馮有良 吳河勇 劉文龍
(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083;2.大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院 黑龍江大慶 163000)
徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組四段層序地層與沉積體系發(fā)育特征
馮有良1吳河勇2劉文龍2
(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083;2.大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院 黑龍江大慶 163000)
徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組四段是裂谷盆地火山噴發(fā)背景下發(fā)育的粗碎屑巖地層,是天然氣儲(chǔ)層。利用該區(qū)鉆井、巖芯、測(cè)井和高分辨率三維地震資料,按照層序地層的原理對(duì)營(yíng)四段層序地層進(jìn)行了分析,以巖相分析為基礎(chǔ)確定了營(yíng)四段沉積體系類型。研究表明徐家圍子斷陷營(yíng)四段發(fā)育營(yíng)四下層序(Sq1)和營(yíng)四上層序(Sq2)兩個(gè)三級(jí)層序。營(yíng)四下層序發(fā)育在火山噴發(fā)后形成的孤立的3個(gè)火山湖盆之中;營(yíng)四上層序(Sq2)發(fā)育在湖盆整體下沉形成的一個(gè)相對(duì)完整的湖盆之中。營(yíng)四下層序發(fā)育時(shí)期湖盆分割性強(qiáng)、湖泊深淺懸殊,主要發(fā)育近物源的沖積扇、扇三角洲沉積體系。以發(fā)育粗礫巖,中礫巖相組合為特征。營(yíng)四上層序發(fā)育在一個(gè)相對(duì)完整的大湖盆之中,發(fā)育了規(guī)模較大的北部物源辮狀河三角洲體系和南部物源河流三角洲沉積體系。以發(fā)育中礫巖、細(xì)礫巖和粗砂巖相組合為特征。辮狀河三角洲沉積體系以發(fā)育厚度較大,分布面積較廣的礫質(zhì)辮狀平原為特征。河流三角洲以發(fā)育近源礫質(zhì)曲流河為特征。由于湖盆古地貌背景由營(yíng)四下層序沉積時(shí)期的分割性強(qiáng)小湖盆演化為營(yíng)四上層序沉積時(shí)期的相對(duì)完整的大湖盆,主要沉積體系也由營(yíng)四下層序的沖積扇和扇三角州,演變?yōu)闋I(yíng)四上層序的辮狀河三角洲和河流三角洲體系。三角洲前緣相儲(chǔ)層物性好是天然氣的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。
層序地層 辮狀河三角洲 扇三角洲 火山盆地 下白堊統(tǒng) 徐家圍子斷陷
裂谷盆地火山噴發(fā)背景下發(fā)育的以火山巖礫、變質(zhì)巖礫和沉積巖礫為主的粗碎屑巖地層,主要發(fā)育在火山噴發(fā)較強(qiáng)裂的同裂谷盆地。大量的火山噴發(fā)在改變盆地古地貌的同時(shí),火山噴發(fā)形成的火山熔巖、火山碎屑巖也可作為河流搬運(yùn)的主要碎屑之一,形成具有火山噴發(fā)背景下發(fā)育的以火山巖礫為主的粗碎屑沉積體系[1,2]。松遼盆地下白堊統(tǒng)徐家圍子斷陷營(yíng)城組四段(K1y4)發(fā)育的大套礫巖體,就是在盆地裂陷收斂幕營(yíng)城組三段(K1y3)酸性火山巖噴發(fā)后,覆蓋在該酸性火山巖之上的含大量酸性火山巖礫石的砂礫巖體。近年來(lái)隨著徐家圍子深層天然氣的勘探開(kāi)發(fā),對(duì)該砂礫巖體沉積巖石學(xué)特征、沉積相及儲(chǔ)層特征已有較為深入的研究[3,4]。本文主要是利用徐家圍子斷陷連片高分辨率三維地震、巖芯、測(cè)井、錄井資料開(kāi)展?fàn)I四段礫質(zhì)地層高精度層序地層、沉積微相發(fā)育特征研究,探討火山巖噴發(fā)背景下礫質(zhì)粗碎屑巖沉積體系發(fā)育特征及時(shí)空演變。
徐家圍子斷陷是松遼早白堊紀(jì)同裂古盆地發(fā)育的眾多斷陷群中的一個(gè)。該斷陷西臨中央古隆起,東接朝陽(yáng)溝凸起,北部以鞍部與林甸黑魚(yú)泡斷陷溝通。南與王府-鶯山斷陷相連(圖1)。該斷陷是一個(gè)總體走向北西西(NWW)的具有西斷東超結(jié)構(gòu)的復(fù)式箕狀斷陷面積5 400 km2。
徐家圍子斷陷構(gòu)造格局在平面上可劃分為徐西陡坡斷裂帶;宋西中央斷裂帶;東部緩坡帶;豐樂(lè)低凸起;宋站低凸起以及安達(dá)洼陷、杏山洼陷、豐樂(lè)南洼陷、徐西洼陷等9個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。
