（地球化学专业论文）松辽盆地东缘宾县凹陷沉积特征与烃源岩初步评价.pdf

摘要 松辽盆地地处中国东北部是中新生代形成的大型陆相盆地 是我国重要的石 油产区 研究区宾县凹陷是中石化在松辽盆地新区之一 位于松辽盆地东南隆起 区 处在简地东部边缘部位 本文综合采用石油地质学 沉积学 岩相古地理 岩石学和地球物理学等学科的理论和方法 运用野外露头和钻井岩心 地震 测 井 录井及分析资料 对研究区沉积相和生油岩特征进行了深入细致的分析研究 并对有利区带及有利圈闭进行了初步分析和预测 本文研究成果为宾县凹陷下一 步勘探提供了有力的地质依据 宾县凹陷沉积相研究结果表明 其沉积相类型主要有冲积扇 扇三角洲 三 角洲 湖泊 曲流河和火山岩相等 宾县凹陷发育了较厚的断陷层和坳陷层 其 中断陷层是受单断式断陷结构控制 在断陷陡岸主要发育冲积扇 在缓坡处发育 三角洲 扇三角洲 在断陷中心出现半深湖相 断陷边部出现浅湖相 坳陷层登娄库组沉积时期属于断拗转化阶段 登娄库组早期沉积仍受断裂控 制 且和下伏的断陷具有一定的继承性 发育河流 泛滥平原和湖泊 在宾县洼 陷南北两侧发育冲积扇相沉积 泉头组主要发育河流 泛滥平原 冲积扇以及滨 浅湖相 青山口组沉积以泛滥平原和滨浅湖相为主 嫩江组沉积以后 研究区抬 升 遭受剥蚀 结束了湖盆发育阶段 对研究区生油岩进行了综合评价 宾县凹陷以青山口组有机质丰度最高 但 由于埋藏较浅 基本上属于低成熟或不成熟生油岩 断陷层暗色泥岩很发育 其 中营城组暗色泥岩厚度最大 沙河子组和火石岭组有机质丰度相对较高 但仍属 于较差的生油岩 有机质类型以i l2 和i i l 为主 t m a x 平均大于4 7 0 已处于成 气带 通过对研究区生储盖组合 圈闭发育及油气成藏要素的综合分析 对研究区 进行了综合评价 指出了宾县凹陷虽有利区带为宾县沣陷 最有利圈闭为宾县 1 和宾县一2 圈闭 关键词 松辽盆地 宾县凹陷 沉积相 生油岩 地震相 区带评价 p r e l i m i n e r ys t u d yo ns e d i m e n t a r y f a c i e sa n dg e r e r a t i n gr o c k o fb i n x i a nd e p r e s s i o ni ne a s t e r no fs o n g l i a ob a s i n a b s t r a c t s o n g l i a ob a s i ni s al a r g es c a l el a n db a s i no fm e s o c e n o z o i ca tn o r t h e a s to f c h i n a w h i c hi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n to i l p r o d u c i n ga r e a b i n x i a nd e p r e s s i o n w h i c hi st h en e wr e g i o no fi n t e r e s to fc h i n an a t i o n a lp e t r o c h e m i c a lc o r p o r a t i o na t s o n g l i a ob a s i ni sa tt h es o u t h e a s tu p l i f t o ft h es o n g i i a ob a s i n se a s t e r nb o u n d a r y t h e o r i e sa n dm e a n so fg e o l o g yo fp e t r o l e u m s e d i m e n t o l o g y l i t h o f a c i e s p a l e o g r a p h i c g e o p h y s i c sa n dd a t eo ff i e l de v i d e n c e d r i l ls a m p l e s e i s m i cd a t a l o g i n f o r m a t i o n a n a l y t i c a lw e r ec o m b i n e dt oa n a l y s es e d i m e n t a r yf a c i e sa n do i ls o a r c e r o c ko ft h er e g i o no fi n t e r e s ta n df o r e c a s tt h em o r ep r o f i t a b l er a n g ea n dt r a p t h e r e s e a r c hr e s u l tw i l lo f f e rt h ep o w e r f u lg e o l o g yf o u n d a t i o no fn e x te x p l o r a t i o n t h er e s e a r c hr e s u l ts h o w st h a ta l l u v i a l f a nd e l t a d e l t a l a k e m e a