引言

准噶尔盆地西北缘克乌断裂带下盘侏罗系八道湾组油气资源丰富，但油气资源主要集中在克乌断裂带附近，断裂带东部斜坡区以及玛湖凹陷区一直未有勘探突破。2016年斜坡区和盆地区的W10井和W14井在八道湾组取得油气勘探的重大突破，试油结果显示日产量分别达到10.6 t和6.8 t，另外12口井均有良好的油气显示。虽然油气勘探取得了重要进展，但是有关斜坡区和凹陷区八道湾组的沉积特征的研究却仍属空白，这也限制了该区进一步油气勘探以及后续的开发。

前人针对八道湾组沉积特征的研究集中在研究区周围，如准噶尔盆地西缘和北缘等^[1-5]。研究表明，西缘沉积相类型以冲积扇和辫状河流相为主，冲积扇相分布在八道湾组下部，向上过渡为辫状河流相，并划分出4个辫状河沉积旋回^[5-8]；准噶尔盆地北缘八道湾组以冲积扇沉积为主，且为湿地扇，广泛发育中砾岩、细砾岩和砾质粗砂岩^[9-11]。研究区八道湾组下部以中-细砾岩为主，夹有泥岩和煤层，上部为含砾砂岩、中-粗砂岩夹泥岩和煤层，整体呈现下粗上细的正韵律，这与研究区周缘的沉积特征类似。但通过地震资料、测井资料和岩芯资料分析表明，研究区八道湾组的沉积特征又有其独特之处。

研究区位于准噶尔盆地西北缘克乌断裂带东侧，西邻扎伊尔山，东接玛湖凹陷(图 1a)，面积约311 km$^2$。研究区构造格架整体表现为东南倾的单斜构造，地层倾角为6°左右，区内发育大侏罗沟断裂带(图 1b)。储层孔隙度为3.8%$\sim$16.3%，平均10.1%；储层渗透率为0.01$\sim$32.70 mD，平均1.67 mD。储层毛管压力曲线形态为细歪度，因此，八道湾组储层属低孔隙度、低渗透率型储层，属孔隙连通性较差的Ⅲ类储层。

1 岩性特征

八道湾组以不整合接触关系超覆于三叠系白碱滩组之上，八道湾组与上覆的侏罗系三工河组呈整合接触关系^[12-15]。根据录井资料、地震资料和岩芯资料所反映的岩性特征，可把八道湾组划分为5个砂层组，自下而上分别命名为八$_5$、八$_4$、八$_3$、八$_2$和八$_1$砂层组(图 2)。八$_5$砂层组纵、横向上岩性变化较大，纵向上以杂色厚层砾岩、砾质砂岩、灰绿色砂岩、泥质砂岩夹灰色泥岩和煤层为主。横向上，靠近克乌断裂带区域的八$_5$砂层组常为中细砾岩、砾质粗砂岩夹泥岩，玛湖凹陷却以砾质砂岩为主，粒度明显变细。该砂层组厚度在50.0$\sim$180.0 m，平均厚约108.0 m。八$_4$砂层组与下伏的八$_5^1$砂层呈侵蚀接触关系。地震剖面中可见八$_4$砂层组底部对下伏地层的削蚀。侵蚀面之上为灰色、灰绿色砂岩、砾质砂岩等粗粒沉积。该砂层组厚度为20.0$\sim$66.0 m，平均厚约35.2 m。八$_3$砂层组与八$_4$砂层组呈整合接触关系，该砂层组以灰色泥岩和砂质泥岩为主，仅个别井中可见煤层，八$_3$砂层组厚度为5.0$\sim$10.0 m，平均厚度10.5 m。八$_2$砂层组与下伏八$_3$砂层组呈整合接触关系，八$_2$砂层组下部和上部常发育砂岩沉积，以细砂岩、粉砂岩、泥质细砂岩和泥质粉砂岩为主，部分井中可见含砾砂岩，砂岩中可见炭屑杂乱分布。该砂层组厚度在10.0$\sim$60.0 m，平均厚约25.0 m。八$_1$砂层组与下伏八$_2$砂层组呈侵蚀接触关系，八$_1$砂层组下部常发育厚4.0$\sim$9.0 m的含砾不等粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等，向上过渡为泥岩、粉砂质泥岩和煤层，该砂层组厚度在10.0$\sim$49.0 m，平均厚度22.0 m。该砂层组顶部的煤层是八道湾组与上覆三工河组的界线。

