高分辨率層序地層學(xué)作業(yè)-鄭

1、層序地層學(xué)研究進(jìn)展讀書報告： 鄂爾多斯盆地西北部石千峰組沉積特征及沉積層序模式學(xué) 院：沉積地質(zhì)研究院學(xué) 號：2012010129姓 名：劉鐘森授課老師：鄭榮才圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及基本資料點圖一、前 言鄂爾多斯盆地為一富含天然氣的大型疊合盆地，經(jīng)過20多年的勘探實踐，不僅生氣范圍廣、強(qiáng)度大，而且含氣層位多、氣藏類型豐富（付金華等，2000）。先后在下古生界以及上古生界太原組、山西組、下石盒子組都發(fā)現(xiàn)了具有相當(dāng)規(guī)模的氣藏。近年來隨著天然氣勘探的進(jìn)一步深入，2000年首次在榆17井石千峰組地層中獲得了工業(yè)性氣流。此后，先后發(fā)現(xiàn)了神8井區(qū)、盟5井區(qū)石千峰組氣藏，這一發(fā)現(xiàn)打破了上石盒子組以上地層中無天

2、然氣藏的歷史，但也提出了新的研究課題（楊華等，2004；張清等，2005；閆小雄等，2005；李振宏等，2005）。同時，眾多學(xué)者對鄂爾多斯盆地上古生界太原組、山西組和石盒子組沉積相、層序及巖相古地理等方面已作過大量的詳細(xì)研究，并已取得豐碩的成果。而對上二疊統(tǒng)石千峰組的研究還相對較少、且缺乏系統(tǒng)性。正是鑒于上述實際意義與理論意義，選擇鄂爾多斯盆地西北部（南起后洼、北至石咀山，西起青銅峽東坻蘇里格廟）（圖1）石千峰組為研究對象，選擇研究區(qū)西北、西南部深井、汝箕溝等7條野外剖面（圖1），系統(tǒng)展開綜合的基礎(chǔ)地質(zhì)研究。這些研究成果的取得將會為上古生界砂巖氣藏勘探尋找新的勘探區(qū)帶與層系提供科學(xué)依據(jù)。二、

3、石千峰組發(fā)育特征上二疊統(tǒng)石千峰組最早于1922年那琳創(chuàng)名于山西太原市西山石千峰山，稱石千峰系，原始定義為：發(fā)育于太原石千峰山、關(guān)頭村一帶，石盒子組以上的巧克力色、暗紅色砂巖層，包括：1）銀杏植物帶；2）石膏泥灰?guī)r帶；3）砂巖帶三部分。1924年又將銀杏植物帶下移歸石盒子系。1934年潘鐘祥將延長組以下的紅色砂巖、泥巖系地層統(tǒng)稱圖2 研究區(qū)石千峰組地層、沉積相及層序綜合柱狀圖（鄂6井）SLSC. 超長期層序旋回；LSC.長期層序旋回；MSC：中期層序旋回； SLSB. 超長期層序界面；LSB.長期層序界面；MSB. 中期層序界面； SLMFS：超長期洪泛面；LMFS：長期洪泛面；為石千峰系。19

4、59年中國科學(xué)院山西地層組改稱為石千峰群，自下而上劃分為孫家溝組、劉家溝組、和尚溝組。70年代于陜西岐山后周公廟和麟游紫石崖好時河剖面的劉家溝組中，均采得腕足類、雙殼類及蛇尾綱等海相化石，并將其時代劃歸早三疊世。1982年地科院再次將石千峰群分解為石千峰組、劉家溝組及和尚溝組，前者屬晚二疊世，后者屬早三疊世。1999年中科院古生物研究所金玉玕等在“中國二疊世年代地層劃分和對比”一文中，將劉家溝組以下、上石盒子組以上地層仍稱為孫家溝組，屬晚二疊世晚期地層，與樂平統(tǒng)長興階對比，年齡界限為253251Ma，考慮到使用習(xí)慣，本文仍稱為石千峰組。石千峰組為鄂爾多斯盆地上古生界最頂部的地層，發(fā)育灰色細(xì)礫巖