n d e r i n gr i v e r a n dv o l c a n i cp h a s ew e r et h em a i nm o d eo fs e d i m e n t a r yf a c i e s b i n x i a nd e p r e s s i o n d e v e l o p e dd e e p e rf a u l td e p r e s s i o na n dd o w n w a r p t h ef a u l td e p r e s s i o nw a sc o n t r o l l e d b ys i n g l el i n e dr i f tc o n s t r u c t a l l u v i a lw a sd e v e l o p e da tr i f tb l u f f f a nd e l t aa n dd e l t a w e r ed e v e l o p e da tr i f tg e n t l es l o p e a n dh a l fd e e pl a k ef a c i e sa n dm e a r ef a c i e s s e l e c t i v e l ya p p e a r e d a tr i f tc e n t r ea n de d g e t h et i m eo fd e p o s i to fd e n g i o u k uf o r m a t i o ni nd o w n w a r pw a sa ts t a g eo ff a u l t s a gt r a n s f o r m a t i o np e r i o d e a r l ys t a g es e d i m e n tw e r ec o n t r o l l e db yf a u l ta n di n h e r i t e d w i t hu n d e r l a yf a u l ts u b s i d e n c ew h i c hd e v e l o p e dr i v e r b e tl a n d sa n dl a k e sa n da l l u v i a l f a na tl a t e r a lb i n x i a nd e p r e s s i o n q u a n t o uf o r m a t i o nm a i n l yd e v e l o p e dr i v e r b e t l a n d s a l l u v i a lf a na n ds h o r em e a r ef a c i e s q i n g s h a n k o uf o r m a t i o nm a i n l yd e p o s i t e d b e tl a n d sa n ds h o r em e a r ef a c i e s a f t e rn e n j i a n gf o r m a t i o nd e p o s i t i n g r e g i o no f i n t e r e s tb e g a nt ou p l i f ta n dw a sd e n u d e dt h a ts i g n i f i e dd e v e l o p m e n ts t a g e so fl a k e b a s i nw a so v e r t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nr e s u l to fg e n e r a t i n gr o c ki nr e g i o no fi n t e r e s s h o w st h a to r g a n i ca b u n d a n c eo fq i n g s h a n k o uf o r m a t i o nw a sh i g h e s tb u tb u r i e d s h a l l o w l yw h i c hs i g n i f i e dg e n e r a t i n gr o c kf u n d a m e n t a l l yb e l o n g e dt ol o wm a t u r a t i o n a n di m m a t u r eg e n e r a t i n gr o c k d a r km u d s t o n eo ff a u l ts u b s i d e n c ed e v e l o p e dw e l la n d y i n g c h e nf o r m a t i o n sd a r km u d s t o n ew a st h et h i c k e s t s h a h e z if o r m a t i o na n d h u o s h i l i n gf o r m a t i o n so r g a n i ca b u n d a n c ew a sr e l a t i v e l yh i g l l e r