2 层序地层学划分 2.1 层序边界识别

研究区可以识别出3个典型的层序边界，分别命名为B1、B2和B3界面。B1界面位于八道湾组底部，地震资料上可见清晰的削蚀和上超(图 3)。B1层序界面在测井资料上表现为自然电位、电阻率和声波时差等测井曲线的突变。界面之下为自然电位的基准值，并表现为低电阻和高声波时差，界面之上自然电位突然变为正异常，而电阻率突然变高，声波时差突然降低。B2层序界面位于八道湾组八$_4$砂层组的底部，在地震剖面上也表现为削蚀和上超(图 4)。B2界面在测井资料上表现为测井曲线突变面。界面之下为自然电位基准值，并表现为低电阻和高声波时差；界面之上自然电位突然偏离基准值，并呈现正偏。电阻率也突然变大，声波时差值则突然变小。B3界面之下为煤层，电阻率呈异常高值，界面之上为低电阻泥岩。沉积相研究表明煤层为三角洲平原沼泽沉积，而之上的暗色泥岩为半深湖至深湖相，界面上下沉积相存在突变，因此，可以判断B3为层序地层界面。

2.2 三级层序划分

根据识别出的层序界面，八区八道湾组可划分出两个三级层序，自下而上命名为SQ1和SQ2。SQ1底部层序边界为B1，顶部层序边界为B2，即SQ1包括八$_5$砂层组所有地层；SQ2底部层序边界为B2，顶部层序边界为八道湾组的顶界面B3，即SQ2层序包括了八$_4$至八$_1$砂层组的所有地层。

由于八$_5$期后的侵蚀作用，使部分湖侵体系域和高位体系域被侵蚀殆尽。因此，SQ1层序全区缺失高位体系域。全区SQ1层序低位体系域分布在八$_5$砂层组的下部和中部；湖侵体系域包括了八$_5$砂层的上部泥岩和粉砂质泥岩部分。SQ2层序中，八$_4$期为低位体系域沉积，该体系域为两个加积准层组组成；八$_3$期为湖侵体系域沉积，为基准面不断下降、可容纳空间逐渐增加时的滨浅湖泥岩沉积；八$_2$至八$_1$期为高位体系域沉积，该体系域以进积准层序组为主，每个准层序下部均为暗色泥岩，上部为砂岩或煤层，表明基准面不断上升，可容纳空间逐渐减小。

3 沉积相分析 3.1 沉积相类型识别 3.1.1 扇三角洲相

扇三角洲相分布在八$_5$砂层组，根据岩芯观察和测井相识别可进一步划分出平原亚相泥石流、辫状河道、河道间微相以及前缘亚相河口砂坝和水下分流河道微相。泥石流微相岩性为杂色块状中-细砾岩。砾石呈次圆状、分选性差(图 5)，砾岩为杂基支撑，基底式胶结，砾石间充填粗砂、泥质以及细砾等，砾石成分以岩浆岩为主，岩芯中该砾岩不具层理，但可形成下粗上细的正韵律。泥石流测井相呈钟形和箱形，多期次泥石流叠加形成钟形-钟形、钟形-箱形和箱形-箱形复合型。

辫状河道微相岩芯呈明显的下粗上细的正韵律，下部为杂色砾岩、灰色砾质粗砂岩、灰色含砾中-细砂岩，上部为灰色泥岩、粉砂质泥岩及粉砂岩，具水平层理。该段岩芯对应的自然电位和电阻率曲线包络线呈钟形，砂岩为高电阻，而泥岩和粉砂质泥岩为低电阻。测井曲线与岩芯对应关系良好。

河道间微相岩芯为灰色、深灰色粉砂质泥岩、碳质泥岩和煤层。该微相中泥岩和碳质泥岩对应低电阻率，而煤层对应高电阻率值，与泥岩相区别。河道间微相常被上覆的泥石流冲刷，形成下部泥岩直接与上覆砾岩接触，该接触面在测井曲线上表现为异常高电阻率与低电阻分界面(图 6)，岩芯相与测井相对应关系良好。

前缘河口砂坝微相测井相呈漏斗形，录井资料显示，岩性以含砾中-细砂岩为主。该微相地震相在平行物源方向上为中-强振幅中等连续性前积反射结构，而垂直物源方向上为丘状反射结构。

3.1.2 辫状河流相

辫状河流相主要分布在八$_4$砂层组和八$_1$砂层组，录井资料显示岩性以含砾砂岩和中-细砂岩为主，砂岩具底砾岩，常为泥砾和岩浆岩砾石，砾石底部可见侵蚀面，地震剖面中可见削蚀现象。砂岩发育平行层理和大型槽状交错层理，可见下粗上细的正韵律。河道间可见土黄和棕褐色块状泥岩。辫状河流相测井曲线呈钟形和钟形-钟形复合型，泥岩夹层厚度较小，二元结构不发育。

