白音查干凹陷巴彦花群沉积期岩相古地理.pdf

收稿日期 2009 09 09 作者简介 刘振东 1968 男 1990年大学毕业 高级工程师 博士生 现主要从事地震资料处理解释和综合研究方面的研究 工作 白音查干凹陷巴彦花群沉积期岩相古地理 刘振东 孙宜朴 中国地质大学 武汉 地球物理与空间信息学院 湖北 武汉430074 中石化石油勘探开发研究院 北京100083 摘要 对于一个处于勘探初期的沉积凹陷 岩相古地理的恢复无论是对于油气储层的预测还是对于油气 资源潜力的评价 都具有十分重要的意义 研究在古生物化石特征分析和沉积地球化学特征分析的基础 上 利用介形类与孢粉组合 痕迹化石特征 沉积岩颜色 干酪根类型 微量元素分布等多种信息来综 合推断白音查干凹陷下白垩统巴彦花群沉积期的古气候 古水深 水介质特征 建立了该时期沉积体系 指出了勘探的主力生油层和储集层 为下一步油气勘探提供了地质依据 关键词 岩相古地理 沉积环境 化石 沉积地球化学 白音查干凹陷 中图分类号 TE12113 文献标识码 A 文章编号 1000 9752 2010 02 0161 05 目前 通过地质方法恢复岩相古地理 古环境的的方法主要包括地质分析法和地球化学方法两大 类 前者主要是通过盆地构造发育史及岩石学特征来分析沉积环境 利用微体化石及孢粉组合法确定古 地貌及古水深等特征 1 3 而后者主要是利用沉积地球化学指标来推断沉积时的古气候 古环境特 征 4 5 该研究旨在综合利用地质与地球化学信息 通过介形类与孢粉组合 痕迹化石特征 沉积岩颜 色 干酪根类型 微量元素分布等多种信息来综合推断白音查干凹陷下白垩统巴彦花群沉积期的古气 候 古水深 水介质特征 为下一步油气勘探提供地质依据 1 地质概况 白音查干凹陷位于内蒙古自治区巴颜淖尔盟乌拉特中旗北部 构造上位于二连盆地西端 是二连盆 地川井坳陷的一个次级单元 是在海西褶皱基底之上发育起来的 受边界正断层控制 北断南超的中生 代箕状凹陷 图 1 西 北邻接巴音宝力格隆起 索伦山 南接赛马呼都格凸起 呈北东东向展布 图1 二连盆地白音查干凹陷构造单元分区图 161 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2010年4月 第32卷 第2期 Journal of Oil and G as Technology J1 J PI Apr12010 Vol132 No12 东西长约150km 南北宽约15 28km 勘探面积约3200km2 含油层系为下白垩统巴彦花群 包括4 个组 即赛汉塔拉组 都红木组 腾格尔组 阿尔善组 其中后3个组是主要的含油层位 各组 段 的地层特征见表1 表1 白音查干凹陷下白垩统巴彦花群沉积地层特征 组段地层岩性简述 赛汉塔拉组 下部为灰色粉砂岩 砂砾岩夹泥岩 中部绿灰色泥岩夹深灰 灰黑色炭质泥岩和可采褐煤层 上部为灰绿 灰色 砂岩夹灰绿 紫红 棕红色泥岩 与下伏地层之间存在不整合 都红三段主要由砂岩 砂砾岩 深灰色泥岩互层所组成 木组二段灰色 深灰色白云质泥岩 泥岩夹灰色粉砂岩 细砂岩 一段砾岩 含砾砂岩与泥岩的略等厚互层 腾格尔组 不整合面上为砂砾岩段 局部可见杂色砾岩 主体为深灰色 灰色或灰绿色的砂砾岩组成 中下部以发育巨厚 400 700m 暗色泥岩和浊积岩沉积为特征 上部岩性变粗 以砂岩 砂砾岩和较薄的泥岩为主 阿尔三段由砂 泥岩互层组成 顶界为腾格尔组的底部不整合面 善组二段灰色 灰褐色泥岩 砂岩和砂砾岩 以细粒沉积为主 一段杂色砂砾岩 2 古生物化石特征 211 介形类组合特征 白音查干凹陷介形类化石比较丰富 主要分布在都红木组和腾格尔组 赛汉塔拉组和阿尔善组介形 类化石贫乏 根据化石属种和数量的纵横向分布规律 自下而上建立了3个介形类化石组合 第一组合 单肋女星介Cy pridea Cy pridea unicostata2德氏女星介Cy pridea Cy pridea delnovi 脑木根刺星介Rhinocy pris nomugensis组合 产于腾格尔组 该组合化石属种较为单调 数量亦不是 很多 以出现脑木根刺星介 德氏女星介 凹沟女星介 单肋女星介 原始女星介和季米里亚介为标 志 小狼星介数量较多 