河套盆地吉蘭泰地區白堊系地層劃分及地質特征

王飛 馬占榮 蒲仁海

摘 要：作為河套盆地油氣勘探的主要目的層系，盆地白堊紀地層劃分一直存在較大的爭議。文中利用古生物、巖性及錄井資料，確定吉蘭泰地區白堊系只發育下白堊統。通過合成記錄標定與不整合面建立了吉蘭泰地區白堊系地層格架。固陽組固三段在部分剖面中表現為一厚度急劇增大的楔狀體，根據鉆遇其的ZK500井巖心、露頭顯示及正演模擬，楔狀體主要為膠結松散的砂泥巖礫巖沉積物。根據形態及內部反射特征將其分為Ⅰ，Ⅱ2種類型，Ⅱ型楔狀體之下的航磁異常體的隆升使研究區北部區域由固三段的斷陷沉積向固二段的凹陷沉積轉換。Ⅰ型楔狀體未受航磁異常體隆升影響，受斷層切割嚴重，其厚度應向山前控盆斷層進一步增大。研究區南部地震剖面中固三段之下發育強振幅連續反射的侏羅系斷陷沉積，根據地震剖面勾畫出了其發育范圍，并在西南邊界一剖面中見到了可能的石炭系。

關鍵詞：河套盆地;吉蘭泰;地層劃分

中圖分類號：P 631 ? 文獻標志碼：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0413 ? 文章編號：1672-9315（2019）04-0656-09

Abstract：There have been disputes among scholars over the division of the Cretaceous strata，a mina target layer of oil and gas exploration in Hetao Basin.There was only formed early Cretaceous strata Guyang Formation based on the paleontology，lithology and logging data.The Cretaceous stratigraphic framework of the Jilantai area has been established through synthetic record and surface of unconformity.The third member of Guyang Formation is a wedge shaped body with a sharp thickness increasing in some sections.According to drilling and outcrop display and forward modeling of ZK500 well，wedge bodies are mainly consolidated loose sand，mudstone and conglomerate sediments.With the characteristics of morphology and internal reflection in view，it can be divided into two types：type I and II.The uplift of the aeromagnetic anomaly beneath the wedge body is the main reason for the transformation from the rift to the sag.The I cuneiform is not affected by the uplift of the aeromagnetic anomaly body，and was seriously cut by the fault，and its thickness should be further increased to the fault of the Bayanwula mountain.In the southern section of the study area，the Jurassic fault depression with strong amplitude and continuous reflection is developed under the third members of Guyang Formation in the seismic sections.The development range is outlined according to the seismic profiles with a possible Carboniferous system found in the profile of the southwest boundary.

Key words：Hetao Basin;Jilantai;division of strata

0 引 言

河套盆地位于內蒙古中部，東西長約600 km，南北寬約30～90 km，整體呈弧形分布，面積約4×104 km2[1-5]。河套盆地總體上呈現“兩隆三坳”的構造格局，吉蘭泰地區位于河套盆地西南部，屬于盆地內臨河坳陷的一部分[6-7]，為長慶油田近年來在外圍勘探的重點區域（圖1）。

盆地白堊系為主要的勘探目的層系，對其進行正確的識別劃分具有重要意義。但限于地球物理資料較少，僅有鉆井3口，勘探程度較低[8-10]，不同的學者對河套盆地白堊系劃分方案差別較大。有的認為河套盆地白堊紀地層只發育下白堊統：如趙重遠等將下白堊統統一劃入固陽組，胡顯穆等將下白堊統劃為烏爾塔組與大水溝組，并統稱為大水溝群;有的認為除發育下白堊統外，還發育較薄的上白堊統：如周季陶將下白堊統劃入固陽組，上白堊統劃入烏拉特組;蔡友賢等將下白堊統統一劃入大水溝群，包括烏爾塔組及大水溝組，將上白堊統劃入杭錦群，從上至下分別為杭錦組、畢克齊組及烏蘭呼少組[11-13]。

在前期勘探中，吉蘭泰地區部分地震測線中固陽組表現為一楔狀體形態，與上覆地層形態差別較大，分析其成因特征有助于進一步了解盆地的沉積、構造演化。同時，由于相鄰盆地石炭-侏羅系為較好的生油層位，其在研究區是否存在，對將來盆地的勘探部署具有重要的指導意義[14-18]。

