濟(jì)源凹陷中生界地層研究與探討

楊永靈

【摘 要】開展?jié)窗枷莸貙訋r性、電性及錄井特征研究，采用X射線錄井新技術(shù)，對(duì)地層巖性及沉積環(huán)境進(jìn)行分析，從而對(duì)地層進(jìn)行劃分。研究認(rèn)為，濟(jì)源凹陷中生界地層沉積較全，三疊系地層沉積厚度最大，沉積中心為南北兩次凹，侏羅期沉積中心在西部，東部沉積較薄，白堊系只殘余下統(tǒng)韓莊組地層，由西向東變厚。

【關(guān)鍵詞】濟(jì)源凹陷；巖電特征；X射線元素；沉積環(huán)境

【中圖分類號(hào)】P618.130.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）01-0077-05

1 地質(zhì)概況

濟(jì)源凹陷構(gòu)造上隸屬于南華北盆地，位于濟(jì)源—黃口坳陷帶西端，是一個(gè)在前中生界為主體的近東西向構(gòu)造格架上形成的中新生界斷陷盆地，地層發(fā)育最全，也是沉積最厚的凹陷之一，從太古界到第四系均有分布，尤其是中生代地層，相較于臨清坳陷、東濮凹陷等地區(qū)，發(fā)育較全，下白堊統(tǒng)韓莊組是一套紅色沉積建造，呈殘塊狀分布，中下侏羅統(tǒng)馬凹、鞍腰組以暗色泥巖沉積為主，上三疊統(tǒng)暗色泥巖發(fā)育，中下三疊統(tǒng)是一套以河流相為主的砂泥巖沉積。

本區(qū)勘探程度較低，勘探工作歷史較長，目前完井40口，鉆至中生界地層12口，分布在后鄧構(gòu)造6口，西虢構(gòu)造4口，黃莊和武德鎮(zhèn)構(gòu)造各1口（見表1），而且鉆遇層位也不同，僅有后鄧構(gòu)造Y1井和YS2井鉆遇了完整的中生界地層，且在不同層位鉆遇了斷層。后鄧構(gòu)造在中央隆起帶中部偏西，是一個(gè)受后鄧斷層切割的斷背斜及半背斜。YS2井鉆遇上古生界二疊系上統(tǒng)石千峰組完鉆，Y1井鉆遇地層最厚，揭示了上古生界二疊系下統(tǒng)下石盒子組到新生界地層。

2 地層劃分

地層劃分依據(jù)巖性、電性特征及沉積旋回來進(jìn)行，采集濟(jì)源凹陷露頭樣品及D5、D6和G1巖屑樣品進(jìn)行X射線元素分析，對(duì)比Y1井X射線分析結(jié)果，建立巖性、電性及X射線譜圖對(duì)比標(biāo)志，對(duì)地層巖性及地質(zhì)分層進(jìn)行劃分，研究地層展布特征。

地質(zhì)分層與沉積環(huán)境的變化息息相關(guān)，在不同的沉積環(huán)境下，元素的遷移、聚集形成不同的巖石。巖石地球化學(xué)組成包括主量元素，砂巖中Si含量高于泥巖，頁巖中Ca含量高于砂巖和泥巖，F(xiàn)e含量在鐵礦層中最高（如圖1所示）。微量元素的含量與沉積環(huán)境中生物存在狀況有著密切的關(guān)系，Mn/Fe值是廣泛應(yīng)用的地球化學(xué)示蹤劑，水體越深，錳鐵比值越低。以砂體為主的辮狀河中，Si含量高于濱—淺湖、半深湖，而K、Al等含量與之相反，S、P、Cl、Mn含量由于生物數(shù)量及活躍程度的差異，在不同的沉積環(huán)境中也有差異，總體上湖相低于河流相；濱—淺湖、半深湖相表現(xiàn)為Si、P、S含量低，Ca、K、Al含量高的特征，三角洲相部分元素的特征與河流相基本接近，但Ca含量較低，導(dǎo)致其他元素含量變化大。

3 地層分析

中生界沉積較全，地表出露于西承留地區(qū)，鉆井揭示了三疊系下統(tǒng)劉家溝組和和尚溝組、中統(tǒng)二馬營組和油房莊組、上統(tǒng)椿樹腰組和譚莊組，侏羅系下統(tǒng)鞍腰組、中統(tǒng)馬凹組，白堊系下統(tǒng)韓莊組地層，鉆井揭示的均為砂泥巖地層，反映了地層由紅到灰再到紅的沉積特征。

