陜甘寧盆地拗陷郝家山斷背斜含油氣巖石地層劃分

段先哲張 璞李 南李 冬時 皓孫 嘉譚凱旋胡 楊謝焱石馮志剛陳 亮

（1.南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001；2.湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 衡陽 421001；3.石家莊經(jīng)濟學(xué)院,河北 石家莊 050031；4.南華大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，湖南 衡陽 421001；5.內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；6.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

陜甘寧盆地拗陷郝家山斷背斜含油氣巖石地層劃分

段先哲1,2張 璞3李 南4李 冬3時 皓5孫 嘉6譚凱旋1胡 楊1謝焱石1馮志剛1陳 亮1

（1.南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001；2.湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 衡陽 421001；3.石家莊經(jīng)濟學(xué)院,河北 石家莊 050031；4.南華大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，湖南 衡陽 421001；5.內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；6.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

為更好了解陜甘寧盆地郝家山斷背斜的含油氣層埋藏特征，前期在郝家山已實施金泉12鉆井，發(fā)現(xiàn)有明顯的油氣顯示，但對油氣顯示層的隸屬關(guān)系尚不明確，僅參照附近相鄰含油地層進去確定，存在劃分不準(zhǔn)確問題。為修正這些問題，部署了金泉1井鉆探。基于前人資料以及通過對鉆孔巖芯的巖性特征詳細(xì)觀察，文章重新對金泉1井附近巖石地層進行了劃分。本研究對于優(yōu)化研究區(qū)地層劃分與對比方面具有重要意義。

陜甘寧盆地；郝家山斷背斜；巖石地層劃分；鉆井

陜甘寧盆地（面積為 26×104km2）是我國西部的中生代大型沉積盆地之一[1-7]。其西南緣天環(huán)拗陷郝家山斷背斜構(gòu)造主要勘探領(lǐng)域為中生界碎屑巖、巖性、構(gòu)造圈閉領(lǐng)域。前期實施的金泉12井鉆探，在中生界侏羅系延安組、三疊系延長組地質(zhì)錄井過程中見到較好的油氣顯示，但是對該地區(qū)的地層劃分尚不明確。因此，寧夏寶塔油氣投資有限公司在盆地西部邊緣和位于寧夏吳忠市東南方向100km的郝家山斷背斜構(gòu)造上部署了一口針對中生界侏羅系延安組、三疊系延長組碎屑巖含油氣情況的金泉 1井，主要承擔(dān)對該地層的劃分任務(wù)，并輔以勘探油層。在此基礎(chǔ)上，本文重新對金泉 1井附近巖石地層進行了劃分。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1地層

根據(jù)前人研究成果[4-7]，參照寧夏地質(zhì)志[8]，該區(qū)地層從老到新依次為三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系。

各地層巖性地質(zhì)特征由老到新如下所述：

（1）三疊系

依其巖性組合及生物群面貌劃分為中統(tǒng)紙坊組和上統(tǒng)延長組。

①中三疊統(tǒng)紙坊組

巖性主要為一套輝紫、紫紅、黃綠色中厚層狀長石砂巖，硬砂質(zhì)長石砂巖，夾有少量硬砂巖及紫紅色泥巖薄層。

②上三疊統(tǒng)延長組

主要為灰、灰綠色中-細(xì)粒長石砂巖夾灰、深灰色粉砂巖、泥巖及黑色頁巖。

（2）侏羅系

該區(qū)侏羅系僅出露中侏羅統(tǒng)和上侏羅統(tǒng)?，F(xiàn)簡述如下：

①中侏羅統(tǒng)

本區(qū)中侏羅統(tǒng)極為發(fā)育，自下而上劃分為延安組、直羅組。

延安組。該區(qū)本組以普遍含可采煤層為特征?？煞譃樯?、下兩個巖性段。下段為灰白色礫巖，灰、灰黃、淺灰紅色中-粗粒長石石英砂巖、長石砂巖、石英砂巖，夾有灰黑色頁巖、粉砂質(zhì)泥巖及薄煤層。上段為寧夏主要煤地層之一。巖性以灰黑、黑色泥巖頁巖及粉砂巖為主，夾有灰白、淺灰、灰黃色粗-細(xì)粒砂巖，含穩(wěn)定的可采煤層，煤層多大10～20余層，單層厚度可達 25m。該段普遍含菱鐵礦結(jié)，為河湖相、泥炭沼澤相交替沉積。

