砂岩重矿物组合与碎屑组分特征分析及对物源通道的指示: 以库车坳陷克深地区白垩系巴什基奇克组为例^*

Analysis of heavy mineral assemblages and clastic components in sandstones and their implications for provenance transport pathways: a case study of the Cretaceous Bashijiqike Formation in Keshen area,Kuqa Depression

摘要

由于受强烈构造挤压作用,库车坳陷山前带白垩系巴什基奇克组巨厚砂岩变形强烈、地震成像复杂且多解性强,导致克深天然气富集区沉积物源通道精细研究的方法少、成果更少。针对此问题,开展了克深地区巴什基奇克组40余口钻井400多块砂岩样品的重矿物组合分析,26口钻井600余块样品的砂岩碎屑组分与阴极发光等实验分析,结果表明: (1)该区各井中锆石、电气石、石榴子石、磁铁矿等重矿物稳定存在,金红石、磷灰石、榍石等稳定重矿物与绿帘石、绿泥石、云母等不稳定重矿物是否存在及含量的差异导致各井区重矿物组合不同,辅以ZTR指数大小可判断各井区物源输送通道的差异; (2)巨厚砂岩的沉积物源母岩主要来自于前石炭系高级变质岩、低级变质岩、中酸性火成岩、基性火成岩与沉积岩,自东向西可细分为9个重矿物组合区; (3)由于砂岩碎屑组分的含量受原始沉积作用控制,砂岩碎屑组分中钾长石、斜长石及变质岩岩屑平均含量平面变化特征显示存在5~7个物源输送通道; (4)综合分析重矿物组合与砂岩碎屑组分分别指示的物源通道特征,认为巴什基奇克组沉积时期自东向西至少存在7条物源输送通道,其中Ⅱ区和Ⅴ区可能是河道延伸较远的通道。以上认识为克深地区大比例尺沉积微相及有利砂体展布分析提供依据,支撑了该区气藏精细研究与评价。

Abstract

Due to intense tectonic compression,the massive sandstone of the Bashijiqike Formation in the Cretaceous within the piedmont belt of the Kuqa Depression exhibit severe deformation,complex seismic imaging,and high ambiguity,resulting in limited methods and even fewer achievements in the detailed study of provenance transport pathway in the Keshen natural gas accumulation area. In response to this issue,a comprehensive study was conducted on the heavy mineral assemblages of over 400 sandstone samples from more than 40 wells in the Bashijiqike Formation of the Keshen area,as well as experimental analyses including sandstone clastic components and cathodoluminescence on over 600 samples from 26 wells. The results show that: (1)Zircon,tourmaline,garnet,and magnetite are consistently present as heavy minerals in the wells of this area. The presence and variations in the content of stable heavy minerals such as rutile,apatite,and titanite,along with unstable heavy minerals like epidote,chlorite,and mica,lead to differences in heavy mineral assemblages across well zones. Combined with the ZTR index,these variations can help determine the differences in sedimentary provenance pathways among the well zones. (2)The sedimentary source rocks of the thick sandstone mainly come from pre Carboniferous high-grade metamorphic rocks,low-grade metamorphic rocks,intermediate acidic igneous rocks,basic igneous rocks,and sedimentary rocks,which can be subdivided into nine heavy mineral combination zones from east to west. (3)Due to the control of the content of sandstone debris components by primitive sedimentation,the planar variation characteristics of the average content of potassium feldspar,plagioclase,and metamorphic rock debris in sandstone debris components indicate the existence of 5-7 source transport pathways. (4)Based on a comprehensive analysis of the characteristics of source pathways indicated by heavy mineral assemblages and sandstone debris components,it is believed that there were at least seven source transport pathways from east to west during the sedimentation period of the Bashijiqike Formation,among which Zone Ⅱ and Zone Ⅴ may have been channels with longer river extensions. The above understanding provides a basis for the analysis of large-scale sedimentary microfacies and favorable sand body distribution in the Keshen area,supporting the fine research and evaluation of gas reservoirs in this area.

