断陷盆地在由断陷期向坳陷期过渡的构造转换阶段，盆地构造格局与沉积体系往往发生显著调整（鄢继华等，2007；于兴河等，2007；朱红涛等，2018；Zhi et al.，2022）。该时期受盆缘断裂活动、物源区抬升及地形坡降变化等因素共同控制，沉积物供给强度增强，盆地边缘及斜坡区易发育以粗碎屑为主的高能沉积体系（牟泽辉等，1992；郭沫贞等，2017；王韬等，2021；杨川等，2023；Yao et al.，2023）。前人研究表明，在此类构造背景下，冲积扇或扇三角洲广泛发育（Mcpherson et al.，1987；Nemec and Steel，1988；Kazanci and Varol，1990；赵玉光和肖林萍，1994）。准噶尔盆地中拐凸起及其周缘二叠系佳木河组沉积期为断坳转换的构造背景（王小军等，2022），沉积期构造活动较为强烈（董雪梅等，2023；潘虹等，2024），沉积区临近物源，沉积能量高，形成了以近物源粗碎屑沉积为特征的砾岩沉积体系（张顺存等，2011；吴和源等，2017）。然而，不同学者对其沉积体系类型的界定尚存在争议，主要焦点在于是冲积扇沉积还是扇三角洲沉积（郗诚等，2015；张昌民等，2020；张志杰等，2023），对其沉积模式类型以及相关沉积过程的认识仍有待深化。尤其是在断坳转换背景下，同沉积断裂持续活动、粗碎屑强力供给、沉积环境长期处于高能水动力条件，这些因素对佳木河组厚层砾岩的形成均具有重要影响，但相关沉积学研究多停留在宏观相带划分层面，对沉积微相形成的水动力过程缺乏分析，制约了对厚层砂砾岩的空间分布和形成机理的认识。基于此，本文以中拐凸起佳木河组为研究对象，综合岩心、测井、地震和分析化验资料，结合区域构造和沉积背景，对沉积相与沉积微相特征进行系统分析，重点探讨断坳转换背景下近物源粗碎屑沉积体系的沉积特征及其控制因素，在此基础上尝试建立中拐凸起佳木河组沉积模式，为准噶尔盆地深层砾岩储层的勘探评价提供理论框架。

中拐地区位于准噶尔盆地西北缘西部隆起带东斜坡，处于克百断裂带与红车断裂带转换部位，东连玛湖凹陷，南邻盆1井西凹陷和沙湾凹陷（图1），整体表现为向东南倾没的鼻状古隆起，是盆地西北缘重要的构造—沉积转换带（王小军等，2022），周缘形成北部鼻隆、中部鼻隆和中佳鼻隆，分别向玛湖凹陷、盆1井西凹陷和沙湾凹陷延伸的古地貌格局，研究区涵盖了中拐凸起以南以及中部鼻隆以西区域。早—中二叠世，准噶尔盆地处于断陷与坳陷的构造转换阶段，盆地内部隆坳格局逐步定型，边界断裂持续活动，为佳木河组提供了充足的近源粗碎屑，沿断阶带持续沉积，形成了断裂活动与沉积充填耦合控制的厚层砂砾岩，为区域油气成藏奠定了重要的物质基础（图2）。

图  1  中拐凸起构造背景及佳木河组纵向岩性发育特征

Figure 1.  Tectonic setting of the Zhongguai uplift and vertical lithologic development (lithologic succession) of the Jiamuhe Formation

图  2  中拐凸起周缘佳木河组沉积期古地貌图

Figure 2.  Paleogeomorphological map of the Jiamuhe Formation depositional period around the Zhongguai uplift

