準南沖斷帶東段烏魯木齊一帶蘆草溝組沉積相研究

史美超，方 權，余 磊

（新疆地礦局第九地質大隊，新疆 烏魯木齊 830000）

準噶爾盆地二疊系蘆草溝組是集烴源巖、儲層、蓋層三位一體的重要層系，既是常規油氣的勘探目標，又是頁巖氣、頁巖油、致密油藏等非常規油氣重點勘探目標[1]。近年來，新疆地礦局先后在準南沖斷帶東段開展了頁巖氣戰略調查，初步估算頁巖氣資源量512億m3，顯示了極好的頁巖氣勘探潛力。

然烴源巖分布及厚度受沉積相控顯著，因此弄清烏魯木齊一帶蘆草溝組沉積相特征有助于掌握頁巖氣分布規律。目前，前人針對蘆草溝組沉積方面的研究涵蓋了層序地層劃分[2，3]、白云巖成因[4]及沉積環境[5，6]等方面，有學者認為烏魯木齊一帶蘆草溝組屬三角洲-湖相沉積體系[7]；一些學者認為屬深湖-半深湖-濱淺湖[8]，爭議性較大。本文結合野外地表調查、鉆井、錄井及測井等資料，通過巖石組合、特殊夾層、沉積構造及古生物特征，對蘆草溝組沉積相進行研究，以期有利于頁巖氣勘探開發。

1 區域地質概況

圖1 研究區區域構造單元及井位

準南緣沖斷帶以紅車斷裂和烏魯木齊-米泉斷裂為界劃分為西段、中段和東段三部分，研究區位于沖段帶東段烏魯木齊一帶（圖1），出露地層自下而上主要有上二疊統蘆草溝組、紅雁池組、泉子街組、梧桐溝組、鍋底坑組、燒房溝組、韭菜園組，部分三疊系、侏羅系和中更新統-全新統的沖洪積層。本次研究重點二疊系蘆草溝組沿博格達山前出露較好，巖性為灰黑色/黑色炭質頁巖、油頁巖、泥質砂巖、粉/細砂巖、白云巖夾灰巖透鏡體。蘆草溝組平均厚度1057m，相變快，自上而下分為上、中、下三段，黑色泥頁巖分布于上段和下段，是頁巖氣富集的重點層段。

2 蘆草溝組沉積特征

（1）巖性巖相特征。研究區蘆草溝組巖石組合為灰黑色/黑色泥頁巖、油頁巖、泥質砂巖、粉/細砂巖、白云巖夾灰巖透鏡體。根據沉積物的巖性、沉積構造、含有物、礦物組分和測井曲線特征等差異，將研究區蘆草溝組巖性劃分出7個巖性相，即①黑色泥/（油）頁巖（巖性）相；②灰黑色含粉砂白云質泥巖（巖性）相；③灰色含粉砂白云巖（巖性）相；④灰色泥/粉晶白云巖（巖性）相；⑤灰色鮞粒白云巖（巖性）相；⑥灰色云質粉砂巖（巖性）相；⑦灰色細砂巖（巖性）相。其中上段主要發育黑色泥頁巖（巖性）相，為半深湖-深湖亞相；中段發育粉/細砂巖（巖性）相，為扇三角洲前緣亞相；下段發育黑色泥頁巖、白云巖（巖性）相，為半深湖-深湖亞相（圖2）。

圖2 蘆草溝組巖性相與沉積相劃分柱狀圖

（2）化石特征。研究區蘆草溝組黑色泥頁巖中含介形蟲、魚類以及植物根莖及殘片等化石（圖3）。魚類化石的發育充分顯示出當時沉積水體較深，以還原環境為主；而植物化石等生活在較淺的水池及三角洲等地。這種化石組合表明研究區蘆草溝組沉積環境為三角洲-湖湘。

圖3 蘆草溝組化石生態相特征 A魚化石；B植物碎片化石

（3）黃鐵礦分析。形成于還原環境下的黑色泥頁巖常伴隨存在有多種形式的硫化物，如黃鐵礦、硫酸鹽等[9]，其中黃鐵礦也是產自自然界中還原環境下穩定的硫化物形態。研究區鉆井巖心顯示蘆草溝組上、下段泥頁巖中發育大量黃鐵礦，有的呈團塊狀，有的呈透鏡狀順層產出，少部分呈星點狀（圖4），這表明蘆草溝組上、下段是以還原環境為主且水動力較弱的沉積環境。

圖4 蘆草溝組黑色泥頁巖中的黃鐵礦

3 蘆草溝組沉積相展布

橫向上（圖5），蘆草溝組上段粗顆粒物沉積逐漸增多，黃鐵礦結核、白云巖夾層逐漸減少，化石組合從魚類漸變為高等植物，巖石組合由黑色泥巖過渡為灰綠色粉砂巖，這些特征表明水體由深-淺、水動力由弱-強，湖域面積逐漸變窄，沉積相由深湖漸變為半深湖亞相。中段粉/細砂體含量逐漸增高，泥質含量逐漸減少，發育波狀層理、羽狀交錯層理及粒序層理，黑色泥頁巖呈夾層出現，說明沉積水深變化較大，水體較動蕩，沉積相由淺湖亞相漸變為扇三角洲前緣亞相。下段白云質、泥質含量逐漸較少，砂質含量減少，黑色泥頁巖由厚變薄，說明沉積水體由深變淺，水動力由弱變強，沉積相由深湖亞相漸變為三角洲前緣亞相。

縱向上，蘆草溝組自下而上，沉積物粒度呈現為由細-粗-細，水體深-淺-深，湖域面積逐漸變廣。從烴源巖來看自下而上，上、下段優質巨厚烴源巖主要發育在湖擴時期的半深湖－深湖相沉積。從儲集層來看，在相對湖平面下降期間中段所沉積的扇三角洲前緣砂體可成為常規油氣勘探的目標層。

圖5 蘆草溝組沉積特征對比剖面

4 結論

（1）蘆草溝組自下而上分為3段，7個巖性相，上段主要發育黑色泥頁巖（巖性）相；中段發育粉/細砂巖（巖性）相；下段發育黑色泥頁巖、白云巖（巖性）相。

（2）蘆草溝組泥頁巖受海水影響，沉積于淡水-咸水環境。

（3）蘆草溝組包含了扇三角洲-深湖沉積。上段為半深湖-深湖亞相；中段為扇三角洲-淺湖亞相；下段為半深湖-深湖亞相，自下而上呈現為水體由深-淺-深的沉積環境。