石油工程,冀东凹陷

1、学学 号：号：201114450227毕毕 业业 论论文文GRADUATE THESIS论文题目：南堡凹陷论文题目：南堡凹陷 2 号潜山奥陶系地层划分对比及沉积展布号潜山奥陶系地层划分对比及沉积展布特征研究特征研究学生姓名：王帅学生姓名：王帅专业班级：专业班级：11 石油工程石油工程 2 班班学学 院：矿业工程学院院：矿业工程学院指导教师：姚纪明指导教师：姚纪明 2015 年年 06 月月 10 日日I摘 要本文以沉积岩石学、石油地质学理论为指导，在收集了大量资料和文献的基础上，结合岩心、测井、地震解释等资料，通过对钻井岩心、录井剖面、测井曲线和地震资料的综合分析，对南堡凹陷 2 号潜山奥陶系

2、的地层进行研究，以确定南堡凹陷 2 号潜山奥陶系的地层特征、地层划分对比及沉积相类型。主要从岩性特征、地层特征、沉积构造、古生物化石等方面着手开始研究，搜集可以对研究区域进行地层划分和确定沉积相类型的可靠资料。在依据上述研究的基础上，将前人对该研究地区的地层划分对比及沉积展布特征进行比较分析，使研究结果更为科学合理。最后总结南堡凹陷 2 号潜山奥陶系的地层划分及沉积展布特征，其揭露的地层自上而下为下马家沟组，亮甲山组，冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组直接接触，围斜部位则被中生界侏罗系-白垩系所覆盖，划分 6 个层序界面，进行区域对比。沉积相为海相碳酸盐岩沉积，发育有台地沉积体系，主要包括

3、台地潮坪、局限海台地和开阔海台地三个相带，沉积类型是浅海相沉积，建立了研究区奥陶纪碳酸盐岩潮坪和缓坡为主的沉积相模式，并详细总结了其中各种沉积相的主要特征。关键词 南堡凹陷；奥陶系；地层划分对比；沉积相AbstractIIAbstractIn this paper, sedimentary petrology, the petroleum geology theory as the instruction, on the basis of collection and a large number of data and documents,combining with core data l

4、ogging seismic interpretation.By section of drilling core, logging, log and seismic data of the comprehensive analysis of No. 2 in nanpu sag of the buried hill ordovician stratigraphic classification and sedimentary distribution characteristics of research.Determine the nanpu sag of No. 2 of the bur

5、ied hillordovician stratigraphic characteristics, stratigraphic classification and correlation, sedimentary facies types.Begin from lithology, stratigraphic features, sedimentary structure, paleontology and other aspects, can collect for stratigraphic classification and determine the types of sedime

6、ntary facies and reliable data. On the basis of the above research foundation, the previous related regionalstratigraphic classification and correlation and deposition distribution characteristics, analyzes the differences and similarities.Finally summarizes the nanpu sag of No. 2 of the buried hill

7、 ordovician stratigraphic classification and the characteristics of sediment distribution reveal the formation of majiagou group, under the bright group, a mountain group buried hill in smelting high position and direct contact of the overlying in shahejie formation. Periclinal area is covered by su

8、ch Mesozoic Jurassic - cretaceous,Ordovician in the study area was divided into six sequences, and the regional correlation was carried out. For Marinecarbonate sedimentary facies sedimentation, development platform sedimentary system, mainly including the reservoirs ping, restricted platform and op

9、en sea sea platform three facies, sedimentary type is shallow sea facies.The sedimentary facies model of Ordovician of study area was set up ,which was a mainly carbonate tidal flat and ramp model. The main sedimantary features of the facies were summaried in detailed. Keywords Nanpu sag;Ordovician;

10、stratigraphic division and compariso;sedimentary facies目 录III目 录摘 要.IAbstract.II第 1 章 绪论.11.1 课题来源.11.2 研究现状.11.3 主要研究内容.21.4 研究思路.3第 2 章 区域地质概况.42.1 南堡凹陷构造演化特征.42.2 断层特征.52.3 南堡凹陷及周边地区奥陶系岩石地层特征 .6第 3 章 地层划分与对比.93.1 地层划分与对比的依据.93.2 地层特征 .113.3 主要岩石类型和特征 .143.4 地层划分及其对比 .17第 4 章 沉积相研究.234.1 沉积特征与沉积相.

