塔北隆起牙哈地区吉迪克组滩坝沉积微相迁移规律及岩性组合

张 萱 林小兵，2，3 杨华童 王壮生，2范峻铭 柳远松 张振南

（1. 成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059；2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3. 自然资源部深时地理环境重建与应用重点实验室，四川 成都 610059）

0 引 言

滩坝是湖水经风浪作用对湖泊内部及周缘的沉积物进行改造形成的滩和坝的复合体［1］，其单层厚度薄、叠置关系复杂、横向相变较快。滩坝沉积体系在断陷湖盆、坳陷湖盆、前陆盆地等不同类型的湖盆位置具有不同的发育规律［2-4］。前人基于对湖相滩坝岩性组合、展布特征、成因机制及水动力条件差异的研究，将其划分为不同的沉积微相类型，并探讨了影响滩坝发育的构造活动、古地貌、古物源、古水深及古水动力条件等因素，建立起滩坝砂体的沉积模式及成藏机制［5-7］。近年来，更多学者通过古生物、岩石物理、地震学及数学模拟等方法定性、定量地恢复了滩坝沉积时期的古环境［8-10］。

吉迪克组研究主要集中在库车盆地，而针对位于库车前陆盆地南缘前隆地带的牙哈地区的研究则相对较少。前人仅对该区域吉迪克组底部砂岩段上、下2套砂体进行了大尺度的沉积相划分，早期范学文等［10］认为吉迪克组底部砂岩段发育三角洲前缘沉积体系，上、下砂体是不同时期2个三角洲前缘的叠置，虽然许多学者认为吉迪克组时期塔北隆起发育滨浅湖滩坝沉积［11-14］，但都未对2 套砂体内幕沉积微相展布、叠置规律进行探讨。塔北隆起发育滨浅湖滩坝沉积，且滨浅湖缓坡带滩坝砂体单层厚度比较薄，纵向展布延伸短，变化快，难以进行砂体迁移叠置精细刻画，在进行砂体分布预测以及指导油气勘探方面存在较大难度。

因此，对单层厚度较薄但面积分布大的滩坝砂体发育主控因素及分布规律的研究，需要从砂体组合及沉积机理方面进行更多的探讨与思考。本文以牙哈地区吉迪克组底砂岩段滩坝砂体为例，在小层尺度框架下，开展滨浅湖滩坝沉积微相精细划分。重点通过滩坝砂体划分及对比，开展砂体分布及迁移规律的研究，建立滩坝砂体迁移模式，分析砂体分布控制因素，研究内部岩性组合，以期为滩坝砂体分布研究及油气勘探开发提供新的参考。

1 区域地质概况

塔北隆起位于新疆维吾尔自治区塔里木盆地北部，是库车周缘前陆盆地的前缘隆起，也是塔里木盆地油气最富集的构造单元之一。牙哈地区构造位置位于塔北隆起轮台凸起中段北侧，北邻库车坳陷，西邻英买力低凸起，南为哈拉哈塘凹陷，东为草湖凹陷。整个牙哈潜山构造带呈NEE—SWW 展布（图1（a）），油气资源十分丰富［15］。

图1 牙哈构造位置、吉迪克组沉积相及地层综合柱状图Fig. 1 Yaha structural location, sedimentary facies of Jidike Formation and comprehensive stratigraphic column

牙哈地区新近系被认为是在干旱-半干旱气候条件下形成的一套沉积体系。吉迪克组沉积时期气候炎热、干旱，蒸发旺盛，水体极浅，湖盆的分布范围广，湖水总体显示咸化湖特征，盐度有周期性的变化，自湖边向湖心，湖水盐度逐渐增大，发育巨厚的膏盐湖沉积。由于盆地北侧的南天山造山带向南强烈逆冲推挤，导致地壳挠曲沉降，盆地北侧形成陡峭型边缘，南侧地形相对平缓发育宽缓型边缘，湖水向南萎缩。在此构造背景下，形成了地形平坦且面积巨大的氧化宽浅型湖盆。

新近系吉迪克组沉积时期，牙哈地区总体为滨浅湖沉积体系（图1（b）），厚度为720～750 m，自上而下分为4 段（图1（c））。泥岩段：（蓝灰色）高自然伽马泥岩夹（棕褐色）泥岩，与上覆康村组以高自然伽马（蓝灰色泥岩顶）为分界，呈整合接触；膏泥岩段：巨厚棕褐色泥岩、膏泥岩夹灰蓝色粉砂岩、泥质粉砂岩；泥、膏岩段：厚层棕褐色膏泥岩与棕色泥岩互层夹灰色粉砂岩、泥质粉砂岩；底砂岩段：2 套厚层灰色砂岩夹棕褐色泥岩。