佳木河组地层厚度变化大，岩性复杂，自下而上可细分为3个亚组（P₁ j₁、P₁ j₂、P₁ j₃）。中拐凸起发育中亚组（P₁ j₂）和下亚组（P₁ j₁），缺失上亚组（P₁ j₃）地层（图1）（孔玉华等，2014；邹妞妞等，2017；魏小松等，2025）；上亚组（P₁ j₃）和下亚组（P₁ j₁）发育不同类型火山岩相组合，中亚组（P₁ j₂）为粗碎屑岩沉积。结合岩石颜色、粒度、沉积构造与砾石支撑样式等参数，中亚组（P₁ j₂）粗碎屑岩可识别出12种岩相（图3），包括泥质杂基支撑漂浮砾岩相（Gmz）、砂质支撑砾岩相（Gms）、同级颗粒支撑砾岩相（Gcs）、多级颗粒支撑砾岩相（Gcm）、块状砾岩相（Gm）、粒序层理砾岩相（Gg）、叠瓦状砾岩相（Gi）、交错层理砾岩相（Gt-p）、交错层理砂岩相（St-p）、褐色泥岩相（Mmr）、灰色粉砂质泥岩或泥岩相（Fm/Mmh）以及浊积砂—泥岩相（Sp），复杂的岩相发育类型展现了佳木河组沉积期多类型流体搬运机制共同控制的特点。

图  3  中拐凸起及周缘主要岩相类型

Figure 3.  Major lithofacies types of the Zhongguai uplift and its surrounding areas

泥质杂基支撑漂浮砾岩相（Gmz）：砾石与泥质混杂堆积，砾石之间不接触，被泥质基质包裹，无分选，反映泥石流特征；块状砾岩相（Gm）与粒序层理砾岩相（Gg）：砾石粒径差异大，砂质基质增多，砾石间形成砂泥质支撑，分选差，缺乏牵引流层理构造类型，反映碎屑流的搬运特点；多级颗粒支撑砾岩相（Gcm）、同级颗粒支撑砾岩相（Gcs）与叠瓦状砾岩相（Gi）：颗粒粒径变化大，层理明显，分选中等，反映洪流特征；交错层理砾岩相（Gt-p）、交错层理砂岩相（St-p）与叠瓦状砾岩相（Gi）反映稳定水动力条件下的牵引流沉积，褐色泥岩相（Mmr）、灰色粉砂质泥岩相（Fm/Mmh）反映悬浮式搬运的特点，浊积砂—泥岩相（Sp）则反映牵引流与重力流共同作用沉积。

佳木河组粗碎屑岩石相空间上呈现快速变化的特点。红车断裂与红3井东断裂附近多沉积泥质含量高、氧化色岩石类型（如图4拐102井所示），发育以杂基支撑为主的褐红色砾岩相（Gmz、Gm、Gg）和以砂质或颗粒支撑为主的砾岩相（Gms、Gm、Gi、Gt-p、Gcs、Gcm），表现为中层到厚层特点，与褐色薄层或透镜状交错层理砂岩相（St-p）或泥岩相（Mmr）构成纵向岩相组合（图4）。中佳古凸与红车断裂带以东大部分区域，沉积岩石类型多具有贫泥、弱还原色的特点（图4中佳142井、中佳4井、中佳6井），呈浅灰色或浅绿灰色，砂砾岩厚度大，呈厚层块状，以砂质支撑砾岩相为主（Gms、Gm、Gi、Gt-p），局部少量泥质杂基支撑砾岩相发育（Gm、Gg），与中薄层砂岩或泥岩（St-p、Fm）构成纵向岩相组合，局部发育韵律层理的浊积砂—泥岩。深灰色暗色泥岩相（Mmh）仅在局部井中零星发育。

图  4  中拐凸起佳木河组砂砾岩岩相组合特征对比

Figure 4.  Comparison of lithofacies assemblage characteristics of conglomerate reservoirs in the Jiamuhe Formation of the Zhongguai uplift

