松辽盆地黒帝庙地区姚一段浅水三角洲沉积特征及沉积演化＊

亚东菊，张金亮，赵红娟

（1．中国海洋大学海洋地球科学学院，山东青岛266100；2．北京师范大学资源学院，北京100875）

松辽盆地黒帝庙地区姚一段浅水三角洲沉积特征及沉积演化＊

亚东菊1，张金亮2，赵红娟1

（1．中国海洋大学海洋地球科学学院，山东青岛266100；2．北京师范大学资源学院，北京100875）

根据岩心、测井解释、录井资料和地震资料，对姚一段的沉积微相类型、展布特征及其沉积演化规律进行了系统研究，结果表明黒帝庙地区姚一段发育浅水三角洲沉积体系。本次研究建立了浅水三角洲沉积体系的沉积模式，其可划分出浅水三角洲平原、浅水三角洲前缘和前浅水三角洲，根据不同的沉积特征，各亚相可进一步划分为多种沉积微相。与正常三角洲不同的是，浅水三角洲前缘河口沙坝不发育，且在该地区前浅水三角洲地带发育出露湖面的浅滩。

浅水三角洲；姚一段；黒帝庙地区；沉积模式

长期以来，国内外学者对于浅水三角洲沉积已进行了较细致研究［1－3］，认为浅水三角洲以分流河道砂为骨架，前缘中河口沙坝不发育，在河口处不一定形成大面积反韵律砂，且砂体分布明显受控于分流河道的分流作用，砂体可以呈带状集中分布，也可以在局部地区集中发育。前人对松辽盆地姚家组已进行了很多研究，并发表了多篇论文［3－9］，但大多是围绕松辽盆地北部和中部地区姚家组层序地层、沉积相、古湖泊演化特征和古生物等方面进行的研究。其中，楼章华［3］等对松辽盆地北部浅水三角洲进行过相关研究。黒帝庙地区位于松辽盆地南部，姚家组地层以棕红色泥岩为主，砂岩主要为泥质粉砂岩、碳质粉砂岩、粉砂岩和细砂岩。为弄清黒帝庙地区姚一段组的沉积特征，结合前人的研究成果，本文力图准确解释姚一段的沉积体系特征，建立相应的沉积模式，从而更加深入的研究松辽盆地南部姚一段的演化过程。

1 地质背景

松辽盆地是我国大型中、新生代具断坳双重结构的陆相含油气盆地。长岭凹陷位于松辽盆地南部中央坳陷区南部，其东西两侧分别为红岗阶地及华字井阶地，是纵贯松辽盆地南部中央坳陷区的大型凹陷。它包含3个次级构造单元，由北向南依次为：乾安次凹陷、大情字井低隆起和黑帝庙次凹陷。黒帝庙地区位于长岭凹陷最南端，东西两侧为新星公司登记区夹持，南为西南隆起，北临大情字井油田，勘探面积2 500 km2（见图1）。

松辽盆地地层发育特征明显受盆地演化各阶段的构造背景制约，其中白垩系是松辽盆地油气勘探的主要目的层。白垩系主要地层从下向上依次发育下统的泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组，白垩系上统的四方台组、明水组（见表1）。其中姚家组可分为姚一段和姚二、三段，姚一段为葡萄花油层，其油藏类型为砂岩透镜体油气藏，平面上分布不连续，埋深相对较浅，且与其他油层叠置［2］。

图1 松辽盆地南部中央坳陷区黑帝庙地区位置图Fig．1 Sketch map showing the location of the Heidimiao Area

表1 松辽盆地白垩系地层简表Table 1 Stratigraphic division of the Cretaceous，Songliao Basin

本文通过对黒帝庙地区姚一段沉积特征的具体研究，探讨该地区浅水三角洲沉积演化过程。姚家组沉积早期湖盆整体抬升，水体变浅，氧化强烈，物源供应不足，造成沉积速率低，非补偿性的沉积特征明显，与下伏青山口组呈整合—假整合接触［2，4－6］。姚一段底界是古松辽湖盆经历青山口组沉积末期振荡性回返抬升之后，湖盆再次振荡性下降接受沉积的结果。青山口组沉积末期的构造运动，造成了盆地边缘及东南隆起区抬升幅度较大，受古地形控制，致使姚家组与青山口组之间存在沉积间断，即到青三段沉积后期，部分地区开始出露水面，湖水范围缩到最小，到姚一段沉积早期湖盆下降又开始以红层大面积沉积于青三段不同层位之上。姚一段随盆地北部抬升，湖盆萎缩，沉积中心沿大安和乾安分布。姚一段以红棕色泥岩为主，夹灰绿色粉砂质泥岩，显示了姚一段为陆上或浅水氧化环境。本文通过对研究区内6口取心井、169口探井和测井资料综合分析，确定了黒帝庙地区姚一段的沉积相特征。在此基础上，进一步绘制了姚一段各沉积时期的砂岩等厚图，为研究姚一段各沉积时期沉积微相和沉积演化特征提供了基础。

