蘇北盆地白駒凹陷古近系層序地層特征及充填演化模式

魏祥峰,張廷山,黃 靜,梁 興,姚秋昌,湯興友

1)西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500;

2)中國(guó)石油浙江油田公司,浙江杭州 310023;

3)川慶鉆探工程公司地球物理山地勘探四隊(duì),四川成都 610225

蘇北盆地白駒凹陷古近系層序地層特征及充填演化模式

魏祥峰1),張廷山1),黃 靜1),梁 興2),姚秋昌2),湯興友3)

1)西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500;

2)中國(guó)石油浙江油田公司,浙江杭州 310023;

3)川慶鉆探工程公司地球物理山地勘探四隊(duì),四川成都 610225

根據(jù)陸相斷陷盆地層序界面在電測(cè)曲線和地震剖面上的識(shí)別標(biāo)志、巖石類型組合特點(diǎn)以及古生物資料等方面的特征,在蘇北盆地白駒凹陷古近系共識(shí)別出6個(gè)層序界面,劃分出1個(gè)超層序組、2個(gè)超層序、5個(gè)三級(jí)層序,其中SQ1、SQ2~SQ4分別為斷陷Ⅰ幕初始斷陷、斷陷-坳陷轉(zhuǎn)化階段的湖泊層序,SQ5為斷陷Ⅲ幕斷陷收斂階段的河流層序。根據(jù)盆地幕式構(gòu)造演化、氣候條件以及物源供給的條件不同,建立了初始斷陷階段、斷陷-坳陷轉(zhuǎn)換階段和斷陷收斂階段 3種層序地層充填模式,認(rèn)為不同構(gòu)造演化階段的充填序列、體系域構(gòu)成和砂體發(fā)育存在顯著的差異。初步分析了不同層序充填演化模式與油氣的關(guān)系,認(rèn)為斷陷Ⅰ幕的斷陷-坳陷轉(zhuǎn)換階段的充填層序低位體系域和高位體系域砂體與湖侵體系域優(yōu)質(zhì)烴源巖配置關(guān)系最好,成藏條件最優(yōu)越。

層序地層;充填演化模式;古近系;白駒凹陷;蘇北盆地

層序地層學(xué)理論自誕生以來(lái)就得到了地質(zhì)學(xué)界的廣泛關(guān)注,隨著國(guó)外層序地層學(xué)的迅猛發(fā)展,國(guó)內(nèi)許多學(xué)者相繼從不同角度開(kāi)展了陸相盆地層序地層的發(fā)育特征的研究工作,并取得了一些進(jìn)展(顧家裕,1995;李思田等,1995;鄧宏文等,1996;徐懷大,1997;Currie,1997;Martinsen et al.,1999;柯光明等,2006;張喜林等,2004;廖遠(yuǎn)濤等,2008;沈玉林等,2009;劉長(zhǎng)利等,2010)。但由于陸相盆地的復(fù)雜性和多樣性,仍需要進(jìn)行廣泛細(xì)致的研究。而白駒凹陷從勘探以來(lái),在古近系泰州組發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油流,且阜寧組也有良好的油氣顯示,這些發(fā)現(xiàn)揭示了白駒凹陷古近系具有很大的勘探潛力。近年來(lái),雖然有些學(xué)者在白駒凹陷進(jìn)行了相應(yīng)的研究(劉成林等,2003;湯永梅等,2009;陶麗等,2010;羅懷忠等,2010),但對(duì)白駒凹陷古近系地層劃分研究程度不高,目前主要的問(wèn)題是全區(qū)層序地層格架劃分標(biāo)準(zhǔn)和劃分方案不統(tǒng)一,層序地層特征不清楚,這制約了白駒凹陷選區(qū)、選帶、選層的評(píng)價(jià)研究。本文嘗試以沉積學(xué)(劉寶珺等,1985;趙澄林等,2001;姜在興,2003)和構(gòu)造-層序地層學(xué)理論(Vail,1987;徐懷大,1993;紀(jì)友亮等,1996,1998;池秋鄂等,2001)為指導(dǎo),在充分利用鉆測(cè)井、地震、巖心和古生物資料的基礎(chǔ)上,依據(jù)層序界面特征,對(duì)白駒凹陷古近系進(jìn)行了層序地層及充填演化分析,以期對(duì)有利的含油氣勘探區(qū)帶的預(yù)測(cè)提供有益的指導(dǎo)。

