巴布亞盆地新生界層序地層格架與沉積體系

劉湘，郭建華，曠理雄，劉辰生，李杰

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巴布亞盆地新生界層序地層格架與沉積體系

劉湘1, 2，郭建華1, 2，曠理雄1, 2，劉辰生1, 2，李杰1, 2

(1. 中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙，410083；2. 中南大學 有色金屬成礦預測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，湖南 長沙，410083)

為了給巴布亞盆地新生界勘探提供理論依據(jù)，通過工區(qū)鉆井測井的綜合分析，結合地震資料，系統(tǒng)研究巴布亞盆地新生界層序地層格架與沉積體系，并研究其平面展布特征，總結盆地碎屑巖?碳酸鹽巖的混合沉積模式。研究結果表明：巴布亞盆地新生界發(fā)育11個三級層序，其中古近系發(fā)育4個三級層序，新近系發(fā)育6個三級層序，第四系發(fā)育1個三級層序；在層序地層格架下，主要發(fā)育碳酸鹽巖和三角洲2個大沉積體系；Mendi組礁灰?guī)r(Esq2—Esq3層序)與上覆地層Darai組(Nsq1—Nsq3層序)形成局部儲蓋組合，Darai組(Nsq1—Nsq3層序)的生物礁灰?guī)r與上覆的前三角洲的Orubadi組(Nsq4—Nsq6層序)泥巖為新生界最主要的儲蓋組合。

層序；巴布亞盆地；沉積體系；儲蓋組合

巴布亞盆地北部處于澳大利亞板塊與太平洋板塊交界處，南部處于珊瑚海裂谷的肩部，范圍包括巴布亞新幾內(nèi)亞及其東南沿海的水下部分(圖1)，面積約6.89×105km2，盆地劃分為9個主要的二級構造單元，分別是Papuan褶皺帶、Fly臺地、Aure活動構造帶、Papuan活動帶、Moresby凹陷、Owen Stanley復雜構造帶、Milne蛇綠巖帶、Papuan高地、Eastern高地。復雜的構造背景使得盆地東西部地區(qū)的構造特征存在明顯的差異性，西部地區(qū)廣泛分布中生界地層，在東部地區(qū)中生界地層呈殘洼分布，巨厚的新生界沉積物覆蓋在殘洼之上，自西向東，沉積中心發(fā)生遷移；縱向上，自北東向南西，擠壓強度變?nèi)?，構造分帶明顯，以沖斷帶、褶皺帶為主[1?2]。

圖1 巴布亞盆地構造背景圖

自20世紀30年代巴布亞盆地勘探工作開展以來，新生界碳酸鹽巖一直是盆地勘探的熱點。長期以來，由于研究區(qū)構造復雜、經(jīng)濟落后等，沒有取得重大突破[3]。近年來，隨著科技進步和對油氣資源需求增大，在盆地的中新統(tǒng)生物礁有新發(fā)現(xiàn)，但對其儲層的橫向和縱向的平面展布尚不明確，為此，本文作者對盆地新生界層序地層進行劃分與對比，進而研究沉積體系，指明有利儲集相帶，以便為下一步勘探提供理論依據(jù)。

1 新生界層序地層格架的建立

1.1 層序界面劃分與識別

巴布亞盆地新生界以工區(qū)地震資料為基礎，結合鉆井測井的綜合分析來識別層序邊界，界面識別主要有分下幾個方面[4?6]。

1) 不整合面是一個將新老地層分開的界面，沿著這個界面指示有重大沉積間斷或陸上侵蝕削截或暴露現(xiàn)象，這也是層序界面的標志，在地震反射剖面中常對應削蝕、頂超、上超和下超等反射終止關系。