2 浅水三角洲

在对研究区6口取心井详细岩心观察和描述的基础上，结合区域地质资料，综合运用探井和开发井的钻井、录井、测井、测试及各项分析鉴定等资料，对黑帝庙地区姚一段的沉积特征和沉积相类型有了较全面的认识，认为研究区主要发育浅水三角洲。根据岩性组合特征、沉积构造和砂体分布形态，可分为浅水三角洲平原、浅水三角洲前缘和前浅水三角洲，其中，平原面积最为广阔，前缘和前浅水三角洲亚相带较窄，这是浅水三角洲区别于正常三角洲的特点之一。

2．1 浅水三角洲平原

系浅水三角洲的水上部分，该研究区内浅水三角洲平原可进一步划分为分流河道、决口扇和决口水道、水上分流间、泛滥平原、河漫滩和河漫湖泊等沉积微相。其中，泛滥平原最为发育，以红棕色泥岩为主，砂体以分流河道砂为骨架。

2．1．1 分流河道 分流河道主要由粗砂岩、细砂岩、粉细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩组成正韵律结构，具有冲刷叠覆现象。单个河道底部有微冲刷，其上有滞留磨圆状泥砾和少量砾石，主要发育槽状交错层理（见图2a和图2b）、楔状交错层理、板状交错层理、平行层理、水流沙纹层理（见图2c）和波状层理等沉积构造，构成向上变细的沉积层序（见图3），还常见变形构造（见图2d）和生物扰动构造等。自然电位曲线幅度为高幅—中幅，组合形态为平滑箱形或钟形、齿化箱形和钟形。由分流河道砂体中心向两侧或河流末端延伸，随砂岩岩性变细以及泥质隔夹层数量增多，曲线幅度由高幅变为低幅，形态由平滑性逐渐齿化，即由平滑箱形演化为齿化箱形或钟形。

2．1．2 决口扇和决口水道 当洪水漫溢河床，冲决天然堤向分流间地区倾泻时，便在天然堤外侧的分流间沉积层之上形成扇状沉积体，这就是决口沉积，即决口扇。该地区决口水道由厚度较薄的粉砂岩、泥质粉砂岩组成，含泥砾，变形构造发育。

2．1．3 水上分流间 水上分流间地区以泥质沉积为主，平行层理、波状－透镜状层理发育，常见变形构造，生物扰动构造强烈，自然电位和自然伽马曲线呈指状或比较平直，幅度较小。

图3 黒帝庙地区黑157井姚一段分流河道沉积特征Fig．3 Sedimentary characteristics of distributary channel of Well Hei 157in the 1st member of Yaojia Formation，Heidimiao area

2．1．4 泛滥平原 在河流迅速侧向迁移的情况下，天然堤发育不良，洪水泛滥可形成广阔的河漫沉积区，沉积物不仅有泥质，而且还有大量砂质沉积，这时堤岸亚相和河漫亚相已无什么区别，故统称为泛滥平原沉积。姚一段沉积时期，泛滥平原面积较广，主要发育红棕色泥岩，含少量粉砂质泥岩，砂岩不发育，有少量泥质粉砂岩。

2．1．5 河漫滩 河漫滩是河床外侧河谷底部较平坦的部分，平水期无水，洪水期水流满溢出河床，淹没平坦的谷底，形成河漫滩沉积。该地区河漫滩沉积以泥质粉砂岩为主，发育沙纹层理、波状－透镜状层理。

2．1．6 河漫湖泊 洪水期后，河漫滩上的低洼地区就会积水，加上河床高于两侧低地，成为低地积水区的地下水的源泉，使低洼地带能长期积水形成河漫湖泊。该地区河漫湖泊以泥岩和粉砂岩沉积为主，层理一般发育不好。