11、234.2 沉积相模式.244.3 区域演化历史.25结 论.27参考文献.28谢 辞.29第 1 章 绪论- 1 -第 1 章 绪论1.1 课题来源南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷西北部，是一个北断南超的箕状凹陷，凹陷西北是以西南庄断层为界，与老王庄-西南庄凸起毗邻；东北则以柏各庄断层为界，和马头营-柏各庄凸起相邻，南面与沙垒田凸起呈断超关系相接触。凹陷整体面积为 1932km2，其中海域面积为 1000 km2。凹陷内自上而下发育为明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、白垩系、侏罗系、石炭系、二叠系、奥陶系及寒武系等地层。盆地基底是太古界花岗岩，由于盆地经历了多旋回构造运动，遭受了多期抬升剥蚀

12、，所以导致部分地区地层纵向发育不全，横向展布变化较大，接触关系复杂。南堡凹陷潜山是受到南堡凹陷构造控制的断块山，主要岩性为奥陶系，寒武系和太古界花岗岩。按所在构造位置，可以自西向东分为南堡 5 号、南堡 1号、南堡 2 号、南堡 3 号、南堡 4 号等构造潜山。其中南堡 1 号、南堡 2 号、南堡 5 号等构造潜山是奥陶系潜山，南堡 3 号构造潜山是寒武系潜山，南堡 4号构造潜山是太古界花岗岩潜山。这其中南堡 2 号构造奥陶系潜山所揭露的地层为下马家沟组，亮甲山组，冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组呈直接接触。围斜部位被中生界侏罗系-白垩系所覆盖。随着三维地震采集处理成像、超深钻井和欠平衡

13、钻井等油气勘探开发工程技术发展，勘探研究将发现油气的注意逐渐向地层深处转移，寻找新的替代层系和领域，深层海相碳酸盐岩油气勘探在渤海湾盆地也取得进展。本论文选择了以冀东油田南堡凹陷 2 号潜山的沉积特征作为研究对象，综合应用沉积学、石油地质学、油藏描述等相关理论，并结合相关区域研究资料及前人的研究成果，对南堡凹陷 2 号潜山沉积特征进行研究，从而为南堡凹陷的油气勘探提供一些参考。1.2 研究现状南堡凹陷位于黄骅拗陷北部，是我国渤海湾盆地重要的含油气区，区域内油气资源丰富，古潜山油气成藏特征显著。前人对该区及周边地区已经进行了大量的研究工作，例如上世纪80年代大港油田地质研究院对黄骅拗陷奥陶系已经

14、作过一些工作；冯增昭等（1986、1990）对华北地台奥陶纪地层进行了深入的研究，其编制的华北地台奥陶系岩相古地理图对黄骅拗陷及本研究区奥陶系的研究有重要指导作用；邹元荣等（2001）编制了黄骅拗陷奥陶纪岩相古地理第二章- 2 -图；杨文瑞第 1 章 绪论- 3 -（2009）通过对南堡凹陷奥陶系地层的牙形石等进行研究，对研究区井下岩心的关键层段进行了细划和修正，为该地区奥陶系综合地层学的进一步研究提供了资料；成永生（2008）对南堡凹陷及周边地区寒武-奥陶系碳酸盐岩储层进行了研究，取得了一定的成果。王拥军等（2012）对南堡凹陷奥陶系潜山储层特征及油气勘探前景进行了研究，提出了岩溶塌陷体是该

15、区海相碳酸盐岩重要勘探领域。近些年来南堡凹陷的油气勘探取得了重大突破，特别是2004年LPN1井的钻探成功，在滩海区奥陶系古潜山钻遇工业性高产油气流，使得奥陶系古潜山成为南堡油田重要勘探目的层之一，再次展示了南堡凹陷古潜山巨大的勘探潜力。1.3 主要研究内容论文研究的目的层位为南堡凹陷馆2号潜山奥陶系地层，主要研究内容如下：（1）研究区的区域地质，地层的划分和对比；（2）开展沉积相、沉积微相研究，研究沉积相在凹陷的分布特征及演化特点。（3）详细分析研究2号潜山的沉积体系类型，搞清在平面上及不同层段的分布规律及特点。1.4 研究思路 本题以沉积岩石学、石油地质学理论为指导，紧紧围绕南堡凹陷2号潜

16、山沉积特征这一最终目标，利用钻、测井分析、地震解释、岩石各项分析鉴定、地震资料解释及野外露头剖面的观测等技术手段，开展各项研究工作。具体研究过程中，根据不同的研究内容采用相应的研究方法，其中主要包括:（1）多学科、多资料的综合利用。本论文应用地质-地球物理联合研究，综合构造地质学、沉积学及石油地质学等多学科知识和研究方法，使得这些方法能互相补充、互为背景资料，这样，分析成果的控制和影响因素就会尽可能的全面，其分析结果才可靠。（2）注重比较分析的研究思路。在研究过程中，将涉及同一盆地不同时期、不同构造带、不同构造样式的沉积过程，为了总结出针对性强的这些构造-沉积模式，少不了比较分析的研究方法，分

17、析不同个体之间的异同点，寻找其共性华北理工大学矿业工程学院- 4 -特征和一般规律。技术路线图：第 1 章 绪论- 5 -南堡凹陷 2 号潜山奥陶系地层划分及沉积展布特征研究基础资料收集南堡凹陷区域地质概况地层划分与对比沉积相与沉积体系研究南堡凹陷 2 号潜山综合分析图 1-1 南堡凹陷 2 号潜山奥陶系地层划分及沉积展布特征研究技术路线图华北理工大学矿业工程学院- 6 -第 2 章 区域地质概况南堡凹陷在地理上位于中国河北省唐山地区，其构造属于渤海湾盆地黄骅坳陷西北部的一个北断南超的箕状凹陷，凹陷在西北以西南庄断层为界，与老王庄-西南庄凸起毗邻；东北则以柏各庄断层为界，与马头营-柏各庄凸起相

