松辽盆地北部嫩江组非海相层序地层特征

程涛，康洪全，杜学斌，李祥权，白博，贾怀存

(1.中海油研究总院，北京 100028；2.中国地质大学(武汉)海洋学院，湖北 武汉 430074)

松辽盆地北部嫩江组非海相层序地层特征

程涛1，康洪全1，杜学斌2，李祥权2，白博1，贾怀存1

(1.中海油研究总院，北京 100028；2.中国地质大学(武汉)海洋学院，湖北 武汉 430074)

松辽盆地油气资源丰富，盆地北部含油气组合上白垩统嫩江组勘探步伐逐渐放缓，原因之一是对该套地层的层序地层样式认识不够深入造成的。依据地震、岩心及测井资料，应用经典层序地层学理论，对嫩江组进行层序界面识别并建立层序地层格架，同时创新性地建立了不同因素控制下的层序地层成因模式，提出不同模式具有不同的储层发育特点，尝试从一个新的角度为研究区储层预测及油气勘探提供依据。研究认为，嫩江组可以划分为5个三级层序、10个体系域；创新性地认识到嫩江组发育2种独特的层序模式，分别是非海相坳陷湖盆海侵主控层序地层模式与陆相平缓坳陷湖盆层序地层模式。

非海相；层序地层；成因模式；嫩江组；松辽盆地

0 引言

松辽盆地是目前世界上已发现油气资源最为丰富的大型非海相沉积盆地之一。随着盆地北部油气勘探的深入，盆地上部含油气组合上白垩统嫩江组越来越受到重视并陆续发现多个油气田［1］，然而近年来嫩江组油气勘探步伐逐渐放缓，其中一个主要原因就是对该套地层的层序地层格架和样式认识不够深入［2］。前人对松辽盆地白垩系地质时代的划分已经做了大量工作，但对盆地北部嫩江组层序地层方面的系统工作开展的还很少，尤其是针对嫩江组层序地层精细划分及其发育特征，至今鲜有较为深入的分析［3-6］。在此背景下，本文综合利用了地震、钻井及岩心等资料，应用经典层序地层学理论方法，对研究区嫩江组地层进行综合的层序地层界面识别，并开展精细的层序地层划分，进而建立了松辽盆地北部嫩江组的高精度层序地层格架，分析了研究区内不同因素控制下的层序地层响应样式，并尝试从一个新的角度探讨嫩江组层序发育模式，以期能够丰富研究区目的层段的层序地层研究成果，为沉积储层展布预测提供支撑，并为研究区油气勘探的进一步推动提供依据与借鉴。

1 区域地质概况

松辽盆地为一大型中新生代非海相沉积盆地，经历了4期构造演化过程，包括热隆张裂、裂陷、坳陷和萎缩褶皱［7-8］。盆地主要沉积了中、新生代地层，自下而上依次为中侏罗统、上侏罗统、白垩系、第三系和第四系。热隆张裂阶段沉积中侏罗统地层，裂陷阶段沉积上侏罗统及下白垩统地层［9-10］，坳陷阶段沉积下白垩统上部及上白垩统下部地层［11］。上白垩统包括青山口组、姚家组与嫩江组。嫩江组是盆地内部分布范围最广的地层，在北部和东北部已超出现今盆地边界［12-14］；岩性下部主要为黑色泥岩、页岩，上部为棕色泥岩与粉砂岩、细砂岩互层。嫩江组与下伏姚家组呈整合接触［15］。萎缩褶皱阶段沉积上白垩统上部、古近系及新近系地层。

2 层序界面识别

在研究区目的层段的层序地层分析中，层序界面的识别非常重要。本文针对研究区特点，依据地震资料、测井资料及钻井岩心等资料，在研究区嫩江组识别出了 6个层序界面［16］，自下而上为 SB01—SB06。