2) 層序界面可劃分為2種類型，即Ⅰ型層序界面和Ⅱ型層序界面。研究區(qū)主要貫穿碎屑巖和碳酸鹽巖兩大類沉積巖，以Ⅰ型層序界面為主，碎屑巖沉積體系主要以陸源供給、機械搬運沉積為特征，不同于碳酸鹽巖沉積體系的內(nèi)源供給及生化作用，因此，層序界面劃分方案也存在差異。在碎屑巖沉積體系中，Ⅰ型層序界面是一個區(qū)域性的不整合界面，是全球海平面下降速度大于沉積濱線坡折帶處盆地沉降速度時產(chǎn)生的，以河流回春作用、沉積相向盆地方向遷移、海岸上超點向下遷移以及與上覆地層相伴生的陸上暴露和同時發(fā)生的陸上侵蝕作用為特征；在碳酸鹽巖沉積體系中，當海平面下降速率大于碳酸鹽臺地或者灘邊緣盆地沉降速率時，形成其Ⅰ型層序界面，以臺地或灘的暴露和侵蝕、斜坡前緣侵蝕、區(qū)域性淡水透鏡體向海方向的運動及上覆地層上超、海岸上超向下遷移為特征。

3) 相序與相組合的變化也是層界面的標志，指層序界面上下地層的顏色、巖性以及沉積相垂向上的不連續(xù)或錯位，這種特征也可以通過地震來識別。

4) 在巖性和地層產(chǎn)狀突變的層序界面處，測井曲線有良好的界面響應，區(qū)內(nèi)層序界面的識別主要通過自然伽馬和自然電位的響應特征進行判斷。

新生界共識別出12個層序邊界(見圖2(a))，其中，古近系識別出5個層序邊界(ESB1—ESB5)，新近系識別出7個層序邊界(NSB1—NSB7)。古近系共識別出的5個層序邊界(ESB1—ESB5)均為I型層序邊界，代表區(qū)域或局部不整合面，如ESB2，ESB4和ESB5除在地震剖面上表現(xiàn)為區(qū)域性剝蝕面外(見圖2(b))，井資料表現(xiàn)為巖性變化導致測井曲線發(fā)生突變，根據(jù)這些層序邊界劃分出4個三級層序(ESq1—Esq4)；新近系共識別的7個層序邊界(NSB1—NSB7)中，NSB1，NSB4和NSB6為區(qū)域性不整合面，從地震資料上看表現(xiàn)為明顯削蝕(見圖2(b))，井資料表現(xiàn)為齒狀突變，為I型層序界面。根據(jù)這些層序邊界劃分出6個三級層序(NSq1—NSq6)，第四系統(tǒng)一劃分為1個三級層序(Qsq1)。

1.2 層序地層對比

通過層序地層對比，可以獲得巖性受構造沉降、海平面升降、沉積物供給和氣候變化影響規(guī)律，進而可更精確地分析研究區(qū)沉積相的時空展布，對預測油氣成藏有利區(qū)帶提供重要依據(jù)。由于巴布亞盆地構造背景復雜，經(jīng)歷了多期的構造運動，很多區(qū)域剝蝕嚴重[7?8]，因此，在盆地新生界層序地層研究過程中，主要以古近系Esq2—Esq3層序及新近系Nsq1— Nsq6層序為重點進行研究。

(a) 巴布亞盆地層序劃分方案；(b) 典型地震剖面層序劃分

Wabuda-1—Pasca-C1井連井剖面(Mendi組)是1條位于Fly臺地東南部近平行于Fly臺地海岸線的剖面。研究區(qū)西部為穩(wěn)定基底，東部則為較薄的不穩(wěn)定性基底，剖面呈楔狀向西北方向尖滅在Fly臺地東部斜坡上，東南向在后期遭受嚴重剝蝕，見圖3。

Esq2層序沉積時期盆地海侵接受沉積，在Fly臺地由西向東，層序厚度總體上逐漸增加，在Wabuda-1和Morigio-1井區(qū)附近層序厚度為0~50 m；Boribi-1和Dibiri-1井區(qū)附近層序厚度為150~200 m，但在Pasca-C1井區(qū)層序厚度減小為0 m。層序內(nèi)體系域以海侵體系域(TST)為主。

