准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究_鲍志东

文章编号:1000-0747(2002)01-0048-04准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究鲍志东1,管守锐1,李儒峰1,王英民1,刘　凌1,赵秀岐2,齐雪峰3(1.石油大学(北京);2.中国石油石油地球物理勘探局;3.中国石油新疆油田公司)摘要:准噶尔盆地侏罗系发育砾岩、砂岩和泥岩为主的含煤或不含煤层序,可以划分出2个超层序、7个层序和15个体系域。

第一超层序由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层序组成,相当于八道湾组、三工河组及西山窑组;第二超层序由Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ层序组成,相当于头屯河组、齐古组及喀拉扎组。

各层序在不同的地区发育程度不同,具有不均衡性、不完整性及横向变化的分区性。

对比分析显示,准噶尔盆地三级层序持续的时间周期约为7～13M a,Ⅰ层序、Ⅳ层序、Ⅵ层序的的底界面分别与全球层序的UA B1、LZA1、LZA3的底界面一致。

图2表1参5(鲍志东摘)关键词:准噶尔盆地;侏罗系;层序地层划分;层序发育特征中图分类号:T E111.3　文献标识码:A1侏罗系发育基本情况准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,石炭纪末—二叠纪早期的造山作用使其由开放的海相盆地转化为山—盆体制下的封闭性内陆盆地,自石炭纪末到第四纪经历了多旋回构造运动。

侏罗系是准噶尔盆地振荡演化阶段的产物,下侏罗统分为八道湾组和三工河组,中侏罗统分为西山窑组和头屯河组,上侏罗统分为齐古组和喀拉扎组。

依据岩性、测井、地震和古生物组合特征以及煤层的发育情况,可将侏罗系划分为中、下侏罗统水西沟群(八道湾组,三工河组,西山窑组)煤系地层和中、上侏罗统石树沟群(头屯河组,齐古组,喀拉扎组)基本不含煤地层。

八道湾组与三叠系区域性不整合接触,总体上是由砾岩、砂岩、泥岩和煤层组成的具有明显旋回性的沉积,一般厚300～800m,自下而上由粗到细再到粗,依其旋回特征分为3段。

三工河组是盆地侏罗纪最大湖侵期沉积,以灰色泥岩、泥质粉砂岩及泥灰岩为主,夹黄绿色中、细砂岩,一般厚100～700m,与八道湾组整合接触,依岩性可分为3段(J1s3,J1s2,J1s1);J1s2又可划分出被泥岩分隔的两套砂岩组合(J1s12,J1s22),其中J1s22横向不稳定,盆地边缘区多被削蚀,地震剖面上表现为同相轴消失。

西山窑组为灰白、浅灰、灰绿色砾、砂岩夹炭质泥岩、泥岩及煤层,在大部分地区与下伏地层整合接触,仅在盆缘为不整合接触。

头屯河组底部岩性较粗,以黄绿色砂砾岩夹杂色细、粉砂岩及泥质条带为特征;中下部主要为灰绿色砂岩、泥岩、泥灰岩夹炭质泥岩,偶见煤线;上部为灰绿色粉砂岩、泥岩互层夹杂色泥质条带。

齐古组主要为棕红色、红褐色泥岩、粉砂岩夹紫灰色、灰色泥质砂岩以及薄层凝灰质砂岩。

喀拉扎组为灰黄色、灰绿色中—粗粒长石砂岩夹紫红色硬砂岩和粉砂岩,发育大型交错层理。

头屯河组、齐古组和喀拉扎组横向变化大,三组间为过渡关系,与下伏地层呈区域性不整合或假整合接触,与上覆白垩系呈区域性不整合接触,大部分地区无论井下还是露头都很难区分。

由于燕山中期运动的影响,盆地东西沉降速率差异大,造成侏罗系厚度西部小而东部(尤其东南部)大的格局。

在盆地南缘,东部出露侏罗系全部地层(最厚可逾4000m),西部仅出露水西沟群的部分地层;盆地内部侏罗系厚度一般为1500m左右,主要缺失中、上侏罗统的部分地层。

2层序地层学分析的基础工作笔者在对准噶尔盆地侏罗系进行层序地层分析时,综合使用了露头、钻井、测井和地震资料。

首先,系统观察了盆缘8条主要的侏罗系露头剖面,初步确定了层序和体系域界面的识别标志,提出侏罗系层序和体系域划分的初步方案,将层序格架划分至准层序级,并建立了层序地层模式。