5、、細(xì)中砂巖，以及紫磚紅色泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、泥巖和粉砂巖，砂巖之間夾薄層紫紅色泥巖。研究區(qū)石千峰組總厚度為250m左右，至下向上可以劃分為5段，分別為：千5、千4、千3、千2和千1段，與下伏上石盒子組和上覆劉家溝組均呈假整合接觸關(guān)系。三、研究區(qū)沉積體系類型及特征根據(jù)區(qū)域沉積格局和沉積作用特點，在眾多前人研究成果的基礎(chǔ)上，選擇研究區(qū)汝箕溝、沙巴太等7條野外露頭剖面及盆內(nèi)眾多鉆井資料（圖1）的綜合分析，將研究區(qū)石千峰組劃分為辮狀河、曲流河、三角洲和湖泊沉積體系。各沉積體系特征分述如下：1 辮狀河沉積體系辮狀河巖石類型主要為紫紅色礫巖、砂巖、粉砂巖。自下而上可進(jìn)一步劃分為河床底部滯留和心灘沉積，局部發(fā)

6、育薄層的泛濫平原沉積。具有河道砂體發(fā)育，而堤泛欠發(fā)育的特征（圖3）。1.1 河床底滯留礫巖沉積發(fā)育于每一旋回底部，辮狀河流在下切作用結(jié)束之后，河道處于相對穩(wěn)定時期，開始以沉積作用為主，從上游攜帶來的泥、砂、礫物質(zhì)，隨著流速的減緩，粗粒的礫石沉降下來，滯留于河床底部，細(xì)粒物質(zhì)向下游漂去。床底滯流礫石分選很差，磨圓度不高，呈疊瓦狀排列，底部見沖刷面，一般厚幾十厘米至數(shù)米（圖3）。1.2 心灘心灘是辮狀河最典型的沉積類型。辮狀河流不斷移動、游蕩，在兩條分叉河道之間發(fā)育心灘沉積，主要由砂質(zhì)組成，流速大時帶來一些礫石或礫石夾層。心灘砂體中主要發(fā)育板狀交錯層理、槽狀交錯層理、楔形交錯層理，頂部有時發(fā)育波狀

7、層理。2 曲流河沉積體系曲流河沉積體系分布于近湖盆的外側(cè)。按沉積相特征，研究區(qū)內(nèi)的曲流河沉積體系均可劃分出河道和堤泛兩個亞相，河道又可進(jìn)一步劃分為河床滯留和邊灘兩微相，而堤泛則可劃分出天然堤、決口扇、泛濫平原等眾多的微相類型。具典型的“二元結(jié)構(gòu)”特征（圖4）。2.1 河道曲流河中河道主要是河床中推移載荷的縱向遷移和側(cè)向加積作用的產(chǎn)物，一般由河床底部滯留和邊灘兩微相組成（圖4）。河床滯留微相發(fā)育于河床底部，厚度較小，呈不穩(wěn)定的透鏡體狀，巖性以細(xì)中礫巖、含礫粗砂巖為主，底沖刷發(fā)育，層理類型為大型槽狀交錯層理。其上為邊灘微相，巖性一般較辮狀河沉積的心灘為細(xì)，巖石類型以細(xì)砂巖為主，少量中砂巖。層理類型

8、豐富，由下至上可見大型楔狀交錯層理、平行層理。2.2 堤泛堤泛以發(fā)育天然堤、決口扇、泛濫平原微相為主（圖4），相對于粗粒的河道沉積，堤泛沉積作用主要發(fā)生在洪水期，是河水越過堤岸后，在河道兩側(cè)的泛濫平原上發(fā)生懸移載荷垂向加積作用的產(chǎn)物。天然堤和決口扇多沿曲流河道兩側(cè)呈薄層帶狀或舌狀分布。剖面上以粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖、泥巖互層為主，發(fā)育沙紋層理、波狀層理和水平層理。圖3 內(nèi)蒙古呼魯斯太剖面辮狀河沉積剖面結(jié)構(gòu)圖4 寧夏蘇峪口剖面曲流河沉積剖面結(jié)構(gòu)3 三角洲沉積體系三角洲沉積體系是河流沉積體系進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果，因三角洲平原的地形較為平坦，相對河道，水體略有加深和流速減慢，河道的側(cè)向遷移和多級次分流匯合作

