快速水进与缓慢水退：克拉通盆地典型准层序特征及其对储层发育控制作用

2013-08-20兰朝利石油工程教育部重点实验室中国石油大学北京北京102249

石油天然气学报 2013年7期

兰朝利（石油工程教育部重点实验室（中国石油大学（北京）），北京102249）

杨明慧（油气资源与探测国家重点实验室（中国石油大学（北京）），北京102249）

克拉通盆地指发育在克拉通地块之上的沉积盆地，具有沉积厚度大、沉积类型稳定和沉积范围广阔的典型特征，其形成机制主要包括：①大陆岩石圈伸展减薄导致的裂谷作用；②岩浆侵位、热散失导致的冷却收缩或岩浆喷发引起的补偿沉降；③沉积物负荷沉降；④构造挤压导致的沉降等[1～4]。克拉通盆地通常经历海、陆多期演化，形成多套生储盖组合，圈闭类型以岩性、基底隆起构造、地层－岩性和背斜圈闭为主，成藏规律复杂[1，2，4]。

尽管克拉通盆地在其演化过程中经历了被动大陆边缘、前陆盆地，直至陆内坳陷演化阶段，但由于在几百万乃至几千万年间其位置几乎保持在海平面附近的几十米范围内[1]，因此通常具有沉积水体浅、沉积地形坡度小、水体进退频繁的特征，相应堆积沉积物互层型韵律特征清晰。李增学[5]认为陆表海（克拉通盆地的一种）层序构成为海侵体系域与高位体系域，缺乏低位体系域，且海侵体系域一般由1～2个准层序组成，而高位体系域包括多个准层序，即海侵体系域持续过程远较海退过程短。周雁等[6]和梁西文等[7]提出克拉通盆地层序样式发育T、H和TH共3种类型，通常以H型为主，即缓慢海退期高位体系域厚度大于快速海侵期海侵体系域厚度。那么，克拉通盆地准层序特征如何？其准层序内储层分布怎样？笔者通过对克拉通盆地边缘和克拉通内盆地典型准层序解剖，总结其准层序发育特征，并探讨其对储层的控制作用。

1 湖泊三角洲准层序

晚三叠世，鄂尔多斯盆地延长组发育了大型克拉通内坳陷型三角洲－湖泊沉积体系。延长组内部根据湖侵泥岩或凝灰岩分布可划分为10个油层组，自下而上为长10油层组到长1油层组。延长组顶、底均为Ⅰ型不整合，由此将其限定为一个Ⅰ型层序[8]。其中，长10油层组为低位体系域，长9油层组－长7油层组为湖侵体系域，长6油层组－长1油层组为高位体系域。以靖安油田柳133井为例，其高位体系域准层序由一系列湖侵期细粒沉积与湖退期三角洲砂岩互层，其准层序发育特征如下：①快速湖侵期，形成以前三角洲或半深湖环境深灰色或灰黑色泥岩为主沉积，厚度较薄，局部夹薄层浊积岩；②缓慢湖退期，堆积厚度较大的细砂岩，块状层理以及楔状、槽状和板状交错层理发育，为三角洲前缘远砂坝、河口坝或水下分流河道沉积。储层主要发育在该类准层序中、上部湖退期沉积的细砂岩中，而湖侵期以泥岩为主，储层不发育（图1）。

2 潮间－潮上带白云岩准层序

鄂尔多斯盆地中部靖边气田中奥陶统马家沟组（O2m）为华北克拉通台地内部碳酸盐岩局限台地沉积，其上部马五段（O2m5）发育5个亚段其中为白云岩、泥质白云岩、膏质白云岩、云质膏岩与云质泥岩互层，为灰岩沉积。5个亚段分别组成5个准层序组，其内可进一步划分出不同的准层序，分别与各亚段的小层对应，共包括12个准层序[9，10]。以靖边气田中东部统5井O2m5上部准层序为例，其准层序特征如下：①快速海侵期，形成薄层泥岩（含凝灰质或云质）或泥质白云岩，为潮间带或泻湖沉积，厚度多在0.2～0.5m；②缓慢海退期，堆积了潮间带云坪细粉晶白云岩，或潮上带泥云坪泥质白云岩，或潮上带萨布哈含硬石膏结核铸模孔的细粉晶白云岩，厚度主要分布在1.0～3.0m。储层主要发育在准层序中、上部海退期的潮间带云坪或潮上带萨布哈环境，快速海侵期白云石和硬石膏不发育，不利于储层发育（图2）。

图1 克拉通内盆地三角洲准层序特征

3 浅海礁准层序

图2 克拉通盆地潮间－潮上带白云岩准层序特征

位于扬子克拉通边缘贵阳乌当的下早奥陶统自下而上发育了桐梓组（O1t）白云岩、红花园组（O1h）灰岩、泥潭组（O1nu）砂泥岩和泥潭组下段（O1nL）碎屑岩－灰岩互层，中奥陶统沉积了十字铺组（O2s）和宝塔组（O2b）灰岩[11]。早－中奥陶统5个组构成3个层序，以顶部层序的O2b礁准层序为例，其典型准层序构成为：①下部薄层泥岩或钙质泥岩（1～5mm），为灰泥供应受限的陆架环境沉积，代表了一次快速水进期淹没事件；②上部厚层鲕粒灰岩、生屑灰岩和砂屑灰岩，其厚度约1.6m，顶部出现珊瑚格架灰岩，为碳酸盐礁相或滩相沉积，代表了一次缓慢海退期沉积水体缓慢变浅的过程。在这类准层序中，储层发育在准层序缓慢海退期中、上部礁滩相的生屑灰岩、鲕粒灰岩、砂屑灰岩和格架灰岩中，越向上，储层质量越好，而在快速水进期，主要堆积了陆架环境细粒岩性，储层不发育（图3）。