2.1 嫩江组底界面SB01

SB01是嫩江组与姚家组的分界，为一个三级层序界面。该界面岩性和测井变化比较明显，在整个盆地中一般以一套2～3 m油页岩或泥岩与姚家组为界，在东北隆起区层序界面下部发育有红壤层，层序界面附近有铁质结核出现。在测井上表现为自然伽马、电阻率曲线的突变，分界较为明显（见图1）。SB01层序界面上、下古生物具有明显差异。界面之下姚家组古生物以背角女星介-剧凸狼星介组合和美丽粉-希指蕨孢组合为特征；界面之上嫩江组嫩一段则以粗糙女星女星介-公主岭女星女星介-外凸三角星介组合为特征。SB01在地震剖面上对应于地震上的T1反射层，T1反射轴由2个彼此平行、连续性好的高振幅反射波组成，在横向上分布稳定，大部分地区为整合接触，是可全区对比的标志层。

2.2 嫩二段底界面SB02

SB02为一个三级层序界面，是嫩一段与嫩二段间界面。嫩二层序下部以一套6～8 m油页岩为底界，为一全区可对比标志层，测井上表现为自然伽马、电阻率曲线明显突变特征。SB02界面之上嫩二段层序中古生物介形类和叶肢介发生分异繁殖，以聂氏土形介-近梯形湖女星介-玻璃女星介组合为特征。SB02界面地震上对应于T07反射层，界面之上嫩二段表现为一组平行连续、中高振幅的反射波组。SB02界面在盆地中部为连续沉积，整合接触，到盆地边部有上超反射结构现象。

图1 嫩江组层序界面钻井特征

2.3 嫩三段底界面SB03

SB03为一个二级层序界面，既是嫩三段底界面，同时也是二级层序Ⅱ3与Ⅱ4之间的层序界面。嫩三段沉积时期湖盆开始萎缩，湖泊变浅，砂体开始以进积的方式进入湖盆，岩性整体为泥岩与砂岩互层，下部在整个盆地中一般以一套嫩三段泥岩底部与嫩二段顶部一套反旋回粉砂岩的出现而分界［17］；在测井上表现为自然伽马、电阻率曲线突变特征分界。界面之上嫩三段古生物以瘤状多瘤介-松花多瘤介为主。SB03在地震上对应于T06反射层，T06界面在地震剖面上表现为强振幅连续反射。该界面在凸起或斜坡上为削截反射，而凹陷内表现为平行反射或微角度削截反射。

2.4 嫩四段底界面SB04

SB04为嫩四段层序底界面，是一个三级层序界面，在整个盆地中以一套泥岩与嫩三段反旋回粉砂岩突变接触分界，在电阻率与自然伽马曲线上表现为明显的突变接触。SB04与地震上T04界面对应，表现为局部不整合的特征，在西部斜坡区具有上超不整合结构。

2.5 嫩五段底界面SB05

SB05为嫩五段层序底界面，是一个三级层序界面，在整个盆地中以几套广为发育、连续出现的夹薄层粉砂岩的泥岩与嫩四段分界，电阻率与自然伽马曲线上表现为突变接触。

2.6 嫩江组顶界面SB06

SB06是一个二级层序界面，为嫩五段顶部与四方台组分界。岩性在此界面变化明显，以四方台组底部一套较厚粗砾砂岩或砾岩为标志，而嫩五段为泥岩或粉砂质泥岩为主，电性特征上表现明显，为自然伽马、电阻率从低值到高值的突变（见图1）。沉积相也存在突变，浅水相直接覆盖在深水相之上，表现为河流相砂岩、粉砂岩直接覆盖于三角洲相泥岩之上。界面之上四方台组以希指蕨孢-别特帕克达拉粉-三孔沟粉组合与开通圆星介组合为特征。SB06与地震上的T03对应，为一区域性不整合T03界面，对应于盆地区域性的构造反转界面，在全区存在着不整合现象，在盆地东部，嫩江组地层暴露出地表，有明显的削截现象。