研究目的层段为吉迪克组底砂岩段，地层总厚度为35～50 m，区域分布稳定，是目前的主力产油层之一。该段地层具有“双层结构”，即底砂岩段由上砂体（NⅢ-1）、下砂体（NⅢ-2）与距底部25 m 附近发育一套厚层的泥岩段（图1（c））组成。上砂体与泥岩段厚度较薄，10～15 m，下砂体厚度20～25 m，上下地层极易区分。

2 滩坝沉积微相划分及迁移叠置特征

滩坝的沉积特征复杂，早期通常将滩和坝作为一种沉积相，概括滩和坝的组合特征。后来一些学者根据其成因差异对滩坝砂体进行了更加精细的划分，并进一步区分了坝亚相、滩亚相，划分出坝主体、坝侧缘，滩脊、滩席、滩间微相［16-17］。

2.1 坝亚相与滩亚相沉积微相划分

牙哈地区吉迪克组底砂岩段发育典型的滨浅湖滩坝沉积，但前期沉积微相划分较粗略。基于岩心、测井资料，本文将牙哈地区吉迪克组底砂岩段进一步划分为滩、坝亚相，坝亚相可识别出坝中和坝缘微相；滩亚相可识别出滩席和滩间微相（图2）。

图2 牙哈地区吉迪克组沉积微相划分Fig. 2 Division of sedimentary microfacies of Jidike Formation in Yaha area

坝中微相为坝的核心，发育于湖浪能量最高的地方。岩性以粉砂岩为主，发育细砂岩及泥岩夹层，泥质体积分数小于10%。砂体厚度在4 m 以上，底部通常有明显的冲刷面，发育浪成交错层理、平行层理。砂体横切面呈底平顶凸的透镜体形态，通常表现为下细上粗的反粒序结构或是先反后正的复合粒序特征，偶尔可见与风浪改造有关的向上变细的沉积序列。自然伽马曲线多为低值光滑箱形偶见微齿化漏斗形或钟形（图2（a）、（b））。

坝缘微相位于坝中外围，岩性以粉砂岩为主，发育薄层泥质粉砂岩及少量细砂岩夹层，泥质体积分数更高，为10%～18%。砂体厚度一般为2～4 m，见小型交错层理。自然伽马曲线为齿化箱形或漏斗形（图2（a））。

滩席微相位于坝缘外围，水体能量更弱。岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩与泥岩的互层，泥质体积分数大于20%，最高可达30%。发育小型交错层理。砂体厚度一般小于2 m，平面延伸距离远呈较宽缓的条带状或席状，一般平行岸线分布。自然伽马曲线为指状或齿化漏斗形（图2（a）、（c））。

滩间微相处于滩席之间的区域，发育滨浅湖泥。岩性为泥岩或粉砂质泥岩，泥质体积分数大于50%，高达80%。发育水平层理及少量生物潜穴。垂向上覆盖于砂坝顶部成为坝与坝之间的夹层。自然伽马曲线为中频高值齿状。（图2（b）、（c））。

2.2 沉积微相迁移叠置规律

滩坝砂体叠置关系与分布特征受控于沉积微相的演化。受风浪作用影响，坝体随风浪方向与湖岸线变化而不断发生迁移，变化规律复杂［18］。

随着坝体的迁移，牙哈地区吉迪克组不同沉积微相在空间上的叠置情况复杂多变（图3）。下砂体（NⅢ-2）1—4 小层，发育垂向叠置且横向连续的坝体（图3）。

图3 小层框架下不同微相滩坝迁移叠置示意Fig. 3 Schematic diagram of migration and superimposition of various microfacies beach-bar in sub-layer framework