白駒凹陷位于蘇北盆地東臺(tái)坳陷的東北部,東臨裕華凸起、小海凸起,西以柘垛低凸起為界與高郵凹陷相隔,北與建湖隆起接壤,南以吳堡低凸起、梁垛低凸起與溱潼凹陷、海安凹陷相對(duì),面積約為2180km2(劉成林等,2003)(圖1)。自晚白堊世以來(lái)其構(gòu)造演化經(jīng)歷了晚白堊世區(qū)域坳陷成盆期、古近紀(jì)的幕式斷陷成盆期、新近系以來(lái)的整體沉降坳陷成盆期(邱旭明等,2006;邱海峻等,2006),其中古近紀(jì)拉張斷陷成盆期又可分為初始斷陷-斷陷-坳陷、強(qiáng)烈斷陷、收斂以及抬升剝蝕等 4個(gè)幕式階段(圖2),基本形成了白駒凹陷南斷北超的構(gòu)造格局。上白堊統(tǒng)及其以上層位的陸相沉積層序?yàn)榘枷葜黧w沉積,最大沉積厚度達(dá) 5000 m,從老到新依次是:白堊系上統(tǒng)浦口組(K2p;95.0~88.5 Ma)、赤山組(K2c;88.5~83.0 Ma);古近系古新統(tǒng)泰州組(E1t;83.0~65.0 Ma)、阜寧組(Elf;65.0~54.9 Ma);始新統(tǒng)三垛組(E2s;50.5~38.0 Ma)、新近系鹽城組(N2y;24.6~2.0 Ma)、第四系東臺(tái)組(Qd;2.0~0 Ma),凹陷缺失始新統(tǒng)戴南組(E2d;54.9~50.5 Ma)以及漸新統(tǒng)(E3;38.0~24.6 Ma)地層(圖2)。

圖1 蘇北盆地白駒凹陷位置及構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 Location and tectonic division of Baiju sag,Subei basin

圖2 白駒凹陷古近系層序地層劃分柱狀圖Fig.2 Column of Paleogene sequence stratigraphic division in Baiju sag

1 層序界面的識(shí)別及層序劃分

1.1 層序界面的識(shí)別

陸相盆地層序分析的關(guān)鍵是識(shí)別不同級(jí)別層序地層單元的界面(李思田等,1992)。地層中的不同級(jí)別層序地層界面的識(shí)別是劃分層序、進(jìn)行層序結(jié)構(gòu)及體系域特征研究的基礎(chǔ)。

白駒凹陷在充填過(guò)程中由于受應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)換以及沉積作用的間斷和湖平面突變等事件的影響,發(fā)育了各級(jí)不同的并在凹陷內(nèi)可追蹤對(duì)比的等時(shí)地層界面。根據(jù)適當(dāng)級(jí)別生物演化階段和主要界面年齡數(shù)據(jù),對(duì)白駒凹陷進(jìn)行了層序界面的劃分。其主要依據(jù)包括:①地震剖面上顯示的反射不整合關(guān)系,如削頂或下切沖刷造成的不整合面、上超不整合面和頂超界面等;②合成地震記錄、層速度等反映的突變界面;③利用測(cè)井曲線和巖心識(shí)別出的下切水道充填和古暴露面;④沉積體系的演化過(guò)程,尤其是缺少明顯的侵蝕不整合面時(shí)需要依據(jù)沉積體系與盆地的演化過(guò)程進(jìn)行劃分(嚴(yán)德天等,2008);⑤生物數(shù)量和種屬的發(fā)生明顯的斷代現(xiàn)象(邱旭明等,2006)。據(jù)此,在白駒凹陷中古近系共識(shí)別出 6個(gè)具對(duì)比意義的等時(shí)地層界面(圖2)。

