三江-中阿穆爾盆地早白堊世沉積特征分析

崔樹輝，朱建偉,,，周永恒，胡 菲,，賀言慧

(1．吉林大學地球科學學院，吉林 長春 130061；2．油頁巖與共生能源礦產吉林省重點實驗室，吉林 長春 130061；3．東北亞生物演化與環境教育部重點實驗室，吉林 長春 130061；4.中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧 沈陽 110034)

0 引 言

三江-中阿穆爾盆地地跨中俄兩國，位于東亞大陸邊緣，呈北東方向延伸，面積約90 370 km2。盆地西南部分位于黑龍江東北部黑龍江、松花江和烏蘇里江交匯處，中國稱其為三江盆地，面積約33 730 km2。盆地東北部分在俄羅斯哈巴羅夫斯克邊疆區和猶太自治州境內，俄羅斯稱其為中阿穆爾盆地，面積約56 640 km2。三江-中阿穆爾盆地構造位置處在古亞洲洋和太平洋洲兩大構造域交匯處，前中生代地質演化基本受古亞洲洋，特別是蒙古-鄂霍次克帶的控制，中生代以來，東部古太平洋板塊的俯沖作用及其若干外來地體的拼貼作用控制。盆地西南部分可分為綏濱坳陷、富錦隆起和前進坳陷；東北部分可分為比羅費爾德-庫爾-烏爾米地塹，彼得羅巴甫洛夫卡地塹及烏勒杜拉-丘爾金斯克隆起，萬丹-戈爾貝亞隆起和赫赫齊爾隆起[1-3](圖1)。

圖1 東北亞主要構造圖(資料來源：文獻[1])

自20世紀80年代以來，大慶油田對該盆地進行了鉆井、測井和地震及非震物探等油氣勘探工作[4]，發現三江盆地濱綏坳陷城子河組和穆棱組存在較好的烴源巖，表明該盆地早白堊世具有較好的油氣遠景[4]。由于該盆地是一個跨國界的整體盆地，前人在研究工作中只是針對中國部分或者俄羅斯部分，而從整體角度對盆地的研究較少。本文根據巖芯、露頭、測井以及地震資料，結合區域地質資料對三江-中阿穆爾盆地早白堊世沉積特征進行了分析，為進一步的油氣勘探提供基礎依據。

1 沉積相類型

通過對三江-中阿穆爾盆地早白堊世沉積地層進行詳細的巖芯觀察、野外剖面的實測，結合粒度分析及地震相分析，在盆地西南部主要識別出河流相、扇三角洲相、湖泊相與湖底扇相；盆地東北部主要識別出海相沉積，包括半深海相、淺海相、濱海相與三角洲相。

1.1 河流相

河流相(圖2(a))主要在中國地區富錦市北側城子河組剖面上觀察到，在剖面上主要發育河道砂巖沉積，包括中砂巖與細砂巖夾淺灰色泥巖薄層，見小型交錯層理、爬升波痕層理及大型板狀交錯層理。其地震相由振幅中等-弱、不規則的、不連續亞平行反射組成，常有一些非系統性的反射終止和同相軸分裂現象，波動起伏幅度小，接近地震分辨率的極限，外部形態常常為丘型，以弱振幅斷續亂崗狀丘型為主。

1.2 扇三角洲相

扇三角洲相可進一步劃分為扇三角洲平原亞相、扇三角洲前緣亞相與前扇三角洲亞相，本次主要識別出扇三角洲平原與扇三角洲前緣。

扇三角洲平原亞相(圖3)細分為水上分流河道微相、河道間微相與沼澤微相，主要在盆地西南部鶴崗地區新嶺煤田與興田煤田附近觀察到，水上分流河道主要發育灰色含礫巖屑長石粗砂巖與中砂巖，最厚40 cm，最薄10 cm，分選較差，次棱角狀，底部見沖刷面，可見槽狀交錯層理、楔狀交錯層理與平行層理(圖2(b))，含漂礫，含植物莖干化石。河道間主要發育泥質粉砂巖與粉砂質泥巖。沼澤主要發育碳質泥巖(圖2(c))與煤層，碳質泥巖最厚50 cm，薄層最厚10 cm，含有植物莖干化石。