3 层序地层格架建立

在以上研究的基础上，总结松辽盆地嫩江组的层序界面特征以及地层发育特点，认识到盆地坳陷期沉积地层可划分出4个二级层序，从下到上依次为Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅱ3和Ⅱ4。其中，Ⅱ3二级层序对应姚家组和嫩江组一、二段，Ⅱ4二级层序对应嫩江组三、四、五段。并进一步将嫩江组地层划分为5个三级层序、10个体系域及28个准层序（见图2），其中体系域大体相当于准层序组，每一个三级层序均根据初始湖泛面和最大湖泛面划分为2个体系域（准层序组），这就是位于初始湖泛面和最大湖泛面之间的湖扩体系域（EST）和位于最大湖泛面和层序顶界面之间的高位体系域（HST）。

图2 嫩江组层序地层划分

依据层序界面特征，结合嫩江组层序地层划分方案，在研究过程中，开展盆地北部骨干大剖面联井地层对比及地震地层对比，建立了嫩江组层序地层格架。

3.1 Ⅱ3-n1层序（嫩一段）层序特征

三级层序Ⅱ3-n1划分为2个体系域、3个准层序，其中高位体系域对应于准层序1，湖扩体系域对应于准层序2，3。该层序沉积厚度60～120 m，从盆地边缘向盆地中间变厚，但沉积厚度要明显小于Ⅱ3-n2层序。本层序主要发育湖泊三角洲沉积体系，岩性整体为大套泥岩夹薄介形虫层，并夹有3套油页岩，高位体系域与湖扩体系域以第3套油页岩为界，准层序一般以油页岩为底，以介形虫层为顶。湖扩体系域时期，湖盆内主要发育有2个三角洲沉积体系与半深-深湖等亚相，半深－深湖范围较大；到高位体系域沉积时期，盆地内发育的三角洲沉积体系仍为2个，半深-深湖范围有所减小。各个三角洲朵体范围相对于湖扩体系域沉积时期进一步增大。

3.2 Ⅱ3-n2层序（嫩二段）层序特征

三级层序Ⅱ3-n2划分为2个体系域、4个准层序，其中高位体系域对应于准层序1，湖扩体系域对应于准层序2—4。

该层序沉积厚度100～250 m，甚至更厚。该时期湖盆连成一片，湖盆水体深、范围广，沉积厚度相对于嫩一段变厚，其中东部地层厚度增厚明显，反映该区处于该时期大规模海侵的通道区域。嫩二段沉积时期主要发育湖泊沉积体系，岩性整体上为大套泥岩夹薄介形虫层，是整个松辽盆地沉积范围最大的时期，松辽盆地遭受史上最大的海水入侵，湖盆范围分布很广，甚至超出了现在的盆地边界。在湖扩体系域时期，湖盆内主要发育湖相沉积，仅在最北部发育有范围很小的三角洲沉积体系，到高位体系域沉积时期，湖盆范围有所减小，北部发育三角洲沉积并延伸较远。

3.3 Ⅱ4-n3层序（嫩三段）层序特征

三级层序Ⅱ4-n3划分为2个体系域、4个准层序，其中高位体系域对应于准层序1，2，湖扩体系域对应于准层序 3，4。

该层序沉积厚度50～120 m，相对于嫩二段明显变薄，湖盆范围相比嫩二段发生萎缩，由盆地边缘向盆地中央沉积厚度变化速度不大，说明该时期盆地北部的地形非常平缓。本层序主要发育湖泊三角洲沉积体系，岩性整体为泥岩与砂岩互层，湖扩体系域为典型的三角洲前缘沉积，该时期湖盆内主要发育有5个三角洲沉积体系，三角洲沉积体系受河流控制作用较为明显，延伸范围较远。高位体系域与湖扩体系域以一套较为广泛发育的泥岩为界，在高位体系域沉积时期，5个三角洲延伸范围均向盆地内扩大，三角洲体系受河流作用进一步加强，砂岩含量增加且粒度变粗，湖盆进一步缩小。