(1)一級(jí)層序界面,是由區(qū)域性的構(gòu)造事件形成的;在白駒凹陷古近系識(shí)別出 2個(gè)一級(jí)層序界面,即:上白堊統(tǒng)與古近系之間的不整合面(SB1;83.0 Ma);古近系、新近系之間的不整合面(SB6;24.6 Ma)。SB1層序界面在地震剖面上對(duì)應(yīng)T40反射層(圖2),其下伏地層表現(xiàn)為明顯的削截、侵蝕現(xiàn)象,上覆地層表現(xiàn)為上超(圖 3A),該界面之下發(fā)育上白堊統(tǒng)赤山組棕色砂巖與紫色泥巖不等厚互層,具有小-中幅“鐘形”或“指狀”的自然電位曲線特征,界面之上發(fā)育高幅“箱形”自然電位曲線的泰州組灰色砂礫巖、含礫砂巖、砂巖夾灰色、灰黑色泥巖(圖3A)。SB6層序界面在地震剖面上對(duì)應(yīng) T20反射層(圖2),是凹陷內(nèi)構(gòu)造背景由斷陷作用向坳陷作用轉(zhuǎn)換的一個(gè)構(gòu)造作用轉(zhuǎn)換面,該界面之下古近系同裂谷期為以含礫砂巖、砂巖夾灰色、棕色泥巖為主的地層,該界面之上為蘇北盆地普遍發(fā)育產(chǎn)狀平緩的鹽城組(Ny)厚層礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖夾棕色、棕紅色泥巖構(gòu)成的正旋回,并伴隨強(qiáng)堿性玄武巖和超基性巖噴發(fā);該界面在地震反射剖面上表現(xiàn)為界面之下呈削截反射特征,界面之上呈上超反射結(jié)構(gòu)(圖3F),在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為界面之上為“鐘形”或“箱形”的自然電位曲線,界面之下為低幅“微齒狀”的自然電位和電阻率曲線特征(圖3F)。

圖3 白駒凹陷古近系層序界面特征及識(shí)別標(biāo)志Fig.3 Characteristics and recognition marks of the sequence stratigraphic boundary of Paleogene in Baiju sag

(2)二級(jí)層序界面,在全凹陷內(nèi)可追蹤對(duì)比,其規(guī)模比一級(jí)層序界面略小,為構(gòu)造作用的產(chǎn)物,反映凹陷內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕的變化。根據(jù)前人對(duì)蘇北盆地的構(gòu)造沉降史的恢復(fù)研究顯示出盆地具有4個(gè)斷陷幕(林暢松等,2004;嚴(yán)德天等,2008),但由于白駒凹陷內(nèi)真武運(yùn)動(dòng)及三垛運(yùn)動(dòng)的影響,使古近系始新統(tǒng)戴南組以及漸新統(tǒng)地層缺失,凹陷僅保留了斷陷I幕、Ⅲ幕的充填層序,因此在白駒凹陷古近系同裂谷期發(fā)育了 1個(gè)二級(jí)不整合面,即為古新統(tǒng)阜寧組(E1f)與始新統(tǒng)三垛組(E2s)之間的不整合面(SB5;50.5 Ma),對(duì)應(yīng)地震剖面上的T23反射層(圖2),該不整合面(T23反射界面)在地震反射剖面上表現(xiàn)為為界面之下呈削截反射特征,界面之上呈上超反射結(jié)構(gòu)(圖 3E)。界面之下為深灰色泥巖或深灰色泥巖夾薄層的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,發(fā)育Gobichara deserta-Peckichara longa-Stephanochara kiangsuensis輪藻類化石組合;界面之上發(fā)育灰色、棕色泥巖與棕色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層,發(fā)育Obtusochara jianglingensis-Gyrogona qianjiangica-Charites sadleri輪藻類化石組合(邱旭明等,2006);在測(cè)井曲線特征上表現(xiàn)為該不整界面之上為高電阻率特征,之下為低電阻率曲線特征(圖3E)。

