准南冲断带东段乌鲁木齐一带芦草沟组沉积相研究

史美超，方 权，余 磊

（新疆地矿局第九地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000）

准噶尔盆地二叠系芦草沟组是集烃源岩、储层、盖层三位一体的重要层系，既是常规油气的勘探目标，又是页岩气、页岩油、致密油藏等非常规油气重点勘探目标[1]。近年来，新疆地矿局先后在准南冲断带东段开展了页岩气战略调查，初步估算页岩气资源量512亿m3，显示了极好的页岩气勘探潜力。

然烃源岩分布及厚度受沉积相控显著，因此弄清乌鲁木齐一带芦草沟组沉积相特征有助于掌握页岩气分布规律。目前，前人针对芦草沟组沉积方面的研究涵盖了层序地层划分[2，3]、白云岩成因[4]及沉积环境[5，6]等方面，有学者认为乌鲁木齐一带芦草沟组属三角洲-湖相沉积体系[7]；一些学者认为属深湖-半深湖-滨浅湖[8]，争议性较大。本文结合野外地表调查、钻井、录井及测井等资料，通过岩石组合、特殊夹层、沉积构造及古生物特征，对芦草沟组沉积相进行研究，以期有利于页岩气勘探开发。

1 区域地质概况

图1 研究区区域构造单元及井位

准南缘冲断带以红车断裂和乌鲁木齐-米泉断裂为界划分为西段、中段和东段三部分，研究区位于冲段带东段乌鲁木齐一带（图1），出露地层自下而上主要有上二叠统芦草沟组、红雁池组、泉子街组、梧桐沟组、锅底坑组、烧房沟组、韭菜园组，部分三叠系、侏罗系和中更新统-全新统的冲洪积层。本次研究重点二叠系芦草沟组沿博格达山前出露较好，岩性为灰黑色/黑色炭质页岩、油页岩、泥质砂岩、粉/细砂岩、白云岩夹灰岩透镜体。芦草沟组平均厚度1057m，相变快，自上而下分为上、中、下三段，黑色泥页岩分布于上段和下段，是页岩气富集的重点层段。

2 芦草沟组沉积特征

（1）岩性岩相特征。研究区芦草沟组岩石组合为灰黑色/黑色泥页岩、油页岩、泥质砂岩、粉/细砂岩、白云岩夹灰岩透镜体。根据沉积物的岩性、沉积构造、含有物、矿物组分和测井曲线特征等差异，将研究区芦草沟组岩性划分出7个岩性相，即①黑色泥/（油）页岩（岩性）相；②灰黑色含粉砂白云质泥岩（岩性）相；③灰色含粉砂白云岩（岩性）相；④灰色泥/粉晶白云岩（岩性）相；⑤灰色鲕粒白云岩（岩性）相；⑥灰色云质粉砂岩（岩性）相；⑦灰色细砂岩（岩性）相。其中上段主要发育黑色泥页岩（岩性）相，为半深湖-深湖亚相；中段发育粉/细砂岩（岩性）相，为扇三角洲前缘亚相；下段发育黑色泥页岩、白云岩（岩性）相，为半深湖-深湖亚相（图2）。

图2 芦草沟组岩性相与沉积相划分柱状图

（2）化石特征。研究区芦草沟组黑色泥页岩中含介形虫、鱼类以及植物根茎及残片等化石（图3）。鱼类化石的发育充分显示出当时沉积水体较深，以还原环境为主；而植物化石等生活在较浅的水池及三角洲等地。这种化石组合表明研究区芦草沟组沉积环境为三角洲-湖湘。

图3 芦草沟组化石生态相特征 A鱼化石；B植物碎片化石

（3）黄铁矿分析。形成于还原环境下的黑色泥页岩常伴随存在有多种形式的硫化物，如黄铁矿、硫酸盐等[9]，其中黄铁矿也是产自自然界中还原环境下稳定的硫化物形态。研究区钻井岩心显示芦草沟组上、下段泥页岩中发育大量黄铁矿，有的呈团块状，有的呈透镜状顺层产出，少部分呈星点状（图4），这表明芦草沟组上、下段是以还原环境为主且水动力较弱的沉积环境。

图4 芦草沟组黑色泥页岩中的黄铁矿

3 芦草沟组沉积相展布

横向上（图5），芦草沟组上段粗颗粒物沉积逐渐增多，黄铁矿结核、白云岩夹层逐渐减少，化石组合从鱼类渐变为高等植物，岩石组合由黑色泥岩过渡为灰绿色粉砂岩，这些特征表明水体由深-浅、水动力由弱-强，湖域面积逐渐变窄，沉积相由深湖渐变为半深湖亚相。中段粉/细砂体含量逐渐增高，泥质含量逐渐减少，发育波状层理、羽状交错层理及粒序层理，黑色泥页岩呈夹层出现，说明沉积水深变化较大，水体较动荡，沉积相由浅湖亚相渐变为扇三角洲前缘亚相。下段白云质、泥质含量逐渐较少，砂质含量减少，黑色泥页岩由厚变薄，说明沉积水体由深变浅，水动力由弱变强，沉积相由深湖亚相渐变为三角洲前缘亚相。

纵向上，芦草沟组自下而上，沉积物粒度呈现为由细-粗-细，水体深-浅-深，湖域面积逐渐变广。从烃源岩来看自下而上，上、下段优质巨厚烃源岩主要发育在湖扩时期的半深湖－深湖相沉积。从储集层来看，在相对湖平面下降期间中段所沉积的扇三角洲前缘砂体可成为常规油气勘探的目标层。

图5 芦草沟组沉积特征对比剖面

4 结论

（1）芦草沟组自下而上分为3段，7个岩性相，上段主要发育黑色泥页岩（岩性）相；中段发育粉/细砂岩（岩性）相；下段发育黑色泥页岩、白云岩（岩性）相。

（2）芦草沟组泥页岩受海水影响，沉积于淡水-咸水环境。

（3）芦草沟组包含了扇三角洲-深湖沉积。上段为半深湖-深湖亚相；中段为扇三角洲-浅湖亚相；下段为半深湖-深湖亚相，自下而上呈现为水体由深-浅-深的沉积环境。