王飛 馬占榮 蒲仁海
摘 要:作為河套盆地油氣勘探的主要目的層系,盆地白堊紀(jì)地層劃分一直存在較大的爭(zhēng)議。文中利用古生物、巖性及錄井資料,確定吉蘭泰地區(qū)白堊系只發(fā)育下白堊統(tǒng)。通過(guò)合成記錄標(biāo)定與不整合面建立了吉蘭泰地區(qū)白堊系地層格架。固陽(yáng)組固三段在部分剖面中表現(xiàn)為一厚度急劇增大的楔狀體,根據(jù)鉆遇其的ZK500井巖心、露頭顯示及正演模擬,楔狀體主要為膠結(jié)松散的砂泥巖礫巖沉積物。根據(jù)形態(tài)及內(nèi)部反射特征將其分為Ⅰ,Ⅱ2種類型,Ⅱ型楔狀體之下的航磁異常體的隆升使研究區(qū)北部區(qū)域由固三段的斷陷沉積向固二段的凹陷沉積轉(zhuǎn)換。Ⅰ型楔狀體未受航磁異常體隆升影響,受斷層切割嚴(yán)重,其厚度應(yīng)向山前控盆斷層進(jìn)一步增大。研究區(qū)南部地震剖面中固三段之下發(fā)育強(qiáng)振幅連續(xù)反射的侏羅系斷陷沉積,根據(jù)地震剖面勾畫出了其發(fā)育范圍,并在西南邊界一剖面中見到了可能的石炭系。
關(guān)鍵詞:河套盆地;吉蘭泰;地層劃分
中圖分類號(hào):P 631 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0413 ? 文章編號(hào):1672-9315(2019)04-0656-09
Abstract:There have been disputes among scholars over the division of the Cretaceous strata,a mina target layer of oil and gas exploration in Hetao Basin.There was only formed early Cretaceous strata Guyang Formation based on the paleontology,lithology and logging data.The Cretaceous stratigraphic framework of the Jilantai area has been established through synthetic record and surface of unconformity.The third member of Guyang Formation is a wedge shaped body with a sharp thickness increasing in some sections.According to drilling and outcrop display and forward modeling of ZK500 well,wedge bodies are mainly consolidated loose sand,mudstone and conglomerate sediments.With the characteristics of morphology and internal reflection in view,it can be divided into two types:type I and II.The uplift of the aeromagnetic anomaly beneath the wedge body is the main reason for the transformation from the rift to the sag.The I cuneiform is not affected by the uplift of the aeromagnetic anomaly body,and was seriously cut by the fault,and its thickness should be further increased to the fault of the Bayanwula mountain.In the southern section of the study area,the Jurassic fault depression with strong amplitude and continuous reflection is developed under the third members of Guyang Formation in the seismic sections.The development range is outlined according to the seismic profiles with a possible Carboniferous system found in the profile of the southwest boundary.
