19刻画了玛湖凹陷下三叠统百口泉组山口陡坡型、山口缓坡型、靠山缓坡型、靠山陡坡型和靠扇陡坡型 5 类扇三角洲类型；匡立春等20认为准噶尔盆地早中二叠世处于残留海封闭后的咸化湖盆沉积环境，深湖相暗色泥岩与云质岩混杂沉积大面积展布，源-储紧邻、近源成藏。综合最新研究认识及以往研究成果表明，准噶尔盆地自二叠系佳木禾组沉积期开始，尽管湖岸线和沉降中心迁移频繁，但盆地始终形成统一的汇水中心，尤其是中晚二叠世以后更是盆地发展的鼎盛时期；二叠世中晚期侏罗世，沉积相带整体呈环带状展布，发育有西南、西部、西北、北部、东北、东南和南部等九大物源（图 3），分别来自盆地周缘的车排子凸起、扎伊尔山、中拐凸起、哈拉阿拉特山、德仑山、青格里底山、克拉美丽山、博格达山和伊林黑比尔格山，这些物源在环坳带至少形成了14个主要的（扇）三角洲沉积体系，其中，西部扎伊尔山、哈拉阿拉特山、德仑山和中拐凸起在盆地发展的整个阶段中都是主要的物源区。沙湾凹陷的物源主要来自周缘的车排子凸起和中拐凸起，形成了大量的近源扇三角洲沉积21-22。值得注意的是，尽管玛湖凹陷和沙湾凹陷都毗邻西北缘断裂带，但由于二者的盆山格局不同，造成二者在沉积相展布上也存在较大差异。玛湖凹陷周缘老山发育，主要发育山前冲积扇扇三角洲沉积，而沙湾凹陷西侧车排子凸起物源供给有限，凹陷西侧的扇体规模较小。图 3准噶尔盆地下三叠统百口泉组沉积体系分布Fig.3Distribution of sedimentary systems of LowerTriassic Baikouquan Formation in Junggar Basin2.2柳树沟水系证据综合地质研究表明，扎伊尔山山间河流柳树沟河从二叠纪开始到现今一直继承性发育。采用大量地震资料对该水系不同地质时期的源-汇系统进行了刻画，该水系在二叠纪侏罗纪流经中拐凸起后，在沙湾凹陷形成了大型河流三角洲体系。该水系存在主要有以下几个方面的证据。2.2.1扎伊尔山和柳树沟河扎伊尔山形成于石炭系二叠系佳木河组沉积时期，主要是由于哈萨克斯坦板块与准吐板块发生强烈持续地挤压、碰撞隆升而形成23-24。扎依尔山形成以后，尽管盆地格局也发生了较大变化，但该山脉始终是准噶尔盆地西部玛湖凹陷和沙湾凹陷重要的物源区之一25。现代柳树沟河是扎伊尔山山脉中发育的一条规模较大的山间河流（图 4a），发源于托里县境内的扎依尔山东南坡，上游有胡家台沟、布尔何斯台沟、邮电局沟等支流汇入，汇水区内海拔较高，河道下切较深，山间弯曲河道极为发育（图 4b）。在汛期，汇水区径流的补给主要为季节性融雪和降水，枯水期主要以降雨和地下水的形式补给。柳树沟河在出山口以上流域面积约 1 435 km2，河长119 km，年平均径流量约为 0.037108m3。该水系出山后，流经山前冲积扇砾石带，随后在准噶尔盆地游荡变迁，形成了大量曲流河沉积，发育典型的废弃河道和边滩沉积（图 4c），最终由于地表蒸发、植被消耗、入渗补给地下水等而消失在荒漠中。准噶尔盆地西缘野外地质调查表明，柳树沟河在二叠纪之前就已成为盆地重要的物源搬运通道。近年来在该河谷内先后发现了大规模二叠系到侏1.车排子扇群；2.柳树沟河及三角洲；3.中拐扇；4.克拉玛依扇；5.黄羊泉扇；6.夏子街扇；7.达巴松扇；8.盆北扇；9.前哨扇；10.莫北扇；11.滴西扇；12.滴水泉扇；13.阜北扇；14.阜南扇。050100 km（扇）三角洲30岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 4准噶尔盆地柳树沟河卫星图Fig.4Satellite photograph of Liushugou riverin Junggar Basin罗系河流相及湖泊相沉积26，如在托里县柳树沟河段发现了下乌尔禾组砾石层，向上颗粒粒度逐渐变小，以次棱次圆状为主，分选性差，砾石顶部突变为灰黑色泥页岩27。