庫車東部下侏羅統沉積特征研究

彭 露， 陳 揚

（成都理工大學， 四川 成都 610059）

庫車前陸盆地是我國西部重要的能源基地之一[1]，隨著我國經濟的發展，能源特別是油氣需求越來越大。實踐證明，前陸盆地油氣勘探具備光明的前景，近年來庫車前陸盆地天然氣的勘探取得重大突破，表明庫車坳陷具備優越的油氣聚集條件，它不但蘊藏了豐富的天然氣資源，而且也是石油勘探的重要區域。本文基于大量野外剖面踏勘工作、巖芯觀察成果、測井解釋成果、各類分析測試資料等，對庫車坳陷東部下侏羅統物源進行了分析，對其沉積相類型及其沉積演化特征進行研究，為該區侏羅系后續的油氣勘探開發提供了充分的理論依據。

1 物源分析

1.1 碎屑組合特征分析

陸源碎屑巖主要來源于母巖風化產物，其碎屑組成特征往往反映母巖性質和母巖類型。巖屑是母巖不完全風化的碎片，是保持了母巖結構的礦物集合體。巖屑類型是物源區母巖類型的直接指示。

庫車坳陷東部地區阿合組和陽霞組砂巖主要為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑砂巖，砂巖中常見花崗巖巖屑，花崗片麻巖巖屑、泥巖巖屑、石英粉砂巖巖屑、碳酸鹽巖巖屑、千枚巖屑，石英片巖巖屑。一些砂巖含鉀長石和鈉長石含量較高，而部分砂巖含鉀長石和鈉長石含量較高，表明研究區阿合組、陽霞組母巖的形成較為復雜，但主要由花崗巖、花崗質片麻巖和淺- 中變質巖組成，同時受到沉積巖母巖的影響。

1.2 石英陰極發光特征分析

陰極發光是指礦物表面被從陰極射線管中發射出的高能量電子束轟擊而產生的發光現象[2]。碎屑沉積巖中常見的長石、巖屑和石英由于來源和母巖的性質有所差異而具有不同的陰極發光特征，從而可以判斷出物源區性質以及物源分區。但由于長石和巖屑顆粒的不穩定性，在搬運過程中會發生諸多變化，所以在物源分析中常常會選擇石英陰極發光特征來進行分析判斷[3]。

在陰極射線的照射下，碎屑巖中石英礦物隨著物源變化而顯示出三種類型（見表1）。其中，來自巖漿巖母巖區的石英主要發光顏色為藍色或藍紫色，來自變質巖母巖區的石英主要發光顏色為褐色或棕褐色，來自沉積巖母巖區的石英一般不發光。

表1 石英發光顏色類型與母巖的關系

對研究區研究目標層位侏羅系地層阿合組（J1a）石英陰極發光分析結果進行收集整理，分析后發現，庫車東部下侏羅統砂巖中石英陰極發光特征比較豐富，既有發光顏色為褐色及棕褐色的石英，也有發光顏色為藍色、藍紫色的石英，同時還有少量石英碎屑不發光，說明研究區同時有變質巖、巖漿巖和沉積巖母巖供給，但主要是變質巖母巖和巖漿巖母巖供給的特點。

統計分析結果顯示，庫車東部下侏羅統阿合組（J1a）和陽霞組（J1y）砂巖中的石英陰極發光特征都有比較明顯的分區性。

阿合組沉積時期，石英陰極發光分區比較復雜：研究區東部及西部絕大部分區域石英主要發藍紫色光，反映研究區總體上受巖漿巖母巖控制的特點；研究區中部石英主要發棕褐色光，部分區域石英發藍紫色光，反映研究區受到變質巖母巖和巖漿巖母巖共同影響的特點（見下頁圖1）。

圖1 阿合組石英陰極發光分區圖

陽霞組沉積時期，克孜勒努爾溝以東地區主要為棕褐色光石英陰極發光區，反映總體受變質巖母巖控制的特點，克孜勒努爾溝以西地區的石英主要發藍紫色光，反映總體受變質巖母巖控制的特點（見圖2）。