3.1 三疊系

下統(tǒng)劉家溝組：鉆遇井2口，揭示地層厚度為209～220 m，棕色厚層砂巖夾薄層棕褐色泥巖。砂巖段自然伽馬呈齒化鐘狀、箱狀，電阻率值比上覆地層升高，呈鋸齒狀高阻，局部為高阻尖刀狀。X射線分析Y1井元素變化明顯，Ca含量升高，當(dāng)Si含量異常高，F(xiàn)e含量異常低，同時(shí)其他元素也發(fā)生較大的變化時(shí)，可以確定鉆遇劉家溝砂巖，薄片分析石英含量高、泥質(zhì)含量少、鈣質(zhì)膠結(jié)可以作為該地層的標(biāo)志層（如圖2所示），隨著Ca含量逐漸降低，K、P含量逐漸升高，同時(shí)其他元素發(fā)生變化，進(jìn)入了新的沉積環(huán)境。與下伏古生界石千峰組地層呈整合或平行不整合接觸。

和尚溝組：鉆遇井2口，揭示地層厚度為193～230 m，棕褐色泥巖與灰綠色、棕色砂巖不等厚互層，下部厚層砂巖發(fā)育為分層底界。泥巖段自然伽馬呈鋸齒狀，砂巖段呈指狀和齒化箱狀，電阻率值呈鋸齒狀高阻，以尖峰狀為主，也見刺刀狀。X射線分析Y1井上部地層K含量比下部地層偏高，其他元素變化不明顯，當(dāng)主量元素Si含量逐漸升高并處于高值時(shí)，同時(shí)Fe含量與之相反，其他元素變化不明顯，X射線分析為一套厚層砂巖，砂巖底界就是分層界線。與下伏劉家溝組地層呈整合接觸。

中統(tǒng)二馬營組：鉆遇井2口，揭示地層厚度為328 m左右，棕褐色、棕色泥巖與灰色、灰綠色砂巖呈不等厚互層，上部砂巖發(fā)育。泥巖段自然伽馬呈鋸齒狀，砂巖段呈指狀，電阻率值比上部地層偏高。X射線分析Y1井上部地層Si含量處于高值，F(xiàn)e含量與之相反，下部地層Si含量相對(duì)降低，F(xiàn)e、Ca含量升高，泥質(zhì)含量和灰質(zhì)成分也增多，上下部地層元素含量變化與沉積微相變化相吻合。與下伏和尚溝組地層呈整合接觸

油房莊組：鉆遇井4口，揭示地層厚度為435～462 m，以砂泥巖互層為主，上部泥巖為灰色、深灰色，下部為棕褐色、紫褐色，砂巖多為灰色、灰綠色。泥巖段自然伽馬呈鋸齒狀，電阻率平緩齒狀，砂巖段自然伽馬呈低幅細(xì)指狀，電阻率呈鋸齒狀高阻，偶見尖峰狀。X射線分析Y1井P含量比上覆地層偏高，說明沉積環(huán)境變化，水體變淺，生物活躍程度增加，F(xiàn)e與Si元素交互區(qū)分砂泥巖特征明顯，與下伏地層同屬于河流相沉積。與下伏二馬營組地層呈整合接觸。

上統(tǒng)椿樹腰組：鉆遇井3口，該組由于斷層影響，殘留部分地層，揭示地層厚度變化較大，以深灰色泥巖與灰色砂巖不等厚互層為主，砂薄泥厚，底部見灰黑色碳質(zhì)泥巖。自然伽馬值和電阻率值明顯低于上部地層，砂巖段呈鋸齒細(xì)指狀。D5井和Y1井鉆遇地層不完整，X射線分析特征不明顯，從整體來看，上部地層Ca含量比下部地層高。與下伏油房莊組地層呈整合接觸。

譚莊組：鉆遇井7口，揭示地層厚度為173～390 m，上部深灰色、灰黑色泥巖夾灰色砂巖、頁巖，泥巖發(fā)；育，砂巖呈鈣質(zhì)膠結(jié)下部灰色砂泥巖互層，夾碳質(zhì)泥巖。泥巖段自然伽馬呈起伏平緩密集的鋸齒、小齒狀，砂巖段則呈齒化箱狀、鐘狀，與上覆地層自然伽馬曲線尖指狀差異明顯，電阻率曲線基值升高。X射線分析D5井和Y1井巖屑樣品，上部Si、Fe、Al、P含量低，Ca含量高，砂巖鈣質(zhì)含量高，下部與之相反，F(xiàn)e/Si含量高，泥質(zhì)含量高。與下伏椿樹腰組地層呈整合接觸。

3.2 侏羅系

下統(tǒng)鞍腰組：鉆遇井6口，揭示地層厚度為232～424 m，以灰黑色、深灰色泥頁巖與灰色砂巖互層為主，底部厚層深灰色泥頁巖為分層界線。頁巖段自然伽馬值呈尖峰狀、砂巖段呈尖指狀，電阻率值較上部地層升高且呈鋸齒狀高阻。X射線分析D5井，Ca含量呈現(xiàn)出由低到高的趨勢(shì)，F(xiàn)e、Al、K與之相反，當(dāng)Ca含量突然降低，F(xiàn)e含量異常升高同時(shí)Mn含量升高時(shí)，其他元素變化不明顯，此時(shí)地球化學(xué)示蹤劑Mn/Fe比值達(dá)到低值，反映水體深度的Mn含量達(dá)到高值，說明進(jìn)入水體較深的湖泊環(huán)境沉積地層（如圖3所示）。與下伏譚莊組地層呈假整合接觸。

