松遼盆地南部嫩江組沉積演化特征

張 喜 長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州434023吐哈油田分公司開發處,新疆哈密839009

黃玉欣 (吉林油田勘探開發研究院,吉林松原138000)

朱文方 (長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州434023)

松遼盆地是中國東部中新生代具有斷坳雙重結構的大型復合型沉積盆地[1～3],嫩江組是松遼盆地南部坳陷結構層中重要的含氣層位之一。依據巖性、電性特征,并結合古生物資料,嫩江組可分為五段,其沉積類型及其沉積演化方面,前人已進行了相關研究[2～5],指出嫩江組沉積主要為三角洲-湖泊沉積體系。筆者在此基礎上,根據測井、錄井、巖心和地震資料,運用構造學、沉積學基本原理和方法,對松遼盆地南部嫩江組沉積演化進行了進一步研究,對該區淺層天然氣藏的勘探開發有一定現實意義。

1 沉積相類型

圖1 松遼盆地南部嫩江組地層柱狀剖面圖 (紅142井)

松遼盆地南部存在4大物源水系[6],即西部與古大興安嶺相關的英臺-紅崗水系、西南部與古鐵法丘陵和古大興安嶺相關的通榆-保康水系、東部與古張廣才嶺相關的懷德-長春水系、東北部與古張廣才嶺相關的長春嶺-肇州水系。不同地質時期,各物源水系的重礦物組合有其自身的分布特點,通過對研究區嫩三段至嫩五段22口探井重礦物組合特征及砂巖含量百分比圖分析,確認松遼盆地南部嫩江組物源主要來自北部的長春嶺-肇州水系和西南的通榆-保康水系。

根據沉積相序、沉積構造及測井相等相標志,結合盆地基底沉降、湖平面變化、沉積物供給、氣候等因素,在松遼盆地南部嫩江組可識別出三角洲前緣、前三角洲、淺湖及半深湖-深湖亞相 (圖1)。

2 沉積演化

松遼盆地南部嫩江組各類儲集體的時空展布受湖盆的邊界條件、構造演化階段、物源區性質、古氣候及古水流等因素的影響,不同時期或同一時期不同部位形成了成因各異的三角洲前緣砂體。根據嫩江組殘留地層的分布特征,嫩江組沉積時期盆地演化過程可劃分為初、早、中和晚4個時期 (分別對應嫩一段及二段、嫩三段、嫩四段和嫩五段)。不同地區、不同時期的沉積特征表現各異,但總體表現出松遼盆地由極盛轉為逐漸衰亡的過程。

2.1 嫩江組初期 (嫩一段、嫩二段)

嫩一、二段繼青山口組時期后再次拗陷,容納速率大于堆積速率,水面不斷擴大,水體不斷變深。英臺、紅崗、保康及東部沉積體系迅速退縮,在廣大范圍內主要發育半深湖-深湖和淺湖沉積,形成顏色較暗、厚度可觀、生烴強度高的暗色泥巖和油頁巖。根據地層厚度、油頁巖層數與厚度判斷,沉積中心分別位于新民、新立、紅崗和大安等地,地層厚220～320m,沉積速率為45～80m/Ma。其中,紅崗與大安沉積沉降中心彼此吻合。在水進過程中,沿盆地周緣廣泛發育厚度較薄的淺湖砂壩砂體 (圖2),為松遼盆地的極盛期。

2.2 嫩江組早期 (嫩三段)

湖盆開始整體抬升,水體變淺,北部侵蝕物源區的小興安嶺再度活躍,北部三角洲沉積體系由北向南推進,湖水南侵,南部三角洲體系向陸退縮。從地層厚度判斷,沉降中心沿大安、新立至新北分布,地層厚度110～140m。根據暗色泥巖、泥巖及砂巖等厚圖分析,在紅崗紅70井附近沉積暗色泥巖最厚,厚達110m,砂巖厚度僅為5m,表明紅70井附近為最大的沉積中心,沉積速率為50～60m/M a,與嫩江組初期相比,沉積中心向西偏移。由嫩三段沉積相圖 (圖3)可知,嫩三段發育三角洲前緣亞相和淺湖亞相,三角洲前緣砂體沿盆地長軸方向推進到讓字井地區,砂巖百分含量大于8%的地區劃為三角洲前緣亞相,其中砂巖百分含量大于20%的地區劃為水下分流河道微相。