柳树沟发育二叠系侏罗系河流相和湖相黑色泥页岩，表明该河谷至少从二叠纪开始就一直继承性发育，湖相暗色泥岩可能是在准噶尔盆地大规模湖侵期所形成。2.2.2地震方面的证据（1）地震剖面证据车排子凸起和中拐凸起两大凸起之间是柳树沟河沉积体系从源到汇重要的搬运通道。在二叠纪，湖盆与周缘古凸起地形落差较大，因此该水系下切谷较为发育，河流侵蚀作用强，在地震剖面上表现为下伏同相轴不连续分布。三叠纪到侏罗纪，进入坳陷湖盆发育阶段，湖盆古地形相对平坦，河道在地震剖面上主要表现为小型下切谷或透镜状强反射，并且水道迁移极为频繁（图 5）。此外，从石炭纪到侏罗纪，车排子凸起向东不断幕式逆冲挤出，使得该区域强烈隆升并形成红车逆冲褶皱带28，且褶皱带东侧表现为大量的前积反射，代表了车排子短轴物源的扇三角洲沉积（图 3、图 5）。图 5准噶尔盆地车排子凸起中拐凸起地震剖面（沿白垩系底拉平）Fig.5Seismic section of Chepaizi uplift-Zhongguaiuplift in Junggar Basin（2）重点层系地震属性和切片证据地震属性和切片均揭示古柳树沟河进入沙湾凹陷后形成了大面积分布的河流三角洲沉积。地震沉积学揭示二叠系晚期上乌尔禾组二段发育的三角洲相整体呈鸟足状展布（图 6a），同时三角洲前缘由34 个朵体组成，每个朵体均呈鸟足状展布，内部树枝状水下分流河道的形态极为清晰；该时期三角洲相西缘边界位于ZJ1井附近，东缘可达莫索湾以西地区，三角洲前缘亚相砂体整体在 ST1图 6准噶尔盆地沙湾凹陷 RMS 地震属性及地震剖面Fig.6RMS seismic attributes and seismic section in Shawan Sag，Junggar BasinC47ZJ1XG1CCNEKJTP中拐凸起车排子凸起2 0002 5003 0003 5004 000时间/ms红车断裂带5 km前积反射下切谷透镜状河道砂岩DDSET2kT2bP3w0200400600时间/ms沿 T2k 底拉平前积反射ST1（b）8 km010 kmXG2ST1ZJ1C45ST2SW1CT1柳树沟河三角洲井位三角洲边界（a）DD上乌尔禾组RMS 地震属性百口泉组RMS 地震属性（c）XG2DDEEST1ZJ1C45ST2SW1CT1（d）SW1EENET2kT2bP3w0200400600时间/ms沿 T2k 底拉平红车断裂带断层透镜状向两侧上超（b）（a）（c）6 km010 km三角洲边界井位扎 伊 尔山潘树新等：准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义2023 年31井以南地区尖灭。在上乌尔禾组沉积早期，该套三角洲沉积体系在沿物源方向的地震剖面上呈现出典型的前积反射特征（图 6b）。三叠纪早期，准噶尔盆地仍以挤压推覆为主，但盆地内基底断裂以及盆山之间的断裂开始逐渐稳定，活动强度逐渐变弱，形成了坳陷盆地29。同时由于气候干旱、湖泊面积小30，柳树沟河形成的三角洲大面积向湖盆中央进积，在凹陷中央形成了中强振幅、面积达 2 300 km2的三角洲沉积体系（图 6c），此时三角洲西缘位于 SW1井附近，东缘可达莫索湾，三角洲前缘砂体整体在凹陷南部地区尖灭。基于地震层位拉平解释技术，选取稳定沉积的百口泉组顶界作为拉平参考层位，能够更为直观和精确地呈现出凹陷中央三角洲沉积独特的地震反射特征，在横切物源方向的地震剖面上呈现透镜状杂乱反射，同时地震同相轴向两侧上超（图 6d），沿水系方向发育典型的前积反射特征。