Graphical abstract

关键词

库车坳陷 / 克深地区 / 深层厚层砂岩 / 重矿物组合 / 砂岩碎屑组分 / 物源输送通道

Key words

Kuqa Depression / Keshen area / deep thick sandstone / heavy mineral assemblage / sandstone detrital component / provenance transport pathway

关于库车坳陷物源方向及古水流特征、沉积母岩性质等已经有较多研究。宏观上中新生代天山四阶段隆升与南北疆各盆地的统一及分异关系紧密(高志勇等,2016a),白垩系巴什基奇克组沉积时的物源主要来自北部的天山、西南部的温宿凸起和东南部的库鲁克塔格,塔拉克、大北、克拉、迪那、野云等是来自北部古天山的5个次级物源区(陈戈等,2012;张荣虎等,2015)。该时期的沉积古水流方向以南向为主,北西—南东向、北东—南西向次之(陈戈等,2012;张荣虎等,2015)。古近纪早期,库车坳陷北部山前带发育吐孜、克拉和大北3个主要物源通道(赵雪松等,2014)。库车坳陷砂砾岩沉积物母岩性质丰富,坳陷东部上三叠统—中侏罗统物源以岩浆岩和变质岩母岩为主,沉积岩较少(许兴斌等,2020)。三叠系—侏罗系石英含量增大,白垩系降低,新近系最低(李忠等,2004)。白垩系—新近系物源区主要为“沉积岩—高级变质岩—酸性岩浆岩”的母岩组合(李双建等,2007)。

沉积物源分析的技术方法较多,主要有重矿物组合分析、碎屑岩骨架颗粒组分分析、黏土矿物学方法、全岩元素地球化学、同位素地球化学分析法等(杨仁超等,2013;马收先等,2014;舒雨婷等,2015;徐杰和姜在兴,2019;张倩,2025)。目前,应用传统方法联合分析物源区构造背景、母岩性质是重要的研究手段(徐杰和姜在兴,2019;何杰等,2020;张倩,2025),主要有重矿物组合、砂岩碎屑组分分析等综合分析物源区构造背景、母岩性质等,或利用石英、长石、岩屑等多矿物组合判别物源区的构造背景,亦或通过石英单矿物的阴极发光分析、氧同位素分析等判别母岩性质等(杨仁超等,2013;马收先等,2014;程明等,2021)。而传统方法联合并与碎屑锆石U/Pb测年、金红石及磷灰石等特定矿物的同位素分析等新方法结合,是今后物源分析的重要发展方向(简星等,2012;杨仁超等,2013;马收先等,2014;徐杰和姜在兴,2019)。

前人的研究主要集中于库车坳陷整体的物源方向及母岩类型等方面,但关于坳陷内部克深地区、博孜—大北地区等天然气富集区的沉积物源通道精细研究的方法少、成果更少。由于库车坳陷白垩系巴什基奇克组砂岩具有埋藏深度大、地震成像复杂及多解性强特征,受后期构造挤压与强烈改造作用,利用地震等手段刻画砂体前积特征等判断物源通道的方法难度大。因此,加强重矿物组合分析、砂岩碎屑组分特征分析并结合古水流特征,重建区域物源体系(黎立等,2025; 张釜源等,2025)、判断沉积物源方向、母岩性质,精细分析物源通道分布特征,可为大比例尺沉积微相及有利砂体展布研究提供重要依据。

1 地质概况

塔里木盆地库车坳陷北部为南天山造山带,坳陷内部自北向南细分为北部构造带、克拉苏构造带、拜城凹陷、秋里塔格构造带、阳霞凹陷及南部斜坡带等构造单元(图1-a,1-b)。研究区包括克拉气田和克深气田,位于克拉苏构造带的中东部(图1-b)(王招明,2014;王翠丽等,2018)。克拉—克深气田内部由多个气藏组成(图1-c),其主力含气层系为白垩系巴什基奇克组的巨厚砂岩(高志勇等,2014; 王招明,2014; 杨海军等,2021)。巴什基奇克组由下至上细分为巴三段、巴二段和巴一段,埋深在5500~8500 m,厚度为260~310 m,岩性主要为红褐色中砂岩、中细砂岩、细砂岩、粉细砂岩等夹薄层褐色泥岩(王招明,2014;孙海涛等,2018;史超群等,2020;王珂等,2021;杨海军等,2021)。