(3)三級(jí)層序界面,三級(jí)層序界面與斷陷幕內(nèi)的低級(jí)伸展事件相對(duì)應(yīng),是被二級(jí)層序界面限制的地層內(nèi)發(fā)育的局部不整合和沉積間斷面。在白駒凹陷古近系可識(shí)別出3個(gè)三級(jí)層序界面,為SB2、SB3、SB4,分別對(duì)應(yīng)地震剖面上的T36、T34、T32反射層(圖2)。地震反射特征是在三級(jí)不整合之下常發(fā)生削截現(xiàn)象,界面之上發(fā)育上超或下切水道充填所具有的上超反射結(jié)構(gòu)(圖 3B~D),而在凹陷中心一般為整合界面。在測(cè)井和巖相特征上,三級(jí)界面一般為“鐘形”或“箱形”自然電位(自然伽瑪)所反映的具有沖刷面的由砂礫巖、砂巖與泥巖構(gòu)成的向上變細(xì)、變薄、正旋回序列的底界面,如近岸水下扇及三角洲分流河道、水下分流河道沉積的底界面(圖3B);“漏斗形”自然電位(自然伽瑪)曲線所反映的向上變粗、變厚、逆旋回序列,如濱淺湖與“齒化鐘形”正旋回的三角洲前緣組合之間的界面(圖 3C),以及陸上暴露界面等。另外,該層序界面上下地層的輪藻類、介形類等化石種屬發(fā)生明顯的斷代現(xiàn)象(邱旭明等,2006)(圖4)。

圖4 白駒凹陷泰州組與阜寧組之間生物種屬斷代現(xiàn)象(據(jù)邱旭明等,2006修改)Fig.4 A lack of generation continuity of biological species between Taizhou and Funing Formation in Baiju sag (modified after QIU Xu-ming et al.,2006)

1.2 層序地層序列

根據(jù)以上層序界面的識(shí)別,結(jié)合白駒凹陷構(gòu)造演化、古生物、古氣候和湖平面的相對(duì)變化特征等因素的分析,本文把白駒凹陷古近系(E)斷陷期的沉積充填作為一個(gè)超層序組1(SSQS1),古近系發(fā)育的兩幕斷陷作為兩個(gè)超層序(SSQ)。超層序1(SSQ1)對(duì)應(yīng)斷陷 I幕由泰州組-阜寧組組成,超層序 2(SSQ2)對(duì)應(yīng)斷陷Ⅲ幕由三垛組組成(圖2)。而在每個(gè)超層序內(nèi)部又可以根據(jù)三級(jí)層序界面(SB2,SB3,SB4)的特征劃分出不同的三級(jí)層序。超層序 1(SSQ1)可以劃分出4個(gè)層序(SQ1,SQ2,SQ3,SQ4);SQ1對(duì)應(yīng)泰州組0段(E1t0);SQ2對(duì)應(yīng)泰州組1段~2段(E1t1~E1t2);SQ3對(duì)應(yīng)阜寧組1段~2段(E1f1~E1f2);SQ4對(duì)應(yīng)阜寧組1段~2段(E1f3)。超層序2(SSQ2)可以劃分出1個(gè)層序,超層序1三垛組1段(E2s1)(圖5)。

1.3 體系域的劃分及特征

在陸相斷陷湖盆中,體系域?yàn)橥诔练e體系的組合,是構(gòu)成層序的基本單位。根據(jù)不同的層序類型及每個(gè)層序中湖平面變化的相對(duì)位置,可將其劃分為不同的類型。SQ1~SQ4為湖泊層序(紀(jì)友亮等,1996),發(fā)育完全的層序可劃分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域;SQ5為河流層序,該層序可劃分基準(zhǔn)面上升體系域和基準(zhǔn)面下降體系域(顧家裕等,2001)。

在湖泊相層序中,體系域的劃分關(guān)鍵是識(shí)別出初始湖泛面(FFS)與最大湖泛面(MFS)。在地震剖面上,主要是依據(jù)坡折帶確定識(shí)別湖泛面,最遠(yuǎn)濱岸上超點(diǎn)識(shí)別最大湖泛面。初次湖泛面是湖泛造成的反射同相軸初次跨越盆地坡折帶的湖泛面,是低位和湖侵體系域的分界面。最大湖泛面是層序中最大湖侵時(shí)形成的界面,是反射同相軸由退積到進(jìn)積的沉積轉(zhuǎn)換面,響應(yīng)于最遠(yuǎn)濱岸上超點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的界面,是湖侵和高位體系域的分界面。在以地層疊置樣式、巖性、巖相的變化識(shí)別出初次湖泛面和最大湖泛面,劃分出低位、湖侵和高位體系域。在鉆井剖面上,主要是根據(jù)準(zhǔn)層序的疊置樣式以及界面上、下地層巖性、巖相來(lái)確定初次湖泛面和最大湖泛面的。初次湖泛面之下的低位體系域主要呈加積到弱進(jìn)積式的地層疊置樣式,初始湖泛面與最大湖泛面之間的湖侵體系域則以退積式為主,而最大湖泛面之上的高位體系域主要為進(jìn)積式;同時(shí)湖侵體系域頂部常存在薄層的凝縮層沉積,巖性主要為淺湖、半深湖-深湖相暗色泥巖、油頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖,向岸方向厚度減小,向深湖方向顏色變深,代表了最大湖泛時(shí)期的沉積產(chǎn)物(圖6)。