1 小层发育小规模坝砂（图3（a）），2 小层砂体规模扩大，坝中发育位置由YH23-B 井向岸推进到YH23-C 井和YH23-D 井区域（图3（b））。1、2 小层间发育单一坝体间的浅湖泥及泥砂互层浅滩。3 小层坝中迁移到YH23-E 井位置（图3（c））。到4 小层，坝中继续向岸方向迁移（图3（d））。1—4 小层坝砂主体不断向岸方向推进，体现了滩坝沉积主体随着湖水加深，坝中位置不断向岸方向迁移的过程。5 小层属于上下砂体的过渡层，研究区为滩间，广泛发育泥岩，代表湖水变深期沉积（图3（e））。上砂体（NⅢ-1）包括了6、7 小层，发育2 套砂体，具有东西连续发育，南北成带分布的特征。可以看出坝中位置由YH23-E 和YH23-D 井之间到YH23-D 井、YH23-C 井，沉积序列由“坝中-坝缘”变为“坝缘-坝中”，滩坝沉积主体向湖盆方向迁移，体现了湖退时期滩坝侧向叠置关系（图3（f）、（g））。

从图3 可以看出，吉迪克组滩坝砂体具有典型的层薄且迁移频繁的特征，代表了水动力条件、湖水平面变化与滩坝沉积位置频繁的改变。自1 小层至7 小层，随湖水不断加深坝体向岸退积，砂体规模及侧向迁移的延展宽度均先扩大后缩小，直至湖平面稳定时期大量泥质沉积，之后湖平面下降，坝体呈进积模式。

2.3 砂体迁移影响因素

滩坝沉积通常受控于风场-物源-盆地系统。滩坝砂体发育位置主要受古地貌背景控制；滩坝迁移叠置则主要受控于古湖平面频繁升降，湖岸线迁移；滨浅湖滩坝砂体基本上与湖岸线的形态平行或走向基本一致；砂体横向摆动受沿岸流控制，沿着岸线突出方向延伸，沿岸流较弱，滩坝砂体横向分布相对较窄，导致滩砂多呈席状分布、坝砂呈带状分布的特征［19-21］；通常风浪垂直岸线传播时，砂坝脊线一般平行于岸线，而斜交岸线传播时，砂坝脊线一般斜交岸线。而古风向大致与古水流方向相同［22-23］。

从牙哈地区滩坝沉积微相平面分布（图4）可以看出，滩坝砂体展布形态平行于岸线，坝砂呈条带状分布，与滩砂侧向拼接，也可以独立出现；滩体呈席状分布，延伸较远，东西连续，南北成带（图4（a）、（b））。

图4 牙哈地区吉迪克组滩坝沉积相分布及影响因素Fig. 4 Sedimentary facies distribution and influencing factors of beach bar of Jidike Formation in Yaha

从而推断牙哈地区滩坝主要受湖岸线、古地貌、古风浪及沿岸流因素控制。砂体侧向叠置频繁，受当时湖平面频繁升降及湖岸线迁移控制。古地貌地形平坦导致滩体席状分布面积广布。根据滩坝展布方向可推断出古水流方向为北西向，而古风向大致与古水流方向相同，为垂直于岸线的北西方向。砂体粒度分布“细—粗—细”的格局体现了湖浪“强—弱—强”的变化，而在坝缘、滩位置出现薄层的粗砂岩，可能为湖水冲刷或风力改造形成。滩坝沉积的延伸方向受岸线形态控制，且沿岸流作用较强，上下砂体间泥岩段发育的薄泥砂互层，可能是沿岸流冲刷改造形成的（图4（c））。

3 不同沉积微相滩坝岩性组合类型及空间配置关系

3.1 岩性组合类型

由于不同沉积微相发育的岩性不同，通过岩心及测井数据等资料，可将吉迪克组底砂岩段划分为4 种沉积微相-岩性组合样式（图5）。

图5 YH23-A井吉迪克组不同小层滩坝沉积岩性组合类型Fig. 5 Lithologic assemblage types of beach bar deposits ofvarious sub-layers in Jidike Formation of Well YH 23-A

A 类：厚层砂岩叠置组合，代表了坝中微相组合。该类组合纵向单砂层厚度大而层数较少，以厚层灰色粉砂岩夹薄层细砂岩或泥质粉砂岩为主。为相对高能坝中沉积的持续叠置，黏土质杂基体积分数一般小于1%，胶结物以碳酸盐岩为主。平均孔隙度为16.2%，渗透率为51.1×10-3μm2，均质程度好，连通性好，为优质油气储集砂体。砂体内部孔隙度变化不大，中部渗透率较好，顶底稍差。

