蘇北盆地高郵凹陷深凹帶東部古近系戴南組二段沉積相及沉積演化

姚玉來,林春明,高麗坤,劉玉瑞,馬英俊,李艷麗,張 霞,張志萍,3

(1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210093;2.中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚(yáng)州 225009;3.中石化華東分公司規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,江蘇南京 210036)

蘇北盆地高郵凹陷深凹帶東部古近系戴南組二段沉積相及沉積演化

姚玉來1,林春明1,高麗坤1,劉玉瑞2,馬英俊2,李艷麗1,張 霞1,張志萍1,3

(1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210093;2.中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚(yáng)州 225009;3.中石化華東分公司規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,江蘇南京 210036)

通過巖心觀察描述和測井、錄井、分析化驗(yàn)資料等綜合分析,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景,對高郵凹陷深凹帶東部古近系戴南組二段的沉積相類型及其分布、演化特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明,戴二段發(fā)育扇三角洲、三角洲和湖泊三種沉積相類型,扇三角洲分布在南部陡坡區(qū),三角洲分布在北部緩坡區(qū),湖泊分布在扇三角洲、三角洲側(cè)翼及深凹帶中央地帶,這種沉積格局受凹陷周邊斷層和古地形控制。平面上從凹陷邊緣至中心,沉積相由扇三角洲相或三角洲相漸變?yōu)闉I淺湖相;垂向上自下而上,沉積物粒度呈現(xiàn)粗-細(xì)-粗的變化規(guī)律。戴二段沉積演化可劃分為初、早、中、晚和末期五個階段。各時(shí)期的沉積特征、沉積相展布表現(xiàn)各異,總體表現(xiàn)出水體由淺變深,再次變淺,扇三角洲和三角洲先退積后進(jìn)積的特點(diǎn)。末期湖盆整體抬升,戴二段地層頂部遭受剝蝕,與上覆地層呈不整合接觸。

高郵凹陷;戴南組二段;扇三角洲;三角洲;沉積相;沉積演化

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷中部,東西長約 100 km,南北寬約 25～35 km,面積約 2670 km2。它是在晚白堊世儀征運(yùn)動和新生代喜馬拉雅期吳堡運(yùn)動作用下,由于斷塊差異升降而形成的一個南斷北超、南深北淺的箕狀斷陷[1,2]。凹陷內(nèi)北東東向斷裂發(fā)育,其中真 1號斷裂、真 2號斷裂及漢留斷裂將凹陷切割成次一級構(gòu)造單元,自南向北依次為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶 (圖 1)。

高郵凹陷中、新生界沉積厚度達(dá) 7000 m,是蘇北盆地沉降最大、油氣最富集的一個凹陷。目前已發(fā)現(xiàn)的含油層系主要有上白堊統(tǒng)泰州組 (K2t)、古近系阜寧組 (E1f)、戴南組 (E2d)和三垛組 (E2s)。戴南組沉積時(shí)期,區(qū)域性拉張作用進(jìn)一步增強(qiáng),凹陷處于強(qiáng)烈斷陷階段,最大沉積厚度近 2000 m,主要為一套三角洲、湖泊相沉積地層。

關(guān)于高郵凹陷戴南組的研究,前人主要集中在油氣藏、地震、古生物和層序地層方面[3～8],對沉積特征、沉積相方面也做過一些研究[7,9],然而對深凹帶東部戴南組二段的沉積相及沉積演化的研究很少。本文綜合利用巖心、錄測井和分析化驗(yàn)資料,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景,運(yùn)用沉積學(xué)基本原理和方法,對高郵凹陷深凹帶東部戴二段的沉積特征、沉積相類型進(jìn)行了研究,并總結(jié)了各時(shí)期沉積相的演化規(guī)律,期望對該區(qū)油田評價(jià)及勘探開發(fā)工作具有的指導(dǎo)作用。

1 沉積地層

圖 1 高郵凹陷地理位置及構(gòu)造略圖1.井位;2.斷層;3.盆地邊界;4.低凸起界線Fig.1 Tectonic setting of the Gaoyou depression1=well site;2=fault;3=basin boundary;4=low-relief boundary