扇三角洲前緣亞相是十分常見的沉積相類型，主要識別出水下分流河道，水下分流河道間、河口壩、席狀砂微相(圖4)。

水下分流河道主要由灰白色、灰色砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖、粉砂巖組成。砂巖主要由石英、長石和巖屑組成，顆粒支撐，泥質或鈣質膠結，分選中等-差。砂巖以塊狀層理居多，還可見平行層理、中型、小型槽狀交錯層理、板狀交錯層理、爬升層理和楔狀交錯層理。該微相在垂向上也一般表現為正粒序，底部往往發育沖刷面。粒度分析表明水下分流河道主要包括兩段式和三段式(圖5)。三段式發育完整，包括滾動、跳躍與懸浮組分，雜基含量較低。滾動組分約占15%，細截點為1Φ，表明水體搬運能力較強；跳躍組分為主體，約占60%左右，斜率較低，說明分選較差，細截點為3.5Φ，說明水體能量降低；懸浮組分約占25%。兩段式缺乏滾動組分，主要由跳躍與懸浮組分組成，說明水體能量較強，跳躍組分約占50%，斜率中等，說明分選中等，細截點為2Φ，說明水體搬運能力較強；懸浮組分約占50%，說明水體能量較強。

圖3 黑龍江省雙鴨山市集賢鎮雙興村城子河組扇三角洲平原實測剖面

圖4 扇三角洲前緣席狀砂沉積特征

圖5 扇三角洲前緣水下分流河道粒度分析特征

河口壩微相主要由深灰色、灰色的粉砂質泥巖、灰色粉砂巖和細砂巖組成。其中常見小型交錯層理、爬升層理、波狀層理和透鏡狀層理，生物擾動明顯，可見蟲孔，巖相在垂向上構成典型的反粒序。

席狀砂微相沉積物主要以灰色、灰白色粉砂巖、細砂巖互層為特征。砂巖中常發育脈狀層理(壓扁層理)、透鏡狀層理和波狀層理，還可見爬升層理和雙向交錯層理。此外，生物擾動比較明顯，蟲孔、蟲跡常見。

扇三角洲前緣的電性特征往往反映出反粒序的特征，其地震相反射同相振幅中等，連續性好，其內部反射結構特點是相鄰兩個反射層的間距向同一方向傾斜，一般在收斂的方向上反射層突然終止，橫向增厚是由于單元內每個周期的增厚造成的，而不是由底面或頂面上的上超、頂超或削蝕造成的。同相軸呈發散結構，其外形常為楔形，以中振幅連續發散楔型為主。

1.3 湖泊相

湖泊相沉積體系包括濱淺湖亞相、半深湖亞相。在濱1井與濱參1井上局部發育(圖6)。

圖6 濱參1井湖泊相沉積特征

濱淺湖亞相又可分為泥質淺湖微相、砂質淺湖微相與湖沼微相，主要發育灰色粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、碳質泥巖與煤，在研究區露頭和巖芯上觀察較少，在濱參1井上局部發育，主要通過地震識別[5]。

半深湖亞相主要發育暗色泥巖，發育塊狀層理與水平層理，其地震相較連續平行、亞平行，中振幅較連續-斷續波狀，以中強振幅連序平行-亞平行反射結構為主。

1.4 湖底扇

湖底扇主要表現為砂質扇體堆積于深水的暗色泥巖中，主要在濱1井與濱參1井中識別出。湖底扇進一步可以細分為內扇、中扇和外扇亞相(圖7)。

圖7 濱1井湖底扇沉積特征

內扇可劃分為主溝道和主溝道外兩個微相。主溝道主要由雜基支撐的雜色、灰色砂礫巖組成，以塊狀層理為主。巖石分選極差，常見顆粒大小不等的礫石“漂浮”于雜基中。主溝道底部常發育沖刷面，可稱其為水下泥石流，組成了內扇的主體[6]。濱參1井1 471.90～1 470.00 m水下泥石流主要由一套灰色含礫粗砂巖和泥質粉砂巖夾泥礫組成。主溝道外由細碎屑巖石組成，是重力作用下溢出主溝道的沉積組分，該微相遭受后期重力流和波浪的改造不易保存。