Key words:Hetao Basin;Jilantai;division of strata
0 引 言
河套盆地位于內(nèi)蒙古中部,東西長(zhǎng)約600 km,南北寬約30~90 km,整體呈弧形分布,面積約4×104 km2[1-5]。河套盆地總體上呈現(xiàn)“兩隆三坳”的構(gòu)造格局,吉蘭泰地區(qū)位于河套盆地西南部,屬于盆地內(nèi)臨河坳陷的一部分[6-7],為長(zhǎng)慶油田近年來(lái)在外圍勘探的重點(diǎn)區(qū)域(圖1)。
盆地白堊系為主要的勘探目的層系,對(duì)其進(jìn)行正確的識(shí)別劃分具有重要意義。但限于地球物理資料較少,僅有鉆井3口,勘探程度較低[8-10],不同的學(xué)者對(duì)河套盆地白堊系劃分方案差別較大。有的認(rèn)為河套盆地白堊紀(jì)地層只發(fā)育下白堊統(tǒng):如趙重遠(yuǎn)等將下白堊統(tǒng)統(tǒng)一劃入固陽(yáng)組,胡顯穆等將下白堊統(tǒng)劃為烏爾塔組與大水溝組,并統(tǒng)稱為大水溝群;有的認(rèn)為除發(fā)育下白堊統(tǒng)外,還發(fā)育較薄的上白堊統(tǒng):如周季陶將下白堊統(tǒng)劃入固陽(yáng)組,上白堊統(tǒng)劃入烏拉特組;蔡友賢等將下白堊統(tǒng)統(tǒng)一劃入大水溝群,包括烏爾塔組及大水溝組,將上白堊統(tǒng)劃入杭錦群,從上至下分別為杭錦組、畢克齊組及烏蘭呼少組[11-13]。
在前期勘探中,吉蘭泰地區(qū)部分地震測(cè)線中固陽(yáng)組表現(xiàn)為一楔狀體形態(tài),與上覆地層形態(tài)差別較大,分析其成因特征有助于進(jìn)一步了解盆地的沉積、構(gòu)造演化。同時(shí),由于相鄰盆地石炭-侏羅系為較好的生油層位,其在研究區(qū)是否存在,對(duì)將來(lái)盆地的勘探部署具有重要的指導(dǎo)意義[14-18]。
1 白堊系地層劃分
1.1 古生物資料證據(jù)
吉蘭泰地區(qū)共有鉆井3口,分別為吉參1井、松探1井及松探2井,只在吉參1井(2 081~2 639 m)中發(fā)現(xiàn)了古生物化石。另外,在研究區(qū)外圍西北緣的慶格勒?qǐng)D大水溝剖面中也有化石發(fā)現(xiàn)。
吉參1井內(nèi)化石主要為孢粉、介形類及輪藻。孢粉中裸子植物花粉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),蕨類植物孢子較少,未發(fā)現(xiàn)被子植物花粉,主要分布于吉參1井固陽(yáng)組上部2 081 m與2 537~2 639 m兩處(圖2)。
蕨類植物孢子中,海金沙科孢子經(jīng)常出現(xiàn),主要有無(wú)凸勒紋孢Cicatricosisporites(常見種為C.minutaestriatus,C.minor,C.dorogensis)、瘤面海金沙科孢Lygodioisporites及平面海金沙科孢Lygodiumsporites;桫欏科的Cyathiditosminor;裸子植物花粉主要為環(huán)溝粉屬Classopollis(常見種C.classiodes),另外還產(chǎn)出云杉粉屬Perinopollenites(常見種P.microreticulatus)、蛟河粉屬Jiaohepollis(常見種J.verus)、腦型粉屬Cerebropollenites(常見種C.carlylensis)及擬云粉屬Piceites等。
吉參1井固陽(yáng)組中孢粉組合特征為裸子花粉含量占優(yōu)勢(shì),蕨類植物的孢子中,海金沙科孢子經(jīng)常出現(xiàn)且種類繁多。海金沙科孢子的繁盛,特別是Cicatricosisporites種類多樣,是早白堊世地層的顯著特點(diǎn),其常見種C.minutaestriatus,C.minor,C.dorogensis為早白堊世的特征種。另外裸子植物的花粉中,Classopollis,Jiaohepollis等普遍出現(xiàn)于早白堊世地層中[12-13]。
