徐家围子断陷下白垩统营城组四段层序地层与沉积体系发育特征

冯有良 吴河勇 刘文龙

(1.中国石油勘探开发研究院 北京 100083;2.大庆油田勘探开发研究院 黑龙江大庆 163000)

徐家围子断陷下白垩统营城组四段层序地层与沉积体系发育特征

冯有良1吴河勇2刘文龙2

(1.中国石油勘探开发研究院 北京 100083;2.大庆油田勘探开发研究院 黑龙江大庆 163000)

徐家围子断陷下白垩统营城组四段是裂谷盆地火山喷发背景下发育的粗碎屑岩地层,是天然气储层。利用该区钻井、岩芯、测井和高分辨率三维地震资料,按照层序地层的原理对营四段层序地层进行了分析,以岩相分析为基础确定了营四段沉积体系类型。研究表明徐家围子断陷营四段发育营四下层序(Sq1)和营四上层序(Sq2)两个三级层序。营四下层序发育在火山喷发后形成的孤立的3个火山湖盆之中;营四上层序(Sq2)发育在湖盆整体下沉形成的一个相对完整的湖盆之中。营四下层序发育时期湖盆分割性强、湖泊深浅悬殊,主要发育近物源的冲积扇、扇三角洲沉积体系。以发育粗砾岩,中砾岩相组合为特征。营四上层序发育在一个相对完整的大湖盆之中,发育了规模较大的北部物源辫状河三角洲体系和南部物源河流三角洲沉积体系。以发育中砾岩、细砾岩和粗砂岩相组合为特征。辫状河三角洲沉积体系以发育厚度较大,分布面积较广的砾质辫状平原为特征。河流三角洲以发育近源砾质曲流河为特征。由于湖盆古地貌背景由营四下层序沉积时期的分割性强小湖盆演化为营四上层序沉积时期的相对完整的大湖盆,主要沉积体系也由营四下层序的冲积扇和扇三角州,演变为营四上层序的辫状河三角洲和河流三角洲体系。三角洲前缘相储层物性好是天然气的优质储层。

层序地层 辫状河三角洲 扇三角洲 火山盆地 下白垩统 徐家围子断陷

裂谷盆地火山喷发背景下发育的以火山岩砾、变质岩砾和沉积岩砾为主的粗碎屑岩地层,主要发育在火山喷发较强裂的同裂谷盆地。大量的火山喷发在改变盆地古地貌的同时,火山喷发形成的火山熔岩、火山碎屑岩也可作为河流搬运的主要碎屑之一,形成具有火山喷发背景下发育的以火山岩砾为主的粗碎屑沉积体系[1,2]。松辽盆地下白垩统徐家围子断陷营城组四段(K1y4)发育的大套砾岩体,就是在盆地裂陷收敛幕营城组三段(K1y3)酸性火山岩喷发后,覆盖在该酸性火山岩之上的含大量酸性火山岩砾石的砂砾岩体。近年来随着徐家围子深层天然气的勘探开发,对该砂砾岩体沉积岩石学特征、沉积相及储层特征已有较为深入的研究[3,4]。本文主要是利用徐家围子断陷连片高分辨率三维地震、岩芯、测井、录井资料开展营四段砾质地层高精度层序地层、沉积微相发育特征研究,探讨火山岩喷发背景下砾质粗碎屑岩沉积体系发育特征及时空演变。

1 地质背景

徐家围子断陷是松辽早白垩纪同裂古盆地发育的众多断陷群中的一个。该断陷西临中央古隆起,东接朝阳沟凸起,北部以鞍部与林甸黑鱼泡断陷沟通。南与王府-莺山断陷相连(图1)。该断陷是一个总体走向北西西(NWW)的具有西断东超结构的复式箕状断陷面积5 400 km2。

徐家围子断陷构造格局在平面上可划分为徐西陡坡断裂带;宋西中央断裂带;东部缓坡带;丰乐低凸起;宋站低凸起以及安达洼陷、杏山洼陷、丰乐南洼陷、徐西洼陷等9个二级构造单元(图1)。

断陷期地层自下而上发育侏罗系火石岭组,白垩系下白垩统沙河子组、营城组。火石岭组发育安山质角砾凝灰岩夹薄层黑色泥岩、砾岩、粉砂岩及薄煤层,属于盆地的初始断陷幕。沙河子组下部发育厚层砂质泥岩夹煤层,上段发育灰色泥岩夹砂岩、砾岩,属于盆地主裂陷幕。营城组自下而上发育四个亚段:营一段为流纹岩、紫红色及灰白色凝灰岩;营二段为灰黑色砂质泥岩、绿灰和杂色砂砾岩夹煤层;营三段为厚层安山岩、安山玄武岩;营四段下部为厚层灰黑、灰色泥岩夹砂岩、砾岩;营四段上部发育厚层砾岩夹薄层砂岩,属于盆地裂陷收敛幕。营四段是盆地深层天然气勘探的主要目的层位也是本文研究的主要层段。

