准格尔盆地

第二十一章准噶尔盆地第一节地质概况准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一，位于北纬43°20′～46°40′，东经82°30′～91°30′之间。西北为西准噶尔界山，东北为东准噶尔和阿尔泰山，南为天山山脉，东西长700公里，南北宽320公里，面积约13万平方公里。准噶尔盆地的大地构造性质是一个以古生代地槽型褶皱为基底的中、新生代盆地。地震剖面没有揭示盆地内部有古陆块存在。其内部地质结构可划分为八个一级构造单元，即三隆——三个泉隆起、中央隆起带、沙奇隆起；四坳——乌伦古断裂、玛湖—漠区坳陷、昌吉坳陷、乌鲁木齐山前坳陷；一个冲断带——西北缘冲断带。（图21-1）图准噶尔盆地构造单元分区图Ⅰ-乌伦古断裂；Ⅱ-三个泉隆起；Ⅲ-西北缘冲断带；Ⅳ-玛湖—漠区坳陷；Ⅴ-中央隆起Ⅵ-昌吉坳陷；Ⅶ-沙奇隆起；Ⅷ-乌鲁木齐山前坳陷第二节沉积发育特征准噶尔盆地中、新生代地层发育完整，包括三叠系、侏罗系、白垩系和第三系。湖盆经历多次的沉降与抬升，扩张与收缩，地层间常见假整合或局部不整合接触，具多旋回沉积发育特征（表21-1）。表准噶尔盆地西北缘统表第一沉积旋回——二叠纪沉积。早中三叠世以冲积扇粗碎屑堆积为特征，湖区范围较小，晚三叠世湖盆扩大，发育暗色沉积。末期，盆地北部抬升，遭受剥蚀。第二沉积旋回——侏罗纪沉积。侏罗纪沉积阶段断裂活动，振荡运动频繁，尤其是西山窑期未，构造运动强烈，在盆地中央形成三个泉——盆1井弧形低降起带，将盆地分隔为南北两部分；也由于这一运动，在侏罗系沉积内部形成两个次级旋回，第一个次级旋回为下中侏罗统，其下部和上部由河流相及沼泽相组成，中部则为湖相层。第二个次级旋回为中上侏罗统，由于气候由潮湿逐渐转向干旱，故其沉积物以灰绿色、杂色和紫褐色为主。晚侏罗世末的构造运动，使盆地抬升，水域缩小，进而消失。第二沉积旋回——白垩纪沉积。下白垩以灰绿色浅湖沉积为主，上白垩统湖区急剧缩小，以洪冲积平原和滨湖粗碎屑沉积占主导地位。晚白垩世末，构造运动强烈，白垩系遭受不同程度的剥蚀。第四沉积旋回——第三纪沉积。古新世至始新世普遍发育红色沉积，湖区范围很小。渐新世湖区（盆地南部）范围扩大，并出现深水环境。中新世至上新世初期，整个天山开始剧烈降起，盆地则进一步沉降扩大。上新世中晚期气候干早，降雨量减少，湖盆变小而浅，最后分隔为几个小而孤立的浅水和半咸水湖泊，宛如现在的艾里克湖、玛纳斯湖和艾比湖镶嵌在半荒漠区中。第三节沉积相类型及古地理环境准噶尔盆地面积广阔，在西北、东北和南部三大山系的控制下，自物源区向湖盆中部沉积相带呈有规律展布。包括洪（冲）积扇相、河流冲积平原相、二角洲相，滨湖亚相、浅湖亚相和半深湖——深湖亚相。在多旋回的沉积发育背景下，由于盆地相对升降变化和气候环境的变迁，不同沉积阶段古地理面貌及沉积相带的空间展布发生继承和转移。一．三叠纪岩相古地理早中三叠世，统一的准噶尔盆地形成，沉积物大部分形成于浪基面以上，以红色沉积为主，盆地边缘发育洪（冲）积扇相及河流冲积平原相（图21–2A。西北缘洪（冲）积扇相粗碎屑岩是卡拉玛依油的主要生产层。洪（冲）积扇砾岩砾石大小混杂，分选极差，砾石多呈次棱角状，成分较杂，成层性不好。在垂向上由多个透镜体砾岩叠置而成，层间冲刷面十分发育。大型斜层理发育，层系厚度10～50厘米不等，甚至更大。顺水流方向，斜层理呈单向倾斜，近顶板倾角30°左右，近底板倾角5°～10°。粒度概率曲线为近30°～40°的斜线，普遍含有大量植物化石。