宗巴音凹陷沉積特征與有利巖相帶預(yù)測(cè)

陳建軍 彭 波 朱本華 李忠蘭 來(lái)志強(qiáng)

摘要蒙古國(guó)宗巴音凹陷帶是世界上較早發(fā)現(xiàn)油田的陸相沉積區(qū),其發(fā)育地層與我國(guó)二連盆地具有相似的地質(zhì)特征。在前人研究成果的基礎(chǔ)上,筆者結(jié)合區(qū)內(nèi)新鉆井及現(xiàn)有的地震剖面資料,從單井沉積相及地震相分析入手,對(duì)凹陷的沉積相類型、巖相古地理環(huán)境、沉積演化史進(jìn)行了全面剖析,初步預(yù)測(cè)了有利油氣生聚相帶。研究將對(duì)該區(qū)油氣預(yù)測(cè)以及相關(guān)工作起到積極的作用。

關(guān)鍵詞宗巴音;沉積特征;有利巖相;地震相;查爾干

中圖分類號(hào)TE121文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)112-0006-02

古生代末,西伯利亞板塊與中國(guó)板塊碰撞,中亞蒙古海消亡,歐亞古大陸連為一體,受印度板塊向北東俯沖、太平洋板塊向西北俯沖的影響,沿西伯利亞地臺(tái)形成向南凸出的巨大的蒙古弧形構(gòu)造帶。在海西期褶皺構(gòu)造基底上,中生代發(fā)育了多個(gè)含油氣斷陷盆地。

蒙古國(guó)境內(nèi)東戈壁盆地的宗巴音凹陷帶油氣勘探始于20世紀(jì)30年代,50年代開(kāi)發(fā)的宗巴音油田,是世界上在陸相沉積中較早發(fā)現(xiàn)油田的凹陷之一。宗巴音凹陷是在古生界褶皺基底上發(fā)育起來(lái)的中生代凹陷,海西運(yùn)動(dòng)之后,長(zhǎng)期處于隆升狀態(tài)、不斷遭受剝蝕,直到早白堊世才開(kāi)始拉張斷裂、接受陸相沉積,開(kāi)始了盆地演化。

1單井沉積相

新鉆探的摩哥1井和查東斜1井分別位于宗巴音凹陷中央隆起帶、查干凹陷。兩井鉆遇地層自上而下均為白堊系上、下統(tǒng),其中下白堊統(tǒng)厚度大,發(fā)育齊全,為湖相沉積建造,是本區(qū)重要的含油層系。

根據(jù)摩哥1井、查東斜1井的巖心觀察,結(jié)合巖電組合特征、微量元素、巖礦、古生物、地震相、測(cè)井相和老井等資料分析,其白堊系可劃分為沖積扇、河流、辮狀河三角洲、扇三角洲和湖泊等5種大相,扇根、辮狀河、前緣、扇三角洲前緣、淺湖和較淺湖等6種亞相,辮狀溝道、辮狀河道、河泛平原、辨狀水道、楔狀砂、主水道、分流水道、楔狀砂、水道間、沼澤、湖泥和席狀砂等12種微相。

2地震相分析

宗巴音凹陷下白堊統(tǒng)共識(shí)別出楔形雜亂-亂崗狀、楔形前積、河道充填、平行席狀或空白板狀、高頻連續(xù)席狀、連續(xù)中高頻強(qiáng)-弱振幅平行席狀、中頻平行席狀和較連續(xù)中頻變振幅平行不規(guī)則席狀8種較典型的地震相。

除以上幾種較典型的地震相外,還有一些過(guò)渡類型的非典型地震相。在地震相沉積相轉(zhuǎn)換過(guò)程中,要結(jié)合構(gòu)造背景、相鄰典型相單元與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及沉積相平面組合關(guān)系的合理性加以綜合分析,來(lái)確定這些非典型地震相與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在地震相劃分基礎(chǔ)上,以單井相分析為依據(jù),并借鑒典型地震相的指相意義和相似地區(qū)地震相與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系,建立了區(qū)內(nèi)地震相與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合構(gòu)造背景,將宗巴音凹陷8類地震相轉(zhuǎn)換為沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲、河流、湖泊等5種沉積相。