基于沉积期古地貌（图2）以及重矿物平面展布特征（图5a），认为中拐凸起及其周缘佳木河组表现为北部与西部物源共同供给控制。西部物源区垂直于红车断裂带向斜坡凹陷区持续供给粗碎屑物，缓斜坡的沉积背景导致沉积厚度变化小。红3井东断裂带附近为高势差沉积背景，受中佳鼻凸古构造影响，沉积区地貌起伏大，沉积厚度变化大。在岩心岩相识别的基础上，结合岩相组合、古地貌特征以及沉积环境氧化条件差异，进一步将中拐凸起及周缘佳木河组划分为3种亚相9种沉积微相（表1）。扇三角洲平原亚相主要分布于断裂带向古凸方向延伸处，向凹陷区延伸不远（图5b、图6），发育水上泥石流、洪流辫状水道、辫流砂岛以及漫流沉积微相（表1），沉积岩相呈现褐色或杂色。水上泥石流微相以泥质杂基支撑漂浮砾岩相（Gmz）、块状砾岩相（Gm）与粒序层理砾岩相（Gg）为主，呈巨厚层产出，形成泥质含量高、分选差的粗—巨砾岩组合；洪流辫状水道微相发育砂质支撑砾岩相（Gms）、块状砾岩相（Gm）、叠瓦状砾岩相（Gi）以及交错层理砾岩相（Gt-p），表现为厚层到巨厚层状，形成泥质含量低、分选差的砂—砾质支撑的粗砾岩组合；辫流砂岛微相沉积同级颗粒支撑砾岩相（Gcs）和多级颗粒支撑砾岩相（Gcm），形成近乎无泥质且分选中等—好的粗砾岩组合；漫流微相则以中薄层交错层理砂岩相（St-p）和褐色泥岩相（Mmr）为主。

图  5  中拐凸起佳木河组沉积期重矿物与沉积相展布图

Figure 5.  Distribution map of heavy minerals and sedimentary facies of the Jiamuhe Formation during the depositional period in the Zhongguai uplift

图  6  准噶尔盆地中佳地区连井沉积相剖面图

Figure 6.  Sedimentary facies correlation section across wells in the Zhongjia area, Junggar Basin

扇三角洲前缘亚相主要分布于中部鼻隆以西、新光2至中佳7井以南，发育碎屑流、水下分流河道、分流河道间以及浊积微相，沉积岩相表现为灰色—灰绿色。碎屑流微相主要发育厚层块状砾岩相（Gm）和粒序层理砾岩相（Gg），形成低泥质含量、砂质支撑的中粗砾岩组合，常形成叠复递变层理；水下分流河道微相以中厚层砂质支撑砾岩相（Gms）、块状砾岩相（Gm）以及叠瓦状砾岩相（Gi）为主，夹交错层理砾岩相（Gt-p），形成下粗上细的正韵律中粗—中细砾岩组合；水下分流间湾微相以灰色粉砂质泥岩或泥岩相（Fm/Mmh）为主，常与浊积砂—泥岩相（Sp）互层形成韵律层理。前扇三角洲则以泥岩为主，推测其分布范围为中佳1井与中佳3井之间或以南较大埋深区域。

与常规的扇三角洲沉积环境类比，中拐凸起区佳木河组中亚组具有独特的沉积特点：（1）平面上的砾岩沉积体粒度分异小，平原亚相与前缘亚相均表现为中粗砾岩沉积为主，外前缘则以中粗砾岩向中砾岩和中细砾岩过渡，平面跨度约20 km；（2）佳木河组粗碎屑岩未见明显的湖侵与湖退交互特征，砾岩呈现平面上连续进积、空间上持续加积的沉积特征，形成砾岩的大面积连续分布；（3）以细粒沉积为主的水下分流间湾仅在前缘亚相个别井中相对富集（图6，中佳6井），其余各区域仅以少量薄夹层形式产出，且多具有浊积岩特点。因此，其形成了与中国东部断陷湖盆陡坡扇三角洲（鲜本忠等，2007；赵文智和方杰，2007；刘磊等，2015；朱筱敏等，2022）以及区域环玛湖凹陷退覆式扇三角洲不同的沉积模式（唐勇等，2018）（表2）。