位于洪（冲）积扇相与广阔的滨浅湖带之间是由砂砾岩和泥岩互层组成的河流冲积平原相。在一个河流冲积平原沉积层序中，砂砾岩厚度与泥岩厚度比例为1:3，砂砾岩段发育大型斜层理和小型斜层理，大型斜层理层系厚度可达20～30厘米，倾角10°～20°，小型斜层理层系厚度最厚可达5厘米。见冲刷嵌入现象，砂砾岩石层底部见大的植物茎干分布。滨湖亚相属湖岸带沉积，由湖岸砂堤、湖岸泥坪、湖岸沼泽组成。主要岩性为砂岩，可见半圆——浑圆状的石英岩与变质岩砾石，砾径一般2～5厘米，最大可达15厘米，砾石呈星散状或窝状分布。砂岩层理以羽状、波状及透镜状为主。波纹、龟裂、雨痕常见。螺蚌化石。早中三叠世晚期，湖盆扩展到全盆地，沿盆地边缘是浅湖相沉积，含丰富的古生物、包括恐龙、兽类、鱼类、瓣鳃类、鲎类、叶肢介和植物化石，盆地腹部可能为半深湖相。晚三叠湖区扩大，水体普遍变深，气候温暖，生物繁茂，有巨大的龙兽、鱼类、软体动物、大量藻类及微古化石。半深湖区面积为3070平方公里，暗色泥岩厚450米左右。晚三叠世也是三角洲沉积发育的阶段。（图21-2B）半深湖区沉积以暗色泥岩为主，水平层理发育，多属季节性纹层，常见水生动物化石，但个体小、薄壳，数量不多，陆生植物碎屑少。二.侏罗纪岩相古地理侏罗纪早期是新沉积旋回的开始（八道湾期），气候温湿和晚二叠世类似，植物茂盛，沿准噶尔盆地周边，形成断续的环带状洪（冲）积粗碎屑含煤沉积，向内为广阔的滨湖沼泽分布区、期间有孤立的浅湖沉积（图21—2C）。三工河期，湖相和三角洲相广泛发育，后者主要见于西北部夏子街——陆梁一带、南缘玛纳斯、呼图壁和乌鲁木齐一带。三角洲砂体在平面呈鸟足状，插入湖相沉积区，在垂向上由砂、泥岩互层组成，湖相泥岩中含丰富的鱼类、腹足类、昆虫、恐龙及植物枝叶化心，砂岩中常见斜层理和波状层理。除夏子街，陆梁，石英滩三角洲伸入半深湖区外，其余皆伸至浅湖区。湖域面积虽不及晚三叠世，但湖水变深。半深湖在中生代面积最大，约3800平方公里。暗色泥岩厚度600米左右（图21-2D）。中侏罗世早期西山窑期岩相古地理特征与早侏罗世八道湾期相似（图21-3A）。只是气候向干热变化，湖区缩小，是成煤和成气时期。中晚侏罗世（头屯期和齐古期），湖域所占面积较三江河期小，多为浅湖区。盆地边界地层分界线岩层分区线洪冲积扇相洪冲积平原相沼泽-洪冲积平原相三角洲相滨湖亚相滨湖-沼泽亚相浅湖亚相浅湖-半深湖亚相半深湖亚相图准噶尔盆地各期岩相古地理图A-早中三叠世；B-晚三叠世；C-八道湾期；D-三工河期三．白垩纪岩相古地理早白垩世吐谷鲁期，盆地几乎被浅水湖泊占据。仅在漠区坳陷以南，玛璃斯——呼图壁连线以北为半深湖区。浅湖沉积以粉砂岩，粉砂质泥岩为主体，多呈灰绿色、灰黄绿色，普遍夹存薄层透镜状泥夹岩、叠锥灰岩和菱铁矿层。砂质岩中常见羽状、透镜状和波状层理，生物遗迹发育螺、蚌、叶肢介、介形虫和藻类等化石群相当丰富（图21-3B）晚白垩世初期初期，准噶尔盆地开始收缩，至中晚期，湖盆继续往南收缩，玛纳斯湖，陆梁——三个泉隆起带为河网和滨湖区，沿乌伦古河发现霸王龙、龟、鳖和鸭嘴龙、水栖的鳄鱼类等。四．第三纪岩相古地理第三纪是准噶尔盆地中、新生代最后的发育阶段。早期气候干热，盆地北半部上升于沉积基准面以上，南区是一些小而浅的半咸水湖。渐新世安集海期气候转向潮湿、盆地南部形成统的淡水湖盆，在独山子——安集海——玛纳斯——呼图壁连线两侧出现半深湖区，面积165平方公里，该区暗色泥岩厚度可达500米左右，含大量鱼类、瓣鳃类、腹足类、介形虫和藻类。