圖2 松遼盆地嫩一、二段沉積相平面圖

圖3 松遼盆地南部嫩三段沉積相平面圖

2.3 嫩江組中期 (嫩四段)

湖盆繼續抬升,隨充填加劇,堆積速率大于容納速率,水體不斷變淺,但湖面擴大。嫩江組早期的北部三角洲體系由北向南往盆地中央進一步推進,分布面積更廣。此時來自西南的通榆-保康三角洲沉積體系也開始活躍,但規模較小,僅局限于黑帝廟地區。從地層厚度、暗色泥巖厚度判斷,沉積沉降中心沿大安至乾安呈窄條帶狀分布,地層厚度290～320m,暗色泥巖厚120～140m,在大219井和乾108井處地層厚度和暗色泥巖厚度達到最大。由嫩四段沉積相圖 (圖4)可知,嫩四段發育三角洲前緣亞相和淺湖亞相,北部三角洲前緣砂體進一步推進到乾108井附近,具有反旋回至正旋回再到反旋回的粒度特征,自然電位曲線為漏斗、鐘型再到漏斗型,南部三角洲前緣砂體局限在黑100井周圍。砂巖百分含量大于8%的地區劃為三角洲前緣亞相,其中砂巖百分含量大于24%的地區劃為水下分流河道微相。

2.4 嫩江組晚期 (嫩五段)

湖盆萎縮,三角洲沉積物從南、北兩個方向填塞湖盆,水體變淺,局部氧化作用強烈。北部三角洲體系仍然由北向南向盆地中央推進,此時南部三角洲沉積體系推進也更加顯著。由地層厚度、暗色泥巖厚度判斷,沉積沉降中心仍然沿大安至乾安分布,地層厚度200～240m,暗色泥巖厚100～120m。在塔11井和乾210井處地層厚度和暗色泥巖厚度達到最大。由嫩五段沉積相圖 (圖5)可知,嫩五段發育三角洲前緣亞相和淺湖亞相,北部三角洲前緣砂體和南部三角洲前緣砂體在黑120井至乾210井一帶匯合。砂巖百分含量大于8%的地區劃為三角洲前緣亞相,其中砂巖百分含量大于24%的地區劃為水下分流河道微相。

圖4 松遼盆地南部嫩四段沉積相平面圖

圖5 松遼盆地南部嫩五段沉積相平面圖

3 結 論

1)松遼盆地南部嫩江組主要發育南部和北部兩個三角洲沉積體系,物源主要來自北部的長春嶺-肇州水系和西南的通榆-保康水系。嫩江組為三角洲前緣亞相、前三角洲亞相、淺湖亞相和半深湖-深湖亞相沉積。

2)松遼盆地嫩江組時期,湖盆總體表現為急劇下降 (嫩一段、嫩二段)到緩慢抬升 (嫩三段至五段)的過程,沉積環境表現為從深湖-半深湖到淺湖再到三角洲前緣的過程。三角洲形態由 “鳥足形”(嫩三段)逐步轉變為 “朵葉形”(嫩四段、嫩五段)。

[1]胡望水,呂炳全,張文軍,等.松遼盆地構造演化及成盆動力學探討 [J].地質科學,2005,40(1):16～31.

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[4]王永春.松遼盆地南部巖性油藏的形成和分布[M].北京:石油工業出版社,2001.

[5]鄒才能,薛叔浩,趙文智,等.松遼盆地南部白堊系泉頭組-嫩江組沉積層序特征與地層-巖性油藏形成條件 [J].石油勘探與開發,2004,31(2):16～19.

[6]吉林油田石油地質志編寫組.中國石油地質志(卷二)·大慶、吉林油田[M].北京:石油工業出版社,1991.