1 白堊系地層劃分

1.1 古生物資料證據

吉蘭泰地區共有鉆井3口，分別為吉參1井、松探1井及松探2井，只在吉參1井（2 081～2 639 m）中發現了古生物化石。另外，在研究區外圍西北緣的慶格勒圖大水溝剖面中也有化石發現。

吉參1井內化石主要為孢粉、介形類及輪藻。孢粉中裸子植物花粉占絕對優勢，蕨類植物孢子較少，未發現被子植物花粉，主要分布于吉參1井固陽組上部2 081 m與2 537～2 639 m兩處（圖2）。

蕨類植物孢子中，海金沙科孢子經常出現，主要有無凸勒紋孢Cicatricosisporites（常見種為C.minutaestriatus，C.minor，C.dorogensis）、瘤面海金沙科孢Lygodioisporites及平面海金沙科孢Lygodiumsporites;桫欏科的Cyathiditosminor;裸子植物花粉主要為環溝粉屬Classopollis（常見種C.classiodes），另外還產出云杉粉屬Perinopollenites（常見種P.microreticulatus）、蛟河粉屬Jiaohepollis（常見種J.verus）、腦型粉屬Cerebropollenites（常見種C.carlylensis）及擬云粉屬Piceites等。

吉參1井固陽組中孢粉組合特征為裸子花粉含量占優勢，蕨類植物的孢子中，海金沙科孢子經常出現且種類繁多。海金沙科孢子的繁盛，特別是Cicatricosisporites種類多樣，是早白堊世地層的顯著特點，其常見種C.minutaestriatus，C.minor，C.dorogensis為早白堊世的特征種。另外裸子植物的花粉中，Classopollis，Jiaohepollis等普遍出現于早白堊世地層中[12-13]。

固陽組介形類化石主要分布在吉參1井2 37709～2 378.12 m與2 632.15～2 635.75 m 2個深度段，仍以早白堊世的常見種屬為主。主要類型包括圓星女介Cypridea，Lycopterocuprisinfantilis，Candona及Ilyocypris等。圓星女介Cypridea是我國北方早白堊世沉積的重要分子，Candona及Ilyocypris最早出現于早白堊世[19-20]，但分布時間較長。

輪藻化石存在于吉參1井固陽組中上部2 162，2377.09～2 378.12及2 499.29～2 500 m 3個深度段。主要類型包括Sphaerochara，Euaclistochara mundula及Atopochara trivolvis。其中Atopochara trivolvis與Euaclistochara mundula常見于世界各地早白堊世地層中，包括在我國松遼盆地登樓庫組、延吉盆地的龍井組及河北丘城組中均有發現[21]。

綜合吉參1井中孢粉、介形類及輪藻化石的種類與時代，確定固陽組的地質時代為早白堊世。

1.2 不整合面及測井錄井資料證據

吉參1井2 050 m深度附近鉆遇礫巖及含礫砂巖，表現出向上變細的正旋回特征，向松探1井與松探2井處漸變為砂巖夾薄層泥巖，其應為不整合面附近的粗粒沉積物（圖3）。且吉參1井的AC曲線值在2 000 m附近表現出數值向下變大的趨勢，表明沉積物粒度逐漸變粗，孔隙逐漸變大，亦佐證了上述的正旋回現象。結合在2 081 m附近發育的早白堊世海金沙科孢子化石，將其定為固陽組頂界。同時，三口井均鉆遇下元古界變質巖，測井曲線上表現為低時差，高電阻，此接觸面應為下白堊統底界。吉參1井、松探1井及松探2井均

未發育上白堊統畢克齊組與始新統烏拉特組，漸新統臨河組表現出典型的“紅-黑-紅”與“粗-細-粗”旋回變化，上白堊統與漸新統直接接觸。

三口鉆井固陽組以巖性可劃分3段，上段巖性為棕褐色泥巖與淺灰色細砂巖;中段為棕褐-棕紅色泥巖為主，發育淺棕色厚層含礫粗砂巖;下段為棕褐色泥巖與棕色細砂巖互層。棕紅色泥巖分布穩定，與上下的巖層對比，其粒度細，厚度大。固一段厚度向松探1井與松探2井減薄，其內部發育黑色泥頁巖，為潛在的生油層系。固二段發育棕紅色泥巖，厚度較為穩定。固三段以砂礫巖為主，厚度變化較大（圖3）。

