陈建军 彭 波 朱本华 李忠兰 来志强

摘要蒙古国宗巴音凹陷带是世界上较早发现油田的陆相沉积区,其发育地层与我国二连盆地具有相似的地质特征。在前人研究成果的基础上,笔者结合区内新钻井及现有的地震剖面资料,从单井沉积相及地震相分析入手,对凹陷的沉积相类型、岩相古地理环境、沉积演化史进行了全面剖析,初步预测了有利油气生聚相带。研究将对该区油气预测以及相关工作起到积极的作用。

关键词宗巴音;沉积特征;有利岩相;地震相;查尔干

中图分类号TE121文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0006-02

古生代末,西伯利亚板块与中国板块碰撞,中亚蒙古海消亡,欧亚古大陆连为一体,受印度板块向北东俯冲、太平洋板块向西北俯冲的影响,沿西伯利亚地台形成向南凸出的巨大的蒙古弧形构造带。在海西期褶皱构造基底上,中生代发育了多个含油气断陷盆地。

蒙古国境内东戈壁盆地的宗巴音凹陷带油气勘探始于20世纪30年代,50年代开发的宗巴音油田,是世界上在陆相沉积中较早发现油田的凹陷之一。宗巴音凹陷是在古生界褶皱基底上发育起来的中生代凹陷,海西运动之后,长期处于隆升状态、不断遭受剥蚀,直到早白垩世才开始拉张断裂、接受陆相沉积,开始了盆地演化。

1单井沉积相

新钻探的摩哥1井和查东斜1井分别位于宗巴音凹陷中央隆起带、查干凹陷。两井钻遇地层自上而下均为白垩系上、下统,其中下白垩统厚度大,发育齐全,为湖相沉积建造,是本区重要的含油层系。

根据摩哥1井、查东斜1井的岩心观察,结合岩电组合特征、微量元素、岩矿、古生物、地震相、测井相和老井等资料分析,其白垩系可划分为冲积扇、河流、辫状河三角洲、扇三角洲和湖泊等5种大相,扇根、辫状河、前缘、扇三角洲前缘、浅湖和较浅湖等6种亚相,辫状沟道、辫状河道、河泛平原、辨状水道、楔状砂、主水道、分流水道、楔状砂、水道间、沼泽、湖泥和席状砂等12种微相。

2地震相分析

宗巴音凹陷下白垩统共识别出楔形杂乱-乱岗状、楔形前积、河道充填、平行席状或空白板状、高频连续席状、连续中高频强-弱振幅平行席状、中频平行席状和较连续中频变振幅平行不规则席状8种较典型的地震相。

除以上几种较典型的地震相外,还有一些过渡类型的非典型地震相。在地震相沉积相转换过程中,要结合构造背景、相邻典型相单元与沉积相的对应关系以及沉积相平面组合关系的合理性加以综合分析,来确定这些非典型地震相与沉积相的对应关系。

在地震相划分基础上,以单井相分析为依据,并借鉴典型地震相的指相意义和相似地区地震相与沉积相的对应关系,建立了区内地震相与沉积相的对应关系。结合构造背景,将宗巴音凹陷8类地震相转换为冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、河流、湖泊等5种沉积相。

3沉积相类型及其特征

3.1冲积扇相

冲积扇主要发育于查干组沉积早期,可划分为扇根、扇中、扇端三个亚相。摩哥1井和查东斜1井查干组底部钻遇扇根亚相,其岩性主要为杂色、灰黑色角砾岩、灰绿色细砾岩和紫红色泥岩,砾石成分以绿色安山岩、黑色玄武岩为主。自然电位曲线呈钟形低幅负异常,视电阻率曲线为齿状低阻。地震相表现为楔形杂乱反射。

3.2河流相

本区河流相主要发育于上白垩统,分布在西部缓坡带。摩哥1井、查东斜1井上白垩统均属辫状河亚相沉积,岩性剖面为厚层状灰绿色含砾砂岩与紫红色泥岩互层,辫状河道和泛滥平原是其主要微相。自然电位曲线为齿化钟形-箱状组合,视电阻率曲线为小齿状中低阻。河流相沉积的地震相以中弱振幅中频连续-较连续亚平行不规则席状相为主,局部可见典型的河道充填相。