3.4 Ⅱ4-n4层序（嫩四段）层序特征

三级层序Ⅱ4-n4划分为2个体系域、9个准层序，其中高位体系域对应于准层序1—4，湖扩体系域对应于准层序5—9。该层序沉积厚度60～150 m，相对于嫩三段厚度增加。本层序主要发育河流-三角洲-湖泊沉积体系，岩性整体为泥岩与粉砂岩互层；湖扩体系域主要为三角洲前缘沉积，发育有河流-泛滥平原、三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲-滨浅湖、半深-深湖等沉积。进入高位体系域沉积时期后，湖盆范围减小，各个三角洲体系沉积范围均向盆地内延伸，整体上相对于湖扩体系域砂岩含量增加，粒度变粗，其中仍然以北部最为发育河流控制三角洲体系。

3.5 Ⅱ4-n5层序（嫩五段）层序特征

三级层序Ⅱ4-n5划分为2个体系域，8个准层序，其中高位体系域对应于准层序1—3，湖扩体系域对应于准层序4—8。

该时期沉积厚度相对于嫩四段有所增厚，沉积厚度70～300 m。嫩五段相对于嫩四段水体变浅，湖盆范围明显减小，是嫩江组沉积时期湖盆范围最小的时候，在盆地西部边缘大范围遭受到了剥蚀，高位乃至湖扩体系域发育均不完全；沉积亚相包括河流泛滥平原、三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲与滨浅湖，湖泊范围很小，之后盆地开始进入萎缩阶段。

4 层序地层模式

对于松辽盆地嫩江组三级层序来讲，其层序地层成因模式受到全球海平面的变化、海水入侵、气候、地形以及物源等多种因素综合影响控制［18-19］。通过对研究区层序平面展布以及层序内部构成的分析和总结，结合层序控制因素的研究，本次研究认为，松辽盆地嫩江组层序地层成因样式可以划分为2种独特的模式。

4.1 非海相坳陷湖盆海侵主控层序地层模式

在嫩一、二段时期，全球海平面上升，松辽盆地发生了大范围海侵［20］，此时期海水的入侵所带来的一系列环境变化形成了特有的层序发育模式（见图3）。因为海水的入侵作用导致了该时期盆地北部基准面快速上升，同时基底也受构造运动影响发生了一定的沉降。也就是说，在前一个三级层序（姚家组）高位体系域之后，由于海平面的上升和海侵，直接发育了嫩一段层序Ⅱ3-n1的水进体系域，对应层序界面为初始湖泛面，从而形成了嫩一、二段层序只发育有湖扩体系域和高位体系域的模式。同时气候变化对于嫩江组地层的层序发育有着重要的控制作用，在大的构造背景和盆地形态的控制下，形成了有嫩江组特色的二分三级层序，即在三级层序内部由气候所形成的 “快速湖进-缓慢湖退”旋回占主导地位。物源供给影响了嫩江组地层的沉积作用，对层序内部特征起到了控制作用。

图3 非海相坳陷湖盆海侵主控层序地层模式

这种在嫩一、二段时期所特有的非海相坳陷湖盆，由于海平面上升，发生海水入侵，造成只发育湖扩体系域和高位体系域2个体系域，缺失低位体系域。层序发育主要受海侵作用控制，本文将之定义为“非海相坳陷湖盆海侵主控层序地层模式”。

该模式将三级层序划分为湖扩体系域与高位体系域，初始湖泛面对应于层序界面，2个体系域的沉积体系均包括半深-深湖亚相、滨浅湖亚相以及三角洲相，其中半深-深湖亚相最为发育，范围最广。湖扩体系域形成于全球海平面上升，海水入侵造成的湖平面快速上升期，具有水进型三角洲—湖泊沉积体系的退积型地层叠加方式，顶界为最大湖泛面。高位体系域形成于基准面由最大湖泛面向盆地中心迁移时所在的沉积体系，由进积式地层叠置而成，顶面为海水再次入侵引起的另一个初始湖泛面——层序界面。这种层序模式的沉积体系特点是半深-深湖沉积体系比较发育，湖盆水体深、范围大，在边部发育三角洲沉积体系。