斷陷期地層自下而上發(fā)育侏羅系火石嶺組,白堊系下白堊統(tǒng)沙河子組、營(yíng)城組?;鹗瘞X組發(fā)育安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r夾薄層黑色泥巖、礫巖、粉砂巖及薄煤層,屬于盆地的初始斷陷幕。沙河子組下部發(fā)育厚層砂質(zhì)泥巖夾煤層,上段發(fā)育灰色泥巖夾砂巖、礫巖,屬于盆地主裂陷幕。營(yíng)城組自下而上發(fā)育四個(gè)亞段:營(yíng)一段為流紋巖、紫紅色及灰白色凝灰?guī)r;營(yíng)二段為灰黑色砂質(zhì)泥巖、綠灰和雜色砂礫巖夾煤層;營(yíng)三段為厚層安山巖、安山玄武巖;營(yíng)四段下部為厚層灰黑、灰色泥巖夾砂巖、礫巖;營(yíng)四段上部發(fā)育厚層礫巖夾薄層砂巖,屬于盆地裂陷收斂幕。營(yíng)四段是盆地深層天然氣勘探的主要目的層位也是本文研究的主要層段。
圖1 徐家圍子斷陷區(qū)域位置及構(gòu)造綱要圖Fig.1 Regional structural location and outlinemaps of faulted depression of Xujiaweizi
本文對(duì)研究區(qū)營(yíng)四段層序地層的劃分采用Van Wagoner經(jīng)典的層序地層劃分方法和術(shù)語(yǔ)體系[5]。以三級(jí)層序作為基本層序,在三級(jí)層序單元內(nèi)部再劃分體系域、四級(jí)層序。
礫巖或角礫巖按照礫石或角礫的直徑劃分為細(xì)礫(角礫)巖、中(角礫)礫巖、粗(角礫)礫巖和巨礫(角礫)巖[6]。
研究區(qū)層序地層和沉積體系的研究基于研究區(qū)3 000 km2的高精度三維地震資料、146口井的測(cè)井曲線、26口井的巖芯資料特別是徐1-2井280 m和徐深9-1井90m的系統(tǒng)取芯資料的認(rèn)真分析和系統(tǒng)研究。
層序地層單元的劃分和格架的建立方法,首先是在骨干地震剖面上識(shí)別三級(jí)層序界面和體系域界面,然后是利用測(cè)井、錄井及巖芯資料以合成錄地震記錄為紐帶進(jìn)行層序地層的劃分和井間對(duì)比。然后在層序格架內(nèi)部利用巖相、地震相、測(cè)井相和沉積構(gòu)造組合資料進(jìn)行沉積相識(shí)別及沉積體系發(fā)育特征研究。
圖2 營(yíng)四段層序劃分Fig.2 The of sequence stratigraphy of the fourth member of Yingcheng Formation
根據(jù)徐家圍子斷陷營(yíng)四段地層發(fā)育特征,地層旋回性和巖相發(fā)育特征,把徐家圍子斷陷期地層序列作為一個(gè)超層序組;初始裂陷幕火石嶺組為超層序1 (SSq1),主裂陷幕沙河子組為超層序2(SSq2),裂陷收斂幕營(yíng)城組為超層序3(SSq3)(圖2)。
在營(yíng)城組超層序3(SSq3)內(nèi),對(duì)營(yíng)四段砂礫巖為主的地層根據(jù)三級(jí)層序界面發(fā)育和地層旋回特征可以劃分出兩個(gè)三級(jí)層序即營(yíng)四下層序(Sq1)和營(yíng)四上層序(Sq2)。
由于營(yíng)四上層序(Sq2)厚度大、發(fā)育完整,根據(jù)巖石的組合方式和測(cè)井曲線特征可在低位域可進(jìn)一步劃分出2個(gè)四級(jí)層序(圖2)。
首先根據(jù)礫石直徑把營(yíng)四段粗碎屑巖劃分為粗礫巖相、中礫巖相、細(xì)礫巖相、粗砂巖相和中細(xì)砂巖相5個(gè)巖相大類,然后再根據(jù)每大類巖相的沉積構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)和顏色進(jìn)行巖相的進(jìn)一步劃分和成因解釋。
粗礫巖相1(Cc1):該巖相的基本特征表現(xiàn)為礫石磨圓度低,分選差,粗礫和細(xì)礫大小混雜。成分主要為火山噴發(fā)巖。粉砂、細(xì)砂或細(xì)礫、中礫作為基質(zhì)。沉積環(huán)境被解釋為陸上近物源區(qū)的泥石流沉積(圖3)。
粗礫巖相2(Cc2):該巖相的基本特征表現(xiàn)為礫石的軸向定向排列到疊瓦結(jié)構(gòu),差到中等磨圓度,分選中等到差。礫石為次圓到次棱角狀,砂到細(xì)礫為基質(zhì),屬于基質(zhì)支撐的礫石軸定向排列的粗礫巖。沉積環(huán)境被解釋為辮狀河道沉積(圖3)。
中礫巖相1(Pc1):礫石成分主要為凝灰?guī)r,礫石磨圓差到中等,礫石呈現(xiàn)次棱角到次圓。分選差到中等。礫石軸向雜亂,顆粒點(diǎn)線接觸。礫石間為泥質(zhì)和粉砂作基質(zhì)。沉積環(huán)境被解釋為近源辮狀河道(圖 4,Pc1,宋深5,2 886 m)。
圖3 粗礫巖相Fig.3 lithofacies of cobble conglomerate
圖4 Pc1-Pc5中礫巖相Fig.4 Lithofacies of pebble conglomerate from Pc1 to Pc5
中礫巖相2(Pc2):底部含粗礫磨圓好,圓到次圓。中上部為中礫到細(xì)礫。礫石軸向定向排列,局部為疊瓦狀排列,點(diǎn)接觸,砂和細(xì)礫做基質(zhì)含量高。而且基質(zhì)含量向上增多。沉積環(huán)境被解釋為礫質(zhì)砂壩或河道滯留(圖4,Pc2,徐深6-3,3 517 m)。
