风城油砂露头中的地质现象

沈建林

新疆准噶尔盆地油气资源非常丰富，从2002年以来，每年产出的原油一直保持在1000万吨以上。在盆地周缘的山前地表，分布有上百处多种类型的油气显示，如油泉（图1）、泥火山（图2）、沥青丘、沥青脉、油砂露头等。

图1 克拉玛依市北郊黑油山上的油泉

图2 天山北麓艾其沟泥火山（天然气携带泥砂喷出地表而形成）

1992年，笔者有幸参与了准噶尔盆地西北缘风城油砂露头区的野外地质调查（图3、图4）。这里的油砂露头，是河流相砂岩油藏遭受风化破坏后的残余部分，对认知河流相砂岩油藏的地质特点具有直观的野外课堂意义。

图3 风城油砂露头区地貌景观

图4 野外调查途中以油砂露头为背景留影（1992年）

风城油砂露头区面积约8平方千米，位于准噶尔盆地西北缘哈拉阿拉特山山前（图5），地势北高南低，海拔330～465米。在此之南约6千米处，即为著名的5A级旅游景区世界魔鬼城。2005年《中国国家地理》杂志将这一景区评为中国最美的雅丹地貌。

图5 风城油砂露头区位置及地质概图

风城油砂露头区的基岩为石炭系地层，其岩性主要为浅海相陆源碎屑岩，夹中酸性喷发岩、火山碎屑岩和碳酸盐岩。下白垩统吐谷鲁群（K1tg）超覆沉积于石炭系之上，总体上向东南方向平缓倾斜，倾角为2°左右（图6、图7）。

图6 下白垩统吐谷鲁群（右）超覆沉积在石炭系（左）之上

下白垩统吐谷鲁群（K1tg）底部为灰绿色、灰褐色砾岩，含稠油，最大厚度约31米。在油砂区北部，底砾岩之上为油砂夹钙质砂岩薄层，最大出露厚度约14米（图7）。在油砂区南部，底砾岩之上主要为油砂层和粉砂质泥岩互层（图8、图9）。

图7 油砂夹钙质砂岩薄层，最大出露厚度约14米

图8 两层油砂夹一层灰黄色粉砂质泥岩

图9 风城油砂露头区剖面示意图

油砂区内的砂岩层，普遍存在河流沉积环境所特有的大型槽状交错层理（图10）、大型板状交错层理（图11）、平行层理（图12）和冲刷面等沉积构造。进一步的粒度分析等研究，揭示此地的砂岩主要是在辫状河环境下沉积形成，古水流方向为自北向南。

图10 油砂中的大型槽状交错层理

图11 油砂中的大型板状交错层理

图12 油砂中的平行层理

在河流相沉积环境中，河水会不定期地发生横向摆动和冲刷，导致沉积岩层发生侧向变薄甚至尖灭。在风城油砂露头区内，这种现象多有所见（图13、图14、图15）。

图13 油砂层侧向尖灭

图14 三层油砂中最下层油砂发生侧向尖灭

图15 两层油砂之间的泥岩遭受水流冲刷而发生侧向变薄

在油砂露头剖面上，多处可见不含油的钙质砂岩薄层（图7）、钙质结核（图16、图17）及钙质砂岩团块（图18）。

图16 油砂中的钙质结核（左上角）

图17 油砂中的钙质结核

图18 油砂中的钙质砂岩团块及垂直张裂缝

风城油砂露头区的岩层剖面上，常见垂直于地表的张裂缝发育（图18），也可见到小型正断层将油砂层错断的现象（图19）。这表明在新生代期间，本地区曾受到区域性的张应力作用。魔鬼城景区附近的天然沥青脉,产出于规模较大的垂直张裂缝中（图20、图21），其成因应与这一区域性的张应力作用有关。

图19 小型正断层将油砂层错断

图20 魔鬼城景区附近产出天然沥青脉的巨大垂直张裂缝

图21 魔鬼城景区附近产出天然沥青脉的垂直张裂缝

风城油砂露头区是一个良好的油藏地质野外课堂，这是大自然赐予我们的珍贵遗产，期望能够得到妥善保护而长存于世。

沈建林

2022年4月26日于新疆克拉玛依