塔北南坡志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积体系分析

孙佳珺，辛仁臣

（1.北京市地震局，北京 100080；2.中国地质大学（北京）海洋学院，北京100083）

塔北南坡志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积体系分析

孙佳珺1，辛仁臣2

（1.北京市地震局，北京 100080；2.中国地质大学（北京）海洋学院，北京100083）

据岩心、录井、测井等资料，分析塔北南坡志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积体系类型及空间分布特征。塔北南坡志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段发育一套海侵背景下形成的碎屑滨岸-浅海沉积体系，其中，碎屑滨岸体系可进一步划分为后滨、前滨、临滨沉积。后滨亚相以砂泥岩互层为特征，见泥砾；前滨亚相以中粗砂岩为主，泥岩较少；临滨亚相为砂泥岩不等的厚互层，上临滨砂岩所占比例较高，下临滨泥岩增多。浅海相以泥岩为主。平面上，沉积体系自NW向ES呈后滨-前滨-临滨-浅海不规则带状展布，垂向上，自下而上呈后滨-前滨-临滨-浅海演化序列。该沉积相格局的确定，为分析有利储层及确定下一步有利勘探目标奠定了基础。

塔北南坡；志留系；柯坪塔格组下段底部砂岩亚段；沉积体系

塔北隆起为塔里木盆地富集油气的构造单元之一[1-2]，塔北南坡为塔里木盆地塔北隆起区的南部斜坡，纵向上分为中新生界和古生界两大构造层[3-5]，古生界受断层及伴生断裂控制，划分为哈拉哈塘凹陷、轮南低凸起、草湖凹陷、满加尔凹陷4个二级单元，面积约2.2×104km2。20世纪90年代开始了以志留系为主要目的层段的勘探研究工作[6-9]，塔北、塔中地区柯坪塔格组下段底部砂岩亚段均见良好油气显示，并在顺9井获低产油流，日产油约5 t[9-11]，是柯坪塔格组下部泥岩段封盖保存较好的原生油藏。研究认为，油气藏多为岩性-地层圈闭油气藏。隆起的形成早于第一期油气成藏，为烃类向塔北南坡运移提供了有利条件[12]。柯坪塔格组沉积时期，塔北隆起遭大规模海侵[13-17]，形成塔北隆起南斜坡柯坪塔格组下段富砂的底部砂岩亚段，物性较好，为优质储集体。随着海侵范围的不断增大，柯坪塔格组下段底部砂岩亚段之上发育下泥岩亚段，形成覆盖柯坪塔格组底部砂岩的区域性稳定盖层。

因此，进行塔北南坡志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段砂体分布及沉积体系研究，可为地层-岩性圈闭预测奠定基础，对塔北南坡志留系进一步油气勘探具重要意义。

1 柯坪塔格组下段底部砂岩亚段储层特征

岩心观察显示，柯坪塔格组下段底部砂岩亚段以灰色粉砂质泥岩、细砂岩，灰色及灰褐色中砂岩为主（图1）。对柯坪塔格组下段底部砂岩亚段20个薄片样品（羊屋2、哈得13）的石英、长石、岩屑含量统计结果表明，碎屑颗粒由石英（35%~82%，平均57.85%），长石（2%~5%，平均3.9%），岩屑（15%~ 62%，平均38.25%）组成。以（Q/（F+L））为指标衡量砂岩的成分成熟度较低。据Fork分类原则，柯坪塔格组底部砂岩亚段发育岩屑砂岩（占95%），岩屑石英砂岩（占5%）（图2）。

2 柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积体系类型及分布特征

柯坪塔格组下段底部砂岩亚段主要发育以海侵为背景的碎屑滨岸-浅海沉积体系。其中碎屑滨岸沉积体系进一步识别出后滨、前滨、临滨3个亚相。

后滨亚相位于特大高潮线与平均高潮线间，暴露地表地带，特大高潮时被水淹没，沉积物以砂泥岩互层为主。平均高潮线附近能量相对较强，在陆源碎屑供应较充分条件下，形成具低角度交错层理、波纹交错层理、缓波纹层理砂岩。蒸发作用较强地带，砂岩中可见钙质结核，特大潮时期形成风暴扰动层，可见泥砾（图1-a）。测井曲线（GR——自然伽马，RD——深侧向电阻率）组合形态多呈齿化低平曲线。

图1 塔北南坡柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积相岩心特征Fig.1 The core features of sedimentary facies of bottom sandstone sub-member in lower member of kalpintag formation in southern slope of Tabei Uplift

图2 柯坪塔格组下段底部砂岩亚段砂岩组分三角图Fig.2 The triangle sandstone components map of bottom sandstone sub-memberin lower member of kalpintag formation▲——羊屋2柯底砂；●——哈得13柯底砂Ⅰ——石英砂岩；Ⅱ——长石石英砂岩；Ⅲ——岩屑石英砂岩；Ⅳ——长石砂岩；Ⅴ——岩屑长石砂岩；Ⅵ——长石岩屑砂岩；Ⅶ——岩屑砂岩