直羅組。該區(qū)本組巖性以灰、深灰色泥巖與淺灰色細(xì)砂巖、中砂巖互層，夾煤層為主要特征。巖性基本穩(wěn)定，總的趨勢是自西向東顆粒變細(xì)，泥質(zhì)類增多，屬較溫濕氣候條件下的河湖相沉積。

②上侏羅統(tǒng)

該區(qū)上侏羅統(tǒng)自下而上劃分為安定組和芬芳組。

安定組。本組以一套以紫紅、灰綠色砂巖、泥巖為主的河湖相沉積。砂巖常具板狀斜層理或槽狀斜層理，水平層理也較發(fā)育?？蓜澐譃樯稀⑾聝蓚€巖性段：下端為紫紅色泥巖夾灰白色中細(xì)粒長石砂巖；上段為紫紅色粉砂質(zhì)微晶灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥灰?guī)r夾紫紅色泥巖及灰黑色中粗粒長石砂巖。

本區(qū)內(nèi)主要出露安定組。巖性以紫紅、磚紅、淺灰色砂質(zhì)巖為主，夾有淺黃綠、灰白色雜色層；砂巖常具板狀斜層理或槽狀斜層理，水平層理也較發(fā)育；很難找到完整的動植物化石。

芬芳組。巖性主要為棕紅、灰紫色巨礫巖、礫巖夾棕紅色砂巖，與下覆的安定組、上覆下白堊統(tǒng)志丹群皆為角度不整合接觸。

（3）白堊系

僅發(fā)育下統(tǒng)志丹群，依其巖性及化石組合，自下而上可細(xì)分為：宜君組、洛河組、環(huán)河-華池組、羅漢洞組、涇川組。志丹群總厚度一般約 1700m，自下而上溝呈兩個沉積旋回。下旋回由宜君組、洛河組、環(huán)河-華池組組成。該旋回總體上粒度較粗，由山麓相過度為河、湖相，橫向上相變劇烈，巖性復(fù)雜多變，總趨勢是由西向東粒度逐漸變細(xì)，厚度隨之變小。上旋回由羅漢洞組和涇川組組成，巖性由河流相砂巖、細(xì)砂巖過度為湖泊相泥巖、砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r，粒度較下旋回細(xì)，橫向上巖性、巖相較穩(wěn)定。上部涇川組沉積范圍縮小，加之后期改造變動和強烈的風(fēng)化剝蝕，部分地區(qū)該組缺失。

（4）第三系

較為發(fā)育，除古新統(tǒng)外其它各統(tǒng)均有出露，以漸新統(tǒng)分布最為廣泛。為一套內(nèi)陸紅色碎屑巖-含膏巖建造，富產(chǎn)脊椎動物、腹足類、雙殼類、介形蟲、輪藻及孢粉等化石，漸新統(tǒng)中石膏礦儲量巨大。巖性主要為棕紅、蘭灰色泥巖與紅色砂質(zhì)礫巖、中砂巖互層夾石膏。

（5）第四系

廣泛出露黃土和黏土層。

1.2構(gòu)造

盆地周圍均為顯著的褶皺山系所包圍，北靠大青山，南鄰秦嶺，東為呂梁山、中條山，西為賀蘭山和六盤山。盆地南北為伊盟、渭北隆起（構(gòu)造線方向為東西向）；中部為拗陷帶（構(gòu)造線方向為南北向），由西向東包括：馬家灘-沙井子段褶帶、天環(huán)拗陷、陜北斜坡、晉西撓褶帶組成。盆地整體為近南北向的長方形，內(nèi)部地形較為復(fù)雜。其中天環(huán)拗陷郝家山斷背斜位于陜甘寧盆地西緣，處于陜北斜坡與天環(huán)拗陷的結(jié)合部位。