克拉—克深气田物源主要来自于北部的古南天山,物源输送通道主要为大北、克拉2条通道(陈戈等,2012;张荣虎等,2015),而位于二者之间的克拉苏河剖面可能也代表1条通道(图1-d)。巴什基奇克组沉积时期,在北部古南天山多条物源体系的供给下,坳陷内形成大面积连片分布的红褐色巨厚砂岩沉积,山前带发育干旱气候下季节性河流—辫状河三角洲平原沉积,克拉—克深地区主体发育辫状河三角洲前缘等沉积(图1-d)(高志勇等2014,2016b;张荣虎等,2015; 贾进华,2000)。该套红褐色巨厚砂岩经历了燕山晚期—喜山期的4次古构造运动,在强烈的构造挤压作用下,形成现今逆冲叠瓦状构造(王翠丽等,2018;杨海军等,2021;莫涛等,2025)。

2 重矿物组合特征

前人关于重矿物组合特征开展了较多研究(赵红格和刘池洋,2003;李双建等,2006a,2006b;刘嵘等,2007;李双应等,2014),运用重矿物组合方法分析物源区特征对母岩性质有要求,火山岩和变质岩作为母岩时,受后期影响小,可以较好地反映物源区性质(赵红格和刘池洋,2003)。

2.1 重矿物种类与母岩性质关系

笔者对克拉—克深气田内40余口钻井(图1-c)的巴什基奇克组400余块砂岩样品,依据石油与天然气行业标准《沉积岩重矿物分离与鉴定方法》SY/T 6336-2019(高志勇等,2019),开展沉积岩重矿物及组合特征实验分析。由表1、表2和表3可知,本区的稳定重矿物包括锆石、电气石、金红石、石榴子石、磷灰石、磁铁矿、白钛石(白钛矿)、榍石、赤褐铁矿等。不稳定重矿物主要为绿帘石、绿泥石和云母等。由于赤褐铁矿主要来自于沉积(成岩)成因,不能反映沉积物源特征(李双建等,2006b;李双应等,2014;高志勇等,2021)。

在稳定重矿物中,锆石主要来自于酸性岩浆岩、沉积岩; 磁铁矿、白钛矿来自于中性及基性岩浆岩; 电气石主要来自于酸性岩浆岩中(李双建等,2006a);石榴子石主要来自于岩浆岩和变质岩(李双建等,2006a;刘嵘等,2007)。不稳定重矿物如绿帘石、硬绿泥石主要来自于变质岩(李双建等,2006a;刘嵘等,2007)。李双建等(2006b)通过分析库车坳陷克孜勒努尔沟剖面重矿物组合特征,认为母岩类型与主要重矿物组合对应关系如下: 高级变质岩(前石炭纪,主要早古生代)中含石榴石、绿帘石、角闪石、磁铁矿; 低级变质岩(前石炭纪,主要晚古生代)中含电气石、白钛石; 中酸性火成岩(前三叠纪)中含锆石、磷灰石、角闪石; 基性火成岩(前二叠纪)中含金红石、辉石、钛铁矿等; 沉积岩(三叠纪以来,主要沉积成因)主要含赤褐铁矿、重晶石等(李忠等,2004)。由此判断,克深地区白垩系巴什基奇克组巨厚砂岩的物源母岩主要来自于前石炭纪高级变质岩、低级变质岩、中酸性火成岩、基性火成岩与沉积岩等。

