松辽盆地梨树断陷层序地层格架及沉积体系分布

松辽盆地梨树断陷层序地层格架及沉积体系分布
陈贤良;纪友亮;樊太亮;王宏语;闫宁;陈晓艳
【摘要】在层序地层学原理和方法的指导下,综合利用地震、测井、钻井及岩心等资料,结合盆地构造演化特征,建立了梨树断陷断陷层(晚侏罗世火石岭组及早侏罗世沙河子组、营城组和登娄库组)层序地层格架.将梨树断陷断陷层划分为1个一级层序(TSq1)、3个二级层序(Ⅰ-Ⅲ)、7个三级层序(SQ1-SQ7),并在层序格架内进行沉积相划分和沉积体系研究,明确研究区主要发育冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇和湖泊等沉积体系.冲积扇沉积体系主要分布在早期SQ2层序中;扇三角洲沉积体系主要分布在SQ3和SQ4层序中;SQ5,SQ6和SQ7层序则以辫状河三角洲沉积为主;近岸水下扇沉积体系主要发育在SQ4、SQ5和SQ6各层序的陡坡带.沉积体系在平面与纵向上的演化受古构造与古地貌的双重控制,提出梨树断陷SQ4和SQ5层序沉积砂体为较有利的勘探区域..
【期刊名称】《高校地质学报》
【年(卷),期】2014(020)001
【总页数】9页(P122-130)
【关键词】梨树断陷;断陷层;层序地层;沉积体系;松辽盆地
【作者】陈贤良;纪友亮;樊太亮;王宏语;闫宁;陈晓艳
【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;西安科技大学,西安710054;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国地质大学,北京100083;中国地质大学,北京100083;中国石化江汉油田分公司
物探研究院,武汉430035;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249
【正文语种】中文
【中图分类】P168.130.2
梨树断陷油气勘探开始于20世纪60年代，先后发现了后五家户、八屋和孤家子
3个气田，四五家子和秦家屯两个油气田（高瑞祺和蔡希源，1997），表明具有
良好油气勘探前景。

然而该区的勘探实践虽然比较早，但是勘探研究程度却比较低，制约了油气前景勘探及部署，尤其在层序地层和储层沉积学方面的研究成果（杨长清，2003；陈新军等， 2007；刘朋波等，2009）相对较少且有待深入。

如陈新
军等（2007）将梨树断陷划分为6个三级层序并分析了层序地层特征，但是对于
各层序的平面沉积体系分布并未涉及。

因此，该区的层序地层学及其沉积体系展布规律需要深入系统地分析。

本文将在前人研究工作的基础上，充分利用覆盖全区的三维地震资料、100余口钻/测井资料、71口岩心资料以及丰富的室内分析化验资料，应用层序地层学原理（Cross，1988；Vail，1987），借鉴陆相地层序地层
研究成果（姜慧超等，2009；杨帆等，2010；甘华军等，2008），建立研究区
上侏罗统—下白垩统的地震层序和钻井层序，通过井-震结合实现层序地层的综合
对比，最终建立梨树断陷断陷层层序地层格架，进而探讨其沉积体系类型及分布、演化规律，明确梨树断陷的有利沉积砂体分布，指出有利勘探目标。

其结果对梨树断陷的油气勘探具有一定的理论和现实意义。

梨树断陷位于松辽盆地东南隆起区的南端（图1A），跨梨树、公主岭两市之间，面积2346 km2。

受北北东向桑树台同沉积断层的控制，总体上呈北北东向展布，是松辽盆地在晚侏罗—早白垩世裂谷期形成的几十个相互分割的断陷中的一个独
立的西断东超箕状断陷盆地。

其内进一步可划分为桑树台次洼带、北部斜坡带、中
央构造带、东部向斜带、东南斜坡带和双龙次洼带6个二级构造单元区带（图
1B）。

梨树断陷发展演化经历了晚侏罗—早白垩世断陷、早白垩世晚期断—拗转化、晚
白垩世拗陷及后期抬升剥蚀4个演化阶段，具有下断上坳的双层结构特征（杨长清，2003）。

断陷沉积非常发育，断陷深处发育了厚8000余米的湖泊、河流碎
屑岩沉积，主要沉积有上侏罗统火石岭组、下白垩统沙河子组、营城组和登娄库组，沙河子组与下伏火石岭组呈角度不整合接触，登娄库组与下伏营城组呈假整合或角度不整合接触。

