西藏尼瑪盆地中東部古近系牛堡組沉積環境分析

杜春陽

(成都理工大學沉積地質研究院 四川 成都 610059)

一、地質概況

尼瑪盆地位于青藏高原腹地，是發育于班公湖-怒江縫合帶上的一個新生代陸相盆地。盆地內發育有三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系地層，以中生代淺變質海相碎屑巖和碳酸鹽巖地層為基底，以新生代陸相地層為蓋層。受印度-歐亞板塊碰撞擠壓的影響，尼瑪盆地在長期的構造應力作用下，原始面貌早已不復存在，成為遭受強烈改造的殘留盆地[1]。而今盆地大致呈東西向帶狀展布，南部為羌塘地體、北部為拉薩地體、東臨倫坡拉盆地、西接洞錯-中倉盆地，盆地內部以橫貫東西的中央隆起淺變質混雜巖系為界，分為北部甲熱布錯坳陷和南部達則錯坳陷兩個次級坳陷區[2]。尼瑪盆地亦屬于一個含油氣盆地，與東側具有工業油氣流產出的倫坡拉盆地發育相同的含油氣地層系統—古近系牛堡組。據野外地質調查，尼瑪盆地中東部存在多個牛堡組油頁巖和瀝青顯示點，所測剖面中暗色泥巖厚度較大，展現出較高的油氣勘探價值。

二、巖相分析

關于尼瑪盆地古近系牛堡組沉積環境的研究集中于盆地西部，中東部地區鮮有涉及。根據野外地質點調查和剖面實測，盆地中東部牛堡組地層可識別出礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、湖相灰巖等巖石單元。據野外露頭宏觀特征及室內砂巖薄片的鏡下鑒定結果(圖1ab)，初步認為牛堡組為扇三角洲-湖泊沉積體系。

圖1 研究區牛堡組砂巖顯微特征

(a.含礫粗砂巖，碎屑顆粒呈棱角-次棱角狀，分選極差，雜基支撐，扇三角洲環境中的砂巖；b.細砂巖，碎屑顆粒呈圓狀-次圓狀，分選好，顆粒支撐，湖相沉積)

根據各類巖性的顏色、沉積構造、垂向組合情況，將研究區內常見的、具有指相意義的巖相序列歸納于下文。

(1)相序1：底部為紫紅-棕黃色礫巖，向上漸變為紫紅色含礫砂巖，頂部為紫紅色泥巖。礫巖與與砂巖均為雜基支撐，分選較差，礫石多為棱角狀-次棱角狀，泥巖頂部常出現沖刷面。該序列中下部的粗粒沉積物與上部的細粒沉積物組成二元結構，鮮艷色紫紅色調反映陸上氧化環境，可解釋為扇三角洲平原亞相，其中礫巖和含礫砂巖屬于陸上河道微相，紫紅色泥巖為河道間微相(圖2-1)。(2)相序2：底部為淺灰色細礫巖，向上過渡為灰色中砂-粗砂巖，礫巖與砂巖常在垂向上反復疊置。礫巖與砂巖為顆粒支撐，分選一般，砂巖發育楔狀交錯層理，頂部可見沖刷面。該相序具水下沉積特征，粒度有所降低，分選、磨圓有所提高，可解釋為扇三角洲前緣水下分流河道沉積(圖2-2)。(3)相序3：由大套暗紫紅色砂巖與泥巖韻律互層組成，砂巖分選磨圓較好，發育小型交錯層理，泥巖層面可見泥裂、粉砂質泥巖中還可見垂直層面的生物鉆孔，該相序代表間歇性淹沒和暴露的環境，可解釋為濱湖沉積(圖2-3)。(4)相序4：由灰綠色調的砂巖、泥巖、泥質灰巖等厚或不等厚韻律互層組成，三種巖性的垂向序列并無規律，亦可以兩兩出現，組成“砂巖+泥巖”、“砂巖+灰巖”、“泥巖+灰巖”的組合。該相序宏觀上呈灰綠色，反映弱氧化—弱還原的沉積條件，砂巖層面可見波痕構造、發育小型板狀交錯層理、浪成砂紋層理，泥巖和泥灰巖層面時見節肢動物化石、植物殘屑等，這種相序可解釋為淺湖沉積(圖2-4)。(5)相序5：由灰黑色泥頁巖、泥巖、油頁巖、灰綠色泥頁巖、灰綠-灰黑色泥灰巖組成，該相序中各類巖石常發育水平紋層，整體偏暗的色調反映缺氧環境，某些層位可出現極薄層的油頁巖，代表半深湖—深湖沉積(圖2-5)。

