准噶尔盆地二叠系芦草沟组为云质细粒混积岩,具有高有机质含量,是中国致密油勘探的重要领域。该类特殊的富有机质混积岩的岩石学特征、沉积过程等基础研究薄弱,沉积类型及控制因素尚未明确。论文以新疆准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组作为主要研究对象,综合运用岩心观察、普通薄片、荧光薄片鉴定、X射线衍射分析,扫描电镜分析、阴极发光分析、碳氧同位素测试、主微量元素测试、干酪根组分鉴定、有机组分全岩光片鉴定等技术方法,分析研究区富有机质混积岩组分含量、岩性类型,明确沉积相带及沉积环境特征、探讨沉积环境对富有机质混积岩沉积过程的影响,总结富有机质混积岩的沉积类型及控制因素,为咸化湖盆富有机质混积岩勘探开发提供依据。基于岩心、测井、地震和有机地球化学等资料,对吉木萨尔凹陷芦草沟组地层进行了层序地层学研究,采用三分型层序地层划分方案划分体系域。芦草沟组发育二个三级层序和五个体系域,层序Ⅰ发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域,层序Ⅱ由湖侵体系域和高位体系域组成。芦草沟组沉积时期以湖相沉积为主,湖泊水深高频变化,沉积环境包括浅水环境和深水环境,发育三角洲前缘、碳酸盐岩浅滩、砂质浅滩、云坪、混合坪以及泥坪、半深湖-深湖沉积亚相。芦草沟组沉积时期以干旱炎热气候为主,受大气降雨和蒸发作用影响,湖泊水位周期性变化。芦草沟组下甜点体沉积时期湖盆为短时间水体开放的深水型闭流湖泊,上甜点体沉积时期为浅水型闭流湖泊。沉积时期湖泊水体盐度普遍较高,具有从沉积早期向晚期逐渐增高的变化趋势。吉木萨尔凹陷芦草沟组矿物成分多样,组分复杂。石英、长石和白云石较高且含量相当,粘土矿物含量较低。岩石组分包括陆源碎屑组分、碳酸盐组分、火山碎屑组分和有机质组分。在岩石组分类型、特征和含量分析的基础上,以陆源碎屑、碳酸盐及火山碎屑为端元,岩石组分以5%和50%为界,采用“四组分三端元”的分类方案,基于三级命名原则进行岩性划分,划分出陆源碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山碎屑岩类和正混积岩类共4大类。根据富氢有机质组分类型、特征及有机碳含量为1.5%为界,将岩石类型划分为富有机质混积岩和贫有机质混积岩。结合沉积构造特征,划分出18种混积岩相类型,其中九种为富有机质混积岩相,以碳酸盐型混积岩相和火山碎屑型混积岩相为主。综合利用有机岩石学、地球化学参数识别等多种方法,明确了有机质组分类型、含量、赋存状态及分布规律。有机组分母质类型以Ⅰ-Ⅱ₂型为主,少量Ⅲ型,有机质组分以腐泥组为主,其次为镜质组和惰质组,壳质组较少,次生组分含量普遍较高。腐泥组以无结构藻类体、无定形体为主,来源于藻类及其他低等水生生物,呈藻纹层,具有橙黄-橙红色荧光特征。镜质组和惰质组主要来源于陆生高等植物,仅局部岩性层段富集。次生组分包含贫氢次生组分和富氢次生组分。根据富氢有机质组分的含量、荧光特征等,将有机质组分在岩石中赋存状态划分为层状、似层状、顺层富集、局部富集和零星分散型五种类型。层状、似层状、顺层富集型主要发育在低能缺氧的深湖-半深湖沉积环境,局部富集和零星分散型主要发育在高能富氧的滨-浅湖环境。根据沉积学、有机岩石学、地球化学特征,划分出五类沉积有机相,其中沉积有机相A、B、C类是有利相类型。开展了沉积有机相单井、连井和平面分布特征分析,下甜点段有利相带发育于凹陷中西部大部分地区,上甜点段主要发育于凹陷东部,呈南北向展布,西部也有小范围分布。在明确岩石矿物成分、有机质类型的基础上,结合古气候、古水体环境分析,总结了有机质富集的原因:火山灰水解提供营养成分是诱因、生产力勃发是基础、还原保存环境是关键。芦草沟组有机质组分以水生藻类为主,在适合的温度、充足的养分条件下能够快速的繁盛生长。沉积时期盆地范围火山活动频繁,大量的细小火山物质漂落湖中水解提供大量营养元素,高温的气候条件下,造成湖泊中藻类大量繁殖,形成持续的高生产力水平。受强烈蒸发作用,湖盆水体以咸水为主,湖泊底部具有强还原性,形成有利的保存环境。泥-粉砂级的沉积物质有利于有机质组分的沉积,富有机质岩多沉积在安静缺氧的半深湖-深湖或其他低洼地带。湖盆周缘水动力较强为氧化环境,不利于藻类的保存,周期性注入的地表水能够携带陆源高等植物入湖,由于碳屑颗粒较大,多沉积在浅湖环境中。明确了吉木萨尔凹陷芦草沟组混合沉积特征及沉积类型,在此基础上归纳和探讨了混合沉积的主要控制因素。芦草沟组混积岩可分为层内混积和层系混积两类,混合沉积类型包括渐变式混合沉积和突变式混合沉积。从构造运动、古气候、湖平面变化、物源供给等方面探讨了混合沉积特征、类型及分布的影响因素。构造活动控制盆地形态,影响沉积区的分布,构造活动导致火山喷发为混合沉积提供了一种特殊的岩石组分类型。火山活动导致气候变得炎热,火山物质入湖水水解能够为水生生物提供营养物质,促使其大量繁盛,为有机质富集提供物质基础。同时干旱炎热的气候、藻类的勃发和火山物质水解提供的Ca、Mg离子有利于碳酸盐矿物的析出,基于以上认识,建立了陆相咸化湖泊多沉积组分混杂、高有机物质富集的沉积模式。