在地層劃分的基礎上，根據研究區三口鉆井的地震合成記錄，對二維地震資料進行標定。圖4為松探1井地震合成記錄與過井地震剖面的標定。

1）TE反射界面代表下白堊統固陽組頂面，標定為一波谷，全區反射強度較弱，較連續。

2）Tkg1代表固陽組固二段頂面，標定為一波谷，全區反射強度弱。

3）Tkg2代表固陽組固三段頂面，標定為一波峰，全區反射強度弱。

4）TK代表固陽組底面，標定為一波谷，全區反射較強。

TE所代表的固陽組頂面為一上超面;TKg2代表的固陽組固三段頂為一典型的上超面;TK代表的固陽組底為一全區存在的典型削截面（圖5）。

結合地震不整合面對全區的二維地震資料進行地層追蹤，可建立整個研究區的白堊紀地層格架。

區內白堊系只發育下白堊統，上覆為漸新統臨河組下伏為太古界烏拉山群。

2 楔狀體地層特征與成因分析

2.1 巖性特征

吉蘭泰地區的部分地震剖面中，下白堊統固陽組固三段厚度急劇增大，呈現楔狀體形態，楔狀體內部呈雜亂反射或平行弱反射結構。由于區內的三口鉆井均未鉆遇這套地層，且其表現出與其他固三段不同的反射特征。固陽組固三段楔狀體以地震剖面反射結構與發育位置可分為2種類型：Ⅰ型發育在研究區南部，厚度較大，內部呈現弱平行反射，橫向發育長度約16～20 km，受斷層控制明顯;Ⅱ型發育在研究區西北部，厚度巨大，內部呈雜亂反射，橫向發育長度約12～15 km，未見斷層控制，位于測線邊緣，自身受到剝蝕（圖6）。

吉蘭泰西北緣的鐵礦鉆孔ZK500距研地震測線C僅1.4 km，其深度約600 m，鉆遇了楔狀體地層且全段取心，并在變質巖裂隙中間到了原油顯示。ZK500基底變質巖之上均為紫紅色泥巖、淺黃色砂巖及礫巖沉積物。除少量鈣質泥巖固結較好外，其他沉積物均非常松散，成巖性差，最上部為第四紀沖積物。在測線C附近、研究區周緣慶格勒圖大水溝剖面下白堊統固陽組固三段沉積物特征與ZK500井較為相似。大水溝剖面固三段發育淺灰色不等粒砂巖，棕紅色泥巖，含礫普遍，發育塊狀層理與交錯層理，表現為結構成熟度低的泥流、泥石流與河流同時發育的近源沉積特征（圖7）。

根據楔狀體地層性質、形態與厚度以及其與上下地層之間的接觸關系，制作了地質模型。如圖8所示，黃色虛線所圍限的為固陽組楔狀體，固一段為砂質泥巖與砂巖，速度設置為4 000 m/s，密度值為2 540 kg/m3;固二段為棕紅色泥巖段，速度設置為3 100 m/s，密度值為2 380 kg/m3;楔狀體由上至下分別為泥巖層，砂巖與泥質砂巖層以及礫巖沉積層。泥巖層速度值為2 800 m/s，密度值為2 010 kg/m3;砂巖與泥質砂巖層速度值為3 500 m/s，密度值為2 350 kg/m3。

基底巖性分為高速與低速2種，高速設置為5 000 m/s，密度值為2 600 kg/m3。低速層速度設置為4 500 m/s，密度值設置為2 400 kg/m3。新生界地層設置為砂泥巖互層，淡藍色為砂巖層速度設置為3 500 m/s，密度值設置為2 350 kg/m3;綠色層位泥巖層速度設置為2 500 m/s，密度值設置為2 000 kg/m3.

利用25 Hz的雷克子波，模擬出的地震響應總體符合楔狀體地震剖面表現的反射特征。楔狀體內部表現為雜亂反射，頂底界面明顯，振幅較強;新生界表現為連續中等強度反射;基底部分呈現層狀反射。

正演分析證明固三段楔狀體地層主要由棕紅色泥巖、淺黃色砂巖、礫巖等組成的干旱條件下的近源沉積物組成，不具有生烴意義，ZK500鉆孔基巖裂隙顯示的原油應從別處搬運而來。

2.2 成因分析

中生代歐亞聯合古陸解體并發生順時針旋轉，其與太平洋板塊發生左旋剪切運動，因而在華北板塊內部南東-北西向的最大擠壓應力。鄂爾多斯地塊向西北向發生擠壓，河套弧形構造區域的東段發生右行運動，西南段發生左行運動。早白堊世早期，河套盆地受北界陰山-巴彥烏拉山前斷層的活動，發生斷陷下沉，沉積了下白堊統，盆地其他地區亦零星沉積了上白堊統[5-6，8]。