其中火石岭组发育火山岩夹碎屑岩，在隆起部位主要以火山岩为主，在局部地区火石岭组在断陷内发育厚层碎屑岩沉积；沙河子组发育灰黑色泥岩、与灰、浅灰色细砂岩、少量含砾砂岩略等厚互层，厚100～2500 m；营城组下部发育大套灰色、深灰色泥岩，中上部发育两到三套正韵律砂泥互层，斜坡部位普遍遭受剥蚀，地层不全，厚150～2000 m；登娄库组以大套灰色砂砾岩夹泥岩为主，厚100～1200 m。

2.1 层序界面识别
综合应用沉积学和层序地层学的原理及方法（纪友亮和张世奇，1996，1998；姜在兴和李华启，1996），利用地震、测井/钻井、岩心等资料，通过地震合成记录将地震资料与钻井资料有机结合进行井震标定，以不同规模的各级不整合面、沉积转换面或区域性冲刷面为界来识别不同级次的层序边界，共识别出8个层序界面，分别为SB1—SB8（图2）。

其中，SB1和SB8为一级层序界面，SB3和SB7为
二级层序界面，其余均为三级层序界面。

各层序界面在地震剖面反射结构、测井和录井资料上均具有明显的标志性特征。

2.1.1 一级层序界面
一级层序界面是由古构造运动、构造应力场转换或大的湖平面下降造成的大规模盆地范围的区域性不整合界面，常代表着盆地基底面或盆地收缩时的古风化剥蚀面
（纪友亮和张世奇，1996）。

梨树断陷经历了晚侏罗—早白垩世断陷和晚白垩世
坳陷2个构造演化阶段，把盆地分为两大构造层序TSq1、TSq2。

本次主要研究
断陷期构造层序TSq1，顶底分别对应层序界面SB1和SB8。

SB1界面为盆地的基底面，其下是古生代地层，是由盆地构造活动抬升期形成的区域削蚀不整合面，对应于地震反射界面T5，相当于侏罗系底界反射界面，反射层之上表现为上超现象，基底一般反射能量较强；SB8是盆地内构造背景以断陷作用为主向拗陷作用为主
转换的一个构造作用转换面，对应于地震反射界面T3，相当于泉头组的底界面，
为松辽盆地的标准层，分隔了同裂陷期和裂后期的演化，界面上下具有明显的上超、削截反射特征，两个界面的岩电特征反应明显，均属一级层序边界（图2、图3）。

2.1.2 二级层序界面
二级层序界面由区域性的构造运动产生的角度不整合所形成，反映盆地内构造运动幕的变化（纪友亮和张世奇，1996），二级层序界面的规模比一级层序界面要小些，但在钻井、地震资料上具有明显的界面特征。

依据区域性不整合面类型和分布范围，识别出SB3和SB7两个二级层序界面，对应于地震反射界面T42和T4，
界面上下具有明显的上超、削截反射特征；钻井上沉积环境突变，岩电特征反应明显（图2、图3）。

可将梨树断陷断陷层划分为3个二级层序，分别对应于初始裂陷期的火石岭组、快速裂陷期的营城组—沙河子组和断拗转换期的登娄库组。

2.1.3 三级层序界面
三级层序是由盆缘不整合面及与其对应的盆内整合面所限定的地层单元，在盆地范围内可追踪对比（纪友亮和张世奇，1996）。

三级层序界面是具体体现盆地构造
演化特征的分界面，其常与盆地的构造演化、沉积物供给、湖平面变化及气候等因素的变化联系在一起（朱筱敏等，2008；纪友亮等，2006）。

梨树断陷层可识别出4个三级层序界面，分别对应SB2、SB4、SB5和SB6。

在断陷盆地的不同位置，层序界面识别标志不同。

受控湖盆断裂幕式掀斜构造运动的影响，在断陷盆地
缓坡带超削关系明显，层序界面易于识别；而在不整合不发育的盆地内部，多是由于层序界面上下体系域的叠加方式不同，形成沉积旋回类型转换层序界面（杨婷等，2011；朱建伟等，2001）。