18、邻；南部以沙北断层为界，与沙垒田凸起呈断超关系相接触（图 2-1）。凹陷整体面积为 1932km2，其中海域面积为 1000km2。南堡油田潜山是受到南堡凹陷构造控制的断块山，主要岩层有奥陶系、寒武系和太古界花岗岩。按所处构造位置划分，自西向东可以分为南堡 5 号、南堡 1 号、南堡 2 号、南堡 3 号、南堡 4 号等构造潜山。其中南堡凹陷奥陶系潜山是探区重要的勘探目的层系。根据已获得的钻探成果研究表明，南堡凹陷奥陶系潜山顶面剥蚀有不同程度的差异，地层横向的变化幅度较大，纵向上存在有多套储盖组合。图 2-1 渤海湾盆地南堡凹陷区域位置及地质简图2.1 南堡凹陷构造演化特征南堡凹陷位于华北板块

19、的北部，是渤海湾盆地群北部的中新生界叠合的含油气凹陷，主要经历了前中生代的基底形成、中-新生代断陷和拗陷三个较大的第 1 章 绪论- 7 -演第 2 章 区域地质概况- 9 -化阶段。（1）基底形成阶段前中生代基底的构造演化经历了太古代-早元古代华北地台结晶基底形成期、中晚元古代台缘裂陷期以及古生代地台发育期，因此形成了以早古生界碳酸盐岩和太古界花岗片麻岩为主的中生界盆地基底。（2）断陷阶段侏罗纪-白垩纪末，库拉板块向 NW 方向发生俯冲。受其影响，区内发生区域性右旋剪切走滑和源于软流圈上隆的拱升裂陷作用，最终形成了南堡凹陷早期断陷盆地的雏形。该期凹陷的伸展方向为 NE - SW 向，其范围较

20、小。始新世以后，古老的库拉板块逐渐倾没于亚洲东部的边缘岛弧之下。受其影响，南堡地区的区域应力场由原来的 NW 向挤压变为 NW 向拉张；早期形成的 NW 向断层（如柏各庄断层）开始左行走滑。由于两者的共同作用，区域内发生了拉分伸展作用，断陷拉张作用进入全盛时期，整个南堡凹陷因此沉积了数千米厚的古近系，该沉积亦具有幕式发育的特点。（3）拗陷阶段古近纪晚期，太平洋板块的运动方向发生了显著变化，华北地区再次遭受NEE -SWW 方向的强烈挤压。馆陶期，全区发生区域性大规模的火山活动，之后，整个华北地区开始区域性的热冷却沉降，导致凹陷整体下降，进入拗陷沉积演化阶段。2.2 断层特征南堡凹陷在区域位置上

21、位于黄骅-东濮裂陷带和渤中-济阳裂陷区结合部位，受走滑-拉分、伸展等多种应力机制的共同作用，断裂发育，样式多样。南堡滩海区作为南堡凹陷的一部分，断裂系统十分发育，受不同时期的区域应力场的作用，研究区在新生代的古近纪发育张性正断层，新近纪在区域走滑-拉分应力的作用下发育张性正断层及张扭性断层。区内的南堡 1-5 号构造主要发育北东向、近东西向及北西向三组走向的断裂系统。断裂系统的平面组合形式主要有帚状、雁行状以及平行交织状；断裂系统在剖面上组合形式多样；主要有“x”型、“y”字型、梳状、负花状、阶梯状等 5 种组合样式（图 2-2）。南堡凹陷主要断层有：北部的西南庄断层、东部的柏各庄断层及南部的

22、沙北断层 3 条边界断层，它们对南堡凹陷的构造及沉积起到了控制作用；区内的南堡 1 号断层、南堡 2 号断层、南堡 3 号断层、南堡 4 号断层及南堡 5 号断层断达基底，断层活动时间长，断距大，控制了各构造带的构造样式及沉积作用，华北理工大学矿业工程学院- 10 -是区内的控带断层。图 2-2 南堡凹陷断层分布特征2.3 南堡凹陷及周边地区奥陶系岩石地层特征南堡凹陷及周边地区自上而下发育有新近系的明化镇组和馆陶组、古近系的东营组和沙河街组、白垩系、侏罗系、石炭系-二叠系、奥陶系及寒武系等地层，盆地结晶基底为太古界花岗岩。由于经历多旋回构造运动，遭受多期抬升剥蚀，区内奥陶系地层仅发育中下统，岩

23、性为碳酸盐岩，与下伏寒武系地层呈平行不整合接触（图 2-3、图 2-4）。现将南堡凹陷周边地区的奥陶系地层自下向上做一简单介绍：冶里组（O1y）：为条纹灰岩、巨厚层豹皮状灰岩及少量竹叶状灰岩、条带状灰岩、页岩等。顶部常以厚层泥质条纹灰岩与亮甲山组整合接触，底部常以厚层灰岩、薄层泥质条带灰岩夹竹叶灰岩与寒武系上统的凤山组呈平行整合接触。该组包括有三个笔石带、两个三叶虫带、三个牙形石带。亮甲山组（O1l）：岩性以富含燧石结核、条带的灰岩及深灰色白云岩为特征，上部夹灰岩，下部间夹泥灰岩，自然伽马曲线呈犬牙状，与下伏地层呈平行不整合接触。下马家沟组（O2mx）：岩性以褐灰色花斑状灰岩，黄色白云岩、泥质

