劉 群 ，郭 巍 ，金珍花

（1.黑龍江省地球物理勘察院，黑龍江哈爾濱150036；2.吉林大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130061；

3.吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所，吉林長(zhǎng)春130012）

0 引言

方正斷陷為當(dāng)前大慶外圍盆地重點(diǎn)勘探地區(qū)，是提交儲(chǔ)量最現(xiàn)實(shí)的地區(qū).方正斷陷經(jīng)過(guò)多輪石油地質(zhì)攻關(guān)研究，勘探取得了初步成果.據(jù)前人的研究成果，方正斷陷發(fā)育三套烴源巖，寶二段是主要烴源巖之一.方正斷陷油氣藏類型主要為構(gòu)造油氣藏和巖性油氣藏，巖性油氣藏重力流成因的占較大比重，方4井取心揭示了經(jīng)典的濁積扇.因此，開展方正斷陷沉積相研究對(duì)該區(qū)開展油氣勘探具有重要意義.

本研究綜合應(yīng)用沉積學(xué)、測(cè)井地球物理學(xué)和地震地質(zhì)學(xué)等方法，結(jié)合油氣田地下地質(zhì)學(xué)理論，利用研究區(qū)鉆井、測(cè)井和地震資料，建立了研究區(qū)沉積相模式，開展了單井和聯(lián)井沉積相特征分析.對(duì)研究區(qū)地震相類型和地震響應(yīng)特征進(jìn)行分析，確定研究區(qū)地震相展布特征.利用沉積相與地震相的轉(zhuǎn)換模型，確定了研究區(qū)寶泉嶺組二段的沉積相展布規(guī)律.

1 地質(zhì)概況

方正斷陷地理上位于黑龍江省方正縣、通河縣、延壽縣境內(nèi)，屬于依舒地塹的中北段，南鄰尚志斷隆、北接依蘭斷隆，總體呈北東 40～50°方向展布［1］.該斷陷地表被第四系的砂礫、砂質(zhì)黏土所覆蓋，其厚度為20～80m，斷陷面積約1460 km2.

方正斷陷基底包括古生代的基底和中生代凹陷型沉積構(gòu)造基底，表現(xiàn)為由數(shù)條斷裂控制的、起伏相當(dāng)大的復(fù)雜斷塊，斷陷基底的埋深和起伏主要受控制斷陷的邊界斷裂和控制二級(jí)構(gòu)造單元的主干斷裂控制［2］.

根據(jù)基底的構(gòu)造形態(tài)及蓋層的構(gòu)造變動(dòng)特征，整個(gè)方正斷陷由北向南可分為北部斜坡、北部凹陷、中部凸起、南部凹陷和南部斜坡5個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元和11個(gè)三級(jí)構(gòu)造［3］（圖 1）.

根據(jù)構(gòu)造解釋及研究成果，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及成盆機(jī)制分析，方正斷陷構(gòu)造演化可劃分為斷陷初期、強(qiáng)烈斷陷期、持續(xù)斷陷期、斷凹轉(zhuǎn)化期、斷陷萎縮期和斷陷后期 6 個(gè)階段［4］（表 1）.

方正斷陷沉積蓋層自下而上可劃分為：下白堊統(tǒng)穆棱組和東山組；古近系古新統(tǒng)烏云組、始新統(tǒng)新安村組、達(dá)連河組，漸新統(tǒng)寶泉嶺組，新近系中新統(tǒng)富錦組、上新統(tǒng)道橋臺(tái)組［5］.

2 沉積相類型和相模式

方正斷陷寶泉嶺組二段主要沉積類型劃分為3個(gè)相，7個(gè)亞相，11個(gè)微相（表2）.寶泉嶺組二段沉積相主要為湖泊相和扇三角洲相，寶二段下部主要為湖泊相沉積，湖水由深變淺；上部主要為扇三角洲相，由扇三角洲前緣到扇三角洲平原，代表一個(gè)完整的水退過(guò)程.

圖1 方正斷陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)圖（據(jù)何星等，2008，略改）Fig.1 Tectonic unitsof the Fangzheng faulted depression（Modified from HEXingetal.,2008）1—斷裂（fault）；2—二級(jí)構(gòu)造單元界線（boundary ofsecond grade tectonic unit）；3—三級(jí)構(gòu)造單元界線（boundaryof third grade tectonic unit）

表2 沉積相分類表Table2 Classification of sedimentary facies

表1 方正斷陷構(gòu)造期次與演化階段劃分表Table1 Tectonic periodsand evolutionary phasesof the Fangzheng faulted depression

2.1 扇三角洲相

扇三角洲是由沖積扇（包括旱地扇和濕地扇）作為物源，在活動(dòng)的扇體與穩(wěn)定水體交界地帶沉積的沿岸沉積體系［6］.水上部分的扇三角洲平原和水下部分的扇三角洲前緣在方正斷陷均有分布.