因此，梨树断陷三级层序边界面的主要识别标志包括：（1）岩相突变界面，即地层相序的不连续或缺失，该突变面一般代表了沉积环境的突变，同时在测井曲线也有明显的响应。

如SB2界面是紫红色泥岩直接覆盖在火山岩之上（图2-B）；（2）明显的电性变化，如SB5界面为营城组与沙河子组的分界面，其电测曲线形态、
幅度特征明显不同（图2-E）；（3）旋回叠加型式转换面，随着基准面与沉积环
境的变化，沉积物沉积旋回叠加样式相应发生变化，在测井曲线上表现为曲线组合型式的转换。

如SB4和SB6界面为进积叠加样式向退积叠加样式的转换面（图2-D，图2-F）；（4）地震反射终止关系，上超、削截等地震反射终止关系是确定
层序界面最直接、最准确的标志，如SB5，对应地震反射界面T41，界面在盆地
缓坡带都具有明显的下削上超的地震终止反射现象（图3）。

2.2 层序地层格架
通过上述各级层序界面的识别，同时综合考虑梨树断陷的构造演化、古气候和湖平面的相对变化特征等因素，将梨树断陷断陷层划分为1个一级层序（TSq1）、3
个二级层序（I～III）和7个三级层序（SQ1～SQ7）（图4）。

沉积体系是层序的基本构成单元，也是层序识别和分析的基础。

盆地的演化在一定程度上体现为沉积体系发育过程，表现为在不同盆地发育阶段、不同的盆地构造部位形成不同的沉积体系类型，它们被不同级别的等时性层序界面分隔，在空间上有机地配置，构成了不同级别的层序地层单元（朱筱敏等，2008；LIN et al.，2001）。

本文主要依据岩心和测井资料，结合地震反射特征、区域构造演化和其
它辅助资料，确定梨树断陷断陷层发育的沉积体系类型有：冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇和湖泊等沉积体系。

3.1 冲积扇
冲积扇主要发育于火石岭组，平面上在西缘桑树台正断层下降盘和盆地边缘皆有发育。

由于搬运距离短，岩性以棕色、杂色砂砾岩、灰绿色角砾岩为主，砾石分选差、磨圆极差（图5A）；地震剖面上多表现为楔形乱岗—前积反射，振幅强弱多变，顺扇体下倾方向为发散楔状，顺走向方向呈丘状；测井曲线上，自然电位呈低峰值，视电阻率曲线多呈高峰锯齿状的箱型。

其中SN121井区等断陷边缘地带的沙河子组、营城组底部也有发育。

3.2 扇三角洲
在研究区仅识别出扇三角洲平原和扇三角洲前缘两种亚相。

平原亚相的辫状河道沉积特征明显（图6），主要以棕红色、浅灰色含砾中—粗粒砂岩、砂砾岩沉积为主，电阻率曲线和伽马曲线主要呈齿化箱形和齿化钟形两种形态。

前缘亚相的水下分流河道最为发育，为浅灰色细砂岩、中-粗粒砂岩、含砾细砂岩（图5B，5C），部
分夹薄层泥质粉砂岩，常发育冲刷面。

前缘亚相的自然伽玛曲线表现为高幅度的箱形、钟形或高幅度的齿化的箱形、钟形。

扇三角洲在地震剖面上多表现为楔形乱岗前积特征，顺扇体下倾方向为发散楔状，顺走向方向呈丘状。

研究区扇三角洲沉积体系主要分布在各层序的陡坡带以及盆地演化初始阶段的缓坡区，其中在SQ3和SQ4层序中尤为发育。

3.3 辫状河三角洲
辫状河三角洲是本区湖盆中最重要的沉积体系之一，主要分布在层序SQ5、SQ6
和SQ7的缓坡带。

在研究区仅识别出辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘两种
亚相，岩性总体上较扇三角洲细。

辫状河三角洲的地震反射形态特征是内部前积反射明显。

其中辫状河三角洲平原亚相以辫状分流河道沉积为特色（图7），岩性为灰色中砂岩、砂砾岩及含砾砂岩，砾石分选、磨圆中等到好，呈向上变细的正粒序，泛滥平原以灰色、灰褐色、灰绿色泥岩为主；辫状河三角洲前缘亚相以水下分流河
道、河道间和河口坝沉积为特色，水下分流河道是研究区发育范围最广的沉积微相，岩性以含砾中砂岩、中砂岩、细砂岩为主（图5D，5E，5G），表现为向上变细
的正粒序，主要发育斜层理（图5F）及小型交错层理（图5H），分流河道间以灰色、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩为主。