9、用更加頻繁和活躍，分流河道常常呈多河道的分支狀和網(wǎng)狀。3.1 三角洲平原亞相在研究區(qū)野外剖面和鉆井中，三角洲平原可以識別出分流河道、分流間洼地、天然堤、決口扇等微相。分流河道為三角洲平原的骨架砂體，地形較為平坦，能量較低，因而分流河道的沉積強(qiáng)度和砂巖在地層中所占的密度都小于河道砂體。巖性主要為褐色細(xì)中粗粒砂巖，砂體的底部較粗，也以中粒砂巖為主（圖4）。砂體下部具槽狀或板狀交錯層理，中部具波狀交錯層理和波狀層理砂巖，向上逐漸過渡為具沙紋層理的粉砂巖。三角洲分流河道之間發(fā)育的分流間洼地、天然堤、決口扇等沉積微相與曲流河河漫灘具有相似的沉積特征。3.2 三角洲前緣亞相此亞相是三角洲的水下沉積部分，由

10、水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇、河口壩、前緣席狀砂和分流間灣等微相組成（圖5）。相對分流河道，該亞相的水下分流河道和河口壩砂體的粒度明顯變細(xì)，一般由中細(xì)粒砂巖組成，且伴隨水下分流河道的多級次分流作用增強(qiáng)，粒度逐漸變細(xì)。至河口壩，大都由含泥質(zhì)組分較高的細(xì)粉砂巖組成。而水下天然堤、水下決口扇、河口壩、前緣席狀砂和分流間灣等微相以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等更細(xì)粒的沉積物組成。3.3 前三角洲亞相前三角洲亞環(huán)境水深流緩，以占據(jù)河口前方的淺湖位置為主，水動力條件較弱，以接收洪水期涌人湖泊的懸移質(zhì)沉積物為主，因此，間歇性的沉積速率高，堆積厚度大，以沉積物粒度的泥、頁巖為主，夾薄層粉砂巖。4 湖泊

11、沉積體系湖泊沉積體系主要是指遠(yuǎn)離三角洲的常年覆水的盆地沉積環(huán)境。按各類相標(biāo)志確定的水深變化，在研究區(qū)可劃分出濱湖和淺湖兩個亞相（圖6）。4.1 濱湖亞相濱湖地區(qū)的水動力條件比較復(fù)雜，受拍岸浪和回流的作用，湖水對其沉積物的改造和沖洗都非常強(qiáng)烈。主要發(fā)育濱湖砂壩和濱湖泥微相沉積。其中，濱湖砂壩巖性為粉細(xì)粒砂巖，碎屑顆粒分選較好（圖5）。砂體厚度較穩(wěn)定，有時底部發(fā)育細(xì)礫巖，具底沖刷、低角度板狀交錯層理，中小型交錯層理，浪成沙紋層理，平行層理。濱湖泥色較雜，一般以紫紅、棕紅色泥巖為主夾粉砂巖，含少量砂質(zhì)和鈣質(zhì)結(jié)核。具沙紋層理和斷續(xù)水平層理。4.2 淺湖亞相淺湖亞相在研究區(qū)內(nèi)分布范圍很廣，可進(jìn)一步劃分為

12、淺湖泥、淺湖砂壩兩個微相（圖5）。淺湖砂壩砂體的厚度多為數(shù)分米至近十米級，分布面積大小不一，以薄中層狀粉細(xì)砂巖為主，夾少量泥質(zhì)粉砂巖，成層性較好，粉砂巖中發(fā)育浪成沙紋層理、條帶狀層理，砂體的泥質(zhì)含量也較低。淺湖泥由巖性非常單一的泥、頁巖夾薄層粉砂巖組成，發(fā)育有水平層理。圖5 李1井三角洲沉積剖面結(jié)構(gòu)圖6 定探2井湖泊沉積剖面結(jié)構(gòu)四、高分辨率層序地層劃分及特征近十幾年來，針對陸相盆地多樣化、復(fù)雜化的特點，我國石油地質(zhì)學(xué)者對陸相層序地層特征、層序地層格架中的生儲蓋層發(fā)育特征和油氣聚集規(guī)律進(jìn)行了大量探索，取得了可喜的成果。本文正是鑒于上述重大理論成果（鄧宏文等，1995，1996；鄭榮才等，1999