B 类：中-厚层砂岩夹薄层泥岩组合，代表了坝中-坝缘微相组合。主要为粉砂岩、细砂岩夹薄层泥岩，粒度较细，沉积能量较弱。砂岩厚度为2～10 m，发育于湖水频繁动荡环境，以坝中和坝缘叠置为主。储集空间以粒间-粒内溶蚀孔为主，裂缝不发育；孔隙结构主要为缩小型和缩颈型喉道，具有孔径不大、喉道较小、喉道类型复杂的特点，平均孔隙度为12.1%，渗透率为42.3×10-3μm2，均质程度及连通性较好，为相对优质储集砂体。

C 类：薄层泥、砂岩互层组合，代表了滩席微相组合。以灰色、灰绿色粉砂岩、粉砂岩质泥薄互层为主。单砂体厚度薄、层数多、砂泥岩互层频繁，泥砂厚度一般为1～3 m，通常为致密层。平面上代表了滩坝的迁移边界，表明滩席与滩间微相交替发育，说明该沉积时期有充足的可容纳空间且湖平面较为稳定。

D 类：厚层泥岩夹薄层砂岩组合，代表了滩间夹滩席微相组合。主要为灰绿色、灰褐色厚层泥夹薄砂岩，水动力条件较弱，沉积物供给量较少。

3.2 岩性组合空间配置关系

研究区各小层砂体空间分布变化快，岩性组合样式多样（图6）。垂向上，下砂体（NⅢ-2）发育4 期滩坝砂体，由于湖平面的频繁升降呈现摆动叠加样式，该层段由下到上主要为“ACBC”和“ACBB”岩性组合沉积序列，体现了水动力由弱—强—弱或强—弱—强—弱的变化。中间泥岩段随着水体加深，沉积D 类岩性组合，或发育C 类岩性组合。上砂体（NⅢ-1）发育2 期砂体，为湖退时期侧向叠加样式，常见“AB”“BA”岩性组合沉积序列。横向上由湖心向湖岸水动力由弱—强—弱，岩性组合显示为“DBABC”“CBABC”，沉积物粒度也出现细—粗—细的变化。坝中沉积物粒度最粗，分选程度最好。坝缘较细，以粉砂岩沉积为主，在坝缘或者滩的位置，偶有粗砂岩，推测为后期风力改造将坝中的沉积物吹卷到了边缘位置。

图6 牙哈地区吉迪克组滩坝沉积岩性组合空间配置关系Fig. 6 Spatial configuration of lithologic assemblages of beach bar deposits in Jidike Formation of Yaha area

在对复合滩坝砂体进行分析时，可由滩坝砂体内部岩性组合在空间中的分布与配置关系，进行复原，并根据油气分布关系区分单一坝体［24］，总结出单一砂坝叠置样式，继而判别滩坝沉积微相间组合关系，同时亦可分析沉积环境及水动力强弱演化。从牙哈地区目前的测井解释结果及开采现状来看，在A 类和B 类沉积微相-岩性组合中，发育优质储层，具有良好的油气显示（图5），其平面展布通常代表了优质储层的分布（图4（a）、（b））。C 类和D 类，通常为泥质隔夹层，影响着储集层非均质性和地下流体的渗流，存在效果较好的抵挡底水作用。因此，理清滩坝沉积组合样式，提升对砂坝储集层、泥质隔夹层成因和分布的认识，可为储集层开发中后期剩余油挖潜提供更可靠的依据。

4 结 论

（1）滩坝沉积中坝砂体沉积厚，储集物性更好，多为条带状平行湖盆边缘展布，是滩坝储集层的主体部位。由于不同微相岩性的差异导致坝储集层中隔夹层频繁发育，精细分析并刻画坝砂体和隔夹层的空间展布是该类油气田进一步勘探开发的重要支撑。

（2）牙哈地区吉迪克组滩坝砂体为缓坡型滨浅湖滩坝沉积，滩坝分布整体呈现东西连续，南北分带的展布特征。牙哈地区滩坝主要受湖岸线、古地貌、古风浪及沿岸流因素控制，湖岸线为滩坝砂体发育的边界，控制叠置样式，而古地貌、古风向、古水流、沿岸流等因素影响其展布形态。

（3）牙哈地区吉迪克组底砂岩段可划分为4 类滩坝沉积微相-岩性组合，不同岩性组合代表不同沉积特征：A 类组合代表坝中微相砂体连续叠置，属于沉积中心，风浪作用最强；B 类组合代表坝缘与滩微相砂体叠置关系，风浪作用较A 类弱；C 类组合代表滩席与滨浅湖泥微相叠置，属于滩坝砂体沉积边缘；D 类组合代表滩间湖泥微相，夹薄层滩微相，属于滨浅湖沉积环境。