24、灰岩为主，自然伽玛曲线呈刀状-掌状高峰，与下伏地层整合接触。上马家沟组（O2ms）岩性组合主要为一套褐灰色灰岩、灰色灰岩，底部出现灰黄色的白云岩和灰绿色角砾状灰岩，厚 60.5-256m，与下伏地层整合接触。峰峰组（O2f）为褐灰色巨厚一厚层纯灰岩、花斑状灰岩和角砾状灰岩，泥第 2 章 区域地质概况- 11 -质含量重，自然伽玛曲线呈掌状高峰夹凹兜，厚 50-203m，与下伏地层呈整合（局部假整合）接触。图 2-3 南堡凹陷周边凸起奥陶系地层厚度分布图华北理工大学矿业工程学院- 12 -图 2-4 南堡凹陷周边凸起奥陶系综合柱状图 第 3 章 地层划分与对比- 13 -第 3 章 地层划分与对

25、比南堡潜山奥陶系地层采用传统的划分方案，即奥陶系三分，下奥陶统冶里组和亮甲山组，中奥陶统分为下马家沟组、上马家沟组和峰峰组，上奥陶统缺失。本研究区的南堡1号、南堡2号、南堡5号等构造潜山为奥陶系潜山，南堡3号构造潜山为寒武系潜山，南堡4号构造潜山为太古界花岗岩潜山。南堡1号、南堡2号等构造奥陶系潜山揭露的地层为马家沟组、亮甲山组、冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组直接接触，围斜部位则被中生界侏罗系-白垩系所覆盖；南堡5号构造奥陶系潜山揭露的地层为马家沟组、亮甲山组、冶里组，潜山顶面与上覆石炭系-二叠系直接接触。鉴于课题限制，本课题仅对南堡2号潜山奥陶系地层进行研究。3.1 地层划分与对比依

26、据（1）高伽马地层单元特征突出。泥质岩与碳酸盐岩在放射性和声波传播速度方面存在明显差异，这决定了碳酸盐岩层系中泥质含量的变化在自然伽马曲线和声波时差测井曲线上响应较为明显。由于自然伽马曲线幅值的变化直接反映了泥质含量的变化，间接反映了相应层系沉积期海平面的升降过程，因此泥质含量高低及其在自然伽马曲线上的响应与海侵海退宏观地质背景密切相关。奥陶系碳酸盐岩层系中泥质含量及自然伽马曲线幅值的变化，可作为区域地层划分对比的主要依据之一。（2）牙形石化石组合纵向分布明确。早古生代不同时期华北各地沉积环境略有差异，但总体处于陆缘浅海盆地控制之下，而且各区域构成了统一的海盆，因此在整个华北地区，奥陶纪古生物

27、化石群落具有广泛的一致性。牙形石是一种海相微体化石，其繁衍迅速、演变快、分布广泛，区域上具有高度的一致性，是地层划分对比十分重要和可靠的依据。同时，已有研究表明，在华北地区与扬子地台下古生界发现的牙形石化石组合同样具有广泛的一致性，这进一步表明牙形石化石组合在区域地层对比中的可靠性。在南堡凹陷奥陶系地层发现有大量的牙形石化石，并依据牙形石生物群组合特征，建立了牙形石化石组合，这为南堡凹陷地层划分对比提供了很好的参照。（3）合成地震记录层位标定。合成地震记录是把测井资料经过人工合成转换为地震记录（人工合成地震道），由已知的地下地质情况正演获得人工计算地震道以通过对比验证和确定地震资料的认识和分析

28、结果，从而提高地震技术华北理工大学矿业工程学院- 14 -应用效果的非常有力的方法。合成地震记录标定对研究井点与空间地层剖面的岩性变化情况，可以更好的解释地震波的反射层为及其与地质层位的连接情况，从而可以有效进行层位标定和对比。本次工作主要完成了 JDN2-82、JDN280和 JDN288 井等数口井的合成记录标定（图 3-1、3-2）。 图 3-1 JDN2-82 井（右）合成记录标定图 3-2 南堡 2 号潜山连井标定对比jdn283jdn1jdn2-82Jdn280jdn288第 3 章 地层划分与对比- 15 -3.2地层特征在综合考虑岩性、电性及古生物组合特征代表性的基础上，结合南

