烏南次凹南屯組高精度層序劃分及地質(zhì)意義

鄒希光

（大慶油田有限公司呼倫貝爾分公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

近年來(lái)高精度層序地層學(xué)及其相關(guān)技術(shù)方法[1?2]被廣泛應(yīng)用于我國(guó)復(fù)雜多變的陸相含油氣盆地分析中[3?5]，該理論認(rèn)為沉積的旋回性主要受全球海平面升降變化控制，對(duì)于分析氣候變遷迅速、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁、可容空間及沉積物供給速率（A/S）變化快的陸相斷陷盆地具有很好的適用性[6?8]。目前海拉爾盆地烏爾遜凹陷烏南次凹的勘探主要領(lǐng)域已全面由構(gòu)造油氣藏向巖性油氣藏轉(zhuǎn)移，尋找和分析巖性圈閉的有利形成條件就顯得更為重要[9?10]。前人對(duì)烏南次凹南屯組沉積時(shí)期的構(gòu)造演化特征、構(gòu)造對(duì)沉積體系的控制作用、主要成藏模式等[11?15]都進(jìn)行了較為深入地研究，但對(duì)南屯組層序的劃分精度較低，并對(duì)高精度層序格架下的沉積體系平面分布特征及垂向演化規(guī)律研究較少[16?18]。因此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用高精度層序地層學(xué)的相關(guān)技術(shù)方法，依據(jù)鉆井、巖心、地震、測(cè)井等資料所反映出的層序界面特征，通過(guò)對(duì)各級(jí)次層序精細(xì)劃分與對(duì)比，建立了南屯組高精度層序地層格架，進(jìn)而在格架內(nèi)對(duì)沉積體系的分布和演化規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)烏南次凹巖性油藏的進(jìn)一步挖潛具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

烏爾遜凹陷位于海拉爾盆地中部斷陷帶南部，是該盆地內(nèi)的第二大富油凹陷。南與貝爾凹陷相鄰，北與紅旗、新寶力格凹陷相連，向西超覆于嵯崗隆起之上，東接巴彥山隆起，是典型的復(fù)式箕狀凹陷，面積約2 166 km2。凹陷主要受近南北向基底斷裂控制，內(nèi)部發(fā)育南、北兩個(gè)繼承性次凹，其中烏南次凹位于烏爾遜凹陷南部。

烏爾遜凹陷的演化共歷經(jīng)了斷陷階段、斷?坳轉(zhuǎn)化階段及坳陷階段，盆地基底主要由海西、印支期花崗巖及布達(dá)特群所組成，盆地內(nèi)充填的地層以白堊系為主，自下而上劃分為下白堊統(tǒng)銅缽廟組（K1t）、南屯組（K1n）、大磨拐河組（K1d）、伊敏組（K1y）及上白堊統(tǒng)青元崗組（K2q），其中南屯組是勘探主要目的層，厚度400~1 100 m，可進(jìn)一步細(xì)分為南一段和南二段。

2 南屯組高精度地層劃分與對(duì)比

2.1 各級(jí)次層序界面的識(shí)別

識(shí)別層序界面是層序劃分及建立區(qū)域高精度等時(shí)地層格架的重要基礎(chǔ)，在陸相斷陷盆地中一個(gè)完整的層序常由低位域、水侵域及高位域組成，分界線為基準(zhǔn)面上升至最高點(diǎn)后轉(zhuǎn)向下降的轉(zhuǎn)換面及下降至最低點(diǎn)后轉(zhuǎn)向上升的轉(zhuǎn)換面。前者是具有重要等時(shí)意義的湖泛面，其中可對(duì)比性最好的為中、長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)的最大湖泛面；后者為層序界面，往往表現(xiàn)為不同規(guī)模和不同成因的侵蝕沖刷面或構(gòu)造不整合。參考前人對(duì)層序界面的分類標(biāo)準(zhǔn)[19]，在南屯組內(nèi)共識(shí)別出了主要受構(gòu)造因素控制的II類、Ⅲ類層序界面及主要受天文周期和氣候波動(dòng)等因素控制的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類層序界面。除南屯組頂、底發(fā)育以區(qū)域性構(gòu)造不整合面為特征的II類、Ⅲ類層序界面外，南屯組中主要發(fā)育規(guī)模逐次減小的Ⅳ至Ⅵ類界面，這些界面在巖心上主要表現(xiàn)為明顯的沖刷面和暴露標(biāo)志，在測(cè)井曲線上主要呈明顯的電性突變面，在地震剖面中則主要表現(xiàn)出明顯的上超和削截現(xiàn)象（見(jiàn)圖1、2）。

圖1 南屯組層序界面巖芯、測(cè)井特征Fig.1 Characteristics of core and log at sequence interface of Nantun formation

