松辽盆地南部小城子地区下白垩统泉一段辫状河沉积判识标志与分布特征

董清水，孙 雷，楼仁兴，李 赫，崔 桐，代登亮

(1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061； 2.东方地球物理勘探责任有限公司，河北 涿州 072750)

松辽盆地南部小城子地区下白垩统泉一段辫状河沉积判识标志与分布特征

董清水1，孙 雷1，楼仁兴1，李 赫2，崔 桐1，代登亮1

(1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061； 2.东方地球物理勘探责任有限公司，河北 涿州 072750)

松辽盆地南部泉头组一段下部的Ⅲ-Ⅴ砂组为坳陷沉降初始阶段的沉积，是重要的农安油层储集体。但其特征复杂，成因不明，严重阻碍了对储层展布特征的认识。以松辽盆地南部小城子地区为例，通过岩心、测井、地震及粒度分析等多角度成因特征的综合分析，得出泉头组一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组主要为特殊背景下的近源、坡陡的小型辫状河沉积，并进一步区分出了河道、冲积平原2种沉积亚相及4种沉积微相；建立了松辽盆地南部泉一段辫状河判识的岩石类型组合、岩石结构构造、剖面砂体分布等6点标志；进而根据地震相与沉积相的对应关系，明确了该区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组辫状河沉积的时空展布和变化规律。

辫状河沉积；判识标志；泉一段；小城子地区；松辽盆地南部

2.BGPInc,CNPC,Zhuozhou,Hebei072750,China)

随着松辽盆地南部勘探的不断深入，勘探程度逐渐提高，下白垩统泉一段的农安油层已成为松辽盆地南部今后油气勘探的重要目的层之一。前人曾对该层位的油气地质做过大量的研究工作[1-5]，也基本认同其砂体总体为河流成因[6]，但具体为辫状河还是曲流河一直没有定论。从岩性较细、规模较小等特征来看，可与经典曲流河相比；但其层理不清晰、颗粒成分复杂等特征，又与辫状河具有相似性。砂体成因特征不典型，砂体类型难以确定，直接影响了农安油层储层砂体连通性、分布规律的准确预测及勘探开发工程部署，亟需对松辽盆地南部泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组的砂体成因进行深入研究。

以松辽盆地南部小城子地区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组为例，通过对前人大量资料的系统分析，根据研究区32口探井的岩心、测井、三维地震及粒度分析等多角度成因特征，得出泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组主要为辫状河沉积体系，确定了该区辫状河沉积的时空展布规律，为今后研究区乃至松辽盆地泉一段主要目的储层的准确预测提供科学依据。

1 区域地质背景

研究区为松辽盆地南部的小城子地区，区域上位于松辽盆地南部东南隆起区内的王府凹陷(图1)，面积约为800 km2。其内主要发育下白垩统的火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组及上白垩统的青山口组、姚家组、嫩江组等地层。区内构造演化主要经历了4个基本阶段：强烈断陷阶段、断陷向坳陷转化隆褶阶段、坳陷和隆升阶段。

(1)断陷阶段：研究区在经历了三叠纪至早中侏罗世的区域隆升剥蚀之后，受法拉隆板块和伊泽奈崎板块向NNW方向对欧亚大陆的斜向俯冲，引发了松辽盆地深部地幔热对流和增厚地壳的重力均衡作用，形成了早期以火山堆积为主、沉积为辅的下白垩统火石岭组，中晚期以碎屑岩为主的沙河子组—营城组箕状断陷巨厚沉积。

(2)隆褶阶段：下白垩统营城组沉积末期，在伊泽奈崎板块向NNW方向对欧亚大陆的快速斜向俯冲下，先期地层褶皱回返，区域遭受风化剥蚀，形成了区内T4区域角度不整合面。

(3)坳陷阶段：至下白垩统登娄库组沉积期，随着伊泽奈崎板块俯冲减速，松辽盆地区逐渐转化为热沉降伸展，开始了不均一的坳陷式沉降，在研究区沉积了厚度不等的登娄库组和泉一段地层。其中，登娄库组和泉一段沉积期，研究区处于断陷向坳陷转化的过渡阶段，形成了厚度不一的填平补齐式沉积；其后，本区才开始了整体的坳陷沉降，形成了下白垩统的青山口组、姚家组、嫩江组等典型坳陷式沉积。