前滨亚相位于平均高潮线与平均低潮线间，为滨岸环境波浪作用强烈地带，沉积物粒度较粗。前滨亚相以沉积大段砂岩为特征，岩石类型以中砂岩及中粗砂岩为主，砾石磨圆较好，可见定向排列。砾岩和砂岩多具结构成熟度和成分成熟度高特点。砂岩中多发育交错层理（图1-b），常见板状交错层理、楔状交错层理和低角度交错层理，多见低角度交错层理。测井曲线（GR——自然伽马，M2RX-最大探测深度电阻率）组合形态多呈钟形。

临滨亚相位于平均低潮线与平均浪基面间，为波浪作用由强变弱地带。靠近平均低潮线区域受波浪影响较强，沉积物粒度稍粗，向浪基面方向受波浪影响逐渐减弱，沉积物粒度逐渐变细，泥质含量增加。临滨亚相岩石类型有中砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥质岩类，主要为砂泥岩不等厚互层。上临滨位于平均低潮线附近，以中、细砂岩为主，砂岩砂质纯、泥质少，不等厚互层以砂岩居多，常见波纹交错层理。靠近平均浪基面附近，为下临滨沉积。泥质含量增加，不等厚互层以泥岩居多，缓波纹层理为主。测井曲线（GR——自然伽马，RILD——深感应电阻率）组合形态呈微齿化低平曲线。

碎屑浅海环境位于平均浪基面之下，主要受风暴浪和潮流影响，为相对低能的沉积环境。岩石类型主要为泥岩，夹粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩和少量细砂岩（图1-c）。以块状层理为主，偶见缓波纹层理，可见生物扰动构造。测井曲线（GR——自然伽马，RD——深侧向电阻率）组合形态为低平曲线。

3 柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积体系分布特征

3.1 砂体平面分布特征

塔北南坡柯坪塔格组下段底部砂岩亚段砂岩厚度图（图3），展示了研究区内砂岩分布特征。砂岩分布总体呈西南厚，西北、东南薄，厚度值向北、西两侧尖灭，向东南减薄状态，主要发育于满加尔凹陷及草湖凹陷，砂岩尖灭线位于满加尔凹陷北缘附近。草1井及南部砂岩累积厚度不足6 m，向西增厚。厚12~ 18 m的砂层呈条带状由SW向NE发育。羊屋2井及南部地区为18~24 m的厚层砂岩。哈得13及以南砂岩厚度大于24 m，最大达29.5 m。

3.2 沉积体系剖面特征

综合利用岩心、录井、测井等资料，编绘出跃南2-草1井及哈6-哈得10井两条联井沉积断面图（图4，5）。位于研究区东部，遭海侵时间较长，砂岩层段较薄。草1井研究层段厚约50 m，砂岩层段厚20 m，其余均为泥质岩类。底部为前滨相，下部发育临滨相，上部为浅海相。

图3 塔北南坡柯坪塔格组下段底部砂岩亚段砂岩厚度图Fig.3 The sandstone thickness of bottom sandstone sub-memberin lower member of kalpintag formation

哈6-哈得10为一条NEW向剖面。哈6井研究层段主要发育砂泥岩互层，岩性以中砂岩、细砂岩及泥质岩类为主，发育后滨沉积。热普2井沉积厚约30 m，中部及下部主要发育砂泥岩互层，上部主要为砂岩。中下

跃南2-草1井联井沉积断面为一近EW向剖面。跃南2井研究层段沉积厚约30 m，岩性中下部为砂泥互层，上部为大套砂岩。下部发育后滨，上部发育前滨。热普8井研究层段中下部为砂泥互层，上部发育大套砂岩，岩性以中砂岩为主。中下部发育后滨，随后海平面上升，上部发育前滨。哈得18井研究层段下部为砂泥互层，上部主要发育中、粗砂岩。下部发育后滨，中部及上部发育前滨沉积。吉南3井研究层段岩性以砂岩与泥岩互层为主，沉积厚30 m，发育后滨相。肖塘1井柯坪塔格组底部砂岩亚段多为中、粗砂岩与泥质岩类互层，发育后滨相。顶部5 m发育中、粗砂岩，为前滨沉积。草1井部发育后滨相，上部发育前滨相。哈得17下部为砂泥岩互层，中部及上部为以中砂岩为主的砂岩。下部为后滨，中部及上部为前滨。哈得10沉积厚约30 m，下部5 m为砂泥岩互层，中部为较厚砂岩层，厚约20 m。上部为砂泥岩互层，泥质岩类含量较高。下部为后滨，中部为前滨，上部为临滨。