圖2 南屯組層序界面地震反射特征Fig.2 Seismic reflection characteristics of sequence inter?face in Wunan sub?concave Nantun formation

2.2 南屯組精細(xì)對(duì)比方法及等時(shí)格架建立

高精度層序地層劃分對(duì)比是精細(xì)研究平面沉積微相的重要基礎(chǔ)，直接關(guān)系到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精確度。筆者應(yīng)用“多級(jí)標(biāo)志層體系控制、區(qū)域封閉骨架剖面閉合、同生斷層沉積模式指導(dǎo)、逐級(jí)逼近優(yōu)先對(duì)比”等地層對(duì)比方法，在高精度層序地層學(xué)理論的指導(dǎo)下，建立起統(tǒng)一且精細(xì)的等時(shí)地層格架。對(duì)比過(guò)程中所遵循的原則為：

首先選取具有區(qū)域穩(wěn)定性、特殊性且易于鑒別的單層或巖性組合作為標(biāo)志層，在本次研究過(guò)程中將識(shí)別出的標(biāo)志層根據(jù)其穩(wěn)定程度及可控制范圍劃分為四個(gè)級(jí)別，其中一級(jí)標(biāo)志層在全區(qū)范圍內(nèi)可進(jìn)行追蹤對(duì)比，穩(wěn)定程度大于80%；二級(jí)標(biāo)志層在凹陷內(nèi)多個(gè)三級(jí)構(gòu)造帶內(nèi)可進(jìn)行追蹤對(duì)比，穩(wěn)定程度大于60%；三級(jí)、四級(jí)標(biāo)志層在單一三級(jí)構(gòu)造帶或更小的范圍內(nèi)可追蹤對(duì)比，穩(wěn)定程度大于40%（見(jiàn)圖3）。接著利用識(shí)別出的南屯組頂?shù)撞徽厦娴纫患?jí)標(biāo)志層對(duì)比三級(jí)層序，依據(jù)局部不整合面和次級(jí)湖泛面等二級(jí)標(biāo)志層對(duì)比四級(jí)層序，利用局部湖泛面、大型河道頂部等三、四級(jí)標(biāo)志層，最終結(jié)合同生斷層模式，以封閉骨架剖面閉合檢驗(yàn)對(duì)比結(jié)果，總結(jié)不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回升降變化所產(chǎn)生的沉積學(xué)響應(yīng)特征，將烏南次凹南屯組劃分為3個(gè)三級(jí)層序和9個(gè)四級(jí)層序（見(jiàn)圖4），并建立起覆蓋全區(qū)的高精度等時(shí)地層格架。

圖3 南屯組高精度層序地層對(duì)比Fig.3 Comparison of high precision sequence stratigraphy of Nantun formation

圖4 南屯組高精度層序地層劃分Fig.4 High?precision sequence stratigraphic division of Nantun formation

由圖3、4可知，主要標(biāo)志層特征為：

（1）南屯組頂標(biāo)志層（一級(jí)）：界面上下巖性有明顯變化，由厚層泥巖突變?yōu)楹駥由皫r或砂泥巖互層；自然伽瑪值發(fā)生改變，由中?高GR突變?yōu)榈虶R；電性也發(fā)生變化，由低RT突變?yōu)橹?高RT，整個(gè)曲線形態(tài)呈中?低幅鐘型。

（2）南屯組底標(biāo)志層（一級(jí)）：界面上下巖性明顯不同，由厚層泥巖突變?yōu)樯澳鄮r互層；自然伽瑪值發(fā)生改變，由高GR突變?yōu)榈虶R；電性由中?低RT突變?yōu)楦逺T，整個(gè)曲線形態(tài)呈高幅漏斗型。

（3）南一段頂標(biāo)志層（二級(jí)）：界面上下巖性由厚層泥巖突變?yōu)樯澳鄮r互層；自然伽瑪值發(fā)生改變，由中?低GR突變?yōu)榈虶R；電性也發(fā)生變化，由低RT突變?yōu)橹蠷T，整個(gè)曲線形態(tài)呈低幅漏斗型?鐘型。

（4）SSQ2頂標(biāo)志層（三級(jí)）：界面上下巖性由厚層砂巖夾泥巖變?yōu)楹駥幽鄮r夾砂巖；自然伽瑪值有改變，由低GR變?yōu)楦逩R；電性由高RT變?yōu)榈蚏T，整個(gè)曲線形態(tài)呈中?低幅漏斗型。