13、，2000，2001；葉黎明等，2006；尹艷樹等，2006；姚益民等，2007），以地表露頭、鉆井巖芯和測井剖面精細(xì)沉積相和高分辨率層序地層分析為依據(jù)，在層序界面識別的基礎(chǔ)上，在研究區(qū)石千峰組中識別出1個超長期（SLSC1）、5個長期（LSC1LSC5）和數(shù)十個短期旋回層序，各超長期、長期和中期旋回層序與巖石地層單位劃分方案中的組、段、亞段的對應(yīng)性較好，相互之間的對應(yīng)關(guān)系見表1。其中，LSC1LSC3和LSC5均可識別出3個中期基準(zhǔn)面旋回，LSC4識別出2個中期基準(zhǔn)面旋回（圖2）。根據(jù)旋回相序及結(jié)構(gòu)特征，各級次基準(zhǔn)面旋回均以向上“變深”非對稱型（A型）和以上升半旋回為主的不完全對稱型（C1型

14、）為最常見的結(jié)構(gòu)類型，近完全完全對稱型（C2型）也較為常見，而下降半旋回為主的不完全對稱型（C3型）和向上變淺的非對稱型（B型）基本上不發(fā)育。表1 鄂爾多斯盆地西北部石千峰組高分辨率層序地層劃分方案地層系統(tǒng)高分辨率層序地層系統(tǒng)階組段超長期旋回SLSC長期旋回LSC三疊系下統(tǒng)劉家溝組二疊系上統(tǒng)長興階石千峰組千1SLSC1LSC5千2LSC4千3LSC3千4LSC2千5LSC1五、層序與沉積體系的響應(yīng)關(guān)系及特征通過對各級別基準(zhǔn)面旋回特征詳細(xì)研究，表明中期基準(zhǔn)面旋回為研究區(qū)最具等時對比意義的層序，并且與沉積體系具有很好的響應(yīng)關(guān)系。研究表明：辮狀河中的心灘主要發(fā)育A1型層序，曲流河中的邊灘沉積主要發(fā)育

15、A2型河C1型，三角洲平原以A2和C1型為主，三角洲前緣以發(fā)育C2和C3型層序為特征，湖泊沉積中主要發(fā)育C3和B型。對各種類型的中期基準(zhǔn)面旋回研究表明，主要的儲集砂體位于每一旋回的上升半旋回相域，因此，選擇中期基準(zhǔn)面旋回上升半旋回相域為編圖端元，更具等時性和成因連續(xù)性。1 辮狀河A1型：主要發(fā)育于靠物源區(qū)，如馬拉蓋圖千3段、呼魯斯太剖面千3千4段等。由含礫粗中粒砂巖心灘砂體組成多個向上變細(xì)的正旋回，具有A1型基準(zhǔn)面變化特征（圖7A）。層序的底、頂面都為沖刷面，旋回間細(xì)粒的堤泛沉積物被上覆沖刷侵蝕而不發(fā)育，砂體之間不發(fā)育泥、粉砂質(zhì)隔層，因此砂體的連通性極好，為一類最有利儲層發(fā)育的結(jié)構(gòu)類型。該類組

16、合主要發(fā)育于盆地邊緣近物源區(qū)。2 曲流河A2型：主要分布于靠近湖泊的外測，如在蘇峪口剖面發(fā)育的千5段、千3段，以及鄂6井千5千1段。每一旋回從底部中上部由含礫粗中細(xì)砂巖邊灘砂體組成，頂部保留有由泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的堤泛沉積，具有A2型中期基準(zhǔn)面變化特征，形成了邊灘堤泛A2型層序的組合關(guān)系（圖7B）。而對于發(fā)育決口扇的沉積序列來說，往往具有向上變細(xì)復(fù)變粗的沉積特征，具有C1型的中期基準(zhǔn)面變化特征。此類型儲集砂體為厚的邊灘砂體，砂體間僅被局部隔層阻隔，也為一類很有利于儲層發(fā)育的結(jié)構(gòu)類型。3 三角洲平原C1型：該類型分布在靠近湖泊的地區(qū)，以李1井千4段等井段為典型代表。三角洲平原的剖面結(jié)構(gòu)與曲流河相似