固陽(yáng)組介形類化石主要分布在吉參1井2 37709~2 378.12 m與2 632.15~2 635.75 m 2個(gè)深度段,仍以早白堊世的常見種屬為主。主要類型包括圓星女介Cypridea,Lycopterocuprisinfantilis,Candona及Ilyocypris等。圓星女介Cypridea是我國(guó)北方早白堊世沉積的重要分子,Candona及Ilyocypris最早出現(xiàn)于早白堊世[19-20],但分布時(shí)間較長(zhǎng)。
輪藻化石存在于吉參1井固陽(yáng)組中上部2 162,2377.09~2 378.12及2 499.29~2 500 m 3個(gè)深度段。主要類型包括Sphaerochara,Euaclistochara mundula及Atopochara trivolvis。其中Atopochara trivolvis與Euaclistochara mundula常見于世界各地早白堊世地層中,包括在我國(guó)松遼盆地登樓庫(kù)組、延吉盆地的龍井組及河北丘城組中均有發(fā)現(xiàn)[21]。
綜合吉參1井中孢粉、介形類及輪藻化石的種類與時(shí)代,確定固陽(yáng)組的地質(zhì)時(shí)代為早白堊世。
1.2 不整合面及測(cè)井錄井資料證據(jù)
吉參1井2 050 m深度附近鉆遇礫巖及含礫砂巖,表現(xiàn)出向上變細(xì)的正旋回特征,向松探1井與松探2井處漸變?yōu)樯皫r夾薄層泥巖,其應(yīng)為不整合面附近的粗粒沉積物(圖3)。且吉參1井的AC曲線值在2 000 m附近表現(xiàn)出數(shù)值向下變大的趨勢(shì),表明沉積物粒度逐漸變粗,孔隙逐漸變大,亦佐證了上述的正旋回現(xiàn)象。結(jié)合在2 081 m附近發(fā)育的早白堊世海金沙科孢子化石,將其定為固陽(yáng)組頂界。同時(shí),三口井均鉆遇下元古界變質(zhì)巖,測(cè)井曲線上表現(xiàn)為低時(shí)差,高電阻,此接觸面應(yīng)為下白堊統(tǒng)底界。吉參1井、松探1井及松探2井均
未發(fā)育上白堊統(tǒng)畢克齊組與始新統(tǒng)烏拉特組,漸新統(tǒng)臨河組表現(xiàn)出典型的“紅-黑-紅”與“粗-細(xì)-粗”旋回變化,上白堊統(tǒng)與漸新統(tǒng)直接接觸。
三口鉆井固陽(yáng)組以巖性可劃分3段,上段巖性為棕褐色泥巖與淺灰色細(xì)砂巖;中段為棕褐-棕紅色泥巖為主,發(fā)育淺棕色厚層含礫粗砂巖;下段為棕褐色泥巖與棕色細(xì)砂巖互層。棕紅色泥巖分布穩(wěn)定,與上下的巖層對(duì)比,其粒度細(xì),厚度大。固一段厚度向松探1井與松探2井減薄,其內(nèi)部發(fā)育黑色泥頁(yè)巖,為潛在的生油層系。固二段發(fā)育棕紅色泥巖,厚度較為穩(wěn)定。固三段以砂礫巖為主,厚度變化較大(圖3)。
在地層劃分的基礎(chǔ)上,根據(jù)研究區(qū)三口鉆井的地震合成記錄,對(duì)二維地震資料進(jìn)行標(biāo)定。圖4為松探1井地震合成記錄與過(guò)井地震剖面的標(biāo)定。
1)TE反射界面代表下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組頂面,標(biāo)定為一波谷,全區(qū)反射強(qiáng)度較弱,較連續(xù)。
2)Tkg1代表固陽(yáng)組固二段頂面,標(biāo)定為一波谷,全區(qū)反射強(qiáng)度弱。
3)Tkg2代表固陽(yáng)組固三段頂面,標(biāo)定為一波峰,全區(qū)反射強(qiáng)度弱。
4)TK代表固陽(yáng)組底面,標(biāo)定為一波谷,全區(qū)反射較強(qiáng)。
TE所代表的固陽(yáng)組頂面為一上超面;TKg2代表的固陽(yáng)組固三段頂為一典型的上超面;TK代表的固陽(yáng)組底為一全區(qū)存在的典型削截面(圖5)。
結(jié)合地震不整合面對(duì)全區(qū)的二維地震資料進(jìn)行地層追蹤,可建立整個(gè)研究區(qū)的白堊紀(jì)地層格架。
區(qū)內(nèi)白堊系只發(fā)育下白堊統(tǒng),上覆為漸新統(tǒng)臨河組下伏為太古界烏拉山群。
2 楔狀體地層特征與成因分析
2.1 巖性特征
