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长岭凹陷多环坡折地貌发育特征及对沉积过程的控制

2013-11-01胡纯心陆永潮杜学斌

石油实验地质 2013年1期
关键词:山口组长岭松辽盆地

胡纯心,杨 帅,陆永潮,杜学斌,3

(1.中国石化 东北油气分公司研究院,长春 130062;2.构造与油气资源教育部重点实验室,武汉 430074;3.中国科学院青岛海洋研究所海洋地质与环境重点实验室,山东青岛 266071)

坡折带是层序地层学研究中至关重要的概念之一,它不仅可以清晰地反映古地形地貌的变化,而且对沉积体系的发育和演化乃至隐蔽圈闭的找寻都起着重要的控制作用。多年来的勘探实践业已证明,坡折带理论对于寻找深水区隐蔽油气藏具有方向性的指导作用,且在油气勘探中取得了巨大的成功[1-13]。

对于松辽盆地而言,盆地形态完整而宽阔,是研究坳陷湖盆坡折带有利地区之一。国内一些学者已经注意到松辽湖盆坡折带的独特性,认为该地区坡折既有断裂性质的、也有挠曲性质;可进一步分为侵蚀型、沉积型和构造型[14-17]。杜学斌等2008年对松辽盆地北部坡折带进行了整体性研究,认为存在2条环状坡折带,对盆内沉积体系分配起着控制作用[18]。但是,松辽盆地南部是什么情况,是否同样具有多个环状坡折带,目前还未见有完整的认识。本文利用新获得的三维地震资料,对松辽盆地南部的长岭凹陷进行解剖。

1 地质背景

长岭凹陷属于松辽盆地的次级构造单元之一,经历了热隆张裂阶段、裂陷阶段、坳陷阶段和萎缩褶皱阶段4个构造演化阶段[19-22]。白垩系泉头组(K1q)、青山口组(K2qn)、姚家组(K2y)、嫩江组(K2n)属于坳陷期,也是本文的目标层位(图1)。

对于坳陷阶段而言,其构造演化与全球地质事件、区域构造事件以及区域应力场变化密切相关。以T11界面为界,将坳陷期划分为裂后伸展阶段和裂后挤压阶段。泉头组和青山口组属于裂后伸展阶段,姚家组和嫩江组属于裂后挤压阶段。泉头组、青山口组、姚家组+嫩江组一、二段、嫩江组三、四、五段各为一个二级层序,其形成背景与太平洋板块和亚欧板块之间相互作用息息相关(图1)。

2 多环坡折带地貌识别及发育特征

通过研究发现,在长岭凹陷内发育着多条平面上呈环带状展布的坡折带,构成了凹陷内的多阶坡折地貌,从而为沉积体系分配奠定了基础。以下将从地震、古地貌两方面进行论述。

2.1 地震剖面上识别

地震资料解释是层序地层学的研究基础。图2是一条贯穿凹陷内主要构造单元的剖面,可以看到,凹陷内的坡折带发育非常明显,表现为同一地震反射层系的地震反射时间、厚度急剧增大,并有明显的上超和削截反射终止现象。同时注意到,凹陷内坡折是由多个坡折构成的坡折群,呈多级多阶发育,且在凹陷边缘均有完整发育,不存在缺失现象,分别命名为外环坡折和内环坡折。

图1 松辽盆地长岭凹陷综合充填序列Fig.1 Tectonic evolution and the geodynamics in Changling Sag,Songliao Basin

图2 松辽盆地长岭凹陷多环坡折带地震剖面Fig.2 Seismic section of multiple-circular slope-break belts in Changling Sag,Songliao Basin

图3 松辽盆地长岭凹陷主要层段古地貌Fig.3 Palaeogeomorphology of main exploration strata in Changling Sag,Songliao Basin

2.2 古地貌形态上识别

古地貌是地质历史时期地貌形态的直观反映。图3是长岭凹陷主要目的层段(泉头组、青山口组、姚家组)的古地貌恢复图。可以看到,最主要的古地貌特征就是多个环状坡折带的存在,在整个坳陷阶段均有发育。具体说来,可以看到存在2个区域性展布的坡折带,呈现环带特征,因此命名为内环坡折带和外环坡折带。坡折带分割了古地理单元:在盆地边界和外环坡折带之间为外环缓坡区,外环和内环坡折带之间为内环缓坡区,内环坡折内为深凹区(图3)。

3 多环坡折带地貌对沉积过程控制

坡折带对沉积体系的形成和分配有重要的控制作用,控制了相带在平面的分异过程,对于沉积体系空间配置研究具有指导意义。

3.1 坡折控制下的古地理分区

对于长岭凹陷来说,坡折带首先控制了古地理分区。从图4可以看到,外环坡折是外环缓坡区和内环缓坡区的分界,内环坡折是内环缓坡区和坳陷区的分界。对于泉头组来说,由于整体处于地形平缓的状态,高低起伏变化不大,主要以阶地为主,因此从坳陷中央到边缘,主要地理分区可划分为一级阶地、二级阶地和三级阶地。