图1 徐家围子断陷区域位置及构造纲要图Fig.1 Regional structural location and outlinemaps of faulted depression of Xujiaweizi

2 研究方法及术语

本文对研究区营四段层序地层的划分采用Van Wagoner经典的层序地层划分方法和术语体系[5]。以三级层序作为基本层序,在三级层序单元内部再划分体系域、四级层序。

砾岩或角砾岩按照砾石或角砾的直径划分为细砾(角砾)岩、中(角砾)砾岩、粗(角砾)砾岩和巨砾(角砾)岩[6]。

研究区层序地层和沉积体系的研究基于研究区3 000 km2的高精度三维地震资料、146口井的测井曲线、26口井的岩芯资料特别是徐1-2井280 m和徐深9-1井90m的系统取芯资料的认真分析和系统研究。

层序地层单元的划分和格架的建立方法,首先是在骨干地震剖面上识别三级层序界面和体系域界面,然后是利用测井、录井及岩芯资料以合成录地震记录为纽带进行层序地层的划分和井间对比。然后在层序格架内部利用岩相、地震相、测井相和沉积构造组合资料进行沉积相识别及沉积体系发育特征研究。

图2 营四段层序划分Fig.2 The of sequence stratigraphy of the fourth member of Yingcheng Formation

3 层序地层序列

根据徐家围子断陷营四段地层发育特征,地层旋回性和岩相发育特征,把徐家围子断陷期地层序列作为一个超层序组;初始裂陷幕火石岭组为超层序1 (SSq1),主裂陷幕沙河子组为超层序2(SSq2),裂陷收敛幕营城组为超层序3(SSq3)(图2)。

在营城组超层序3(SSq3)内,对营四段砂砾岩为主的地层根据三级层序界面发育和地层旋回特征可以划分出两个三级层序即营四下层序(Sq1)和营四上层序(Sq2)。

由于营四上层序(Sq2)厚度大、发育完整,根据岩石的组合方式和测井曲线特征可在低位域可进一步划分出2个四级层序(图2)。

4 岩相及其沉积环境分析

首先根据砾石直径把营四段粗碎屑岩划分为粗砾岩相、中砾岩相、细砾岩相、粗砂岩相和中细砂岩相5个岩相大类,然后再根据每大类岩相的沉积构造、岩石结构和颜色进行岩相的进一步划分和成因解释。

4.1 粗砾岩相类(Cc)可以划分出2个岩相

粗砾岩相1(Cc1):该岩相的基本特征表现为砾石磨圆度低,分选差,粗砾和细砾大小混杂。成分主要为火山喷发岩。粉砂、细砂或细砾、中砾作为基质。沉积环境被解释为陆上近物源区的泥石流沉积(图3)。

粗砾岩相2(Cc2):该岩相的基本特征表现为砾石的轴向定向排列到叠瓦结构,差到中等磨圆度,分选中等到差。砾石为次圆到次棱角状,砂到细砾为基质,属于基质支撑的砾石轴定向排列的粗砾岩。沉积环境被解释为辫状河道沉积(图3)。

4.2 中砾岩相类(Pc)可以划分出5个岩相

中砾岩相1(Pc1):砾石成分主要为凝灰岩,砾石磨圆差到中等,砾石呈现次棱角到次圆。分选差到中等。砾石轴向杂乱,颗粒点线接触。砾石间为泥质和粉砂作基质。沉积环境被解释为近源辫状河道(图 4,Pc1,宋深5,2 886 m)。

图3 粗砾岩相Fig.3 lithofacies of cobble conglomerate

图4 Pc1-Pc5中砾岩相Fig.4 Lithofacies of pebble conglomerate from Pc1 to Pc5

中砾岩相2(Pc2):底部含粗砾磨圆好,圆到次圆。中上部为中砾到细砾。砾石轴向定向排列,局部为叠瓦状排列,点接触,砂和细砾做基质含量高。而且基质含量向上增多。沉积环境被解释为砾质砂坝或河道滞留(图4,Pc2,徐深6-3,3 517 m)。