中統(tǒng)馬凹組：鉆遇井6口，揭示地層厚度為254～276 m，大部分地層斷缺，上部以灰色、灰黑色、深灰色鈣質(zhì)泥巖為主，下部以灰黃色、灰白色砂巖為主，底部灰白色、灰紫色厚層砂巖沉積穩(wěn)定。自然伽馬和電阻率曲線在頂部呈明顯臺(tái)階上升，泥巖段自然伽馬呈低幅鋸齒狀，砂巖段呈指狀和鐘狀，底部厚層砂巖段呈齒化鐘狀，電阻率值明顯比上部地層高。X射線分析G1井、D5井和Y1井，上部Ca、Mg含量高，下部變低，Si含量與之相反，馬凹組上部為淺湖—半深湖相暗色砂泥巖沉積地層，下部為三角洲水下分流河道砂體沉積，整個(gè)馬凹組地層厚度較?。ㄈ鐖D3所示）。并且捕捉到泥灰?guī)r，Ca含量異常高，Si、Fe、Al、K等其他元素含量降至最低甚至為零，泥灰?guī)r為馬凹組標(biāo)志性巖性，薄片分析露頭樣品石英含量較少、分選一般、充填物呈鈣質(zhì)膠結(jié)（如圖4所示）。與下伏鞍腰組地層呈假整合接觸。

3.3 白堊系

下統(tǒng)韓莊組：鉆遇井8口，揭示地層厚度為721～1 240 m，以砂泥巖互層為主，上部褐色泥巖夾棕色砂巖，泥巖較發(fā)育，下部棕色砂巖夾棕褐色泥巖，底部棕色厚層砂巖穩(wěn)定存在。自然伽馬和電阻率曲線在韓莊組頂部呈較明顯臺(tái)階狀上升，泥巖段呈平緩微齒狀，砂巖段呈低幅負(fù)異常，底部厚層砂巖段，自然伽馬呈微齒箱狀，電阻率值高于上部地層。X射線分析D5井和G1井Si含量較低，K、Fe含量較高，泥質(zhì)含量較高，底部Si含量呈臺(tái)階狀上升至平緩，F(xiàn)e/Si比值變低，泥質(zhì)含量變少，隨著Si含量急速下降，其他元素含量發(fā)生較大變化，Mn/Fe比值達(dá)到最大值，水體變淺，說明沉積環(huán)境發(fā)生變化，河流相紅色砂泥巖沉積轉(zhuǎn)變?yōu)闇\湖—半深湖的暗色砂泥巖沉積。與下伏馬凹組呈不整合接觸。

4 分布特征

濟(jì)源凹陷早中三疊地層延續(xù)了上古時(shí)期的構(gòu)造格局，北高南低、西高東低，三疊系地層雖然發(fā)育齊全，但由于受構(gòu)造活動(dòng)的影響，地層斷缺較為普遍。西承留地區(qū)三疊系上統(tǒng)厚度在1 283 m左右，根據(jù)鉆井揭示地層厚度分析，西南部D6井為1 158 m，東部JC1井為877 m，顯然東部地層比西部薄，三疊系中下統(tǒng)僅有Y1井和YS2井鉆遇，兩井相距較近，從鉆遇厚度看，仍存在西厚東薄的特征。到了侏羅白堊系，西承留地區(qū)沉積為250 m左右，西南部D5井為1 318 m，西北部YS2井為1 510 m，東部G1井和JC1井分別為1 393 m和853 m，JC1井受斷層影響，厚度偏小，不能反映真實(shí)情況，但從中央隆起帶上的這幾口井反映出韓莊組由西向東地層增厚的總體趨勢(shì)，具有西南薄東北稍厚的特點(diǎn)。

三疊系地層沉積齊全，沉積中心為南北兩次凹，中、下三疊統(tǒng)南部溫縣次凹沉積最厚，沁陽次凹厚度略薄，上三疊統(tǒng)兩次凹沉積厚度相當(dāng)。侏羅期沉積中心仍在西部，稍向西北及向南偏移，東部仍延續(xù)上三疊紀(jì)狀態(tài)，沉積較薄。白堊系只殘余下統(tǒng)韓莊組地層，由西向東變厚，溫縣次凹沉積最厚。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王峭梅，劉海霞.濟(jì)源凹陷中生界烴源巖及勘探潛力評(píng)價(jià)[R].濮陽：中原錄井公司，2014.

[2]劉林玉.濟(jì)源凹陷中新生界儲(chǔ)集層的巖性特征[J].西北地質(zhì)科學(xué)，1996（2）.

[3]肖家樂，馮有利.濟(jì)源盆地三疊系烴源巖生烴潛力分析

[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（3）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]