三叠纪晚期，随着湖侵和湖水面积的扩大，百口泉组顶部沉积了一套 2050 m的湖相泥岩，这套泥岩为三角洲沉积体系大面积成藏提供了稳定的盖层。侏罗系八道湾组一段沉积晚期，地震属性揭示柳树沟河沿 ZJ1ST1井方向延伸，河道宽度为 517 km，延伸长度可达 70 km，最终在石河子地区入湖形成面积达 1 000 km2的三角洲沉积（图 7a）。以侏罗系八道湾组顶界作为拉平参考层位，显示侏罗系整体稳定展布，同时沉积现象细节特征清晰，主要表现为该期河道底部的下切特征和地震同相轴错段明显，反映河道不断迁移及发育多期河道的特征（图 7b）；在三角洲相分布区，地震波主要表现为复波反射特征，同时地震同相轴向两侧尖灭，反映了三角洲沉积的特征（图 7c）。侏罗系八道湾组三段沉积晚期，地震属性揭示柳树沟河道沿 XG2ZJ3ST1井展布，河道整体呈S形，河道宽度为 722 km，延伸长度可达 155 km，在石河子地区入湖形成面积达 2 000 km2的三角洲沉积（图8a8d）。该时期河道上游为限制型河道沉积特征，沿侏罗系顶界拉平，河道的弱波谷或复波反射特征明显（图8b，8c）。基于地震沉积学地层切片31研究，该限制型河道内发育大量游荡性的曲流河沉积，在河道发育早期（图 8e），河道宽度为75120 m，河道半波长可以达到 4.3 km，弯曲系数最大可达 2.8，在凹岸处形成了大量的点砂坝沉积，点砂坝面积最大可达8 km2；河道发育中期继承了早期的演化特征，但河道变宽，最宽达 500 m，同时河道迁移更加频繁，限制型河道的中东部发育大量残余点砂坝沉积（图8f），反映了河道频繁迁移的特点；在限制型河道发育晚期，河道半波长明显变大，最大可达 6 km，弯曲系数最大可达 3.5，表明晚期河谷在被早期河流填平后地形更加平坦，河道迁移和游荡更加频繁，同时河道截弯取直现象更加发育（图 8g）。图 7准噶尔盆地沙湾凹陷侏罗系八道湾组一段顶部地震切片及地震剖面Fig.7Seismic slices and section of the top of the first member of Jurassic Badaowan Formation inShawan Sag，Junggar Basin（3）重矿物证据基于 20 余口探井近 100 多个二叠系侏罗系砂岩储层的重矿物数据统计结果，沙湾凹陷的重矿物组合可以分为截然不同的 2 种类型（图 9a）。第一类为车排子凸起周缘的重矿物组合，主要为黄铁矿-钛铁矿-石榴石组合（图 9b），其中黄铁矿石含量变化幅值大，质量分数为 30%65%，钛铁矿质量分数为 5%35%，石榴石质量分数约为 20%；第二类为中拐凸起和凹陷北部的重矿物组合（图 9c），与第一类重矿物存在较大的差异，主要为钛铁矿-锆石-电气石组合，其中钛铁矿含量最高，质量分数为30%45%，锆石质量分数约为 20%，电气石质量分数为10%30%。第一类重矿物组合在车排子凸起北部突变为第二类重矿物组合，根据重矿物和地震资料综合分析，第一类重矿物组合主要反映了车排子凸起短轴物源的沉积特征。车排子凸起北部和FFGG下切河道和下切谷三角洲和下切谷J1b1J1b2+3J1sNENEJ1b2+3J1b1J1s沿 J1s 底界拉平时间/ms2 0002 5003 000时间/ms02004002 km2 kmGGCT1SW1ST2C45FFZJ1ST1XG2010 km井位三角洲边界柳树沟河三角洲（b）（a）（c）32岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 8准噶尔盆地沙湾凹陷侏罗系八道湾组三段顶部河道地震属性、地震剖面及地层切片Fig.8Seismic attributes，sections and slices of channel at the top