中礫巖相3(Pc3):礫石主要為凝灰?guī)r、流紋巖、石英。磨圓好,礫石為圓到橢圓。礫石軸向定向到疊瓦狀排列,礫石間為點(diǎn)線接觸顆粒支撐。礫石間不含或含少量砂質(zhì)基質(zhì)。沉積環(huán)境被解釋為淺的辮狀河道(圖4,徐深1-2,Pc3,3 277.6 m)。
中礫巖相4(Pc4):礫石主要為凝灰?guī)r、流紋巖、石英。磨圓好,礫石為圓到橢圓。礫石軸向定向排列。礫石間為點(diǎn)到線接觸顆粒到基質(zhì)支撐。沉積環(huán)境被解釋為礫質(zhì)壩沉積(圖4,Pc4,徐深1-2,3 304.3 m)。
中礫巖相5(Pc5):礫石磨圓度高,礫石成分為火山巖和石英礫。礫石成疊瓦狀排列。礫石間為少量砂質(zhì)基質(zhì)。沉積環(huán)境被解釋為辮狀河道(圖4,Pc5,徐深6-3,3 518.85 m)。
細(xì)礫巖相1(Gc1):礫石分選磨圓度較高,礫石軸向定向排列,基質(zhì)到顆粒支撐。含少量粉砂質(zhì)雜基。沉積環(huán)境被解釋為礫質(zhì)壩的上部單元(圖5,Gc1,徐深6-3,3 500.98 m)。
細(xì)礫巖相2(Gc2):礫石分選好,磨圓度高。礫石成分主要為火山巖和少量石英。該細(xì)礫巖顆粒支撐,顆粒間發(fā)育粒間孔和溶蝕孔隙。沉積環(huán)境被解釋為淺的辮狀分支水道(圖5,Gc2,徐深6-3,3 521.1 m)。
細(xì)礫巖相3(Gc3):礫石以細(xì)礫巖為主,磨圓度中等到高,分選較好。礫石軸有定向性。礫石分布于中細(xì)砂巖形成的基質(zhì)中,砂質(zhì)基質(zhì)含量大約在25%左右。該細(xì)礫巖具有下部礫石粒度細(xì)砂質(zhì)雜基含量高,中上部礫質(zhì)顆粒較粗,砂質(zhì)雜基含量降低的特點(diǎn)。沉積環(huán)境被解釋為辮狀三角洲河口壩或河道砂壩(圖5,Gc3,徐深27,3 735.39 m)。
粗砂巖相1(Cs1):粗砂巖含細(xì)礫、到中礫,細(xì)礫石磨圓好,中礫巖磨圓度差,礫石縱向分布表現(xiàn)為下細(xì)上粗的反旋回結(jié)構(gòu)。砂巖發(fā)育交錯(cuò)層理。砂巖底部與泥巖接觸可發(fā)育重荷模。沉積環(huán)境被解釋為(辮狀河)三角洲河口壩(圖7,Cs1,徐深9-1,3 651.78 m)。
粗砂巖相2(Cs2):塊狀粗砂巖,底部發(fā)育沖刷面和細(xì)礫,礫石疊瓦狀排列。中上部為塊狀粗到中砂巖。沉積環(huán)境被解釋為河道砂壩(圖6,Cs2,徐深6-3,3 521.55 m)。
粗砂巖相3(Cs3):粗砂巖成分成熟度低主要是火山巖碎屑,發(fā)育平行層理。沉積環(huán)境被解釋為河道砂壩或河口壩(圖6,Cs3,徐深1-2,3 260.9 m)。
圖5 細(xì)礫巖類Gc1-Gc3巖相Fig.5 Lithofacies of granular conglomerate from Gc1 to Gc3
圖6 粗砂巖類Cs1-Cs6巖相Fig.6 Lithologic facies of coarse sandstone from Cs1to Cs6
圖7 中砂巖類Ms1-Ms2巖相Fig.7 Lithofacies ofmedium sandstone
粗砂巖相4(Cs4):該成因相的基本特征是由多個(gè)發(fā)育沖刷面、細(xì)礫巖到粗砂的正遞變層理粗砂巖構(gòu)成。礫石分選磨圓度低。沉積環(huán)境被解釋為水下分流河道或重力流水道(圖6,Cs4,徐深1-2,3 449.1 m)。
粗砂巖相5(Cs5):基本特征是底部發(fā)育沖刷面和由細(xì)礫巖到粗砂巖的粗尾遞變構(gòu)成的鮑瑪序列的A段,塊狀層理粗砂巖構(gòu)成的B段和發(fā)育交錯(cuò)層理中粗砂巖構(gòu)成鮑瑪序列的C段。沉積環(huán)境被解釋為重力流水道或水下分流水道(圖6,Cs5,徐深1-2,3 456.01 m)。
粗砂巖相6(Cs6):該粗砂巖的基本特征是粗砂質(zhì)碎屑分布在泥質(zhì)基質(zhì)之中,顆粒分選磨圓程度差。沉積環(huán)境被解釋為水下重力流中的碎屑流沉積(圖6,Cs6徐深1-2,3 457.9 m)。
中砂巖相1(Ms1):塊狀結(jié)構(gòu)(圖7,Ms1,徐深9-1,3 646.)。沉積環(huán)境被解釋為河口壩。
中砂巖相2(Ms2):中細(xì)砂巖發(fā)育波狀層理,波紋間可能發(fā)育碳屑。成因被解釋為河口壩(圖7, Ms12,徐深9-1,3 610.59 m)。
營(yíng)四段發(fā)育的主要沉積體系前人也作過(guò)研究,一些人認(rèn)為是一套扇三角洲-湖泊體系[7],而另外一些人則認(rèn)為還發(fā)育有沖積扇-河流體系、辮狀河三角洲體系及湖泊體系[8]。
本文根據(jù)巖芯觀察、巖相、地震相和測(cè)井相分析,結(jié)合營(yíng)四段沉積時(shí)古地貌特征研究,認(rèn)為營(yíng)四段發(fā)育沖積扇;扇三角洲沉積體系;辮狀河平原-辮狀三角洲沉積體系;河流三角洲及濱淺湖沉積體系。其沉積亞相及微相特征如下:
沖積扇主要發(fā)育在營(yíng)四下層序(Sq1)。
沖積扇的主要巖石組合特征表現(xiàn)為粗礫巖、中礫巖和細(xì)礫巖與紅色泥巖構(gòu)成向上變細(xì)變薄序列。