3 高精度地層格架內(nèi)的沉積體系分布及演化

3.1 南屯組地層發(fā)育特征及演化

縱觀整個(gè)南屯組沉積時(shí)期，沉降中心逐漸西移、地層展布自下至上由“中厚?東、西薄”逐漸過(guò)渡為“西厚?東薄”。

SQ1對(duì)應(yīng)于南一段下部，進(jìn)一步可細(xì)分為4個(gè)四級(jí)層序（SSQ1—SSQ3），地層展布具有“中厚?東、西薄”的特點(diǎn)。在長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回上升時(shí)期地層發(fā)育范圍較為有限，僅在研究區(qū)中部地勢(shì)低洼處分布，而研究區(qū)東、西兩側(cè)斜坡帶暴露于地表之上作為物源區(qū)而遭受風(fēng)化剝蝕；基準(zhǔn)面上升、下降轉(zhuǎn)換時(shí)期，研究區(qū)絕大部分地區(qū)降至基準(zhǔn)面之下接受沉積，沉降中心仍位于研究區(qū)中部，東、西兩側(cè)沉積速率相仿。在長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降半旋回內(nèi)沉降中心開(kāi)始逐步向西轉(zhuǎn)移，但總的來(lái)看在SQ1沉積時(shí)期，烏南次凹仍主要表現(xiàn)出“中厚?東、西薄”的地層發(fā)育特點(diǎn)；SQ2對(duì)應(yīng)于南一段上部，進(jìn)一步可細(xì)分為3個(gè)四級(jí)層序（SSQ4—SSQ6），該層序內(nèi)沉降中心繼續(xù)西移，西側(cè)的沉積速率明顯高于東側(cè)，至該層序后期沉積中心也明顯向研究區(qū)西側(cè)移動(dòng)，地層發(fā)育特征表現(xiàn)為中、西厚?東?。籗Q3對(duì)應(yīng)于南二段，進(jìn)一步可細(xì)分為3個(gè)四級(jí)層序（SSQ7—SSQ9），該層序內(nèi)沉降中心、沉積中心都繼續(xù)向西移動(dòng)，地層整體呈明顯的“西厚、東薄”的展布特點(diǎn)?；鶞?zhǔn)面上升以及上升至下降轉(zhuǎn)換時(shí)期，研究區(qū)整體位于基準(zhǔn)面之下接受沉積、地層廣泛發(fā)育?；鶞?zhǔn)面下降時(shí)期，研究區(qū)東部局部地區(qū)逐漸出露于基準(zhǔn)面之上遭受剝蝕。總的來(lái)看，研究區(qū)西側(cè)陡坡帶受烏西斷裂帶強(qiáng)烈活動(dòng)影響，表現(xiàn)為沉積速率明顯增大的地層發(fā)育模式，而東側(cè)緩坡帶控陷斷裂活動(dòng)強(qiáng)度較弱，主要表現(xiàn)為沉積速率較穩(wěn)定或略有減小的地層發(fā)育模式。

3.2 南屯組沉積體系分布及演化

以52口井巖心資料的觀察描述為基礎(chǔ)，根據(jù)103口井的測(cè)、錄井資料，進(jìn)而結(jié)合地震資料和區(qū)域構(gòu)造演化特征，認(rèn)為烏南次凹南屯組沉積時(shí)期主要發(fā)育有辮狀河三角洲、扇三角洲、湖底扇及湖泊沉積體系[20]。

SQ1沉積時(shí)期相當(dāng)于南一段下部，在此期間伴隨著強(qiáng)烈的拉張、盆地快速沉降，烏南次凹發(fā)生了一次大規(guī)模的水進(jìn)，湖泊范圍擴(kuò)大、水體變深，沉積體系平面展布具有“東西分帶”的特點(diǎn)，扇三角洲沉積體系主要分布在西部烏西陡坡帶上，辮狀河三角洲沉積體系則主要分布在東部烏東緩坡帶內(nèi)。其中,SSQ1時(shí)期烏南次凹在經(jīng)歷了銅缽廟組的初始裂陷之后，正式進(jìn)入了南屯組的盆地深陷擴(kuò)張期，此時(shí)烏東緩坡帶大部分地區(qū)仍出露地表遭受剝蝕,A/S遠(yuǎn)小于1，主要在洼槽中心及靠近西側(cè)陡坡帶處發(fā)育湖泊及扇三角洲沉積體系,辮狀河三角洲沉積體系發(fā)育較少（見(jiàn)圖5（a））。SSQ2時(shí)期基準(zhǔn)面快速上升、湖盆明顯水進(jìn)，烏南次凹絕大多數(shù)地區(qū)降到基準(zhǔn)面以下接受沉積。辮狀河三角洲沉積體系主要發(fā)育在烏東斜坡帶，以前緣沉積為主、扇體規(guī)模大且分布范圍廣。扇三角洲沉積體系同樣以前緣沉積為主，平原沉積僅在靠近烏西大斷裂根部處發(fā)育（見(jiàn)圖5（b））。SSQ3時(shí)期湖盆繼續(xù)大規(guī)模水進(jìn)，在此期間達(dá)到了南屯組內(nèi)的最大湖泛面，凹陷兩側(cè)各個(gè)扇體都向邊緣呈明顯退積,展布范圍大幅縮小。與此同時(shí)，濱淺湖、深湖-半深湖沉積的范圍明顯擴(kuò)張，在洼槽區(qū)烏34等井區(qū)處發(fā)育有前緣沉積滑塌成因的湖底扇沉積體系（見(jiàn)圖5（c））。