3沉積相類型及其特征

3.1沖積扇相

沖積扇主要發(fā)育于查干組沉積早期,可劃分為扇根、扇中、扇端三個(gè)亞相。摩哥1井和查東斜1井查干組底部鉆遇扇根亞相,其巖性主要為雜色、灰黑色角礫巖、灰綠色細(xì)礫巖和紫紅色泥巖,礫石成分以綠色安山巖、黑色玄武巖為主。自然電位曲線呈鐘形低幅負(fù)異常,視電阻率曲線為齒狀低阻。地震相表現(xiàn)為楔形雜亂反射。

3.2河流相

本區(qū)河流相主要發(fā)育于上白堊統(tǒng),分布在西部緩坡帶。摩哥1井、查東斜1井上白堊統(tǒng)均屬辮狀河亞相沉積,巖性剖面為厚層狀灰綠色含礫砂巖與紫紅色泥巖互層,辮狀河道和泛濫平原是其主要微相。自然電位曲線為齒化鐘形-箱狀組合,視電阻率曲線為小齒狀中低阻。河流相沉積的地震相以中弱振幅中頻連續(xù)-較連續(xù)亞平行不規(guī)則席狀相為主,局部可見(jiàn)典型的河道充填相。

3.3扇三角洲相

本區(qū)扇三角洲相主要分布于查干組、下宗巴音組和上宗巴音組,以扇三角洲平原亞相和前緣亞相發(fā)育為特征。巖性為灰色細(xì)礫巖、角礫巖、含礫砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖與深灰色泥巖不等厚互層。地震相特征表現(xiàn)為弱振幅、斷續(xù)-較連續(xù)的楔狀相或透鏡狀相,其前端過(guò)渡為較連續(xù)、中強(qiáng)振幅的席狀相,為湖泊相的反射特征。

3.4辨狀河三角洲相

分布在西部緩岸,各時(shí)期繼承性發(fā)育,下宗巴音組、上宗巴音組和上白堊統(tǒng)規(guī)模較大。地震相為楔形斜交前積相或楔形亂崗狀前積相。仍可分出辨狀水道和楔狀砂微相。辮狀水道微相巖性主要為灰色砂礫巖、細(xì)砂巖。自然電位曲線呈箱狀、鐘形中幅負(fù)異常。深測(cè)向曲線呈齒狀中低阻。楔狀砂微相巖性主要為灰色細(xì)砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖。自然電位曲線呈平直間微波狀,深測(cè)向曲線呈齒狀中低阻。

3.5湖泊相

包括較深湖、濱淺湖兩個(gè)亞相。本區(qū)濱淺湖亞相在下白堊統(tǒng)各個(gè)時(shí)期均有發(fā)育,由淺灰色泥巖、深灰色云質(zhì)泥巖夾淺灰色云質(zhì)粉砂巖組成,自然電位曲線呈平直狀、微波狀。地震相為中弱振幅、中低頻、較連續(xù)的席狀相。湖泥和灘砂是其主要微相。較深湖亞相主要分布在凹陷中心,下宗巴音組沉積期分布范圍最廣。其巖性主要為大套的深灰色泥巖、云質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r和油頁(yè)巖組成。自然電位曲線呈平直狀、微波狀。地震相為具強(qiáng)振幅、低頻、高連續(xù)反射特征的平行-亞平行席狀相或空白板狀相。