3.1.3 辫状河三角洲相

该相广泛分布于八$_2$和八$_1$砂层组，岩性以含砾砂岩、细砂岩和泥岩为主，夹有2$\sim$4层煤层，尤其是八$_1$砂层组上部煤层具有厚度大、分布广的特点。该相可划分出前缘亚相水下分流河道、河口砂坝以及支流间湾等微相以及平原亚相分流河道和沼泽微相。研究区内前缘亚相发育于八$_2$砂层组，测井相呈漏斗形和钟形，砂地比较高，砂岩中可见煤屑。平原亚相主要发育于八$_1$砂层组，测井曲线呈钟形和指状，砂地比较低，发育2$\sim$3层煤层，煤层常与碳质泥岩互层。

3.1.4 湖泊相

湖泊相分布于八$_5$砂层组上部和八$_3$砂层组，岩性以灰色、深灰色泥岩为主，具砂纹层理和波状层理，少见煤屑或煤层。纵向上与辫状河三角洲前缘形成湖泊-三角洲沉积组合。

3.2 沉积相分布规律 3.2.1 沉积相对比分析

沉积相对比是沉积相平面分析的重要手段，在对研究区单井分析的基础上，对比分析沉积相的纵横向相变特征。平行物源方向的剖面：该剖面共包括5口井，由北向南东分别为W18井、W19井、W20井、W21井和W15井等(图 7)。由于八$_5$砂层组上、下沉积相类型差别较大，因此，把八$_5$砂层组自下而上划分为八$_5^2$砂层和八$_5^1$砂层。靠近物源区八$_5^2$砂层为扇三角洲平原泥石流微相(W18井)，并向盆地方向过渡为前缘河口砂坝微相，其测井曲线呈漏斗形。八$_5^1$砂层靠近物源的区域仍为扇三角洲平原泥石流微相，但分布范围较八$_5^2$砂层大，前缘亚相仍以河口砂坝沉积为主，测井曲线呈漏斗形。八$_4$砂层组发育辫状河流相、辫状河三角洲平原和前缘等。其中，辫状河流相分布在靠近物源的W18井、W19井和W20井等，测井曲线呈钟形，砂泥比较高。辫状河三角洲相分布在盆地区的W21井和W15井。八$_2$砂层组自物源区向盆地区，沉积相类型由辫状河三角洲前缘水下分流河道和支流间湾相变为湖泊相滨浅湖。八$_1$砂层组靠近物源的区域以辫状河流相为主，向盆地方向相变为辫状河三角洲平原和前缘分流河道。

3.2.2 沉积相展布

根据地震相分布研究、沉积相单井分析、沉积相连井对比分析以及砂体厚度展布研究等，分析研究区各砂层组(砂层)沉积相平面分布，并勾画沉积相平面分布图。

八$_5^2$期以扇三角洲相为主，进一步划分出扇三角洲平原泥石流微相、扇间洼地微相、扇三角洲前缘亚相以及河口砂坝微相等。其中，扇三角洲泥石流微相沿克乌断裂带的东部呈北北东向带状展布。研究区可识别出4个扇三角洲朵体(图 8a)，其中北部的两个扇三角洲的规模较大。研究区中部广泛分布前缘水下分流河道和河口沙坝微相，前缘的面积明显较平原面积大。滨浅湖仅分布于研究区东南部。八$_5^1$期以扇三角洲相为主，进一步划分出扇三角洲平原亚相泥石流微相、扇间洼地微相、扇三角洲前缘亚相以及河口砂坝微相等。泥石流微相分布于克乌断裂带以东，由于物源供应充分，扇体连片分布，很难区分出各个扇体，但北部扇体的规模明显较西南部大，另外，八$_5^1$期平原的分布范围明显较八$_5^2$期大。扇三角洲前缘亚相广泛分布在研究区中南部，可进一步划分出水下分流河道和河口砂坝两个微相。滨浅湖分布于研究区东南部。

八$_4$期沉积相类型包括辫状河流相、辫状河三角洲相和湖泊相。辫状河流相分布在克乌断裂带东南侧靠近物源的一侧(图 8b)，是该砂层组主要的沉积相类型，可划分出河床亚相心滩微相和河道间微相；辫状河三角洲相分布在研究区中南部，可划分为平原亚相和前缘亚相等；滨浅湖分布于研究区东南部。