圖2 研究區古近系牛堡組巖相序列柱狀示意圖

三、粒度分析

碎屑巖的粒度特征可直接有效的反映沉積物搬運沉積時的水動力強度，是判別碎屑物質沉積環境的的良好指標。文中選取2件砂巖樣品進行粒度分析，對其形成的水動力條件和沉積環境進行制約(圖3)。

圖3 研究區古近系牛堡組砂巖粒度特征圖

樣品NM04-2為含礫粗砂巖，直方圖和頻率曲線表明峰所在粒級占比不高，粒度分布范圍廣，碎屑物質沉積時具有較差的分選；概率累積曲線中表現為三段式，滾動組分百分比含量占比較大，可達50%左右，斜率較緩，表明粗粒滾動組分多，沉積時坡度陡，該樣品的粒度特征顯示其為扇三角洲前緣水下分流河道的產物。樣品D3-09b2為中-細砂巖，直方圖和頻率曲線顯示其為單峰、正偏態，粒度分布范圍較窄，碎屑物質沉積時分選較好；概率累積曲線表現為兩段式，跳躍組分占比達，可達60%，斜率陡，懸浮總體占比10%，該樣品的粒度特征顯示其為濱湖環境的產物，頻率曲線微具正偏態的原因可能是濱湖相帶在一定程度上繼承了扇三角洲前緣河道碎屑物質組成，出現了河道沉積的特點。

四、沉積環境演化

通過巖相序列特征和粒度分析，本文認為研究區牛堡組地層發育扇三角洲—湖泊沉積體系。根據牛堡組實測地層剖面中巖相序列的垂向變化特征，對該套地層的沉積相演化進行劃分。剖面1～3層為紫紅色礫巖與泥質粉砂巖組合，屬于扇三角洲沉積；4～9層為大套紫紅色砂泥巖韻律互層，其間發育數套灰綠色砂泥巖，為濱淺湖沉積；10～12層出現灰綠色泥巖夾油頁巖的相序，為半深湖沉積；13～14層出現紫紅色砂泥巖與灰綠色泥質粉砂巖，為淺湖沉積；15～35層為大套灰黑-灰綠色泥巖-泥頁巖-油頁巖組成的暗色沉積層，代表長期的半深湖—深湖沉積；36～40層位紫紅色砂泥巖與灰綠色砂泥巖韻律互層，為淺湖沉積(圖3)。縱觀剖面，牛堡組地層經歷了兩次湖進與湖退，湖進期間出現半深湖—深湖環境并有暗色泥巖、油頁巖形成，是烴源巖集中賦存的最佳層位。

圖3 研究區古近系牛堡組實測地層剖面柱狀圖

五、結論

(1)尼瑪盆地中東部古近系牛堡組發育扇三角洲—湖泊沉積體系，野外露頭和剖面中可識別出五種不同類型的巖相序列，分別代表扇三角洲平原陸上河道、扇三角洲前緣水下分流河道、濱湖、淺湖、半深湖—深湖環境，半深湖—深湖環境發育有暗色泥巖和油頁巖，可作為良好的生油層。

(2)牛堡組扇三角洲體系與湖泊體系中的碎屑巖具有不同的粒度特征，前者主要發育粗碎屑巖，頻率曲線呈多峰、概率累計曲線為三段式，滾動組分占比大，斜率低，碎屑物質沉積時分選差；后者主要發育細粒碎屑巖，頻率曲線和呈單峰、微具正偏態，概率累積曲線為兩段式，跳躍組分占比大，斜率高，分選有所提高。