中砾岩相3(Pc3):砾石主要为凝灰岩、流纹岩、石英。磨圆好,砾石为圆到椭圆。砾石轴向定向到叠瓦状排列,砾石间为点线接触颗粒支撑。砾石间不含或含少量砂质基质。沉积环境被解释为浅的辫状河道(图4,徐深1-2,Pc3,3 277.6 m)。

中砾岩相4(Pc4):砾石主要为凝灰岩、流纹岩、石英。磨圆好,砾石为圆到椭圆。砾石轴向定向排列。砾石间为点到线接触颗粒到基质支撑。沉积环境被解释为砾质坝沉积(图4,Pc4,徐深1-2,3 304.3 m)。

中砾岩相5(Pc5):砾石磨圆度高,砾石成分为火山岩和石英砾。砾石成叠瓦状排列。砾石间为少量砂质基质。沉积环境被解释为辫状河道(图4,Pc5,徐深6-3,3 518.85 m)。

4.3 细砾岩相类(Gc)可以划分出3个岩相

细砾岩相1(Gc1):砾石分选磨圆度较高,砾石轴向定向排列,基质到颗粒支撑。含少量粉砂质杂基。沉积环境被解释为砾质坝的上部单元(图5,Gc1,徐深6-3,3 500.98 m)。

细砾岩相2(Gc2):砾石分选好,磨圆度高。砾石成分主要为火山岩和少量石英。该细砾岩颗粒支撑,颗粒间发育粒间孔和溶蚀孔隙。沉积环境被解释为浅的辫状分支水道(图5,Gc2,徐深6-3,3 521.1 m)。

细砾岩相3(Gc3):砾石以细砾岩为主,磨圆度中等到高,分选较好。砾石轴有定向性。砾石分布于中细砂岩形成的基质中,砂质基质含量大约在25%左右。该细砾岩具有下部砾石粒度细砂质杂基含量高,中上部砾质颗粒较粗,砂质杂基含量降低的特点。沉积环境被解释为辫状三角洲河口坝或河道砂坝(图5,Gc3,徐深27,3 735.39 m)。

4.4 粗砂岩相(Cs)类可以划分为6个岩相

粗砂岩相1(Cs1):粗砂岩含细砾、到中砾,细砾石磨圆好,中砾岩磨圆度差,砾石纵向分布表现为下细上粗的反旋回结构。砂岩发育交错层理。砂岩底部与泥岩接触可发育重荷模。沉积环境被解释为(辫状河)三角洲河口坝(图7,Cs1,徐深9-1,3 651.78 m)。

粗砂岩相2(Cs2):块状粗砂岩,底部发育冲刷面和细砾,砾石叠瓦状排列。中上部为块状粗到中砂岩。沉积环境被解释为河道砂坝(图6,Cs2,徐深6-3,3 521.55 m)。

粗砂岩相3(Cs3):粗砂岩成分成熟度低主要是火山岩碎屑,发育平行层理。沉积环境被解释为河道砂坝或河口坝(图6,Cs3,徐深1-2,3 260.9 m)。

图5 细砾岩类Gc1-Gc3岩相Fig.5 Lithofacies of granular conglomerate from Gc1 to Gc3

图6 粗砂岩类Cs1-Cs6岩相Fig.6 Lithologic facies of coarse sandstone from Cs1to Cs6

图7 中砂岩类Ms1-Ms2岩相Fig.7 Lithofacies ofmedium sandstone

粗砂岩相4(Cs4):该成因相的基本特征是由多个发育冲刷面、细砾岩到粗砂的正递变层理粗砂岩构成。砾石分选磨圆度低。沉积环境被解释为水下分流河道或重力流水道(图6,Cs4,徐深1-2,3 449.1 m)。

粗砂岩相5(Cs5):基本特征是底部发育冲刷面和由细砾岩到粗砂岩的粗尾递变构成的鲍玛序列的A段,块状层理粗砂岩构成的B段和发育交错层理中粗砂岩构成鲍玛序列的C段。沉积环境被解释为重力流水道或水下分流水道(图6,Cs5,徐深1-2,3 456.01 m)。

粗砂岩相6(Cs6):该粗砂岩的基本特征是粗砂质碎屑分布在泥质基质之中,颗粒分选磨圆程度差。沉积环境被解释为水下重力流中的碎屑流沉积(图6,Cs6徐深1-2,3 457.9 m)。