八$_2$期可识别出辫状河三角洲相和湖泊相，辫状河三角洲相仅识别出前缘亚相，广泛分布于研究区西部和中部，可进一步划分出前缘亚相水下分流河道、河口砂坝微相、支流间湾微相和远砂坝微相等，该前缘亚相可识别出5个前积朵体。滨浅湖分布于研究区东部和东北部W14井-W15井- W16井-W22井周围。

八$_1$期沉积相类型包括辫状河流相、辫状河三角洲相。辫状河流相分布于克乌断裂带西侧靠近物源的区域，并呈现出西南规模大，西北规模小的特点。辫状河三角洲相广泛分布在研究区的中部和西部，是主要的沉积相类型，进一步划分出平原亚相分流河道微相以及前缘亚相水下分流河道和河口砂坝微相等。

3.3 沉积相演化和模式 3.3.1 沉积相演化

在沉积相单井、连井和平面分布研究的基础上，总结出八区八道湾组沉积相演化过程。八$_5^2$期研究区湖平面相对较高，岩性表现为砂砾岩与泥岩互层沉积，且测井相多呈现为漏斗状和钟形，八道湾组广泛发育扇三角洲前缘河口砂坝微相。八$_5^1$期较八$_5^2$期湖平面明显下降，扇三角洲平原推进至研究区中部。八$_5$期后，地层发生抬升作用，研究区遭受广泛的侵蚀作用，使八$_5$砂层组上部地层剥蚀殆尽，仅残留八$_5$砂层组上部泥岩，这种侵蚀作用在地震剖面中清晰可见。侵蚀面之上为八$_4$砂层组砂岩沉积，八$_4$期湖平面较低，以辫状河流相沉积为主。八$_3$砂层组以滨浅湖泥岩沉积为主，全区稳定分布，因此，八$_3$期湖平面明显高于八$_5$和八$_4$砂层组，是SQ2层序的湖侵体系域。八$_2$期是湖平面下降的时期，该期广泛发育辫状河三角洲前缘水下分流河道和河口沙坝，砂泥比明显较八$_3$砂层组高，表明物源向研究区不断推进，而湖平面不断下降。八$_1$期八区以辫状河三角洲平原和辫状河为主，湖平面进一步下降，滨岸线的位置大致位于W15-W16井一线，八区整体上位于湖平面以上。

因此，八区八道湾组湖平面变化过程可以总结为：八$_5^2$$\longrightarrow$八$_5^1$湖平面下降，八$_4$$\longrightarrow$八$_3$湖平面上升，八$_3$ $\longrightarrow$八$_2$湖平面下降，八$_2$$\longrightarrow$八$_1$湖平面继续下降。

另外，需要注意的是八道湾组自下而上物源由西北向西南逐渐迁移，即八$_5$-八$_4$砂层组物源呈西北强，西南弱，八$_2$-八$_1$砂层组物源呈西南强，西北弱。这种物源的改变应主要受到克乌断裂带不均衡构造抬升的影响，这与前人有关克乌断裂带中生代活动规律的研究一致^[16]。

3.3.2 沉积相模式

由于八$_5$砂层组沉积相类型和八$_4$-八$_1$砂层组属不同的沉积体系，因此，本次研究分别总结了八$_5$和八$_4$-八$_1$砂层组沉积相模式。八$_5$砂层组整体以扇三角洲为主，靠近物源区附近广泛发育扇三角洲平原，盆地区广泛发育前缘(图 9a)。八$_4$-八$_1$砂层组属于一个沉积体系，即河流-三角洲沉积体系。河流相分布在靠近物源区一侧，三角洲位于研究区的东部，即盆地的滨浅湖区(图 9b)。由于沉积期盆地地势较平坦(尤其是八$_1$期和八$_2$期)，因此研究区广泛发育三角洲相。

4 研究区扇三角洲特征

扇三角洲是八道湾组八$_5$期主要的沉积相类型，扇三角洲储层也是研究区主要的油气储层，但研究区扇三角洲在沉积环境和发育规模方面与中国东部地区的扇三角洲却有明显的区别。

