西藏尼玛盆地中东部古近系牛堡组沉积环境分析

杜春阳

(成都理工大学沉积地质研究院 四川 成都 610059)

一、地质概况

尼玛盆地位于青藏高原腹地，是发育于班公湖-怒江缝合带上的一个新生代陆相盆地。盆地内发育有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四系地层，以中生代浅变质海相碎屑岩和碳酸盐岩地层为基底，以新生代陆相地层为盖层。受印度-欧亚板块碰撞挤压的影响，尼玛盆地在长期的构造应力作用下，原始面貌早已不复存在，成为遭受强烈改造的残留盆地[1]。而今盆地大致呈东西向带状展布，南部为羌塘地体、北部为拉萨地体、东临伦坡拉盆地、西接洞错-中仓盆地，盆地内部以横贯东西的中央隆起浅变质混杂岩系为界，分为北部甲热布错坳陷和南部达则错坳陷两个次级坳陷区[2]。尼玛盆地亦属于一个含油气盆地，与东侧具有工业油气流产出的伦坡拉盆地发育相同的含油气地层系统—古近系牛堡组。据野外地质调查，尼玛盆地中东部存在多个牛堡组油页岩和沥青显示点，所测剖面中暗色泥岩厚度较大，展现出较高的油气勘探价值。

二、岩相分析

关于尼玛盆地古近系牛堡组沉积环境的研究集中于盆地西部，中东部地区鲜有涉及。根据野外地质点调查和剖面实测，盆地中东部牛堡组地层可识别出砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、湖相灰岩等岩石单元。据野外露头宏观特征及室内砂岩薄片的镜下鉴定结果(图1ab)，初步认为牛堡组为扇三角洲-湖泊沉积体系。

图1 研究区牛堡组砂岩显微特征

(a.含砾粗砂岩，碎屑颗粒呈棱角-次棱角状，分选极差，杂基支撑，扇三角洲环境中的砂岩；b.细砂岩，碎屑颗粒呈圆状-次圆状，分选好，颗粒支撑，湖相沉积)

根据各类岩性的颜色、沉积构造、垂向组合情况，将研究区内常见的、具有指相意义的岩相序列归纳于下文。

(1)相序1：底部为紫红-棕黄色砾岩，向上渐变为紫红色含砾砂岩，顶部为紫红色泥岩。砾岩与与砂岩均为杂基支撑，分选较差，砾石多为棱角状-次棱角状，泥岩顶部常出现冲刷面。该序列中下部的粗粒沉积物与上部的细粒沉积物组成二元结构，鲜艳色紫红色调反映陆上氧化环境，可解释为扇三角洲平原亚相，其中砾岩和含砾砂岩属于陆上河道微相，紫红色泥岩为河道间微相(图2-1)。(2)相序2：底部为浅灰色细砾岩，向上过渡为灰色中砂-粗砂岩，砾岩与砂岩常在垂向上反复叠置。砾岩与砂岩为颗粒支撑，分选一般，砂岩发育楔状交错层理，顶部可见冲刷面。该相序具水下沉积特征，粒度有所降低，分选、磨圆有所提高，可解释为扇三角洲前缘水下分流河道沉积(图2-2)。(3)相序3：由大套暗紫红色砂岩与泥岩韵律互层组成，砂岩分选磨圆较好，发育小型交错层理，泥岩层面可见泥裂、粉砂质泥岩中还可见垂直层面的生物钻孔，该相序代表间歇性淹没和暴露的环境，可解释为滨湖沉积(图2-3)。(4)相序4：由灰绿色调的砂岩、泥岩、泥质灰岩等厚或不等厚韵律互层组成，三种岩性的垂向序列并无规律，亦可以两两出现，组成“砂岩+泥岩”、“砂岩+灰岩”、“泥岩+灰岩”的组合。该相序宏观上呈灰绿色，反映弱氧化—弱还原的沉积条件，砂岩层面可见波痕构造、发育小型板状交错层理、浪成砂纹层理，泥岩和泥灰岩层面时见节肢动物化石、植物残屑等，这种相序可解释为浅湖沉积(图2-4)。(5)相序5：由灰黑色泥页岩、泥岩、油页岩、灰绿色泥页岩、灰绿-灰黑色泥灰岩组成，该相序中各类岩石常发育水平纹层，整体偏暗的色调反映缺氧环境，某些层位可出现极薄层的油页岩，代表半深湖—深湖沉积(图2-5)。