图1 松辽盆地南部构造单元划分及研究区位置

(4)隆升阶段：进入晚白垩世后期，随着太平洋板块向NW方向对欧亚板块的俯冲作用，松辽盆地受区域挤压作用进入萎缩阶段，研究区逐渐隆褶抬升，使本区普遍缺失了嫩二段以上的部分中新生界地层，直到第四纪才重新接受沉积。

本次研究的目的层泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组，是在上述构造演化的断坳转换沉积期结束之后的坳陷沉降初始阶段形成的。在该沉积阶段，研究区东部的青山口背斜和南部的东钓鱼台隆起长期处于隆起，高于沉积基准面，遭受强烈风化剥蚀，使得研究区东部和南部周边地区，发育了明显的登娄库组与泉头组之间的T3角度不整合面，为研究区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组的发育构成了特殊的近源剥蚀供给地质背景。

2 Ⅲ-Ⅴ砂组辫状河沉积判识标志及其特征

结合上述地质背景，综合分析各种与其相关的沉积特征和标志，得出松辽盆地南部小城子地区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组为近源小型辫状河沉积[7-10]。进一步还可识别出河道、冲积平原2个沉积亚相及4种沉积微相(表1)，其主要判识标志与特征有6点。

2.1 岩石类型组合特征

本区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组的粗碎屑沉积物主要为灰绿色复成分砾岩、含砾砂岩及岩屑长石砂岩；细碎屑沉积物以棕红色—灰色泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩为主。从泥岩颜色上看，主要以灰绿色、棕红色等氧化色为主，反映泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组沉积为水上氧化沉积环境。从岩石组合上看，自下而上表现为由粗粒的砾岩、含砾砂岩、砂岩过渡到细粒的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，粒度上呈现正粒序特征，具有河道沉积特征。结合岩石颗粒成分复杂并含较多泥砾的特征来看，该区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组沉积吻合近源河流沉积特征。

表1 松辽盆地南部小城子地区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组沉积微相类型

2.2 岩石结构构造特征

2.2.1 结构特征

根据城2-1、城8、城深12等井泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组55个粒度分析结果，本区储层岩石粒度均值主要为2～4 mm，其次为4～64 mm(图2a)，粒度较粗，为细砾—中砾结构。储层岩石粒度方差主要大于1(图2b)，反映颗粒分选较差，水流比较动荡。结合该区岩心观察，颗粒磨圆中等，多呈次棱角状，结构成熟度低，所以综合判识该区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组沉积时期，应为近源、快速、较高能的沉积特征，与辫状河的沉积环境吻合。

2.2.2 层理特征

岩心观察表明，本区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组砂体中发育的沉积构造主要包括不清晰的平行层理(图3a)、中型交错层理(图3b，c)及块状层理(图3d)，并在滞留沉积中见有大量长轴平行于层面的黑色泥砾(图3e,f)。其中，本区不清晰的平行层理反映了泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组砂体形成时，水动力较强，水流较急，滚动搬运的粗细颗粒分异不明显，从而形成了不清晰的平行细层，与辫状河河道沉积特征吻合。

图2 松南小城子地区泉一段下部砂岩粒度参数频率分布直方图

图3 松南小城子地区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组层理构造

同理，不清晰的中型交错层理、块状层理等沉积构造特征，均表明泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组形成时，沉积环境为高能、快速、河床频繁迁移变化的沉积特征。吻合辫状河沉积体系的形成环境，是本区判识辫状河沉积的主要标志之一。

2.3 剖面砂体分布特征

剖面砂体分布特征是判断古水流能量和砂体成因类型的重要标志。本区储层砂体无论在剖面砂体叠置特征，还是在垂向砂地比例特征等方面，都显示了典型的辫状河沉积成因。

2.3.1 剖面砂体叠置特征

区内大量的岩心观察表明，该区储层砂体发育，但属于多期粗细交替变化的叠置复合砂体。单个旋回砂体一般厚2～7 m，每期次砂体为下粗上细的正旋回(图4a)，上下旋回砂体之间为冲刷接触(图4b)，可见明显的冲刷面，冲刷面之上多有泥砾发育的滞留沉积。结合上述层理构造特征可以推论，该区正旋回砂体应为河道沉积；砂体多旋回切割叠置的特征反映了河道频繁变化、往复摆动的沉积特点，与滩坝密布、无固定河槽、河道游荡不定的辫状河沉积环境吻合，与经典辫状河形成的大型多旋回叠置复合砂体一致。