高郵凹陷古近系自下而上分為阜寧組、戴南組和三垛組,戴南組與阜寧組、三垛組均呈不整合接觸。根據(jù)其沉積旋回和巖性特征,將戴南組分為戴一段 (E2d1)和戴二段 (E2d2)兩個層段。戴二段地層厚度一般為 150～400 m,分為五個亞段,自下而上分別為戴二段五亞段 (E2d25)、戴二段四亞段(E2d24)、戴二段三亞段 (E2d23)、戴二段二亞段(E2d22)和戴二段一亞段 (E2d21)(圖2)。

戴二段地層縱向上具有三分性,下部為灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、砂礫巖夾棕色泥巖,中部為棕色、紫色泥巖夾灰色粉砂巖薄層,上部較厚,為紫色、棕色泥巖與灰色、棕色粉砂巖、細(xì)砂巖、砂礫巖不等厚互層,具有粗-細(xì)-粗的沉積旋回特征,反映水體整體變淺。該段古生物化石種類豐富,見有介形蟲類、輪藻類、孢粉和腹足類[3],濱淺湖沉積中還可見多種遺跡化石[6]。古生物組合整體反映出戴二段沉積時(shí)期高郵凹陷處于亞熱帶氣候區(qū),氣候溫?zé)岢睗?早期為淡水環(huán)境,中晚期水體漸變咸[3]。

2 沉積相類型

戴二段沉積時(shí)期,高郵凹陷斷陷活動開始減弱,加上戴一段時(shí)期沉積物對湖盆的充填,水體相對較淺,沉積范圍擴(kuò)大。依據(jù)巖心觀察、錄測井資料,以及研究區(qū)所處的地理位置、形成機(jī)制、流動機(jī)制等因素,對高郵凹陷東部深凹帶戴二段的沉積相進(jìn)行分析,劃分出扇三角洲、三角洲和湖泊三種沉積相類型(表1)。

圖 2 高郵凹陷深凹帶東部永 16井戴二段柱狀圖1.不等粒砂巖;2.細(xì)砂巖;3.灰質(zhì)粉砂巖;4.砂質(zhì)泥巖;5.泥質(zhì)粉砂巖;6.泥巖Fig.2 Stratigraphic column of the second member of the DainanFo rmation through the Yong-16 well1= sandstone; 2=fine-grained sandstone; 3=limy siltstone;4= sandy mudstone; 5=muddy siltstone;6=mudstone

表 1 高郵凹陷深凹帶東部戴二段沉積相類型Table 1 Sed imentary facies types in the second member of the Da inan Formation

2.1 扇三角洲相

扇三角洲屬成因類型名詞,最早對其沉積特征進(jìn)行研究的是 Gilbert[10]。其后,Holmes首先于1965年提出扇三角洲這一名詞[11],并定義為與斷陷湖盆陡岸有關(guān),從臨近高地進(jìn)積到安靜水體中的沖積扇。扇三角洲主要形成于構(gòu)造活動較強(qiáng)烈的地區(qū),如斷陷湖盆邊緣[12]0屬于陡地形、近物源背景下快速沉積的低成熟度粗碎屑巖。

研究區(qū)戴二段扇三角洲分布于深凹帶南部陡坡帶,即真武、曹莊、肖劉莊和富民地區(qū)。根據(jù)沉積環(huán)境和沉積特征,可將該區(qū)扇三角洲相劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前扇三角洲三種亞相。

1.扇三角洲平原

系扇三角洲的水上部分。研究區(qū)扇三角洲平原亞相特征不很明顯,相帶展布較窄,分布面積較小,根據(jù)巖心觀察和錄測井資料,本區(qū)扇三角洲平原發(fā)育分流河道和分流河道間沉積。如肖 3井 E2d2的2930～3030 m井段 (圖 3),巖性為深灰色、灰色礫狀砂巖、含礫不等粒砂巖與紫色泥巖互層,礫石礫徑一般為 5～30 mm,次棱角—次圓狀,分選差,砂質(zhì)膠結(jié)。礫石成分有砂礫、泥礫、火成巖等。自然電位(SP)曲線呈低值齒狀,電阻率 R6呈高值鋸齒狀。

圖 3 高郵凹陷深凹帶東部肖 3井戴二段扇三角洲平原巖 -電特征1.含礫不等粒砂巖;2.泥巖;3.紫色;4.雜色Fig.3 Lithological and electrical properties of the fan-delta plain in the second member of the Dainan Fo rmation through the Xiao-3 well1=gravel-bearing sandstone;2=mudstone;3=purple;4=mottled