辫状河三角洲沉积总体上为反粒序与正粒序的复合旋回，电测曲线为漏斗形与钟形复合曲线。

其中在SQ7层序沉积期，辫状河
三角洲平原亚相的辫状分流河道微相最为发育。

3.4 近岸水下扇
研究区的近岸水下扇主要形成于断陷盆地发育的全盛时期，即沙河子组和营城组沉积期。

近岸水下扇常呈群带状分布于断陷盆地的控盆断裂附近或陡坡边缘地带，但本区钻井揭示较少，仅在桑树台断裂下盘的地震剖面上有所反映，主要表现为纵剖面上沿盆地边缘断裂分布的大型楔状体，横截面上地震反射外形为丘状，内部反射结构为乱岗-前积反射、杂乱或空白反射等，振幅强弱变化大，连续性差。

扇体前
端一般为平行连续反射，反映其发育于成层性好的深水—较深水环境中。

3.5 湖泊
研究区湖盆演化经历了多次水进和水退过程，因此湖泊体系十分发育，各个时期均有分布。

根据湖泊体系沉积时的水动力条件和沉积特征将其划分为滨浅湖和深湖—半深湖亚相。

滨浅湖亚相的岩性以灰色、棕褐色泥岩和浅灰色粉细砂岩沉积为主，其中浅湖泥岩主要是灰色、深灰色泥岩和粉砂质泥岩。

自然伽玛曲线形态为中-低幅齿状，深浅
双侧向曲线表现出连续的低值。

地震反射特征为湖盆边缘斜坡部位的平行、亚平行，连续性较好的中-强振幅反射，代表沉积环境较为稳定。

该亚相在平面上分布广泛，纵向上各层序均有发育。

半深湖—深湖亚相以深灰色、灰黑色泥岩沉积为主（图5I），发育水平层理。

自
然伽玛曲线较平直，接近泥岩基线。

在地震上显示中振幅、中-高连续亚平行席状
或空白相特征。

其中SQ4层序最大湖泛期梨树断陷的半深湖—深湖面积达到最大。

梨树断陷是松辽盆地中比较典型的半地堑式断陷盆地，盆地沉积体系构成具有明显的陡坡（即西部的桑树台正断层边缘）和缓坡（北部、东南部的缓坡边缘）的差异。

在初始裂陷—快速裂陷—断拗转换的构造演化过程，沉积体系分布及演化与构造
演化过程对应，具有明显的阶段性。

4.1 SQ1—SQ2沉积期
SQ1层序处于盆地形成的初始裂陷期早期，统一的盆地还没有形成，梨树断陷在
区域拉张应力作用下于西部地区发育近南北向展布的桑树台控盆断裂，且被中部三组基底断裂分割（闫玉梅等，2011），形成几个规模小、彼此分隔、相互独立的
小断陷（图2）。