2.1.1 扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原亞相可分為水上分流河道、河道間和河道間沼澤3個(gè)微相（圖2），主要分布在寶泉嶺組二段的上部.

水上分流河道是扇三角洲中沉積物粒度最粗的部分，構(gòu)成了扇三角洲平原亞相沉積的骨架.巖性主要為雜色、灰白色砂礫巖、含礫中粗粒砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖.發(fā)育板狀層理、槽狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理，具不對(duì)稱波痕及沖刷-充填構(gòu)造，自下向上表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正粒序，自然電位曲線顯示為箱型，反映了沉積過(guò)程中物源供給豐富，水動(dòng)力條件較強(qiáng)且能量快速變化的不穩(wěn)定沉積環(huán)境，為近源堆積結(jié)果［6-7］.

水上分流河道間微相垂向上夾于兩期水上分流河道之間，沉積物主要由灰色、淺灰色、綠灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成，含少量植物莖干化石和碳屑.頂部常受到后期發(fā)育的分流河道砂體的侵蝕沖刷，在此作用下呈突變形態(tài)，共同構(gòu)成中高幅值的箱形-鐘形電位曲線特征［6-7］.

河道間沼澤微相是扇三角洲平原中常見的沉積微相類型，巖性主要由灰黑色、黑色碳質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成，局部夾薄層粉細(xì)砂巖.煤層底部為水上分流河道細(xì)砂巖或河道間灰色、淺灰色泥質(zhì)粉砂巖或泥巖，頂部常受到后期發(fā)育的水上分流河道砂巖的侵蝕沖刷.方正斷陷中僅少數(shù)井中發(fā)育河道間沼澤微相［6-7］.

2.1.2 扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣亞相可分為水下分流河道、水下分流河道間、河口壩、席狀砂4個(gè)微相（圖3），主要分布在寶二段的中部.

圖3 方2井扇三角洲前緣沉積特征Fig.3 SSedimentary charavteristicsof fan delta frontin FC2 drillhole

水下分流河道巖性主要為灰色砂礫巖、含礫細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖等，呈現(xiàn)正韻律和復(fù)合韻律結(jié)構(gòu).具有塊狀層理、板狀層理及中小型槽狀交錯(cuò)層理，可見明顯的沖刷面.自然電位曲線多為鐘型，反映水動(dòng)力能量由強(qiáng)到弱的變化［6-7］.

水下分流河道間微相巖性主要由灰色、深灰色泥巖及粉砂質(zhì)泥巖組成，發(fā)育波紋層理、槽狀交錯(cuò)層理、弱變形層理，含植物化石殘片及大量碳屑，見蟲孔、蟲跡等不同程度的生物擾動(dòng)構(gòu)造，與水下分流河道可共同組成鐘形電性特征［6-7］.

河口壩微相由中厚層的砂巖組成，巖性以深灰色、灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，在垂向上構(gòu)成典型的反粒序結(jié)構(gòu).常見小型交錯(cuò)層理、波狀層理和透鏡狀層理，生物擾動(dòng)明顯，可見蟲孔.自然電位曲線反映了粒度反韻律特征，呈漏斗形、頂?shù)诐u變的箱形［6-7］.

席狀砂微相是由湖浪和湖流對(duì)早期的河口壩和遠(yuǎn)砂壩進(jìn)行再改造形成.巖性主要以灰色、灰白色粉砂巖、細(xì)砂巖互層為特征.自然電位曲線呈薄層指狀［6-7］.

2．2 湖泊相

圖4 方4井濱淺湖相沉積特征圖Fig.4 Sedimentary characteristicsofshore and shallow lake facies in FC4 drillhole

湖泊相在寶泉嶺二段非常發(fā)育.湖泊相包括濱淺湖、半深湖2個(gè)亞相（圖4、5）.濱淺湖相可分為湖沼、濱湖、砂質(zhì)淺湖和泥質(zhì)淺湖4個(gè)微相.寶二段主要發(fā)育砂質(zhì)淺湖和泥質(zhì)淺湖，位于寶二段的中下部.半深湖主要出現(xiàn)在寶二段的底部.

2.2.1 濱淺湖亞相

濱淺湖亞相可分為湖沼、濱湖、砂質(zhì)淺湖和泥質(zhì)淺湖4個(gè)微相.湖沼微相主要由灰黑色碳質(zhì)泥巖和煤層組成.濱湖和砂質(zhì)淺湖一般由灰白色細(xì)砂巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，電性曲線一般為低幅齒化.泥質(zhì)淺湖由灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，發(fā)育塊狀和水平層理及季節(jié)性韻律層理，常見生物擾動(dòng)構(gòu)造［6］.