按照巖石組合特征沖積扇可以細(xì)分為近端扇、扇中和遠(yuǎn)端扇三個(gè)亞相。
5.1.1 近端扇亞相
為厚層粗礫巖、中礫巖構(gòu)成的正旋回。近端扇礫巖主要為分選磨圓較差、棱角、次棱角狀的礫石砂泥做雜基。發(fā)育Cc1巖相。成因解釋是泥石流。
5.1.2 扇中亞相
為粗礫巖、中礫巖與紫紅色泥巖構(gòu)成的正、反旋回。其礫巖主要為分選較好到中等,砂質(zhì)及細(xì)礫為基質(zhì)的礫巖。發(fā)育多個(gè)沖刷面。由Cc2及Pc1巖相構(gòu)成。其成因解釋是辮狀分流河道。另外還有辮狀分流河道間的紅色泥巖。
5.1.3 扇端亞相
其巖石組合主要表現(xiàn)為紫紅色泥巖夾薄層砂巖。其自然伽馬曲線為鋸齒狀。
扇三角洲是沖積扇提供沉積物并主要發(fā)育于水下或完全發(fā)育于水下的楔狀體,扇三角洲是活動(dòng)的沖積扇與水體之間的沉積[9,10]。
扇三角洲在徐家圍子斷陷主要發(fā)育在營(yíng)四下火山巖盆地及營(yíng)四上斷陷西陡坡徐西斷裂帶,升平凸起的周邊及宋站地區(qū)。其巖相組合為一套由粗角礫巖相(Cc1,Cc2巖相)、中礫巖相(Pc1巖相)、細(xì)礫巖相(Gc3)、含礫砂巖及粗砂巖相(Cs1-5巖相)為主與紫紅色泥巖、灰綠色泥巖、灰色泥巖構(gòu)成向上變粗的反旋回結(jié)構(gòu)。自然電位曲線表現(xiàn)為明顯的反旋回特征。地震剖面上為楔形反射結(jié)構(gòu)或前積反射結(jié)構(gòu)(圖8)。據(jù)巖相組合、測(cè)井相、地震相特征,扇三角洲可劃分為扇三角洲平原,扇三角洲前緣和前扇三角洲三個(gè)亞相。
5.2.1 扇三角洲平原亞相
是扇三角洲的水上沉積部分。其巖相組合為角礫巖(Cc1相)、含角礫的中礫巖(Pc1相)、細(xì)礫巖(Gc3)夾灰綠色泥巖、碳質(zhì)泥巖構(gòu)成的正旋回。據(jù)其巖相組合和沉積構(gòu)造特征,扇三角洲平原還可進(jìn)一步劃分為:泥石流沉積、辮狀分流河道、泛濫盆地及沼澤沉積。
泥石流:以塊狀粗角礫巖(Cc1相)及中礫巖(Pc1)為主,角礫及礫石直徑可大于64 mm,一般12 ~64 mm,呈棱角狀、次棱角及次圓狀。角礫及礫石主要為火山質(zhì),泥質(zhì)砂巖、粉砂和細(xì)礫為基質(zhì),構(gòu)成的次棱角狀粗礫巖和差到中等磨圓的中礫巖(圖3)。
辮狀分流河道沉積:為一套含角礫的粗礫巖(Cc2相)、中礫巖(Pc2-3相)與粗砂巖(Cs2-3相)組成的正旋回結(jié)構(gòu)。其底界面為沖刷面,沖刷面之上發(fā)育含角礫的粗礫巖、砂作基質(zhì),構(gòu)成辮狀河道底部礫石層。磨圓性較好的塊狀中礫巖、含礫砂巖構(gòu)成辮狀河道砂壩沉積。
泛濫湖盆及沼澤沉積:為一套以灰綠色泥巖、碳質(zhì)泥巖夾砂巖的沉積,砂巖可發(fā)育小型沙紋交錯(cuò)層理、波狀層理等。它們是辮狀分流河道間沼澤或短期湖泛而形成的沉積。
圖8 層序界面、扇三角洲和辮狀河三角洲的地震反射結(jié)構(gòu)(平行于沉積體系)Fig.8 Seismic reflection characteristic of sequence boundaries,fan delta and delta system of braided river(parallel to depositional system)
圖9 徐深1-2井營(yíng)四下層序扇三角洲沉積序列Fig.9 Fan delta succession of sequence of lower fourth member of Yingcheng Formation,Xushen1-2
5.2.2 扇三角洲前緣亞相
主要由厚層的細(xì)礫巖(Gc2-3巖相)、含礫砂巖、粗砂巖(Cs1-6巖相)相夾泥巖組成的反旋回。據(jù)其內(nèi)發(fā)育的巖相組合和沉積構(gòu)造特征,扇三角洲前緣可識(shí)別出:碎屑流沉積、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、水下分流河道充填,濁流沉積和滑塌濁積巖(圖9)。
碎屑流沉積:根據(jù)碎屑流形成的背景和碎屑物來(lái)源不同可把扇三角洲前緣發(fā)育的碎屑流分為近端外源碎屑流沉積和遠(yuǎn)端內(nèi)源碎屑流沉積。
近端外源碎屑流沉積:為洪水?dāng)y帶的碎屑物入湖形成的角礫巖(Cc1相)夾灰色泥巖為主的沉積,礫石成分為來(lái)自盆緣區(qū)的火山碎屑、變質(zhì)巖碎屑及沉積巖碎屑。
遠(yuǎn)端內(nèi)源碎屑流:為一套細(xì)礫巖(Gc1巖相)、含礫砂巖(Cs1巖相)夾深灰色泥巖。礫巖成分主要為火山巖、巖屑角礫等,它們主要是由扇三角洲前緣斜坡滑塌塊體經(jīng)液化而成。在垂向上,粒度向上變細(xì),逐漸過(guò)渡為發(fā)育平行層理、交錯(cuò)層理的細(xì)砂巖和砂質(zhì)泥巖。這些沉積與發(fā)育鮑瑪序列的濁積巖層共生,夾于暗色深湖泥巖中,屬水下扇三角洲的遠(yuǎn)端部分。
河口壩:為含礫砂巖、粗砂巖(Cs1-3巖相)構(gòu)成的向上變粗結(jié)構(gòu),發(fā)育交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、沖刷面塊狀層理(圖6,9)。