4.5 中砂岩相(M s)可以划分出两个岩相

中砂岩相1(Ms1):块状结构(图7,Ms1,徐深9-1,3 646.)。沉积环境被解释为河口坝。

中砂岩相2(Ms2):中细砂岩发育波状层理,波纹间可能发育碳屑。成因被解释为河口坝(图7, Ms12,徐深9-1,3 610.59 m)。

5 沉积体系分析

营四段发育的主要沉积体系前人也作过研究,一些人认为是一套扇三角洲-湖泊体系[7],而另外一些人则认为还发育有冲积扇-河流体系、辫状河三角洲体系及湖泊体系[8]。

本文根据岩芯观察、岩相、地震相和测井相分析,结合营四段沉积时古地貌特征研究,认为营四段发育冲积扇;扇三角洲沉积体系;辫状河平原-辫状三角洲沉积体系;河流三角洲及滨浅湖沉积体系。其沉积亚相及微相特征如下:

5.1 冲积扇沉积体系

冲积扇主要发育在营四下层序(Sq1)。

冲积扇的主要岩石组合特征表现为粗砾岩、中砾岩和细砾岩与红色泥岩构成向上变细变薄序列。

按照岩石组合特征冲积扇可以细分为近端扇、扇中和远端扇三个亚相。

5.1.1 近端扇亚相

为厚层粗砾岩、中砾岩构成的正旋回。近端扇砾岩主要为分选磨圆较差、棱角、次棱角状的砾石砂泥做杂基。发育Cc1岩相。成因解释是泥石流。

5.1.2 扇中亚相

为粗砾岩、中砾岩与紫红色泥岩构成的正、反旋回。其砾岩主要为分选较好到中等,砂质及细砾为基质的砾岩。发育多个冲刷面。由Cc2及Pc1岩相构成。其成因解释是辫状分流河道。另外还有辫状分流河道间的红色泥岩。

5.1.3 扇端亚相

其岩石组合主要表现为紫红色泥岩夹薄层砂岩。其自然伽马曲线为锯齿状。

5.2 扇三角洲沉积体系

扇三角洲是冲积扇提供沉积物并主要发育于水下或完全发育于水下的楔状体,扇三角洲是活动的冲积扇与水体之间的沉积[9,10]。

扇三角洲在徐家围子断陷主要发育在营四下火山岩盆地及营四上断陷西陡坡徐西断裂带,升平凸起的周边及宋站地区。其岩相组合为一套由粗角砾岩相(Cc1,Cc2岩相)、中砾岩相(Pc1岩相)、细砾岩相(Gc3)、含砾砂岩及粗砂岩相(Cs1-5岩相)为主与紫红色泥岩、灰绿色泥岩、灰色泥岩构成向上变粗的反旋回结构。自然电位曲线表现为明显的反旋回特征。地震剖面上为楔形反射结构或前积反射结构(图8)。据岩相组合、测井相、地震相特征,扇三角洲可划分为扇三角洲平原,扇三角洲前缘和前扇三角洲三个亚相。

5.2.1 扇三角洲平原亚相

是扇三角洲的水上沉积部分。其岩相组合为角砾岩(Cc1相)、含角砾的中砾岩(Pc1相)、细砾岩(Gc3)夹灰绿色泥岩、碳质泥岩构成的正旋回。据其岩相组合和沉积构造特征,扇三角洲平原还可进一步划分为:泥石流沉积、辫状分流河道、泛滥盆地及沼泽沉积。

泥石流:以块状粗角砾岩(Cc1相)及中砾岩(Pc1)为主,角砾及砾石直径可大于64 mm,一般12 ～64 mm,呈棱角状、次棱角及次圆状。角砾及砾石主要为火山质,泥质砂岩、粉砂和细砾为基质,构成的次棱角状粗砾岩和差到中等磨圆的中砾岩(图3)。

辫状分流河道沉积:为一套含角砾的粗砾岩(Cc2相)、中砾岩(Pc2-3相)与粗砂岩(Cs2-3相)组成的正旋回结构。其底界面为冲刷面,冲刷面之上发育含角砾的粗砾岩、砂作基质,构成辫状河道底部砾石层。磨圆性较好的块状中砾岩、含砾砂岩构成辫状河道砂坝沉积。

泛滥湖盆及沼泽沉积:为一套以灰绿色泥岩、碳质泥岩夹砂岩的沉积,砂岩可发育小型沙纹交错层理、波状层理等。它们是辫状分流河道间沼泽或短期湖泛而形成的沉积。

图8 层序界面、扇三角洲和辫状河三角洲的地震反射结构(平行于沉积体系)Fig.8 Seismic reflection characteristic of sequence boundaries,fan delta and delta system of braided river(parallel to depositional system)

图9 徐深1-2井营四下层序扇三角洲沉积序列Fig.9 Fan delta succession of sequence of lower fourth member of Yingcheng Formation,Xushen1-2