女星介比较喜欢偏淡化的环境 在淡水 半咸水环境下较多见 刺星介则比较 喜欢咸化环境 狼星介适应性较广 这些化石的共生 说明其生活环境盐度比较适中 为半咸水环境 第二组合 梯形湖女星介Limnocy pridea trapezoidea2腹凹斜星介Clinocy pris ventriconcava2近疏 远玉门女星介Cy pridea Yumenia subremora组合 分布于都红木组一段至二段 化石丰度 分异度均较 高 是研究区介形类的繁盛时期 湖女星介中以出现大个体的梯形湖女星介 光滑湖女星介为特征 女星介 中以壳喙和凹痕不发育的玉门女星介分子为主 壳体反向叠覆的超凡乌鲁威里女星介亦比较常见 地方性 属拟湖花介较常见 以出现瘤 刺发育的类型为特征 刺星介 斜星介 偏斜狼星介均较常见 且分布相对比 较稳定 第三组合 微小湖女星介Limoncy pridea minuta富集组合 分布于都红木组三段 以微小湖女星介 粗糙拟湖花介 矩形拟湖花介富集为特征 特别是微小湖女星介高度富集 还产有少量的二连土形介 常见女星介 刺星介 狼星介等 该组合化石壳体小 壳饰简单 总体上 都红木组化石保存比较好 大小混杂 丰度 分异度较高 具有稳定深水沉积的特点 另外 常见的拟湖花介与喜欢咸化环境的湖 花介相似 并属同一亚科 与二连盆地其它凹陷相比 该凹陷内女星介分子较少 非女星介分子较多 因此 该凹陷都红木期盐度可能比二连盆地主体部分要高一些 212 孢粉组合特征 白音查干凹陷20余口井地层中均产有丰富的孢粉化石 依据其不同井段所含孢粉化石属种相对含 量的变化 自下而上将其分为4个孢粉组合 第一孢粉组合 无实肋纹孢属 光面三缝孢类 古老松柏类组合 又称古老松柏类高含量组合 并含有一定数量的掌鳞杉科植物孢粉 主要分布于阿尔善组 该组合所反映的古气候属于较干旱的亚热 带 热带型 261 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2010年4月 第二孢粉组合 克拉梭粉属高含量组合 分布于腾格尔组 都红木组一段 根据孢粉组合特征 推 断这一沉积时期植被比较繁茂 古气候为干旱的亚热带 热带型 因为喜干旱的掌鳞杉科植物在植被中 占了优势地位 喜干旱气候的矮灌木麻黄属植物也出现了 而且在植物群中占有较显著的位置 第三孢粉组合 无突肋纹孢属 单 双束松粉属 克拉梭粉属组合 主要分布于都红木组二段 三段 与第二孢粉组合相比 该孢粉植物群中耐干旱的掌鳞杉科植物急剧减少 不再占优势地位 喜干旱的莎草蕨 科植物也只有零星分布 在旱地生长的矮灌木麻黄属植物已基本绝迹 而苏铁科 杉科 罗汉松科和紫萁科 植物进一步发育起来 松科植物明显增多 可见 该时期属于湿润而较热的亚热带 热带气候 第四孢粉组合 无突肋纹孢属 光面三缝孢类 刺毛孢属组合 分布于赛汉塔拉组 该时期的孢粉 植物群的建群科属中 蕨类植物有卷柏科 海金砂科 桫椤科 水藓科 石松科等 裸子植物有松科 罗汉松科 苏铁科 掌鳞杉科等 从孢粉数量和种类上总体上反映出这一沉积时期的植被不繁茂 气候 属较热而干的亚热带 热带型 213 痕迹化石特征 在白音查干凹陷下白垩统地层中 除含有丰富的介形类和孢粉化石外 在10余口井的岩心中还发 现了痕迹化石 不同类型和特征的痕迹化石指示着不同的沉积环境 痕迹类型主要为居住迹和觅食迹 另外 在部分井还发现了生物扰动构造 以石针迹skolithos为代表的垂直潜穴以居住迹为主 代表着浅水或水体能量较强的环境 水体较 动荡 能量高 沉积速率变化较为频繁 基底以软底或半固化砂质为主 常见于湖滨高能带 三角洲水 下分流河道 河流水道边滩等沉积中 在达10井腾格尔组 翁1井 都红木组一段乌1井 达6井均 发育有此类遗迹化石 以漫游迹planolites为代表的水平潜穴以食沉积物的觅食迹为主 代表着水体能量相对稳定 光照 充足 有机物含量丰富 其基底多为泥质或粉砂质 常见于浅湖较好部位或较封闭的湖湾以及三角洲 扇三角洲前缘远端等沉积中 如达1井的Scoyemia 斯苛菌迹 chondrites 丛藻迹 planolites 漫 游迹 基底为灰绿色粉砂质泥岩 泥岩 另外在翁1井 达2井 查2井 查1井均有不同形态的居 住迹 觅食迹存在 在达10井 达1井 