银额盆地哈日凹陷YHC1井高产油气层时代归属及油气地质意义

2019-02-21陈志鹏任战利崔军平张园园于春勇任文波杨桂林刘润川

石油与天然气地质 2019年2期

陈志鹏，任战利，崔军平，祁凯，张园园，于春勇，任文波，杨桂林，刘润川

(西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069)

银额盆地地处内蒙古自治区中西部阿拉善盟境内,是目前中国陆上地区油气勘探程度相对较低的大中型沉积盆地,一直是油气资源评价勘探的重要区域[1-6]。在区域构造上,银额盆地位于塔里木、哈萨克斯坦、西伯利亚和华北四大板块结合部位,是发育在前寒武结晶地块及早古生界褶皱基底上,由晚古生代海相和中新生代陆相地层组成的叠合盆地,经历了石炭纪—二叠纪裂谷、晚二叠世—三叠纪挤压隆升、侏罗纪—早白垩世断陷和晚白垩世—第三纪拗陷4个构造演化阶段[7]。特殊的大地构造位置、多期次的构造运动及复杂的沉积体系决定了油气勘探的复杂性。对处于勘探早期的含油气盆地而言,科学评价油气资源潜力和优选勘探方向是降低钻探风险、加快评价进程,提高开发效益的关键。其中,地层划分及含油气层位归属是评价油气勘探潜力、指导油气勘探方向选择的重要问题,也是处于勘探早期银额盆地油气勘探关注的热点和焦点;吸引了众多学者的关注和讨论[8-10]。

YHC1井是2015年延长石油集团在银额盆地哈日凹陷钻探的一口区域探井,在多个井段见到良好油气显示。其中,2 946.0～2 951.0 m井段压裂试气获得9.15×104m3/d(无阻流量)的高产气流和少量凝析油的重大勘探突破,展示了该区良好的油气勘探前景,具有里程碑意义[11]。但由于研究区周边钻井较少、叠合盆地地层改造强烈且相邻构造单元地层岩性差异较大,对YHC1井含油气地层的时代归属和地层划分存在较大争议,不同学者分别将其划归二叠系或下白垩统[11-15]。地层划分的不统一导致该含油气层出现“同层不同时代”的现象,影响了该区含油气地层资源潜力评价和勘探开发部署。笔者研究团队2016年在收集大量区域地质、钻井、测井和地震资料的基础上,对孢粉化石、火山岩锆石U-Pb同位素年龄、岩石矿物及地震层序等特征开展深入研究[注]任战利,杨鹏,曹展鹏,等.银额盆地哈日凹陷延哈参1井单井综合评价,陕西延长石油(集团)有限责任公司,2016.[注]任战利,潘宾锋,陈志鹏,等.银额盆地延长探区勘探潜力研究及目标优选,陕西延长石油(集团)有限责任公司,2017.,提出了相应地层划分的方案和依据,明确了高产油气段的时代归属,相关研究对区内资源评价及油气勘探方向选择具有重要意义。

1 区域地质概况

YHC1井位于内蒙古自治区阿拉善右旗塔木素布拉格镇北部,构造上位于银额盆地苏红图坳陷哈日凹陷中央深凹带。苏红图坳陷是位于银额盆地中部的一个二级构造单元,主体由哈日凹陷、巴北凹陷、艾西凹陷和艾东凹陷组成,凹陷间为凸起所隔,呈现“凹凸相间”的构造格局。哈日凹陷为苏红图坳陷西部的二级构造单元,东部与巴布拉海凸起相接,南部与宗乃山隆起相邻,西部与洪吉尔凸起相邻,北部为中蒙边界,为一东断西超、近“S”形展布的箕状断陷,可划分出为东部陡坡带、中央深凹带和西部斜坡带三个次级构造单元(图1)。