5.2.2 扇三角洲前缘亚相

主要由厚层的细砾岩(Gc2-3岩相)、含砾砂岩、粗砂岩(Cs1-6岩相)相夹泥岩组成的反旋回。据其内发育的岩相组合和沉积构造特征,扇三角洲前缘可识别出:碎屑流沉积、河口坝、远砂坝、水下分流河道充填,浊流沉积和滑塌浊积岩(图9)。

碎屑流沉积:根据碎屑流形成的背景和碎屑物来源不同可把扇三角洲前缘发育的碎屑流分为近端外源碎屑流沉积和远端内源碎屑流沉积。

近端外源碎屑流沉积:为洪水携带的碎屑物入湖形成的角砾岩(Cc1相)夹灰色泥岩为主的沉积,砾石成分为来自盆缘区的火山碎屑、变质岩碎屑及沉积岩碎屑。

远端内源碎屑流:为一套细砾岩(Gc1岩相)、含砾砂岩(Cs1岩相)夹深灰色泥岩。砾岩成分主要为火山岩、岩屑角砾等,它们主要是由扇三角洲前缘斜坡滑塌块体经液化而成。在垂向上,粒度向上变细,逐渐过渡为发育平行层理、交错层理的细砂岩和砂质泥岩。这些沉积与发育鲍玛序列的浊积岩层共生,夹于暗色深湖泥岩中,属水下扇三角洲的远端部分。

河口坝:为含砾砂岩、粗砂岩(Cs1-3岩相)构成的向上变粗结构,发育交错层理、槽状交错层理、冲刷面块状层理(图6,9)。

远砂坝:为粗砂岩、细砂岩与灰色、深灰色泥岩构成的互层。砂岩发育包卷层理、波状层理、波状交错层理(图9)。

水下分流河道充填:在扇三角洲前缘亚相,大量发育水下分流河道,它们切割河口坝使单个河口坝砂体较薄。水下分流河道充填由细砾岩(Gc1-3相、粗砂岩(Cs1-2)构成正旋回结构。底界面见冲刷面,其上可发育砾岩成定向排列的细砾岩、槽状交错层理、交错层理的含砾砂岩、粗砂岩;也可发育具冲刷面、递变层理的含砾砂岩、块状含砾砂岩、粗砂岩。前者属水下牵引流分流河道,后者属重力流水道(图9)。

浊流沉积:为薄层具鲍马序列的含砾粗砂岩(Cs4-5相)与灰色、深灰色泥岩互层(图6,9),它们常发育在水下分流河道和远砂坝以远的区域。

滑塌浊积岩:为发育滑塌构造的较大规模的滑塌变形层,它主要发育在扇三角洲前缘的远端。滑塌变形构造主要表现为小褶皱、断层、塑性变形、塑性流动构造。

5.2.3 前扇三角洲亚相

主要为一套深灰色泥岩夹薄层浊积岩层(Cs4, Cs5相)。它位于扇三角洲的最底部(图9)。

扇三角洲沉积既有上述向上变粗的反旋回沉积序列,也有向上变细的正旋回沉积序列,二者虽然沉积序列相反但沉积类型相同。前者代表湖域萎缩,扇三角洲向湖泊进积,它常发育在层序高位体系域及低位体系域的早期。后者代表湖域扩展、扇三角洲退积,它常发育在湖扩体系域及低位体系域的晚期。

5.3 辫状河三角洲沉积体系

辫状河三角洲(Braided delta)被定义为由辫状分流河道平原进积到水体所形成的粗碎屑三角洲复合体[10]。辫状河平原主要由辫状河组成。辫状河三角洲在徐家围子断陷表现为近源的辫状河推进到相对开阔和坡度较缓的缓坡湖泊水体中沉积而成。沉积作用以辫状平原的垂向加积和远端辫状河三角洲的前积作用为特征。结合地震反射结构、测井曲线、岩芯和录井资料,可进一步把辫状三角洲体系划分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘、前三角洲亚相。

5.3.1 辫状河平原亚相

辫状河平原的岩石组合是由底部发育冲刷面的粗砾岩-中砾岩-细砾岩,中砾岩-细砾岩,中砾岩到粗砂岩,粗砾岩到细砂岩构成的正旋回按照多种序列组合而构成的。其基本特征是粒度向上变细,泥岩夹层增多。每个不同的正旋回都发育冲刷不整合面。其自然伽马曲线特征表现为整体为箱状底部突变接触。在垂直于河流走向的地震剖面上,其反射特征为顶平底突地弱反射(图10)。在平行于河流走向的地震剖面上其地震反射特征表现为,辫状河平原为长条形的弱反射(图8)。营四段辫状河平原是多个砾质分叉的辫状河道、砾质砂坝沉积的叠合。通过岩芯观察,总结了5种主要的沉积微相(图11,12)。