中扇可進一步劃分出辮狀溝道與溝道間兩個微相。辮狀溝道是中扇的主體，底部也常見沖刷面和底面印模，往往是多個溝道充填沉積構成疊復砂巖相，由灰色、灰白色的顆粒支撐的砂礫巖、砂巖組成。巖石內部常發育塊狀層理、遞變層理、平行層理、槽狀交錯層理和爬升層理。溝道間與溝道相比粒度偏細，由經典濁積巖構成，常見ABCDE、BCDE或CDE等相序[7]。A段常見遞變層理，B段為平行層理，C段為波紋層理、變形層理或爬升層理，D段為水平層理，E段塊狀層理。如濱1井1 200.00～1 207.90 m和濱參1井1 315.00～1 321.40 m是辮狀溝道的多期疊加。中扇一般具有正旋回性。

外扇位于湖底扇的最前緣，與正常深水湖泊相鄰。由粒度較細的經典遠源濁積巖夾于半深湖相泥巖中組成。外扇常常由具有鮑瑪序列的CDE段遠源濁積巖組成，其巖性主要為粉砂巖和泥巖。偶爾夾細砂巖或中、粗砂巖，如濱參1井1 807.70～1 805.00 m湖底扇外扇主要由經典濁積巖CDE段細粒的粉砂巖、泥巖組成。

1.5 海相沉積

在盆地東北部主要識別出海相沉積，包括半深海相主要在盆地賓利亞斯-阿紐伊斷陷，發育泥巖、含頁巖和粉砂巖，見頁巖和泥巖互層，產雛蛤類雙殼化石。淺海相主要分布在盆地萬丹-戈爾貝亞隆起、赫赫齊爾和彼得羅巴甫洛夫隆起，發育砂巖、粉砂巖和泥巖互層，黏土質頁巖，砂巖中見交錯層理，產放射蟲，齒形化石，雛蛤類雙殼化石，植物碎屑等化石，偶見含有石灰石和硅石的滑動沉積層。濱海相主要分布在盆地烏勒杜拉-丘爾金斯克隆起，主要發育中砂巖、細砂巖及泥巖，見不對稱波痕、楔狀交錯層理和板狀交錯層理，有強烈的生物擾動構造，含植物碎屑(圖8)[8]。

圖8 俄羅斯彼得羅巴甫洛夫湖東北岸實測剖面

2 巖相古地理特征

2.1 地震相

地震相分析是根據地震資料解釋其環境背景和巖相，是地震和沉積之間轉換的橋梁。在研究區選取振幅、連續性、內部反射結構作為地震相分析的主要參數，幾何外型作為地震相分析的輔助參數[9]。

振幅指質點離開平衡位置的最大位移，根據振幅強弱可分為三級：強振幅(A1)、中振幅(A2)、弱振幅(A3)[9]。

連續性指同相軸連續的范圍，按照同相軸連續排列的長短分為三級：連續(B1)、較連續(B2)、斷續(B3)。

內部反射結構指地震剖面上層序內部反射波之間的延伸情況和其相互關系，是鑒別沉積環境最重要的地震標志。本次研究識別出的內部反射結構有七種，包括：平行(C1)、亞平行(C2)、發散(C3)、短波(C4)、雜亂(C5)、前積(C6)、亂崗(C7)[9]。