也在盆1井和玛纳斯湖发育三角洲相，砂体伸入浅湖和半深湖区，是有利的生储油相带（图21-3C）。中新世，湖盆扩大，盆1井以北，主要为洪（冲）积扇和河流冲积平原分布区。扇形体间的低地汇水区，扇缘泄水区，水生类、两栖类及草食类动物发育（图21-3D）。上新世早期湖盆继续扩大，中期收缩，晚期抬升分隔成数个小型半咸水湖。盆地边界地层分界线岩层分区线洪冲积扇相洪冲积平原相沼泽-洪冲积平原相三角洲相滨湖亚相滨湖-沼泽亚相浅湖亚相浅湖-半深湖亚相半深湖亚相图准噶尔盆地各期岩相古地理图A-西山窑期；B-早白垩世；C-安集海期；D-沙湾期第四节生储盖组合和储集层特征一．生储盖组合准噶尔盆地经历了多旋回沉积演化过程，发育多套生储盖组合。第一套生储盖组合以二叠系为生油层，石炭系二叠系和中下三叠统为主要储集层，上三叠统为区域性盖层。是准噶尔盆地最重要的生储盖组合，已发现的油气田大多分布于此组合中。有断层作用时油气可向上聚集于侏罗系和白垩系中。第二套生储盖组合以三叠系——中侏罗统为主要生油层，侏罗系八道湾组、三工河组、西山窑组、头屯组和喀拉扎组为主要储集层，侏罗系齐古组和下白垩系叶谷鲁群为盖层。已发现规模较小、数量不多的油气田。第三套生储盖组合以下第三系安集海组为生油层，上第三系沙湾组和塔西河组为储层.独山子组为盖层。该组合主要分布于盆地南缘。二．储集层待征1．洪（冲）积扇储集体洪（冲）积扇储集体是下三叠系百口泉组、中二叠统克拉玛依组主要储集类型，一般受同沉积断层的控制，在两北缘，发育于克——乌大断层上盘。此外，在东部的克拉美丽山前和天山山前也都有这类储集体分布。在西北缘最大扇体大于400平方公里。扇体在侧向毗连叠加成洪（冲）积扇裙连片分布宽度可达20公里左右。砂泥比髙，砂砾岩厚度大，粒度中值大，分选性差，孔隙度20%左右，滲透率100×103二次方微米，喉道半径较小，有利相带主要分布于扇中部位。2．辫状河道砂岩储集体三叠系、侏罗系和白垩系均见辫状河道砂岩储集体分布，储集体在平面上呈指状，与大型洪（冲）积扇相关的辫状河砂砾岩体分布较稳定，在西北缘百口泉地区克拉玛依组砂岩厚度50～150米，宽度可达15公里以上。粒度中值低于洪（冲）积扇。有利储集相带为主河道心滩，孔隙度一般大于10%，滲透率10～100x10-3二次方微米。盆地东部地区也有此类储集体发育。侏罗系辫状河储集体一般在八道湾组下部，盆地西北缘和东部比南缘发育，储集条件较好，克拉玛依苦干区块已发现辫状河砂岩油藏，孔隙度20%，渗透率112x10-3二次方微米。3．曲流河道砂岩储集体曲流河道砂岩储集体分布于沼泽——冲积平原相中，成透镜体。垂向剖面上泥岩厚度大于砂岩厚度，砂岩单层厚度小，泥质含量较高。是盆地南缘齐古油田主要储集层。孔隙度9～23%，渗透率1～100×10-3二次方微米。4．三角洲砂岩储集体三角洲砂岩储集体分布于冲积平原区向湖一侧，其岩性粒度较细，含泥量较高，储集层物性较好，西北缘三叠系一些区带油藏以三角洲分流河道砂体及河口坝砂体为储集居，孔隙度11.5～14.2%，滲透率22.8～111.48×10-3二次方微米。盆地南部独山子油田主要储集体也属三角洲砂岩，其层位属中新统沙湾组和塔西河组，孔隙度15.2～17.9%，渗透率9～217×10-3二次方微米。在盆地东部北二台地区发现有储集性能良好的浅湖相砂岩储集体。各种类型储集体其储免性能除受沉积相控制外，成岩后生作用的影响也十分明显，储集层埋深在3000米以内可以达到有效储集层的孔隙度值。准噶尔盆地中、新生代储层物性见表21-2。表中、新生代地层油层物性简表