2.2 重矿物种类及含量差异与物源通道关系判断

位于克拉—克深气田东部的克拉203井(图1-c)巴二段与巴三段砂岩重矿物主要有锆石、电气石、金红石、石榴子石、磷灰石、磁铁矿、云母、绿泥石、榍石等,无白钛石,个别的绿帘石(表1)。可见,该井垂向上巴二段与巴三段重矿物类型一致,只是含量有差异。位于克拉203井西南部直线距离约30 km的克深902井(图1-c),巴二段砂岩重矿物仅有锆石、电气石、石榴子石、磁铁矿、白钛石,无金红石、磷灰石、榍石、绿泥石、云母等,各井段重矿物类型一致,仅是含量有差异(表1)。由此可知,无论是位于东部的克拉203井还是中西部的克深902井,各井垂向上砂岩的重矿物种类一致,只是各井段含量有差异; 平面上,虽2口井距离只有约30 km,而重矿物种类却有明显差异,具有不同的重矿物组合特征(表1)。由此推断,是物源砂质输送通道的不同导致了不同井区重矿物组合的差异,也就是说,依据各井中砂岩重矿物组合的不同,可判断出物源砂质输送通道存在差异。由表1、表2和表3可知,克拉—克深气田各井中锆石、电气石、石榴子石、磁铁矿等重矿物较稳定存在,金红石、磷灰石、榍石等稳定重矿物与绿帘石、绿泥石、云母等不稳定重矿物是否存在以及含量差异,是判断各井区物源输送通道差异的重要依据。再者,可利用ZTR指数来评价砂岩物源方向与搬运距离远近(赵雪松等,2014;高志勇等,2021)。

2.3 东部克拉2-克深2-克深8-克深9-克深13气藏重矿物组合特征

由表2与图2可知,克拉—克深气田东部克拉2-克深2-克深8-克深9-克深13气藏(范围见图1-c)的砂岩重矿物组合由东向西可细分为A类、B类、C类、D类和E类等5类。其中,最东部A类如克拉203井的重矿物组合为锆石+电气石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+云母+绿泥石+绿帘石+榍石+金红石,几乎无白钛石,其他井如克拉204井、克拉201井等也具有相同特征(图2)。B类的典型井为克深207井,重矿物组合为锆石+电气石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+云母+绿泥石+绿帘石+金红石+白钛石,几乎无榍石,其他还有克深201井、克深206井等(图2);C类的典型井为克深202井、克深205井、克深134井,重矿物组合为锆石+电气石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+云母+绿泥石+绿帘石+白钛石等,无金红石(图2);D类的重矿物组合为锆石+电气石+金红石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+云母+绿泥石+绿帘石+榍石+白钛石等,典型井为克深8井、克深8003井、克深904井和克深13井; 最西部E类的典型井为克深1003井、克深802井、克深8004井和克深131井,重矿物组合为锆石+电气石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+云母+榍石+白钛石等,无金红石、绿帘石。

基于上述分析,认为克深地区东部自东向西存在5个物源通道,各通道内各井的ZTR指数大多具有自北向南的增大趋势,如最西部E类区的克深802井、克深8004井及南部的克深131井,ZTR指数主要由4.4、4.5向南增大至7.9;D类区克深8003井、克深8井、克深904井及南部的克深13井,ZTR指数主要由1.9~5.8、6.2等向南增大至4.2~7.8。由此也与前人认为的巴什基奇克组古水流方向以向南为主,其次为北西—南东向或北东—南西向(陈戈等,2012;张荣虎等,2015)相吻合。

2.4 西部克深11-克深5-克深24-克深31气藏重矿物组合特征

克深地区西部克深11、克深5、克深24、克深31等4个气藏(图1-c)重矿物组合自东向西细分为F类、G类、H类和I类等4类(图3)。其中,F类的典型井为克深4井、克深1井,重矿物组合为锆石+电气石+金红石+石榴子石+磁铁矿+绿泥石+绿帘石+榍石+白钛石,有金红石、无云母(图3);G类的典型井为克深242井、克深3102井,重矿物组合为锆石+电气石+磷灰石+磁铁矿+绿泥石+云母+白钛石,无金红石、榍石; H类的重矿物组合为锆石+电气石+金红石+石榴子石+磁铁矿+云母+绿泥石+绿帘石+榍石+白钛石,无磷灰石,典型井主要为克深5井区的克深501井、克深504井和克深505井等; 位于最西部的I类典型井为克深1102井、克深1103井,重矿物组合为锆石+电气石+石榴子石+磷灰石+磁铁矿+绿泥石+白钛石,无金红石、云母、榍石(图3)。