区域地质研究表明,盆地主要沉积盖层为晚古生界石炭系、二叠系、中生界侏罗系、白垩系和新生界。受印支运动影响,盆地三叠纪主要处于热拱隆张状态,导致普遍缺失三叠系。早侏罗世的燕山运动使盆地进入初始裂谷阶段,由于断陷受早期断裂带控制,侏罗系仅分布在盆地西部[3-4]。研究区由于同时缺失三叠系和侏罗系,白垩系直接不整合于二叠系之上[12-13]。前人研究表明[16],阿拉善中东部石炭系-二叠系以浅海相砂泥岩、台地相碳酸盐岩为主夹少量火山岩或火山碎屑岩,局部存在构造或岩浆作用形成的板岩化、千枚岩化砂泥岩和大理岩化碳酸盐岩。综合钻井和剖面的岩相及古生物特征研究,银额盆地白垩系可划分为下统巴音戈壁组(K1b)、苏红图组(K1s)、银根组(K1y)和上统乌兰苏海组(K2w),但盆地内不同地区下白垩统岩性特征差异较大[17]。巴音戈壁组(K1b)在西部务桃亥坳陷务参1井为大套杂色砂砾岩和暗紫色泥岩、泥质砂砾岩,而在东部查干德勒苏坳陷查参1井则主要为深灰色砾岩、灰色-灰黑色砂岩、粉砂质泥页岩、白云质泥岩。在巴1井还见到多套玄武岩。苏红图组(K1s)在西部务参1井为暗紫色泥岩、钙质泥岩、灰色泥岩,夹少量煤层;而在东部查参1井以灰黑色-深灰色-棕褐色泥岩、粉砂质泥岩和浅灰色砂岩、含砾砂岩为主,并见多套绿灰色-灰黑色玄武岩和杂色火山角砾岩。银根组(K1y)在西部务参1井为大套棕红色-暗紫色泥岩、泥质粉砂岩、杂色砂砾岩、细砾岩;而在东部查参1井以深灰色-暗褐色-灰色-灰绿色泥岩、砂质泥岩为主。

2 油气显示及地层划分

YHC1井高产油气层段岩性主要为黑色-深灰色粉砂质泥岩、灰质泥岩和泥岩,碳酸盐含量为1.9%～34%,平均为19.30%;钻井过程中气测显示强烈,全烃最高达10.68%;电性上具有中-高GR(102～126API,平均为113API)、高密度(2.62～2.76 g/cm3,平均为2.66 g/cm3)、低声波(188～265 μs/m,平均为220 μs/m)的特征;地球化学分析有机碳含量(TOC)分布在0.4%～1.52%,平均为0.85%,有机质成熟度(Ro)分布在1.06%～1.35%,平均为1.24%。

图1 银额盆地构造单元(a)及哈日凹陷位置(b)Fig.1 Structural units of Yin’e Basin(a) and the location of Ha’ri Depression(b)

由于YHC1井发育厚层的火山岩、高伽马层及高电阻层等,其地层岩性和电性特征与邻区存在较大差异,因此前人提出了多个不同的地层划分方案(图2),争论的核心在于高产油气层的时代归属和白垩系与二叠系间不整合面的位置。卢进才等根据镜质体反射率、岩石地球化学特征、物源分析和测井响应电性曲线突变特征,认为不整合面位于2 792.0 m深度,高产油气层段和火山岩均属于二叠系[11]。赵春晨等根据岩心、测井、地震及古生物等资料分析,认为不整合面位于3 158.0 m,高产油气层段属于下白垩统,火山岩属于二叠系[12]。在前人研究的基础上,本文结合孢粉化石组合、火山岩锆石U-Pb年龄、岩石矿物特征及地震层序分析等,认为不整合面应划分在井深3 471.0 m,高产油气层段和火山岩均属于下白垩统,该套火山岩是银额盆地早白垩世断陷形成初期(即巴音戈壁期)深大断裂强烈活动的产物。

3 白垩系与二叠系界线的确定

3.1 孢粉化石特征

孢粉化石样品采自YHC1井(埋深426.58～3 386.00 m)岩心中的暗色泥质岩类,共计分析样品17块,识别蕨类孢子25种、裸子类花粉30种、被子类花粉3种(图3)。根据孢粉类型对孢粉化石粒数超过50以上的样品进行分类百分比统计,确定其孢粉组合。孢粉室内分析处理在吉林大学古生物学与地层学研究中心孢粉实验室进行,采用常规酸碱法处理、重液浮选法富集。孢粉的统计、鉴定工作在Olympus BX51生物显微镜下完成,具体分析方法与万传彪等(2014)相同[18]。孢粉化石特征纵向上可划分为以下5个孢粉层段(图4)。