2.扇三角洲前緣

為扇三角洲入湖后的水下部分,靠近扇三角洲平原部分有時(shí)可能露出水面,是扇三角洲沉積的主體,平面展布面積大,縱向厚度大。該相帶在研究區(qū)主要由水下分流河道、水下分流河道間組成,見河口壩和席狀砂沉積。巖性為淺灰、灰色含礫砂巖,灰白色粗砂巖,淺棕色、淺灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及暗棕色、深灰色泥巖,總體粒度較其平原亞相要細(xì)一些。巖層中交錯層理、平行層理、韻律層理、沖刷構(gòu)造等沉積構(gòu)造發(fā)育,并可見植物碎片。

水下分流河道為扇三角洲平原分流河道入湖后,由于河流與湖泊相互作用,分流河道流速減緩,下切作用變?nèi)?側(cè)向侵蝕作用變強(qiáng),水道加寬、變淺,分叉增多,沉積物堆積速度加快,沉積物顆粒相對變細(xì),分選變好[13]。水下分流河道沉積物以砂、粉砂為主,各種沉積構(gòu)造發(fā)育,自然電位曲線多呈頂?shù)淄蛔兊南湫渭扮娦巍?/p>

本區(qū)水下分流河道砂體厚度一般為 1～5 m,由含礫砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖組成,顏色多為淺棕色、淺灰色及灰白色。垂向上具下粗上細(xì)的正韻律結(jié)構(gòu),發(fā)育塊狀層理、交錯層理、平行層理、變形構(gòu)造及沖刷構(gòu)造等多種沉積構(gòu)造,常見泥礫和炭屑沿層分布,部分井中含大量白云母。自然電位曲線呈中—高幅箱形、鐘形負(fù)異常,如真 42井 E2d22的 2154.0～2162.0 m井段 (圖 4)。砂巖的粒度概率累積曲線多為二段式,偶見三段式,以典型牽引流的跳躍搬運(yùn)為主,懸浮搬運(yùn)次之,滾動組分很少 (圖5)。粒度以 0.5～4Φ為主,跳躍組分斜率為 60°～70°,跳躍段與懸浮段截點(diǎn)Φ值為 3～3.5。

水下分流河道間位于水下分流河道的兩側(cè),在本區(qū)其沉積以暗棕色、深灰色泥巖為主,夾灰色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖,水平層理、透鏡狀層理發(fā)育,層理面上常含較多云母。由于水下分流河道沖刷力強(qiáng),水下分流河道間泥巖往往被沖刷減薄,以至完全被沖刷掉,因此,水下分流河道間泥巖一般較薄,多以夾層形式出現(xiàn)。自然電位曲線為平直或微齒狀(圖 4)。 河口壩位于水下分流河道的前端,其沉積范圍和規(guī)模較小。含砂量高,以粉砂巖和細(xì)砂巖為主,分選一般較好。垂向上具下細(xì)上粗的反韻律結(jié)構(gòu),自然電位曲線為漏斗狀,如曹 12井 2710～2722 m處。

圖 4 高郵凹陷深凹帶東部真 42井戴二段扇三角洲前緣巖-電特征1.細(xì)砂巖;2.粉砂巖;3.泥質(zhì)粉砂巖;4.砂質(zhì)泥巖;5.泥巖.顏色:1.淺灰綠色;2.淺褐色;3.淺棕色;4.紫色;5.淺褐灰色;6.棕灰色Fig.4 Lithological and electrical properties of the fan delta front in the second member of the Dainan Formation through the Zhen-42 well1=fine-grained sandstone;2=siltstone;3=muddy siltstone;4=sandymudstone;5=mudstone.Colours:1=lightmignonette;2=beige;3=light brown;4=purple;5=light taupe;6=beige grey

圖 5 高郵凹陷深凹帶東部戴二段扇三角洲粒度概率累積曲線特征Fig.5 Grain-size probability accumulation curves for the sandstones from the fan delta facies in the second member of the Dainan Formation

席狀砂位于河口砂壩的側(cè)方或前方,緊鄰前扇三角洲。為河口壩及水下分流河道砂體受湖浪和沿岸流的改造,發(fā)生側(cè)向遷移而在扇三角洲前緣遠(yuǎn)端形成的分布廣、厚度薄的席狀砂體。其巖性較細(xì),成熟度較高,多為砂泥巖薄互層,如曹 20井 3240～3270 m段。

