莫里青斷陷雙陽組一段沉積體系分析

劉 建，聶 婉，劉媛媛，宋陽林，王 蒙

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100）

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

莫里青斷陷位于伊通盆地南部，是伊通盆地的一個二級構(gòu)造單元。該地區(qū)的形成經(jīng)歷了初始斷陷階段、穩(wěn)定沉降階段、差異沉降階段、構(gòu)造反轉(zhuǎn)階段、萎縮和消亡階段。現(xiàn)揭示地層主要為古近紀(jì)和新近紀(jì)地層，古近系自下而上發(fā)育有始新統(tǒng)雙陽組（分為一、二、三段），始新統(tǒng)奢嶺組（分為一、二段），始新統(tǒng)永吉組（分為一、二、三、四段），漸新統(tǒng)萬昌組（分為一、二、三段），漸新統(tǒng)齊家組（分為一、二段），以及新近系岔路河組（表1）。雙一段發(fā)育經(jīng)歷了初始斷陷、穩(wěn)定沉降、差異沉降三個階段，形成了靠山凹陷、尖山構(gòu)造帶、馬鞍山斷階帶、大孤山斷階帶、小孤山斜坡帶、西北緣斷褶帶三級構(gòu)造單元（圖1），呈“東高西低”地勢，總體以灰色—灰黑色細(xì)砂巖、粉砂巖、砂礫巖和黑色泥巖為主[1]。

圖1 莫里青斷陷區(qū)域位置圖（據(jù)孫連浦等，2005）Fig.1 Location of Moliqing fault depression(According to Sun Lianpu,et al,2005)

2 層序地層分析

通過對巖心、地震反射特征和電性特征綜合分析，識別了MSC1層序頂、底界面和MSC2層序底界面，MSC2層序劃分出三個短期基準(zhǔn)面旋回（表1）。

2.1 層序界面

MSC1頂界（Th反射界面），界面之上自然伽馬曲線表現(xiàn)為中幅齒化漏斗形，界面之下為中幅齒化鐘形（圖2），地震界面上表現(xiàn)為中—低頻、較連續(xù)、中強(qiáng)反射特征（圖3）。

圖2 層序劃分方案與界面特征（伊52井）Fig.2 Sequence division scheme and interface features(well Yi-52)

MSC1底界（Thp反射界面）發(fā)育穩(wěn)定泥巖段，代表中期基準(zhǔn)面旋回上升達(dá)最高點(diǎn)位置時發(fā)育的層序分界面（圖2）。地震剖面上表現(xiàn)為中—低頻、較連續(xù)、亞平行弱反射特征。在盆地西南部，該反射層之上可觀察到較明顯的上超現(xiàn)象（圖3）。

MSC2底界（Tg反射界面）經(jīng)前人研究，認(rèn)為該界面為區(qū)域性不整合面，是二級層序界面[2-3]。在自然伽馬測井曲線上，界面上下的自然電位和自然伽馬曲線形態(tài)突變，界面之上為中高幅微齒化鐘形（圖2）。以砂巖或泥巖與基底呈不整合接觸。在地震剖面上表現(xiàn)強(qiáng)反射特征，反射層之下存在削截現(xiàn)象（圖3）。

表1 莫里青地區(qū)層序地層劃分方案Table 1 Sequence stratum division scheme of Moliqing area

圖3 雙一段層序界面地震反射特征Fig.3 Sequence boundary seismic reflection features of the first segment of Shuangyang formation

2.2 短期基準(zhǔn)面旋回

針對莫里青地區(qū)雙一段MSC2層序發(fā)育具有同時受構(gòu)造、氣候、物源、A/S變化和地層自旋回過程等因素控制的特點(diǎn)，以基準(zhǔn)面旋回級別劃分和命名原則為基礎(chǔ)，考慮層序界面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與疊加樣式，將MSC2中期層序劃分為3個短期層序（SSC1—SSC3）（圖2）。

SSC3層序形成于沉積物供給率大于可容納空間增長率（A/S＜1）和水位相對較淺的條件下，自然伽馬測井曲線呈鐘形或箱形（圖2），代表基準(zhǔn)面上升的地層過程。巖性主要為含礫砂巖，單個砂體具有向上“加深”變細(xì)沉積韻律，底部與下伏地層大多數(shù)呈巖性突變的接觸關(guān)系。