1 )辫状河道(河床滞留)

辫状河道是底部发育砂和细砾支撑的砾石轴定向排列的粗砾岩相(Cc2)-砂质支撑含粗砾的中砾岩相(Pc2)构成的正旋回。砾石定向排列,发育叠瓦状构造,砂泥杂基含量较少。

2 )浅水辫状分流河道

由分选磨圆好、颗粒支撑的中砾岩相(Pc3)和分选磨圆好颗粒支撑的细砾岩相(Gc2)构成的正旋回。底部发育冲刷面,分选磨圆好,少或不含砂质基质。

3 )废弃河道

基本特征是在辫状河道沉积的序列之上发育薄层的暗色泥岩沉积。这是河道废弃后河道演化为小湖泊或沼泽的证据。

图10 辫状河层序地震反射特征(垂直于河流走向)Fig.1 0 Seismic reflection characteristic of braided river(perpendicular to braided river)

图11 徐深6-3单井相分析Fig.1 1 Well Xushen 6-3 facies analysis

图12 徐深1-2辫状河平原沉积序列Fig.1 2 Depositional succession of braided plain ofWell Xushen1-2

4 )砾质砂坝

是由砂和细砾支撑的砾石轴向定向排列的粗砾岩相(Cc2)、砂质支撑含粗砾的中砾岩相(Pc2)、分选磨圆好点线接触基质-颗粒支撑的中砾岩相(Pc4)、磨圆度高砾石轴定向排列,基质到颗粒支撑的细砾岩相(Gc1)和发育冲刷面和底砾岩的粗砂岩相(Cs2)构成的正旋回。底部发育冲刷面(图11,12)。

5 )泥石流沉积

由分选磨圆差的含大量砂泥基质的泥质、粉砂和细砾支撑的次棱角状粗砾岩相(Cc1相)组成。它属于洪水期发育的薄层泥石流沉积。它是近源河道的基本特征。

5.3.2 辫状三角洲前缘亚相

辫状三角洲前缘在自然伽马曲线上为“齿化箱状”或“齿化漏斗状”。在地震剖面上为互层状。辫状河三角洲前缘可进一步划分为河口坝、远砂坝、水下分流河道充填等沉积微相(图13)。

1 )河口砂坝:总体为由含砾砂岩、粗砂岩构成的向上变粗的反旋回,发育反旋回结构的含砾粗砂岩相(Cs1)、大型板状交错层理的粗砂岩相(Cs3)、块状细砂岩相(Fs1)和波状层理细砂岩相(Fs2)。

2 )水下分流河道:剖面上发育在河口坝之上,为水下河道切割河口坝后形成的水下河道充填。其岩相组合为中砾岩、细砾岩、含砾粗砂岩构成正旋回结构,底部见冲刷面。发育交错层理的粗砂岩相(Cs3)、具多个微型递变层理的粗砂岩相(Cs4)、见冲刷面和底砾岩的粗砂岩相(Cs2)等。

3 )远砂坝:由中细砂岩与灰色泥岩互层,砂岩见小型交错层理,波状层理等,总体构成向上变粗的反旋回。发育块状中细砂岩相(Ms1)和波状层理中细砂岩相(Ms2)。

5.3.3 前三角洲

其岩相组合为块状灰色、深灰色泥岩夹薄层发育滑塌变形构造的由中细砂岩构成的滑塌浊积岩、发育冲刷面、鲍玛序列的含砾砂岩构成的浊积岩组成。

5.4 河流三角洲体系

图14 徐深12沉积相及层序分析Fig.1 4 Depositional facies and sequence stratigraphy,Xushen12

河流三角洲体系是徐家围子南部的一个重要的沉积体系。它发育在肇源南以及丰乐南地区。是一套细砂岩相、粗砂、砾岩夹灰色、深灰色泥岩构成的沉积序列(图14)。可以划分为以发育曲流河和泛滥平原为主的三角洲平原亚相;以发育河口坝和分流河道为主的三角洲前缘亚相;以及以发育湖相泥岩为主的前三角洲亚相。