圖5 白駒凹陷He1-F504-F502-Ft5-Ft1-Ft9-Fc1井過(guò)井測(cè)線層序界面識(shí)別及層序單元?jiǎng)澐諪ig.5 Identification of sequence boundary and division of sequence units along the cross-well profile He1-F504-F502-Ft5-Ft1-Ft9-Fc1 in Baiju sag

圖6 白駒凹陷豐探9井湖泊相層序(SQ2)綜合分析Fig.6 Comprehensive analysis of lacustrine sequence (SQ2)of Well Fengtan 9 in Baiju sag

在河流層序中,基準(zhǔn)面上升體系域和基準(zhǔn)面下降體系域的差異可以通過(guò)觀察巖石紀(jì)錄中河流建造單元的分布,并且依據(jù)河流可容空間在層序地層中隨著時(shí)間的變化進(jìn)行解釋(吳因業(yè)等,2010)?；鶞?zhǔn)面上升體系域處于可容空間增量遠(yuǎn)小于沉積物供給量的低可容空間背景下,常為有多期高能量河流充填并且缺少洪泛平原沉積,沉積物較粗,呈加積到弱進(jìn)積式的地層疊置樣式?；鶞?zhǔn)面下降體系域處于可容空間增量遠(yuǎn)大于沉積物供給量的高可容空間背景下,常形成相對(duì)較為簡(jiǎn)單的河流沉積,包括較高比例的細(xì)粒越岸沉積,地層疊置樣式主要為加積式,受下伏地形地貌或構(gòu)造的影響較小(Boyd et al.,1999),基準(zhǔn)面上升體系域和基準(zhǔn)面下降體系域的主要沉積特征見(jiàn)表1。

表1 基準(zhǔn)面上升和基準(zhǔn)面下降體系域的識(shí)別特征Table 1 Identification features of base-level rising and base-level falling system tract

2 充填演化與層序模式

2.1 SQ1(泰州組0段)沉積期

該層序發(fā)育于盆地?cái)嘞?I幕的初始斷陷早期,此期凹陷主要受邊界斷層的控制,呈現(xiàn)南斷北超、南陡北緩的半地塹式盆地的構(gòu)造樣式。同時(shí)由于凹陷斷裂活動(dòng)頻繁,拉張作用強(qiáng)烈,其可容空間主要是由斷裂拉張活動(dòng)產(chǎn)生。

該沉積期構(gòu)造沉降速率等于或略小于沉積物供應(yīng)速率,氣候始終處于干旱或半干旱條件下,這造成了 SQ1主要發(fā)育低位體系域(LST),由于凹陷邊緣主控?cái)嗔鸦顒?dòng)強(qiáng)烈,造成凹陷具沉降速率快、地形起伏大、近源快速沉積特征,且沉積物以粗碎屑砂巖、砂礫巖堆積為主。而凹陷的半地塹式的構(gòu)造樣式,具有陡坡與緩坡之分,陡坡帶(控盆斷裂一側(cè))發(fā)育近岸水下扇;緩坡一側(cè)以辮狀河三角洲沉積為主要特征;凹陷的中心部位則主要發(fā)育濱淺湖砂灘以及半深湖-深湖湖底扇沉積(圖7)。層序的下邊界上超現(xiàn)象較普遍,層序內(nèi)地層一般為低振幅、低連續(xù)平行-亞平行反射地震相。