达14井发现的生物扰动构造 呈斑点状生物扰动形态 岩性为粉砂岩 细砂 岩 原始层理绝大部分被破坏 常见于浅湖及三角洲分流河口坝中 3 沉积地球化学特征 311 干酪根类型 从白音查干凹陷样品分析的统计结果看 都红木组烃源岩干酪根类型中 和 1型占66 2型 占19 型占15 反映一种较深水沉积环境 腾格尔组烃源岩干酪根类型 和 1型点24 2 型占27 型占49 反映沉积环境为浅水背景 阿二段烃源岩干酪根类型 和 2型占31 2 型占40 型占29 主要为浅水沉积环境 312 沉积岩颜色指数 沉积物的颜色 特别是泥岩的原生色可以直接反映沉积时水介质的氧化 还原条件 间接反映水体 深浅 统计分析表明 阿二段沉积时期 整个凹陷以氧化色为主 湖盆面积较小 除西部次凹外 东部次 凹也有一面积很小的水体 腾格尔组沉积时期 西部次凹区水体面积有所扩大 而东部次凹区水体消 失 进入都红木组沉积期 湖盆面积进一步扩大 东西次凹联成一片 而在都红木组沉积期 湖泊整体 联片的格局基本未发生变化 只是在凹陷边缘的局部地区湖岸线有所变化 313 微量元素丰度 不同沉积环境 沉积物对不同种类元素进行吸附 络合或释放的程度不同 元素的丰度不同 因此 元素的丰度在很大程度上可以反映沉积时水介质条件 研究通过对Sr Ba Sr Ca Mn Fe V Ni等4 361 第32卷第2期刘振东等 白音查干凹陷巴彦花群沉积期岩相古地理 个指标比值 表 2 的分析 来推断沉积时期的古环境 表2 白音查干无机元素含量比值统计表 层位井号井深 mSr BaSr CaMn FeV Ni 都红木组三段翁1井9819131803139 10 3011211180 都红木组二段达1井59517001707147 10 3010131177 翁1井15819121377137 10 3010354102 查1井44718701541135 10 2010196121 都红木组一段达1井80010001987197 10 3010111184 翁1井48619701194155 10 2010043124 查1井79213921128184 10 3010233165 查2井126815641181158 10 2010312196 腾格尔组达1井99610901344147 10 3010223161 达2井75716301101114 10 2010053135 翁1井84114401239146 10 3010162118 查1井186614301621144 10 2010083129 查2井149618901354147 10 201047104 阿尔善组二段达5井71618001232108 10 2010113134 翁2井200915701492134 10 2010073102 查2井215114001418192 10 3010084173 阿尔善组一段达5井91117801317163 10 3010233165 Sr Ba值 从分析结果可以看出 阿尔善组 腾格尔组Sr Ba值都小于1 显示陆相淡水环境 都 红木组大部分井Sr Ba值小于1 个别井Sr Ba值大于1 说明都红木组沉积期整体为陆相淡水环境 局部地区水介质含盐度较高 Sr Ca值 一般来说 湖相和河流相沉积物Sr Ca值低于0101 而海相和盐湖盆地泥岩Sr Ca值可 大于0101 从分析结果来看 阿尔善组 腾格尔组 都红木组泥岩中的Sr Ca值以小于0101者居多 部分泥岩Sr Ca值大于0101 反映沉积环境以陆相淡水环境为主 局部含盐度较高 Mn Fe值 海相泥岩中的Mn Fe值比陆相泥页岩中的Mn Fe值要高得多 从分析结果可以看出 研究区泥岩Mn Fe值介于01004和01121之间 其绝大部分小于01035 说明为陆相沉积环境 V Ni值 V Ni值一般可以指示古水深 阿尔善组V Ni值为3102 4173 区域上水体深度变化 不大 腾格尔组V Ni值为2118 7104 变化较大 以查2井所在位置水体较深 都红木组V Ni值为 1177 6121 变化较大 以查1井所在位置水体较深 4 岩相古地理 古气候恢复 从上述两大类6个方面的岩相古地理标志的综合分析 不难得出以下结论 白音查干凹陷早白垩 世 