5.4.1 三角洲平原亚相

为由发育冲刷面的砂和细砾支撑的中砾岩(Pc2)、粗砂岩相和细砂岩相夹紫红色泥岩构成的正旋回曲流河道沉积和由紫红色泥岩、灰绿色泥岩及灰色泥岩夹砂岩构成的泛滥平原沉积组成。该曲流河一个显著特征是发育砾岩沉积,这是是近物源曲流河的一个显著特征[11],砾质沉积物与高能水流有关[12]。曲线特征表现为自然伽马呈现“指状钟形”的特点。

5.4.2 三角洲前缘亚相

为粗砂岩、细砂岩与灰色泥岩构成的正反旋回。其正旋回部分为水下分流河道。水下分流河道为发育冲刷面的细砾岩和砂岩。反旋回为河口坝。河口坝主要是发育交错层理的中细砂岩和波状层理的粉砂岩。泥岩中夹的薄层砂体为远砂坝沉积。其自然伽马曲线特征表现为“钟形”和“漏斗形”共存(图14)。主要发育在丰乐地区的徐深12、徐深901到徐深10地区。

前三角洲亚相:主要表现为灰色、深灰色泥岩夹薄层砂岩。

5.5 滨浅湖沉积体系

其岩相特征主要表现为粗砂岩相、细砂岩相与灰色、紫灰色泥岩互层构成的向上变细变薄序列和向上变粗变厚序列的组合。其中厚层砂岩为浅湖砂坝,薄层砂岩为滨湖砂滩。灰色泥质沉积为浅湖泥质沉积。红色泥岩为滨湖泥质沉积。其自然伽马曲线为齿状,电阻率为尖峰状。

6 古地貌背景与沉积相的展布特征

沉积体系的发育和相的展布受湖盆古地貌和古构造背景的控制[13,14]。营四下Sq1层序发育在徐家围子断陷酸性火山岩喷发后形成的分割性强的3个湖泊之中。其特点是湖盆小、深浅悬殊。丰乐低凸起南部和西北部昌德东地区发育近物源的冲积扇及泛滥平原。其中盆缘的沟谷对应部位是冲积扇发育的位置[13,15]。而升平凸起以东湖盆面积大且深,沿沟谷进入湖盆的粗碎屑形成多个扇三角洲复合体。其中扇三角洲平原和前缘亚相发育在能提供物源的湖盆边缘凸起及隆起较大的中北部及西部。半深湖和前三角洲亚相则发育在南部靠近丰乐低凸起一侧(图15)。

图15 Sq1和Sq2沉积相图Fig.1 5 Depositional faciesmaps of Sq1 and Sq2

营四上Sq2层序发育在早期3个相互孤立的湖盆被充填变为统一的大湖盆之中。碎屑物沿宋西断裂由北部的安达地区进入湖盆。由于地貌坡度相对较缓,河流搬运距离较大,形成了辫状河三角洲体系[16,17]。其辫状河三角洲平原亚相发育在安达凸起以东,厚度大、分布面积广。其前缘部分发育在辫状河三角洲平原与前三角洲之间的过渡部位,相带窄。升平凸起以西的昌德东地区发育近物源的扇三角洲沉积。湖盆南部,由于地形更为平坦,发育了河流三角洲体系。三角洲平原发育在肇州以东及东南地区,前缘亚相发育在平原亚相与前三角之间的徐深12、16、10井一带(图15)。

7 层序体系域发育特征

徐家围子断陷营四段以粗碎屑岩为主的地层发育在营三段中酸性火山岩喷发的背景之上。营四下(Sq1)层序发育在丰乐低凸起南北三个相互孤立的湖盆之中。其中丰乐南湖盆和昌德东湖盆主要发育冲积型层序。低位域(LST)发育冲积扇,湖扩展域(EST)和高位域(HST)发育泛滥平原沉积。丰乐低凸起以北的湖盆,主要发育以扇三角洲为主的层序。低位域分布局限,发育在陡坡一侧为小型进积型扇三角洲,湖扩展域发育退积型扇三角洲,高位域发育大型进积型扇三角洲。营四上层序(Sq2)发育在一个相对完整的湖盆之中,地形坡度较缓。在丰乐低凸起以北低位域(LST)发育厚度较大的辫状河平原亚相及较小规模的前缘亚相,湖扩展体系域(EST)发育小型辫状河三角洲,高位域(HST)发育进积型辫状河三角洲。在丰乐低凸起以南低位域发育辫状河,湖扩展和高位域发育曲流河和泛滥平原。昌德东地区,低位域、湖扩展域和高位域都发育扇三角沉积体系。但层序低位域扇三角洲平原亚相较发育,湖扩展域扇三角洲分布范围最小,高位域扇三角洲总体较发育(图15,16)。