29、堡凹陷较系统的钻井剖面进行对比研究，通过衔接凹陷内及周边典型探井剖面，形成了南堡凹陷潜山奥陶系标准柱状剖面（图 3-3）。其中，奥陶系冶里组、亮甲山组，中奥陶统下马家沟组以 JDN288 井比较具有代表性；上马家沟组以 JDN2-82 井比较具有代表性。图 3-3 南堡 2 号潜山奥陶系地层综合柱状图 研究 2 号构造奥陶系主要发育中下统地层，自下而上分别为冶里组、亮甲山组、下马家沟组，其岩性主要为大段的碳酸盐岩，与下伏寒武系地层呈整合接触，与上覆呈不整合接触，其各地层分布见（图 3-4，图 3-5）。现对其岩性特征介绍如下：华北理工大学矿业工程学院- 16 -冶里组（O1y）：主要为深灰色、

30、灰色含白云质泥灰岩、小竹叶状灰岩、泥质条带灰岩，中厚层状。自然伽马曲线显示为丛状较高峰值。竹叶状灰岩中的碎屑磨圆度高，其中含有少量生物碎屑，为亮晶方解石胶结。在竹叶状灰岩中往往夹有厚度不等的薄层状泥灰岩。本地层岩石中泥质含量高，竹叶状碎屑之间为泥质胶结，同时，岩层中出现了大量灰岩、泥灰岩夹层。南堡凹陷 2 号潜山钻遇的该组的最大厚度都在 90m 左右，但根据钻井资料，冶里组横向上分布不均。亮甲山组（O1l）：本组地层上部为灰褐色中厚层白云岩夹薄层泥灰岩及页岩，全晶质粒状结构，单层厚度 30cm 左右，底部为厚层-巨厚层的泥质白云质灰岩夹薄层泥灰岩，岩石呈灰色，厚层灰岩泥晶结构，中间夹有透镜状、

31、竹叶状灰岩。亮甲山组自然伽马曲线呈现明显箱形，并略有起伏。本组钻井厚度约90m。下马家沟组（O2mx）：本组地层岩性主要为中厚层状黄色白云岩与褐灰色花斑状灰岩互层，夹薄层状泥岩和泥灰岩，局部夹有透镜状泥质条带。纵向上显示为较纯净的碳酸盐岩与泥质灰岩或钙质泥岩互层，其中下部泥质岩含量最为突出，自然伽马曲线呈现刺刀状高值。本组钻遇厚度约 150m，与下伏地层成平行不整合整合接触，期间发生了怀远运动。 第 3 章 地层划分与对比- 17 - 图 3-4 南堡 1、2 号潜山连井地层对比图华北理工大学矿业工程学院- 18 -图 3-5 南堡 2 号潜山奥陶系地层与邻区井对比图3.3主要岩石类型及特征研

32、究区奥陶系碳酸盐岩主要岩石类型为石灰岩类、白云岩类以及页岩类，具体有以下的岩石类型：白云质灰岩、竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩、鲕状灰岩、泥（细）晶灰岩、泥灰岩、泥质条带灰岩、泥（细）晶白云岩以及灰质白云岩JDN2-82JDN1JDN283JDN280JDN288N6 井（邻井区）第 3 章 地层划分与对比- 19 -等多种岩石类型（表 1，图 3-6）。（1）石灰岩类 白云质灰岩 岩石具泥晶结构、细晶结构，层状构造、缝合线构造，主要组成矿物有方解石、白云石、泥质、黄铁矿等。 竹叶状灰岩 岩石具层状构造，主要由方解石、白云石、泥质、海绿石以及黄铁矿等矿物组成。生物碎屑灰岩 岩石具生物碎屑结构，层状构

33、造、条带状构造，主要由方解石、白云石、泥质、黄铁矿、海绿石、绢云母等构成。 本区生物碎屑灰岩，生物客含量 15%-20%，以腹足类、介形虫壳及碎片为主，见团块、球粒等粒屑，并混有岩屑。鲕状灰岩 研究区鲕状灰岩结构主要由鲕粒-陆源碎屑、灰泥、胶结物组成，与陆源碎屑岩中的碎屑、杂基、胶结物相对应。鲕粒：一般以粗粉砂一极细砂级别为主，圈层少，粒径小，表鲕（同心层厚度小于其核心直径）居多，鲕核可为内碎屑，陆源碎屑物质等，偶见复鲕，负鲕（空心鲕）。岩石具有鲕状结构、层状构造。泥（细）晶灰岩岩石具有泥晶结构，层状构造、条带状构造，主要由方解石、白云石、泥质以及黄铁矿等构成。 方解石主要呈泥晶产出，或以方解

34、石脉发育，方解石含量一般较高，达97以上。泥灰岩 岩石具有泥质泥晶结构、层状构造，主要由方解石、泥质、白云石、海绿石以及黄铁矿等矿物组成。泥质条带灰岩 岩石具有泥晶结构，层状构造、条带状构造，且发育少量微裂隙，为泥质和方解石充填，岩石主要由方解石、泥质、黄铁矿以及海绿石等构成。 方解石一般以三种形式存在，一为呈泥晶状，二为半自形-它形粒状、浸染状，三为以方解石脉产出，脉体宽窄不一。表表 1 南堡潜山碳酸盐岩岩心手标本岩石特征观察结果南堡潜山碳酸盐岩岩心手标本岩石特征观察结果井号井号井深（井深（m m）颜色颜色岩性岩性结构结构矿物成分矿物成分接触面接触面裂缝发育裂缝发育华北理工大学矿业工程学院-