of the third member of JurassicBadaowan Formation in Shawan Sag，Junggar Basin图 9准噶尔盆地沙湾凹陷重矿分区图及系列图（附 ZTR 曲线）Fig.9Heavy ore zoning map and series diagram of Shawan Sag，Junggar Basin（with ZTR curve）中拐凸起周缘分布的第二类重矿物组合特征完全不同于车排子凸起，因此沙湾凹陷可能受到其他物源的影响。综合分析认为，第二类重矿物组合反映了柳树沟河长轴物源的沉积特征。通过对重矿物组合特征分析，明确了沙湾凹陷二叠系侏罗系继承性发育来自车排子凸起和中拐凸起 2 支主要物源，并绘制了重矿物成熟度（ZTR）曲线（图 9a）。沙湾凹陷碎屑重矿物的ZTR指数普遍较高，平均达0.75，ZTR 值沿车排子凸起及中拐凸起向斜坡区方向逐渐变大，且在车排子凸起方向延伸距离更远、规模更大，进一步证实了沙湾凹陷存在两大物源，但主物源应来自车排子凸起方向。3沉积演化特征基于岩心相、测井相及地震相等相标志综合研究，认为沙湾凹陷柳树沟河水系在二叠纪侏罗纪主要发育河流相和三角洲相 2 种沉积相类型。依据地震多属性分析恢复了沙湾凹陷重点时期沉积相展布，柳树沟河水系在沙湾凹陷中央继承性发育并形成的大规模河流三角洲体系，是沙湾中央凹陷勘探的最重要对象。3.1主要沉积相类型（1）河流相河流相主要发育在沙湾凹陷西北部侏罗系，岩性主要为含砾砂岩、细砂岩与粗砂岩互层（图10），通常发育交错层理，颗粒整体上呈现下粗上细的正旋回特征，河道底面一般具有明显的冲刷面，冲刷面上发育灰色滞留砾岩，砾岩分选性差。值得注意的是，该区普遍发育限制型河道沉积（参见图7、图8），地层切片揭示河谷内部以曲流河沉积为主，河道二806040200w（重矿物）/%2610141822263034样品数/个806040200w（重矿物）/%261014182226样品数/个ST1SJ2CP24ST2SW1CT1构造单元分界线ZTR 等值线尖灭线井位黄铁矿钛铁矿石榴石锆石电气石白钛石绿帘石褐铁矿0.7（a）（b）（c）ST1曲流河05 kmST1点坝05 kmST1截湾取直05 km三角洲沉积下切河道下切河道沿 J1s 底界拉平J1b3J1sJ1sJ1b3J1b3J1s沿 J1s 底界拉平ST1ZJ3JJNEIIHH010 kmXG2ZJ3ST1ZJ1He-fHC45ST2SW1CT1JJ柳树沟河三角洲时间/ms20 km0200ENE时间/ms0200时间/ms2 0003 00020 km20 km井位三角洲边界（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）II潘树新等：准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义2023 年33元结构明显，整体以“泥包砂”为特征，粒度累积概率曲线以两段式为主，这些弯曲水道发育大量侧积形成的点砂坝沉积，单个面积可达 23 km2，为典型的曲流河沉积特征（图 10）。图 10准噶尔盆地柳树沟河水系岩心、测井和地震响应特征Fig.10Core，well logging and seismic response characteristics of Liushugou river system in Junggar Basin（2）三角洲相柳树沟河三角洲相可进一步划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲3个亚相，主要发育在二叠系和三叠系。