b u tb e l o n g e dt o w o r s eg e n e r a t i n gr o c k o r g a n i ct y p ew a sm a i ni i2a n di i ia n da v e r a g eo ft m a xi s g r e a t e rt h a n4 7 0 cw h i c hh a da tt h es t a g eo fg a sr a n g e a c c o r d i n gt om u l t i d i s c i p l i n a r ya n a l y s i so ft h eg e n e r a t i n gr o c k r e s e r v o i r c a p f o r m a t i o n t h ed e v e l o p m e n to ft r a pa n dk e ye l e m e n to fr e s e r v o i r r e g i o no fi n t e r e s t w a sc o m p r e h e n s i v e l ye v a l u a t e d t h er e s u l ts h o w st h em o s tp r o f i t a b l ez o n ew a s b i n x i a nl o w l y i n ga n dt h em o s tp r o f i t a b l et r a pw a sb i n x i a n 一1a n db i n x i a n 一2t r a pi n b i n x i a nd e p r e s s i o n k e y w o r d s s o n g l i a ob a s i n b i n x i a nd e p r e s s i o n s e d i m e n t a r yf a c i e s g e n e r a t i n g r o c k s e i s m i cf a c i e s b l o c ke v a l u a t i o n 西北大学学位论文知识产权声明书 y 8 9 3 5 8 2 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定 即 研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学 学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版 本人允许论文被查阅和借阅 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以 采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 同时 本人保 证 毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北 大学 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者签名 丝重睦 研g 年z 月 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名 柱壹c 灸 z d d6 年多月 日 前言 一 选题依据及意义 松辽盆地近年来在中浅层岩性油气藏勘探和断陷层天然气勘探方面取得重 大发现和成果 在敖南 徐家围子向斜 他拉哈一常家围子向斜大型湖盆三角洲 前缘相岩性油藏勘探方面 发现了3 个5 0 0 0 x 1 0 4 t 目标 徐家围子徐深l 井在断 陷层火石岭组获重大发现 使徐中火山岩隆起带具备形成1 0 0 0 x l o s m 3 天然气地 质储量的勘探前景 这说明松辽盆地中浅层仍有很大潜力 断陷层是油气勘探领 域的新领域 本论文研究的宾县凹陷是中石化在松辽盆地东南隆起区上的新区块之一 虽 然宾县凹陷位于盆地边缘区 但也并非是前人所认识的盆地边缘区 坳陷层很薄 勘探潜力不大 最新的重力资料 地震资料及野外地质观察证实了宾县凹陷不 仅存在深部断陷 还有较厚的坳陷层 宾县凹陷的坳陷层及断陷层均显示了较好 的勘探前景 鉴于宾县凹陷勘探程度低 钻井资料少 本文通过野外露头和钻井岩心详细 观测 并结合地震资料 测井资料 剖面结构 沉积序列 沉积作用特点及古地 理背景 详细研究了区内不同层段的沉积特征 生油岩特征 在此基础上应用含 油气系统理论 对研究区进行区带评价及优选 以期能为油气勘探部署提供扎实 的地质依据 二 勘探研究现状 宾县凹陷隶属于松辽瓮地东南隆起区 东南隆起区的油气勘探工作始于1 9 5 6 年 至今已有4 8 年 五十年代 由地矿部和大庆局等单位完成了1 1 0 0 力 航磁 1 2 0 万重力普查和1 1 0 万重力详查 九十年代 大庆油田和吉林油田丌始在东 南隆起医丌展地震和钻探工作 取得了一定的勘探成果 总体上 东南隆起区在 松辽盆地勘探程度较低 截止2 0 0 2 年底 大庆油田在所辖东南隆起区1 2 1 4 4 k m 2 范围内共完成二维数字地震8 3 0 6 3 k m 完钻探井1 0 3 口 总进尺1 4 2 5 0 2 x 