图2 银额盆地哈日凹陷YHC1井地层综合柱状图[11-12]Fig.2 Stratigraphic column of Well YHC1 in Ha’ri Depression,Yin’e Basin

第一层段(埋深426.58～930.47 m),分析样品3个,划分为有突肋纹孢Appendicisporites-云杉粉Piceaepollenites-扁三沟粉Tricolpites组合。该组合裸子类花粉占优势(84.91%),蕨类孢子含量低(11.32%),见有少量被子类花粉(3.77%)。裸子类花粉中皱球粉Psophosphaeera(15.09%)和双束松粉Pinuspollenites(13.21%)含量最高,原始松柏粉Protoconiferus(11.32%)和单束松粉Abietineaepollenites(9.43%)也具有一定含量,并见有云杉粉Piceaepollenite、古松柏类Paleoconifer花粉和克拉梭粉Classopollis。蕨类孢子中仅见有突肋纹孢Appendicisporites、无突肋纹孢Cicatricosisporites和层环孢Densoisporites等。

第二层段(埋深930.47～1 509.00 m),分析样品2个,划分为蛟河粉Jiaohepollis-克拉梭粉Classopollis-双束松粉Pinuspollenites组合。该组合裸子类花粉占绝对优势(93.18%～97.94%),蕨类孢子含量极低(2.06%～4.55%),见有少量被子类花粉(0～2.27%)。裸子类花粉中原始松柏粉Protoconiferus(15.91%～30.93%)和双束松粉Pinuspollenites(16.49%～20.45%)含量最高,克拉梭粉Classopollis(4.12%～12.50%)、单束松粉Abietineaepollenites(9.09%～9.28%)和罗汉松粉Podocarpidites(4.12%～9.09%)也具有一定含量,并见有古松柏粉Paleoconifer、微囊粉Parvisaccites和蛟河粉Jiaohepollis等。蕨类孢子类型少含量低,零星见有多环孢Polycingulatisporites、膜环弱缝孢Aequitriradites、瘤面海金沙孢Lygodioisporites和层环孢Densoisporites等。被子类花粉见有时代意义的星粉Asteropollis和棒纹粉Clavatipollenites。

图3 银额盆地哈日凹陷下白垩统代表性孢粉化石Fig.3 Representative palynological fossil of the Lower Cretaceous in Ha’ri Depression,Yin’e Basin1.无突肋纹孢Cicatricosisporites;2,5.周壁粉Perinopollenites;3.层环孢Densoisporites;4.周壁孢Perotrilites;6,20.蛟河粉Jiaohepollis;7,8.克拉梭粉Classopollis;9.扁三沟粉属Tricolpites;10,16,28.苏铁粉Cycadopites;11.单束松粉Abietineaepollenites;12.罗汉松粉Podocarpidites;13.皱球粉Psophosphaera;14.古松柏粉Paleoconiferus;15.光面水龙骨单缝孢Polypodiaceaesporites;17,31.希指蕨孢Schizaeoisporites;18.桫椤孢Cyathidites;19.杉科粉Taxodiaceaepollenites;21.瘤面海金沙孢Lygodioisporites;22.假二肋粉Gardenasporites;23.原始松粉Protopinus;24.科达粉Cordaitina;25.克氏粉Klausipollenites;26.膜环弱缝孢Aequitriradites;27.有突肋纹孢Appendicisporites;29.拟云杉粉Piceites;30.棒瘤孢Baculatisporites;32.原始松柏粉Protoco- niferus;33.双束松粉Pinuspollenites;34.冷杉粉Abiespollenites

第三层段(埋深1 509.00～1 938.25 m),分析样品3个,划分为周壁粉Perinopollenites-原始松柏粉Protoconiferus-蛟河粉Jiaohepollis组合。该组合中裸子类花粉占绝对优势(91.38%～95.28%),蕨类孢子含量低(4.72%～8.62%),被子类花粉(0～1.05%)零星出现。裸子类花粉中,原始松柏粉Protoconiferus(12.26%～22.11%)含量最高,其次为双束松粉Pinuspollenites(8.49%～18.95%),周壁粉Perinopollenites(6.03%～14.15%)、克拉梭粉Classopollis(0～15.09%),皱球粉Psophosphaera(4.72%～11.58%)和云杉粉Piceaepollenites(3.45%～11.32%),见少量古松柏类Paleoconifer花粉、蛟河粉Jiaohepollis等。蕨类孢子中,桫椤孢Cyathidites(0～2.59%)和层环孢Densoisporites(0～2.59%)含量最高,其次是无突肋纹孢Cicatricosisporites(0-2.11%),还见有希指蕨孢Schizaeoisporites、有孔孢Foraminisporis、凹边瘤面孢Concavissimisporites等。