基于沉积相研究认识，综合油田古地貌恢复、构造演化与断裂刻画研究成果，认为佳木河组粗碎屑与环玛湖凹陷百口泉组和乌尔禾组的砂砾岩沉积模式显著不同，环玛湖凹陷百口泉组和乌尔禾组为受多级坡折带控制的退覆式扇三角洲沉积，而佳木河组为断阶型扇三角洲沉积（表2）。该类型三角洲发育于断坳转换阶段或强断裂活动背景下，受多级同沉积断阶与高势差古地貌共同控制，近源粗碎屑在洪流、泥石流、碎屑流及牵引流等多类型高能搬运机制作用下，沿多级断阶向凹陷区持续进积与垂向加积，形成厚层贫泥粗碎屑岩的一类扇三角洲沉积体系。

从平面展布来说，中拐地区受北部与西部多物源供给共同控制，粗碎屑沿断裂控制的坡降方向快速入湖，在断阶前缘和下降盘一侧厚层堆积，形成多个彼此连接又相互独立的扇体或复合扇体（图7）。受断裂分段活动及古地貌起伏影响，粗碎屑分段推进，向深凹区逐步进积。从剖面结构来说，断阶型扇三角洲具有多期加积和旋回性叠置的特点。多级同沉积断裂不断提供新的可容纳空间，导致粗碎屑沉积在断阶前缘持续加积，垂向上形成厚层到巨厚层反复叠置的砾岩沉积体。从沉积动力学过程来看，中拐地区佳木河组扇三角洲沉积并非由单一牵引流控制而成，而是多种高能搬运机制共同作用的结果。浅水近源陡坡断裂带环境下形成泥石流+牵引流的沉积岩相类型，深水断阶环境形成重力碎屑流+牵引流的沉积岩相特征，粒序层、厚层块状层、叠复递变层广泛分布，反映出明显的高频事件沉积特征。尤其是断阶根部，由于坡度突变，流体携带粗碎屑快速卸载，集中堆积，形成厚层贫泥砾岩的集中发育带。

图  7  中拐凸起佳木河组断阶型扇三角洲沉积模式

Figure 7.  Depositional model of the fault⁃terrace⁃controlled fan delta in the Jiamuhe Formation, Zhongguai uplift

以中佳14井区为例，北部物源穿越红3井东断裂，在断裂带向物源方向表现为厚层泥石流夹辫状水道的砾岩沉积。由于红3井东断裂同沉积生长的特点，在断裂带以南形成高势差水下沉积环境，洪积扇高泥质含量碎屑物在重力作用和牵引流共同控制下，高能态入湖，形成水下扇体沉积，粗碎屑物与细粒泥质成分分离，形成厚层块状粒序层理砾岩，中佳701井和中佳7井周缘，由于断裂带附近以重力垮塌作用为主，形成棕褐色或红褐色泥质支撑砾岩，其余整体表现为以灰褐色或浅褐灰色砂质支撑中粗砾岩为主，细粒泥质则以夹层形式沉积于水道间或向坳陷区悬浮搬运。与此同时，受同沉积断阶影响，近断裂带断阶处形成的厚层粗碎屑沉积，在凹陷区各断阶附近，受重力和水道控制，形成次级水下扇体向前延伸，经过二次水下扇体的搬运，前期的贫泥粗碎屑夹少量含泥砾岩，以碎屑流和牵引流形式被再分配沉积，形成厚层块状、粒度粗、贫泥质、砂质支撑的砂砾岩体。以中佳142井为例，佳木河组纵向201.6 m岩心整体以厚层砂质粗砾岩和中粗砾岩为主，仅局部发育薄层泥岩，为后期油气成藏奠定了重要的储层物质基础。