2.2 SQ2~SQ4(泰州組1段-阜寧組)沉積期

該階段發(fā)育于盆地?cái)嘞軮幕的斷陷-坳陷轉(zhuǎn)化階段,該沉積期由幕式構(gòu)造所控制的凹陷經(jīng)歷了由斷陷轉(zhuǎn)為坳陷三次旋回性的發(fā)展,導(dǎo)致三次旋回性充填層序的發(fā)育?？刂泼總€(gè)層序的構(gòu)造活動(dòng)不但性質(zhì)有一定的變化,而且活動(dòng)的強(qiáng)度也有弱-強(qiáng)-弱的變化趨勢(shì)。具體到每個(gè)層序的早期,凹陷受邊緣主控?cái)嗔训目刂?形成下降幅度不大的半地塹式凹陷,雖然由于基準(zhǔn)面的上升,導(dǎo)致可容空間增大,但構(gòu)造沉降速率多表現(xiàn)略等于或小于沉積物供應(yīng)速率,使湖水深度仍保持較淺的狀態(tài),并在基準(zhǔn)面不斷上升的情況下,發(fā)育陡坡帶扇三角洲、緩坡一側(cè)曲流河三角洲相加積、進(jìn)積式準(zhǔn)層序組,即相當(dāng)于低位體系域(LST)(圖8)。之后,構(gòu)造性質(zhì)發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變,由張剪作用轉(zhuǎn)為拉張作用,造成盆地發(fā)生整體大規(guī)模的沉降,進(jìn)入典型的坳陷期,形成湖侵體系域(EST),該期沉積物供應(yīng)速率明顯小于構(gòu)造沉降速率,凹陷處于饑餓狀態(tài),隨著湖盆的繼續(xù)擴(kuò)張,湖平面迅速上升,使層序內(nèi)湖盆水體最深、水體分布范圍最廣、形成湖泛面最大時(shí)期,接受一套半深湖-深湖暗色泥巖為主的凝縮層沉積,向盆緣方向發(fā)育一套典型退積式沿岸濱淺湖砂灘、砂壩以及曲流河三角洲為準(zhǔn)層序組的沉積(圖8);晚期構(gòu)造沉降逐漸變?nèi)?漸趨停止,陸源碎屑物質(zhì)的充填使湖體范圍縮小,湖水變淺,可容納空間逐漸縮小,發(fā)育了一套進(jìn)積式濱淺湖砂灘、砂壩以及曲流河三角洲準(zhǔn)層序組,形成高位體系域(HST)(圖8)。

在SQ2~SQ4層序形成過(guò)程,盡管它們?cè)诎枷莸娜螖嘞?坳陷交替旋回性發(fā)育的統(tǒng)一構(gòu)造活動(dòng)背景下完成的,盡管有很多共性,但也有一定的差異:(1)每個(gè)層序都是由早期的斷陷轉(zhuǎn)化為中晚期的坳陷,構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度由弱到強(qiáng)到弱,但總體上,該階段凹陷由早期的SQ2層序到晚期的SQ4層序,凹陷的拉張作用的強(qiáng)度一次比一次強(qiáng),基底整體下降規(guī)模一次比一次大,到晚期的SQ4層序坳陷規(guī)模最大;(2)層序內(nèi)體系域的配置不同,早期的SQ2、SQ3層序受吳堡事件的影響較弱,低位、湖侵和高位體系域均發(fā)育,且保存基本完整,而晚期的SQ4層序中上部的湖侵、高位體系域因后期吳堡事件的盆地抬升已全部削蝕,僅發(fā)育低位體系域(圖2)。

2.3 SQ5(三垛組)沉積期

該階段發(fā)育于盆地?cái)嘞茛竽坏臄嘞菔諗侩A段,白駒凹陷在經(jīng)歷真武事件后,構(gòu)造活動(dòng)的拉張作用明顯加強(qiáng),斷裂活動(dòng)趨于靜止,使斷陷向坳陷轉(zhuǎn)化,湖水快速收縮,氣候變成干旱的亞熱帶型,區(qū)內(nèi)廣泛接受了陸上沖積、河流相紅色碎屑巖沉積。該層序沉積早期,為河流基準(zhǔn)面上升體系域,研究區(qū)距物源區(qū)較近,地形高差較大,陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)豐富,河流勢(shì)能高,辮狀河廣泛發(fā)育,河道內(nèi)沉積了厚層粗粒的塊狀砂巖、含礫砂巖,后期隨著基準(zhǔn)面的上升,可容空間增大,砂巖單層厚度向上減薄,泥質(zhì)含量增多。該層序沉積晚期,為河流基準(zhǔn)面下降體系域,由于拉張作用的加強(qiáng),造成區(qū)域性構(gòu)造大規(guī)模的沉降,坡降減小,河流勢(shì)能降低,陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)相對(duì)匱乏,沉積速率明顯變小,雖然基準(zhǔn)面有一定程度的下降,但可容空間仍然較大,曲流河發(fā)育?？v向河道砂巖多與下覆泥巖呈突變接觸,但下切作用不明顯,同時(shí)在剖面上具有“泥包砂”的特點(diǎn)。另外,由于河道的頻繁改道,從橫剖面上看河道砂體多呈透鏡狀零星分布于泥巖層中(圖9)。