3.前扇三角洲

位于扇三角洲前緣向湖方向一側(cè),主要為泥巖,夾少量薄層粉砂巖,在扇三角洲遠(yuǎn)端與濱淺湖相相接。如曹 23井 3193～3198 m井段,為淺棕色、深灰色泥巖,夾灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖薄層,見植物炭屑和蟲孔構(gòu)造,表明其為弱水動力環(huán)境。自然電位曲線呈低幅平直狀,電阻率值較高。

2.2 三角洲相

對三角洲沉積序列的研究始于 Gilbert。早在1885～1890年,他就指出三角洲具有三褶構(gòu)造。其后,Barrell在 Gilbert研究的基礎(chǔ)上提出了頂積層、前積層、底積層等術(shù)語來描述三角洲沉積,并將其定義為河流在一個穩(wěn)定水體中或緊靠水體處形成的、部分露出水面的一種沉積物[14]。三角洲沉積包括陸上和水下兩部分,平面上大致為三角形。三角洲砂體的粒度概率累積曲線多為二段式,偶有三段式,以典型牽引流的跳躍搬運(yùn)為主,懸浮搬運(yùn)次之,一般缺乏滾動組分。粒度以 1.5～4Φ為主,跳躍段與懸浮段截點(diǎn)Φ值為 3.5～4,跳躍組分斜率為70°左右。由此看出,三角洲的水動力條件較扇三角洲弱,沉積物粒度總體要細(xì),分選較好 (圖 6)。

研究區(qū)三角洲沉積分布在深凹帶北部的緩坡區(qū),可識別出三角洲前緣和前三角洲兩個亞相。

1.三角洲前緣

位于三角洲平原外側(cè)向湖方向,沉積作用活躍,平面展布面積較大,是三角洲沉積的主體,垂向砂體發(fā)育,多與濱湖交互沉積。本區(qū)巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主,其次為中砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖,砂巖顏色以灰色為主,泥巖以棕色為主,深灰色次之。沉積構(gòu)造發(fā)育,見交錯層理、平行層理、沖刷面,偶見泥礫、云母、炭屑及植物根莖等,泥礫有定向排列。

水下分支河道是三角洲平原亞相分支河道向湖盆水體延伸的部分。受湖平面升降的控制,分支河道向湖延伸或向岸退縮,垂向疊加[5]。在湖面頻繁波動過程中,波浪、沿岸流等的沖刷作用對沉積物分布起到改造作用,導(dǎo)致水下分支河道砂體不同程度的席狀化[6]。本區(qū)水下分支河道砂體厚度多為 1～5 m.,粒度較平原分支河道沉積物細(xì)、分選性要好。巖性以棕色、灰白色、淺灰色粉砂巖和細(xì)砂巖為主,發(fā)育塊狀層理、平行層理、沖刷面和變形構(gòu)造等,局部見包卷層理,常見泥礫和炭屑沿層分布。自然電位曲線多為鐘形、微齒的箱形或箱—鐘形,齒中線內(nèi)收斂,底部有突變和漸變兩種,如永 25井 Ed5

圖 6 高郵凹陷深凹帶東部戴二段三角洲粒度概率累積曲線特征Fig.6 Grain-size probability accumulation curves for the sandstones from the delta facies in the second member of the Dainan For mation

22的 2161.0～2171.0 m井段 (圖 7)。 水下分支河道間為水下分支河道之間相對低洼地區(qū)。巖石粒度較細(xì),主要由灰色、棕色泥巖組成,常夾有薄層粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,水平層理、緩波狀層理較發(fā)育,層理面上常含較多的云母,偶見炭屑。自然電位曲線平直或微齒狀 (圖 7),電阻率曲線為低值微齒狀。

分支河口壩位于三角洲前緣分支河道末端,是水流能量突然減弱而形成的。沉積物分選好,質(zhì)純,內(nèi)部具向上變粗的反韻律沉積,發(fā)育斜層理、交錯層理。如永 25井 2161～2163 m處,下部為灰黃色粉砂巖,上部為細(xì)砂巖,自然電位曲線呈漏斗狀 (圖7)。

席狀砂由水下分支河道沉積物經(jīng)湖水改造,在三角洲前緣地帶散開而形成。平面上呈片狀或帶狀分布,本區(qū)多為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥巖薄互層,單層砂巖厚度一般小于 2 m,如永 29井 2290～2330 m井段。