SSC2層序中發(fā)育兩種界面類型，其一為層序頂?shù)捉缑娴亩唐诤榉好?，其二為層序?nèi)的小型沖刷面。下降和上升半旋回由細(xì)變粗復(fù)變細(xì)的沉積記錄保存較完整，對應(yīng)的聲波時差測井曲線由漏斗形→平直→鐘形組合形成（圖2）。

SSC1層序主要形成于水體相對較深和流動較緩條件下，巖性組合上由細(xì)粒砂巖、粉砂巖和泥巖疊置組成向上變細(xì)的沉積序列。

雙一段總體為一長期基準(zhǔn)面上升半旋回。MSC2層序為一個中期基準(zhǔn)面上升半旋回，由兩個次級上升半旋回和一個次級完整旋回組成（圖2）；MSC1層序為一中期基準(zhǔn)面下降半旋回（圖2），以大套泥巖或泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖為主。

3 沉積相類型

結(jié)合前人研究，通過對雙陽組一段巖心觀察，利用測井曲線、地震剖面等進(jìn)行綜合分析，明確莫里青斷陷雙陽組一段發(fā)育的沉積體系類型有：扇三角洲、湖底扇、湖泊沉積體系[4-5]。同時，針對莫里青雙一段扇三角洲和湖底扇沉積相特征進(jìn)行識別（表2）。

3.1 扇三角洲

研究區(qū)扇三角洲分別發(fā)育在西南、東南、東北緩坡帶。扇三角洲巖性主要以砂礫巖為主（圖4），自然伽馬、聲波時差電測曲線表現(xiàn)為低幅箱形和齒狀鐘形（圖4）。在地震剖面上順物源方向呈上凸下平丘狀反射特征（圖4），反映了陡地形、近物源沉積環(huán)境下的快速沉積。

3.1.1 扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原亞相主要發(fā)育辮狀分流河道和支流間灣微相沉積。分流河道主要以灰色—灰白色砂巖和砂礫巖為主，成分成熟度低，分選磨圓差，多呈向上變細(xì)正韻律，發(fā)育交錯層理、波狀層理。支流間灣巖性主要以暗色泥巖與灰白色泥質(zhì)粉砂巖互層為主，偶見植物碎屑。聲波時差電測曲線上，辮狀分流河道常為箱形或鐘形，支流間灣表現(xiàn)為幅值低，起伏小的特征。

表2 莫里青雙一段扇三角洲、湖底扇識別特征Table 2 Fan delta and sub-lacustrine fan recognition features of the first segment of Shuangyang formation in Moliqing fault depression

圖4 莫里青雙一段扇三角洲特征Fig.4 Fan delta features of the first segment of Shuangyang formation in Moliqing fault depression

3.1.2 扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣亞相發(fā)育水下分流河道、分流河道側(cè)緣、分流河道間、河口壩和席狀砂微相沉積。水下分流河道由粗砂巖、砂礫巖構(gòu)成，常見交錯層理，粉砂巖互層為主，發(fā)育有平行層理、波狀層理，自然伽馬測井曲線表現(xiàn)為中—高幅箱形或齒化鐘形或齒化箱形，有時出現(xiàn)疊加（圖5）；分流河道間由粉砂、細(xì)沙和泥巖組成，垂向上無明顯旋回特征。自然伽馬曲線呈低幅扁鐘形或低平狀（圖5），中間會出現(xiàn)由于薄層的粉砂、細(xì)砂而引起的齒峰；河口壩在垂向剖面上表現(xiàn)為上粗下細(xì)的反韻律，自然伽馬曲線為中幅漏斗形或齒化漏斗狀，頂部突變接觸，底部漸變接觸（圖5），反映水動力逐漸加強(qiáng)和物源供應(yīng)充足。

3.1.3 前扇三角洲亞相

前扇三角洲亞相為扇三角洲與湖泊過渡地帶，在較深水環(huán)境、相對能量較弱條件下由懸浮物垂向加積而成，其測井曲線呈低幅微齒狀。

圖5 莫里青雙一段測井特征相模式Fig.5 Logging feature phase mode of the first segment of Shuangyang formation in Moliqing fault depression