圖7 白駒凹陷SQ1沉積期沉積充填模式Fig.7 Depositional filling model during SQ1 period in Baiju sag

圖8 白駒凹陷SQ2~SQ4沉積期沉積充填模式Fig.8 Depositional filling model during SQ2~SQ4 period in Baiju sag

圖9 白駒凹陷SQ5沉積期沉積充填模式Fig.9 Depositional filling model during SQ5 period in Baiju sag

3 層序與油氣儲(chǔ)蓋組合的關(guān)系

白駒凹陷古近系地層沉積具有明顯的階段性特點(diǎn)。SQ1沉積期斷陷強(qiáng)烈拉張,層序內(nèi)僅發(fā)育低位體系域,以近岸水下扇、辮狀河三角洲等較粗粒的沉積體系為特征,其中近岸水下扇扇中-扇端亞相以及辮狀河三角洲前緣砂體,儲(chǔ)集物性相對(duì)較好,有利于油氣的儲(chǔ)集,但由于該沉積期湖泊水體的分布范圍局限,細(xì)相帶不發(fā)育,其生油氣條件相對(duì)較差。至SQ2~SQ4沉積期,白駒凹陷處于斷陷-坳陷轉(zhuǎn)化階段,凹陷水域面積擴(kuò)大,水深增加,每個(gè)層序低位體系域沉積期物源供應(yīng)豐富,扇三角洲前緣以及曲流河三角洲前緣砂體粒度均勻,成熟度較高,可形成良好的儲(chǔ)集層;同時(shí),各層序湖侵體系域半深湖-深湖亞相的暗色泥巖厚度大,有機(jī)質(zhì)含量高,不僅提供了生烴的油源條件,同時(shí)又是下伏儲(chǔ)集層良好的區(qū)域性蓋層;高位體系域沉積期發(fā)育的曲流河三角洲前緣以及濱淺湖各種砂體物性也較好,但頂部常缺乏區(qū)域性的蓋層,向陸的側(cè)向封閉性較差,常需要一定的構(gòu)造配合,才可形成油氣藏。SQ5沉積期為河流地層沉積,其泥質(zhì)生油巖缺乏,但洪泛平原泥巖可作為河道砂體良好的蓋層,若河道砂體可捕捉到下伏層序湖侵體系域的油源經(jīng)斷層運(yùn)移上來(lái)的油氣,可形成透鏡狀巖性油氣藏。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)陸相斷陷盆地層序界面在電測(cè)曲線和地震剖面上的識(shí)別標(biāo)志、巖石類型組合特點(diǎn)以及古生物資料等方面的特征,白駒凹陷古近系內(nèi)共識(shí)別出6個(gè)層序界面,劃分出 1個(gè)超層序組(SSQS1)、2個(gè)超層序(SSQ1、SSQ2)、5個(gè)三級(jí)層序(SQ1~SQ5),其中三級(jí)層序SQ1、SQ2~SQ4分別為斷陷Ⅰ幕初始斷陷、斷陷-坳陷轉(zhuǎn)化階段的湖泊層序,SQ5為斷陷Ⅲ幕斷陷收斂階段的河流層序。