2．2 浅水三角洲前缘

浅水三角洲前缘是河流入湖处以下受河流和浅水湖泊共同作用的沉积地带，主要包括水下分流河道、河口沙坝、前缘沙席（席状砂）等微相类型。

2．2．1 水下分流河道 水下分流河道是陆上分流河道的水下延伸［10－12］。由于研究区地形较平缓，湖泊水动力在向湖岸长距离推进的过程中与底面沉积物摩擦，能量减弱，湖泊水动力相对河流动力较弱［3］，形成以河流作用为主的水下分流河道相，主要由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩组成正韵律结构。自然电位曲线为高幅－中幅，形态为平滑箱型或钟形和齿化箱型或钟形。通过黑157井－黑159井－黑143井－黑88井的测井相，对水下分流河道沉积特征进行研究（见图4），黑157井是发育于浅水三角洲平原相的取心井，在测井曲线显示段发育分流河道沉积（见图3），根据测井相理论，黑88井测井曲线反映了正韵律沉积特征，水流能量逐渐减弱以及物源供应的不断减少，代表一期河道沉积从发生、发展到消亡的过程［13－14］。

2．2．2 河口沙坝 浅水三角洲前缘中河口沙坝不同于正常三角洲之处是河口沙坝不发育，其砂体分布不具有席状特征，而是一种相对局限，仅在局部区域分布的窄条带状展布的砂体类型［1］，主要是水下分流河道砂叠加的结果。黒帝庙地区浅水三角洲前缘中，在姚一下段黑49井、黑51井、黑103井和黑104井井区可见反韵律砂体存在，其他地区反韵律特征不明显。自然电位曲线幅度中幅—高幅，组合形态为平滑箱型或钟形和齿化箱型或钟形，由河口沙坝主体向侧缘，自然电位幅度逐渐降低，同时曲线齿化严重。

2．2．3 前缘沙席 前缘沙席是河口沙坝和部分水下分流河道砂受改造和簸选后重新沉积于河口沙坝前部或侧翼的薄层状砂体（河口沙坝侧翼沉积和远沙坝沉积）。其砂体厚度较薄，砂质较纯，见水平微波状层理、沙纹层理，生物虫孔构造发育。自然电位曲线幅度多中幅—低幅，组合形态为指形、锥形或锯齿形，有时甚至出现平直形。

2．3 前浅水三角洲

前浅水三角洲是河流推进到地形平缓的滨浅湖地带形成的沉积类型，深湖、半深湖不发育，沉积环境的水体比末端扇沉积深，而比正常三角洲水体要浅。泥岩主要以棕色、杂色、灰绿色的块状泥岩为主。在本研究区，由于湖浪作用，少量粉砂岩和泥质粉砂岩被搬运迁移至前浅水三角洲中，形成反韵律或韵律不明显砂质浅滩，并出露出湖面。

2．3．1 浅滩 浅滩是浅水三角洲前缘受波浪冲洗与改造使碎屑物质再分配形成，在前浅水三角洲局部地区形成的出露湖面的砂质沉积体［12］，如姚一下段黑53井、黑54井、黑73井和黑118井等井区。浅滩沉积物较细，以红色和棕褐色粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩为主，含少量灰色粉砂质泥岩，分选性不好，成分成熟度较差。在垂向上表现为红色砂岩与红色和棕褐色泥岩互层，自下向上总体显示泥岩由灰色变为棕褐色和红色，粒度由细变粗再变细，砂岩厚度由薄变厚再变薄的复合反韵律。

3 姚一段浅水三角洲沉积相展布及其演化规律

在姚一段沉积初期松辽盆地曾经历短暂的挤压抬升作用，而后又开始沉降，重新接受沉积，湖盆整体抬升，气候持续干热，湖水迅速变浅，有机质的沉积环境由还原变为氧化。由于姚家层序湖盆地势高差小，河流下切作用不明显，发育浅水三角洲沉积体系，主要为陆上或浅水氧化环境，部分区域出现弱还原环境（见图5）。砂岩分选较差，泥质含量较高，单层砂岩厚度较薄。

图4 分流河道—水下分流河道测井相演化Fig．4 the electrofacies evolution from distributary channel to Underwater distributary channel

图5 黒帝庙地区姚一段浅水三角洲沉积模式Fig．5 Shallow－water delta sedimentary facies model of the 1st member of Yaojia Formation，Heidimiao area