幾何外型指的是地震相單元的外部幾何形態及其空間展布，本項目識別的幾何外型包括：楔型(D1)、透鏡型(D2)、丘型(D3)[9]。

在地震相轉化沉積相的過程中，如果研究區的沉積相類型與沉積體系基本確定之后，那么地震相與沉積相之間的關系是比較明確的。其中河流相與弱振幅斷續亂崗狀丘型(A3B3C7D3)地震相相對應，三角洲前緣與中強振幅較連續發散(A1-2B2C3)地震相相對應(圖9和圖10)，濱淺湖沉積環境與中振幅較連續-短波狀(A2B2C4)地震相相對應，半深湖環境與中振幅連續平行-亞平行(A2B1C1-2)地震相相對應，半深海沉積環境與中強振幅連續平行(A2B1C1)地震相相對應。

圖9 綏濱坳陷97線亂崗狀丘型反射結構

圖10 綏濱坳陷 45線發散反射結構

2.2 平面展布及演化特征

結合中阿穆爾沉積盆地地質情況，恢復早白堊世凡蘭吟和歐特里夫-阿普第時期的古地理圖。

2.2.1 凡蘭吟時期

凡蘭吟沉積時期，相當于三江盆地的城子河組、中阿穆爾盆地彼奧涅爾斯克組上部和皮萬組。在盆地的西南部綏濱坳陷發育沉積地層，主要發育三角洲-濱淺湖沉積體系，盆地發育三處物源，兩處物源來自于富錦隆起，分別為雙鴨山地區與富錦市地區，另一處物源來自于伊舒地塹北部。雙鴨山靠近物源區主要發育三角洲相，富錦市靠近物源區主要發育河流與三角洲相，伊舒地塹北部主要發育三角洲相，而綏濱坳陷濱1井、濱2井主要發育濱淺湖沉積[10]。在盆地東北部主要發育海相沉積，包括半深海相、淺海相、濱海相和三角洲相。半深海相主要發育在東部賓利亞斯-阿紐伊斷陷，淺海相主要發育在中部萬丹-戈爾貝亞隆起，赫赫齊爾和彼得羅巴甫洛夫卡隆起，濱海相主要發育在東部烏勒杜拉-丘爾金斯克隆起，三角洲相主要發育在西部比羅費爾德、庫爾-烏爾米斷陷[12-14](圖11)。

2.2.2 歐特里夫-阿普第時期

歐特里夫-阿普第沉積時期，相當于三江盆地的穆棱組、中阿穆爾盆地的戈爾諾普羅托卡組。盆地整體沉積范圍縮小，在盆地西南部除了發育三角洲-濱淺湖沉積體系，還發育湖底扇-半深湖沉積體系。雙鴨山地區與伊舒地塹北部仍發育三角洲沉積，但沉積規模相對縮小。同時富錦地區的河相-三角洲沉積體系退出，而轉變為湖底扇-半深湖沉積體系，湖底扇主要發育在濱1井與濱2井，可能由于三角洲前緣滑塌形成。在盆地東北部仍以發育半深海、淺海與濱海相為主，同時發育河流相，東部賓利亞斯-阿紐伊斷陷半深海沉積范圍相對縮小，中部萬丹-戈爾貝亞隆起，赫赫齊爾和彼得羅巴甫洛夫卡隆起處淺海相沉積范圍也相對縮小，而東部烏勒杜拉-丘爾金斯克隆起處濱海相沉積范圍擴大，同時，西部比羅費爾德、庫爾-烏爾米斷陷三角洲相沉積范圍相對城子河組時期縮小(圖12)[12-14]。

圖11 凡蘭吟巖相古地理簡圖(資料來源：文獻[11])

圖12 歐特里夫-阿普第巖相古地理簡圖(資料來源：俄羅斯部分據文獻[11])