遠(yuǎn)砂壩:為粗砂巖、細(xì)砂巖與灰色、深灰色泥巖構(gòu)成的互層。砂巖發(fā)育包卷層理、波狀層理、波狀交錯(cuò)層理(圖9)。
水下分流河道充填:在扇三角洲前緣亞相,大量發(fā)育水下分流河道,它們切割河口壩使單個(gè)河口壩砂體較薄。水下分流河道充填由細(xì)礫巖(Gc1-3相、粗砂巖(Cs1-2)構(gòu)成正旋回結(jié)構(gòu)。底界面見(jiàn)沖刷面,其上可發(fā)育礫巖成定向排列的細(xì)礫巖、槽狀交錯(cuò)層理、交錯(cuò)層理的含礫砂巖、粗砂巖;也可發(fā)育具沖刷面、遞變層理的含礫砂巖、塊狀含礫砂巖、粗砂巖。前者屬水下?tīng)恳鞣至骱拥?后者屬重力流水道(圖9)。
濁流沉積:為薄層具鮑馬序列的含礫粗砂巖(Cs4-5相)與灰色、深灰色泥巖互層(圖6,9),它們常發(fā)育在水下分流河道和遠(yuǎn)砂壩以遠(yuǎn)的區(qū)域。
滑塌濁積巖:為發(fā)育滑塌構(gòu)造的較大規(guī)模的滑塌變形層,它主要發(fā)育在扇三角洲前緣的遠(yuǎn)端?;冃螛?gòu)造主要表現(xiàn)為小褶皺、斷層、塑性變形、塑性流動(dòng)構(gòu)造。
5.2.3 前扇三角洲亞相
主要為一套深灰色泥巖夾薄層濁積巖層(Cs4, Cs5相)。它位于扇三角洲的最底部(圖9)。
扇三角洲沉積既有上述向上變粗的反旋回沉積序列,也有向上變細(xì)的正旋回沉積序列,二者雖然沉積序列相反但沉積類型相同。前者代表湖域萎縮,扇三角洲向湖泊進(jìn)積,它常發(fā)育在層序高位體系域及低位體系域的早期。后者代表湖域擴(kuò)展、扇三角洲退積,它常發(fā)育在湖擴(kuò)體系域及低位體系域的晚期。
辮狀河三角洲(Braided delta)被定義為由辮狀分流河道平原進(jìn)積到水體所形成的粗碎屑三角洲復(fù)合體[10]。辮狀河平原主要由辮狀河組成。辮狀河三角洲在徐家圍子斷陷表現(xiàn)為近源的辮狀河推進(jìn)到相對(duì)開(kāi)闊和坡度較緩的緩坡湖泊水體中沉積而成。沉積作用以辮狀平原的垂向加積和遠(yuǎn)端辮狀河三角洲的前積作用為特征。結(jié)合地震反射結(jié)構(gòu)、測(cè)井曲線、巖芯和錄井資料,可進(jìn)一步把辮狀三角洲體系劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣、前三角洲亞相。
5.3.1 辮狀河平原亞相
辮狀河平原的巖石組合是由底部發(fā)育沖刷面的粗礫巖-中礫巖-細(xì)礫巖,中礫巖-細(xì)礫巖,中礫巖到粗砂巖,粗礫巖到細(xì)砂巖構(gòu)成的正旋回按照多種序列組合而構(gòu)成的。其基本特征是粒度向上變細(xì),泥巖夾層增多。每個(gè)不同的正旋回都發(fā)育沖刷不整合面。其自然伽馬曲線特征表現(xiàn)為整體為箱狀底部突變接觸。在垂直于河流走向的地震剖面上,其反射特征為頂平底突地弱反射(圖10)。在平行于河流走向的地震剖面上其地震反射特征表現(xiàn)為,辮狀河平原為長(zhǎng)條形的弱反射(圖8)。營(yíng)四段辮狀河平原是多個(gè)礫質(zhì)分叉的辮狀河道、礫質(zhì)砂壩沉積的疊合。通過(guò)巖芯觀察,總結(jié)了5種主要的沉積微相(圖11,12)。
1 )辮狀河道(河床滯留)
辮狀河道是底部發(fā)育砂和細(xì)礫支撐的礫石軸定向排列的粗礫巖相(Cc2)-砂質(zhì)支撐含粗礫的中礫巖相(Pc2)構(gòu)成的正旋回。礫石定向排列,發(fā)育疊瓦狀構(gòu)造,砂泥雜基含量較少。
2 )淺水辮狀分流河道
由分選磨圓好、顆粒支撐的中礫巖相(Pc3)和分選磨圓好顆粒支撐的細(xì)礫巖相(Gc2)構(gòu)成的正旋回。底部發(fā)育沖刷面,分選磨圓好,少或不含砂質(zhì)基質(zhì)。
3 )廢棄河道
基本特征是在辮狀河道沉積的序列之上發(fā)育薄層的暗色泥巖沉積。這是河道廢棄后河道演化為小湖泊或沼澤的證據(jù)。
圖10 辮狀河層序地震反射特征(垂直于河流走向)Fig.1 0 Seismic reflection characteristic of braided river(perpendicular to braided river)
圖11 徐深6-3單井相分析Fig.1 1 Well Xushen 6-3 facies analysis
圖12 徐深1-2辮狀河平原沉積序列Fig.1 2 Depositional succession of braided plain ofWell Xushen1-2
4 )礫質(zhì)砂壩
是由砂和細(xì)礫支撐的礫石軸向定向排列的粗礫巖相(Cc2)、砂質(zhì)支撐含粗礫的中礫巖相(Pc2)、分選磨圓好點(diǎn)線接觸基質(zhì)-顆粒支撐的中礫巖相(Pc4)、磨圓度高礫石軸定向排列,基質(zhì)到顆粒支撐的細(xì)礫巖相(Gc1)和發(fā)育沖刷面和底礫巖的粗砂巖相(Cs2)構(gòu)成的正旋回。底部發(fā)育沖刷面(圖11,12)。
5 )泥石流沉積
由分選磨圓差的含大量砂泥基質(zhì)的泥質(zhì)、粉砂和細(xì)礫支撐的次棱角狀粗礫巖相(Cc1相)組成。它屬于洪水期發(fā)育的薄層泥石流沉積。它是近源河道的基本特征。