8 结论

通过对徐家围子营四段层序地层和沉积体系分析本文得出如下结论:

图16 沉积相及层序地层剖面(剖面位置见图15)Fig.1 6 Depositional facies and sequence stratigraphy sections

(1)营四段发育两个三级层序,即营四下层序(Sq1)和营四上层序(Sq2)。营四下层序发育在火山喷发后形成的相互分割的3个火山湖盆之中;营四上层序(Sq2)发育在湖盆整体下沉形成的一个相对完整的大型湖盆之中。

(2)营四下层序发育时期湖盆分割性强、湖泊深浅悬殊,主要发育近物源的冲积扇、扇三角洲沉积体系。营四上层序发育在一个相对完整的大型湖盆之中,地形坡度较缓,除发育近源扇三角洲沉积体系外,在湖盆的北部升平突起以东,发育了规模较大的北部物源辫状河三角洲体系。在盆地南部发育了南部物源河流三角洲沉积体系。

(3)由于湖盆古地貌背景由营四下层序沉积时期的分割性小湖盆演化为营四上层序沉积时期的相对完整的大湖盆,主要沉积体系也由营四下层序的扇三角州,演变部为营四上层序的辫状河三角洲和河流三角洲体系。

(4)营四上层序的辫状河三角洲沉积体系发育在湖盆古地貌坡度相对较缓、河流搬运距离较长的升平突起以东,辫状河由北部的安达地区沿宋西断裂进入湖盆形成了较大规模的辫状河三角洲体系,以发育较大规模的砾质辫状河平原亚相和较窄的前缘亚相为特征。碎屑普遍据有磨圆好,分选较差的特点。盆地南部的河流三角洲沉积体系发育在更为平缓的古地貌背景上,曲流河及平原亚相发育但碎屑粒度较粗,前缘亚相分布范围较小。

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Sequence Stratigraphy and Depositional Characteristics of the 4th M ember of Yingcheng Formation of Lower Cretaceous,Rifted Depression of Xujiaweizi,Songliao Basin

FENG You-liang1WU He-yong2LIUWen-long2

(1.Petroleum Exploration and Development Institute,Petrochina,Beijing 100083; 2.Petroleum Exploration and Development Institute,Daqing Oil Field,Daqing,Heilongjiang 163000)

The 4thmember of Yingcheng Formation of lower Cretaceous is a series of stratigraphy of coarse clastic rock deposited in a background of volcano erupting of riftbasin of Xujiaweizi faulted depression.It is the reservoir for natural gas pool.Using 3D seismic data of high resolution,cores,drilling logs and log curves,the framework of sequence stratigraphy and depositional systems of the 4thmemberwere established by this paper based on sequence principle and the way of lithofacies analysis,respectively.Two third-order sequences were identified in the fourth member of Yingcheng Formation of lower Cretaceous in Xujiaweizi rifted depression.The sequence 1of lower fourth member (Sq1)of Yingcheng Formation was deposited in three geographically isolated volcano lakes formed by volcano erupting;the sequence 2 of the upper fourth member(Sq2)of Yingcheng Formation was deposited in a relative whole lake,because of the depression subsidence.Lakes during Sq1period were well divided,in great disparity of depth, and mostly developed sedimentary systems of alluvial fan and fan delta being adjacent to the uplifts and characterized by lithofacies associations of cobble conglomerate and pebble conglomerate.Sq2was formed in a relative whole lake, and developed a large scale sedimentary system of braided delta in the northern part of the depression and a sedimentary system of fluvial delta in the southern part of the depression.The two kinds of sedimentary system are characterized by lithofacies assemblages of pebble conglomerate,granular conglomerate,and coarse sandstone.The depositional system of braided delta is characterized by braided delta plain,composed of conglomerates,the thickness ofwhich is greatand the area ofwhich is large.The depositional system of fluvial delta is characterized by proximalmeandering river of conglomerate.Because of evolution of paleogeomorphology background from three small isolated lakes during Sq1period to a relative whole lake in Sq2,depositional systems of alluvial fan and fan delta during Sq1period changed to depositional system of braided river delta and depositional system of fluvial delta during Sq2period.The frontof delta is good reservoirs favorable for nature gas.

sequence stratigraphy;braided delta;fan delta;volcano basin;lower Cretaceous;Xujiaweizi fault depression

冯有良 男 1963年出生 博士 高级工程师 层序地层及沉积储层 E-mail:fyouliang@petrochina.com.cn

P512.2

A

1000-0550(2011)05-0889-17

2010-07-13;收修改稿日期:2010-12-13