2.3.2 剖面砂地比特征

据钻遇本区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组的32口井的砂地比值统计，在研究区砂体集中发育的区带，砂地比值较高，一般在30.94%～44.36 %，并呈带状分布。这一砂地比高于典型曲流河的砂地比值30%，反映了该区径向水流能量较强，与前人研究的一些辫状河实例具有相似的砂地比值特征。

2.3.3 砂体横向展布特征

砂体横向展布特征是判别沉积环境的重要参数，不同成因的砂体横向展布特征不同。根据本区多条结合三维地震分析的连井砂体展布预测，该区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组砂体横向可比性和连通性较好，砂体横向连通宽度可达5 km以上，吻合辫状河河道摆动频繁、迁移叠置快速、砂体纵横向延展较广的沉积特点[11-13]。与纵横向延展局限的弯月形透镜状曲流河砂体有较明显的差异。

2.4 测井曲线特征

综合研究区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组砂体的自然伽马测井曲线特征可以得出，区内主要存在有中高幅箱型、钟型、箱型—钟型复合式及极少量的中幅漏斗型曲线，且顶底界面多为突变式。反映了区内砂体以粒度变化不大或粒度向上变细的厚层状特征为主，而且顶部堤岸细碎屑不发育，吻合辫状河河道砂体的沉积特征。而极少量的中幅漏斗型曲线则代表了岩性向上变粗的极少量决口扇沉积。

2.5 沉积微相组合特征

根据上述岩心、测井等特征综合分析得出，本区主要为辫状河沉积，主要发育4种沉积微相，分别为滞留沉积、心滩、河漫滩及决口扇。

其中，滞留沉积微相主要为灰色、浅紫色砾岩、含砾砂岩，砾石成分复杂，并见有大量泥砾，成分及结构成熟度低，且底部发育明显冲刷面。心滩微相主要以灰色、灰绿色中粗砂岩为主，发育不清晰的平行层理及大量中型交错层理，具向上变细的正旋回岩石组合特征。河漫滩微相主要以棕红色泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩为主，为本区洪水溢岸形成的洪泛沉积产物。此外，本区还零星见有决口扇微相，其岩性自下而上为棕红色的含砾粉细砂岩到灰绿色的中细砂岩，规模较小，粒度向上呈由细变粗的反旋回特征，并见有少量不清晰的平行层理。

图4 松南小城子地区泉一段下部典型辫状河垂向沉积序列

从微相组合特征来看，泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组沉积中，心滩发育，堤岸与决口扇较少，总体以心滩与河漫滩交互沉积为主，吻合辫状河微相的沉积特征。

2.6 古地形沉积背景特征

根据区域地质调查，研究区西南部的农安及东南部的万金塔地区均大量缺失泉一段及其下部的多套白垩系地层，农27、万21等钻井均揭示泉二段直接覆盖在缺失沙河子组、营城组、登娄库组、泉一段等地层的火石岭组或上古生界之上，同时在小城子地区南部的地震剖面中可见明显的泉一段超覆特征，说明泉一段下部沉积时期，该区南部发生过隆升剥蚀，直接成为研究区供给物源[14-16]，致使小城子地区沉积颗粒搬运距离较短，与本区泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组储层砂体粒度较粗、成分成熟度和结构成熟度均较低的近源辫状河沉积特征吻合。

综合上述判识标志可以得出，小城子地区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组沉积具有颗粒成分—结构成熟度较低、高能量—正粒序河道砂体多期叠置、灰绿—棕红色的氧化泥岩、不清晰的平行层理或大中型交错层理、剖面砂地比较高、砂体横向可比性和连通性较好、堤岸与决口扇不发育等辫状河的标志特征，明显有别于经典曲流河沉积的颗粒成分—结构成熟度高、中等能量—正粒序河道砂体多呈孤立透镜体、剖面砂地比较低、层理清晰、砂体横向可比性和连通性较差、堤岸与决口扇较发育等标志特征。结合砂体规模较小，单个砂体一般为2～4 m，复合砂体累厚一般小于10 m，反映为河流规模较小。由此综合推论，研究区内泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组沉积时期应为近源、坡陡的小型辫状河沉积环境[17-19]。

3 Ⅲ-Ⅴ砂组沉积相带展布特征

3.1 主要地震相特征

三维地震资料综合解释表明，泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组中发育4种地震相型：即中振幅较连续乱岗反射结构席状(图5a)、中振幅较连续平行反射结构席状、中强振幅连续平行反射结构席状(图5b)、低频中强振幅连续平行反射结构席状(图5c)。