第四层段(埋深1 938.25～2 789.27 m),分析样品4个,划分为克拉梭粉Classopollis-苏铁粉Cycadopites-罗汉松粉Podocarpidites组合。该组合以裸子类花粉占优势(93.64%～95.40%),蕨类孢子含量较低(4.60%～6.36%),未见到被子类花粉。裸子类花粉中除了原始松柏粉Protoconiferus(5.75%～20.91%)和双束松粉Pinuspollenites(10.34%～14.55%)含量较高外,克拉梭粉Classopolli(3.64%～27.59%)、苏铁粉Cycadopites(8.05%～10.00%)和罗汉松粉Podocarpidites(2.86%～8.40%)也具有一定含量,还见有古松柏类Paleoconifer花粉、微囊粉Parvisaccites和冠翼粉Callialasporites等。蕨类孢子中桫椤孢Cyathidites(0～2.30%)含量相对较多,亦见希指蕨孢Schizaeoisporites、无突肋纹孢Cicatricosisporites等。

第五层段(埋深2 789.27～3 386.00 m),分析样品5个,由于样品中化石数小于50,因此未对该层段划分孢粉组合。样品中发现裸子类花粉36个,蕨类孢子6个,缺乏被子类花粉。裸子花粉类见周壁粉Perinopollenites(8个),克拉梭粉Classopollis(5个),古松柏粉Paleoconiferus(3个),冠翼粉Callialasporites(2个);蕨类孢子见圆形光面三缝孢Punctatisporites、无突肋纹孢Cicatricosisporites、层环孢Densoisporites、周壁孢Perotrilites等。

综上所述,5个孢粉层段具有良好的继承性,裸子类花粉中古松柏类Paleoconifer、微囊粉Parvisaccites、冠翼粉Callialasporites和克拉梭粉Classopolli均为繁盛于早白垩世的典型分子;蕨类孢子含量虽然不高,但类型多样,含量较多的无突肋纹孢Cicatricosisporites和凹边瘤面孢Concavissimisporites是早白垩世的常见分子;被子类花粉棒纹粉Clavatipollenites和星粉Asteropollis也是该地区早白垩世孢粉组合重要特点[19],大致可以推断其沉积时代为早白垩世凡兰期(Valanginian)—欧特里夫期(Hauterivian)(136.4～99.6 Ma)。整体上YHC1井与哈日凹陷哈1井[注]秦云龙.银根-额济纳旗盆地哈日凹陷哈1井单井综合评价.中国石油华北油气分公司勘探开发研究院,1998.及查干凹陷的查参1井[8]早白垩世孢粉组合可进行较好类比(图4),仅部分孢粉含量略有区别,分析认为是由于所处古地理位置或沉积环境不同所致。高产油气段(埋深2 946.0～2 951.0 m)所在的第五层段(埋深2 910.37～3 362.00 m)虽未能划分孢粉组合,但见到了具有时代意义的古松柏类Paleoconifer、克拉梭粉Classopolli、冠翼粉Callialasporites和无突肋纹孢Cicatricosisporites等,指示其沉积年代为早白垩世。

3.2 火山岩锆石U-Pb年龄

同位素地质学是利用放射性同位素的衰变规律,稳定同位素的丰度变化,来研究地壳发展和地质体形成的历史,以及在不同地质作用下地球物质的迁移过程,被广泛用于确定地质体形成时间和地质事件发生时代[20]。锆石是自然界中常见的副矿物,由于其相对富含U和TH等放射性元素而贫普通Pb,且具有较高的封闭温度和优越的物理化学稳定性,因此锆石U-Pb同位素定年成为探讨岩浆结晶年龄的重要方法之一[21]。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年技术对哈日凹陷YHC1井(埋深3 386.0～3 471.0 m)的火山岩进行分析,利用测得岩浆锆石结晶年龄对其上覆地层的沉积时代进行约束。火山岩样品在河北省廊坊区域地质调查研究所进行样品粉碎和锆石挑选,锆石制样、阴极发光(CL)图像采集和LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,实验原理及步骤参见刘晔等[22]。测试结果通过GLITTER软件计算得出,实验获得的数据采用Andersen的方法进行同位素比值校正以扣除普通Pb的影响[20],谐和图采用ISOPLOT 4.0绘制完成,单个分析点的同位素比值和同位素年龄误差(标准偏差)为1σ。