在此基础上,收集了盆地内200余口钻井的资料,结合重矿物、古生物、地化等资料,将侏罗系层序格架划分至体系域级,并侧重于研究层序纵向变化、单井划相及沉积相变化规律,深入解释层序和体系域界面。

通过对190余口井的层序分析、50余口井的沉积相分析、28口井的岩心观察,建立了152口井的层序划分数据库和20条层序地层与沉积相对比剖面,根据与地震剖面解释成果的相互标定,建立了单井层序地层划分原则和层序地层格架。

利用地震48 石　油　勘　探　与　开　发 2002年2月 PET ROL EU M EX PLO RA T IO N AN D DEVELO PM EN T V ol.29　N o.1 资料主要将层序格架划分至层序级,侧重于研究层序和沉积相的横向变化规律。

由于不同地震剖面侏罗系反射波的振幅、相位、波形变化较大,且存在一定时差,易造成解释的多解性和穿时现象,因此在区域地震大剖面拼接的前期工作中,主要采用子波整形方法并结合匹配滤波方法拼接大剖面。

通过对17条归一化区域大剖面(长约5000km)、30余条老的拼接地震大剖面(长约7000km)和700余条其它地震剖面(长约20000 km)的层序地层学解释、追踪,构成了层序地层学解释闭合环,进而外推、内插,结合VSP资料,建立了全盆地层序地层格架。

3层序地层格架划分的基本原则3.1层序界面的识别在地震剖面上识别层序界面,一般根据界面上下的地震反射终止样式。

强烈的削截和上超往往与区域不整合面对应,属二级层序界面标志,而对于三级层序,这些现象主要见于盆地边缘。

盆内大部分地区层序界面主要表现为平行不整合,因而河谷下切反射具有特别重要的意义,例如对侏罗系Ⅲ层序界面的识别就主要依据河谷下切反射特征,但比较难于识别。

露头剖面和钻井剖面层序界面的可能标志包括:①古土壤(根土岩及古风化壳)是沉积间断的标志,可作为识别层序界面的主要标志。

②层序界面的形成是基准面下降所致,表现为沉积相带向盆地内部迁移,发生沉积相突变。

③沉积基准面的急剧下降会导致沉积作用的减弱,易发育侵蚀和河道下切,发育大量河道滞留砾岩或水进砾岩;缓坡地带的层序界面有可能与首次湖泛面重合,界面之上发育水进型滞留砾岩。

④冲积扇、重力流沉积等大量发育可能是基准面下降所引发,因而这些事件沉积可能是层序界面的重要岩相标志。

⑤由于沉积环境等突变,可能导致层序界面上下的微量元素分布特征突变,古生物和古生态特征也可能发生较大变化,因此这类综合标志有时也是层序界面的重要标志。

3.2首次湖泛面的识别在测井剖面上确定首次湖泛面,主要根据其界面上下准层序组叠置样式的差异。

在陆相坳陷湖盆中,低位域多以河流沉积为特征,具有典型的河流“二元结构”,常表现出多个二元结构的加积式序列,或滨湖及三角洲沉积的进积式叠置序列,沉积相也多以冲积扇、河流等沉积为主(见图1a);而湖侵体系域以较深水的湖相沉积为特征,常表现出向上泥岩厚度加大的退积式准层序叠置样式。

此外,首次湖泛面上下的沉积岩的粒度、颜色、古生物组合等均发生变化,如盆4井Ⅰ层序中的首次湖泛面之下为多个河流的“二元结构”的加积组合,之上则为退积序列(见图1b)。

(a)玛2井Ⅰ层序低位体系域特征;(b)盆4井Ⅰ层序首次湖泛面上下特征图1　低位体系域的特征及首次湖泛面的识别 地震剖面的低位域根据首次湖泛面的表现———长超覆点来识别,其下为低位域,其上为水进域。