4巖相古地理環(huán)境

宗巴音凹陷下白堊統(tǒng)自下而上有:查爾干組、下宗巴音組和上宗巴音組。

4.1查干組巖相

東部邊界斷層開(kāi)始發(fā)育,此時(shí)氣候溫涼潮濕,地形高差懸殊,陡緩分明,沉積沉降中心位于東南部邊界斷層下降盤。在這種古地理背景下,東南部高地發(fā)育(洪)沖積扇-扇三角洲體系,接受了大面積的(洪)沖積扇與洪泛平原相沉積;西部斜坡帶為辮狀河-辮狀河三角洲體系,發(fā)育大型辮狀河三角洲砂體;南部古隆起為扇三角洲體系,沿隆起邊界發(fā)育一系列扇三角洲砂體;中央洼槽帶為濱淺湖體系,形成了狹窄的濱淺湖沉積區(qū)。展現(xiàn)出了西北部高地河流廣布,東南部沉降區(qū)匯水成湖,多物源、近物源的沉積景觀。

東部物源區(qū)范圍較廣,主要受邊界斷裂帶的控制。該物源區(qū)目前有兩口鉆井,從單井相和地震相分析可知,沿邊界斷層下降盤分布有裙邊狀砂體。自東南而西北地震相表現(xiàn)出楔形雜亂相-亂崗狀相-較連續(xù)亞平行不規(guī)則席狀相的變化規(guī)律。顯示出東南部扇三角洲體系的地震相特征和碎屑物質(zhì)的來(lái)源方向。西部物源區(qū)目前主要是在宗巴音油田鉆遇,其巖性剖面為正旋回剖面,屬辮狀河三角洲前緣分流水道和楔狀砂相沉積。在地震剖面上可見(jiàn)楔狀斜交前積相和楔狀前積相。這些特征表明了西部物源的存在。

查干組沉積期,凹陷主要接受了一套以陸上沉積為主的充填式粗碎屑沉積。溫涼潮濕的氣候條件和東南部的強(qiáng)烈斷陷作用,控制了該沉積期的沉積體系及相帶展布,孕育了西南部(洪)辮狀河、西部辮狀河-辮狀河三角洲、東南部陡帶扇三角洲和中央洼槽帶濱淺湖四大沉積體系。

4.2下宗巴音組沉積期巖相

下宗巴音組沉積期,基本繼承了巴音戈壁組下段沉積期的古地形背景。但此時(shí)斷陷活動(dòng)進(jìn)一步加劇,大規(guī)模湖侵開(kāi)始,湖盆明顯向東、西兩側(cè)擴(kuò)張,面積急劇擴(kuò)大。在這種古地理背景下,東部陡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系,沿邊界斷層下降盤形成了一系列扇三角洲砂體;中央洼槽帶為濱淺湖-較深湖沉積體系,發(fā)育濱淺湖、較深湖相沉積;西部斜坡帶為辮狀河-辮狀河三角洲沉積體系,發(fā)育大型辮狀河三角洲砂體;南北兩翼為(洪)沖積扇-扇三角洲沉積體系,發(fā)育(洪)沖積扇與扇三角洲沉積。沉積沉降中心位于凹陷中心。該階段晚期,斷陷活動(dòng)減弱,凹陷整體抬升,湖水逐漸退卻。

下宗巴音組沉積期仍承襲了查干組沉積期的主要物源方向。

與查干組沉積期一樣,地形條件、溫涼潮濕的氣候條件和東南部的強(qiáng)烈斷陷作用,控制了下宗巴音組沉積期的沉積體系及相帶展布,形成了南北兩翼(洪)沖積扇-扇三角洲、西部斜坡帶辮狀河-辮狀河三角洲、東部陡帶扇三角洲和中央洼槽帶濱淺湖-較深湖等四種沉積體系。

4.3上宗巴音組沉積期巖相

經(jīng)下宗巴音組大規(guī)模湖侵之后,上宗巴音組晚期斷陷活動(dòng)減弱、凹陷整體抬升,斷陷活動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定階段。此時(shí)古地理背景出現(xiàn)了重大變化,古地形日趨平緩,古氣候由溫涼潮濕變得較為炎熱干旱。在下宗巴音組末期水退的背景上,湖盆開(kāi)始退縮變淺。東西分帶、南北分區(qū)的格局顯現(xiàn),同時(shí)由于中央隆起抬升,湖盆被分隔為南北兩個(gè)次洼。該沉積期基本繼承了下宗巴音組中晚期的沉積體系,但較深湖亞相沉積體系萎縮消失,且各沉積體系的規(guī)?；蚍植挤秶l(fā)生了一定變化。