断陷通常是一侧以断裂为边界，另一侧则为相对缓坡，此时期以大规模火山活动为特征。

SQ2层序处于盆地形成的初始裂陷期晚期，伴随着控盆
桑树台断裂的持续活动，除后五家户地区为凸起之外，各小断陷基本连通，四周物源供给充足。

由于断陷与源区间的距离短、高差大，所以该层序的沉积体系以近岸水下扇、冲积扇和扇三角洲沉积为主。

冲积扇—扇三角洲沉积体系主要发育在盆
地与周围山地相邻的缓坡一侧，而与桑树台断裂相邻的陡坡一侧则发育冲积扇—
扇三角洲、近岸水下扇沉积体系（图8）。

4.2 SQ3—SQ4沉积期
SQ3—SQ4层序沉积于梨树断陷快速裂陷期早期阶段。

火石岭组沉积末期，盆地
整体抬升。

至SQ3沉积时期，湖盆萎缩于桑树台次洼内，因此SQ3的沉积范围比较局限，仅分布于桑树台次洼，主要发育冲积扇—扇三角洲体系沉积。

SQ4沉积期，伴随着桑树台控盆断裂伸展程度的进一步加强，沉降幅度增大，盆地范围较SQ3沉积期增大，大型箕状断陷形态初步显现。

沉积体系类型与SQ2相似，以扇三角洲沉积体系为主，在边界断层的陡坡带发育近岸水下扇，但各沉积体系的规模较早期的大。

在局部滨浅湖环境中发育少量砂坝砂体（图9）。

SQ4沉积期由于
湖平面快速上升及可容纳空间的迅速增大，此时水体最深，半深湖-深湖相分布范
围广，沉积了一套黑色泥岩，成为梨树断陷优质烃源岩。

由于扇三角洲砂体储层物性较好，同时邻近生油中心，油源充足，因而该时期沉积体系是较为有利的勘探区域。

4.3 SQ5—SQ6沉积期
SQ5—SQ6层序沉积时处于梨树断陷快速裂陷晚期阶段，此时伴随着桑树台控盆
断裂持续活动，湖盆范围继续扩大，但湖盆沉降速率较SQ4变慢，至SQ6沉积时，箕状断陷此时达到最大规模。

由于构造活动相对减弱，盆地的地形也相对变缓，在这种古构造和古地形背景下，梨树断陷主要发育物源来自盆地西部的扇三洲沉积体系和东南、北部两缓坡的辫状河三角洲沉积体系，而西部断坡下的近岸水下扇沉积体系的规模较SQ3和SQ4沉积时有所减小。

同时在局部滨浅湖环境中发育少量砂坝砂体。

与SQ4层相比，此时各沉积体系向盆地内部延伸的距离要远些，尤其是
来自小城子的辫状河三角洲沉积体系向西推进至后五家户地区，而杨大城子凸起的辫状河三角洲沉积体系分化成两个朵体（图10）。

其中SQ5沉积期，梨树断陷又发生了一次区域性大规模水进，并沉积了一套以黑色泥岩为主的湖相沉积，成为梨树断陷优质烃源岩。

由于该期辫状河三角洲沉积体系砂体储集物性较好，临近烃源岩，因而该时期沉积体系也应是有利的勘探区域。

4.4 SQ7沉积期
SQ7层序沉积时处于梨树断陷断拗转换阶段。

如果说SQ5和SQ6在沉积体系的
类型上与早期各层序相比发生了明显的变化，而SQ7则在沉积体系的规模上与之
前各层序相比发生了巨大的变化。

此时盆地内部的构造活动明显减弱，大多数地区的断裂作用停止，桑树台控盆断裂控制沉积已不明显，湖盆由断陷作用转为统一的热沉降拗陷作用。

但是营城组沉积末期，松辽盆地发生轻度构造挤压反转（方立敏等，2003），梨树断陷整体抬升，且盆地北部抬升幅度大于南部，这一构造活动
特点造成了梨树断陷总体上西低东高、北高南低的地形特征，此时来自盆地北东向的物源充足。

上述这种构造、地形和沉积条件使得梨树断陷的SQ7层序发育了以北东向河流作用占主导地位的大规模辫状河三角洲沉积体系，同时桑树台断裂前沿依然发育小型辫状河三角洲沉积。

其中北东向辫状河三角洲进积距离更远、范围更大，前缘亚相带延伸至SN11井—DB7井—SN79井—SN132井一线附近（图11）。

1）以层序地层学理论为依据，对研究区内的地震、钻井、测井及岩心等资料的综合研究结果表明，梨树断陷断陷层中至少存在1个一级层序（TSq1）、3个二级层序（I～III）和7个三级层序（SQ1～SQ7）。

2）在上述层序格架内对其沉积相划分和沉积体系研究显示，研究区晚体罗至早白垩世主要发育冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇和湖泊等沉积体系。

沉积体系特征反映明显受古构造活动和古地貌的控制，在盆地演化的早中期（SQ1～SQ4），盆地断陷作用明显，湖盆规模较小，古地形高差大，发育了冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系；盆地演化晚期（SQ5～SQ7），盆地由裂陷向坳陷转化，古地形高差减小，发育了辫状河三角洲—湖泊沉积体系。

3）综合研究和油气勘探实践已表明，SQ4和SQ5层序的扇三角洲与辫状河三角洲沉积体系临近烃源岩，同时生储盖组合良好，是梨树断陷有利的勘探区域。

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