2.前三角洲

圖 7 高郵凹陷深凹帶東部永 25井戴二段三角洲前緣巖 -電特征1.泥礫層;2.粉細(xì)砂巖;3.細(xì)砂巖;4.粉砂巖;5.泥質(zhì)粉砂巖;6.泥巖;7.灰黃色;8.棕色;9.深灰色;10.綠灰色;11.泥礫;12.斜層理;13.炭屑Fig.7 Lithological and electrical properties of the delta front through the Yong-25 well in the second member of the Dainan Fo rmation1=clay boulder bed;2=silty to fine-grained sandstone;3=fine-grained sandstone;4=siltstone; 5=muddy siltstone;6=mudstone;7=clay boulder;8=carbon dust;9=oblique bedding.10=greyish yellow;11=brown;12=dark grey;13=greenish grey

位于三角洲前緣末端前方,波基面以下,水體較深處[7],前端與濱—淺湖泥巖相接。主要由暗色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖組成,常夾薄層的粉砂、細(xì)砂。常具水平層理、塊狀層理,自然電位曲線平直、微齒化。

2.3 湖泊相

湖泊相在戴二段均有發(fā)育,尤其在 E2d24、E2d23沉積時(shí)期,湖泊沉積范圍最大。它分布于扇三角洲、三角洲的外側(cè)和遠(yuǎn)端及凹陷中央地帶,由湖岸向湖心方向沉積物由粗變細(xì)。根據(jù)巖心觀察、錄測井資料及地理位置等分析,研究區(qū)僅發(fā)育濱湖和淺湖亞相,因水體總體較淺,半深湖—深湖亞相不發(fā)育。

1.濱湖亞相

位于湖盆邊緣洪水線與枯水線之間,受湖水進(jìn)退的影響較大,擊岸浪和回流對沉積物的改造作用強(qiáng)烈,水位較淺,時(shí)而被湖水淹沒時(shí)而暴露遭受氧化。在開闊湖岸區(qū),若粗碎屑物供應(yīng)充分,可形成礫質(zhì)、砂質(zhì)湖灘沉積[13],如許 1井泥巖中夾有礫質(zhì)沉積。若湖泊地形平緩,濱湖相帶更寬一些,其水動力較弱,波浪作用不能波及岸邊,物質(zhì)供應(yīng)以泥質(zhì)為主,可形成泥灘沉積。如真 42井 E2d22的2177～2210 m井段,為大套紫紅色泥巖,夾薄層棕色含石膏泥質(zhì)粉砂巖、淺棕灰色粉砂巖,SP曲線呈低幅平直狀。

2.淺湖亞相

位于濱湖亞相內(nèi)側(cè)至波基面之間的開闊水體區(qū),水體比濱湖區(qū)略深,沉積物受波浪和湖流作用影響較大。如曹 23井 3192～3203 m井段,巖性主要為灰色、深灰色泥巖,夾灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,砂巖結(jié)構(gòu)成熟度高,多為鈣質(zhì)膠結(jié),顯水平、波狀層理,也見小型交錯層理和透鏡狀層理,泥質(zhì)粉砂巖中見蟲孔構(gòu)造,層面見少量炭化植物碎屑。自然電位曲線平直,偶有小的負(fù)異常。

3 戴二段沉積相分布與演化

根據(jù)戴二段殘留地層的分布特征,戴二段沉積時(shí)期凹陷深凹帶東部的演化過程可劃分為初期、早期、中期、晚期和末期五個階段。不同階段的沉積特征表現(xiàn)各異,但總體表現(xiàn)出水體由淺變深后再次變淺,沉積物粒度由粗變細(xì)再變粗的特點(diǎn)。