总体上经历了气候逐渐由干旱向湿润过渡 水体逐渐加深 盐度逐渐降低的过程 图2 沉积环 境属于陆相淡水环境 但是水体盐度相对较高 阿尔善组沉积时期 气候属较干燥的亚热带 热带型 沉积水体较浅 沉积岩的颜色以氧化色为 主 水体属于半咸水 区域上水体变化不大 腾铬尔组 都红木组一段沉积时期 属于干旱的亚热带 热带气候 水体较浅 都二段 都三段沉积时期 气候变得湿热起来 降雨量相对比较充沛 湖盆面积 有所扩大 水体较深 盐度有所降低 但与二连盆地其他凹陷系仍是偏高一些 白音查干凹陷可能发育的沉积体系包括 冲积扇 河流 冲积平原体系 扇三角洲 湖泊体系 冲积扇 辫状河三角洲 较深湖沉积体系 深水滑塌浊积体系 主要沉积相类型包括冲积扇 冲积平 原 扇三角洲 辫状河三角洲 水下扇 浊积扇 滨浅湖和半深湖 深湖等 461 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2010年4月 图2 白音查干凹陷沉积环境演化示意图 5 结论与认识 1 阿尔善组沉积期 由于北部边界断 层 塔拉断层 南部白音查干断裂带活 动强烈 湖盆地形高差大 物源丰富 气候干旱 湖盆处于超补偿状态 从而 该组地层具有沉积厚度大 但沉积范围 小的双重特点 以河流 冲积扇及扇三 角洲沉积为主 储集层发育 同时具有 生油岩的形成条件 但是生油岩的面积 分布比较局限 2 腾格尔组沉积期是振荡成湖阶 段 水域较阿二段沉积期有进一步扩展 沉积特征是砂泥岩互层频繁 是一套有 利的生储盖组合 3 都红木组沉积时期 是广盆深水 沉积阶段 水体相对较深 水体盐度适 于生物生长 气候由干旱逐步转向湿润 沉积物类型由粗粒为主转向细粒为主 是凹陷内主力生油层形成期 特别是在 都红木沉积中后期 凹陷由断陷湖盆转 化为坳陷湖盆 水体持续加深 水面辽 阔 沉积了都二 三段厚层灰色泥岩 可以作为白音查干凹陷重要的区域性盖层 参考文献 1 王桂成 王秀林 张放东 等1 白音查干凹陷地质新认识及勘探潜力 J 1 特种油气藏 2005 12 2 9 111 2 张福顺 樊太亮 毕研斌 等1 白音查干凹陷断层活动对沉积的控制作用 J 1 华东地质学院学报 2003 26 1 24 271 3 勾韵娴1 内蒙古二连盆地白垩系介形类和孢粉化石 M 1 安徽合肥 安徽科学技术出版社 198619 311 4 冯增昭 王英华 刘焕杰 等1 中国沉积学 M 1 北京 石油工业出版社 19941323 3301 5 常华进 储雪蕾 冯连君 等1 氧化还原敏感微量元素对古海洋沉积环境的指示意义 J 1 地质论评 2009 1 91 991 编辑 宋换新 561 第32卷第2期刘振东等 白音查干凹陷巴彦花群沉积期岩相古地理 Sponsored by Yangtze University J OURNAL OF OIL AND GAS TECHNOLOGY JOURNAL OF JIANGHAN PETROLEUM INSTITUTE J1JPI Vol132 No12 Apr12010 MAIN ABSTRACTS 161Litho2facial Paleogeography of Bayanhua Group in Baiyinchagan Sag LIU Zhen2dong College of Geophysics and S pace Inf ormation China University of Geosciences W uhan430074 Hubei China SUN Y i2pu Institute ofPetroleum Ex ploration and Development S INO PEC Beijing100083 China Abstract For a sedimentary depression at the early exploring stage it was very important to study its litho2facial paleogeography restoration not only for reservoir forecasting but also for petroleum resource assessment1On