中拐凸起佳木河组厚层砾岩的形成是多类型环境参数耦合作用的结果。构造发育情况、物源供给特征、搬运介质变化与沉积地貌条件相互影响，形成满凹砾岩的时空展布格局。

1） 断坳转换期提供充足物源供给

中拐凸起处于准噶尔盆地西北缘的山前坳陷区，石炭纪至早二叠世，区域构造背景表现为伸展—弱张扭应力场，为裂陷—断陷的初始阶段（吴孔友等，2017），石炭系基底断裂开始活动，形成早期断阶式地貌雏形，为后期继承性断裂活动构造的发育奠定了基础。早中二叠世断—坳转换背景下，区域应力场由伸展向挤压走滑过渡，盆地由裂陷向坳陷转换，坳陷边缘持续活动的同沉积断裂为凹陷区提供了丰富的物源供给。以中佳地区最大主物源方向为例（图8），红3井东断裂在早二叠世持续逆冲推覆（吴孔友等，2017；张欣欣等，2018；李道清等，2024），北部凸起区持续抬升，形成物源区与沉积区之间的高势差，凸起区石炭系火山岩为凹陷区提供了丰富的安山岩和玄武质安山岩碎屑。

图  8  垂直红3井东断裂带佳木河组最大主物源方向地震剖面

Figure 8.  Seismic profile along the fault belt of east of well Hong 3, showing the direction of the main maximum sediment⁃source supply of the Jiamuhe Formation

2） 短时强降水形成复杂搬运机制

佳木河组沉积期在泛大陆内部环境及盆地封闭性的共同作用下，整体表现为干旱—半干旱气候背景（吴绍祖，1998；曹正林等，2024），降水以间歇性强降水事件为主，易诱发短时洪水，从而在短期内形成强物源供给和高能洪流活动。北部凸起区粗碎屑物在高势差背景下，随高能泥石流或洪流穿越红3井东断裂，持续向凹陷区搬运粗碎屑，为中拐地区满凹砾岩的发育提供了强有利的水动力条件。

3） 边缘同沉积断裂造就高可容纳空间背景

中拐地区佳木河组沉积区为准噶尔盆地西部坳陷斜坡区上的局部凹陷（图8），沉积面积为200~220 km²，平面跨度小，展布范围窄，断裂凸起区持续供给的粗碎屑未经过长距离的搬运，集中沉积于该局部凹陷之内，因此平面上粒度分异小，整体呈现砾岩沉积的特点。

中拐凸起以南—中部鼻凸以西（图2），沉积水深差异显著，导致砂砾岩颜色平面变化大。红车断裂带附近井位以及红3井东断裂附近少数井位呈现为浅水氧化环境的褐红色或杂色，远离断裂带向凹陷区，岩石颜色多表现为深水沉积的浅灰或浅绿灰色，呈水下弱还原环境沉积的特点。浅水氧化色岩石砾间多富泥质杂基，泥石流沉积富足，深水还原色岩石砾间为贫泥质杂基、富砂质或细砾支撑的特点，主要为水下分流河道与碎屑流沉积，该类型岩相和微相展布样式与区域断裂发育史密切相关。红车断裂带与红3井东断裂具有同沉积断裂的特点（图8），形成水上洪积扇平原沉积区与水下前缘沉积区的高势差背景，富泥质杂基砾岩进入水下沉积区后，在高能水动力条件下，细粒杂基呈悬浮式搬运为主，与砾石颗粒直接分离，形成了砾岩贫泥的特点。与此同时，同沉积断裂背景下，凹陷区可容纳空间持续增加，为厚层砾岩储层的形成提供了持续加积的可能。

4） 多期断阶发育控制砾岩进积展布

除盆缘逆冲推覆断裂带之外，佳木河组沉积期凹陷区内发育多区域小型逆冲和同沉积走滑断层（吴孔友等，2017；李道清等，2024），形成多断阶的沉积背景（图7，9）。凸起物源区提供的粗碎屑物被搬运至同沉积断裂带后，进入凹陷区水下沉积环境，在水下断阶的控制下，重力流与牵引流共同作用，形成多次断阶型水下扇沉积，粗碎屑沉积物通过水下扇分流河道和多区域重力碎屑流接力的形式，持续向凹陷前缘进积搬运，形成了满凹的砂砾岩沉积展布特征。