3.3 沉积体系平面分布特征

在联井沉积相分析基础上，结合砂岩平面分布特征，编绘塔北南坡柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积相平面展布图（图6）。柯坪塔格组下段底部砂岩亚段位于柯坪塔格组下泥岩段以下，为海侵背景下的碎屑滨岸-浅海沉积体系。哈6-热普4-吉南3-轮南60井一线发育后滨沉积相，以砂泥岩互层为特征，砂岩累积厚度不足12 m，见紫红色泥岩，砂岩中见紫红色泥砾，表明当时处于间歇性暴露的沉积环境。后滨沉积相以南，发育前滨，岩性以中砂岩及中粗砂岩为主，波浪能量较强，见大型冲洗交错层理（图1-b）。砂岩累积厚度较大，最大厚度超过24 m。向东南方向前滨亚相演变为临滨亚相，以砂岩、泥岩的不等厚互层为特征，上临滨砂岩较发育，下临滨泥岩增多。研究区东南端泥岩明显增多，草1井及南部地区发育浅海沉积相。岩性普遍以灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，多见水平层理，可见小型层理，反映当时沉积环境处于相对水深较大的稳定低能环境。

图5 哈6井-哈得10井联井沉积断面图Fig.5 The well sedimentary profile of Ha6-Hade101.泥岩；2.粉砂质泥岩；3.泥质粉砂岩；4.泥质细砂岩；5.粉砂岩；6.细砂岩；7.中砂岩；8.粗砂岩；9.细砾岩；10.荧光；11.油迹；12.油斑；13.临滨；14.前滨；15.后滨

图6 塔北南坡柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积相平面展布图Fig.6 Spatial distribution of sedimentary facies of bottom sandstone sub-member in lower member of kalpintag formation in southern slope of Tabei Uplift

4 结论

志留系柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积时期，研究区塔北南坡为一套海侵背景下发育的碎屑滨岸-浅海沉积体系。碎屑滨岸体系内识别出后滨、前滨、临滨3个沉积亚相。后滨亚相沉积为砂泥岩互层，可见泥砾，以波纹层理为主，可见交错层理，见紫红色泥岩，反映当时处于间歇性暴露的沉积环境。前滨亚相以中粗砂岩为主，泥岩发育较少，以交错层理为主，局部可见大型交错层理。临滨亚相以砂泥岩不等厚互层为主，上临滨砂岩较多，下临滨泥岩增多。上临滨以波纹层理及交错层理为主，下临滨以缓波纹层理为主。浅海以泥岩为主，多见水平层理，可见小型层理，反映当时沉积环境处于水深较大的稳定低能环境。

通过编绘研究区柯坪塔格组底部砂岩亚段砂岩厚度图、联井沉积断面图、沉积相平面展布图，查明柯坪塔格组下段底部砂岩亚段沉积演化规律及沉积体系展布格局。沉积体系平面上自西北向东南呈后滨-前滨-临滨-浅海分布格局。后滨与前滨沉积，呈EW向展布。临滨紧临浅海，呈纵向条带状展布。浅海主要发育于研究区东部，以草1井发育厚层泥岩为主。沉积体系自下而上，构成后滨-前滨-临滨-浅海垂向演化序列。

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Analysis of Depositional System of Bottom Sandstone Sub-member in Lower Member of Kalpintag Formation,Silurian in Southern Slope of Tabei Uplift

Sun Jiajun1,Xin Renchen2
（1.Earthquake Administration of Beijing Municipality,Beijing,100080,China; 2.School of Ocean Sciences,China University of Geosciences,Beijing,100083,China）

Based on logging and core data,the depositional system of bottom sandstone sub-member in lower kalpingtag formation,Silurian in southern slope of Tabei uplift,was analysised and the spatial distribution of depositional system was found out.The depositional system of bottom sandstone sub-member in lower kalpingtag formation,Silurian in southern slope of Tabei uplift was clastic shore-shallow sea under the background of transgressive.The clastic shore can be futher divided into backshore,foreshore and shoreface.Backshore in sandstone and mudstone interbed feature,visible boulder clay.Foreshore facies in the moderate coarse sandstone,mudstone less.Shoreface of sandstone and mudstone interbeded in different thickness.Upper shoreface had a higher proportion of sandstone.Mudstone increased in lower shoreface. Shallow sea development more mudstone.The plane,the sedimentary system is from northwest to southeast“backshoreforeshore-shoreface-shallow sea”irregular zonal distribution.Vertical,buttom-up exhibit sequence evolution“backshoreforeshore-shoreface-shallow sea”.Determination of sedimentary facies pattern lay the foundation of analyzing favorable reservoir.

Southern slope of Tabei Uplift;The Silurian;Bottom sandstone sub-member in Lower kalpingtag formation; Depositional system

1000-8845(2016)02-240-05

P539.2

A

项目资助：国家科技重大专项“岩性地层油气藏成藏规律、关健技术及目标评价”（2011ZX05001002）资助

2014-11-21;

2015-12-08;作者E-mail：sunjiajun0706@yeah.net

孙佳珺（1990-），女，北京人，硕士，2015年毕业于中国地质大学（北京）海洋地质专业，从事油气地质研究工作

简介：辛仁臣（1964-），男，博士，副教授，中国地质大学（北京）海洋学院，从事沉积学、层序地层学、油气地质研究工作；E-mail:xinrenchen@163.com