5.3.2 辮狀三角洲前緣亞相
辮狀三角洲前緣在自然伽馬曲線上為“齒化箱狀”或“齒化漏斗狀”。在地震剖面上為互層狀。辮狀河三角洲前緣可進(jìn)一步劃分為河口壩、遠(yuǎn)砂壩、水下分流河道充填等沉積微相(圖13)。
1 )河口砂壩:總體為由含礫砂巖、粗砂巖構(gòu)成的向上變粗的反旋回,發(fā)育反旋回結(jié)構(gòu)的含礫粗砂巖相(Cs1)、大型板狀交錯(cuò)層理的粗砂巖相(Cs3)、塊狀細(xì)砂巖相(Fs1)和波狀層理細(xì)砂巖相(Fs2)。
2 )水下分流河道:剖面上發(fā)育在河口壩之上,為水下河道切割河口壩后形成的水下河道充填。其巖相組合為中礫巖、細(xì)礫巖、含礫粗砂巖構(gòu)成正旋回結(jié)構(gòu),底部見(jiàn)沖刷面。發(fā)育交錯(cuò)層理的粗砂巖相(Cs3)、具多個(gè)微型遞變層理的粗砂巖相(Cs4)、見(jiàn)沖刷面和底礫巖的粗砂巖相(Cs2)等。
3 )遠(yuǎn)砂壩:由中細(xì)砂巖與灰色泥巖互層,砂巖見(jiàn)小型交錯(cuò)層理,波狀層理等,總體構(gòu)成向上變粗的反旋回。發(fā)育塊狀中細(xì)砂巖相(Ms1)和波狀層理中細(xì)砂巖相(Ms2)。
5.3.3 前三角洲
其巖相組合為塊狀灰色、深灰色泥巖夾薄層發(fā)育滑塌變形構(gòu)造的由中細(xì)砂巖構(gòu)成的滑塌濁積巖、發(fā)育沖刷面、鮑瑪序列的含礫砂巖構(gòu)成的濁積巖組成。
圖14 徐深12沉積相及層序分析Fig.1 4 Depositional facies and sequence stratigraphy,Xushen12
河流三角洲體系是徐家圍子南部的一個(gè)重要的沉積體系。它發(fā)育在肇源南以及豐樂(lè)南地區(qū)。是一套細(xì)砂巖相、粗砂、礫巖夾灰色、深灰色泥巖構(gòu)成的沉積序列(圖14)??梢詣澐譃橐园l(fā)育曲流河和泛濫平原為主的三角洲平原亞相;以發(fā)育河口壩和分流河道為主的三角洲前緣亞相;以及以發(fā)育湖相泥巖為主的前三角洲亞相。
5.4.1 三角洲平原亞相
為由發(fā)育沖刷面的砂和細(xì)礫支撐的中礫巖(Pc2)、粗砂巖相和細(xì)砂巖相夾紫紅色泥巖構(gòu)成的正旋回曲流河道沉積和由紫紅色泥巖、灰綠色泥巖及灰色泥巖夾砂巖構(gòu)成的泛濫平原沉積組成。該曲流河一個(gè)顯著特征是發(fā)育礫巖沉積,這是是近物源曲流河的一個(gè)顯著特征[11],礫質(zhì)沉積物與高能水流有關(guān)[12]。曲線特征表現(xiàn)為自然伽馬呈現(xiàn)“指狀鐘形”的特點(diǎn)。
5.4.2 三角洲前緣亞相
為粗砂巖、細(xì)砂巖與灰色泥巖構(gòu)成的正反旋回。其正旋回部分為水下分流河道。水下分流河道為發(fā)育沖刷面的細(xì)礫巖和砂巖。反旋回為河口壩。河口壩主要是發(fā)育交錯(cuò)層理的中細(xì)砂巖和波狀層理的粉砂巖。泥巖中夾的薄層砂體為遠(yuǎn)砂壩沉積。其自然伽馬曲線特征表現(xiàn)為“鐘形”和“漏斗形”共存(圖14)。主要發(fā)育在豐樂(lè)地區(qū)的徐深12、徐深901到徐深10地區(qū)。
前三角洲亞相:主要表現(xiàn)為灰色、深灰色泥巖夾薄層砂巖。
其巖相特征主要表現(xiàn)為粗砂巖相、細(xì)砂巖相與灰色、紫灰色泥巖互層構(gòu)成的向上變細(xì)變薄序列和向上變粗變厚序列的組合。其中厚層砂巖為淺湖砂壩,薄層砂巖為濱湖砂灘?;疑噘|(zhì)沉積為淺湖泥質(zhì)沉積。紅色泥巖為濱湖泥質(zhì)沉積。其自然伽馬曲線為齒狀,電阻率為尖峰狀。
沉積體系的發(fā)育和相的展布受湖盆古地貌和古構(gòu)造背景的控制[13,14]。營(yíng)四下Sq1層序發(fā)育在徐家圍子斷陷酸性火山巖噴發(fā)后形成的分割性強(qiáng)的3個(gè)湖泊之中。其特點(diǎn)是湖盆小、深淺懸殊。豐樂(lè)低凸起南部和西北部昌德東地區(qū)發(fā)育近物源的沖積扇及泛濫平原。其中盆緣的溝谷對(duì)應(yīng)部位是沖積扇發(fā)育的位置[13,15]。而升平凸起以東湖盆面積大且深,沿溝谷進(jìn)入湖盆的粗碎屑形成多個(gè)扇三角洲復(fù)合體。其中扇三角洲平原和前緣亞相發(fā)育在能提供物源的湖盆邊緣凸起及隆起較大的中北部及西部。半深湖和前三角洲亞相則發(fā)育在南部靠近豐樂(lè)低凸起一側(cè)(圖15)。
圖15 Sq1和Sq2沉積相圖Fig.1 5 Depositional faciesmaps of Sq1 and Sq2
營(yíng)四上Sq2層序發(fā)育在早期3個(gè)相互孤立的湖盆被充填變?yōu)榻y(tǒng)一的大湖盆之中。碎屑物沿宋西斷裂由北部的安達(dá)地區(qū)進(jìn)入湖盆。由于地貌坡度相對(duì)較緩,河流搬運(yùn)距離較大,形成了辮狀河三角洲體系[16,17]。其辮狀河三角洲平原亞相發(fā)育在安達(dá)凸起以東,厚度大、分布面積廣。其前緣部分發(fā)育在辮狀河三角洲平原與前三角洲之間的過(guò)渡部位,相帶窄。升平凸起以西的昌德東地區(qū)發(fā)育近物源的扇三角洲沉積。湖盆南部,由于地形更為平坦,發(fā)育了河流三角洲體系。三角洲平原發(fā)育在肇州以東及東南地區(qū),前緣亞相發(fā)育在平原亞相與前三角之間的徐深12、16、10井一帶(圖15)。