3.3扇三角洲相

本区扇三角洲相主要分布于查干组、下宗巴音组和上宗巴音组,以扇三角洲平原亚相和前缘亚相发育为特征。岩性为灰色细砾岩、角砾岩、含砾砂岩、凝灰质砂岩、细砂岩、粉砂岩与深灰色泥岩不等厚互层。地震相特征表现为弱振幅、断续-较连续的楔状相或透镜状相,其前端过渡为较连续、中强振幅的席状相,为湖泊相的反射特征。

3.4辨状河三角洲相

分布在西部缓岸,各时期继承性发育,下宗巴音组、上宗巴音组和上白垩统规模较大。地震相为楔形斜交前积相或楔形乱岗状前积相。仍可分出辨状水道和楔状砂微相。辫状水道微相岩性主要为灰色砂砾岩、细砂岩。自然电位曲线呈箱状、钟形中幅负异常。深测向曲线呈齿状中低阻。楔状砂微相岩性主要为灰色细砂岩、泥质细砂岩。自然电位曲线呈平直间微波状,深测向曲线呈齿状中低阻。

3.5湖泊相

包括较深湖、滨浅湖两个亚相。本区滨浅湖亚相在下白垩统各个时期均有发育,由浅灰色泥岩、深灰色云质泥岩夹浅灰色云质粉砂岩组成,自然电位曲线呈平直状、微波状。地震相为中弱振幅、中低频、较连续的席状相。湖泥和滩砂是其主要微相。较深湖亚相主要分布在凹陷中心,下宗巴音组沉积期分布范围最广。其岩性主要为大套的深灰色泥岩、云质泥岩、泥灰岩和油页岩组成。自然电位曲线呈平直状、微波状。地震相为具强振幅、低频、高连续反射特征的平行-亚平行席状相或空白板状相。

4岩相古地理环境

宗巴音凹陷下白垩统自下而上有:查尔干组、下宗巴音组和上宗巴音组。

4.1查干组岩相

东部边界断层开始发育,此时气候温凉潮湿,地形高差悬殊,陡缓分明,沉积沉降中心位于东南部边界断层下降盘。在这种古地理背景下,东南部高地发育(洪)冲积扇-扇三角洲体系,接受了大面积的(洪)冲积扇与洪泛平原相沉积;西部斜坡带为辫状河-辫状河三角洲体系,发育大型辫状河三角洲砂体;南部古隆起为扇三角洲体系,沿隆起边界发育一系列扇三角洲砂体;中央洼槽带为滨浅湖体系,形成了狭窄的滨浅湖沉积区。展现出了西北部高地河流广布,东南部沉降区汇水成湖,多物源、近物源的沉积景观。

东部物源区范围较广,主要受边界断裂带的控制。该物源区目前有两口钻井,从单井相和地震相分析可知,沿边界断层下降盘分布有裙边状砂体。自东南而西北地震相表现出楔形杂乱相-乱岗状相-较连续亚平行不规则席状相的变化规律。显示出东南部扇三角洲体系的地震相特征和碎屑物质的来源方向。西部物源区目前主要是在宗巴音油田钻遇,其岩性剖面为正旋回剖面,属辫状河三角洲前缘分流水道和楔状砂相沉积。在地震剖面上可见楔状斜交前积相和楔状前积相。这些特征表明了西部物源的存在。

查干组沉积期,凹陷主要接受了一套以陆上沉积为主的充填式粗碎屑沉积。温凉潮湿的气候条件和东南部的强烈断陷作用,控制了该沉积期的沉积体系及相带展布,孕育了西南部(洪)辫状河、西部辫状河-辫状河三角洲、东南部陡带扇三角洲和中央洼槽带滨浅湖四大沉积体系。