Esq3層序沉積時期盆地海侵接受沉積，在Fly臺地由西向東，Wabuda-1井區(qū)層序厚度為76.3 m，從Morigio-1井區(qū)到Pasca-C1井區(qū)層序厚度逐漸減小，厚度為0~200 m。層序內(nèi)體系域以TST和高位體系域(HST)為主。

Stanley-1－Pasca-C1井連井剖面(Darai組)則是1條位于Fly臺地近平行構造線方向的剖面。中新世現(xiàn)今殘余地層一般可識別出3個三級層序Nsq1—Nsq3；中新世盆地大規(guī)模海侵，范圍略比始新世時期的大；東北部Owen Stanley活動帶上升為陸，F(xiàn)ly臺地仍是相對穩(wěn)定的構造單元，只有局部構造升降差異；臺地中部為繼承性高地，北部隨后期褶皺造山隆起，見圖4。

Nsq1層序沉積時期盆地海侵接受沉積，從Stanley-1井區(qū)到Dibiri-1井區(qū)層序厚度為100~ 500 m，Pasca-C1井區(qū)由于處于繼承性高地(前第三系石英巖基底)而缺失了Nsq1層序，層序內(nèi)體系域發(fā)育較全，以HST和TST為主。

Nsq2層序沉積時期盆地海侵接受沉積，在Fly臺地西北部厚度較穩(wěn)定，為500~600 m；中部地區(qū)層序厚度從西向東依次增加，為250~850 m；東南端層序厚度較小，為150~300 m。層序內(nèi)體系域發(fā)育較齊全、較均衡。

(a) Mendi組Wabuda-1井－Pasca-C1井層序地層對比剖面；(b) Mendi組Wabuda-1井－Pasca-C1井層序地層對比剖面位置

(a) Darai組Stanley-1井—Pasca-C1井層序地層對比剖面；(b) Darai組Stanley-1井—Pasca-C1井層序地層對比剖面位置

Nsq3層序沉積時期盆地海侵接受沉積，在Fly臺地西北和中部地層厚度為150~500 m，東南緣厚度為0~150 m。層序內(nèi)體系域發(fā)育較全，以TST和低位體系域(LST)為主。

上新世共識別出Nsq4—Nsq6等3個三級層序，研究區(qū)東南部由于物源充足，沉降穩(wěn)定，地層發(fā)育齊全，西北部則有不同程度缺失。進入上新世，盆地海侵范圍再次擴大(除北部造山帶外)，盆地格局也發(fā)生巨變，由原來有西南高、東北低變?yōu)槲鞅备?、東南低。北部造山帶(Papuan褶皺帶、Papuan活動帶至Aure活動構造帶一線)變成主要的物源區(qū)[9]，Hide-1井區(qū)及以北地區(qū)中中新統(tǒng)以上地層剝蝕殆盡，F(xiàn)ly臺地西北部的中新統(tǒng)地層也直接出露，研究區(qū)的主要沉積區(qū)為Fly臺地東部的Papua灣地區(qū)。

Nsq4層序沉積期研究區(qū)南部仍高于北部[10]，在Langia-1井區(qū)可見Nsq4層序向南上超于中新統(tǒng)不整合面之上，Nsq4層序沉積末期北部快速隆起，隨著海平面下降，Nsq5層序沉積期形成了從北向南進積的平面組合，Morehead-1井區(qū)仍為高地，Nsq6層序缺失。

1.3 層序地層學模式

研究區(qū)新生界層序地層樣式有如下特點：1) 始新世(Esq2—Esq3層序沉積期)和中新世(Nsq1—Nsq3層序沉積期)研究區(qū)海侵擴大，上新世(Nsq4—Nsq6)盆地逐漸上升為陸。Fly臺地、Papuan褶皺帶東部斜坡處新生界發(fā)育較全，地層總體上由西向東地層變厚；Fly臺地以西為主要物源區(qū)，始新世和中新世各層序由東向西往物源方向超覆；2) 古近系ESB1—ESB5均為Ⅰ型層序邊界，代表區(qū)域或局部不整合面；新近系(NSB1—NSB7)中NSB1，NSB4和NSB6為區(qū)域性不整合面，為Ⅰ型層序界面，其他為局域性不整合面，為Ⅱ型層序界面，見圖5。

