東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖相類型及特征

張 順,陳世悅,崔世凌,龔文磊,于景強(qiáng),鄢繼華,邵鵬程,劉 姚

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580;2.中國(guó)石化勝利油田物探研究院,山東東營(yíng) 257022)

東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖相類型及特征

張 順1,陳世悅1,崔世凌2,龔文磊1,于景強(qiáng)2,鄢繼華1,邵鵬程1,劉 姚1

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580;2.中國(guó)石化勝利油田物探研究院,山東東營(yíng) 257022)

通過(guò)巖心觀察描述、薄片鑒定、X射線衍射分析、激光共聚焦顯微鏡分析等技術(shù),以直觀反映巖相間差異為原則,綜合礦物成分、層理構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)豐度、顏色以及其他混入物等因素,對(duì)東營(yíng)凹陷沙三—沙四段半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖進(jìn)行巖相類型劃分。結(jié)果表明:東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖發(fā)育9種巖相類型,根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量對(duì)其中較發(fā)育的6種類型進(jìn)一步細(xì)分為11個(gè)亞類;相對(duì)發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r、中有機(jī)質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒巖、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r以及貧有機(jī)質(zhì)塊狀混合細(xì)粒巖等5種巖相類型在宏觀及微觀特征、測(cè)井響應(yīng)特征及發(fā)育環(huán)境等方面具有差異性;各巖相的平面分布特征反映了半深湖—深湖內(nèi)部沉積環(huán)境的差異。

東營(yíng)凹陷;半深湖—深湖;細(xì)粒沉積巖;巖相;測(cè)井響應(yīng)

在沉積盆地中,細(xì)粒沉積物數(shù)量巨大,但目前對(duì)深水細(xì)粒沉積巖的基礎(chǔ)研究尤其是巖相研究還處于探索階段。看似簡(jiǎn)單的細(xì)粒沉積其實(shí)是砂－泥－灰(云)在巖石和地層的不同巖相組合,與北美海相頁(yè)巖地層不同,陸相湖盆細(xì)粒沉積巖巖相復(fù)雜、相變快、非均質(zhì)性強(qiáng),且不同巖相儲(chǔ)集性能和生烴能力差異較大[1]。從目前細(xì)粒沉積巖的研究程度來(lái)看,巖相的研究主要在海相沉積[2-7];湖相細(xì)粒沉積巖的研究主要集中在烴源巖的地球化學(xué)特征、湖盆演化特征、泥頁(yè)巖礦物的組成[8-11]等方面,巖相的系統(tǒng)劃分及特征的細(xì)致研究相對(duì)匱乏。泥頁(yè)巖油氣是未來(lái)一種主要的接替能源[12],隨著湖盆中心油氣勘探新領(lǐng)域的開(kāi)辟,有必要深化湖相深水細(xì)粒沉積巖的巖相基礎(chǔ)研究,詳細(xì)解剖泥頁(yè)巖的巖石類型、組成和組構(gòu),從而進(jìn)一步指導(dǎo)泥頁(yè)巖油氣勘探。筆者以東營(yíng)凹陷西部地區(qū)沙三段—沙四段為例,對(duì)半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖相類型及其特征進(jìn)行研究。

1 沉積背景

東營(yíng)凹陷是典型的中新生代陸相斷陷湖盆,由利津、博興、牛莊等次級(jí)洼陷組成凹陷的主體。古近系由孔店期和沙四期的咸水湖相、沙三期的微咸水—淡水湖相、沙二期河流—三角洲相構(gòu)成了一個(gè)典型的沉積旋回。沙四中晚期—沙三期是東營(yíng)凹陷強(qiáng)烈斷陷期,廣泛分布的深水—半深水環(huán)境為細(xì)粒沉積巖的發(fā)育提供了有利的條件與場(chǎng)所。在盆地北部及次級(jí)洼陷中部的半深湖—深湖、濁流及近岸水下扇前緣均發(fā)育細(xì)粒沉積巖,以半深湖—深湖為主。細(xì)粒沉積巖主要指粉砂級(jí)(粒徑為3.9～62 μm)和黏土級(jí)(粒徑小于3.9 μm)沉積物,其主要成分包含粉砂、黏土礦物、碳酸鹽、有機(jī)質(zhì)、炭質(zhì)等[13-14];半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖石類型復(fù)雜,包括油田錄井中涉及的泥巖、頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖以及灰?guī)r和白云巖等。