圖2 陽霞組石英陰極發光分區圖

研究區石英碎屑陰極發光的性質表現出東、西方向分異的特點，但基本上沒有明顯的南、北方向分異性，由此可以從側面反映出研究區物源主要為南—北向的特征。

1.3 重礦物特征分析

重礦物分析是物源分析常用的一種手段，包括單礦物地球化學特征分析、重礦物組合及穩定/不穩定重礦物相對含量變化等方法。

1.3.1 單礦物地球化學特征分析法

主要是利用電子探針技術對輝石、角閃石、十字石、石榴石、尖晶石、硬綠泥石、綠簾石、鋯石、磷灰石、金紅石等單礦物顆粒進行分析，分析其地球化學分異特征，判斷其來源方向。該方法伴隨著電子探針分析技術的發展而逐步應用。

主要利用電子探針技術，分析重礦物的化學成分、含量、光學性質等。針對每種重礦物的特征和特定元素含量，利用其典型的化學成分測定圖或指數（ATi，RZi，MZi，GZi，CZi）來確定其來源。

1.3.2 重礦物組合分析

重礦物組合分析方法的應用是基于重礦物之間嚴格的共生關系。在同一沉積盆地中，同一時期的沉積物具有相同的碎屑組成，而不同時期的沉積物含有不同的碎屑物質。據此，利用不同時期重礦物含量和水平方向的趨勢，可以推斷出材料來源的方向[4]。確定不同物源區沉積物的影響范圍、特別是在多源相和礦物類型復雜的情況下，利用重礦物組合分析方法進行物源分析結果較為可靠。

通過分析碎屑巖的重礦物組合，不僅可以確定不同物源的影響范圍，還可以根據重礦物組合推斷出母巖的性質和類型。一般來說,不同類型的母巖具有不同的礦物成分、風化破壞后,產生不同的重礦物組合。因為一個重礦物（如電氣石,可產生酸性巖漿巖，偉晶巖、變質巖中），因此很難依靠單一的物種來判斷母巖的性質和類型，母巖的性質應根據多種重礦物的組合和輕礦物的組合來推斷。

根據搬運過程中重礦物的抗風化能力的不同，重礦物可分為穩定型和不穩定型，隨著搬運距離的增大，穩定重礦物含量相對增高，而不穩定重礦物含量相對降低。

因此，可以分析穩定和不穩定成分在平面內的分布和變化規律，判斷輸沙方向，最常用的是三種超穩定重礦物（鋯石、電氣石、金紅石）相對含量等值線圖（簡稱“ZTR”指數），分析其來源方向。在數據豐富的情況下，可以明確各源系統的影響分布范圍，甚至水流的擴散方向[5]。

1.3.3 重礦物組合分區特征

庫車坳陷東部不同沉積時期重礦物組合在平面上具有明顯的分區性。阿合組沉積期研究區砂巖中重礦物組合特征比較復雜：研究區東部明南1 井以東地區主要為石榴石高含量區，說明母巖區大量變質巖已剝蝕；依深4 井- 吐格爾明30 團依鋯石含量較高為特征，說明其母巖區以沉積巖為主的特點；克孜勒努爾溝—迪北102 井一帶具有以較高的白鈦礦含量，礦石特征為母巖區以巖漿巖為主；克孜勒努爾溝以西地區砂巖中鋯石、電氣石、鐵礦石、石榴石等重礦物的相對含量較接近，具有混源區的特點。同時，其物源為巖漿巖、變質巖和沉積巖。

庫車坳陷北部構造帶下侏羅統砂巖中，重礦物的組合特征表明，研究區不同沉積巖、不同部位的性質及組合存在較大差異。與母巖區構造活動的差異性有關。在不同的沉積時期，砂巖中重礦物組合在平面上表現出明顯的東西分異特征，但沒有明顯的南北分異，側面反映了物源方向。該方向的南北向和野外露頭砂巖主要南傾的交錯層理的特征相結合。可以確定，阿合組和陽霞組研究區主要來源于北部天山南部造山帶。