3.1 戴二段沉積初期

沉積了 E2d25地層。該時(shí)期凹陷內(nèi)構(gòu)造活動較戴一段時(shí)相對減弱,南部陡坡帶由于戴一段時(shí)期物源區(qū)剝蝕和凹陷充填,地形高差減小,凹陷中水體也變淺(圖 8),從南部物源區(qū)來的沉積物已不能直接入湖,而是一部分在水上,一部分在水下濱淺湖區(qū)域,形成扇三角洲沉積。地層厚度變化可反映湖泊沉降幅度和古地形的基本輪廓[13],整體上,研究區(qū)地層厚度由邊緣至中心逐漸增大,地層厚度較大區(qū)域沿真武北端真 85-真 86井方向及永安南端的永14、永 19井區(qū)分布,厚度大于 170 m,最厚的真 85井達(dá) 265 m,為該區(qū)的沉降中心。砂巖厚度在 0～81.5 m之間變化,總體上西薄東厚,以富民地區(qū)南部為最厚,在 60 m以上。砂巖百分含量變化方向與物源方向基本一致,近物源地區(qū)含量大,遠(yuǎn)物源地區(qū)含量相對小,表現(xiàn)為從凹陷邊緣至中心含量由大變小。永安地區(qū)北部和富民地區(qū)的南北兩端含量較高,在 50%以上,其余地區(qū)均在 50%以下。富民地區(qū)與其它地區(qū)不同,表現(xiàn)在其南北兩端砂巖百分含量較高,在 50% ～70%之間,而偏北部的富 37—富36井區(qū)含量相對低,在 30% ～50%之間。由南北兩端向偏北部,砂巖百分含量由大變小,故富民地區(qū)應(yīng)存在南北兩個物源,富 37—富 36井區(qū)為兩物源交叉疊置區(qū)。曹 27、真 1井暗色泥巖厚度分別為 20 m和 18 m,較其它地區(qū)發(fā)育,為研究區(qū)的兩個沉積中心。可以看出該時(shí)期沉降中心與沉積中心不一致。

圖 8 高郵凹陷深凹帶東部戴二段沉積模式圖1.河流;2.三角洲平原;3.三角洲前緣;4.扇三角洲平原;5.扇三角洲前緣;6.前三角洲 -濱淺湖;7.不整合面;8.斷層Fig.8 Sedimentarymodel for the second member of the Dainan Formation1=river;2=delta plain;3=delta front;4=fan delta plain;5=fan delta front;6=prodelta to littoral-shallow lacustrine facies;7=unconformity;8=fault

此時(shí)研究區(qū)水體較淺,周邊物源供應(yīng)充分,扇三角洲和三角洲發(fā)育,且均向湖盆進(jìn)積。南部陡坡地區(qū)發(fā)育大小不一的扇三角洲,北部永安地區(qū)發(fā)育三角洲,且該三角洲已推進(jìn)至富民地區(qū),與該區(qū)的扇三角洲交叉疊置沉積。深凹帶中心及扇三角洲和三角洲外側(cè)發(fā)育濱淺湖沉積,沉積范圍較小,約占研究區(qū)總面積的 1/3(圖 9 a)。

3.2 戴二段沉積早期

沉積了 E2d24地層,地層厚度總體比 E2d25略小,真武北端和永安南端地層仍然較厚,在 150 m以上,真 2井最厚,達(dá) 199 m,為該區(qū)的沉降中心。與戴二段沉積初期相比,沉降中心向東遷移。真 2井砂巖的厚度為 39 m,砂巖百分含量為 19.6%,但無暗色泥巖沉積,因此真 2井雖然為沉降中心,但不是一個沉積中心。真 7、真 3井的砂巖沉積厚度分別為 15.5 m和 9 m,砂巖含量分別為 13.4%和 7.2%,暗色泥巖相對最厚,分別為 20 m和 18 m,因此兩口井所在的區(qū)域構(gòu)成該區(qū)的沉積中心。該時(shí)期研究區(qū)的沉降中心和沉積中心仍不一致。

與初期相比,扇三角洲、三角洲和濱淺湖相均向凹陷邊部有所遷移。真武、曹莊地區(qū)統(tǒng)一的扇三角洲此時(shí)已變?yōu)閮蓚€獨(dú)立的扇三角洲,且沉積范圍縮小,位置向西遷移 (圖 9 b)。富民地區(qū)扇三角洲仍在其北部和三角洲交匯疊置沉積,但交匯位置向北遷移。垂向上沉積物粒度向上變細(xì),細(xì)粒組分逐漸增加,如真 35井 E2d25巖性為灰色粉砂巖夾棕色泥巖,至E2d24變?yōu)樽厣鄮r夾薄層粉砂巖。

上述特征表明,E2d24時(shí)期湖水加深,由于水體的頂托作用,扇體退縮,但幅度較小,沉積厚度也有所降低。但其沉積格局、物源方向則與前期大致相同 (圖 9 b)。