35、 20 -3955灰褐灰岩泥晶方解石平整发育3962.54灰色灰岩泥晶方解石弯曲较发育3963.14深灰灰岩泥晶粘土、石英平整较发育JDN1-53963.74灰白灰岩泥晶白云石、方解石凹凸不平发育3725.54灰白灰岩粒屑方解石切割较发育3725.74灰色灰岩粒屑方解石切割不发育3726.01灰色灰岩粒屑方解石切割不发育JDN1-803739灰白灰岩屑晶混合方解石、白云石切割发育，裂缝-孔JDN1-905500.38褐灰灰岩泥晶方解石平整不发育LJDN-14179灰褐灰岩泥粉晶方解石平整较发育（2）白云岩类 泥晶白云岩 岩石具有泥晶结构、层状构造，岩石主要由白云石、方解石、泥质、黄铁矿等成分组

36、成。白云石主要为泥晶产出，少量细晶。方解石通常为沿裂隙充填的方解石脉，含量较少。 泥质呈细微条带分布于为裂隙中和浸染状分布泥晶方解石粒问，黄铁矿呈粒状浸染状分布，或与泥质呈不规则细微条带沿构造缝合线产出。 灰质白云岩 岩石具有泥晶结构、层状构造，主要组成矿物有白云石、方解石、泥质以及黄铁矿等。方解石主要为泥晶状产出，部分方解石为白云石之间的胶结物。泥质主要呈显微细脉状与黄铁矿一起沿缝合线裂隙发育。LJDN-1 井泥质灰岩（4176-4178m）LJDN-1 井亮晶粒屑含云灰岩（4178-4180m）JDN280 井 灰褐色粒屑灰岩（4635-4637m）JDN1-5 井灰色粒屑灰岩（4025-

37、4030m）图 3-6 南堡凹陷潜山奥陶系部分岩心照片第 3 章 地层划分与对比- 21 -3.4地层划分及其对比TACross 认为，在层序地层的划分与对比中，基准面旋回的转换点，即基准面由下降到上升或由上升到下降的转换位置，可作为时间地层单元划分与对比的优选位置。在地层记录中，一个完整的基准面旋回是由代表其上升的半旋回和下降的半旋回两部分组成。代表基准面上升半旋回的地层堆积样式呈退积结构，而基准面下降半旋回的地层，由多个呈进积样式的短期旋回组成。其顶底界均为层序界面，其间的转换点对应于最大洪泛面。转换点在地层记录中某些位置上可能对应于地层不连续面，某些位置则对应于连续的岩石序列。在地层对比

38、中，岩石与岩石对比、岩石与界面对比或界面与界面对比三种情况均可出现，它取决于可容纳空间变化与沉积物供给速率变化的相对关系，需要通过地层沉积过程分析来判断。由于南堡凹陷 2 号潜山受到后期构造作用发生多层错断，潜山隆起后又遭受剥蚀，且古潜山埋藏深，奥陶系地层厚度薄，地震资料品质较差，分辨率低，难以作为层序地层研究的主要手段，所以，本课题主要利用地震资料仅对奥陶系及马家沟组地层作了等厚图，其内部层序难以进行划分（见图 3-7）。另一方面，由于相对于碎屑岩层序，碳酸盐岩主要由不稳定矿物组成，易溶、易转换，成岩作用特征常常叠加在沉积特征上，改变了地层的原始沉积特征，其层序界面识别也有一定的难度。鉴于此

39、，本课题以测井资料为主要手段，以钻井岩心描述、岩性剖面为辅助手段来确定层序边界。图 3-7 南堡潜山奥陶系地层井震对比图（1）测井层序界面识别标志从钻井岩心和测井曲线上，可以识别出层序地层的界面。 地层暴露标志：如层序顶界面附近出现的局部白云石化作用、小型喀斯特作用等。 JDN2-82 井震剖面华北理工大学矿业工程学院- 22 -由于地层暴露而出现的相序中断现象：当海平面下降而致使沉积岩层出露地表时，将引起沉积作用的中断，形成沉积间断面。在界面上下，发生沉积环境、岩性、岩相组合的突变。浅水沉积物直接覆盖在深水沉积物之上，反映为可容纳空间突然减小，滨岸沉积物向盆地方向迁移。在垂向剖面上岩相类型或

40、相组合转换的位置：如水体向上变浅的相序或相组合向水体逐渐变深的相序或相组合的转换处。对应的电测曲线上，表现为曲线组合型式的转换，如进积叠加型式向退积或加积叠加型式的转换等。 不同岩石的厚度的旋回性变化：如在碳酸盐岩与碎屑岩互层的剖面中，层序界面之下，灰岩厚度向上变薄，碎屑岩的厚度向上增大；而层序界面之上则相反；或者，层序界面之下发育于潮间带的砂岩，粒度向上变粗，砂/泥比向上增大，层序界面之上则相反。这种岩性旋回的变化特征常以叠加型式的改变表现出来。 反映水深、水介质性质及沉积环境的泥岩的原生色也可作为识别短期旋回的依据。（2）层序界面识别及其特征根据上述界面识别方法，本课题对南堡凹陷滩海区奥陶