Ⅱ類楔狀體地層所在的C，D測線靠近研究區西北邊界，但由于長度所限，地震剖面中并未出現邊界控盆斷層。但其應受到了陰山-巴彥烏拉山前控盆斷層的控制，且北方山脈在早白堊世早期充當了主要的物源區域，固陽組固三段向控盆斷層一側加厚，沉積了砂礫巖與泥巖，形成目前的楔狀體形態。

吉蘭泰地區航磁資料表明，ZK500井與松探2井之間存在一較大范圍的航磁異常體。航磁異常體與楔狀體發育位置基本重合，楔狀體地層底部基底呈層狀反射（圖9）。固二段與固三段地層厚度圖對比可知（圖10），固三段西北部即控盆斷層附近加厚明顯，而固二段則未向西北邊界加厚，略微向西北向減薄。說明固三段沉積后，航磁異常發生隆升，吉蘭泰地區從斷陷沉積逐漸轉化為坳陷沉積。

而遠離航磁異常體的Ⅰ類楔狀體地層多為斷層切割，由于不存在航磁異常的早期隆升，因此在斷層的控制下，斷陷沉積一直持續，Ⅰ類楔狀體地層形態應為斷層的不均勻活動所形成，往山前其厚度應進一步增大（圖11）。

受航磁異常體隆升的影響，固三段形成楔狀體形態，固一、二段向邊界減薄，未受航磁異常體隆升影響的區域，固陽組向邊界加厚，表現出斷陷沉積特征，臨區銀額盆地在早白堊世同樣表現出伸展斷陷的沉積特征[22-23]。

3 侏羅系-石炭系存在意義

地震剖面顯示，白堊系與下伏地層之間呈角度不整合接觸，下伏地層被大量削蝕。鉆井均揭示下伏地層為下元古界變質巖，地震剖面上均屬于雜亂或空白反射，吉蘭泰中北部80%以上的區域屬于此種反射特征，反映變質巖基底分布較廣。基底存在2種強振幅反射，一種為變質巖內部的強反射，剖面上呈強振幅亞平行斷續反射，應為成層的變質巖反射導致（圖6）。

另一種強反射具同相軸平行連續延伸的沉積巖反射特征，主要分布于研究區南部，厚度一般200～500 ms，約400～600 m，位于一個北東向延伸的殘余斷陷中，北東長約15 km，東西寬約12 km，東南界為一個北西傾的正斷層所限定，朝斷層附近地層具加厚趨勢，朝南部隆起超覆減薄，朝北西方向被抬斜剝蝕尖滅，上覆為固三段楔狀體地層。該段沉積物為一正斷層控制的殘余斷陷，應屬于侏羅系，巴彥浩特的侏羅紀亦為張性斷裂控制下的斷陷沉積期，其地震剖面多為連續的強振幅反射特征，與圖12相似[24-27]。

巴彥浩特盆地的石炭系發育煤系地層，地震剖面表現多為不連續薄層強振幅反射特征[28]，圖12的殘余斷陷層卻無這種反射特征，且研究區邊界巴彥烏拉山前亦有侏羅系出露。因此該段地層應為侏羅系，厚度在400～600 m左右，面積約600 km2，上傾方向被削截。

吉蘭泰地區西南邊界的一條地震剖面（圖13）具有石炭系反射特征。該剖面北東邊界中表現為楔狀斷陷層反射，其中弱-雜亂反射部分可能為侏羅系，下部的斷續強振幅可能為石炭系。

4 結 論

1）根據古生物巖性等資料確定吉蘭泰地區白堊系只發育下白堊統，固陽組直接與漸新統臨河組接觸。依據巖性特征固陽組可劃分為固一段、固二段與固三段。

2）吉蘭泰地區西北部與南部出現2種固三段楔狀體地層，由近源沉積膠結松散的泥巖、砂礫巖沉積物組成。楔狀體的形成受陰山-巴彥烏拉山前斷層控制，Ⅱ類楔狀體由于航磁異常體的隆升導致了固二段、固三段從斷陷向坳陷變化，沉積厚度向西北邊界減薄。Ⅰ類楔狀體未受航磁異常體隆升影響，其厚度應往山前進一步加厚。

3）固陽組固三段之下除存在具有部分的強反射結構變質巖基底之外，區內南部固三段之下的成層強反射應為侏羅系，區內西南部還可能可能存在一定規模的石炭系，可能為潛在的有利勘探層系。

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