基于上述分析,将克深地区西部巴什基奇克组沉积时期物源通道自东向西细分为F类区、G类区、H类区和I类区等4个区。各物源通道内各井的ZTR指数大多同样具有自北向南的增大特点,如G类区内克深24井—克深242井—克深19井—克深3102井区,ZTR指数主要由6.7向南变化为8.4~15.5。还有,由于位于最南端的克深3101井石榴子石含量比克深3102井高,且2口井的云母和绿帘石含量有差别,可能表示此2口井位于不同的物源通道。克深241井区可能是克深5与克深24井区的混合区(图3)。

2.5 重矿物组合指示的物源通道分布特征

综合分析克深地区东部、西部各井巴什基奇克组重矿物组合与物源通道特征,将整个克深地区自东向西划分为9个区,分别为Ⅰ类区-Ⅸ类区(图4),对应图2和图3中细分的重矿物组合A类至I类(图4)。由此认为,最东部Ⅰ类区重矿物组合指示了克拉203井、克拉204井、克拉201井等的物源通道; Ⅱ类区重矿物组合指示了克深206、克深207井、克深201井等的物源通道; Ⅲ类区重矿物组合指示了克深202井、克深205井、克深12井、克深134井等的物源通道; Ⅳ类区重矿物组合指示了克深8井、克深8003井、克深205井、克深904井、克深13井等的物源通道; Ⅴ类区重矿物组合指示了克深1003井、克深802井、克深8004井、克深902井、克深131井等的物源通道; Ⅵ类区重矿物组合指示了克深4井、克深1井向南至克深901井的物源通道; Ⅶ类区重矿物组合指示了克深24井、克深242井、克深19井并向南至克深3102井等的物源通道,克深241井区处于混合区; Ⅷ类区重矿物组合指示了克深5井区各井向南至克深3101井区一线的物源通道; Ⅸ类区重矿物组合指示了克深1103井、克深1102井等的物源通道。

3 碎屑组分特征

母岩风化产物在搬运和沉积过程中会不断发生机械分异和化学分异作用,通过对砂岩碎屑组分分析,可以追溯物源信息,根据岩屑类型可推测甚至确定母岩类型(李忠等,2004;许兴斌等,2020)。

3.1 碎屑组分自北向南变化特征

通过对克拉—克深气田内26口钻井600余块砂岩样品碎屑组分实验分析和阴极发光分析,统计各气藏重点井的分析数据(表4),认为巴什基奇克组厚层砂岩主要为褐色细砂岩和中砂岩,少量粉砂岩和粗砂岩。岩石类型主要为岩屑长石砂岩,少量长石岩屑砂岩。石英含量一般为33%~65%,平均为45.2%;长石含量一般为12%~45%,平均为29.9%,以钾长石为主,斜长石含量较少(图5);岩屑含量一般为10%~47%,平均含量为24.9%,岩屑主要为硅质岩、千枚岩、石英岩、中酸性喷出岩、花岗岩、石灰岩等,以变质岩屑为主,岩浆岩岩屑次之,少量沉积岩岩屑(冯洁等,2017;史超群等,2020;杨海军等,2021)。厚层砂岩的结构成熟度较好,粒级以细粒和中粒为主,分选和磨圆度适中,碎屑颗粒主要呈次棱角—次圆状,以点—线、线状接触为主(杨海军等,2021)。