火山岩样品采自YHC1井第12筒岩心3 394.4 m深度,颜色以深灰色、灰色为主,发育块状构造、斑状结构。岩石表面可见丰富的气孔杏仁(图5a),形态不规则,孔隙壁见隐晶硅质,孔隙内充填伊利石。斑晶以透长石和斜长石为主,含量为10%～20%,多呈自形,粒径介于0.15～0.40 mm;基质主要表现为交织结构,由微晶针状斜长石构成(图5b)。主量元素分析显示火山岩的SiO2含量为55.97%～56.37%,平均为56.11%;K2O含量介于0.101%～4.39%,平均为1.81%;Na2O含量介于2.10%～3.24%,平均为2.88%。TAS图解和AFM图解显示该火山岩为拉斑性玄武安山岩,属于中性喷出岩(图5c,d)。

火山岩锆石呈灰色-灰黑色;颗粒形状不规则,见椭圆形、半月形及短柱形;粒径较小,通常为50～150 μm,长宽比在1.5 ∶1～2.5 ∶1。CL图像显示大多数锆石的震荡环带清晰(图6),Th和U含量分别为(60～4 343)×10-6和(62～2 232)×10-6,Th/U比为0.29～2.99,平均为0.96,远大于变质锆石的Th/U比值(<0.1),反映其岩浆成因[23]。分析结果显示从该火山岩获得锆石U-Pb谐和年龄12个,根据锆石年龄分布可分为两组(表1)。第一组年龄相对年轻,206Pb/238U表面年龄为120～135 Ma(1=6),加权平均年龄为131.8 Ma±5.9 Ma,MSWD=15;第二组年龄相对较老,206Pb/238U表面年龄为197～320 Ma(n=6)。在LA-ICP-MS锆石206Pb/238U和207Pb/235U年龄谐和图上,12个点均落在谐和曲线附近,体现出较好的谐和性(图7a)。

图5 银额盆地哈日凹陷YHC1井3 386～3 471 m深度段火山岩岩石特征Fig.5 Petrologic features of volcanic rocks in 3386-3471m interval of Well YHC1 in Ha’ri Depression,Yin’e Basina.YHC1井,埋深3 394 m,灰白色玄武安山岩,见气孔和杏仁构造;b.为a图火山岩的镜下照片,见由斜长石、方解石及硅质充填的杏仁体;c.为a图火山岩的TAS分类图解;d.为a图火山岩的AFM 分类图解

根据火山岩锆石U-Pb年龄分布特征,较年轻的岩浆成因锆石所对应年龄为131.8±5.9 Ma,指示该火山岩的形成年龄;其他较老的锆石年龄很可能是岩浆上升过程中从围岩中捕获的锆石。本次锆石测年结果与王香增等对哈日凹陷内该套火山岩锆石测年分析结果(132.6 Ma±0.7 Ma)(图7b)接近[14];明显区别于艾西凹陷的苏红图组火山岩40Ar-39Ar年龄(105.55±4.03～112.71±2.06 Ma)[24]。火山岩锆石同位素年龄指示该火山岩的喷发时期约为早白垩世Hauterivian欧特里夫期,表明YHC1井火山岩上覆地层(埋深<3 386 m)沉积时间应晚于该时期。

3.3 地层岩性矿物特征

岩心及镜下观察表明,YHC1井下白垩统巴音戈U-Pb理、交错层理及包卷层理等小型沉积构造,碎屑主要为石英、长石和岩屑,粒度分布在0.04～0.08 mm,接触关系主要为点-线接触(图8a,b),反映沉积时水动力较弱的沉积环境和相对较弱的成岩作用。下覆二叠系(埋深3 658 m)主要为砂质砾岩,块状构造,碎屑以变质岩和岩浆岩岩屑为主,主要粒度区间在0.12～12 mm,接触关系主要为线接触-凹凸接触,碎屑颗粒内见较多微裂隙(图8c,d),反映沉积时期高能的水动力环境和强烈的压实压溶作用。前人研究表明,研究区石炭系-二叠系以裂谷海盆沉积为主,二叠纪末期,该地区经历了塔里木板块和华北板块碰撞拼接及古亚洲洋消亡闭合[24-25],白垩系主要表现为陆相湖盆沉积,因此两套地层岩性及结构理应存在明显的差异。