4.2 陆相平缓坳陷湖盆层序地层模式

在嫩三、四、五段沉积时期，由于构造运动造成的基底抬升以及盆地在前期被大范围充填，使得松辽盆地北部在这一时期的地形坡度变得非常平缓，不存在有坡折带，河道的侵蚀与物源供给作用影响范围变小，在层序底部形成欠补偿沉积间断面与暗色泥岩沉积，即湖盆内不发育低位体系域，在层序界面之上直接发育湖扩体系域与高位体系域，形成又一种二分的三级层序模式。这种层序类型，发育于坡度非常平缓的坳陷湖盆，不发育低位体系域，具有发育湖扩体系域和高位体系域的二分形式，本文将之定义为“陆相平缓坳陷湖盆层序地层模式”（见图4）。

图4 陆相平缓坳陷湖盆层序地层模式

该模式也将三级层序划分为湖扩体系域与高位体系域，低位体系域不发育，初始湖泛面对应于层序界面，2个体系域的沉积体系包括半深-深湖亚相、滨浅湖亚相以及三角洲相。但相对于前一种模式，其对应时期湖盆的范围变小很多，坡度也很缓，物源供给在盆地中央不充足，沉积体系主要以三角洲沉积为主。湖扩体系域形成于气候变化引起的湖平面上升期，具有水进型三角洲—湖泊沉积体系的退积型地层叠加方式，顶界为最大湖泛面。高位体系域形成于基准面下降时期，由进积式地层叠置而成，顶面为另一个初始湖泛面——层序界面。这种层序模式的沉积体系特点是，三角洲沉积体系比较发育，湖盆水体浅、范围小，地势缓。

5 结论

1）松辽盆地坳陷期沉积地层可划分出4个二级层序，从下到上依次为Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅱ3和Ⅱ4，其中Ⅱ3二级层序对应姚家组和嫩江组一、二段，Ⅱ4二级层序对应嫩江组三、四、五段。

2）嫩江组层序地层单元划分为5个三级层序，每个三级层序均可划分为2个体系域，分别为湖扩体系域和高位体系域，并且进一步划分出28个准层序。

3）嫩江组时期，盆地发育2类独特的层序地层成因模式：嫩一、嫩二段，全球海平面上升，盆地发生大范围海侵，形成非海相坳陷湖盆海侵主控层序地层模式；嫩三—五段，研究区为坡度非常平缓且不存在坡折带的坳陷湖盆，形成陆相平缓坳陷湖盆层序地层模式。

［1］ 杨万里.松辽陆相盆地石油地质［M］.北京：石油工业出版社，1985：1-14.

［2］ 高瑞褀，蔡希源.松辽盆地油气田形成条件与分布规律［M］.北京：石油工业出版社，1997：1-25.

［3］ 王嗣敏，刘招君，董清水，等.陆相盆地层序地层形成机制分析：以松辽盆地为例［J］.长春科技大学学报，2000，30（2）：139-144.

［4］ 迟元林，蒙启安，杨玉峰.松辽盆地岩性油藏形成背景与成藏条件分析［J］.大庆石油地质与开发，2004，23（5）：11-15.

［5］ 王苗，陆建林，左宗鑫，等.火山-碎屑充填盆地的层序地层学研究：以松辽盆地长岭断陷为例［J］.石油实验地质，2016，38（6）：796-802.

［6］ 郭少斌，曲永宝，王树学.陆相盆地层序及体系域模式：以松辽盆地西部斜坡为例［J］.地质科技情报，1998，17（4）：37-42.

［7］ 黄福贵，黄清华，陈春瑞.松辽盆地中生代地质事件的节律及圈层耦合［J］.石油勘探与开发，1998，25（5）：86-89.

［8］ 张功成，刘和甫，朱德丰.松辽盆地晚中生代裂谷作用与伸展构造样式［J］.新疆石油地质，1997，18（1）：30-34.