4.2下宗巴音组沉积期岩相

下宗巴音组沉积期,基本继承了巴音戈壁组下段沉积期的古地形背景。但此时断陷活动进一步加剧,大规模湖侵开始,湖盆明显向东、西两侧扩张,面积急剧扩大。在这种古地理背景下,东部陡带发育扇三角洲沉积体系,沿边界断层下降盘形成了一系列扇三角洲砂体;中央洼槽带为滨浅湖-较深湖沉积体系,发育滨浅湖、较深湖相沉积;西部斜坡带为辫状河-辫状河三角洲沉积体系,发育大型辫状河三角洲砂体;南北两翼为(洪)冲积扇-扇三角洲沉积体系,发育(洪)冲积扇与扇三角洲沉积。沉积沉降中心位于凹陷中心。该阶段晚期,断陷活动减弱,凹陷整体抬升,湖水逐渐退却。

下宗巴音组沉积期仍承袭了查干组沉积期的主要物源方向。

与查干组沉积期一样,地形条件、温凉潮湿的气候条件和东南部的强烈断陷作用,控制了下宗巴音组沉积期的沉积体系及相带展布,形成了南北两翼(洪)冲积扇-扇三角洲、西部斜坡带辫状河-辫状河三角洲、东部陡带扇三角洲和中央洼槽带滨浅湖-较深湖等四种沉积体系。

4.3上宗巴音组沉积期岩相

经下宗巴音组大规模湖侵之后,上宗巴音组晚期断陷活动减弱、凹陷整体抬升,断陷活动进入稳定阶段。此时古地理背景出现了重大变化,古地形日趋平缓,古气候由温凉潮湿变得较为炎热干旱。在下宗巴音组末期水退的背景上,湖盆开始退缩变浅。东西分带、南北分区的格局显现,同时由于中央隆起抬升,湖盆被分隔为南北两个次洼。该沉积期基本继承了下宗巴音组中晚期的沉积体系,但较深湖亚相沉积体系萎缩消失,且各沉积体系的规模或分布范围均发生了一定变化。

主物源方向仍位于东部和西部,但此时西南部由于地形影响,为次要物源。

东南部边界断层下降盘扇三角洲砂体叠加连片呈裙边状展布,西部斜坡带发育辫状河三角洲和冲积平原相沉积,西南部为大面积扇三角洲相,中部洼槽区为滨浅湖相。

5沉积演化史

白垩世沉积期宗巴音凹陷经历了地形由高差悬殊到平缓、气候由温凉潮湿到炎热干旱的演变过程和两次湖侵期。在沉积上表现为断陷扩张、断凹扩展、抬升消亡等三个演化阶段,造就了陡带扇三角洲、缓坡冲积扇-辫状河-辫状河三角洲和中央隆起带滨浅湖-较深湖三大主要沉积体系,沉积了巨厚下白垩统湖相碎屑岩建造,为油气藏的形成奠定了物质基础。

5.1早白垩世

查干组是继夏宁组沉积时期的大规模的火山喷发之后,在强烈的断块运动作用下开始沉积的。边界断层发生剧烈拉张断陷,同时,伴随着大量的火山活动,火山碎屑岩屡见不鲜。此时,区内呈现出高差悬殊的古地貌格局,来自东南部山地的大量粗碎屑物质顺坡而下,在山口处快速堆积而发育大套粗碎屑的冲积扇相沉积。查干组沉积的中期,碎屑物质并不断向湖盆推进,在湖盆边缘地带的浅水体中逐渐卸载而发育厚度巨大的扇三角洲相沉积。查干组沉积的晚期,在温暖炎热的气候条件下,开始了区内的湖侵,湖盆范围逐渐扩大。

下宗巴音组沉积时期,本区湖盆开始走上了翘断、深陷的稳定沉积阶段。可容空间增大,湖水自沉积中心迅速向外扩展。下宗巴音组下亚段沉积的早期,湖侵逐渐达到高潮,较深湖环境空前发育,凹陷中心部分较深湖亚相的暗色泥岩层厚度巨大。至下宗巴音组下亚段沉积的晚期,地层局部抬升,水体有所变浅。下宗巴音组上段沉积的早期,东部的二台阶断层有大量粗碎屑物质向不断向湖盆推进,在湖盆边缘地带的浅水体中逐渐卸载,继而发育扇三角洲相沉积。下宗巴音组上段沉积的晚期,继续湖侵,再次达到高潮,较深湖环境发育。自下而上表现为扇三角洲前缘-较深湖亚相的相序组合,反映了湖盆水体由浅变深的演化过程。