通过井震对比表明(表1)，中振幅较连续乱岗反射结构席状地震相主要为河道亚相的反射相型；中振幅较连续平行反射结构席状地震相、中强振幅连续平行反射结构席状地震相以及少量的低频中强振幅连续平行反射结构席状地震相都为冲积平原亚相的反射相型。

图5 松南小城子地区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组地震相特征

3.2 主要砂组沉积相带展布特征

研究区内泉一段下部主要分为3个砂组，自上而下分别为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ砂组。在地层等时对比的基础上，综合单井相、地震相及砂体与砂地比展布等成因特征，恢复了泉一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组的沉积相带平面展布。

从Ⅲ砂组沉积相平面图看出(图6a)，泉一段Ⅲ砂组沉积期，辫状河河道主要呈近南北向的长带状发育于研究区的西北部和东南部，北部区和南部区均为河漫滩泥质低能区，物源主要来自于研究区的西南部和东南部。

由Ⅳ、Ⅴ砂组沉积相平面图上看出(图6b)，辫状河河道在全区不均匀分布，但总体水流方向自南向北，总体上形成了以南部物源供给为主、西南部及东南部供给为辅的辫状河水系，构成了以近南北向辫状水系为主的古地理格局，同时在辫状河道之间发育了砂泥质河漫滩沉积。

图6 松南小城子地区泉一段下部主要砂组沉积相带分布

与目前钻探揭示对比表明，在研究区泉一段Ⅲ-Ⅴ砂组辫状河河道发育部位，砂体发育，Ⅲ-Ⅴ砂组砂岩累厚可达184.8 m，砂地比可达44.36 %，砂体纵横向上连通性较好，是农安油层有利储层发育区[20]。

4 结论

(1)松南小城子地区泉头组一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组为近源小型辫状河沉积，具有6点典型辫状河沉积判识标志，并进一步可区分出河道、冲积平原2种沉积亚相以及滞留沉积、心滩、河漫滩、决口扇4种沉积微相。

(2)在研究区泉头组一段下部Ⅲ-Ⅴ砂组沉积期，总体上形成了以南部物源供给为主、西南部及东南部物源供给为辅的辫状河沉积，构成了以近南北向辫状水系为主的古地理格局。其中，辫状河河道发育部位是今后农安油层勘探开发的有利区带。

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(编辑 黄 娟)

Determinative marks and distribution characteristics of braided river deposits in 1st section of Quantou Formation of Lower Cretaceous in Xiaochengzi area, southern Songliao Basin

Dong Qingshui1, Sun Lei1, Lou Renxing1, Li He2, Cui Tong1, Dai Dengliang1

(1.CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun,Jilin130061,China;

The Ⅲ-Ⅴ sedimentary sand bodies in the lower part of the 1st section of the Quantou Formation in the southern Songliao Basin were deposited at the beginning of depression sedimentation, and they were important for the Nongan oil reservoirs. Complicated characteristics and unclear origin had delayed the study of reservoir distribution. A case study was carried out in the Xiaochengzi area of the southern Songliao Basin. Through analyzing the multiple perspectives of characteristics about cores, well logging data, seismic interpretation, grain size analysis and so on, the results showed that the Ⅲ-Ⅴ sand bodies in the lower part of the 1st section of the Quantou Formation were proximal and small braided river deposits under special background. 2 sedimentary subfacies (river and flood plain) and 4 sedimentary microfacies were further divided. 6 determinative markers such as rock type combination, rock texture and sand body distribution on profile were concluded for the determination of braided river. According to the relationship between seismic and sedimentary facies, the distribution and variation of braided river deposits in the Ⅲ-Ⅴ sand bodies in the lower part of the 1st section of the Quantou Formation were made clear.

braided river deposits; determinative marker; 1st section of Quantou Formation; Xiaochengzi area; southern Songliao Basin

1001-6112(2014)02-0129-07

10.11781/sysydz201402129

2013-10-17；

2014-01-17。

董清水(1963—)，男，教授，从事石油地质研究。E-mail: dqs9518@163.com。

全国油气资源战略选区调查与评价国家专项(2009GYXQ12)和国家潜在油气资源产学研用合作创新项目(OSR-01)联合资助。

TE121.3

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