但存在两种不同的低位域概念,即局限于盆地坡折带之下的小低位域和全盆地大部分地区都分布的大低位域。

例如SN7剖面盆1井西的Ⅰ层序底部有2～3个相位,向南渐变为1～2个相位或尖灭,向北到三个泉凸起尖灭。

若认同小低位域的概念,低位域范围即为Ⅰ层序底部第一或第二尖灭点圈定的范围,主要局限于盆1井西及昌吉凹陷等;而如果认同大低位域的概念,根据其外的长超覆点确定低位域范围,则范围要大得多。

本文采用大低位域的概念,识别的依据之一是长超覆点,依据之二是钻井资料,即通过合成记录和VSP资料,把钻井资料的研究成果标定到地震剖面上加以证实、追踪和闭合,然后通过地震、钻井资料多次相互校正来最终确定低位域的分布。

3.3最大湖泛面的识别最大湖泛期形成的密集段是一个层序中最易识别的标志层,因此最大湖泛面往往比首次湖泛面更容易确认。

密集段的岩性多为暗色泥岩,古生物门类较多、丰度较高。

密集段位于测井曲线总体变化趋势的拐点处,测井响应特征为高自然伽马、低自然电位、尖峰状高电阻、低密度、声波时差高值,这一响应特征具有区域可对比性,为最大湖泛面的重要标志。

识别露头最大湖泛面的关键在于识别密集段。

由于陆相环境及其沉积机制的复杂性,陆相盆地和海相环境的密集段区别较大,沉积物相对较粗、成分复杂、厚度也偏大等。

准噶尔盆地侏罗系露头剖面密集段的特征包括:①相对深水环境的低速率沉积物及相对发49 2002年2月 鲍志东等:准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究 育的古生物种属共生组合;②稳定的区域性分布及可对比性;③位于湖平面升降旋回的拐点部位。

最大湖泛面在地震剖面上常表现为一个收敛下超面,朝陆方向可以与层序界面重合。

4煤层与层序界面及体系域关系分析传统的成煤模式认为,煤层主要形成于低位域的沼泽或草沼地区。

随着层序地层学的兴起和发展,普遍强调受海平面或基准面变化影响而发生的大面积幕式聚煤作用。

海(湖)平面或侵蚀基准面下降,可以形成大片平坦的湖滨或滨海平原,并引起河流下切,使陆源碎屑物大部分被带到新的岸线以下;海(湖)平面或侵蚀基准面上升,可以导致地下水位区域性抬升,发育湖滨沼泽,在水退平原的古土壤层上出现大面积的沼泽化成煤,加之泥炭层可以很快被高位体系沉积物所埋藏而保存下来成煤,因此海(湖)进体系域中发育侧向连续性较好的厚煤层。

高位体系域以滨岸进积作用为主,虽然高位滨海(湖)平原仍然广泛发育泥炭沼泽,但常受河流改道、洪水泛滥的影响,使煤层连续性和煤质变差;晚期高位体系域中发育大型进积型三角洲水上平原,是良好的成煤环境,可能发育连续而煤质较好的煤层。

在准噶尔盆地,侏罗纪在湖退或低位域期广泛发育河流相河漫沼泽、湿地扇的扇间凹地等,形成了分布面积较大的煤层,主要有3套煤层组合,分别位于八道湾组下段、八道湾组上段下部和西山窑组底部,本文侏罗系层序地层学划分方案中的J 1S 1、J 1S 2、J 2S 4界面分别位于这3套煤层组合附近。

煤层组合在地震剖面上表现为由2～3个强相位组成的双轨反射波组,连续性较强,层序界面可按波组的下波峰连续追踪(见图2)。

但在钻井剖面上,煤层组合实际是由砂岩、泥岩与煤层组成的厚达数十米的含煤砂泥岩组合,可出现一层或多层煤层。

准噶尔盆地侏罗系煤层在有些地区横向上不连续,不同井点垂向上层位也不固定。

煤层分布具有穿时现象,高位和低位体系域或水进体系域都可能图2　准噶尔盆地J1S 1、J 1S 2、J 2S 4界面附近煤层发育特征有煤层,在不同井点,J 1S 2、J 2S 4界面可出现在煤层的上下或煤层组合的中间。

5侏罗系层序地层格架及分布根据对露头、钻井和地震资料的综合分析,本文将准噶尔盆地侏罗系划分为2个二级层序、7个层序、15个体系域(见表1)。