1 0 4 m 获工业油流井1 3 广 获工业气流井4 3 广l 勘探成功率5 4 4 发现了三站 四 站 血站和太平庄等油气田 在吉林油田所辖的东南隆起区已经在十屋断陷 伏 龙泉断陷和德惠断陷发现了一批中小型油气罔 主要油气层位为泉头组 营城一 沙河子组等 宾县凹陷油气勘查区块勘探程度很低 到目前为止 大庆油用和吉林油田等 单位均未在工区范围内钻探井 至今中石化钻探钻探了该区的第一口参数井b 1 井 未见油气显示 在2 0 0 4 年以前 相关单位在区块内完成了1 1 0 0 万重力测 量以及1 2 0 万航磁测量 有一条松深i i 地震大剖面穿过该区 其最大采样时间 为8 s 2 0 0 4 年中原油田中标哈尔滨勘探项目己完成 对区域重 磁资料进行了 重新处理 处理面积约7 2 9 5 9 k m 2 在区块内部署实施了l 1 0 万的高精度重力 测量1 2 0 0 0 k m 2 实施了4 5 5 3 2 k m 的二维区域地震采集 至 2 0 0 5 年实施三批 二维地震 其中第一批8 8 3 k m 第二批5 0 3 5 k m 第三批3 0 4 k m 总体上区块内 二维地震测网密度达8 x 8 1 u n 4 x 4 k m 其中局部地区可达2 x 2 k m 2 x l k m 其它 地区测线稀少 三 研究思路 方法和研究内容 本论文以石油地质学 沉积学 岩相古地理 岩石学和地球物理学等学科的 理论和方法为指导 以先进实用而有效的勘探技术及各种研究方法为手段 对研 究区沉积相 烃源岩地球化学等进行深入研究 在此基础上综合分析了油气成藏 的各种要素和作用过程及油气成藏富集规律 从而指出油气运移方向 预测油气 资源潜力和现今赋存最佳部位 综合运用野外露头和钻井岩心 测井资料结合研究区古地理背景 划分了单 井相 建立相识别标志 在沉积相平面展布研究中 由于宾县凹陷勘探程度较低 主要以地震地层学等方法观察分析地震剖面上的削截 上超 下超 顶超等接触 关系和钻井相对比剖面上沉积相的突变 沉积旋回的堆砌方式和迁移方向等 划 分层序和沉积旋回 根据测井相 岩心相 地震相分析资料制作目的层沉积相平 面图 在生油岩评价中 利用实验室及录井队现场所做生油岩热解及镜质体反射率 等测试结果 对研究医烃源岩有机质丰度 有机质类型及有机质成熟度进行分析 评价 在沉积相分析的基础上 进行生 储 盖 圈 运 保的分析 进而进行 有利区带预测 四 完成的主要工作量 1 在本文研究过程中 先后多次到大庆油田 吉林油田 中原油田 系统 的收集了研究区及周缘1 0 余口钻井的资料及相关研究论文或报告共计1 0 0 余份 2 对哈尔滨市宾县 尚志一带进行了系统的野外考察 考察了六条野外剖 面 采集4 0 余块样品 对采集的样品进行了薄片鉴定 反射率测定 有机质丰 度 类型等分析 观察描述b 1 井1 0 3 7 6 米岩心 收集了其相标志 完成岩心照 片2 0 0 余张 并采集了样品 3 绘制单井柱状图7 幅 地层对比图2 幅 综合柱状图1 幅 构造发育史 剖面2 条 4 在野外露头 钻井资料研究的基础上 对研究区地震资料重新进行了解 释 结合盆地沉积相研究成果 编制了研究区不同层位沉积相图 地震相图及储 层预测图1 2 幅 含油气系统图2 幅 圈闭评价图2 幅 5 对录井队及实验室所测1 2 2 4 块热解样品进行分析统计 制作生油岩剖面 2 幅 各类统计图2 0 余幅 第一章区域地质概况 第一节区域构造位置 松辽盆地是中新生代形成的大型陆相衙地 地处中国东北部 地理位置处于 东经1 1 9 4 j d 1 2 8 2 4 北纬4 2 2 5 4 9 2 37 盆地呈北北东向展布 长约7 5 0 k m 宽约3 5 0 k m 总面积约为2 6 万平方公里 松辽盆地是我国重要的石油产区 大 庆油田和吉林油田 年产油量达到六千万吨 宾县凹陷位于哈尔滨市以东 面 积约为2 0 5 0 k m 2 呈东西向展布 向西延伸至哈尔滨 向东到木兰县东 图1 1 松辽盆地区域构造位置图 宾县凹陷大地构造位置化于松辽盆地东部边缘 属于东南隆起区 根据松辽 瓮地盖层构造地质特征 结合深层构造和基底性质 整个盆地可划分为7 个1 级 构造单元 即西部斜坡区 北部倾没区 中央坳陷区 东北隆起区 东南隆起区 西南隆起区和丌鲁坳陷区 东南隆起区由长春岭背斜带 宾县一王府凹陷 青山 口背斜带 登娄库背斜带 钓鱼台凸起 扬大城子背斜带 榆树德惠凹陷和九台 阶地等8 个二级构造单元组成 宾县凹陷主要位于宾县 王府凹陷的东部 宾县 凹陷又可划分为 三洼一隆两斜坡 即宾县洼陷 王府洼陷 呼兰洼陷 糖坊 镇隆起带 北部斜坡带和南部斜坡带 图1 2 图1 2 宾县凹陷构造带划分图 第二节区域构造背景 松辽盆地其构造背景 形成演化及构造特征受松辽盆地整体构造作用及应力 场的控制 盆地的性质属大陆板块内裂谷盆地 中国石油地质志 第2 卷 1 9 8 7 形成于中生代主动板块边缘的裂谷作用 松辽地区自晚元古代至早二叠世末位于 北亚陆问区的东部 北部为西伯利亚板块 南部为中朝板块 中间为古亚洲海域 早二叠世末晚海西运动使中朝板块与西伯利亚板块发牛碰撞 形成统一的欧业扳 块 海水自两向东退出本区 自晚三叠世松辽地区进入环太平洋构造域发展阶段 处于环太平洋构造域北段内带 图1 3 在环太平洋构造域发展演化的背景下 