2 細(xì)粒沉積巖巖相劃分依據(jù)

對(duì)于以深灰—灰黑為主要顏色的湖相深水細(xì)粒沉積巖,巖相的劃分[15]應(yīng)將礦物組分作為最重要依據(jù),在此基礎(chǔ)上考慮層理構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)含量等特征。

2.1 礦物組分

不同沉積環(huán)境的細(xì)粒沉積巖在礦物組成上有明顯差異,渤海灣盆地新生界陸(湖)相泥頁(yè)巖鈣質(zhì)含量較高,鄂爾多斯盆地中生界湖相細(xì)粒沉積巖石英含量較高[16]。張善文等[17]對(duì)渤南洼陷古近系3套細(xì)粒沉積巖的發(fā)育特征進(jìn)行了研究,認(rèn)為全巖礦物組成均表現(xiàn)出低黏土、高脆性礦物的特征。

東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖主要由碳酸鹽、黏土礦物和長(zhǎng)英質(zhì)陸源碎屑礦物組成,此外含少量黃鐵礦、菱鐵礦等,幾乎不含鉀長(zhǎng)石(表1)。對(duì)利津洼陷(LY1井)、博興洼陷(FY1井、F119井)、牛莊洼陷(NY1井)120個(gè)樣品點(diǎn)進(jìn)行全巖X衍射,結(jié)果顯示,碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)集中在10%～70%,變化范圍較大,主要為隱晶方解石;石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)20%;黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～57%,平均為33%,低于海相泥巖和傳統(tǒng)觀點(diǎn),這可能與湖盆面積相對(duì)較小且近物源有關(guān)[10]。對(duì)其中的50塊樣品進(jìn)行黏土礦物X射線衍射分析,結(jié)果顯示,黏土礦物類型主要為伊利石、伊/蒙混層,綠泥石及高嶺石含量低。此外,常見(jiàn)介形蟲(chóng)等浮游生物化石,亦常見(jiàn)分散狀自生黃鐵礦分布于泥巖中[18]。

表1 東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖全巖礦物組成Table 1 Mineral composition of fine-grained sedimentary rock in Dongying Sag

2.2 層理構(gòu)造

沉積巖的原生構(gòu)造是定名和分析其成因的重要依據(jù)[19]。東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖具有豐富的層理構(gòu)造類型。巖心觀察可識(shí)別的宏觀層理構(gòu)造有塊狀層理(厚度大于10 cm)、水平層理、波狀層理、交錯(cuò)層理等(圖1)。水平層理按單層厚度又可劃分為頁(yè)狀層理(即頁(yè)理)和紋理[13]。王冠民[11]認(rèn)為紋層的組合方式、比例和紋層的穩(wěn)定程度不同,所構(gòu)成的巖相類型也不同。鏡下觀察,發(fā)育水平層理的細(xì)粒沉積巖,主要由方解石(鐵白云石)紋層、有機(jī)質(zhì)紋層和黏土紋層組成(圖1(a))。

紋層狀構(gòu)造(水平細(xì)層厚度小于1 mm)是東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖最為發(fā)育的層理構(gòu)造類型。鏡下觀察,黏土、炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、陸源碎屑等呈定向排列或呈條帶狀順層分布(圖1(d)、(f)、(h))。

頁(yè)狀構(gòu)造(水平細(xì)層厚度為1～10 mm)特指頁(yè)狀層理發(fā)育的沉積構(gòu)造類型[20]。水平細(xì)層界限清晰、連續(xù)性好,其中頁(yè)狀黏土巖(狹義的頁(yè)巖)沿層理方向易剝裂、分離(圖1(c)、(g))。

通過(guò)巖心及顯微鏡觀察,東營(yíng)凹陷湖相深水細(xì)粒沉積巖主要發(fā)育紋層狀構(gòu)造、頁(yè)狀構(gòu)造及少量塊狀構(gòu)造,波狀層理及交錯(cuò)層理僅在部分樣品中可見(jiàn)。