吉蘭泰地區(qū)的部分地震剖面中,下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組固三段厚度急劇增大,呈現(xiàn)楔狀體形態(tài),楔狀體內(nèi)部呈雜亂反射或平行弱反射結(jié)構(gòu)。由于區(qū)內(nèi)的三口鉆井均未鉆遇這套地層,且其表現(xiàn)出與其他固三段不同的反射特征。固陽(yáng)組固三段楔狀體以地震剖面反射結(jié)構(gòu)與發(fā)育位置可分為2種類型:Ⅰ型發(fā)育在研究區(qū)南部,厚度較大,內(nèi)部呈現(xiàn)弱平行反射,橫向發(fā)育長(zhǎng)度約16~20 km,受斷層控制明顯;Ⅱ型發(fā)育在研究區(qū)西北部,厚度巨大,內(nèi)部呈雜亂反射,橫向發(fā)育長(zhǎng)度約12~15 km,未見斷層控制,位于測(cè)線邊緣,自身受到剝蝕(圖6)。
吉蘭泰西北緣的鐵礦鉆孔ZK500距研地震測(cè)線C僅1.4 km,其深度約600 m,鉆遇了楔狀體地層且全段取心,并在變質(zhì)巖裂隙中間到了原油顯示。ZK500基底變質(zhì)巖之上均為紫紅色泥巖、淺黃色砂巖及礫巖沉積物。除少量鈣質(zhì)泥巖固結(jié)較好外,其他沉積物均非常松散,成巖性差,最上部為第四紀(jì)沖積物。在測(cè)線C附近、研究區(qū)周緣慶格勒?qǐng)D大水溝剖面下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組固三段沉積物特征與ZK500井較為相似。大水溝剖面固三段發(fā)育淺灰色不等粒砂巖,棕紅色泥巖,含礫普遍,發(fā)育塊狀層理與交錯(cuò)層理,表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)成熟度低的泥流、泥石流與河流同時(shí)發(fā)育的近源沉積特征(圖7)。
根據(jù)楔狀體地層性質(zhì)、形態(tài)與厚度以及其與上下地層之間的接觸關(guān)系,制作了地質(zhì)模型。如圖8所示,黃色虛線所圍限的為固陽(yáng)組楔狀體,固一段為砂質(zhì)泥巖與砂巖,速度設(shè)置為4 000 m/s,密度值為2 540 kg/m3;固二段為棕紅色泥巖段,速度設(shè)置為3 100 m/s,密度值為2 380 kg/m3;楔狀體由上至下分別為泥巖層,砂巖與泥質(zhì)砂巖層以及礫巖沉積層。泥巖層速度值為2 800 m/s,密度值為2 010 kg/m3;砂巖與泥質(zhì)砂巖層速度值為3 500 m/s,密度值為2 350 kg/m3。
基底巖性分為高速與低速2種,高速設(shè)置為5 000 m/s,密度值為2 600 kg/m3。低速層速度設(shè)置為4 500 m/s,密度值設(shè)置為2 400 kg/m3。新生界地層設(shè)置為砂泥巖互層,淡藍(lán)色為砂巖層速度設(shè)置為3 500 m/s,密度值設(shè)置為2 350 kg/m3;綠色層位泥巖層速度設(shè)置為2 500 m/s,密度值設(shè)置為2 000 kg/m3.
利用25 Hz的雷克子波,模擬出的地震響應(yīng)總體符合楔狀體地震剖面表現(xiàn)的反射特征。楔狀體內(nèi)部表現(xiàn)為雜亂反射,頂?shù)捉缑婷黠@,振幅較強(qiáng);新生界表現(xiàn)為連續(xù)中等強(qiáng)度反射;基底部分呈現(xiàn)層狀反射。
正演分析證明固三段楔狀體地層主要由棕紅色泥巖、淺黃色砂巖、礫巖等組成的干旱條件下的近源沉積物組成,不具有生烴意義,ZK500鉆孔基巖裂隙顯示的原油應(yīng)從別處搬運(yùn)而來(lái)。
2.2 成因分析
中生代歐亞聯(lián)合古陸解體并發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn),其與太平洋板塊發(fā)生左旋剪切運(yùn)動(dòng),因而在華北板塊內(nèi)部南東-北西向的最大擠壓應(yīng)力。鄂爾多斯地塊向西北向發(fā)生擠壓,河套弧形構(gòu)造區(qū)域的東段發(fā)生右行運(yùn)動(dòng),西南段發(fā)生左行運(yùn)動(dòng)。早白堊世早期,河套盆地受北界陰山-巴彥烏拉山前斷層的活動(dòng),發(fā)生斷陷下沉,沉積了下白堊統(tǒng),盆地其他地區(qū)亦零星沉積了上白堊統(tǒng)[5-6,8]。