41、系共识别出 6 个层序界面，分别是 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6。各界面特征如下：SQ1：该界面相当于下奥陶统底界，钻遇该层序界面的井较少。在伽玛曲线上表现为由低值突然转换为高值，电阻率曲线表现为由高值到低值再由高值到低值的转换面（见 JDN288 井），岩性上表现为由下部的灰白、灰褐色泥质灰岩变为上部的深灰色灰岩、泥质条带灰岩。在地震剖面上给界面反射较连续，可以全区对比。SQ2：该层序界面是在下奥陶统内部识别出的层序界面。在电阻率曲线上特征与层序界面 SQ1 一致，表现为进积到退积的转换面。在 JDN1-86 井中该界面下部地层为一套灰绿色灰岩沉积，上部为灰褐色泥质灰岩。在

42、地震剖面上，下奥陶统地层反射杂乱，连续性差，因此该界面在地震上难以识别。SQ3：该层序界面位于亮甲山组与下马家沟组之间，即下奥陶统顶部。该界面在部分地区为区域平行不整合面，期间主要发生了怀远运动。但该界面在本区为整合接触。测井曲线上表现为进积叠加样式与退积叠加样式的转换面，在地震上为一强反射标志层。JDN280 井在伽玛曲线表现为由高值的锯齿状转换为低值的刺刀状。SQ4：该层序界面位于中奥陶统下马家沟组内部。该界面在 JDN283 井测井曲线表现较为明显，自然伽马曲线由高值转变为低值，而电阻率曲线变现为第 3 章 地层划分与对比- 23 -由低值转换为高值。岩性表现为由下部的灰色、灰褐色厚层灰

43、岩变为上部的灰白色白云质灰岩和白云岩。SQ5：该层序界面位于中奥陶统下马家沟组与上马家沟的地层分界面。在自然伽马曲线表现为由低值突然转换为高值，且上部曲线主要以高值波动，而电阻率曲线由高值转变低值，且向上连续呈低值波动（见 LJDN1 井）。岩性上表现为由下部的灰褐色灰岩转变为灰白色白云岩。SQ6：该界面位于马家沟上部，是一区域不整合面，潜山高部位与上覆古近系沙河街组直接接触，围斜部位则被中生界侏罗系-白垩系所覆盖。（3）层序特征分析本次根据层序界面的识别，对南堡潜山奥陶系地层共划分出五个层序，分别为 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 和 SQ5，其中前 4 个层序为完整的旋回，而 SQ5由于受

44、到后期构造抬升，上部地层剥蚀严重，只划分出一个上升半旋回。SQ1 和 SQ2 组成一个超层序，这两个层序总体发育于海平面上升背景下，沉积环境由局限台地向开阔台地的转换，后期可能又逐渐过渡为局限台地想，地层岩性也从厚层灰色、灰褐色灰岩、白云质灰岩为主。这两个层序在 2 号潜山的 JDN288 井中可以识别出（图 3-8），其他钻井由于未钻穿亮甲山及以下地层而缺少该层序。华北理工大学矿业工程学院- 24 -图 3-8 JDN288 井层序地层综合柱状图SQ3 和 SQ4 组成一个超层序，这两个层序主要分布在下马家沟组的顶和底之间，层序下部以局限台地相沉积为主，发育中厚层灰色、灰褐色灰岩、泥质灰岩、

45、粉晶灰岩、鲕粒灰岩等，上部则仍以局限台地相沉积为主，以中厚层深灰色白云质灰岩，夹有薄层泥质灰岩。部分区域为潮坪沉积，主要发育灰白色灰质白云岩。SQ3 上升半旋回小于下降半旋回，代表着海平面的短期上升到缓慢下降，再到 SQ4 长期上升到快速下降，反映了该时期海平面不均匀的上下波动。SQ5 及以上组成一个超层序，但由于受到后期构造抬升造成奥陶系上部的地层缺失，只在 LJDN1 和 JDN2-82 井识别出一个上升半旋回，沉积环境为开阔台地相，上部岩性以灰绿色、深灰色灰岩夹灰白色白云质灰岩，下部为浅灰色、灰褐色灰岩、泥晶灰岩。第 3 章 地层划分与对比- 25 -综上所述，我做出研究区奥陶系层序地层

46、综合柱状图 图 3-9 南堡凹陷 2 号潜山奥陶系层序地层综合柱状图单井层序地层划分能够反映纵向上旋回的变化、沉积物类型和厚度变化以及沉积体系的变化等（图 3-9），而连井层序地层对比分析可进一步了解各个沉积层序在侧向上的分布特点以及变化规律。本次对南堡 2 号潜山分别与邻区井进行了层序地层格架对比（见图 3-10）。华北理工大学矿业工程学院- 26 -图 3-10 南堡 2 号潜山奥陶系层序地层格架对比图JDN6 井（邻井区）LDN283JDN1JDN2-82JDN280JDN288第 4 章 沉积相研究- 27 -第 4 章沉积相研究 南堡凹陷周边地区在太古-古元古界结晶基底上，发育了新元