圖1 東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖發(fā)育的主要層理構(gòu)造類型Fig.1 Major structural types of fine-grained sedimentary rock in Dongying Sag

3 巖相劃分方案

細(xì)粒沉積巖是復(fù)雜的巖石類型組合。針對(duì)陸相斷陷湖盆細(xì)粒沉積巖的巖相劃分方案應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:①要體現(xiàn)細(xì)粒沉積巖在礦物組成及宏、微觀沉積構(gòu)造上的多樣性;②巖相分類應(yīng)便于巖相發(fā)育機(jī)制的探討及沉積微環(huán)境的研究;③應(yīng)把握易于鑒別和操作的原則,便于油氣勘探工作的實(shí)際應(yīng)用。充分考慮以上條件,本次巖相劃分在前人[20]研究基礎(chǔ)上,綜合礦物組成、沉積構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)含量、顏色等因素,在沉積成因的限制下,建立一套適合東營(yíng)凹陷湖相深水細(xì)粒沉積巖的多要素巖相命名分類方案(表2)。

表2 東營(yíng)凹陷西部細(xì)粒沉積巖巖相綜合分類命名方案Table 2 Comprehensive classification naming scheme of fine-grained sedimentary rock lithofacies in western Dongying Sag

以主要礦物組分的含量為主要依據(jù),把碳酸鹽、黏土、長(zhǎng)英質(zhì)礦物作為三端元,以其各自質(zhì)量分?jǐn)?shù)的50%為界,將細(xì)粒沉積巖劃分為4類:碳酸鹽巖(又可分為白云巖和灰?guī)r)、黏土巖(泥巖)和粉砂巖,隨著混入組分含量的增加,則形成過(guò)渡巖石類型[14],暫命名為混合細(xì)粒巖,該巖石類型中黏土礦物、碳酸鹽礦物以及陸源碎屑礦含量均未大于50%。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)有機(jī)質(zhì)的含量(結(jié)合TOC測(cè)試結(jié)果,暫以TOC含量1.5%、4%為界)將細(xì)粒沉積巖劃分為“貧有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積巖”、“中有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積巖”以及“富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積巖”3類,綜合考慮宏觀沉積構(gòu)造及微觀層理類型對(duì)巖相進(jìn)行劃分。

在巖心及鏡下觀察的基礎(chǔ)上,結(jié)合TOC測(cè)試及X衍射結(jié)果可以看出:發(fā)育塊狀構(gòu)造的細(xì)粒沉積巖有機(jī)質(zhì)含量普遍較低,紋層狀及頁(yè)狀構(gòu)造發(fā)育的細(xì)粒沉積巖中TOC含量普遍大于1.5%,僅有少量斷續(xù)狀紋層發(fā)育的巖相呈現(xiàn)出“貧有機(jī)質(zhì)”的特點(diǎn);細(xì)粒沉積巖顏色以深灰、灰、灰黑色為主;有機(jī)質(zhì)含量越高,巖相的主色調(diào)越深。這樣就克服了特征組合法劃分巖相可能存在幾百種組合方式的弊端。

4 巖相宏觀、微觀特征及發(fā)育環(huán)境

富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r、中有機(jī)質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒巖、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖和貧有機(jī)質(zhì)塊狀混合細(xì)粒巖是最為發(fā)育的5種巖相類型,約占所有細(xì)粒沉積巖相類型的80%,且這5種巖相對(duì)于細(xì)粒沉積巖的沉積環(huán)境有重要的指示意義。

4.1 中有機(jī)質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒巖

中有機(jī)質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒巖是東營(yíng)凹陷最發(fā)育的細(xì)粒沉積巖巖相類型,占所有細(xì)粒沉積巖巖相類型的32%。主要包括灰(云)質(zhì)泥巖、含灰(云)泥巖以及少量粉砂質(zhì)泥巖,主要發(fā)育在沙三下地層上部及沙四上地層中上部,TOC為1.5%～3.8%。