2 新生界沉積體系

2.1 沉積體系類型

本次研究結合前人研究成果，通過測井、地震等手段，經(jīng)分析認為巴布亞盆地新生界是一個碎屑巖—碳酸鹽巖的混合沉積模式，其中，ESq1—Esq4和NSq1—NSq3為碳酸鹽巖沉積體系，NSq4—NSq6為三角洲沉積體系。

2.1.1 碳酸鹽巖沉積體系

碳酸鹽巖沉積體系的威爾遜模式包括三大沉積區(qū)、9個相帶。從橫切陸棚邊緣的剖面看，按從海到陸的順序，這9個相帶分別為[11?15]：盆地(Ⅰ)；開闊陸棚(Ⅱ)；碳酸鹽斜坡腳(Ⅲ)；臺地前緣斜坡(Ⅳ)；臺地邊緣生物礁(Ⅴ)；臺地邊緣淺灘(Ⅵ)；開闊臺地(Ⅶ)；局限臺地(Ⅷ)；臺地蒸發(fā)巖(Ⅸ)。其中，Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ相帶為盆地沉積區(qū)，為低能帶，水體運動很弱或處于靜水條件，沉積物以暗色細粒的灰泥石灰?guī)r和頁巖為主，有機質(zhì)多，為主要的生油區(qū)；Ⅳ，Ⅴ和Ⅵ相帶為臺地邊緣沉積區(qū)，為高能帶，波浪作用強烈，沉積物以礁灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r為特征，儲集空間發(fā)育，為良好的油氣儲集巖發(fā)育地帶；Ⅶ，Ⅷ和Ⅸ相帶為臺地沉積區(qū)，巖性以泥晶石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r、白云巖、蒸發(fā)巖為主，可作為油氣的儲集巖或蓋層。

圖5 巴布亞盆地新生界層序地層模式

根據(jù)Dibiri-1井資料可知[16]：巴布亞盆地新生界碳酸鹽巖沉積體系以臺地邊緣沉積區(qū)和臺地沉積區(qū)為主，盆地沉積區(qū)較不發(fā)育，且臺地邊緣沉積區(qū)主要發(fā)育臺地邊緣生物礁，臺地沉積區(qū)主要發(fā)育開闊臺地和局限臺地，而盆地沉積區(qū)以碳酸鹽斜坡腳為主(圖6)。

Esq2—Esq3層序上段為一套灰綠色灰?guī)r，夾少量白云質(zhì)條帶，自然伽馬和自然電位呈現(xiàn)齒狀，下段有少量泥巖，自然伽馬和自然電位呈現(xiàn)鐘形，顯低值，屬于低能的臺地沉積區(qū)。研究表明：Esq2層序沉積物多為暗色，可見該段海水循環(huán)受限、鹽度不正常，缺少層理構造，為局限臺地相；在其之上的Esq3層序則海水循環(huán)好，鹽度正常，發(fā)育礁灘，巖性為灰綠色中厚層顆?；?guī)r，多正常海相化石，生物擾動多，為開闊臺地相；NSq1層序含燧石條帶灰?guī)r，未見明顯的化石，特征符合安靜缺氧、低能的深水環(huán)境，為盆地沉積區(qū)；NSq2層序上段的泥灰?guī)r含大量有孔蟲化石，可見該段波浪和潮汐作用十分活躍，為高能帶的臺地邊緣沉積區(qū)，以臺地邊緣生物礁相為主，主要表現(xiàn)為發(fā)育大量生物碎屑灰?guī)r，且分選磨圓好，自然伽馬曲線幅度變化較均一，呈齒狀特征，顯低值；NSq3層序為灰綠色灰?guī)r，自然伽馬曲線比NSq2層序更加平滑，屬于低能的臺地沉積區(qū)。

