奈曼凹陷白垩系九佛堂组物源分析

2009-05-25王莹侯中健刘红岩

特种油气藏 2009年2期

王　莹　侯中健　刘红岩

文章编号：1006-6535(2009)02-0034-03

摘要：为了确定奈曼凹陷白垩系九佛堂组沉积物源及古气候条件，采用薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜等手段，对奈曼凹陷白垩系九佛堂组砂岩碎屑及粘土矿物含量变化规律进行了分析，确定了目的层砂岩的岩石学特征及物源特征。研究表明，奈曼凹陷九佛堂组主要沉积于火山带内的局部盆地，沉积物源为侏罗纪东北地区大规模火山喷发所形成的火山岩，沉积具有埋藏快速、物源集中等特征，沉积期古气候较湿润。

关键词：奈曼凹陷；九佛堂组；物源分析；三角图；古气候

中图分类号：TE121.3

文献标识码：A

前言

碎屑物源分析是物源区分析中岩石沉积属性分析的一种，是目前物源区分析中发展最快、最可靠的方法。该方法能够判断古陆或侵蚀区的存在，还原古陆地形特征，恢复古河流体系，确定物源区母源性质及构造背景^[1]。奈曼凹陷构造复杂、勘探程度低，对凹陷内九佛堂组采用Dickinson碎屑砂岩三角图解法，综合沉积背景、薄片鉴定、分析化验等资料开展沉积物源分析，为沉积体系研究、区域地层对比及储层评价预测等提供了有力支持。

1 地质概况

奈曼凹陷为海西期褶皱基底上发育起来的中新生代凹陷，其形成主要受红山—八里罕断裂和西拉木伦河断裂控制，为西陡东缓的不对称箕状，总体形态为NE向长条形，为开鲁盆地西南侧的一个次级负向构造单元。凹陷平面上由西向东分为西部斜坡带、中央洼陷带和东部缓坡带3个二级构造带。中央洼陷带沉积地层发育最全、埋藏深度最大，为凹陷主力生油洼陷。九佛堂组沉积岩性以紫灰或黄绿色粉砂质页岩、页岩、粉砂岩及砂岩为主，含有介形虫、双壳类、叶肢介、植物及孢粉等化石^[2]，与下伏义县组呈假整合接触，与上覆阜新组呈整合接触。

2 物源分析

2.1 碎屑矿物组成

2.1.1 砂岩成分分析

奈1-52-50井岩心薄片鉴定显示：九佛堂组砂岩矿物成分中岩屑含量最高(51%～86%)，长石含量次之(11%～35%)，石英含量较低(4%～14%)，反映近源快速堆积特征^[3]。岩屑、石英、长石的含量还随深度呈规律性变化，可划分为3段：1 718.5～1 593.4 m，石英、长石含量整体增加，岩屑含量相应减少，反映沉积环境水体不断加深；1 593.4～1 444.8 m，石英、长石含量整体减少，岩屑含量相应增加，反映湖盆萎缩，反映沉积环境水体变浅；1 444.8～1 442.0 m，石英、长石含量急剧增加，岩屑含量迅速减少，反映沉积环境水体快速加深(图1)。

2.1.2 砂岩岩石类型

为确定九佛堂组砂岩类型，将奈1、奈3、奈4和奈1-52-50井岩心砂岩成分含量投点于砂岩三角图中(图2)。由图2可以看出，九佛堂组砂岩以岩屑砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩。另外，大部分样品点落在斜率为0.8的直线上，反映物源相对集中，物源类型单一，同时反映源岩易风化、剥蚀，搬运距离较短、沉积速度较快。

2.2 物源分析

第2期王莹等：奈曼凹陷白垩系九佛堂组物源分析奈曼凹陷古基底增生于华北陆缘，由于西拉木伦河断裂带俯冲引起强烈岩浆侵入作用，使大陆边缘过渡型地壳转化为稳定陆壳，至白垩世已经形成断陷盆地^[4]。为确定九佛堂组沉积物源，将奈1、奈3、奈4和奈1-52-50井岩心矿物成分投点于Dickinson QFL三角图(图3)^[5]，反映九佛堂组沉积于未切割岛弧区。未切割的岛弧区，火山岩风化后形成的碎屑物由火山成因高地沿活动岛弧或陆缘流出，可能沉积于海沟、前弧盆地、边缘海等位置，也可能沉积于火山带内的局部盆地^[5]。结合奈曼凹陷发育史分析认为，九佛堂组应为火山带内的局部盆地沉积，而其沉积物源为侏罗纪大规模火山喷发形成的火山岩。

3 古气候分析

粘土矿物形成于地表风化作用，不同气候条件，特别是不同的温度和湿度条件，形成粘土矿物的矿物组合和结构不同，虽然后期沉积、埋藏过程对粘土矿物特征具有一定的改造和影响，但根据粘土矿物特征，仍能够了解其形成时的古气候条件^[6]。

奈2井粘土矿物电镜分析和X射线衍射分析，伊利石含量变化区间为20.1%～72.9%，伊利石/蒙脱石混层混层含量变化区间为26.3%～77.5%(图4)。伊利石形成于温暖或寒冷少雨的气候条件，当气候向湿润转化，伊利石将转化为蒙脱石，因此，伊利石/蒙脱石混层代表气候逐渐转为潮湿，当气候条件变为湿热时，伊利石将转化为高岭石^[7]。奈2井粘土矿物中伊利石与伊利石/蒙脱石混层含量关系(伊利石减少，伊蒙混层增加)表明，奈曼凹陷九佛堂组沉积期内古气候总体趋于湿润，中间曾出现阶段性干燥。