［9］ 李娟，舒良树.松辽盆地中新生代构造特征及其演化［J］.南京大学学报（自然科学版），2002，38（4）：525-531.

［10］王黎，王果寿，邱岐，等.松辽盆地梨树断陷深部层系沉积特征及演化分析［J］.石油实验地质，2014，36（3）：316-324.

［11］刘招君，王东坡，刘立，等.松辽盆地白垩纪沉积特征［J］.地质学报，1992，66（4）：327-338.

［12］佟斯琴，李斌，罗群，等.古龙南凹陷葡萄花油层储层层序地层及沉积体系研究［J］.断块油气田，2014，21（6）：686-691.

［13］李祥权，陈少平，杜学斌，等.隐蔽油气藏勘探方法与发展趋势［J］.断块油气田，2005，12（2）：1-4.

［14］莫午零，吴朝东，张顺，等.松辽盆地北部上白垩统嫩江组物源及古流向分析［J］.石油实验地质，2012，34（1）：40-46.

［15］叶得泉．松辽盆地白垩系的分统问题 ［J］.石油勘探与开发，1980（4）：15-24.

［16］ GALLOWAY W E.Genetic stratigraphic sequence in basin analysisⅠ：architecture and genetics of flooding surface bounded depositional units［J］.AAPG Bulletin，1989，73（1）：125-142.

［17］胡受权，郭文平.论陆相层序地层学理论体系及其研究思路［J］.断块油气田，2001，8（5）：1-7.

［18］王东坡，刘招君，刘立，等.松辽盆地演化与海平面升降［M］.北京:地质出版社，1994：2-75.

［19］ CROSS T A，LESSENGER M A.Sediment volume partitioning：rationale for stratigraphic model evaluation and high-resolution stratigraphic correlation［M］.NPF Special Publication，1998（8）：171-195.

［20］魏魁生.非海相层序地层学：以松辽盆地为例［M］.北京：地质出版社，1996：15-25.

（编辑 王淑玉）

Non-marine sequence stratigraphic characteristics of Nenjiang Formation,Northern Songliao Basin

CHENG Tao1,KANG Hongquan1,DU Xuebin2,LI Xiangquan2,BAI Bo1,JIA Huaicun1
(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100028,China;2.College of Marine Science and Technology,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China)

Songliao Basin is abundant in oil and gas resources;however,the petroleum exploration of the upper Cretaceous Nenjiang Formation in the northern part of the basin has gradually slowed down.One of the main reasons is the lack of understanding in the sequence stratigraphic pattern of the formation.Based on the seismic,core and well logging data and applying the classical theory of sequence stratigraphy,the sequence boundaries have been recognized and sequence stratigraphy frame of Nenjiang Formation were established.The sequence genetic models under different control factors have been built.Different models have different reservoir development characteristics and the foundations of reservoir prediction and hydrocarbon exploration in a new perspective have been summarized.The Nenjiang Formation is now divided into 5 third-order sequences and 10 system tracts.Nenjiang Formation sequence stratigraphic models are divided into two types,which are transgressive master sequence stratigraphic model of non-marine depression basin and sequence stratigraphic model of continental gentle depression basin.

non-marine;sequence stratigraphic;genetic model;Nenjiang Formation;Songliao Basin

TE122

A

国家科技重大专项课题“大陆边缘盆地类比与油气成藏规律研究”（2011ZX05030-001）

10.6056/dkyqt201704010

2016-12-21；改回日期：2017-05-20。

程涛，男，1978年生，高级工程师，2007年获中国地质大学（武汉）博士学位，现从事石油勘探地质研究工作。E-mail：ctjpu@sohu.com。

程涛，康洪全，杜学斌，等.松辽盆地北部嫩江组非海相层序地层特征［J］.断块油气田，2017，24（4）：481-485，499.

CHENG Tao，KANG Hongquan，DU Xuebin，et al.Non-marine sequence stratigraphic characteristics of Nenjiang Formation，Northern Songliao Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（4）：481-485，499.