2 郝家山斷背斜地層劃分

為了探明郝家山斷背斜地層發(fā)育及進行巖石地層劃分，實施金泉1井鉆孔進行地層揭露。

2.1金泉1井鉆孔地層巖石特征

本文對金泉1井1640m以內(nèi)鉆孔巖芯進行了地層劃分。巖芯每層由地表向下所對應(yīng)的深度和巖性特征如表1所示：

表1　金泉1井鉆孔地層巖石特征

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2.2金泉1井鉆孔地層劃分依據(jù)與結(jié)果

2.2.1地層劃分依據(jù)

地層劃分方法眾多，有巖石地層劃分、年代地層劃分、事件地層劃分、生物地層劃分等若干方法[9-10]。由于研究程度較低，采用的研究手段有限，尤其是對該地區(qū)來說更是如此。筆者僅采用巖石地層特征為依據(jù)劃分該地區(qū)地層單元。并參照寧夏地質(zhì)志地層劃分單元進行對比（表 2），劃分如下：

（1）層位（1～2層），深度（0～125m）地層為第四系。巖性主要為粘土層，黃土層?？膳c寧夏地質(zhì)志第四系地層作對比，具有相似性，所以可以將0～125m歸屬為第四系。

（2）層位（3～9層），深度（126～305m）地層為第三系。巖性以棕、棕紅色泥巖為主，淺灰色細(xì)沙巖次之，夾少量灰色礫巖，巖石分選差和中等，并出現(xiàn)石膏層。寧夏地質(zhì)志第三系巖石也主要為一套，棕紅、蘭灰色泥巖與紅色砂質(zhì)礫巖、中礫巖互層夾石膏層，巖石分選性不好。代表氧化壞境下的河湖相沉積。其中主要標(biāo)志層為石膏夾層。由此可見，該套地層與地質(zhì)志第三系地層具有很大可比性，故將其劃歸到第三系。

（3）層位（10～54層），深度（306～987m）地層為白堊系志丹群組。巖性主要為棕色、棕褐色泥巖，淺灰色細(xì)砂巖，淺粉色粉砂巖。根據(jù)寧夏地質(zhì)志，白堊系志丹統(tǒng)沉積環(huán)境以氧化環(huán)境為主，所以其內(nèi)巖石顏色仍以棕色、棕褐色為主。由于巖石沉積基本上處于據(jù)母巖較遠(yuǎn)的區(qū)域，所以顆?；旧弦约?xì)粒為主，巖性基本介于泥巖與細(xì)砂巖之間。從下伏的侏羅系，由于沉積環(huán)境由氧化環(huán)境變?yōu)檫€原環(huán)境，巖石的顏色主要表現(xiàn)為深灰、灰色、淺灰色。306～987m地層的巖性主要為棕紅、棕褐色泥巖，淺灰色細(xì)砂巖，粉砂巖。而987m以后的巖性以深灰色泥巖，中砂巖為主，這正好與侏羅系所對應(yīng)巖層的巖性特征相符?？梢詫?06～987m地層劃分為志丹群組。

（4）層位（55～74層），深度（987～1442m）地層為侏羅系中統(tǒng)安定組；層位（75～80層），深度（1442～1640）地層為侏羅系中統(tǒng)直羅組。55～74層，巖性主要為深灰、灰色泥巖，灰、灰白色中砂巖，灰、灰白色細(xì)砂巖；75～80層，巖性主要以深灰、灰色泥巖，灰色中砂巖為主，灰色細(xì)砂巖次之，夾有薄煤層。由于本區(qū)只出露侏羅系中統(tǒng)，所以只能對侏羅系中統(tǒng)進行劃分。而侏羅系中統(tǒng)分為安定組和直羅組，所以下面重點詳述本區(qū)安定組和直羅組層位的劃分。

安定組與下伏直羅組的巖性特征基本上相似，但不同主要在于以下兩點：

（1）安定組出現(xiàn)了灰白色細(xì)砂巖，而直羅組細(xì)砂巖以灰、淺灰色為主。這主要是出于直羅組與安定組沉積環(huán)境相比，前者還原程度更深的緣故。