3.2 坡折控制下的沉积相带分异

从剖面图(图5)上能够看到,坡折带对相带分异起着明显的控制作用。外环坡折带到盆地边缘之间的缓坡区,主要以平原相带为主,沉积颗粒粗,河道发育;外环坡折与内环坡折之间的缓坡区,沉积物主要以前缘近端相带为主,沉积充填主要是三角洲河口坝的沉积;而在内环坡折带向凹陷中心的地带,主要是前缘远端—前三角洲充填为主,沉积物颗粒细,泥质含量高。

图4 松辽盆地长岭凹陷坡折带控制下的古地理分区Fig.4 Geographic units controlled by slope-break belts in Changling Sag,Songliao Basin

图5 松辽盆地长岭凹陷环状坡折带控制下的相带分异在剖面显示Fig.5 Profile of sedimentary facies changes controlled by multiple-circular slope-break belts in Changling Sag,Songliao Basin

图6是坡折带控制下的相带分异在平面的粗略显示。可以看到,多环坡折带明显地把研究区分成几个相带,包括冲积平原带、滨岸平原带、浅湖—半深湖带,在不同的相带里面,充填着不同的沉积物类型,后面将有论述。

3.3 古地貌与沉积体系耦合

从前文分析可知,多级坡折带对古地理单元分区和相带分异起着重要的控制作用。具体到主要目的层段来说,古地貌与沉积体系具有良好的耦合关系,不同的地形地貌内发育着不同的沉积亚相,而这些地貌的分区则受控于多环坡折。

图7是青山口组古地貌与沉积体系耦合图。可以看到,坳陷边缘—外环坡折带的外环缓坡区,主要发育以三角洲平原为主的粗粒沉积;过外环坡折带后,进入内环缓坡区,地形再次变得平缓,沉积物再次发生大面积堆积,在这个区域内主要沉积的为三角洲的主体部分,沉积微相包括水下分流河道、河口坝沉积;过内环坡折后,进入深洼区,发育的主要是三角洲远端的细粒沉积,如远端坝、席状砂,甚至在某些深水区,可以见到滑塌作用形成的浊积岩。图8是姚家组沉积期古地貌与沉积体系耦合图,具有与青山口组同样的规律。整体说来,从物源区到沉积地,砂分散体系轨迹及沉积体系类型演变与最大坡降比相吻合,这符合重力驱动和重力分异作用的自然规律。

图6 松辽盆地长岭凹陷环状坡折带控制下的相带分异在平面显示Fig.6 Plane changes of sedimentary facies controlled by multiple-circular slope-break belts in Changling Sag,Songliao Basin

图7 松辽盆地长岭凹陷青山口组古地貌与沉积体系耦合Fig.7 Coupling of palaeogeomorphology and sedimentary system of Qingshankou Formation in Changling Sag,Songliao Basin

4 以环状坡折带为基础的有利区带预测

通过对主要目的层段古地貌和沉积体系空间展布的分析,建立了以环状坡折带为基础的有利区带预测模型(图9)。

以环状坡折带为界,共划分出4个有利勘探区带。Ⅰ带:隆起带——平原岩相域;Ⅱ带:斜坡带——前缘近端岩相域;Ⅲ带:深坳带——前缘近端岩相域;Ⅳ带:深坳带——前缘远端岩相域。

Ⅰ带的隐蔽圈闭类型主要是河道砂体型、古潜山型圈闭带;Ⅱ带上的隐蔽圈闭类型主要是地层型、上倾尖灭型、构造—岩性型圈闭带;Ⅲ带上隐蔽圈闭类型主要是构造—岩性型圈闭带;Ⅳ带上隐蔽圈闭类型主要是构造—岩性型、透镜状岩性型圈闭。

图8 松辽盆地长岭凹陷姚家组古地貌与沉积体系耦合Fig.8 Coupling of palaeogeomorphology and sedimentary system of Yaojia Formation in Changling Sag,Songliao Basin

图9 松辽盆地长岭凹陷有利区带预测模型Fig.9 Model of favorable target prediction in Changling Sag,Songliao Basin

5 结论

1)长岭凹陷发育了多条环状坡折带,贯穿整个凹陷,坡折带的存在分割了地理单元,控制了相带分异,从而造成主要目的层段古地貌形态与沉积体系空间展布具有密切的耦合关系。

2)以环状坡折带为基础,建立了具有指导意义的有利区带预测。共划分出4个有利勘探区带:隆起带——平原岩相域、斜坡带——前缘近端岩相域、深坳带——前缘近端岩相域及深坳带——前缘远端岩相域。不同的带上发育了不同的隐蔽圈闭类型。

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