3 早白堊世沉積演化特征

3.1 早白堊世貝里阿斯時期

早白堊世貝里阿斯時期相當于中國三江盆地的滴道組、俄羅斯中阿穆爾的戈林組和彼奧涅爾斯克組下部。在盆地西南部綏濱坳陷中，濱參一井鉆遇到了該地層，其巖性下部為夾有泥巖的礫巖、砂礫巖層；中部為泥巖與細砂巖、粉砂巖互層，夾數層煤；上部為粉砂巖、細砂巖、泥巖與蝕變安山巖互層。泥巖見水平層理波狀層理脈動變形及小型交錯層理，多見生物擾動構造及負載構造，是水體不穩定的動蕩環境。沉積體系主要為三角洲前緣，整合于基底之上[8]。

戈林組主要分布于巴賈爾-戈林帶的西部，巖性為粉砂巖、細砂巖和礫巖夾泥巖。

彼奧涅爾斯克組主要分布于巴賈爾-戈林帶，巖性為粉砂巖、黏土巖，含中細粒砂巖和泥巖夾層，整合于戈林組之上。

3.2 早白堊世貝里阿斯-凡蘭吟時期

早白堊世貝里阿斯-凡蘭吟時期相當于中國三江盆地的城子河組、俄羅斯中阿穆爾盆地的皮萬組和彼奧涅爾斯克組上部。城子河組遍布整個盆地西南部綏濱坳陷，主要以中砂巖、粗砂巖夾泥巖、碳質泥巖及薄煤層為主，鉆井上主要在濱參1井、濱1井、濱2井與綏D1井上見到。據綏濱坳陷鉆井資料，可將其劃分為三個巖性段：上段為粉細砂巖夾泥巖與煤層；中段為含煤層的中粗砂巖、砂礫巖夾泥巖、粉砂巖；下段為細、中粒砂巖與泥巖、粉砂巖互層為主，夾有數層煤。在東安鎮一帶，城子河組以暗色泥巖和粉砂質泥巖為主夾細粒砂巖，為海相沉積環境，產較豐富的海相雙殼類化石。沉積體系主要為三角洲平原沉積和三角洲前緣沉積，與下伏滴道組地層呈不整合接觸。

皮萬組在盆地東北部彼得羅巴甫洛夫湖東北岸見有露頭，主要發育中砂巖、粉砂巖、泥巖和頁巖，產雛哈、齒形化石和植物化石，見碳酸鹽結核體以及含石灰巖或硅石沉積層。

3.3 早白堊世歐特里夫-阿普第時期

早白堊世歐特里夫-阿普第時期相當于中國三江盆地的穆棱組、俄羅斯中阿穆爾盆地的戈爾諾普羅托卡組。在盆地西南部綏濱坳陷西部，往綏濱坳陷東部尖滅，巖性出露主要以粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖及泥巖為主，砂巖分選中等，次棱角狀，多夾有泥質條帶。鉆井上主要在濱參1井、濱1井與濱2井上見到，巖性以深灰、灰綠色粉砂巖及黑色泥巖為主，夾薄層灰綠色凝灰巖和薄煤層。為一套陸相含煤巖系沉積，產較豐富的藻類、孢粉和植物化石[9]。沉積體系主要為三角洲前緣沉積和河流沉積，整合-假整合于城子河組之上。

戈爾諾普羅托卡組廣泛分布于巴賈爾-戈林帶北部，巖性主要為中礫巖、砂巖、粗砂巖、粉砂巖，不整合于皮萬組之上。

3.4 早白堊世阿爾必時期

早白堊世阿爾必時期相當于中國三江盆地的東山組、俄羅斯中阿穆爾盆地的斯特列爾科沃組和戈爾諾普羅托卡組上部。在盆地西南部綏濱拗陷和前進拗陷中均有分布，主要見于濱參1井和東基3井中。巖性為綠蝕變安山巖、灰綠色蝕變安山巖、玄武巖、凝灰巖夾薄層砂、泥巖、火山集塊巖、角礫巖、粉砂巖、細砂巖與灰黑色砂泥巖互層，夾雜色砂礫巖[9]，沉積體系主要為火山碎屑巖相、扇三角洲-濱淺湖沉積，與下伏穆棱組呈整合-不整合接觸。