根据姚一段地层分布特征，姚一段可进一步划分为姚一下、中和上段。不同沉积时期沉积相分布特征不同，但黒帝庙地区姚一段总体上表现为水退型沉积。

3．1 姚一下段沉积时期

姚一下段沉积时期，物源主要来自西部、西南部和南部。姚一下段砂体主要分布在研究区西部和南部地区，砂体厚度大都介于0．6～15．2m之间，最大值15．2 m出现在中部，大致顺物源和垂直物源方向，砂体厚度是逐渐减小的，北部砂体厚度较薄（见图6a）。该时期主要发育浅水三角洲平原和浅水三角洲前缘亚相，前浅水三角洲面积较小，砂体以分流河道砂和前缘砂席为主，河口沙坝砂体较发育，砂体由分流河道向两侧厚度逐渐变小，由平原向湖盆方向也逐渐变小（见图7a）。

图6 黒帝庙地区姚一段各沉积时期砂岩等厚图Fig．6 Isopach map of sandstone in different stages of the 1st member of Yaojia Formation，Heidimiao area

图7 黒帝庙地区姚一段各沉积时期沉积相平面图Fig．7 Sedimentary facies of different stages of the 1st member of Yaojia Formation，Heidimiao area

3．2 姚一中段沉积时期

姚一中段沉积时期，物源主要来自西部和南部，西南部物源不发育。姚一中段砂体主要分布在研究区西部和南部地区，较姚一下段砂体厚度有所减小，砂体厚度大都介于0．1～9．4m之间，最大值9．4m出现在西部，中部砂体厚度较薄（见图6b）。浅水三角洲平原和前浅水三角洲的面积较姚一下段有所增大，而浅水三角洲前缘的面积则减小，砂体以分流河道砂为骨架（见图7b）。

3．3 姚一上段沉积时期

姚一上段沉积时期，物源主要来自西北部、西部和南部，西南部物源仍不发育。姚一上段砂体主要分布在研究区西北部和南部地区，砂体厚度一般在0．1～8．8m之间，最大值8．8m出现在西北部，砂体在姚一段中最不发育，东北部砂体最薄（见图6c）。与姚一中段相比，浅水三角洲平原相带进一步变宽，而浅水三角洲前缘和前浅水三角洲的面积则有所减小（见图7c）。

4 结论

（1）姚一段沉积时期湖盆整体抬升，属于水退型沉积，主要发育浅水三角洲沉积。在纵向上，沉积范围逐渐缩小，浅水三角洲平原面积逐渐加大，浅水三角洲前缘和前浅水三角洲面积随之减小。

（2）浅水三角洲河口沙坝不发育，是水下分流河道砂相互叠加的效果，在波浪作用下，部分水下分流河道砂和河口沙坝被改造迁移到前缘沙席中。水下分流河道砂和前缘沙席砂被搬运到前浅水三角洲中，被改造成孤立的露出水面的浅滩。浅水三角洲前缘和前浅水三角洲的过渡地带，可发育透镜状岩性油藏。

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Shallow－Water Delta Sedimentary Characteristic and Evolution of the 1stMember of Yaojia Formation，Heidimiao Area

YA Dong－Ju1，ZHANG Jin－Liang2，ZHAO Hong－Juan1
（1．College of Marine Geosciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2．College of Resources Science ＆Technology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China）

According to core observation，logging data and seismic survey，the sedimentary facies types of the 1st member of Yaojia Formation，distribution and evolution of Heidimiao area were studied systematically．The research showed shallow－water delta facies deposited in the 1st member of Yaojia Formation．The model of the shallow－water delta sedimentary system of the region of interest was established．Shallow－water delta could be divided into shallow－water delta plain，shallow－water delta front and prodelta．Based on the different sedimentary characteristics，different subfacies conld be further divided into a variety of sedimentary facies．Different from normal delta，distributary mouth bar was poorly developed in the shallow－water delta front，and shoal patch develop in the prodelta which exposed the shallow lake．Key words： shallow－water delta；the 1st member of Yaojia Formation；Heidimiao area；sedimentary model

P512．2

A

1672－5174（2011）05Ⅱ－299－06

国家科技支撑计划（2006BAC18B05）；山东省自然科学基金（2009ZRB0213）项目资助

2011－04－05；

2011－05－17

亚东菊（1983－），女，硕士生。E－mail：dongju911＠163．com

责任编辑 徐 环