17、，但相對來說三角洲平原中河道沉積更薄、更細(xì)，頂部保留的細(xì)粒沉積物相對更厚。剖面序列從下至上由多個薄的分流河道微相的中細(xì)粒砂巖堤泛（或漫灘）沉積的粉砂巖、泥巖組成向上變細(xì)的上升半旋回，下降半旋回則由決口扇（或決口河道）微相的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖或細(xì)粉砂巖組成向上略變粗的逆粒序，上升半旋回的厚度明顯大于下降半旋回的厚度，具有典型的C1型中期基準(zhǔn)面旋回特征（圖7C）。根據(jù)沉積物粒度特征，主要的儲集砂體為分流河道砂體。4 三角洲前緣C2和C3型：以李1井千5段為典型代表。上升半旋回由水下分流河道的細(xì)砂巖分流間灣或水下天然堤的粉砂巖或泥巖組成向上變細(xì)的沉積序列，下降半旋回由遠(yuǎn)砂壩或河口壩的粉砂巖細(xì)砂巖組成

18、向上變粗的沉積序列，上升半旋回的厚度等于下降半旋回的厚度，具有C2型中期基準(zhǔn)面變化特征（圖7D）。主要的儲集砂體為位于旋回底部的水下分流河道砂體和旋回頂部的河口壩砂體。5 湖泊B型：以定探2井為典型代表。湖泊沉積中主要以濱湖和淺湖沉積為特征，主要發(fā)育B型中期基準(zhǔn)面旋回，出現(xiàn)在具備沉積物供給量遞增而可容空間遞減條件的基準(zhǔn)面旋回過程中，因此形成僅保留下降半旋回的向上變淺部分而上升半旋回缺失的沉積記錄。圖7 沉積體系與中期基準(zhǔn)面旋回響應(yīng)關(guān)系圖六、研究區(qū)石千峰組沉積層序發(fā)育模式本文建立的石千峰期沉積層序模式（圖8）包含了一系列的地質(zhì)信息：從沉積體系的角度，研究區(qū)主要發(fā)育有河流、三角洲和湖泊沉積類型；由

19、北向南為沖積平原三角洲平原三角洲前緣湖泊的古地理展布特征；研究區(qū)主要發(fā)育有A1、A2、C1、C2、C3和B型層序。重要的是這一模式將單一的地質(zhì)特征彼此聯(lián)系起來，建立了沉積體系與層序的響應(yīng)關(guān)系。表現(xiàn)為辮狀河和曲流河具有A1和A2型中期基準(zhǔn)面變化特征，分布于盆地邊緣靠近物源區(qū)；三角洲平原、三角洲前緣和湖泊沉積分別具有C1、C2、C3和B型的響應(yīng)特征，分布于靠湖盆地區(qū)。從沉積層序模式中也可以看出，在每一中期基準(zhǔn)面旋回中，有利儲集砂體的分布特征：在沖積平原分布于每一旋回的底部，上部表現(xiàn)為沖刷侵蝕；三角洲平原位于每一旋回的底部和中上部，三角洲前緣位于每一旋回的中下部以及下降半旋回的頂部。同時也可以更為詳細(xì)的了解研究區(qū)石千峰組的時空配置關(guān)系，為進(jìn)一步的油氣勘探提供有利的地質(zhì)依據(jù)。圖8 研究區(qū)石千峰組沉積層序發(fā)育模式圖參考文獻(xiàn)付金華, 段曉文, 席勝利. 2000. 鄂爾多斯盆地上古生界氣藏特征. 天然氣工業(yè), 20(6): 1620楊華, 姬紅, 李振宏, 孫六一. 2004. 鄂爾多斯盆地東部上古生界石千峰組低壓氣藏特征. 地球科學(xué), 29(4): 413419.張清, 孫六一, 黃道軍, 于忠平. 2005. 鄂爾多斯盆地東部石千峰組淺層氣成藏機(jī)制. 天然氣工業(yè), 25(4): 1213. 閆小雄, 胡喜峰, 黃建松, 孫