圖6 巴布亞盆地Dibiri-1井綜合柱狀圖

2.1.2 三角洲沉積體系

三角洲相為河流沉積體系的遠端相類型，屬海陸過度相，是河流搬運物質(zhì)在水體相對穩(wěn)定的蓄水盆地邊緣開始卸載所形成的不連續(xù)岸線的、具有突出幾何形態(tài)的似三角形沉積砂體[17?20]。三角洲沉積體系的規(guī)模與形態(tài)受河流流量、地勢、物源供給和蓄水盆地的水動力條件控制。三角洲相在地震剖面上主要表現(xiàn)為前積型的外部反射特征和高振幅、低連續(xù)性的內(nèi)部形態(tài)，測井曲線(GR)中一般表現(xiàn)為漏斗狀和指狀；在河口砂壩、遠砂壩等分選較好的層位表現(xiàn)為箱狀。三角洲體系的沉積序列表現(xiàn)為明顯的下細上粗的反粒序結構：下部(即遠端相)為前三角洲由暗色黏土巖和粉砂質(zhì)黏土巖組成，富含有機質(zhì)；主體相三角洲前緣處于河流與海水劇烈交鋒處，由水下分支河道、水下天然堤、支流間灣、分支河口砂壩和遠砂壩等幾種微相構成，盆地現(xiàn)有資料條件下僅能識別出水下分支河道、支流間灣和河口砂壩等微相，主要巖性為砂巖和粉砂巖，僅在支流間灣微相地區(qū)出現(xiàn)泥質(zhì)，且以暗色泥巖為主；頂部為三角洲平原亞相，以含褐煤的沼澤沉積和分支河道沉積為主，煤的出現(xiàn)一般作為三角洲平原存在的標志。

根據(jù)Dibiri-1井資料可知[16]：巴布亞盆地新生界三角洲沉積體系以前三角洲亞相和三角洲前緣亞相為主，未見三角洲平原亞相，與碳酸鹽巖沉積體系的臺地沉積區(qū)邊界處發(fā)育淺海陸棚相。

NSq4層序下段局部為頁巖夾薄層鈣質(zhì)砂巖層，自然伽馬曲線呈齒狀，顯高值，呈典型的“泥包砂”特征，劃分為淺海陸棚相；NSq4層序上段—NSq6層序以暗色泥巖、頁巖與薄砂互層為主，自然電位曲線呈現(xiàn)漏斗型，強烈的進積表現(xiàn)為由下至上呈現(xiàn)下細上粗的反旋回，是典型的三角洲相。其中，NSq4層序上段—NSq5層序主體為一套暗色頁巖與砂巖互層的沉積物，劃分為前三角洲亞相；NSq6層序主體為一套強烈進積形成的暗色泥巖與砂巖互層，頂部夾少量粉砂，劃分為三角洲前緣亞相。

2.2 沉積體系平面展布

在單井沉積相劃分和連井沉積相對比的基礎上，綜合考慮新生界研究層段Esq2，Nsq2和Nsq6層序各體系域沉積體系展布特征，以沃爾索相律為指導，利用各層序沉積期的優(yōu)勢沉積相，分析巴布亞盆地的沉積體系展布規(guī)律。

Esq2層序沉積時期，盆地由全面海退迅速海侵變?yōu)樘妓猁}巖沉積環(huán)境，盆地沉積相為碳酸鹽巖臺地相。其中，臺地邊緣淺灘、臺地前緣斜坡分布較廣，在整個Papuan褶皺帶、Aure活動構造帶周緣和Fly臺地東南緣均有分布(圖7(a))。Esq2層序底部為低位的溝谷充填型石英砂巖，多為鈣質(zhì)膠結，臺地邊緣淺灘多為砂屑灰?guī)r、泥礫灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和礁灰?guī)r等物性較好的灰?guī)r。從殘余地層的分布可知：晚始新世盆地全面海退時期Fly臺地東南緣(Wubuda-1，Morigio-1和Kusa-1等井區(qū))局部發(fā)生基底沉降或海退相對較慢。此層序中發(fā)現(xiàn)有碳酸鹽巖油氣。