3.3 戴二段沉積中期

接受了 E2d23沉積。與早期相比,富民地區(qū)的地層厚度增大,其余地區(qū)略有減小,真 2井地層厚度已減至 124.2 m。曹 21井地層最厚,為 150 m,暗色泥巖厚度為 0 m,表明其附近為研究區(qū)沉降幅度最大區(qū),卻不是沉積中心。砂巖厚度也有所減小,多在50 m以下,最大為 70.5 m。砂巖百分含量也相對減小,基本在 50%以下。真 7井地層厚度僅為 60 m,但暗色泥巖發(fā)育,為 37 m,應(yīng)為研究區(qū)的沉積中心。該時(shí)期研究區(qū)的沉降中心和沉積中心分離的格局較為明顯。

此時(shí),扇三角洲和三角洲繼續(xù)向湖岸退積,分布范圍達(dá)到最小 (圖 9 c),以富民地區(qū)最為顯著,此時(shí)該地區(qū)只發(fā)育南部物源形成的扇三角洲,北部三角洲沉積物已推進(jìn)不到此區(qū),二者以濱湖相隔。真武和曹莊地區(qū)的扇三角洲沉積范圍不但縮小,且向東遷移;濱、淺湖分布范圍也相繼擴(kuò)大。沉積物粒度進(jìn)一步變細(xì),泥巖顏色逐漸加深,如真 35井 E2d24地層為棕色泥巖,至 E2d23為棕色、深灰色泥巖。總之,戴二段沉積中期構(gòu)造穩(wěn)定,湖平面持續(xù)上升,達(dá)到最大水深。物源供應(yīng)有所減少,扇三角洲和三角洲均向岸退積。其沉積格局與前期也有所不同。

圖 9 高郵凹陷深凹帶東部戴二段各期巖相古地理圖1.井位;2.井名;3.主斷層;4.盆地邊界;5.物源;6.三角洲前緣;7.前三角洲;8.扇三角洲平原;9.扇三角洲前緣;10.前扇三角洲;11.濱湖;12.淺湖Fig.9 Sedimentary facies and palaeogeography during individual stages(a to e)in the second member of the Dainan Formation 1=well site;2=well name;3=major fault;4=basin boundary;5=provenance;6=delta front;7=prodelta;8=fan delta plain;9=fan delta front;10=profan delta;11=littoral lacustrine facies;12=shallow lacustrine facies

3.4 戴二段沉積晚期

為E2d22沉積時(shí)期。沉積厚度較中期普遍增大 ,真 2井為 162.8 m,曹 21井為 173 m,富 9井最大,為 205 m,表明此時(shí)沉降中心已轉(zhuǎn)移到富 9井附近地區(qū)。砂巖厚度和砂巖百分含量也較中期明顯增大,分別為 3.5～122.5 m和 3.6% ～74.6%。真7和真 89井的暗色泥巖厚度相對較大,分別為 39 m和 13 m,其余地區(qū)均較低,其所在區(qū)域構(gòu)成暗色泥巖發(fā)育區(qū)。此時(shí)研究區(qū)沉降中心和沉積中心仍不一致,分離的格局更為明顯。

E2d2

2時(shí)期湖平面開始下降,但幅度不大。湖盆周緣高地物源供應(yīng)充足,扇三角洲和三角洲均向湖盆進(jìn)積 (圖 9 d),沉積體面積又開始增大。富民地區(qū)北部仍為湖相沉積,三角洲沉積此時(shí)尚未推進(jìn)到此;真武和曹莊地區(qū)的扇三角洲均向西遷移。垂向上,沉積物粒度開始變粗,泥巖顏色開始變淺,以棕色為主;橫向上,從凹陷邊緣到中心,沉積物粒度多由粗變細(xì)。

3.5 戴二段沉積末期

沉積了 E2d21地層。殘留地層厚度較晚期明顯減薄 ,真 2井為 82 m,曹 21井為 80 m,富 9井為 122 m,而永 3井最厚,為 154 m,所在區(qū)域成為該時(shí)期的沉降中心。砂巖厚度也相應(yīng)減小,在 3.5～87 m間變化,富民地區(qū)相對較厚。砂巖百分含量變化不大,在 6.4%～74.9%。真 29井地層厚度為 49.1 m,暗色泥巖厚度為 19 m,為研究區(qū)的沉積中心。此時(shí)研究區(qū)沉降幅度最大的區(qū)域和暗色泥巖發(fā)育區(qū)仍不一致。