依据图4以重矿物组合特征划分的巴什基奇克组物源通道分布特征,统计西部、中部和东部物源通道内自北向南各井砂岩碎屑组分的种类及含量变化(图6)。西部物源通道内克深11井—克深1101井—克深5井—克深505井—克深19井—克深21井—克深3101井—克深3103井自北向南各井中钾长石骨架颗粒含量增加较明显(图6-a),斜长石骨架颗粒含量有起伏但变化不明显,沉积岩岩屑含量变化不大,变质岩岩屑含量有起伏但规律不明显,岩浆岩岩屑含量有明显降低趋势。在中部物源通道内克深4井—克深1003井—克深24井—克深242井—克深801井—克深902井—克深7井中钾长石骨架颗粒含量有较弱变化(图6-b),斜长石骨架颗粒含量有明显增加,沉积岩岩屑含量小幅降低,变质岩岩屑含量有明显降低趋势,岩浆岩岩屑含量较为稳定。在东部物源通道内克拉2-13井—克深601井—克深602井—克深205井—克深208井—克深301井—克深8井—克深904井—克深134井中钾长石骨架颗粒含量有较弱变化(图6-c),斜长石骨架颗粒含量有明显增加,沉积岩岩屑含量有小幅增加,变质岩岩屑含量有明显降低趋势,岩浆岩岩屑含量较为稳定。

3.2 碎屑组分平面变化特征及指示的物源通道分布

由克深地区西部、中部和东部各井碎屑组分平均含量变化可知,碎屑骨架颗粒斜长石含量自北向南有较明显增加特征,变质岩岩屑含量有明显减少特征,钾长石、岩浆岩岩屑、沉积岩岩屑含量整体上虽有增减但变化趋势小。由此,编制了巴什基奇克组厚层砂岩中易溶蚀骨架颗粒钾长石、斜长石以及变质岩岩屑平均含量平面分布特征图(图7)。克深地区巴什基奇克组厚层砂岩中易溶蚀骨架颗粒钾长石含量自北向南有增加趋势(图7-a),西部钾长石平均含量由12%增加至24%,东部则由12%增加至21%,向南又有降低。厚层砂岩中易溶蚀骨架颗粒斜长石平均含量自北向南有明显增大趋势,西部的克深5井区,克深505井—克深3102井,克深24井—克深7井,克深4井—克深902井—克深31井,克深205井—克深904井,克拉2-13井—克深208井等斜长石平均含量均有增大特征(图7-b)。钾长石与斜长石是花岗岩类的最主要造岩矿物,由于巴什基奇克组砂岩碎屑组分中花岗岩岩屑随着搬运距离增加逐步磨碎、分解为钾长石与斜长石单一矿物(图5),从而导致了长石类矿物含量的增加,此结果正与图6-a中火成岩类岩屑含量自北向南降低的变化趋势相吻合。变质岩岩屑平均含量自北向南具有减小趋势(图7-c),如克深地区克深11井—克深21井,克深24井—克深7井,克深1003井—克深904井,克深602井—克深134井,克拉201井—克深208井等均有较明显减小趋势。

由上述分析可知,克深地区巴什基奇克组物源碎屑组分平均含量自北向南变化规律较为清晰,其中变化最为明显的碎屑组分为易溶蚀矿物斜长石、变质岩岩屑(图7-b,7-c),此2种碎屑组分在克深地区有5~7个变化区域。由于砂岩碎屑组分的含量受原始沉积相控制,推测克深地区存在5~7个物源碎屑输送通道。

