松辽盆地北部汪家屯地区泉四段沉积相特征

林铁峰 （中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）

胡明毅，蔡全升 （长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100）

白垩系泉头组 （K1q）是松辽盆地北部三肇凹陷最主要的勘探层位之一，油藏类型以岩性油藏为主，这一点已经被勘探实践所证实[1～4]。但由于地层划分不够精细，K1q砂体以河道砂沉积为主，单层砂厚较小，横向变化快，砂体空间展布规律复杂，造成目前其所对应的扶杨油层动用程度一直较低。针对这一问题，一些学者通过沉积相分析做了大量工作，但大多是从中小比例尺的角度进行的研究[5～11]。而随着盆地进入岩性油气藏勘探阶段，上述尺度沉积相分析已不能满足油气勘探的需要，沉积相精细化研究就显得尤为重要。为此，以三肇凹陷北部汪家屯地区泉头组四段 （K1q4）为研究层位，在前人研究的基础上，根据岩心、录井、测井以及地震等资料，结合区域地质背景，通过层序地层划分，在层序格架内对研究区K1q4沉积相类型以及平面展布特征和演化规律进行了详细研究，以期能够为该区砂体储层预测和加快盆地隐蔽油气藏勘探提供一定的参考依据。

1 区域地质背景

松辽盆地位于我国东北地区，是目前世界上已发现的油气资源最为丰富的陆相沉积盆地，其中新生代的形成演化先后经历了热隆张裂、断陷、拗陷、萎缩4个不同的阶段，具有先断后拗的双层结构。研究区位于盆地北部三肇凹陷北端，毗邻明水阶地和绥棱背斜带，总面积约300km2（图1）。K1q4沉积期，松辽盆地处于湖盆拗陷扩张阶段，湖平面不断上升并在K1q4沉积末期上升到最大湖泛面，以该段顶部发育青山口组（K2q）黑色油页岩为显著特征。该时期，三肇凹陷在构造拉张作用下稳定沉降，凹陷内部地势平缓，地形坡度小于1°，气候干热，古水体较浅且动荡频繁，受北部物源控制，研究区总体上发育一套退积型湖盆浅水三角洲沉积[6]。

图1 研究区构造位置图

2 层序地层特征

K1q由下至上划分为4段，分别是泉一段～泉四段 （K1q1～K1q4），该次研究层段即为K1q4。在K1q沉积时期，由于盆地持续下拗，湖平面不断上升，K1q4整体上表现为一套湖侵沉积序列，具有正旋回沉积结构特征，其底界面为1个Ⅲ级层序界面，以界面之上发育古土壤层和多期垂向叠置河道砂沉积为特征，顶界面为K1q－K2q沉积期的最大湖泛面，界面之上发育盆地级的青山口组一段 （K2q1）黑色油页。根据岩性、测井响应以及沉积旋回等特征，将K1q4划分为3个Ⅳ级层序，分别是Q4－sq1、Q4－sq2、Q4－sq3（图2）。Q4－sq1主要为棕色或灰绿色河道砂沉积，夹少量紫红色泥岩或粉砂质泥岩；Q4－sq2河道砂沉积较少，紫红色与灰绿色泥岩频繁交替出现；Q4－sq3沉积物粒度较细，砂泥岩颜色均为灰色或灰绿色。每个Ⅵ级层序的厚度均在20～30m左右，以发育正旋回沉积为特征。

图2 汪家屯地区K1q4层序地层和沉积相综合柱状图

3 沉积相类型及微相划分

研究区K1q4主要为一套浅水三角洲沉积。根据岩心、录井、测井、地震等资料，可划分为三角洲平原和三角洲前缘2个亚相，进一步可划分为水上分流河道、决口河道、决口扇、分流河道间及水下分流河道、水下决口扇、支流间湾等多个沉积微相。