2 沉積相分析

2.1 巖石組合特征

沉積巖巖性是一個非常重要的相標志，尤其是巖性組合，可以反映出礦床形成過程中的沉積環境。庫車坳陷下侏羅統主要發育主要為一套細礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖與粉砂巖及泥巖互層，自下而上泥巖顏色由還原色逐漸向氧化色轉變。碎屑巖的結構成熟度主要取決于碎屑顆粒的分選和磨圓，庫車坳陷東部下侏羅統礫巖中碎屑顆粒的分選和磨圓一般，反映其結構成熟度不高，為陸相沉積環境的產物。碎屑巖的成分成熟度標志著沉積碎屑組分的變化，其中穩定礦物的相對含量是判別碎屑巖成熟度的主要依據。結合碎屑巖的成熟度和結構成熟度，可以確定流體性質和沉積水動力條件的強度以及搬運距離。

庫車坳陷東部下侏羅統砂巖具有較高的不穩定礦物和不穩定巖屑，尤其是長石類礦物、花崗巖巖屑和泥、粉砂巖巖屑含量較高，反映出沉積區距物源區不遠，搬運距離較近的特征。而下侏羅統沉積中厚層-塊狀礫巖、含礫粗砂巖及中- 粗砂巖的大量發育，反映其沉積時期具有較強的水動力條件。大多數砂巖均含有較低的雜基組分，碎屑顆粒分選、磨圓度一般，說明主要為牽引流沉積。少量砂巖分選、磨圓度差，雜基含量高，主要為重力流沉積。

2.2 沉積相劃分

庫車坳陷東部阿合組及陽霞組砂、礫巖中主要發育一套與牽引流相關的沉積構造組合，結合其浪成交錯層理、浪成波痕等水下沉積標志和地震相標志，可以確定：研究區阿合組及陽霞組主要發育一套三角洲-湖泊相沉積，同時部分層位局部地區發育少量扇三角洲沉積；其中阿合組及陽霞組地層整體具有較高的砂、泥質量比，粒度較粗主要為辮狀河三角洲沉積，在研究區南部可能發育少量湖相沉積。

2.2.1 辮狀河三角洲

庫車坳陷東部辮狀河三角洲可劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣及前辮狀河三角洲3 個亞相，進一步可劃分為分流河道、分流間洼地、水下分流河道、分流間灣、河口壩及前三角洲泥等6 種沉積微相。辮狀河三角洲沉積的河道砂體結構成熟度和成分成熟度一般都較低，常由厚層的砂、礫巖體夾薄層的泥、粉砂巖層，或者由多個砂、礫巖體直接沖刷接觸，形成多個間斷砂礫巖的正韻律沉積，砂礫巖中常見各類大型交錯層理，沖刷面極為常見。

2.2.2 扇三角洲

扇三角洲主要發育于庫車坳陷北部構造帶阿合組、陽霞組及克孜勒努爾組，以砂礫巖混雜堆積沉積、成分結構成熟度極低為特征，巖石多呈塊狀，可劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲3 個亞相，根據沉積標志進一步可以識別出分流河道、水下分流河道、分流間灣等沉積微相，其剖面結構可見多個間斷正韻律沉積。

2.3 沉積相展布特征

庫車坳陷東部阿合組- 陽霞組沉積時期，由于受基準面升、降變化控制，三角洲和湖泊沉積的發育程度存在較大差異：阿合組沉積時期，研究區辮狀河三角洲的砂體最為發育，具有極高的砂/泥比值，而陽霞組沉積時期砂/泥比值有逐漸降低的趨勢，反映源區構造活動逐漸減弱和陸源碎屑物質供給逐漸減少的特征。

阿合組沉積時期，研究區仍然以發育辮狀河三角洲沉積為主，但局部開始發育少量扇三角洲沉積，表明這一沉積時期局部仍然存在強烈的構造活動；陽霞組沉積時期研究區總體繼承了辮狀河三角洲沉積的展布特征，但僅在研究區中部還有少量扇三角洲沉積發育，表明這一沉積時期構造活動有逐漸減弱的趨勢。

3 結論

1）庫車坳陷東部阿合組及陽霞組物源主要來自北部南天山構造帶，以巖漿巖和變質巖母巖區為主。

2）庫車坳陷東部阿合組及陽霞組以發育辮狀河三角洲- 湖泊沉積為主，局部地區發育少量扇三角洲沉積，北部山前帶是辮狀河三角洲發育的主要區域。