basis of studying the features of paleobio2fossol and analyzing the charac2 ters of sedimentary geochemistry the assemblage of ostracoda sedimentary geochemistry sedimentary environment paleogeography Baiyin2 chagan Sag 166The Major Control Factors of Volcanic Reservoir Forming Law in Chepaizi Area of Jung2 gar Basin ZHI Dong2ming JIA Chun2ming Y AO Wei2hong Research Institute ofPetroleum Ex ploration and De2 velopment Xinjiang Oilf ield Company CN PC Urumuqi830013 Xinjiang China CHANGJuan Karamay Well L og Company ofWest Drilling andEx ploration Co1Karamay 834000 Xinjiang China LIANG Ze2liang Research Institute ofPetroleum Ex ploration and Development Xinjiang Oil2 f ield Company CN PC Urumuqi830013 Xinjiang China Abstract By using the data of core observation rock slice and physical property analysis the vol2 canic lithological property facies reservoir structure of the reservoirs were comprehensively ana2 lyzed1The physical property and main control factors of volcanic reservoirs were summarized1The result shows that the main parts of volcanic reservoirs are efflata and volcanic clastic lava most vol2 canic reservoirs are fault blocks and fault2lithology ones controlled by the structure and volcanic fa2 cies1Oil2bearing property depends on the physical property matching among the fractures along with connectedness between the faults and unconformity1The reservoir formation is mainly affected by the factors of faults facies and unconformity1 Key words Carboniferous volcanic reservoir main factor reservoir forming law 170Application of Sequence Constrained Reservoir Predicting Techniques in Lithological Res2 ervoir Exploration in G aoliu Area HU Ming2qing LIU Shao2feng State Key of L aboratory ofGeological Processes and Mineral Re2 sources China University of Geoscien