主物源方向仍位于東部和西部,但此時(shí)西南部由于地形影響,為次要物源。

東南部邊界斷層下降盤扇三角洲砂體疊加連片呈裙邊狀展布,西部斜坡帶發(fā)育辮狀河三角洲和沖積平原相沉積,西南部為大面積扇三角洲相,中部洼槽區(qū)為濱淺湖相。

5沉積演化史

白堊世沉積期宗巴音凹陷經(jīng)歷了地形由高差懸殊到平緩、氣候由溫涼潮濕到炎熱干旱的演變過(guò)程和兩次湖侵期。在沉積上表現(xiàn)為斷陷擴(kuò)張、斷凹擴(kuò)展、抬升消亡等三個(gè)演化階段,造就了陡帶扇三角洲、緩坡沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲和中央隆起帶濱淺湖-較深湖三大主要沉積體系,沉積了巨厚下白堊統(tǒng)湖相碎屑巖建造,為油氣藏的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

5.1早白堊世

查干組是繼夏寧組沉積時(shí)期的大規(guī)模的火山噴發(fā)之后,在強(qiáng)烈的斷塊運(yùn)動(dòng)作用下開(kāi)始沉積的。邊界斷層發(fā)生劇烈拉張斷陷,同時(shí),伴隨著大量的火山活動(dòng),火山碎屑巖屢見(jiàn)不鮮。此時(shí),區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出高差懸殊的古地貌格局,來(lái)自東南部山地的大量粗碎屑物質(zhì)順坡而下,在山口處快速堆積而發(fā)育大套粗碎屑的沖積扇相沉積。查干組沉積的中期,碎屑物質(zhì)并不斷向湖盆推進(jìn),在湖盆邊緣地帶的淺水體中逐漸卸載而發(fā)育厚度巨大的扇三角洲相沉積。查干組沉積的晚期,在溫暖炎熱的氣候條件下,開(kāi)始了區(qū)內(nèi)的湖侵,湖盆范圍逐漸擴(kuò)大。

下宗巴音組沉積時(shí)期,本區(qū)湖盆開(kāi)始走上了翹斷、深陷的穩(wěn)定沉積階段?？扇菘臻g增大,湖水自沉積中心迅速向外擴(kuò)展。下宗巴音組下亞段沉積的早期,湖侵逐漸達(dá)到高潮,較深湖環(huán)境空前發(fā)育,凹陷中心部分較深湖亞相的暗色泥巖層厚度巨大。至下宗巴音組下亞段沉積的晚期,地層局部抬升,水體有所變淺。下宗巴音組上段沉積的早期,東部的二臺(tái)階斷層有大量粗碎屑物質(zhì)向不斷向湖盆推進(jìn),在湖盆邊緣地帶的淺水體中逐漸卸載,繼而發(fā)育扇三角洲相沉積。下宗巴音組上段沉積的晚期,繼續(xù)湖侵,再次達(dá)到高潮,較深湖環(huán)境發(fā)育。自下而上表現(xiàn)為扇三角洲前緣-較深湖亞相的相序組合,反映了湖盆水體由淺變深的演化過(guò)程。

上宗巴音組沉積時(shí)期,斷裂活動(dòng)基本停止,盆地整體抬升,中央隆起帶開(kāi)始形成,局部開(kāi)始遭受剝蝕,在隆起四周可以形成一些小型的扇三角洲砂體。東南部的大量碎屑物質(zhì)不斷向湖盆推進(jìn),在湖盆邊緣地帶卸載而發(fā)育厚度巨大的扇三角洲前緣亞相沉積,水體較淺。至晚期,湖盆收縮沼澤化。