圖5 方4井半深湖相沉積特征Fig.5 Sedimentary characteristicsofsemi-deep lake facies in FC4 drillhole

2.2.2 半深湖亞相

半深湖亞相巖性主要以深灰色、灰黑色、黑色泥巖為主，常見油頁(yè)巖夾層，發(fā)育水平層理和波狀層理，半深湖亞相在電性上表現(xiàn)為低幅、平滑的特征.

選取方9、方3和方4井完成連井剖面，開展連井相分析.三口井間距不大，故寶二段的沉積特征基本一致.自下向上依次為半深湖相、淺湖相、扇三角洲前緣亞相、平原亞相（圖6）.

圖6 方9－方3－方4井連井剖面圖Fig.6 Profile along FC9-FC3-FC4 drillholes ISq—砂質(zhì)淺湖微相（sandy shallow lakemicrofacies）；INq—泥質(zhì)淺湖微相（argillaceousshallow lakemicrofacies）；IIBs—半深湖微相(semi-deep lake microfacies)；IIISf—扇三角洲水下分流河道微相（fan deltaunderwater distributary channelmicrofacies）

鉆井揭示半深湖出現(xiàn)在寶二段的底部，巖性主要為黑色泥巖和黑灰色泥巖，淺湖相沉積巖性主要為灰黑色泥巖、灰色泥巖、灰色粉砂巖等，但方3井和方4井淺湖相中發(fā)育有扇三角洲前緣亞相，可能是在淺湖沉積過(guò)程中水流速度迅速降低，然后緩慢升高，多次重復(fù)此過(guò)程，在整體上顯示為水流速度降低的水退現(xiàn)象.淺湖和扇三角洲交替出現(xiàn)，反映水退和水進(jìn)交替發(fā)生，代表了變化較劇烈的高能環(huán)境.

3 研究區(qū)地震相研究

3.1 地震相類型

方正斷陷寶泉嶺組二段常見的地震相類型為強(qiáng)振幅連續(xù)亞平行反射地震相、中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行反射地震相、中振幅較連續(xù)發(fā)散反射地震相、中振幅斷續(xù)雜亂反射地震相、中振幅斷續(xù)亞平行反射地震相、中弱振幅較連續(xù)亞平行反射地震相等.

強(qiáng)振幅連續(xù)亞平行地震相波阻抗差高，振幅較穩(wěn)定，上下巖性之間連續(xù)性較好，反射同相軸光滑平直、連續(xù)性好且橫向延伸較長(zhǎng)，反射層為微波狀亞平行結(jié)構(gòu)，分布在濱淺湖或盆地中心，反映泥巖夾有砂層的反射，代表低能環(huán)境下勻速沉積［8］（圖 7）.

圖7 方正斷陷89-554線強(qiáng)振幅連續(xù)亞平行反射結(jié)構(gòu)Fig.7 High-amplitude continuous parallel reflection structure

中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行地震相波阻抗差中等，振幅較穩(wěn)定，地層之間巖性較連續(xù)，反射同相軸連續(xù)性較好且橫向延伸較長(zhǎng)，反射層之間為微波狀亞平行結(jié)構(gòu)，代表勻速沉積作用，分布于湖泊或盆地中心，反映砂夾薄泥地層反射，為低能較穩(wěn)定環(huán)境［8］（圖8）.

圖8 方正斷陷89-554線中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行反射結(jié)構(gòu)Fig.8 Medium high-amplitude continuousand parallel reflection structure

中振幅較連續(xù)發(fā)散地震相波阻抗差中等，振幅較穩(wěn)定，地層較連續(xù)，反射同相軸連續(xù)性較好，但呈現(xiàn)發(fā)散狀分布，表明地層是傾斜的且向發(fā)散端地層厚度增大，反映砂夾薄泥的沉積結(jié)構(gòu)，與扇三角洲前緣相對(duì)應(yīng)，常發(fā)育在高能環(huán)境盆地邊緣［8］（圖 9）.

圖9 方正斷陷93-1003線中振幅較連續(xù)發(fā)散反射結(jié)構(gòu)Fig.9 Medium amplitude continuousspread reflection structure

中振幅斷續(xù)雜亂地震相波阻抗差中等，反射同相軸連續(xù)性很差，呈雜亂交叉合并狀，地層橫向變化明顯，對(duì)應(yīng)于滑塌作用下的湖底扇相或扇三角洲沉積，反映沉積環(huán)境變化劇烈或地層受到強(qiáng)烈變形，分布于盆地邊緣或斷層附近［8］（圖 10）.

中弱振幅較連續(xù)亞平行反射地震相波阻抗差低，振幅較穩(wěn)定，地層之間巖性較連續(xù)，反射同相軸較連續(xù)，呈現(xiàn)波狀亞平行結(jié)構(gòu)，可能是地層受到擠壓彎曲變形造成的，多出現(xiàn)在湖泊或盆地中心，反映低能環(huán)境下的穩(wěn)定沉積［8］（圖 11）.