松辽地区演化形成松辽瓮地 松辽衙地的形成演化 基底构造及莫霍面形态变化 都受太平洋板块与欧亚板块问的构造运动的控制 j 嚣i1 i 芝篙 躲搿 i 戳 警 麓 j i r t k m h m 幽卜3 松辽盆地大地构造位置图 据李学慧等 1 9 9 5 稍作修改 第三节地层特征 1 松辽盆地标志层 松辽盆地勘探已经进行几十年 白垩系是其主要油气层 对白垩系研究深入 现已建立了1 4 个标志层 这些标志层为地层划分提供了依据 在松辽盆地不同 层段对比的主要标志层特征见表1 1 表1 1 松辽盆地各层段标志层 层段岩性特征 明水组一段底部两层黑色泥岩 四方台组棕红色砂泥岩 嫩江组二段底部黑色泥岩 页岩 油页岩也是最重要的标志层之一 嫩江组一段底部黑色泥岩 页岩是全盆都能够对比的标志层 姚家组棕红色泥岩 尔部 青山口组一段底部黑色泥岩 页岩 油页岩是全盆地对比的重要标志层 泉头组 二段 红色泥岩 登二段暗色泥岩 登一段杂色砂砾岩 营一段 薄煤层 营一段杂色砂砾岩 沙二段黑色泥岩 沙一段 煤层群 火t i 岭组火山岩 2 地层沉积特征 研究区盖层地层发育不全 沉积地层从白垩纪丌始 至新生界均有不同程度 发育 自下而上发育下白垩统火石岭组 沙河子组 营城组 登娄库组 泉头组 青山口组 姚家组 嫩江组 第三系及第四系 表1 2 1 白垩系 本区的白垩系只有中下白垩统地层 缺失上白垩统地层 自下而上分别为火 石岭组 沙河子组 营城组 登娄库组 泉头组 青山口组 姚家组及嫩江组 火石岭组 k l h 是一套火山岩系 最厚可达3 0 0 0 m 分为上下两段 上段 是偏酸性的火山岩 以大套流纹岩为主 同时发育灰黑色泥岩 狄白色砂岩 粉 砂岩和杂色砾岩 央薄煤层 下段是偏中性的火山岩 以凝灰岩 安山岩 英安 岩和各种火山碎屑岩为主 夹少量砂泥岩 与下伏基岩为角度不整合接触 沙河子组 k s h 是一套湖相沉积 最大厚度5 0 0 0 m 分为上下两段 上 段为灰黑色泥岩 碳质泥岩夹薄煤层 砂岩及粉砂岩问夹砾岩层 下段为灰黑色 泥岩 碳质泥岩央薄煤层 砂岩及粉砂岩间夹砾岩层 夹有凝灰岩和凝灰质砂岩 与火石岭组为不整合接触 营城组 k y c 是一套断陷湖盆萎缩期的沉积 煤层比较多 沉积物相对 较粗 底部可见基性火山岩 最大厚度2 8 0 0 r n 与下伏沙河子组为局部角度不整 合 登娄库组 k d 是一套红色泥岩 暗色泥岩和砂岩问互的砂泥岩沉积 厚 度0 2 0 0 0 m 底部以大套杂色砾岩为标志 自下而上分为四段 登一段是一套 杂色砾岩 登二段以暗色泥岩和煤层为主 登三段以棕色泥岩为主 夹碳质泥岩 登四段以暗色泥岩为特征 与下伏营城组为角度不整合 泉头组 k q 是一套红色泥岩和砂岩间互的砂泥岩沉积 在研究区广泛分 布 沉积厚度稳定 最大厚度2 3 0 0 m 自下而上分为四段 泉 段以厚层砂岩和 泥砾岩为特征 泉 段以夹多层暗色泥岩为特征 泉三段和泉四段是厚层砂岩富 集段 没有或很少见暗色泥岩 与下伏登娄库组为整合接触 青山l 组 k q n 是一套以暗色泥岩为主的反旋回沉积 厚度0 5 3 0 m 自 f 而上分为三段 青 段以大套暗色泥岩为主 失火量油页岩 局部i 盯见小壳 动物化石 青 段和青 三段以灰绿色泥岩和砂岩交互为特征 与下伏泉头组一般 为假整合接触 局部可见角度不整合 嫩江组 k l n 以大套暗色泥岩和油页岩为特征 厚度0 6 0 0 m 是一组反 旋回沉积 自下而上分为五段 嫩一段为灰黑色泥岩央灰白色砂岩 嫩二段灰黑 色泥岩 底部为油页岩 嫩三段灰白色砂岩和灰黑色泥岩互层 嫩四段灰绿 灰 色泥岩夹灰白色砂岩 嫩五段灰绿 棕红色泥岩央灰白色泥岩 表1 2 松辽盆地宾县凹陷地层划分表 界系 统 组段 地震反射界面 新 第四系 生 泰康 界 上第三系 大安 明水 上统 四方台 五 嫩 四 江 组 姚家组 青山口组 t 2 由 臼四 生 泉 界 系 头 t 2 2 f 统 组 t 3 登 四 娄 库 l 营 四 城 组 沙河f 组 火 i 岭组 t 5 基底 2 第三系 上部为砂岩 下部为砂砾岩 厚度o 1 4 0 m 3 第四系 主要为黄土和粘土 底部为砂砾层 厚度1 5 8 0 m 第四节盆地构造演化 松辽盆地构造演化可分为三个大的演化阶段 下白垩统火石岭组一营城组为 断陷阶段 下白垩统登娄库组一嫩江组为坳陷阶段和上白垩统四方台组一第四系 的反转构造阶段 相对应有三大构造层 其中以坳陷构造层的沉降时间最长 盆 地的主要生油层 储层 盖层均在这一构造层内 可划分出6 次挤压构造事件 构造活动时期 分别造成6 个重要的不整合面 沙河子 火石岭 营城 沙河子 登娄库 营城 四方台 嫩江 依安 明水和泰康 大 安 前三个构造事件主要影响断陷层序 其中 营城 沙河子之间的不整合较强 这在徐家围子断陷和德惠断陷有逆断层活动 后三个构造事件决定了松辽瓮地的 坳陷构造层的褶皱 断裂等变形特征 依安 明水及大安 依安的两次事件影响的 深度和广度最大 对松辽衙地的油气生成 运移和聚集起了决定性的作用 松辽靛地的褶皱构造是在嫩江组沉积末以来形成的 经历了三期压扭构造应 力场的作用 分别是嫩江组末 明水组末和依安组未 构造应力来自东部 构造 应力场研究 后两期构造运动大于嫩江组末的构造活动强度 嫩江组末形成雏 形 明未定型 依安组末最终形成 明末 依安组末构造幅度 活动强度远大于 