總體呈灰色,由淺色紋層與暗色紋層在垂向上頻繁疊置構(gòu)成,淺色紋層斷續(xù)分布,紋層間界限較模糊。鏡下觀察,淺色紋層主要為隱晶方解石層,由大小不一(3～20 μm)的灰泥透鏡體斷續(xù)組成,局部可見(jiàn)連續(xù)性較好的鈣質(zhì)紋層;暗色層主要為有機(jī)質(zhì)含量較高的黏土層。有機(jī)質(zhì)呈分散狀、斷續(xù)紋層狀及短線狀分布。

該巖相發(fā)育于半閉塞、半咸水湖相;發(fā)育季節(jié)性紋理,冬季湖水分層使底層水處于缺氧環(huán)境,沉積富含有機(jī)質(zhì)的黏土層,夏季富含碳酸鈣的底層水由于分層消失,發(fā)生循環(huán)進(jìn)入表層,形成泥晶方解石沉淀。

測(cè)井曲線上表現(xiàn)為“四中、一中或高、一小幅異?！?即中聲波時(shí)差、中自然伽馬、中補(bǔ)償中子、中補(bǔ)償密度值,中或高視電阻率值,自然電位小幅度異常。

4.2 富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r

該巖相集中發(fā)育于沙三下亞段中下部,占所有細(xì)粒沉積巖巖相類型的22%?？傮w呈深灰色,淺色紋層與深色紋層互層,淺色紋層比例較大,界限較清晰;發(fā)育構(gòu)造縫(高、低角度構(gòu)造縫均發(fā)育,普遍將紋層錯(cuò)斷,部分裂縫充填方解石)、異常壓力縫以及少量層間縫。在構(gòu)造裂縫不太發(fā)育的地區(qū),由成巖收縮造成的層間縫會(huì)成為主要的儲(chǔ)集空間[21]。淺色層主要為方解石層,暗色層為富有機(jī)質(zhì)黏土層,層間可見(jiàn)細(xì)小石英顆粒半定向分布;激光共聚焦觀察可見(jiàn),有機(jī)質(zhì)賦存方式以順層狀為主(圖2)。

富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r是氣候潮濕、相對(duì)穩(wěn)定的持續(xù)沉降下廣闊深湖區(qū)的產(chǎn)物。Sr/Ba值總體小于0.5,湖水鹽度較小;石英長(zhǎng)石含量低而黃鐵礦含量較高,反映陸源輸入減少的強(qiáng)還原環(huán)境,沉積物中有機(jī)碳含量相對(duì)豐富。

測(cè)井曲線上表現(xiàn)為“三高、一中或高、一低、一異?！?即高聲波時(shí)差、高視電阻率、高補(bǔ)償中子值,中或高自然伽馬值,低補(bǔ)償密度值,自然電位較明顯幅度異常。

4.3 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r又稱為鈣片頁(yè)巖[20],在LY1、FY1井巖心中最為常見(jiàn),約占所有巖相類型的10%。X衍射結(jié)果顯示,其與紋層狀灰?guī)r在主要的礦物組分上類似,均呈現(xiàn)低黏土、高鈣質(zhì)含量的特點(diǎn),含少量黃鐵礦。

白色方解石部分呈具有一定厚度的脈狀或夾層狀(3.0～10.0 mm)產(chǎn)出,垂向上可形成多個(gè)白色夾層的似疊瓦狀排列。部分巖心截面頁(yè)理間可見(jiàn)細(xì)小植物葉片化石和炭質(zhì)結(jié)核。鈣質(zhì)夾層與紋層間界限清晰易辨。由于鈣質(zhì)夾層與富有機(jī)質(zhì)黏土層在礦物成分及力學(xué)性質(zhì)上差異較大,加之有機(jī)質(zhì)含量高且較為集中,層間縫大量發(fā)育(圖2),易剝離。鏡下觀察方解石呈重結(jié)晶狀態(tài),晶間孔發(fā)育;偶爾可見(jiàn)極少量的石英顆粒散布在有機(jī)質(zhì)層內(nèi)。激光共聚焦觀察發(fā)現(xiàn),有機(jī)質(zhì)兼有分散狀和順層富集的特點(diǎn)。