3.2 地震相與沉積相轉(zhuǎn)相模型建立

圖10 方正斷陷93-570線中振幅斷續(xù)雜亂反射結(jié)構(gòu)Fig.10 Medium amplitude discontinuousclutter reflection structure

圖11 方正斷陷93-570線中弱振幅較連續(xù)亞平行反射結(jié)構(gòu)Fig.11 Medium low amplitude in continuousand parallel reflection structure

通過(guò)對(duì)寶泉嶺組二段地震相與單井相進(jìn)行綜合對(duì)比，結(jié)合地層厚度、砂體累厚、泥巖厚度及砂地比分布特征，建立了研究區(qū)地震相與沉積相的轉(zhuǎn)相模型（表3）.

表3 地震相與沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系表Table3 Correlationsbetween seism ic faciesand sedimentary facies

4 寶泉嶺組二段沉積環(huán)境恢復(fù)

在利用地震資料完成研究區(qū)寶二段地震相圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)已建立的地震相與沉積相轉(zhuǎn)相模型，對(duì)方正斷陷寶泉嶺組二段沉積環(huán)境進(jìn)行了分析恢復(fù)（圖12）.

方正斷陷周緣地帶，單井相型為扇三角洲平原和扇三角洲前緣亞相，地震相型主要為中振幅斷續(xù)雜亂反射地震相和中振幅斷續(xù)亞平行反射地震相.根據(jù)地震相和沉積相轉(zhuǎn)相模型，該地震相區(qū)應(yīng)為扇三角洲沉積.在斷陷中央地帶及底部地震相為中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行反射地震相、中振幅較連續(xù)-斷續(xù)波狀反射地震相，該地震相區(qū)的沉積應(yīng)為半深湖沉積.斷陷中下部靠近東部斷裂區(qū)域以及方D4井區(qū)，地震相類型為中振幅較連續(xù)亞平行反射地震相和中振幅斷續(xù)亞平行反射地震相，該地震相區(qū)為濱淺湖沉積.在方D1井區(qū)的西南部和斷陷下部出現(xiàn)中振幅斷續(xù)雜亂反射地震相和中振幅斷續(xù)波狀反射丘形地震相，該地震相區(qū)為湖底扇沉積.

綜合上述特征分析，寶二段沉積時(shí)期，方正斷陷周緣主要發(fā)育了一系列規(guī)模不等的扇三角洲沉積，局部地帶形成了小規(guī)模湖底扇沉積，盆地中間地帶為半深湖沉積，半深湖沉積的邊緣發(fā)育濱淺湖沉積，總體構(gòu)成了橫向水系比較發(fā)育的扇三角洲-濱淺湖-半深湖沉積體系.

5 結(jié)論

1）方正斷陷寶泉嶺組二段主要發(fā)育3種沉積相類型，分別為扇三角洲相、湖泊相、湖底扇相，可進(jìn)一步劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、濱淺湖、半深湖、內(nèi)扇、中扇和外扇7個(gè)亞相.

2）根據(jù)寶泉嶺組二段地震相類型及特征，研究區(qū)可劃分出4個(gè)地震相區(qū)，分別為中振幅斷續(xù)雜亂反射地震相區(qū)、中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行地震相區(qū)、中振幅斷續(xù)亞平行地震相區(qū)、中振幅斷續(xù)波狀丘形反射地震相區(qū).

3）地震相與沉積相之間對(duì)應(yīng)關(guān)系密切，中振幅較連續(xù)亞平行和中振幅斷續(xù)亞平行與濱淺湖相對(duì)應(yīng)，中強(qiáng)振幅較連續(xù)亞平行與半深湖相對(duì)應(yīng)，中振幅斷續(xù)雜亂與扇三角洲相對(duì)應(yīng)，中振幅斷續(xù)雜亂和中振幅斷續(xù)波狀透鏡形或丘形與湖底扇對(duì)應(yīng).

4）方正斷陷寶泉嶺組二段沉積時(shí)期，總體構(gòu)成了橫向水系比較發(fā)育的扇三角洲-濱淺湖-半深湖沉積體系.

圖12 依舒地塹方正斷陷寶二段沉積相平面分布圖Fig.12 Sedimentary faciesmap of the Baoquanling Formation in Fangzheng faulted depression ofYishu graben1—扇三角洲平原（fan delta plain）；2—扇三角洲前緣（fan delta front）；3—濱淺湖（shore-shallow lake）；4—半深湖（semi-deep lake）；5—斷裂邊界（boundary of fault）；6—井位及井名（drillholeand code）；7—資料邊界（boundary ofdata）

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