斯特列爾科沃組主要發育在巴賈爾-戈林帶和西錫霍特阿林帶，下部巖性為砂巖、粉砂巖夾安山巖層，產雙殼、藻類化石，上部為砂巖、礫巖和粉砂質黏土巖互層。

4 結 論

三江-中阿穆爾盆地早白堊世以來在盆地西南部主要發育扇三角洲平原、扇三角洲前緣、濱淺湖和半深湖等沉積亞相，在盆地東北部主要發育海相沉積，包括半深海相、淺海相、濱海相與三角洲相等沉積亞相。

早白堊世貝里阿斯-凡蘭吟時期為統一近海邊緣盆地，主要以海陸交互相及河湖相沉積為主，盆地范圍明顯擴大，發育扇三角洲-濱淺湖-半深湖-海陸交互相沉積。在歐特里夫-阿普第時期，盆地開始整體沉積范圍縮小，依然發育扇三角洲-濱淺湖-半深湖-海陸交互相沉積，但沉積范圍相對縮小。盆地進入阿爾必時期后，開始發育火山碎屑巖相。

參考文獻

[1] KIRILLOVA Galina L，GOLONKA J.Late Mesozoic-Cenozoic sedimentary basins of active continental marginof Southeast Russia:paleogeography,tectonics,and coal-oil-gaspresence[J].Marine and Petroleum Geology,2003,20:385-397.

[2] 趙傳振.三江-中阿穆爾盆地石油地質條件綜合研究[D].長春:吉林大學,2010.

[3] 吳世敏,胡志方,楊恬,等.三江-中阿穆爾盆地構造背景與盆地演化[C]∥中國石化東北新區油氣勘探研討會論文集.2005.

[4] 趙霞,于興河,易榮龍,等.三江盆地構造演化分析[J].內蒙古石油化工,2007(5):310-313.

[5] 方石,張培震,劉招君,等.東三江盆地南部白堊紀以來的沉積特征及其演化[J].吉林大學學報:地球科學版,2012,42(1):66-76.

[6] 徐英,陳孔全.三江盆地綏濱坳陷下白堊統城子河-穆棱組沉積特征[J].內蒙古石油化工,2016,42(5):153-156.

[7] 章倩倩.三江盆地演化與沉積充填特征[D].荊州:長江大學,2012.

[8] SHA J G,WANG J P,KIRILLOVA G,et al.Upper Jurassic and lower cretaceous of Sanjiang-Middle Amur basin:Non-marine and marine correlation[J].Science in China,2009,52(12):1873.

[9] 董林森.黑龍江省東部三江盆地的沉積特征及演化[D].長春:吉林大學,2008.

[10] 于松,李成博,曹瀚升,等.三江盆地富錦隆起下白堊統沉積時期古環境恢復[J].世界地質,2016,35(1):9-16.

[11] KIRILLOVA G L.The middle Amuer sedimentary Basin:Geology,Geodynamics,Fuel and Energy resource[R].Vlsdivostok,2009.

[12] KAPLUN V B.Geoelectric sections of the middle Amur sedimentary basin’s northwestern side based on the data of magnetotelluric sounding[J].Russian Journal of Pacific Geology,2014,8(6):443-455.

[13] GRESOV A I,YATSUK A V,OBZHIROV A I,et al.Gas-geochemical evaluation of the the petroleum potential of the Birofeld graben of the Middle Amur sedimentary basin (Russian Far East)[J].Russian Journal of Pacific Geology,2012,6(2):143-157.

[14] MERKULOVA T V,RAZVOZZHAEVA E P.Cenozoic graben facies in the Middle Amur sedimentary basin as inferred from seismic and electrical exploration[J].Russian Journal of Pacific Geology,2007,1(4):335-351.