扇三角洲、三角洲繼續(xù)向湖推進(jìn)和側(cè)向延展,北部斜坡帶的三角洲已推進(jìn)到富民地區(qū),與該區(qū)的扇三角洲在富民中部交匯沉積 (圖 9 e)。真武和曹莊地區(qū)的扇三角洲范圍略有擴(kuò)大,其基本位置未變。末期水體范圍與晚期相比變化不大,但經(jīng)過 E2d22時(shí)期的沉積充填,水體變得更淺,湖盆收縮。沉積物粒度變粗,為暗棕色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與棕色、淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖互層沉積。E2d21晚期受真武事件的影響,盆地整體抬升,地層遭受剝蝕減薄,與上覆垛一段呈不整合接觸 (圖 8)。

4 結(jié)論

(1)高郵凹陷為一南斷北超,南深北淺的箕狀凹陷,其深凹帶東部戴二段發(fā)育大量碎屑巖沉積,沉積相類型為扇三角洲相、三角洲相和湖泊相。

(2)扇三角洲相分布在深凹帶南部陡坡區(qū),巖性粗、厚度大;三角洲相分布在深凹帶北部緩坡區(qū),巖性較細(xì)、厚度相對較小;湖泊相分布在扇三角洲、三角洲的外側(cè)和遠(yuǎn)端及深凹帶中央地帶,以泥質(zhì)沉積為主。

(3)戴二段沉積時(shí)期,高郵凹陷深凹帶東部自下而上可劃分出初、早、中、晚和末期五個演化階段。不同階段的沉積特征表現(xiàn)各異,總體表現(xiàn)為水體由淺變深后再次變淺,扇三角洲和三角洲先退積后進(jìn)積的特點(diǎn)。末期湖盆整體抬升,戴二段頂部地層遭受剝蝕,與上覆地層呈不整合接觸。

本文得到江蘇油田地質(zhì)科學(xué)研究院有關(guān)人員大力支持,在此致以衷心的感謝!

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Sed imentary facies and evolution of the second member of the Palaeogene Dainan Formation in the deep area of eastern Gaoyou depression,North J iangsu Bas in

YAO Yu-lai1,L IN Chun-ming1,GAO Li-kun1,L IU Yu-rui2,MA Ying-jun2,L I Yan-li1,ZHANG Xia1,ZHANG Zhi-ping1,3
(1.School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,N anjing210093,Jiangsu,China;2.Research Institute of Geological Sciences,Jiangsu O il Field Com pany,SINOPEC,Yangzhou225009,Jiangsu,China;3.Research Institute of Planning and Designing,East China B ranch,SINOPEC,N anjing,210036,Jiangsu,China)

The present paper gives a detailed description,on the basis of cores,well logs and regional geological background,of the sedimentary facies and evolution of the second member of the Palaeogene Dainan For mation in the deep area of eastern Gaoyou depression,North Jiangsu Basin.The second member of the Dainan Formation consists of the fan delta facies,delta facies and lacustrine facies.The fan delta facies appears in the southern steep slope zone;the delta facies develops in the northern ramp zone,and the lacustrine facies is organized around the fan delta and delta facies and in the central zone of the deep area. The sedimentary framework is generally controlled by the faults and palaeotopography.From the margin to the centre of the depression,the sedimentary facies pass from the fan delta or delta facies to the littoral-shallow lacustrine facies.Vertically,there are coarsefine-coarse gradations in the grain sizesof the sed iments from bottom to top.Five stages can be distinguished for the sed imentary evolution during the deposition of the second member of the Dainan For mation.On the whole,the water bodies displayed the shallow-deep-shallow variations during these periods.The retrogradation occurred first in the fan delta and delta facies,followed by the progradation.At the latest stage,the lake basin was subjected to the uplift and erosion,which resulted in the unconfor mable contactwith the overlying strata.

Gaoyou depression;second member of the Dainan For mation;fan delta;delta;sedimentary facies;sedimentary evolution

1009-3850(2010)02-0001-10

2009-09-01改回日期2009-12-04

姚玉來 (1985-),男,碩士研究生,主要從事沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)研究。E-mail:yaoyulai@163.com

P512.2

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