4.1 沉积环境区别

研究区扇三角洲形成于潮湿气候。根据取芯、录井资料以及黏土矿物的测试资料，可以判断研究区扇三角洲形成于潮湿环境。岩芯中泥岩常夹煤层(图 6)，煤层厚2.0$\sim$5.0 m，平均厚约3.0 m，另外还常见黑色碳质泥岩。煤层和碳质泥岩的广泛发育表明研究区扇三角洲形成于潮湿环境。黏土矿物成分分析也表明，研究区扇三角洲形成于温暖潮湿的环境。中国东部地区古近系断陷盆地也广泛发育扇三角洲，但以干旱环境的扇三角洲为主，其广泛发育的砾岩中常夹棕红色泥岩和岩盐。如渤海湾盆地古近系沙河街组扇三角洲以砾岩与含膏泥岩和棕红色泥岩互层沉积为主，局部还发育白云质泥岩和白云岩^[17-20]。不同的沉积环境对扇三角洲的分布范围以及储层物性均造成重大影响。

研究区扇三角洲分布面积广泛，尤其是八$_5^1$扇三角洲遍布整个研究区。扇三角洲平原区位于克乌断裂带一侧，面积约占整个扇三角洲的一半。厚度统计表明，扇三角洲平原的厚度远小于前缘的厚度。岩性方面，扇三角洲平原以砾岩为主，虽然分选性较差，但其磨圆度为次圆状。前缘粒度较细，以含砾中砂岩和细砂岩为主，夹数层泥岩。研究区扇三角洲砂砾岩是重要的油气储层，尤其是平原亚相砂砾岩为研究区主要的油气储层(图 10)。

东部地区断陷盆地扇三角洲主要分布在同沉积断层下降盘一侧，向盆地延伸的距离较短。平原分布面积较小，约占整个扇体的三分之一，扇三角洲剖面上呈楔形，平原的厚度一般较前缘大。岩性方面，无论平原还是前缘均以砾岩为主，砾石分选性差。另外，平原的物性较差，不能作为油气储层，但可以作为前缘油气储层的封堵层，这与研究区明显不同。

4.2 扇三角洲沉积的控制因素

研究区湿地扇三角洲和东部盆地干旱扇三角洲在分布范围、岩性、物性以及含油性方面存在显著区别。造成这种差异的原因是多方面的，具体包括气候、边界断层活动规律以及物源等，其中影响较大的是边界断层的活动规律。研究区边界断裂为克乌断裂带，为逆断层组成的逆冲断裂带。前人根据钻井和地震资料认为，该断层的平均倾角小于30°^[20-22]，所以研究区八道湾期克乌断裂带上下盘的断距小，这与东部断陷盆地差别较大。东部断陷盆地边界断裂多为同沉积正断层，断面倾角多为60°$\sim$70°，明显较研究区陡。断面倾角大小直接影响到扇体规模和岩性：倾角大，沉积物多集中堆积在断层下降盘一侧，造成其沉积的厚度大、粒度粗；断面倾角小，沉积物搬运距离远，断层下降盘一侧沉积厚度小，粒度较细。另外，东部断陷盆地边界断裂活动具有幕式性，即断裂活动规律为弱-强-弱，沉积物粒度呈现粗-细-粗的特点。研究区逆断层活动性规律不明显，这一点在八$_5$砂层组沉积物垂向上分布特征也可以反映出来。

气候是影响扇三角洲沉积的另外一个重要因素。潮湿环境下，扇体表面分布辫状河道，可以把平原沉积物运移到较远区域，使得沉积物分布广泛^[23-25]，且前缘沉积厚度明显大于平原厚度。潮湿环境下扇三角洲前缘平行物源方向的地震剖面中发育清晰的前积结构，而垂直物源方向则常见丘状或透镜状反射结构。干旱环境下，扇体表面缺少辫状河道，沉积物就近堆积，因此沉积物分布局限在断层下降盘一侧，且平原的厚度常较前缘大。干旱扇三角洲在平行物源方向的地震剖面中前积结构不发育，以杂乱反射或空白反射为主^[26]。

5 结论

(1) 研究区八道湾组可识别出3个三级层序界面，其中下部两个层序界面为侵蚀面，为{\Rmnum{1}}型层序界面。根据层序界面划分出两个三级层序，八$_5$砂层组组成下部层序，八$_4$砂层组-八$_1$砂层组组成上部层序。

(2) 研究区沉积相发育受气候、边界断裂、湖平面变化以及物源的控制。八$_5$期以广泛发育扇三角洲为特征，沉积岩性粗；八$_4$期以辫状河流相和辫状河三角洲为主；八$_3$期-八$_1$期广泛发育湖泊-三角洲沉积体系。

(3) 研究区扇三角洲为潮湿环境下形成的三角洲，不但具有扇体分布面积广的特征，而且还具有前缘厚度大、粒度细，平原厚度小、粒度粗、富含油气的特点，这与中国东部断陷盆地干旱扇三角洲明显不同。这种差异主要是由边界断裂的性质、活动规律和气候决定的。