5.2晚白堊世

晚白堊世,盆地整體隆升,區(qū)內(nèi)地勢(shì)漸趨平緩。此時(shí),在干旱炎熱的氣候條件下,本區(qū)發(fā)育了一套以辮狀河亞相沉積為特征的粗碎屑物質(zhì)。

6有利巖相帶預(yù)測(cè)

岸線變遷帶、地層超剝帶、構(gòu)造巖相疊置帶、巖相過(guò)渡帶、砂體迭置帶、砂體前緣帶等各有利巖相帶相互迭置或以某一巖相帶為主,在宗巴音凹陷下白堊統(tǒng)形成了三個(gè)有利巖相帶:西部辮狀河三角洲有利巖相帶、東部扇三角洲有利巖相帶、中央辮狀河三角洲或扇三角洲前緣楔狀砂有利巖相帶。

西部辮狀河三角洲有利巖相帶位于凹陷的西部邊緣,是辮狀河、辮狀河三角洲與濱淺湖亞相的過(guò)渡地帶,從查干組到下宗巴音組、再到上宗巴音組,辮狀水道砂體、水下分流河道砂體、前緣楔狀砂及沿岸灘壩相砂體繼承性發(fā)育,這些不同微相的砂體縱向迭置、橫向連片,形成了砂巖集中發(fā)育帶。辮狀河三角洲遠(yuǎn)源流長(zhǎng),巖石結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度高、物性好,再加上該帶經(jīng)歷了多次水進(jìn)水退的變化、各類砂體經(jīng)過(guò)湖浪的反復(fù)淘洗,因此具備了良好的儲(chǔ)集條件,是油氣賦存的理想部位,為宗巴音凹陷最有利的巖相帶。

東部扇三角洲有利巖相帶位于凹陷的東部邊緣,緊鄰凹陷東南部的沉積沉降中心,同西部辮狀河三角洲帶相似,既是地層超覆帶,又是扇三角洲與濱淺湖、較深湖亞相的過(guò)渡地帶和扇三角洲相與斷裂構(gòu)造的疊置帶。與西部的辮狀河三角洲帶相比較,該帶的扇三角洲相因距物源近,所以砂礫巖更發(fā)育;雖然因?yàn)閹r石結(jié)構(gòu)成熟度低、成分成熟度低,物性稍差;但由于處于湖盆的邊緣,隨著岸線的變遷,各類砂體經(jīng)過(guò)湖浪的淘洗,仍具備了良好的物性條件。特別是扇三角洲前緣分流水道微相,儲(chǔ)集物性好于扇三角洲平原亞相和前扇三角洲巖相,是主要的有利巖相帶。

中央隆起有利巖相帶該帶位于查干凹陷中央隆起部位,在下白堊統(tǒng)沉積時(shí)期臨近沉積沉降中心,它是物源分別來(lái)自東西兩側(cè)的辮狀河三角洲和扇三角洲前緣亞相與較深湖亞相的過(guò)渡帶?？傮w來(lái)說(shuō),該帶砂巖不太發(fā)育,但由于前緣楔狀砂分選磨圓好、結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度高,儲(chǔ)層物性好、分布穩(wěn)定,再加上可能存在有濁積砂體,因此也是有利的巖相帶。同時(shí),該帶是巖相與斷裂構(gòu)造和烴源巖的疊置帶,成藏條件有利,是一重要的巖相帶,目前已發(fā)現(xiàn)了查干油田。另外,該帶可能有來(lái)自凹陷長(zhǎng)軸方向的物源。

7結(jié)束語(yǔ)

研究表明:宗巴音凹陷是在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下發(fā)育起來(lái)的多旋回?cái)嘞莺?下白堊統(tǒng)各期地層發(fā)育較為齊全,沉積厚度較大,具備油氣田形成的沉積條件,具有良好的的油氣勘探前景,但生油條件和儲(chǔ)集條件使其資源量和油氣的聚集成藏受到局限。

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作者簡(jiǎn)介:

陳建軍(1970—),男,工程師,主要從事地震勘探與計(jì)算機(jī)應(yīng)用。