在Esq2—Esq3層序沉積期，臺地邊緣相分布廣泛，如Papuan褶皺帶、Aure活動構造帶四周和Fly臺地東南緣，其巖性主要為砂屑灰?guī)r、泥礫灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和礁灰?guī)r等物性較好的灰?guī)r，是盆地內(nèi)碳酸鹽油氣的主要發(fā)現(xiàn)層位。在中新世時期，局限臺地和開闊臺地相發(fā)育于Fly臺地中西部和Papuan褶皺帶西南部，臺地邊緣相沉積于Fly臺地東部和Papuan褶皺帶東北部，發(fā)育大量生物礁；往珊瑚海方向水體逐漸加深，碳酸鹽巖沉積漸漸中止。

Nsq2層序是從中新世殘余地層中識別出的3個三級層序(Nsq1—Nsq3)之一。在Nsq2層序沉積期，盆地大規(guī)模海侵，范圍略比始新世時期的大。盆地西部處于碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，東南部處于開闊淺海至半深海環(huán)境，東部和北部處于強烈構造活動環(huán)境。Fly臺地中西部主要為局限臺地和開闊臺地相，東南部斜坡處則為臺地邊緣相，發(fā)育有大量的生物礁，往珊瑚海方向水體逐漸加深，碳酸鹽巖沉積漸漸中止；向北Papuan褶皺帶南部仍為碳酸鹽巖臺地相沉積，北部則進入臺地邊緣沉積區(qū)。Owen Stanley復雜構造帶由于構造活動抬升，遭受剝蝕，成為盆地東部物源區(qū)。Aure活動構造帶沉積了厚度約2 km的三角洲、扇三角洲碎屑巖，向珊瑚海方向的深水區(qū)(Moresby凹陷附近)則沉積了大量的濁積扇(圖7(b))。

(a)巴布亞盆地始新統(tǒng)Esq2層序(Mendi組)沉積相展布；(b)巴布亞盆地中新統(tǒng)Nsq2層序(Darai組)沉積相展布；(c)巴布亞盆地上新統(tǒng)Nsq6層序(Orubadi組)沉積相展布圖

Nsq6層序是從上新世地層中識別出的3個三級層序(Nsq4—Nsq6)之一，該層序沉積期是Orubadi組烴源巖發(fā)育時期之一。在Nsq6層序沉積期，盆地海侵范圍再次擴大(除北部造山帶外)，盆地格局也發(fā)生巨變，由原來的西南高、東北低變?yōu)槲鞅备摺|南低。主要物源區(qū)為Papuan褶皺帶北部、Papuan活動帶至Aure活動構造帶一線及Fly臺地西南部。Fly臺地東南部及Papuan褶皺帶中部、南部地區(qū)為巨厚的三角洲沉積，在Dibiri-1井區(qū)附近沉積了近3 km厚的前三角洲到淺海陸棚相泥巖，而Koko-1井區(qū)則仍處于繼承性高地，沉積厚度較小(圖7(c))。研究區(qū)東部上新統(tǒng)沉積了大量的粗碎屑，是盆地內(nèi)新生界地層中除生物礁外的又一有利儲集層，具有廣闊的勘探前景，并已有少量油氣被發(fā)現(xiàn)。