SQ2沉積時(shí)期相當(dāng)于南一段上部，在此期間烏南次凹主要表現(xiàn)為緩慢的水退，并且受南一段末期構(gòu)造抬升影響，隨時(shí)間的推移，凹陷兩側(cè)斜坡區(qū)地層遭受剝蝕的強(qiáng)度逐漸增大，殘留地層主要集中在洼槽及周邊地區(qū)。SSQ4時(shí)期湖盆緩慢水退，西側(cè)的扇三角洲沉積體系和東側(cè)的辮狀河三角洲沉積體系都向湖盆中心進(jìn)積，扇體延伸遠(yuǎn)且橫向分布廣。在此期間的烏南次凹沉積保留較全，僅凹陷四周巴13、烏50、烏D1等井區(qū)處受構(gòu)造抬升影響遭受剝蝕（見(jiàn)圖5（d））。SSQ5、SSQ6時(shí)期烏南次凹受南一段沉積末期的構(gòu)造抬升影響強(qiáng)烈，大部分地區(qū)都遭受剝蝕而造成沉積缺失，殘余沉積主要分布在洼槽區(qū)烏34、烏63等井區(qū)及周邊，主要發(fā)育湖泊沉積體系及少量扇三角洲前緣沉積,辮狀河沉積幾乎完全被剝蝕（見(jiàn)圖5（e））。

SQ3沉積時(shí)期相當(dāng)于南二段，在此期間烏南次凹的沉積特征與南一段沉積時(shí)期具有明顯的繼承性，且經(jīng)過(guò)南一段時(shí)期強(qiáng)烈拉張后，南二段時(shí)期斷裂拉張規(guī)模變小、地層沉積較為穩(wěn)定。西側(cè)烏西陡坡帶主要發(fā)育扇三角洲沉積體系，中部洼槽區(qū)主要發(fā)育湖泊沉積體系和少量湖底扇沉積，東側(cè)烏東緩坡帶主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系。SSQ7時(shí)期受烏西斷裂活動(dòng)影響，烏南次凹西陡東緩的構(gòu)造特征更加明顯。西側(cè)扇三角洲沉積體系多靠近斷裂分布,向前延伸較短，分布范圍有限。東部烏東緩坡帶地形較緩，辮狀河三角洲沉積體系廣泛分布，以前緣沉積為主。湖泊沉積體系以濱淺湖沉積為主，分布在洼槽區(qū)烏19、烏34等井區(qū)處（見(jiàn)圖5（f））。SSQ8、SSQ9時(shí)期，基準(zhǔn)面下降，湖盆范圍縮小，東、西兩側(cè)扇體明顯向湖盆中心進(jìn)積。與此同時(shí)，受南屯組沉積末期構(gòu)造抬升的影響，凹陷四周構(gòu)造較高部位沉積遭受剝蝕而缺失（見(jiàn)圖5（g））。

圖5 南屯組主要四級(jí)層序平面沉積體系分布Fig.5 Distribution of the main four?level sequence plane sedimentary system in Nantun formation

4 結(jié) 論

（1）以巖芯、錄井和測(cè)井等資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震資料及區(qū)域構(gòu)造演化特征，認(rèn)為烏南次凹南屯組主要發(fā)育有5類層序界面，共可劃分為3個(gè)三級(jí)層序和9個(gè)四級(jí)層序。

（2）在建立高精度層序地層格架后，縱觀各層序的殘留地層厚度變化，可發(fā)現(xiàn)在南屯組沉積時(shí)期沉降中心有逐漸西移、地層展布特征自下至上有由“中厚?東、西薄”逐漸過(guò)渡為“西厚?東薄”的變化規(guī)律。

（3）烏南次凹南屯組沉積時(shí)期主要發(fā)育有辮狀河三角洲、扇三角洲、湖底扇以及湖泊等4種沉積體系，其中扇三角洲沉積體系主要發(fā)育在西部烏西陡坡帶，辮狀河三角洲沉積體系主要發(fā)育在東部烏東緩坡帶，不同時(shí)期各沉積體系的展布特征具有明顯的繼承性。