47、古界海相碎屑岩和碳酸盐岩、下古生界海相碳酸盐岩、上古生界海陆交互-陆相沉积岩系、中生界陆相碎屑沉积岩系和新生界河湖相沉积岩系。4.1 沉积特征与沉积相 冶里组：从岩心观察可见，下部为灰褐色、灰色泥质条带灰岩，上部为灰褐色、灰色灰岩、灰质白云岩。沉积物较细，见内碎屑，推断为潮下低能环境。 亮甲山组：底部为灰色、灰褐色白云岩，中部为灰色云质灰岩，上部为灰褐色、灰色白云岩。镜下云岩见粉晶藻砂屑结构，藻沙屑内部多为粉晶化，推测以潮上泻湖沉积为主，夹有潮间、潮下低能沉积环境。 下马家沟组：下部为油斑泥灰岩、灰岩、白云岩夹灰质泥岩，中上部为灰褐色、浅灰色灰岩夹灰褐色油斑白云质灰岩。推断为潮下带沉积环境。

48、4.2 沉积相模式 研究区下古生界包括寒武系和奥陶系，是一套以碳酸盐岩为主的地层。在测井、岩芯和室内岩石薄片分析基础上，根据单井岩相分析和区域对比，可建立奥陶系沉积相模式。其沉积模式属于碳酸盐-缓坡型，其中包括了潮坪、内缓坡、中缓坡和外缓坡四个沉积相带，其相带划分和特征见图 4-1。华北理工大学矿业工程学院- 28 -图 4-1 奥陶系沉积模式图（1）潮坪相带 该相带可进一步区分为砂泥坪和云坪两种岩相类型： 砂泥坪相：主要为紫色、紫红色和红色砂岩、粉砂岩和泥岩，发育泥裂、波痕等沉积构造，有时见冲刷面，不含或含化石稀少。 云坪相：主要为灰黄色、土黄色白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩和白云质泥岩，发

49、育泥裂和假晶，局部见角砾灰岩，不含或含化石稀少。 （2）内缓坡相带 该相带可进一步区分为局限台地相和开阔台地相： 局限台地相：主要为灰色、深灰色泥质灰岩、泥晶灰岩、白云岩夹泥岩和页岩。发育水平层理，含有生物碎屑。 开阔台地相：主要为灰色、浅灰色生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩夹泥岩、粉砂岩。发育交错层理，生物碎屑丰富。 从整体看来，奥陶系在本区内，各组的沉积环境变化不大，为潮间低能环境，其主要标志为：岩石的颜色主要为氧化-还原色混杂区：岩性主要为灰岩、第 4 章 沉积相研究- 29 -白云岩、灰质白云岩、云质灰岩；镜下特征为泥晶、粉晶结构。 4.3 区域演化历史区域构造演化表明，古近纪之前，

50、研究区主要经历了三次大沉积事件，即下古生界的海相沉积、上古生界的海陆交替沉积及中生界陆源碎屑沉积。本次研究仅对奥陶系的沉积环境和沉积相带进行分析研究。 （1）下奥陶统岩相古地理特征本区冶里组厚度变化不大，一般为 80m 左右，其岩性主要为较纯的灰泥石灰岩，夹少量砾屑石灰岩。亮家山组厚度变化较大，一般 100m 左右。等厚线总体呈北东走向。该时期，随着海平面的逐渐上升，早奥陶世总体为局限海沉积，局部区域为潮坪的云灰坪，如在 JDN288 井下部钻遇厚层白云质泥灰石灰岩和灰泥石灰岩（图 4-2）图 4-2 南堡凹陷 2 号潜山早奥陶世岩相古地理图（2）中奥陶统下马家沟组岩相古地理特征下马家沟组厚度

51、较大，2 号潜山的 JDN280 井钻遇厚度超过了 200m，等厚线总体仍呈北东走向。该时期仍以局限海沉积为主，为一套较纯的灰色、深灰色厚层灰泥石灰岩，生物化石缺乏。局部区域为潮坪的灰云坪沉积，如在JDN288 井顶部钻遇一套较厚层的灰色、灰褐色灰质白云岩（图 4-3）。华北理工大学矿业工程学院- 30 -图 4-3 南堡凹陷 2 号潜山中奥陶世早马家沟期岩相古地理图总之，本区奥陶纪的古地理受构造升降和海平面升降的控制。不同阶段海侵期的古地理面貌是相似的，不同阶段海退期的古地理面貌也是相似的。从地层厚度和古地理面貌看，本区西部地层厚度和沉降幅度总体上比东部稍厚（构造抬升之前），水体总体上比东部深，这表现在早奥陶世 2 号潜山的潮坪以云灰坪为主，到早马家沟时期以灰云坪为主。 结 论- 31 -结 论 通过对南堡凹陷 2 号潜山奥陶系的系统研究，综合钻井岩心、录井剖面、测井曲线和地震资料等相关数据资料，分析得到以下结论：（1）南堡凹陷 2 号潜