2.3 沉積相模式

盆地在始新世(Esq2—Esq3層序沉積期)和中新世(Nsq1—Nsq3層序沉積期)海侵擴大，整個盆地均以碳酸鹽臺地沉積為主。從縱向上看，LST沉積體系組合豐富，開闊臺地—局限臺地—臺地邊緣淺灘—臺地邊緣生物礁均有發(fā)育，沉積物分布范圍較局限；TST沉積體系組合為開闊臺地—局限臺地—臺地邊緣淺灘—臺地邊緣生物礁—臺地前緣斜坡；HST沉積體系組合為開闊臺地—局限臺地—臺地前緣斜坡—碳酸鹽巖斜坡腳。從橫向看，古近系時期，F(xiàn)ly臺地東部主要以臺地沉積和臺地邊緣沉積為主(圖3)；新近系時期，F(xiàn)ly臺地從西往東發(fā)生局限臺地—開闊臺地—臺地邊緣生物礁—礁間的相變化(圖4)，從中部向南北發(fā)生開闊臺地、局限臺地向臺地邊緣淺灘的相變化。上新世(Nsq4—Nsq6)時期，盆地逐漸上升為陸，研究區(qū)西部沉積相類型以河流相、三角洲相和濱岸相為主，東部則出現(xiàn)大量沖積扇至盆地扇等碎屑流沉積。

在之前研究的層序地層格架下，可以更深入地研究巴布亞盆地新生界的時間、空間上的展布。由于沉積盆地的沉積相演化與沉積受充填盆地的構造升降和海平面變化的控制，在構造相對穩(wěn)定期的1個海平面升降旋回時間內(nèi)，盆地的沉積充填樣式與沉積相演化特點代表一段時期內(nèi)盆地的沉積相模式。在新生代早期，盆地大規(guī)模海侵，整個盆地以碳酸鹽巖臺地沉積為主，F(xiàn)ly臺地東部、Papuan褶皺帶及其以北區(qū)域發(fā)育了狹長的臺地邊緣礁以及塔礁、環(huán)狀礁。在始新世末，盆地大規(guī)模海退，臺地相碳酸鹽巖地層被剝蝕殆盡，只有斜坡處有少量臺地邊緣相灰?guī)r殘余。隨后盆地迅速海侵變?yōu)樘妓猁}巖沉積環(huán)境，臺地邊緣相分布廣泛(見圖8)。

圖8 巴布亞盆地新生界早期沉積相模式

在新生代晚期，由于河流注入，碳酸鹽巖的生長受到抑制，而三角洲相則大量發(fā)育，沉積體逐漸向陸源碎屑巖過渡。盆地大部處于海灣環(huán)境，以粉砂質(zhì)泥巖或灰泥為主，向南與開闊海相連；西側為開闊臺地及生物礁，臺地邊緣有少量臺地灰?guī)r儲層和礁發(fā)育；北側及東北是火山島弧區(qū)，主要提供砂質(zhì)碎屑物源，其中北部三角洲提供長距離物源，東北部地區(qū)提供短距物源和少量臺地和礁，工區(qū)東部儲層以砂巖為主。

3 有利儲集相帶

根據(jù)沉積相模式，結合測井資料研究，在始新世，F(xiàn)ly臺地東部、Papuan褶皺帶及其以北區(qū)域發(fā)育了狹長的臺地邊緣礁以及塔礁、環(huán)狀礁，盆地經(jīng)歷了大規(guī)模海退之后，臺地相碳酸鹽地層被剝蝕殆盡，殘留的Mendi組礁灰?guī)r(Esq2—Esq3層序)到了中新世，自然電位呈箱狀，顯低值，孔隙度高，發(fā)育局限臺地和開闊臺地相，具備儲層條件，與上覆地層Darai組(Nsq1—Nsq3層序)形成局部儲蓋組合。在中新世，整個巴布亞盆地東部海灣水體溫暖，在較深水區(qū)的古隆起上發(fā)育大量的塔礁和堡礁群，以碳酸鹽巖沉積為主，生物礁也非常繁盛，生物礁儲層厚度可達上千米，以Darai組(Nsq1—Nsq3層序)為代表的生物礁灰?guī)r，自然伽馬曲線和自然電位曲線呈現(xiàn)齒狀，顯低值，孔隙度較高，可以作為良好的儲集層；上覆的前三角洲Orubadi組(Nsq4—Nsq6層序)泥巖分布穩(wěn)定，是很好的區(qū)域性蓋層，同時可以作為一套潛在的烴源巖，礁區(qū)探明儲量[21]為4.66×106t。除生物礁外，Darai組內(nèi)碎屑灰?guī)r儲層的探明儲量[22]為1.65×107t，是新生界最主要的儲蓋組合。