4 碎屑组分与重矿物组合分区指示物源通道分布

结合砂岩重矿物组合特征分区指示的克深地区自东向西可能存在9个物源通道的认识,综合分析砂岩碎屑组分与重矿物组合指示的物源通道(图4;图7-b、图7-c),由于重矿物显示的Ⅱ类区位于Ⅰ类区南部,且碎屑组分具有自北向南的统一变化特征,可将此2类区合并为一个物源通道,即最东部的克深2与克拉2区块合并; 再者,由图7-b克深4—克深7、克深242—克深3102等井的碎屑组分显示了较一致特征,故将重矿物显示的Ⅵ类区与Ⅶ类区(图4)合并成统一物源通道,并将整体的物源通道进行优化,认为克深地区白垩系巴什基奇克组沉积时期自东向西至少存在7条物源输送通道,即Ⅰ区至Ⅶ区(图8)。这7条通道由东至西、自北向南分别为: Ⅰ区克拉201井—克深201井—克深206井—克深207井—克深28井等区域; Ⅱ区克深602井—克深202井—克深205井—克深12井—克深134井等区域; Ⅲ区克深3井—克深8003井—克深904井—克深13井等区域; Ⅳ区克深1003井—克深8004井—克深902井—克深905井—克深131井—克深132井等区域; Ⅴ区克深24井—克深4井—克深19井—克深1井—克深21井—克深3102井—克深901井等区域; Ⅵ区克深505井—克深241井—克深3101井; Ⅶ区克深1102井—克深504井—克深501井—克深5井等区域。

另外,由图7-b和图7-c中斜长石含量降低、变质岩岩屑含量增大,在平面图中最远分别延伸至西部的克深3103井、克深3101井以及东部的克深134井的变化程度可知,推测图8中的Ⅱ区和Ⅴ区是河道延伸较远的物源输送通道,可能Ⅴ区的上游物源通道来自于克拉苏河或者该剖面所在部位。

再者,由图4所示的克深地区重矿物组合特征宏观上可划分为两大类: 第1类为东部的重矿物组合Ⅰ类区—Ⅳ类区(物源通道的Ⅰ区—Ⅲ区),其重矿物组合为锆石、电气石、石榴子石、磷灰石、磁铁矿、金红石、云母、绿泥石、绿帘石、白钛石、榍石等,种类比较齐全且含量较高; 第2类为西部的重矿物组合Ⅴ类区—Ⅸ类区(物源通道的Ⅳ区—Ⅶ区),其重矿物组合较第1类中的云母、绿泥石、绿帘石等含量降低且较多井无金红石、榍石甚至无磷灰石矿物,差别较大(图4;表2,表3)。由此,在克深地区两大类物源区、7个细分沉积物源通道基础上, 结合前人认为克深地区巴什基奇克组主要发育辫状河三角洲平原—前缘沉积特征的认识(贾进华,2000;张荣虎等,2015;高志勇等,2014,2016b),建立了巴什基奇克组沉积相模式图(图9)。克深地区主要发育2个河控辫状河三角洲朵叶体,延伸的主分流河道分别位于物源通道Ⅱ区和Ⅴ区,Ⅴ区的主分流河道可能来自于古克拉苏河,其他物源输送通道则以各分流河道为主。据此,获得的物源输送通道精细划分的认识(图8),可为克深地区大比例尺沉积微相及有利砂体展布分析提供依据。钾长石、斜长石等易溶蚀骨架颗粒含量平面分布特征(图7),可为储集层非均质性评价研究提供基础。

5 结论

1)库车坳陷克深地区巨厚砂岩中稳定重矿物有锆石、电气石、金红石、石榴子石、磷灰石、磁铁矿、白钛石、榍石、赤褐铁矿等,不稳定重矿物主要为绿帘石、绿泥石和云母等,沉积物源母岩主要来自于前石炭系高级变质岩、低级变质岩、中酸性火成岩、基性火成岩与沉积岩。

2)综合分析深层砂岩重矿物组合特征与分区差异,以及碎屑组分中钾长石、斜长石和变质岩岩屑平均含量平面变化特征,认为克深地区巴什基奇克组沉积时期自东向西至少存在7条物源输送通道,其中Ⅱ区和Ⅴ区可能是河道延伸较远的通道,Ⅴ区物源通道可能来自于古克拉苏河。

3)在深层巨厚砂岩受后期构造挤压改造作用强烈、难以用地震手段判断物源通道的情况下,加强砂岩重矿物组合与碎屑组分特征分析,可精细地分析物源通道分布特征,为大比例尺沉积微相及有利砂体展布等研究提供依据。

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基金资助

*中国石油天然气股份有限公司科技项目课题(2024DJ8606)