(2)根據(jù)盆地幕式構(gòu)造演化、氣候條件以及物源供給的條件不同,建立了初始斷陷階段、斷陷-坳陷轉(zhuǎn)換階段和斷陷收斂階段 3種層序地層充填模式,認(rèn)為不同構(gòu)造演化階段的充填序列、體系域構(gòu)成和砂體發(fā)育存在顯著的差異。斷陷Ⅰ幕初始斷陷階段的SQ1僅發(fā)育低位體系域,以發(fā)育近岸水下扇、辮狀河三角洲及湖泊沉積體系為主。斷陷I幕斷陷-坳陷轉(zhuǎn)化階段的SQ2~SQ4每個(gè)層序都(SQ4除外,因后期抬升削蝕,僅發(fā)育低位體系域)包含低位體系域、湖侵體系域和高位體系域,低位體系域發(fā)育扇三角洲、曲流河三角洲相加積、進(jìn)積式準(zhǔn)層序組,湖侵體系域以發(fā)育半深湖-深湖暗色泥巖為特征,高位體系域曲流河三角洲和濱淺湖發(fā)育。斷陷Ⅲ幕斷陷收斂階段的SQ5包含基準(zhǔn)面上升體系域和基準(zhǔn)面下降體系域,基準(zhǔn)面上升體系域位于層序下部,以辮狀河沉積為主,砂巖發(fā)育;基準(zhǔn)面上升體系域位于層序上部,以曲流河沉積為主,剖面上砂巖為透鏡狀分布,砂巖含量低,聯(lián)通性差。

(3)初步分析了不同層序充填演化模式與油氣的關(guān)系,認(rèn)為斷陷Ⅰ幕的斷陷-坳陷轉(zhuǎn)換階段的充填層序低位體系域三角洲前緣和高位體系域三角洲前緣、濱淺湖砂體與湖侵體系域半深湖-深湖優(yōu)質(zhì)烴源巖配置關(guān)系最好,成藏條件最優(yōu)越。

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Sequence Stratigraphy Characteristics and Filling Evolution Models of Paleogene in Baiju Sag,Subei Basin

WEI Xiang-feng1),ZHANG Ting-shan1),HUANG Jing1),LIANG Xing2),YAO Qiu-chang2),TANG Xing-you3)
1)Institute of Resources and Environment,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan610500;
2)Zhejiang Oilfield Company of PetroChina,Hangzhou,Zhejiang310023;
3)No.4 Geophysical Mountain Exploration Party,Sichuan Changqing Drilling Engineering Corporation,Chengdu,Sichuan610225

Based on the identification features of stratigraphic sequences of the continental faulted basin along electric logging curves and seismic profiles as well as the characteristics of lithologic combination and palaeontological data,the authors identified six Paleogene sequence boundaries in Baiju sag of Subei basin and divided the Paleogene into one super sequence group,two super sequences,and five sequences.SQ1 and SQ2~SQ4 are lacustrine sequences developed in the initial faulting phase and faulting-depression stage of faulting episode I,while SQ5 is the fluvial sequence developed in the faulting convergence stage of faulting episode Ⅲ.Based on the episodic tectonic evolution,different climate conditions and suppy of sediments for the basin in each evolution phase,the authors established three kinds of sequence stratigraphy filling evolution models composed of initial faulting phase,faulting-depression stage and faulting convergence stage.It is thought that different tectono-evolutionary stages have significantly different filling sequences,system tract constituents and sand body developments.A preliminary analysis was made on the relationship between sequence stratigraphic filling evolution models and oil-gas exploration potentials,which reveals that the configuration relationship between sand bodies in lowstand and highstand systems tracts and hydrocarbon source rock in lacustrine transgressive system tract of faulting-depression stage of the faulting episodeⅠ is the best in that it has the most advantageous hydrocarbon accumulation condition.

sequence stratigraphy;filling evolution models;Paleogene;Baiju sag;Subei basin

P534.611;P539.2

A

10.3975/cagsb.2011.04.06

本文由四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金項(xiàng)目(編號(hào):SZD0414)和中石油浙江油田公司基本科研項(xiàng)目“蘇北探區(qū)地層層序劃分與鉆井地層統(tǒng)層研究”(編號(hào):ZJYT2009-275)聯(lián)合資助。

2011-05-27;改回日期:2011-07-03。責(zé)任編輯:閆立娟。

魏祥峰,男,1984年生。博士研究生。長(zhǎng)期從事沉積學(xué)、層序地層學(xué)研究。通訊地址:610500,四川省成都市新都區(qū)西南石油大學(xué)博士2009級(jí)。E-mail:weixiangfeng1984@163.com。