4 結論

1) 在層序地層學指導下，以巴布亞盆地工區(qū)地震資料為基礎，結合鉆井測井的綜合分析，將盆地新生界共識別出12個層序邊界，其中古近系識別出5個層序邊界(ESB1—ESB5)，根據(jù)這些層序邊界劃分出4個三級層序(ESq1—Esq4)；新近系識別出7個層序邊界(NSB1—NSB7)，根據(jù)這些層序邊界劃分出6個三級層序(NSq1—NSq6)，第四系劃歸為1個三級層序(Qsq1)，并建立了層序地層格架。

2) 在建立的等時地層格架下，通過構造沉降、海平面升降和沉積物供給等，發(fā)現(xiàn)巴布亞盆地新生界主要目的層是一個碎屑巖?碳酸鹽巖的混合沉積相模式。在新生代早期，海侵擴大，整個盆地均以碳酸鹽巖臺地沉積為主，是ESq1—Esq4層序和NSq1—NSq3層序的發(fā)育期；在新生代晚期，由于河流注入，碳酸鹽巖的生長受到抑制，而三角洲相則大量發(fā)育，沉積體逐漸向陸源碎屑巖過渡，盆地沉積了NSq4—NSq6層序。

3) 以沉積相模式為指導，發(fā)現(xiàn)Mendi組礁灰?guī)r(Esq2—Esq3層序)與上覆地層Darai組(Nsq1—Nsq3層序)形成局部儲蓋組合，Darai組(Nsq1—Nsq3層序)的生物礁灰?guī)r與上覆的前三角洲的Orubadi組(Nsq4—Nsq6層序)泥巖為新生界最主要的儲蓋組合。

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(編輯 陳燦華)

Sequence stratigraphy and sedimentary system of cainozoic in Papuan Basin

LIU Xiang1, 2, GUO Jianhua1, 2, KUANG Lixiong1, 2, LIU Chensheng1, 2, LI Jie1, 2

(1. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China)

In order to provide theoretical basis for Papua basin Cenozoic exploration, based on the comprehensive analysis of the work area drilling logging and combined with the 2D seismic data, the sequence stratigraphy and sedimentary system of Cainozoic in Papuan basin were systematically researched. And its plane distribution characteristics were studied, the hybrid sedimentary model of clastic rocks and carbonate rocks in basin were extracted. The results show that Papuan basin develops eleven 3rd-order sequences in Cenozoic, which contain four 3rd-order sequences in Palaeogene, six 3rd-order sequences in Neogene and one 3rd-order sequences in Quaternary. With the sequence stratigraphic framework, it develops the sedimentary systems of carbonate rocks and delta. The reef limestone of Mendi group (Esq2—Esq3 sequences) and the overlying strata Darai group (Nsq1—Nsq3 sequences) form local assemblages, the biological reef limestone of Darai group (Nsq1—Nsq3 sequences) and its overlying former delta Orubadi group (Nsq4—Nsq6 sequence) mudstone are the major reservoir-seal assemblages of Papuan basin in Cenozoic.

sequence stratigraphy; Papuan basin; sedimentary system; reservoir?seal assemblage

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.05.020

TE112

A

1672?7207(2018)05?1179?10

2017?09?01；

2017?11?12

國家科技重大專項(2011ZX05030-002-005)；湖南省自然科學基金資助項目(2017JJ1034) (Project(2011ZX05030-002-005) supported by the National Science and Technology Major Program; Project(2017JJ1034) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province)

郭建華，博士，教授，從事沉積學、儲層地質(zhì)學及層序地層學研究；E-mail: gjh796@csu.edu.cn