嫩江组末 而且盆地东南部的形成可能比西部略早 松辽盆地是一个大陆裂谷盆地 其演化可划分为断陷和坳陷两个阶段 值得 注意的是 主沉降地区的构造沉降曲线在早白垩世登娄库组沉积之前陡直 而在 登娄库组沉积期间开始随时间呈指数衰减 这说明松辽盆地同大多数典型裂谷盆 地一样 其形成演化可分为同裂谷沉降和裂谷后沉降两个阶段 并且同裂谷沉降 阶段以机械沉降为主 裂谷后沉降阶段以热沉降为特征 在同裂谷沉降阶段 松辽地区形成四十多个以箕状为主的断陷翁地 在裂谷 后沉降阶段 由于岩石圈冷却和热收缩导致松辽地区整体下沉形成大型坳陷盆 地 松辽衙地的层圈构造由较薄的岩石圈 较浅的壳内高导层和双层结品基底组 成 沿笳地纵轴由盆地边郭向衙地中央岩石圈的厚度逐渐变薄 壳内高导层深度 变浅 根据晚侏罗世遍及广大区域强烈的火山活动以及盆地区上地壳岩石圈的脆 性伸展构造及裂陷盆地与下部岩石圈的韧性伸展及软流圈隆起的良好对应关系 等事实 说明主动裂陷机制或岩石圈的深部过程在晚中生代陆内裂陷作用过程中 占有重要的地位 在研究区制作了东西向和南北向两条构造演化剖面 东西向s b 0 4 e w j 0 2 测线现今构造特征表现为东西两凹中间夹一隆起的构造格架 构造演化表现为早 期火石岭一营城组沉积期 t 5 玎4 为断陷 正断层发育 主要为半地堑 经过登 娄库组的断坳转化阶段 泉头组一嫩江组为坳陷阶段 湖盆范围在青山口组最大 嫩江组现仅存于中间隆起以西凹陷内 图1 4 嫩江组沉积后研究区发生了一 次强烈的构造运动 使盆地挤压褶皱 形成了现今东西两凹夹中间一隆起的构造 格架 中间隆起区及以东大幅抬升 使嫩江组一青山口地层大量遭受剥蚀 南北向s b 0 4 s n 一0 6 测线现今构造表现为凹隆相间的构造格架 构造演化早 期火石岭组一营城组 t 5 t 4 沉积时期为断陷 地层分布受断陷控制 登娄库组 为断坳转化时期 登娄库组地层主要分布于剖面南部区 北部区缺失 泉头组一 嫩江组为坳陷发育阶段 沉积范围大 青山口一嫩江组现令仅保存于盆地北部 图 1 5 嫩江组沉积以后发生了强烈的构造运动 地层遭受挤压 产生反转构造 形成了现今隆凹相间的构造格架 0 6 剖面一个显著的特征是盆地演化早期南部沉降北部抬升 盆地演化晚期发 生反转 北部沉降南部强烈抬升 综合0 2 0 6 剖面演化特点可以看出研究区构造演化主要特征如下 盆地早期火石岭一营城组为拉张断陷阶段 地层分布受断陷控制 经过登 娄库组断坳转化阶段 泉头组一嫩江组沉积时期为坳陷阶段 嫩江组沉积以后研 究区处于隆升阶段 嫩江组末期是研究区最为强烈的一次构造运动 地层遭受挤压形成了一系 列挤压反转构造 也是现今南北向隆凹相间和东西向两凹一凸的构造格架的定型 时期 研究区断裂构造主要形成于三期 发育 f 断层 断裂规模大 为控陷断层 1 0 早期火石岭登娄库组沉积时期 主要 中期青山口组沉积时期断裂发育 断层 多 但规模较小 嫩江组沉积以后挤压强烈 主要沿一些断裂带发生反转 形成 了一些逆断层 断层具有下正上逆的特点 现 图1 4s b 0 4 e w 0 2 剖面构造演化图 现令 图1 5s b 一0 4 s n 0 6 剖面构造演化图 第二章沉积相特征 沉积相是沉积环境及在该环境中所形成的沉积物 岩 特征的总和 而对沉 积相的研究则通过大量的岩心观察 结合其岩石类型 沉积结构构造 古生物 沉积旋回 沉积韵律 测井曲线特征以及地震等资料进行综合分析 沉积微相识别的依据主要是测井曲线特征及地质岩心观察描述特征 测井曲 线 主要是自然伽玛曲线和自然电位曲线 与岩心描述相结合的沉积相与微相识 别方法是油区岩相古地理研究的最基本方法 对区域沉积背景的正确认识和钻井 的岩石类型 地层结构 时空变化规律的了解 和对钻井岩心的岩石学 矿物学 和沉积构造描述 完全可以归纳总结出比较详细的微相种类和特征并把它们映射 到特定的测井曲线上去 本研究在注重地质岩心相的同时 以测井曲线所包含的丰富的沉积学内涵进 行沉积相研究 具体来说 首先通过地质岩心特征 确定出该段所属沉积环境和 沉积相 然后以此与相对应的测井曲线对照 从而建立与沉积相相对应的测井曲 线响应模式 并以此为基础进行沉积微相划分研究 由于本区处于勘探初期 研究区内钻井资料少 因此研究区沉积相的平面展 布特征主要依靠对地震资料的分析柬划分地震相 在地震相的划分过程中结合研 究区的构造特征以及断陷盆地的沉积模式进行综合分析 沉积相研究的直接目的是恢复古地理 要达到这个目的 需要用 将今论古 的现实主义原则和比较岩石学的方法 即以现代自然地理面貌等环境条件和沉积 特征作借鉴 进行比较和推断 综合运用野外剖面 岩心 录井 测井及地震资料 通过单井沉积相分析 查明了该区研究层段发育的沉积相类型及特征 建立了相应的识别标志 第一节相标志 能够反映古代沉积条件和沉积特征的标志 称为相标志或沉积成因标志 相 标志是重建古地理环境的最基本的研究方法 本文在研究中根据资料情况选取岩 石类型 沉积结构 沉积构造 古生物 测井及地震反射特征作为研究标志 一 钻井岩心观察特征 一 岩石学标志 1 岩石的颜色 颜色是沉积岩最直观 最醒目的标志 自生色能反映水介质物化条件 是良 好的地球化学指标 沉积物的颜色 特别是泥岩的原生色可以直接反映沉积时的 水介质的氧化还原条件 间接反映水体的深浅 红色 紫色反映氧化环境 水体 极浅或陆上环境 