上宗巴音组沉积时期,断裂活动基本停止,盆地整体抬升,中央隆起带开始形成,局部开始遭受剥蚀,在隆起四周可以形成一些小型的扇三角洲砂体。东南部的大量碎屑物质不断向湖盆推进,在湖盆边缘地带卸载而发育厚度巨大的扇三角洲前缘亚相沉积,水体较浅。至晚期,湖盆收缩沼泽化。

5.2晚白垩世

晚白垩世,盆地整体隆升,区内地势渐趋平缓。此时,在干旱炎热的气候条件下,本区发育了一套以辫状河亚相沉积为特征的粗碎屑物质。

6有利岩相带预测

岸线变迁带、地层超剥带、构造岩相叠置带、岩相过渡带、砂体迭置带、砂体前缘带等各有利岩相带相互迭置或以某一岩相带为主,在宗巴音凹陷下白垩统形成了三个有利岩相带:西部辫状河三角洲有利岩相带、东部扇三角洲有利岩相带、中央辫状河三角洲或扇三角洲前缘楔状砂有利岩相带。

西部辫状河三角洲有利岩相带位于凹陷的西部边缘,是辫状河、辫状河三角洲与滨浅湖亚相的过渡地带,从查干组到下宗巴音组、再到上宗巴音组,辫状水道砂体、水下分流河道砂体、前缘楔状砂及沿岸滩坝相砂体继承性发育,这些不同微相的砂体纵向迭置、横向连片,形成了砂岩集中发育带。辫状河三角洲远源流长,岩石结构成熟度和成分成熟度高、物性好,再加上该带经历了多次水进水退的变化、各类砂体经过湖浪的反复淘洗,因此具备了良好的储集条件,是油气赋存的理想部位,为宗巴音凹陷最有利的岩相带。

东部扇三角洲有利岩相带位于凹陷的东部边缘,紧邻凹陷东南部的沉积沉降中心,同西部辫状河三角洲带相似,既是地层超覆带,又是扇三角洲与滨浅湖、较深湖亚相的过渡地带和扇三角洲相与断裂构造的叠置带。与西部的辫状河三角洲带相比较,该带的扇三角洲相因距物源近,所以砂砾岩更发育;虽然因为岩石结构成熟度低、成分成熟度低,物性稍差;但由于处于湖盆的边缘,随着岸线的变迁,各类砂体经过湖浪的淘洗,仍具备了良好的物性条件。特别是扇三角洲前缘分流水道微相,储集物性好于扇三角洲平原亚相和前扇三角洲岩相,是主要的有利岩相带。

中央隆起有利岩相带该带位于查干凹陷中央隆起部位,在下白垩统沉积时期临近沉积沉降中心,它是物源分别来自东西两侧的辫状河三角洲和扇三角洲前缘亚相与较深湖亚相的过渡带。总体来说,该带砂岩不太发育,但由于前缘楔状砂分选磨圆好、结构成熟度和成分成熟度高,储层物性好、分布稳定,再加上可能存在有浊积砂体,因此也是有利的岩相带。同时,该带是岩相与断裂构造和烃源岩的叠置带,成藏条件有利,是一重要的岩相带,目前已发现了查干油田。另外,该带可能有来自凹陷长轴方向的物源。

7结束语

研究表明:宗巴音凹陷是在多期构造运动作用下发育起来的多旋回断陷湖盆,下白垩统各期地层发育较为齐全,沉积厚度较大,具备油气田形成的沉积条件,具有良好的的油气勘探前景,但生油条件和储集条件使其资源量和油气的聚集成藏受到局限。

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作者简介:

陈建军(1970—),男,工程师,主要从事地震勘探与计算机应用。