（2）直羅組開始出現(xiàn)了薄煤層，這是安定組所沒有的。這是因為從安定組到直羅組，沉積相由湖泊相轉(zhuǎn)變?yōu)檎訚上?，為煤層的產(chǎn)生提供了良好的環(huán)境。

由以上分析，所以可以將 987～1442m地層劃分為安定組。1442～1640m地層便為直羅組。

表2　金泉1井所劃分地層與寧夏地層的比較

2.2.2本研究劃分地層與金泉12井預(yù)測地層的比較

金泉12井預(yù)測地層結(jié)果如表3所示。從表2和表3可知，本研究劃分地層與金泉12井預(yù)測地層在井深與巖性簡述方面有所不同，特別是井深上。其井深不同點具體表現(xiàn)如下：（1）本文對第四系地層所對應(yīng)的井深歸納為 95m，而預(yù)測中井深為125m；（2）本文對第三系地層歲對應(yīng)的井深歸納為306m，而預(yù)測的為320m；（3）本文對白堊系地層歲對應(yīng)的井深歸納為988m，而預(yù)測中為1800m；（4）本文對安定組所對應(yīng)的井深歸納為1443m，而預(yù)測的為2200m。由此可知，本研究可以修正金泉12井的結(jié)果。

表3　金泉12井預(yù)測地層

3 結(jié)論

基于前人資料以及通過對鉆孔巖芯的巖性特征詳細(xì)觀察，本研究采用巖石地層劃分方法對金泉 1井附近巖石地層重新進行了劃分。劃分結(jié)果表明0～125m地層為第四系，巖性以黏土和黃土層為主；126～305m地層為第三系，巖性以棕、棕紅色泥巖為主，淺灰色細(xì)砂巖次之，夾少量灰色礫巖；306～987地層為白堊系下統(tǒng)志丹群，巖性主要為棕紅、棕褐色泥巖，淺灰色細(xì)砂巖，淺灰色粉砂巖；988～1442m地層為侏羅系中統(tǒng)安定組，巖性主要為深灰、灰色泥巖，灰、灰白色中砂巖，灰、灰白色細(xì)砂巖；1443～1640m地層為侏羅系中統(tǒng)直羅組，巖性主要以深灰、灰色泥巖，灰色中砂巖為主，灰色細(xì)砂巖次之，夾有薄煤層。本研究對于優(yōu)化研究區(qū)地層劃分與對比方面具有重要意義。

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The stratigraphic division of the oil and gas-bearing strata beneath the Haojiashan faulted anticline from Shanganning basin

In order to better understand the oil and gas reservoir burial of Haojiashan faulted anticline from Shanganning basin, a well drilling numbered Jinquan 12 was carried out at an earlier stage. The drilling results demonstrated that there was an obvious indication of oil and gas, but the affiliation of oil and gas-bearing strata remained unclear as it was only determined by referring to the nearby oil-bearing strata, resulting in an inaccurate stratigraphic division. To address this problem, a Jingquan 1 well drilling thus was implemented. Based on the previous data and a detailed observation of the lithological characteristics of the drilling cores, we, in this study, stratigraphically re-divided the strata adjacent to this well drilling. The new results obtained could correct those of the Jinquan 12 well drilling. This study has an important significance to the optimization of stratigraphic division and comparison in this study area.

Shanganning basin; Haojiashan faulted anticline; stratigraphic division of strata; well drilling

P5

A

1008-1151(2015)10-0020-04

2015-09-12

國家自然科學(xué)基金（41503016）；湖南省教育廳優(yōu)秀青年項目（15B201）；內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查專項資金；國防基礎(chǔ)科研計劃項目(B3720110004)；南華大學(xué)博士科研啟動基金(2014XQD08)；南華大學(xué)“蒸湘學(xué)者計劃”；中國博士后科學(xué)基金（2015M582334）。

段先哲（1985－），男，南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院講師，博士，研究方向為地質(zhì)學(xué)，地球化學(xué)和礦床學(xué)。

張璞（1965－），女，石家莊經(jīng)濟學(xué)院教授，博士，研究方向為地質(zhì)學(xué)、區(qū)域構(gòu)造等。