绿色 褐色反映弱氧化一弱还原环境 水体浅 灰色 深灰色 反映还原环境 水体较深 青山口组自上至下发育棕红 紫红 绿灰及灰色泥岩 沉积环境由氧化环境逐渐转变为还原环境 泉头组为紫红 暗紫 灰紫及灰色泥 岩互层 反映了氧化与还原环境的频繁变换 登娄库组泥岩颜色以灰色为主 沉 积环境为还原环境 营城组泥岩以灰色和深灰色泥岩为主 沉积环境为还原环境 沙河子组泥岩颜色以深灰色为主 沉积环境为还原环境 火石岭组泥岩颜色以深 灰色为主并发育少量灰黑及黑色泥岩 沉积环境为还原环境 2 岩石类型 岩石类型是分析岩石生成环境和水动力条件的重要标志 碎屑岩本身 如砂 岩和粘土岩等 不是鉴别沉积相的良好标志 因此必须首先对其它证据 如化石 自生矿物和沉积构造等进行鉴定 才能确定碎屑岩的沉积相 根据对本区内的岩 心观察 可划分出以下几种岩石类型 砂砾岩 具有块状层理 砾石大小混杂 砾石直径最大可达l o c m 代表 高能的沉积环境 见于冲积扇沉积中 图版l l i 4 含泥砾砂岩 具有沙纹层理 代表高能的沉积环境 见于曲流河河道沉积 中 图版1 1 1 l i 2 细砂岩 具有板状交错层理 沙纹层理等 代表了中低能沉积环境 其见 于曲流河河道及三角洲前缘沉积中 粉砂岩 其常与泥岩互层 见有平行层理 水平层理 沙纹层理等 常见 于滨浅湖 曲流河河道及三角洲前缘沉积中 泥岩和粉砂质泥岩 常见灰色 深灰色 黑灰色泥岩和粉砂质泥岩 具水 平层理 常见有丰富的生物化石 为低能环境下悬浮载荷沉积物 见于滨浅湖 半深湖 深湖 前三角洲沉积中 煤及碳质泥岩 为植物堆积转变而成 见于半深湖 深湖 前三角洲及三 1 4 角洲前缘沉积中 图版l u 1 i i i 2 1 1 1 3 二 沉积构造 沉积构造特别是物理成因的原生沉积构造 它是沉积物沉积时水动力条件的 直接反映 加之它们在成岩阶段受影响较小 所以一直被视为分析和判断沉积环 境的重要标志之一 本区取心井段中保存有丰富的沉积构造 成为划分沉积相的 有效资料 常见的沉积构造主要有层理构造 层面构造 生物成因构造等 1 层理构造 层理构造是沉积岩中最重要的一种构造 是沉积物沉积时在层内形成的成层 构造 不同的层理构造反映着不同的沉积物沉积时的环境和水动力条件 块状层理 块状层理可发育于泥质岩中 往往是在比较安静环境中的沉积产物 如浅湖 中 图版i 1 或冲积扇沉积中 图版 一3 代表了一种快速沉积过程 水平层理 主要发育于湖泊 前三角洲等环境 常见于泥岩 粉砂质泥岩中 纹理细薄 清晰且彼此平行 反映了在低能环境的低流态中 由悬浮物质沉积而成的 图版 i 2 i 一3 交错层理 交错层理是最常见的一种层理 在层的内部由一组倾斜的细层 前积层 与层 面或层系界面相交 所以又称斜层理 图版i j 3 i i 4 i i 5 i i 6 i v l 2 根据交错层理中层系的形状不同 通常分为 板状交错层理 楔状交错层理 槽 状交错层理等 按层系厚度不同可分为小型 中型 大型 特大型 交错层理的 形态 能很好的反映水流方向 交错层理可以在曲流河河道 水下分流河道 三 角洲前缘河口坝等沉积环境中出现 2 层面构造 当岩层沿着层面分开时 在层面上可出现各种构造和铸模 本次工作观察到 层面构造有冲刷面构造 冲刷面是高流态下产生的 种层面构造 岩心由于体积小 故只能见到起伏 幅度平缓的冲刷面 图版i 一6 其主要出现于河道的底部 3 塑性变形构造 塑性变形构造是类似包卷层理的一种构造 它是一个层内的层理揉皱现象 图版 一4 它的形成有多种原因 主要由沉积层内的液化 在液化层内的横向 流动产生了细层的扭曲 或是由沉积物内孔隙水泄水作用形成 此种构造大多形 成于分流河道问 河漫滩或三角洲前缘河口坝中 4 搅动构造 搅动构造是因为水动力变化及岩层挤压产生的变形现象 图版 一5 见于曲 流河河道的侧翼的沉积中 5 生物潜穴 生物潜穴是底栖生物所挖掘的一种管状住穴 潜穴可以垂直层面 也可以为 水平状 图版l u 5 潜穴被灰色的砂泥所充填 代表了较浅的分流河道问的水 体环境 三 剖面结构 剖面垂向上变化所形成的剖面结构特征也是划分相的重要标志之一 由于沉 积作用不同 形成不同剖面结构类型 侧向加积作用可形成粒度向上变细及向上 变粗的剖面结构 垂向加积作用形成粗细变化不明显 呈锯齿状的剖面结构 曲 流河河道 三角洲分流河道 天然堤微相为向上变细的剖面结构 河口坝 决口 扇微相为向上变粗的剖面结构 分流河道间 浅湖为锯齿状剖面结构 四 生物学标志 在岩心观察时发现丰富动植物化石 煤中的植物碎片 图版i i i 一3 大多是 水流从远处携带而来沉积在泥岩中 介形虫 藻类化石 代表浅水的稳定环境的 分流间湾或湖相沉积 图版i 4 i 5 五 颗粒结构 陆源碎屑沉积物的颗粒结构也是反映沉积环境的良好标志之一 湖泊相以泥 岩为主 夹少量粉砂岩 曲流河河道以分选 磨圆好的细砂岩为主 河漫滩以泥 岩和粉砂岩为主 三角洲前缘的河口坝 席状砂沉积以分选 磨圆好的细粒砂岩 粉砂岩为主 在分流河道沉积中砂体则以中细粒砂岩为主 冲积扇相为成熟度低 大小混杂的砂砾岩 图版1 1 1 4 二 测井曲线描述与分析 测井曲线 特别是反映岩石粒度 分选性和泥质含量的自然伽玛 自然电位 测井曲线包含着丰富的沉积学内容 被油区岩相古地理及勘探开发专家们广泛应 用研究证明 在原始淡水介质下的陆源碎屑岩堆积物 