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r多是富碳酸鹽、富有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒沉積物在晚成巖期的產(chǎn)物,白色的鈣質(zhì)夾層發(fā)育于相對(duì)閉塞的還原弱水動(dòng)力環(huán)境;重結(jié)晶方解石的發(fā)育與碳酸鹽含量及有機(jī)質(zhì)豐度均有密切關(guān)系。該巖相雖然總體厚度不大(0.1～1.2 m),但在沙三下層序中下部及沙四上層序中上部出現(xiàn)頻繁,沉積環(huán)境應(yīng)該與頁(yè)狀黏土巖(黑色頁(yè)巖)相似,與半咸水湖、咸水湖相環(huán)境有關(guān);與紋層狀灰?guī)r相比,湖水深度減小,水體較清澈;陸源碎屑輸入及外來(lái)溶解的碳酸鹽影響較小。

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r與紋層狀灰?guī)r具有相似的測(cè)井響應(yīng)特征,由于頁(yè)狀灰?guī)r中方解石重結(jié)晶形成的晶間孔縫更為發(fā)育,使得有機(jī)質(zhì)及烴類流體更為富集,頁(yè)狀灰?guī)r的視電阻率值普遍稍高于紋層狀灰?guī)r,對(duì)應(yīng)刀鋒狀高電阻值。

圖2 巖相類型主要特征Fig.2 Characteristics of fine-grained sedimentary rock lithofacies

4.4 貧有機(jī)質(zhì)塊狀混合細(xì)粒巖

該巖相主要發(fā)育于大套泥頁(yè)巖發(fā)育段的底部及頂部,約占所有巖相類型的8%。當(dāng)粉砂質(zhì)碎屑含量增大時(shí),逐漸向粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖過(guò)渡。TOC低(1.3%～2%),呈分散狀(圖2)、團(tuán)塊狀或礦物瀝青基質(zhì)產(chǎn)出。

該巖相灰—深灰色,較均勻塊狀,除極少量斷續(xù)紋層外,宏觀無(wú)層理。部分黃鐵礦呈不規(guī)則透鏡體狀產(chǎn)出。長(zhǎng)英質(zhì)礦物、黏土礦物與隱晶碳酸鹽礦物相混合,局部見(jiàn)黃鐵礦、介形蟲(chóng)碎片、炭屑略定向分布。此外,塊狀粉砂質(zhì)泥巖的巖石密度小于塊狀灰質(zhì)泥巖。

塊狀混合細(xì)粒巖主要發(fā)育在低位體系域及高位體系域,在貧有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r段也可見(jiàn)該巖相。塊狀的混合細(xì)粒巖尤其是粉砂質(zhì)泥巖,指示水體變淡變淺無(wú)分層、陸源輸入增強(qiáng)的循環(huán)含氧－弱還原環(huán)境,有機(jī)質(zhì)不易保存。

貧有機(jī)質(zhì)混合細(xì)粒巖測(cè)井響應(yīng)特征為“一高、兩中、一低或中、一低、無(wú)異常”,即高補(bǔ)償密度值,中補(bǔ)償中子、自然伽馬值,低或中聲波時(shí)差值,低視電阻率值,自然電位無(wú)異常。

4.5 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖

多數(shù)學(xué)者[20-22]將該巖相命名為“黑色頁(yè)巖”,該巖相所占比例為8%～10%,主要發(fā)育在沙三下、沙四上層序的湖侵體系域。有機(jī)質(zhì)含量3.8%～6%。通過(guò)巖心觀察發(fā)現(xiàn)其總體上與頁(yè)狀灰?guī)r以及紋層狀混合細(xì)粒巖以巖相組合的形式出現(xiàn),作為單一巖相出現(xiàn)時(shí),厚度小于1.5 m。

顏色黑—灰黑,頁(yè)理發(fā)育,硬度較小多呈薄片狀,少部分巖樣可見(jiàn)白色鈣質(zhì)紋層稀疏夾于頁(yè)理間。由富有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)紋層(暗色層)與黏土紋層(較暗色層)組成。紋層特征不明顯,界限不夠清晰;石英顆粒為粉砂級(jí)別,順層性及定向性較差。