圖6 莫里青雙一段湖底扇特征Fig.6 Sub-lacustrine fan features of the first segment of Shuangyang formation in Moliqing fault depression

3.2 湖底扇

湖底扇這一概念是由海底扇引申出來的，在湖泊中一般為帶有較長供給水道的洪水重力流濁積扇，通常為斷陷或湖盆邊緣沉積體系供源，受構(gòu)造引起的快速沉降、水體加深的影響而滑塌形成[6]。研究區(qū)湖底扇主要發(fā)育于控盆斷裂西北緣斷褶帶一側(cè)。地震相以充填相和楔形相為主，楔狀體沿傾向方向逐漸減?。▓D6），充填相具有下凹的界面，前積充填。巖性以礫巖、砂礫巖、粗砂巖、泥巖為主（圖6）。

3.2.1 湖底扇上中扇亞相

上中扇發(fā)育在供給水道前端斜坡坡度變緩的基巖面上，水道內(nèi)水動力較強(qiáng)，主要為礫質(zhì)高密度濁流，主要發(fā)育辮狀水道、辮狀水道側(cè)緣、辮狀水道間微相沉積。自然電位測井曲線：辮狀水道多為箱形曲線，辮狀水道側(cè)緣呈中—高幅箱，辮狀水道間為中—低幅齒狀（圖6）。

3.2.2 湖底扇下中扇亞相

下中扇是湖底扇的主體相帶，發(fā)育在內(nèi)扇向湖心的低洼平坦區(qū)。隨著地勢逐漸平坦，來自供給水道和內(nèi)扇的強(qiáng)水動力條件的砂礫質(zhì)高密度濁流能量逐漸減弱，在下中扇區(qū)演化成為砂質(zhì)高密度濁流—低密度濁流，能量逐漸衰減。下中扇區(qū)主要以辮狀水道側(cè)緣微相為主，自然電位曲線多為中—高幅齒化鐘形。

3.2.3 湖底扇外扇亞相

本區(qū)湖底扇外扇亞相主要發(fā)育外扇泥微相沉積，自然伽馬測井曲線呈低幅齒化形態(tài)（圖6），反映低能環(huán)境。巖性以薄層粉砂巖與深湖泥巖互層為主，顯示鮑馬序列上半段特征。

3.3 湖泊相

圖7 莫里青雙一段沉積相圖Fig.7 Sedimentary facies of the first segment of Shuangyang formation in Moliqing fault depression

在地震剖面上表現(xiàn)為中連續(xù)、弱反射特征；自然伽馬電測曲線呈中—低幅，齒狀形態(tài)。地處缺氧的弱還原環(huán)境。巖石類型以黏土為主，水平層理發(fā)育，巖性橫向分布穩(wěn)定，是最有利生油地帶。

4 沉積體系展布與演化

4.1 沉積體系展布

4.1.1 SSC3沉積體系展布

該時期為雙一段沉積初期，莫里青斷陷主要有三個物源供給方向，分別為西南、東南、西北方向。西南、東南部發(fā)育扇三角洲沉積體系，西北部以湖底扇沉積體系為主。在研究區(qū)西南部（伊52井區(qū)），一支水系沿伊52-1-9井、伊52井向東北延伸；另一支水系沿伊43井向東北方向延伸，扇三角洲面積較大。此外，從西北方向發(fā)育一支水系主河道沿伊44X井向東南方向延伸。盆地西北斷層邊界發(fā)育向東南方向延伸的湖底扇沉積體系。其中，中扇和外扇為湖底扇主體，面積分布廣。工區(qū)其它部位發(fā)育濱淺湖與深湖—半深湖沉積體系（圖7）。

4.1.2 SSC2沉積體系展布

SSC2時期與SSC3時期相比，沉積體系的分布具有一定的繼承性，各相帶在平面上的展布規(guī)律與SSC3時期類似，隨著水域擴(kuò)大，湖底扇發(fā)育面積變大，扇三角洲發(fā)育面積總體減小，西南部扇三角洲沉積體變化相對較小（圖7）。