徐家圍子斷陷營(yíng)四段以粗碎屑巖為主的地層發(fā)育在營(yíng)三段中酸性火山巖噴發(fā)的背景之上。營(yíng)四下(Sq1)層序發(fā)育在豐樂(lè)低凸起南北三個(gè)相互孤立的湖盆之中。其中豐樂(lè)南湖盆和昌德東湖盆主要發(fā)育沖積型層序。低位域(LST)發(fā)育沖積扇,湖擴(kuò)展域(EST)和高位域(HST)發(fā)育泛濫平原沉積。豐樂(lè)低凸起以北的湖盆,主要發(fā)育以扇三角洲為主的層序。低位域分布局限,發(fā)育在陡坡一側(cè)為小型進(jìn)積型扇三角洲,湖擴(kuò)展域發(fā)育退積型扇三角洲,高位域發(fā)育大型進(jìn)積型扇三角洲。營(yíng)四上層序(Sq2)發(fā)育在一個(gè)相對(duì)完整的湖盆之中,地形坡度較緩。在豐樂(lè)低凸起以北低位域(LST)發(fā)育厚度較大的辮狀河平原亞相及較小規(guī)模的前緣亞相,湖擴(kuò)展體系域(EST)發(fā)育小型辮狀河三角洲,高位域(HST)發(fā)育進(jìn)積型辮狀河三角洲。在豐樂(lè)低凸起以南低位域發(fā)育辮狀河,湖擴(kuò)展和高位域發(fā)育曲流河和泛濫平原。昌德東地區(qū),低位域、湖擴(kuò)展域和高位域都發(fā)育扇三角沉積體系。但層序低位域扇三角洲平原亞相較發(fā)育,湖擴(kuò)展域扇三角洲分布范圍最小,高位域扇三角洲總體較發(fā)育(圖15,16)。
通過(guò)對(duì)徐家圍子營(yíng)四段層序地層和沉積體系分析本文得出如下結(jié)論:
圖16 沉積相及層序地層剖面(剖面位置見(jiàn)圖15)Fig.1 6 Depositional facies and sequence stratigraphy sections
(1)營(yíng)四段發(fā)育兩個(gè)三級(jí)層序,即營(yíng)四下層序(Sq1)和營(yíng)四上層序(Sq2)。營(yíng)四下層序發(fā)育在火山噴發(fā)后形成的相互分割的3個(gè)火山湖盆之中;營(yíng)四上層序(Sq2)發(fā)育在湖盆整體下沉形成的一個(gè)相對(duì)完整的大型湖盆之中。
(2)營(yíng)四下層序發(fā)育時(shí)期湖盆分割性強(qiáng)、湖泊深淺懸殊,主要發(fā)育近物源的沖積扇、扇三角洲沉積體系。營(yíng)四上層序發(fā)育在一個(gè)相對(duì)完整的大型湖盆之中,地形坡度較緩,除發(fā)育近源扇三角洲沉積體系外,在湖盆的北部升平突起以東,發(fā)育了規(guī)模較大的北部物源辮狀河三角洲體系。在盆地南部發(fā)育了南部物源河流三角洲沉積體系。
(3)由于湖盆古地貌背景由營(yíng)四下層序沉積時(shí)期的分割性小湖盆演化為營(yíng)四上層序沉積時(shí)期的相對(duì)完整的大湖盆,主要沉積體系也由營(yíng)四下層序的扇三角州,演變部為營(yíng)四上層序的辮狀河三角洲和河流三角洲體系。
(4)營(yíng)四上層序的辮狀河三角洲沉積體系發(fā)育在湖盆古地貌坡度相對(duì)較緩、河流搬運(yùn)距離較長(zhǎng)的升平突起以東,辮狀河由北部的安達(dá)地區(qū)沿宋西斷裂進(jìn)入湖盆形成了較大規(guī)模的辮狀河三角洲體系,以發(fā)育較大規(guī)模的礫質(zhì)辮狀河平原亞相和較窄的前緣亞相為特征。碎屑普遍據(jù)有磨圓好,分選較差的特點(diǎn)。盆地南部的河流三角洲沉積體系發(fā)育在更為平緩的古地貌背景上,曲流河及平原亞相發(fā)育但碎屑粒度較粗,前緣亞相分布范圍較小。
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Sequence Stratigraphy and Depositional Characteristics of the 4th M ember of Yingcheng Formation of Lower Cretaceous,Rifted Depression of Xujiaweizi,Songliao Basin
FENG You-liang1WU He-yong2LIUWen-long2
(1.Petroleum Exploration and Development Institute,Petrochina,Beijing 100083; 2.Petroleum Exploration and Development Institute,Daqing Oil Field,Daqing,Heilongjiang 163000)