其中，三角洲平原亚相以分流河道为骨架，河道岩性主要为砂砾岩、含砾细砂岩、细砂岩，泥质含量高，物性普遍较差，杂基含量高，泥质以伊蒙混层为主，胶结物主要为方解石、片沸石和石膏等。三角洲前缘亚相可进一步划分为水下分流河道、河道间、河口坝、远砂坝、席状砂等 5 种微相，岩性主要为含砾细砂岩、细砂岩及泥质粉砂岩；该亚相一般为多期河道叠加，沿水流方向砂体呈条带状，连续性好，垂直水流方向，砂体呈透镜状，连续性差，单砂层厚度为 35 m，最厚达 25 m；测井相主要为钟形、中低幅漏斗形或指形（图10），分别反映了三角洲前缘水下分流河道、河口坝和席状砂沉积。此外，通过等时地层切片可以揭示三角洲前缘亚相各类型砂体的空间展布特征，如在上乌尔禾组中上部，可以明显看出树枝状水下分流河道分布，河道末端呈鸟足状展布的朵体，三角洲形态极为清晰（图 10）。前三角洲岩性为灰色、深灰色、灰黑色粉砂质泥岩和泥岩等，夹粉砂岩及薄层泥质粉砂岩，与半深湖、深湖亚相难以区分。3.2沉积演化过程柳树沟河水系从二叠纪到侏罗纪一直继承性发育（图11），以河流和三角洲沉积为主，但由于各个时期构造活动、气候环境、可容纳空间不同，其沉积相展布特征也不尽相同。在二叠系佳木禾组、风城组和上乌尔禾组沉积时期，柳树沟河水系主要为河流三角洲沉积，三角洲相面积最大可达 1 500 km2（图11a11c）。百口泉组沉积时期，由于气候干旱，准噶尔盆地湖泊开始萎缩，三角洲相大面积向湖泊中央进积，在沙湾凹陷形成了面积达 2 300 km2的大型三角洲（图11d），随后由于气候逐渐变暖，在克拉玛依组和白碱滩组沉积期发生大规模湖侵，三角洲退缩到凹陷西北部。从侏罗纪开始，沙湾凹陷经过填平补齐，逐渐演变为浅水湖盆，同时由于湖平面震荡，柳树沟水系形成的河流及其三角洲沉积在盆地内部迁移也非常频繁，尤其是在八道湾组一段顶部和三段顶部可见明显的迁移特征（图11e，11f），进而形成了大规模的河流三角洲沉积。中晚白垩世以后，沙湾凹陷被完全填平补齐，同时湖泊面积进一步扩大，柳树沟河水系的展布格局发生重大相类型河流相三角洲岩石学特征测井相特征地震属性或切片SP/mV-10060GR/API20120岩性深度/mGR/API25113GR/API11325Rt/（m）1100Ri/（m）1100微相河漫滩叠置点砂坝河漫沼泽决口扇叠置点砂坝河漫滩亚相河漫河床河漫堤岸河床河漫沉积相限制型水道ST1 井八三段沉积综合柱状图3 5503 5603 570SP/mV-10060GR/API20120岩性深度/mGR/API25113GR/API11325Rt/（m）1100Ri/（m）1100微相前三角洲泥分流河道河道间叠加分流河道河道间叠加分流河道叠加分流河道亚相前三角洲三角洲前缘沉积相三角洲沉积体系ST1 井上乌二段沉积相综合柱状图5 3605 3705 380SZ1 井，砂砾岩，分选差，次圆状，发育粒间孔、粒内溶孔河道间曲流河道点坝沉积分流河道ST1朵页体CP 5 井4 347.724 347.92 m，P3W2ST1 井4 948.204 948.30 m，T1b2ZH1 井，5 120.00 m，中细砂岩ST1 井，5 281.505 281.65 mST1 井，5 311.195 311.29 m4 km1 km粉砂质泥岩粉砂岩砂砾岩泥岩34岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 11准噶尔盆地沙湾凹陷重点时期沉积相Fig.11Sedimentary facies during key periods in Shawan Sag，Junggar Basin变化，主要迁移到车排子构造带以西地区。4成藏条件沙湾凹陷整体勘探程度低，尤其是凹陷中央大面积的勘探空白区面积超过5 000 km2。柳树沟河水系在