4.1.3 SSC1沉積體系展布

SSC1沉積時期，莫里青斷陷物源有所變化。東南方向物源不發(fā)育，來自西北、西南物源持續(xù)發(fā)育，砂體厚度、砂地比高值區(qū)位于西北物源區(qū)。在研究區(qū)西北緣仍然發(fā)育一系列湖底扇，其它地區(qū)主要為湖泊沉積。與前期相比，研究區(qū)西北緣湖底扇和西南部扇三角洲沉積體明顯萎縮，發(fā)育面積大大減小。其中，沿伊43井方向水系河道消失，此外，東南部扇三角洲沉積體系消失（圖7）。

4.1.4 MSC1沉積體系展布

MSC1沉積時期，物源方向仍主要為西南、西北兩個方向。西南方向扇三角洲體系持續(xù)發(fā)育，西北緣仍發(fā)育湖底扇沉積體系，但相比前一時期明顯呈萎縮趨勢（圖7）。

4.2 沉積體系演化

莫里青雙一段受走向為北東向和北西向斷裂控制，地殼不斷沉降，從地震和測井資料看，體現(xiàn)出地形高差大、多物源、多水系的地貌特征。在雙一段沉積時期，研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲和湖底扇沉積體系，東南及西南緣緩坡邊緣主要發(fā)育扇三角洲沉積體系。由于構(gòu)造活動強(qiáng)烈，加之氣候較干旱，大量陸源碎屑物質(zhì)以牽引流的形式近距離向盆地供給，形成扇三角洲砂體，主要水系方向為南東—北西與南西—北東方向。湖底扇物源主要來自西北方向，根據(jù)莫里青斷陷地震剖面分析，西北緣斷裂為高角度形態(tài)，造成盆地與物源區(qū)之間高差大，重力流沿垂直斷裂的溝谷直接傾瀉于盆地陡坡帶的深洼帶，形成湖底扇沉積體，主要延伸方向為北西—南東方向。在MSC2沉積伊始，基底斷陷湖盆開始擴(kuò)張，湖盆大面積水進(jìn)，來自湖盆周緣的碎屑物質(zhì)直接推進(jìn)入湖，砂體發(fā)育呈遞減趨勢，至MSC1沉積時期，水體進(jìn)一步加深使扇體萎縮，其它均為湖泊沉積體系，形成了大套較純暗色泥巖沉積，是良好的生烴源巖[7-8]。

5 結(jié)論

1）以高分辨率層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，充分利用巖心、錄井、測井、地震資料，依據(jù)層序界面反射特征，將莫里青雙一段劃分為MSC1和MSC2兩個中期層序。其中，MSC2進(jìn)一步劃分為SSC1、SSC2、SSC3三個短期層序。

2）莫里青雙一段時期發(fā)育4個主要物源，分別為西南部、東南部、東北部緩坡帶的扇三角洲砂體和西北部陡坡帶的湖底扇砂體，形成了淺湖—半深湖—扇三角洲—湖底扇沉積組合。雙一段沉積時期，湖平面逐漸上升，水體不斷加深，扇體呈萎縮趨勢。

[1]孫連浦，劉招君，毛天基.伊通盆地莫里青斷陷雙陽組湖泊水下扇沉積特征[J].世界地質(zhì)，2005，24（2）:137-142.

[2]李木才，孫凱，白洪彬，等.伊通盆地層序地層格架與層序構(gòu)成分析[J].巖性油氣藏，2009，21（4）:28-31.

[3]劉招君.湖泊水下扇——以伊通盆地莫里青斷陷雙陽組為例[J].沉積學(xué)報，2003，21（1）:148-153.

[4]柳蓉，劉招君，楊建國，等.湯原斷陷古近系層序地層及沉積體系分析[J].世界地質(zhì)，2006，25（4）:367-372.

[5]盛和宜.遼河斷陷湖盆的扇三角洲沉積[J].石油勘探與開發(fā)，1993，20（3）:60-65.

[6]龐軍剛，楊友運(yùn)，蒲秀剛.斷陷湖盆扇三角洲、近岸水下扇及湖底扇的識別特征[J].蘭州大學(xué)學(xué)報，2011，47（4）:18-23.

[7]廖一，鄭榮才，王成玉，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長8油層組高分辨率層序分析[J].沉積學(xué)報，2010，28（3）:481-487.

[8]劉秋宏，盧雙舫，李軍輝，等.海拉爾盆地呼和湖凹陷南屯組層序地層與沉積體系分析[J].沉積學(xué)報，2010，28（2）:227-233.