图  9  中拐凸起凹陷区断阶分布地震示意图

Figure 9.  Seismic profile showing the distribution of fault⁃terraces in the depression area of the Zhongguai uplift

准噶尔盆地中拐凸起佳木河组油气勘探经历了由发现验证向沉积模式主导的深化转变过程。早期以拐3井获得工业气流为代表，证实了佳木河组冲积扇型粗碎屑岩具备成藏潜力，但对沉积体系类型、优质储层发育以及油气富集控制作用认识不足；随着新光1井等多口井油气显示与试油见流，逐步明确沉积相带展布与油气分布的关系，勘探思路由单一构造目标转向沉积相约束下的综合地质评价，促进了沉积相的系统研究。近年来，通过多口高产井及连续取心资料的积累，深化了砂砾岩储层“甜点”形成机制的认识，沉积认识由相带划分向沉积体系与沉积模式提升，最终形成了断阶型扇三角洲沉积模式。断阶型扇三角洲砾岩沉积模式揭示了优质砂砾岩储层的发育特征及其形成机制，对中拐凸起佳木河组油气勘探具有重要意义。一方面，断—坳转换阶段持续活动的同沉积断裂不仅为粗碎屑物质提供了稳定的物源供给和高势差沉积环境，而且通过断阶式地貌构建了有利于厚层砾岩持续加积的沉积空间，使近断裂带及其向凹陷过渡部位成为厚层、贫泥、砂质支撑砾岩的集中发育区，是优质储层最具潜力的空间单元。另一方面，在短时性洪流、泥石流与牵引流的共同作用下，粗碎屑物质在水下高能环境中发生有效快速分选与再分配，形成多期叠置的水下扇及次级水下扇体，该类砂砾岩体粒度粗、泥质含量低、纵向旋回叠置频繁，为优质储层的形成提供了良好的物质基础。同时，多期同沉积断阶控制下的扇体前展与叠置，不仅增强了优质储层的纵向叠合和横向连通，也有利于断裂输导体系与砂砾岩体之间形成良好的配置关系，为油气近源充注、短距离运移及规模性聚集提供了优越的储集与输导条件。在断阶型扇三角洲沉积模式的指导下，中拐地区先后发现了中佳142井、中佳14井以及中佳143井等高产油气井，为佳木河组油气藏的规模集中勘探提供了统一的沉积学框架。

（1） 中拐凸起佳木河组粗碎屑岩为二叠系断—坳转换背景下的断阶型扇三角洲沉积，粗碎屑主要由碎屑流、高密度洪流和牵引流共同搬运，形成平原泥石流和洪积扇向前缘水下扇的演变机制，多期扇体在凹陷区内纵向厚层加积、侧向接替进积，形成满凹展布的砾岩沉积体。

（2） 研究区断阶型扇三角洲的形成主要受四方面因素控制：断—坳转换期稳定而充足的物源供给为水下扇体持续前展提供物质基础；短时强降水造就复杂搬运机制；同沉积断裂创建高可容纳空间有利于厚层砾岩持续加积；断阶发育的古地理背景是砾岩满凹展布的关键。

（3） 断阶型扇三角洲沉积模式的建立，深化了对中拐凸起佳木河组砾岩储层成因及空间展布规律的认识，为优选有利勘探区带和部署近断裂带及断阶控制下的“甜点”井位提供了重要地质依据。该模式揭示了类似断坳转换背景下近源高能粗碎屑沉积形成厚层、贫泥质优质储层的内在规律，可为其他盆地凹陷斜坡带、断裂转换带及隐伏断阶带的深层—超深层粗碎屑岩油气勘探提供类比依据。

数据可用性声明

支撑本研究的科学数据已在中国科学院科学数据银行（Science Data Bank，ScienceDB）平台公开发布，访问地址为https://cstr.cn/31253.11.sciencedb.cjxb.00032和https://doi.org/10.57760/sciencedb.cjxb.00032。