图2 研究区古近系牛堡组岩相序列柱状示意图

三、粒度分析

碎屑岩的粒度特征可直接有效的反映沉积物搬运沉积时的水动力强度，是判别碎屑物质沉积环境的的良好指标。文中选取2件砂岩样品进行粒度分析，对其形成的水动力条件和沉积环境进行制约(图3)。

图3 研究区古近系牛堡组砂岩粒度特征图

样品NM04-2为含砾粗砂岩，直方图和频率曲线表明峰所在粒级占比不高，粒度分布范围广，碎屑物质沉积时具有较差的分选；概率累积曲线中表现为三段式，滚动组分百分比含量占比较大，可达50%左右，斜率较缓，表明粗粒滚动组分多，沉积时坡度陡，该样品的粒度特征显示其为扇三角洲前缘水下分流河道的产物。样品D3-09b2为中-细砂岩，直方图和频率曲线显示其为单峰、正偏态，粒度分布范围较窄，碎屑物质沉积时分选较好；概率累积曲线表现为两段式，跳跃组分占比达，可达60%，斜率陡，悬浮总体占比10%，该样品的粒度特征显示其为滨湖环境的产物，频率曲线微具正偏态的原因可能是滨湖相带在一定程度上继承了扇三角洲前缘河道碎屑物质组成，出现了河道沉积的特点。

四、沉积环境演化

通过岩相序列特征和粒度分析，本文认为研究区牛堡组地层发育扇三角洲—湖泊沉积体系。根据牛堡组实测地层剖面中岩相序列的垂向变化特征，对该套地层的沉积相演化进行划分。剖面1～3层为紫红色砾岩与泥质粉砂岩组合，属于扇三角洲沉积；4～9层为大套紫红色砂泥岩韵律互层，其间发育数套灰绿色砂泥岩，为滨浅湖沉积；10～12层出现灰绿色泥岩夹油页岩的相序，为半深湖沉积；13～14层出现紫红色砂泥岩与灰绿色泥质粉砂岩，为浅湖沉积；15～35层为大套灰黑-灰绿色泥岩-泥页岩-油页岩组成的暗色沉积层，代表长期的半深湖—深湖沉积；36～40层位紫红色砂泥岩与灰绿色砂泥岩韵律互层，为浅湖沉积(图3)。纵观剖面，牛堡组地层经历了两次湖进与湖退，湖进期间出现半深湖—深湖环境并有暗色泥岩、油页岩形成，是烃源岩集中赋存的最佳层位。

图3 研究区古近系牛堡组实测地层剖面柱状图

五、结论

(1)尼玛盆地中东部古近系牛堡组发育扇三角洲—湖泊沉积体系，野外露头和剖面中可识别出五种不同类型的岩相序列，分别代表扇三角洲平原陆上河道、扇三角洲前缘水下分流河道、滨湖、浅湖、半深湖—深湖环境，半深湖—深湖环境发育有暗色泥岩和油页岩，可作为良好的生油层。

(2)牛堡组扇三角洲体系与湖泊体系中的碎屑岩具有不同的粒度特征，前者主要发育粗碎屑岩，频率曲线呈多峰、概率累计曲线为三段式，滚动组分占比大，斜率低，碎屑物质沉积时分选差；后者主要发育细粒碎屑岩，频率曲线和呈单峰、微具正偏态，概率累积曲线为两段式，跳跃组分占比大，斜率高，分选有所提高。