顏色深、有機(jī)質(zhì)豐富,表明湖水為長(zhǎng)期缺氧的深水環(huán)境,是鹽度、溫度所造成湖水密度持久分層的結(jié)果。該巖相指示冬季湖水分層形成的湖底強(qiáng)還原環(huán)境,水體少受擾動(dòng),湖中生物遺體可以在這種安靜缺氧的還原環(huán)境中得以較好的保存,FY1井頁(yè)狀黏土巖頁(yè)理間常見(jiàn)完整的魚(yú)類化石。

頁(yè)狀黏土巖與頁(yè)狀灰?guī)r往往以巖相組合的形式間或出現(xiàn)在大套泥頁(yè)巖中,加之常規(guī)測(cè)井方法的分辨率有限,頁(yè)狀黏土巖在測(cè)井曲線上難以進(jìn)行識(shí)別。頁(yè)狀黏土巖較集中出現(xiàn)的細(xì)粒沉積巖段,測(cè)井曲線起伏幅度介于紋層狀混合細(xì)粒巖與頁(yè)狀灰?guī)r之間(圖2)。

5 細(xì)粒沉積巖巖相分布及沉積模式

5.1 主要巖相類型的平面分布特征

以東營(yíng)凹陷西部為例,在明確古地貌特征及粗碎屑骨架沉積相特征的基礎(chǔ)上,總結(jié)主要細(xì)粒沉積巖巖相類型在平面上的分布特征。

如圖3所示,富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖分布范圍較小,主要發(fā)育在靠近洼陷北部陡坡的深洼區(qū);紋層狀灰?guī)r及頁(yè)狀灰?guī)r的分布面積較大,主要發(fā)育在富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖周緣以及南部次洼。紋層狀、頁(yè)狀混合細(xì)粒巖呈環(huán)帶狀分布在灰?guī)r周圍,面積較大;在博興洼陷,紋層狀混合細(xì)粒巖主要發(fā)育在洼陷北部純化構(gòu)造帶附近。塊狀混合細(xì)粒巖及粉砂巖、主要分布在靠近物源、濁積巖周緣及斷裂帶的附近半深湖—濱淺湖過(guò)渡區(qū),反映了強(qiáng)水動(dòng)力條件下陸源輸入及濁流的影響?？傮w上各主要巖相自湖盆中心向?yàn)I淺湖(岸)呈環(huán)帶狀分布。

圖3 東營(yíng)凹陷西部主要泥頁(yè)巖巖相分布特征Fig.3 Distribution characteristics of shale lithofacies in western Dongying Sag

5.2 細(xì)粒沉積巖的沉積模式

針對(duì)陸相湖盆細(xì)粒沉積巖的沉積模式,部分學(xué)者[23-26]進(jìn)行了探討和研究。結(jié)合東營(yíng)凹陷西部沙三下—沙四上沉積期古地貌、氣候演化特征,分析細(xì)粒沉積巖在礦物成分、沉積構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)含量等方面垂向變化規(guī)律,總結(jié)東營(yíng)凹陷西部半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖的沉積模式(圖4)。

圖4 東營(yíng)凹陷半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖沉積模式Fig.4 Sedimentary model of fine fine-grained sedimentary rocks

在少受外源水體干擾的湖盆最深處,水體分層形成強(qiáng)還原—還原環(huán)境,陸源碎屑和高等植物供給量很小,減少有機(jī)質(zhì)稀釋,有機(jī)質(zhì)得以很好地保存,形成頁(yè)理發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積巖;重結(jié)晶方解石的發(fā)育與碳酸鹽含量及有機(jī)質(zhì)豐度均有密切關(guān)系,在深湖弱水動(dòng)力環(huán)境下發(fā)育富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀灰?guī)r,且常常與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖伴生。在半深湖區(qū)靠近風(fēng)暴浪基面,碳酸鹽及有機(jī)質(zhì)含量開(kāi)始降低,主要沉積中、低有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r及紋層狀混合細(xì)粒巖。至正常浪基面附近,有機(jī)質(zhì)含量明顯降低,水體分層不明顯,且容易受到階段性濁流的影響,長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量開(kāi)始增大,發(fā)育中有機(jī)質(zhì)層狀混合細(xì)粒巖、低有機(jī)質(zhì)塊狀混合細(xì)粒巖及粉砂巖。