3.1 三角洲平原亚相

在研究区，浅水三角洲平原亚相主要发育于K1q4中下部，以厚层砂体发育为特征，且具有正旋回沉积结构。河道砂体主要由棕色或灰色粉细砂岩构成，底部常具冲刷面构造，并发育槽状、板状等交错层理，砂岩的展布明显受到分流河道的控制。另外，平原亚相中的泥岩颜色通常以紫红色为主，并含有大量钙质结核和少量植物碎片。根据岩心、录井、测井等资料识别出了分流河道、决口河道、决口扇和分流河道间等多个沉积微相，其测井响应特征可见图3。

1）分流河道 分流河道为三角洲平原砂体沉积的骨架网络，其岩性由下至上主要由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等组成，具有典型的正韵律沉积结构特征。砂体底部常见冲刷面或泥砾，自下而上发育槽状交错层理，板状交错层理，平行层理以及流水沙纹层理，泥质粉砂岩中可见波状层理。河道砂体在自然伽马测井曲线上通常显示为高幅箱形或钟形的特点 （图3（a））。

2）决口河道 决口河道规模通常小于正常分流河道，岩性主要为棕色或灰色粉砂岩、泥质粉砂岩，砂体连续沉积厚度相对较薄，砂体底部通常与泥岩突变接触，在自然伽马测井曲线上表现为指状或钟形（图3 （b））。

3）决口扇 决口扇微相沉积物主要为粉砂岩或泥质粉砂岩，其沉积物粒度要粗于河道间沉积，单层砂岩厚度薄，常发育流水沙纹层理，垂向上具有正韵律沉积序列，自然伽马测井曲线形态上常为指状（图3 （c））。

4）分流河道间 分流河道间沉积在三角洲平原地区广泛发育，岩性多为紫红色泥岩或粉砂质泥岩夹少量泥质粉砂岩，沉积粒度细。泥岩单层厚度变化范围较大，厚者可达十几米，其中可见大量钙质结核和少量植物碎片，夹含的薄层泥质粉砂岩常见生物扰动构造和波纹层理，自然伽马测井曲线呈锯齿状 （图3 （d））。

3.2 三角洲前缘亚相

浅水三角洲前缘是三角洲砂体最为发育地带，其沉积作用主要受到河流控制，以河道分叉延伸远，频繁改道为显著特征。在研究区该亚相主要发育于K1q4上部，根据岩心、录井、测井等资料识别出了水下分流河道、水下决口扇、支流间湾等沉积微相，其测井响应特征可见图3。

1）水下分流河道 水下分流河道是三角洲平原分流河道的水下延伸[12]。在浅水三角洲沉积环境中，由于湖泊水动力条件较弱[13]，地形坡度小，水下分流河道通常延伸较远。河道砂体主要由灰色粉砂岩或泥质粉砂岩组成，多显示为正韵律沉积结构，砂体的展布明显受到水下分流河道的控制，河道发育的地方砂体较厚。在自然伽马测井曲线上，水下分流河道显示为高幅－中幅箱形或钟形。

2）水下决口扇 水下决口扇沉积物通常由灰绿色粉砂或泥质粉砂岩组成，整体厚度小，单层砂体薄，常发育流水沙纹层理，与泥岩突变接触。自然伽马测井曲线上显示漏斗状或中幅齿状 （图3（e））。

3）支流间湾 支流间湾为水下分流河道之间相对低洼的区域，水动力条件较弱。在三角洲向前推进时，支流间湾通常会形成尖端指向陆地的楔形泥质沉积体。在研究区，支流间湾泥岩颜色主要为灰色、深灰色或灰绿色，泥岩中夹有少量的泥质粉砂岩，并且发育变形层理，局部可见黄铁矿晶体等。在自然伽马测井曲线上支流间湾通常表现为低幅齿状的特征 （图3（f））。