在经历了 f 常的成岩作用 之后所形成的砂一泥结构的地层剖面 自然伽玛曲线形态幅值与形态所反映的泥 质含量和垂向形态恰恰反映岩石类型及其垂向序列结构 而序列结构的差异正是 沉积微相之问最本质的差异 尽管有时测井曲线所反映的序列结构有多解性 但 是在一个特定的沉积环境中 沉积相及微相的组合数目是有限的 因此 我们能 够在测井曲线中挖掘丰富的地质内容 一 基本原理 组成地质剖面的地层都是有一定几何形态分布 并由具有一定物性的物质组 成 它们与相邻地层存在一定的差异 测井响应是依据岩层的声 核 电 磁 热及力学等性质反映地层的结构与分布特征 因此可用来进行沉积环境的研究 1 自然电位测井 s p 自然电位测井是研究自然电位的变化 它的形成因素很多 主要是地层水与 井内泥浆液之间离子浓度差所产生的扩散一吸附电动势 以及井液柱与地层孔隙 中的地层压力差而产生的过滤电位控制 当上述条件一定时 s p 曲线幅度又取 决于地层的泥质含量 这反映地层孔隙性和渗透性 由此推断地层沉积时的水动 力条件和物源供应情况 2 自然伽玛测井 g r 自然伽玛测井是根据岩石中所含放射性元素的含量不同来区分岩石类型的 对于沉积岩而言 其放射性取决于粘土含量 有机质含量等因素 它们在沉积过 程中容易吸附大量u 和t h 的离子 因而具有较高的自然伽玛值 因此自然伽玛 曲线的幅度取决于岩石中泥质含量 这反映岩石沉积时的沉积环境和沉积能量 二 测井曲线基本要素 测井曲线作为判断沉积相的标志之一 其本身包函着诸多要素 曲线幅度 形态 顶底接触关系及曲线的光滑程度 均能反映沉积物沉积时的水动力能量的 强弱和物源供应条件的充足与否 以及沉积时速率变化等 1 幅度 根据测井曲线的起伏高低町分为低幅 中幅 高幅三种类型 反映了沉积物 粒度及水动力能量 幅值高的 表明沉积物粒度粗 水动力能量高 反之 幅值 低的 则表明沉积物粒度细 水动力能量弱 2 形态 形态的变化反映沉积过程中能量及物源供应情况的变化 通过对自然电位 自然伽玛曲线的分析研究 可概括以下几种曲线形态 箱形 曲线呈负值或低值 具有幅度高 宽度大 曲线上下值基本一致的 特点 表明了水动力能量强 沉积物分布均匀 粒度较粗 物源供给充分 沉积 速率快 钟形 曲线呈负值或低值 其下部中一高幅度 上部呈低幅度 宽度大 曲线值由下向上变大 代表了中低等能量的水动力条件 沉积物分布不均匀 下 粗上细 漏斗形 曲线呈负值或低值 并且自下而上逐渐变小 幅度下部偏低 上 部为中一高幅度 而且宽度大 代表了中低能量的沉积环境 沉积物分布上粗下 细 物源供给逐渐增强 齿形 曲线值偏负或低值 幅度中一低 曲线宽度小 属中低能量的沉积 环境 沉积物偏细 指状 曲线值为负值或低值 幅度高 但宽度小 代表了较高的水动力条 件 但物源供给不充分 平直状 曲线值偏 f 或高值 幅度低缓 代表了一种平静的沉积环境 物 源供给极不充足 3 顶底接触关系 单砂层底 顶曲线变化的形态反映了砂体沉积初期 末期的动力能量及物源 供应的变化速度 有突变 渐变两大类 突变式 曲线上 下值相差悬殊 顶部接触关系特征表现为 上部曲线值 偏正 幅度低缓 下部曲线值偏负 幅度大 二者的值相差大 底部接触关系则 相反 该类型接触表明水动力能量变化强弱明显 粗粒 细粒物质相变显著 渐变式 曲线上下值呈逐渐过渡的趋势相邻点值相差小 代表了连续沉积 的过程 水动力能量的变化是渐变的过程 为河道侧向迁移典型特征 4 光滑程度 属曲线形态上的次一级变化 取决于水动力条件对沉积物改造持续时间的长 短 既反躞了镌源的丰富程度 也反映永动力能力强弱 可分为搬化和光滑两釉 类型 光滑 无论是何种形态的测井曲线 其表面平滑无起伏 袋明了沉积物沉 积游分选良好戆性一致 淀积时能量稳定 齿纯 益线表面不光滑有轻徽起伏 表疆沉积誉连续或由予分选不好丽簿 数物性变化而成 沉积能嫩有节奏性变化 三 测劳逮线的沉积譬内涵 在陆相河流一湖泊沉积体系中 静承环境 例如 河道闯 分流河道闯 湃 泽 前三角洲 湖泊等在测井曲线特征方面比较明显 但是能量较离的动水环境 铡魏不同类黧豹河滚 三角溯乎器和魏缘穗孛豹河遴 海疆坝及葵复杂组合 爨 于序歹 结构的复杂化和多样性 识剐难度较大 三 地震发射特征 地震相w 良理解为流积相在地震帮舔上表现的憨和 正如s h e r i f f 1 9 8 2 所说 地震相是由沉积环境 如海相或陆相 所形成的地震特征 按b r o w n 的概 念 地震楣楚据有一定分密嚣积的三维媳震反射单元 其分靠参数 如反 l 孝结构 振幅 连续憾 频率帮层速度与相邻肇元不同 它代淡产生其反射的沉积物的一 定的岩性组合 层理和沉积特征 地震相分析则是 根据地震资料解释环境背景 秘岩摆 实际上就是通避分携各地震她瑟单元内建震反射参数瓣变纯 并把襁 同地震反射属性的部分作为 个单元 研究它在地震粼面上的交纯和平面上的展 布规律 然聪对其进行地质解释的过穰 磅究地震鞠豹曩的在于分季厅层序既沉积巧境及蠢避理 重黧忿缝豹沉积特 征 预侧生 储 盖褶带及地层 岩饿豳闭 它是弦地分析的一种新手段 特别 是在钻井有限的情况下 它能给人以沉积瓮地的整体地质概念 壤据缝震粕豹定义 圭 魏震截嚣上爱瓣特薤豹饪秘变豫 灵要冬襄蛙或茨积姆 征变化有关 并且有一定的空间范围 都可定义为地震相 用于划分地震相的常用参数分为外部几何形态和内部反