The 4thmember of Yingcheng Formation of lower Cretaceous is a series of stratigraphy of coarse clastic rock deposited in a background of volcano erupting of riftbasin of Xujiaweizi faulted depression.It is the reservoir for natural gas pool.Using 3D seismic data of high resolution,cores,drilling logs and log curves,the framework of sequence stratigraphy and depositional systems of the 4thmemberwere established by this paper based on sequence principle and the way of lithofacies analysis,respectively.Two third-order sequences were identified in the fourth member of Yingcheng Formation of lower Cretaceous in Xujiaweizi rifted depression.The sequence 1of lower fourth member (Sq1)of Yingcheng Formation was deposited in three geographically isolated volcano lakes formed by volcano erupting;the sequence 2 of the upper fourth member(Sq2)of Yingcheng Formation was deposited in a relative whole lake,because of the depression subsidence.Lakes during Sq1period were well divided,in great disparity of depth, and mostly developed sedimentary systems of alluvial fan and fan delta being adjacent to the uplifts and characterized by lithofacies associations of cobble conglomerate and pebble conglomerate.Sq2was formed in a relative whole lake, and developed a large scale sedimentary system of braided delta in the northern part of the depression and a sedimentary system of fluvial delta in the southern part of the depression.The two kinds of sedimentary system are characterized by lithofacies assemblages of pebble conglomerate,granular conglomerate,and coarse sandstone.The depositional system of braided delta is characterized by braided delta plain,composed of conglomerates,the thickness ofwhich is greatand the area ofwhich is large.The depositional system of fluvial delta is characterized by proximalmeandering river of conglomerate.Because of evolution of paleogeomorphology background from three small isolated lakes during Sq1period to a relative whole lake in Sq2,depositional systems of alluvial fan and fan delta during Sq1period changed to depositional system of braided river delta and depositional system of fluvial delta during Sq2period.The frontof delta is good reservoirs favorable for nature gas.
sequence stratigraphy;braided delta;fan delta;volcano basin;lower Cretaceous;Xujiaweizi fault depression
馮有良 男 1963年出生 博士 高級(jí)工程師 層序地層及沉積儲(chǔ)層 E-mail:fyouliang@petrochina.com.cn
P512.2
A
1000-0550(2011)05-0889-17
2010-07-13;收修改稿日期:2010-12-13