4 沉积相平面展布及垂向演化

4.1 砂泥岩分布规律

图3 汪家屯地区K1q4沉积微相测井响应特征

图4 汪家屯地区K1q4各沉积期砂地比等值线

分析砂泥岩分布特征是编制沉积相图的前提条件。在浅水三角洲沉积环境中，由于河道的频繁改迁，砂岩分布范围广，但单层砂体厚度薄，一般不超过3m，砂地比比值较低。在研究区，K1q4每个Ⅳ级层序地层厚度在20～30m左右，并且层序内部的砂泥岩展布规律各不相同 （图4）。其中，Q4－sq1砂体最为发育，砂地比比值较高，变化范围为9.4%～64.09%，平均31.44%；在Q4－sq2内，砂岩主要分布在研究区四周，中心区域砂地比比值较低，范围在7.68%～60.92%之间，平均27.02%；Q4－sq3沉积时，砂地比比值较低区域进一步扩大，其比值范围为5.17%～47.33%，平均24.9%。3个Ⅳ级层序自下至上砂地比比值呈现下降趋势，反映了K1q4沉积时水体在逐渐加深。

4.2 沉积相平面展布及垂向演化

松辽盆地在K1q4沉积期进入了拗陷扩张阶段。研究区地势平缓，地层稳定沉降。受构造和气候条件影响，沉积水体环境逐渐由浅变深，河道砂体在由北向南物源的控制下向西南方向展布，在此背景下形成了K1q4退积型浅水三角洲沉积体系。

1）Q4－sq1沉积时期是松辽盆地K1q扶余油层沉积水体最浅的时期，也是K1q4砂体最为发育的时期。在研究区，其沉积环境属于浅水三角洲平原，该时期河道频繁改道交汇，水体从北向南或西南流动，河道砂体广泛发育，大范围的暴露使得该层序内部泥岩多呈紫红色，并含有大量钙质结核。

2）Q4－sq2沉积期研究区仍以浅水三角洲平原亚相沉积为主，但在西南缘开始出现浅水三角洲前缘亚相，范围较小，水上分流河道携带的沉积物均由北向西南方向运移，三角洲平原亚相中的紫红色与灰绿色泥岩开始交替出现，说明湖平面开始上升，沉积物可容纳空间在增大。

3）Q4－sq3沉积时期，由于研究区地势平缓，湖平面持续上升，三角洲平原沉积迅速转变为全区的三角洲前缘亚相沉积，沉积物颜色由紫红色变为灰绿色、灰色、深灰色。水下分流河道砂为前缘骨架砂体，受物源控制影响，河道砂整体上呈由北向西南方向展布。此时期砂体发育相对较薄，并且在该阶段沉积末期，水体进一步上升，在K1q4顶部形成了全盆地普遍发育的K2q黑色油页岩。

在垂向演化上，Q4－sq1沉积期，研究区水体较浅，区域上发育三角洲平原亚相沉积；Q4－sq2沉积期，湖平面开始上升，研究区西南缘出现了小范围的三角洲前缘亚相环境；Q4－sq3沉积期，水体持续上升，三角洲平原亚相退出整个研究区，以三角洲前缘亚相发育为特征 （图5）。因此，研究区K1q4总体上经历了由三角洲平原到三角洲前缘水体逐渐加深的一个沉积演化过程，形成了一套发育旋回沉积的地层序列。

图5 汪家屯地区K1q4沉积相平面演化

5 结论

1）K1q4底界面为Ⅲ级层序界面，以古土壤层和垂向叠置河道砂体发育为特征，顶界面为K1q－K2q组沉积期的最大湖泛面，根据岩性、测井响应以及沉积旋回等特征，K1q4内部可划分为3个Ⅳ级层序。

2）研究区K1q4主要为一套浅水三角洲沉积，可划分为三角洲平原和三角洲前缘两个亚相，进一步可划分为分流河道、决口河道、决口扇、分流河道间、水下分流河道、水下支流间湾等多个沉积微相。

3）研究区K1q4属于退积型浅水三角洲沉积体系，河道砂体呈由北向西南方向展布。Q4－sq1沉积时期主要发育浅水三角洲平原亚相沉积，分流河道砂体发育；Q4－sq2沉积时期，湖平面上升，在研究区西南缘出现浅水三角洲前缘亚相沉积；Q4－sq3沉积期，水体持续上升研究区主要发育三角洲前缘亚相。研究区K1q4总体上经历了由三角洲平原到三角洲前缘水体逐渐加深的沉积过程。

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