为了对地层的岩石矿物组成有更清楚的认识,研究区YH5井进行了全井段岩屑X衍射全岩矿物分析(图9)。YH5井地层特征与YHC1井对应性较好,同样发育火山岩层、高伽马层和高阻层。X-衍射全岩分析采样密度为每米一个样,共识别出17种矿物,为了便于分析,将其简化为以下8类：粘土矿物、石英、长石(斜长石、钾长石)、方解石、白云石(铁白云石)、铁矿物(磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿、钛铁矿)、硫酸盐(石膏、硬石膏、芒硝)、硅酸盐(云母、方沸石、绿辉石、透辉石)。根据X-衍射全岩矿物分析结果(表2),下白垩统以富含白云石和方解石为显著特征,其碳酸盐平均含量为24.81%,而粘土矿物、石英和长石等常见陆源碎屑矿物相对较少(平均为74.06%);二叠系碳酸盐矿物相对较少(平均为4.35%),粘土矿物、石英和长石等矿物占比较高(平均为93.46%),且含有更多的铁矿物(平均为2.04%),上下两套地层表现出截然不同的矿物组成特征,也指示研究区白垩系和二叠系形成环境大不相同。根据上下两套地层岩性和矿物的差异,结合其间火山岩年龄测定,认为巴音戈壁组火山岩底面为白垩系与二叠系之间的不整合面,对应YHC1井3 471 m深度,即断陷初期的拉伸沉降伴随着强烈的火山活动,导致火山岩直接覆盖二叠系剥蚀地层之上。

表1 银额盆地哈日凹陷YHC1井火山岩(埋深3 394.4 m)锆石 U-Pb同位素数据Table 1 Statistics of U-Pb zircon isotopic dating from volcanic rocks of Well YHC1 (3 394.4 m) in Ha’ri Depression,Yin’e Basin

图7 银额盆地哈日凹陷YHC1井火山岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.7 U-Pb concordia diagram for zircons from volcanic rocks of Well YHC1 in Ha’ri Depression,Yin’e Basina.YHC1井,埋深3 394.4 m,火山岩锆石年龄谐和图,为本文数据;b.YHC1井,埋深3 393.1 m,火山岩锆石年龄谐和图,引自王香增[14]

图8 银额盆地哈日凹陷下白垩统巴音戈壁组及二叠系沉积构造及显微特征对比Fig.8 Comparison of sedimentary structures and microscopic characteristics between the Lower Cretaceous Bayingebi Formation and the Permian in Ha’ri Depression,Yin’e Basina.YHC1井,埋深3 072 m,下白垩统巴音戈壁组,泥质粉砂岩,见泥质条带和波状层理;b.为a图的镜下照片,碎屑以石英、长石和岩屑为主,粒度在0.04～0.08 mm,为点-线接触;c.YHC1井,埋深3 658 m,二叠系,砂质砾岩,块状构造;d.为c图的镜下照片,碎屑以变质岩和岩浆岩岩屑为主,粒度在0.12～12 mm,为线接触-凹凸接触

图9 银额盆地哈日凹陷YH5井X-衍射矿物柱状图Fig.9 Column of X-ray diffraction minerals from Well YH5 in Ha’ri Depression,Yin’e Basin

表2 银额盆地哈日凹陷YH5井各层段X-衍射矿物组成对比Table 2 Comparison of X-ray diffraction mineral compositions from the formations of Well YH5 in Ha’ri depression,Yin’e Basin