Ⅱ類楔狀體地層所在的C,D測(cè)線靠近研究區(qū)西北邊界,但由于長(zhǎng)度所限,地震剖面中并未出現(xiàn)邊界控盆斷層。但其應(yīng)受到了陰山-巴彥烏拉山前控盆斷層的控制,且北方山脈在早白堊世早期充當(dāng)了主要的物源區(qū)域,固陽(yáng)組固三段向控盆斷層一側(cè)加厚,沉積了砂礫巖與泥巖,形成目前的楔狀體形態(tài)。
吉蘭泰地區(qū)航磁資料表明,ZK500井與松探2井之間存在一較大范圍的航磁異常體。航磁異常體與楔狀體發(fā)育位置基本重合,楔狀體地層底部基底呈層狀反射(圖9)。固二段與固三段地層厚度圖對(duì)比可知(圖10),固三段西北部即控盆斷層附近加厚明顯,而固二段則未向西北邊界加厚,略微向西北向減薄。說(shuō)明固三段沉積后,航磁異常發(fā)生隆升,吉蘭泰地區(qū)從斷陷沉積逐漸轉(zhuǎn)化為坳陷沉積。
而遠(yuǎn)離航磁異常體的Ⅰ類楔狀體地層多為斷層切割,由于不存在航磁異常的早期隆升,因此在斷層的控制下,斷陷沉積一直持續(xù),Ⅰ類楔狀體地層形態(tài)應(yīng)為斷層的不均勻活動(dòng)所形成,往山前其厚度應(yīng)進(jìn)一步增大(圖11)。
受航磁異常體隆升的影響,固三段形成楔狀體形態(tài),固一、二段向邊界減薄,未受航磁異常體隆升影響的區(qū)域,固陽(yáng)組向邊界加厚,表現(xiàn)出斷陷沉積特征,臨區(qū)銀額盆地在早白堊世同樣表現(xiàn)出伸展斷陷的沉積特征[22-23]。
3 侏羅系-石炭系存在意義
地震剖面顯示,白堊系與下伏地層之間呈角度不整合接觸,下伏地層被大量削蝕。鉆井均揭示下伏地層為下元古界變質(zhì)巖,地震剖面上均屬于雜亂或空白反射,吉蘭泰中北部80%以上的區(qū)域?qū)儆诖朔N反射特征,反映變質(zhì)巖基底分布較廣?;状嬖?種強(qiáng)振幅反射,一種為變質(zhì)巖內(nèi)部的強(qiáng)反射,剖面上呈強(qiáng)振幅亞平行斷續(xù)反射,應(yīng)為成層的變質(zhì)巖反射導(dǎo)致(圖6)。
另一種強(qiáng)反射具同相軸平行連續(xù)延伸的沉積巖反射特征,主要分布于研究區(qū)南部,厚度一般200~500 ms,約400~600 m,位于一個(gè)北東向延伸的殘余斷陷中,北東長(zhǎng)約15 km,東西寬約12 km,東南界為一個(gè)北西傾的正斷層所限定,朝斷層附近地層具加厚趨勢(shì),朝南部隆起超覆減薄,朝北西方向被抬斜剝蝕尖滅,上覆為固三段楔狀體地層。該段沉積物為一正斷層控制的殘余斷陷,應(yīng)屬于侏羅系,巴彥浩特的侏羅紀(jì)亦為張性斷裂控制下的斷陷沉積期,其地震剖面多為連續(xù)的強(qiáng)振幅反射特征,與圖12相似[24-27]。
巴彥浩特盆地的石炭系發(fā)育煤系地層,地震剖面表現(xiàn)多為不連續(xù)薄層強(qiáng)振幅反射特征[28],圖12的殘余斷陷層卻無(wú)這種反射特征,且研究區(qū)邊界巴彥烏拉山前亦有侏羅系出露。因此該段地層應(yīng)為侏羅系,厚度在400~600 m左右,面積約600 km2,上傾方向被削截。
吉蘭泰地區(qū)西南邊界的一條地震剖面(圖13)具有石炭系反射特征。該剖面北東邊界中表現(xiàn)為楔狀斷陷層反射,其中弱-雜亂反射部分可能為侏羅系,下部的斷續(xù)強(qiáng)振幅可能為石炭系。
4 結(jié) 論
1)根據(jù)古生物巖性等資料確定吉蘭泰地區(qū)白堊系只發(fā)育下白堊統(tǒng),固陽(yáng)組直接與漸新統(tǒng)臨河組接觸。依據(jù)巖性特征固陽(yáng)組可劃分為固一段、固二段與固三段。
2)吉蘭泰地區(qū)西北部與南部出現(xiàn)2種固三段楔狀體地層,由近源沉積膠結(jié)松散的泥巖、砂礫巖沉積物組成。楔狀體的形成受陰山-巴彥烏拉山前斷層控制,Ⅱ類楔狀體由于航磁異常體的隆升導(dǎo)致了固二段、固三段從斷陷向坳陷變化,沉積厚度向西北邊界減薄。Ⅰ類楔狀體未受航磁異常體隆升影響,其厚度應(yīng)往山前進(jìn)一步加厚。
3)固陽(yáng)組固三段之下除存在具有部分的強(qiáng)反射結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖基底之外,區(qū)內(nèi)南部固三段之下的成層強(qiáng)反射應(yīng)為侏羅系,區(qū)內(nèi)西南部還可能可能存在一定規(guī)模的石炭系,可能為潛在的有利勘探層系。
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