4 陆表海含煤层系准层序

以鲁西陆表海含煤层系准层序为例，其准层序发育4类：①碳酸盐台地相→潮坪相组合→潮坪泥炭沼泽相；②碳酸盐台地相→泻湖相组合→滨海沼泽及泥炭沼泽相；③碳酸盐台地相→障壁坝组合→坝后沼泽及泥炭沼泽相；④前三角洲相→浅水三角洲平原亚相→沼泽及泥炭沼泽相[12，13]。这些准层序构成均表现为快速海侵期形成厚度较薄的海相灰岩、泥灰岩，缓慢海退期形成砂岩、泥岩与煤系，尤其是厚层煤层更是代表了海水的缓慢退却过程。储层主要发育在海退期中、上部的潮道、障壁岛以及三角洲平原分流河道环境沉积的粗粒砂岩中。

图3 克拉通盆地边缘礁准层序特征（据文献 [11]，有修改）

5 讨论

陆表海层序地层学研究表明其海侵具有突发性，因此海侵过程是相对短暂的[4，13～15]，表现为常形成薄煤层。从上述克拉通盆地的典型准层序发育特征来看，均具有快速水进和缓慢水退的特征，其沉积物堆积样式表现为快速水进期的退积（欠补偿或饥饿沉积）和缓慢水退期的加积和（或）进积，形成薄层深水与厚层浅水（或逐渐变浅）地层组合。上扬子克拉通南缘中泥盆统－石炭系的五级层序具有相似的特征[16]。因此，可以认为克拉通盆地准层序具有快速水进与缓慢水退的特征。从克拉通盆地本身的沉积环境来看，也与这种特征是相适应的。克拉通盆地低缓的沉积地形和广阔的沉积场所决定了海平面必须快速上升才能使得整个沉积盆地同时被水体覆盖，否则水体能量将被消耗在远岸地带而难以形成盆地级的水进。另一方面，从克拉通盆地的沉降机制来看，盆地沉降的事件性触发机制是导致其快速水进的根本原因，而快速水进后形成的巨大可容空间则需要足够的时间才能够得以完全堆积。

在克拉通盆地准层序快速水进期，由于沉积水体迅速加深，可容空间增大远大于碎屑供应速度，粗粒碎屑供应受限，沉积物以静水悬浮沉降堆积泥岩、泥灰岩、粉砂质泥岩和钙质泥岩为主，由于水动力弱，因此抗压实能力弱，形成致密岩性。随后的缓慢水退期，碎屑供应速度大于可容空间增大速度，可容空间逐渐减小，沉积环境水动力逐渐增强，粗碎屑供应逐渐增加，因此在缓慢水退的中－后期，沉积水体变浅，多沉积粒度较粗的碎屑岩（细砂岩、中砂岩和粗砂岩）和碳酸盐岩（生物礁、颗粒灰岩、泥粒灰岩、鲕粒灰岩、粉晶白云岩和细晶白云岩），这些粗岩性抗压实能力更强，更易保存粒间孔或晶间孔，因此更有利于储层形成。

总结起来，克拉通盆地准层序具有快速水进和缓慢水退的特征，形成了薄层退积与厚层加积和（或）进积的沉积组合。这种准层序特征是由克拉通盆地的事件性沉降机制决定的，并对准层序内储层分布施加了控制作用，即在克拉通准层序的缓慢水退期，随着可容空间的逐渐减小，沉积环境水动力逐渐增强，粗碎屑供应逐渐增加，储层物性变好。

[1]何登发 .克拉通盆地的油气地质理论与实践 [J].勘探家，1996，1（1）：18～24.

[2]何登发，董大忠，曹守连，等 .克拉通盆地分析 [M].北京：石油工业出版社，1996.

[3]刘波，钱祥麟，王英华 .克拉通盆地类型及成因机制综述 [J].地质科技情报，1997，16（4）：23～28.

[4]柳广弟 .石油地质学 [M].第4版 .北京：石油工业出版社，2009.309～314.

[5]李增学 .内陆表海聚煤盆地的层序地层分析——华北内陆表海聚煤盆地的研究进展 [J].地球科学进展，1994，9（6）：65～70.

[6]周雁，陈洪德，王成善，等 .克拉通盆地层序样式分布模式研究——以中扬子区为例 [J].现代地质，2004，18（2）：171～179.

[7]梁西文，郑荣才，周雁，等 .克拉通盆地层序样式与烃源岩评价——以中扬子区震旦系、寒武系为例 [J].石油天然气学报（江汉石油学院学报），2006，28 （2）：17～19.

[8]兰朝利，吴峻，李继亮，等 .靖安油田长6段层序地层分析 [J].石油与天然气地质，2001，22（4）：362～366，371.

[9]李儒峰，鲍志东 .鄂尔多斯盆地中部马五1亚段高分辨率层序地层格架中风化成岩模式和储层特征 [J].沉积学报，1999，17（3）：390～395.

[10]田景春，彭军，覃建雄，等.长庆气田中区 “马家沟组”高频旋回层序地层学分析 [J].油气地质与采收率，2001，8（1）：31～34.

[11]梅冥相，周丕康 .克拉通盆地的地层层序格架——以贵阳乌当奥陶系为例 [J].贵州地质，1994，38（1）：29～37.

[12]李增学，李守春，魏久传 .鲁西煤田内陆表海含煤层序的小层序类型及煤聚积规律 [J].沉积学报，1996，14（3）：38～46.