3.4 地震响应特征

地震反射产生于岩石中具有速度-密度差的物性界面,如地层界面和不整合面等。根据地震反射界面横向变化、地震反射几何形态和内部结构等可以较好进行地层划分对比,确定地层界面[10]。本文在古生物、火山岩锆石年龄和岩石矿物分析基础上,通过YHC1井、YH3井和哈1井的合成地震记录标定和VSP时深校正,对白垩系与二叠系之间的地震界面进行了识别。从地震剖面看,YHC1井的高产油气层和火山岩层之下的SB1界面(埋深3 471.0 m)表现出重要地质界面的特征。SB1界面之上主要表现为湖相泥岩沉积的中强振幅、中连续、平行-亚平行席状地震反射和火山岩相的丘形地震反射,而界面之下主要表现为河流相砂砾岩沉积的高能杂乱地震反射,指示该界面可能是上覆白垩系与下伏二叠系之间的不整合界面。同时,地震反射响应反映出研究区二元结构的地层特征,其上部主要表现为白垩系断陷构造,其下部则表现为石炭系-二叠系逆冲推覆褶皱,这与国内大多数中新生代陆内裂陷盆地特征较为相似。

图10 银额盆地哈日凹陷过井地震剖面Fig.10 Through-well seismic profile in Ha’ri Depression,Yin’e Basin

4 油气地质意义

上述研究表明哈日凹陷YHC1井新发现的高产油气层应归属下白垩统。这也指示研究区中生界含油气系统在地质历史时期曾发生过油气生成和运聚。银额盆地与相邻的二连盆地[6]、酒泉盆地[26]处于相同的大地构造背景,具有类似的油气地质条件,目前在这些盆地内均已发现丰富的中生界油气资源。结合银额盆地已取得的油气勘探成果,笔者认为其下白垩统也同样具有良好的油气勘探潜力。

首先,研究区下白垩统的沉积厚度和分布面积远大于早期勘探认识,因此有利勘探层系将更多,其油气资源量也将更大。YHC1井与哈日凹陷早期钻探的哈1井[注]秦云龙.银根-额济纳旗盆地哈日凹陷哈1单井综合评价.中国石油华北油气分公司勘探开发研究院，1998。相比(图4),下白垩统的沉积厚度明显更大。结合三维地震精细解释可知,哈日凹陷下白垩统的地层展布整体呈楔形,向断陷深凹带地层厚度逐渐增加,这修订了前人对该凹陷下白垩统沉积厚度薄,埋藏深度浅的认识。目前研究区深凹带的多口井均获得较好的油气产量,指示凹陷的沉积中心具有良好的油气勘探前景,可作为银额盆地中生界油气勘探的重要方向。

其次,研究区特殊的构造演化与沉积特征有利于油气的生成。研究区下白垩统巴音戈壁组及苏红图组发现的火山岩指示断陷形成时期存在多期次的火山活动。任战利等(2000,2001)根据中国北方中生代沉积盆地的古地温场研究认为阿尔金断裂以西盆地地热梯度较低,阿尔金断裂以东的河西走廊地区、华北地区及东北区盆地地热梯度普遍高于现今地热梯度,该区域中生代晚期地壳深部热活动性较强,存在明显的构造热事件作用[27-28]。较高的古地温背景及火成岩对加速烃源岩的生烃过程、提高生烃量和生烃速率都具有促进作用。例如,研究区有机地化分析显示距离火山岩较近的层段的泥页岩有机质成熟度(镜质体反射率Ro)明显偏高[29-30]。

研究区下白垩统普遍富含方解石、铁白云石等碳酸盐矿物,具有高伽马和高电阻率的电性特征,指示该地区早白垩世发育特殊的断陷湖盆沉积环境。已有研究表明银额盆地下白垩统富碳酸盐特征可能与断陷期的深部热液活动密切相关,热液携带的热能和大量Ca2+、Mg2+和Fe2+等成矿离子为热水沉积岩的形成提供了有利条件[31-32]。目前,国内已在酒西盆地、三塘湖盆地、准噶尔盆地、二连盆地以及鄂尔多斯盆地等多个重要含油气盆地中发现了与热水沉积有关的致密油气储层[33]。大量研究表明,热液活动不仅对有机质富集和生烃有促进作用,对溶蚀孔洞发育、提高储层物性也有重要影响,热水沉积岩代表一类新型的致密油气层,展示了良好的油气勘探开发潜力。

综上所述,银额盆地哈日凹陷下白垩统是研究区主要勘探目的层,在油气地质评价及有利勘探区带优选时,应注重分析湖相热水沉积的特点和岩浆活动对烃源岩演化及油气成藏的影响。