6 結(jié) 論

(1)看似單一的半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖其實(shí)包括了多種巖石類型的組合,不同巖相所反映的沉積微環(huán)境也有所不同。東營(yíng)凹陷半深湖—深湖發(fā)育紋層狀灰?guī)r、頁(yè)狀灰?guī)r、頁(yè)狀白云巖、塊狀白云巖、頁(yè)狀黏土巖、粉砂巖、頁(yè)狀混合細(xì)粒巖、紋層狀混合細(xì)粒巖、塊狀混合細(xì)粒巖等9類巖相。引入有機(jī)質(zhì)豐度并進(jìn)行亞類的劃分,可結(jié)合泥頁(yè)巖出油井段試油數(shù)據(jù)及測(cè)井曲線特征進(jìn)行優(yōu)勢(shì)有利巖相的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè),便于泥頁(yè)巖油氣的勘探。

(2)富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰?guī)r、中有機(jī)質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒巖、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)狀黏土巖、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)灰?guī)r以及貧有機(jī)質(zhì)塊狀混合細(xì)粒巖是研究區(qū)最為發(fā)育的5種巖相類型,且代表了不同的沉積微環(huán)境,主要巖相自湖盆中心向?yàn)I淺湖(岸)呈環(huán)帶狀分布。巖相的平面分布反映了半深湖—深湖內(nèi)部沉積環(huán)境的差異。

致謝特別感謝中石化高級(jí)專家、勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院教授級(jí)高工王永詩(shī)對(duì)本文給予意見(jiàn)和指導(dǎo)。

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(編輯 徐會(huì)永)

Characteristics and types of fine-grained sedimentary rocks lithofacies in semi-deep and deep lacustrine,Dongying Sag

ZHANG Shun1,CHEN Shiyue1,CUI Shiling2,GONG Wenlei1, YU Jingqiang2,YAN Jihua1,SHAO Pengcheng1,LIU Yao1
(1.School of Geosciences in China University of Petroleum,Qingdao 266580,China; 2.Geophysical Reserch Institute of Shengli Oilfield,SINOPEC,Dongying 257022,China)

Combining detailed description of core,thin sections identification,analysis of whole rock X-ray diffraction and scanning electron microscopy technologies,this study sets up a lithofacies classification scheme that is suitable for the finegrained sedimentary rock in the 3rd and 4th members of Shahejie Formation in the west part of Dongying area.The analyses are based on the direct reflection of lithofacies differences and integrating various factors such as mineral composition,sedimentary structure,organic matter abundance,color and other foreign matters.The results show that there are nine types of lithofacies,and six major types,which can be further divided into 11 sub-types according to their organic content.This study mainly focuses on the five types of facies which are relatively developed,such as organic-rich laminated limestone,organicrich calcareous interbedded limestone,organic-contained fine-grained mixed sedimentary rocks,organic-lean massive clay stone and organic-rich laminated clay stone.The differences in macroscopic characteristics,microscopic characteristics,log responses and sedimentary microfacies are analyzed.The lateral distribution of lithofacies is shown to reflect the differences in semi-deep and deep lacustrine.

Dongying Sag;semi-deep and deep lacustrine;fine-grained sedimentary rock;lithofacies;log response

TE 121.3

A

1673-5005(2014)05-0009-09

10.3969/j.issn.1673-5005.2014.05.002

2014－01－16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372107);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(12CX04005A)

張順(1985－),男,博士研究生,研究方向?yàn)槌练e學(xué)及儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)。E－mail:satisfactoryshun@163.com。

張順,陳世悅,崔世凌,等.半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖巖相類型及特征[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,38(5):9-17.

ZHANG Shun,CHEN Shiyue,CUI Shiling,et al.Characteristics and types of fine-grained sedimentary rocks lithofacies in semi-deep and deep lacustrine,Dongying Sag[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2014,38(5):9-17.