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1、http:/ 洞庭盆地沅江凹陷古近纪层序地层、沉积相特征及演化1戴传瑞1，张廷山1，郑华平2，楼基胜2，姜照勇1，黄世伟1 1.西南石油学院资源与环境学院 成都 610500 2.中国石油浙江油田分公司 杭州 310013 E-mail：drclove_摘摘 要要：通过地震、测井和分析化验等资料,对沅江凹陷古近系古新统桃源组及始新统沅江组、汉寿 组及新河口组进行层序地层和沉积相研究，首先可将古近纪可划分为 2 个级层序,5 个体系域,桃源 组和沅江组构成层序, 汉寿组和新河口组构成层序。层序沉积于盆地断坳期,与下伏上白垩 统分水坳组多为平行不整合接触，彼此间为典型的型层序界面，发育冲积扇、河流
2、、扇三角洲、 滨-浅湖和半深相沉积，湖泊沉积范围广，湖相暗色泥岩沉积是盆地主要烃源岩。层序形成于盆地 坳陷期,发育冲积扇、扇三角洲、河流、三角洲和滨-浅湖相沉积，之后凹陷开始萎缩。其间经历了冲 积扇、河流湖泊(包括三角洲、扇三角洲)河流的发育过程,反映了盆地从初期形成扩张萎缩 的完整的演化序列。 烃源岩主要发育于层序中部的湖进体系域中上部和高水位体系域中下部位置， 并且在层序高水位体系域晚期和低水位体系域底部，凹陷深洼区发育的扇三角洲及湖泊三角洲砂 体储层，是油气的有利勘探地区。 关键词：关键词：古近纪 层序地层 沉积相 沅江凹陷 1 前言： 1 前言： 沅江凹陷位居洞庭盆地之中， 整个洞庭盆
3、地位于湖南省北部洞庭湖水网平原地区,地处扬子准地台南侧的江南隆起带的中段,与华南褶皱系相毗邻， 其内部尚可进一步划分为三凸四凹七个二级构造单元。沅江凹陷就是其中的一个沉陷最深、地层发育最完整、沉积厚度最大、油气显示最丰富、资源前景最好的凹陷。该凹陷北与华容隆起相接，南邻雪峰隆起，东西分别与麻河口凸起和目平湖凸起相离连，呈北东向延伸，长约 75 千米，宽约 33 千米1，2，是一个较典型的东南断西北超的中、新生代箕形凹陷(图 1)。 图 1 沅江凹陷构造位置图 本文由四川省重点学科建设基金项目（SZD0414）资助 -1- http:/ 沅江凹陷形成于早白垩世晚期中白垩世，晚白垩世为发育最盛期，
4、始新世末期全面上升遭受 剥蚀，并逐渐萎缩衰亡。陆相构造层下伏基岩分布复杂多样；中、上白垩统直接不整合在元古界 古生界之上。凹陷内可分东次凹、中部次凸和西次凹三个次级构造单元，并形成各具特色的八个构 造带、。 研究区在中-新生代生物地层、构造演化方面研究程度较高3，4，5，6。近年来，通过在新一轮的老井复查及重新测试等研究下发现，古近纪地层有丰富的油气显示，从而引起了人们对古近纪油气地质条件的更多重视,并提出了若干有益的认识7，8。本文拟在将层序地层学原理应用到陆相盆地中分析盆地沉积充填模式的思想的指导下9，10，11，12， 根据盆地地震剖面和部分钻井资料,进行层序界面识别和全盆地层序地层划分
5、对比,试图把它们与整个沅江凹陷各组段的沉积相类型、 分布特征及演化联系起来，更好地为全盆地的油气藏预测提供理论依据。 2 层序地层划分： 2 层序地层划分： 21 地震层序的划分地震层序的划分 古近纪的地震层序可划分为 2 个级层序(图 2)。 层序底界面为白垩系地震反射层,为一明显的 地层不整合面，顶界面为沅江组和汉寿组之间的地震反射层。两者皆为 I 型层序界面,在盆地边缘表 现为明显的不整合,反射界面有上超和削蚀现象,可以识别出以连续强反射为特征的最大湖泛面。 层序 II 顶界面新河口组（或汉寿组）与上第三系之间的地震反射层，也是一较明显的不整合面。 图 2 沅江凹陷地震层序划分 2.2
6、钻井层序的划分钻井层序的划分 钻井层序地层的分析对比主要利用测井曲线、岩性和分析化验资料。首先从岩性电性特征及分 析化验资料确定密集段15。密集段是以极低的沉积速率为特征的细粒岩性段,在测井曲线上表现为 “两低一高”的特点;在岩性上表现为质纯的暗色泥岩,有机质含量相对较高;在地震剖面上表现为强 振幅、低频率、高连续的特点16。层序界面在声波时差和有机碳随深度演化剖面上均有明显的反映, 即层序界面上下声波时差斜率存在差异，层序界面附近有机碳含量最小,而有机碳高峰位于最大湖泛 面地段。 根据沅江凹陷东部湘深 31 等井下纵向剖面的有机地球化学研究,沅江凹陷暗色泥岩主要集中 在沅江组，其次是桃源组上
7、部，其中沅一段有机碳均值为 0.85%,最高可达 3.38，沅二段有机碳均-2- http:/ 值为 0.92%，最高可达 4.02%，母质类型均以腐殖-腐泥型干酪根为主，说明沅一段和沅二段之间确 实存在着有机质类型较好、丰度高的密集段。而桃源组有机炭含量虽然也比较好，如湘深 12 井有机 碳可达 0.99%,但其含量不均。 根据岩性和测井曲线的变化特征可识别相变转换面,并运用沉积旋回能进行钻井剖面的层序划分对比(图 3)。 图 3 沅江凹陷古近纪桃源组沅江组层序地层划分 层序I大致与桃源组和沅江组相当。桃源组（E1t）主要位于低水位发育期，此期在湖盆内仅存在滨-浅湖环境、甚至干枯时形成的沉积
8、。与晚白垩世相比，洞庭盆地全盛阶段结束，盆地普遍抬升，湖盆明显缩小，沉积初始阶段大量粗碎屑物质从物源区搬运进入边界断层的下降盘，其充填速度高于湖水面上升速度，湖盆水域面积较小、水体较浅、湖盆内部主要为一套以棕红、红棕色泥岩、粉砂质泥岩，间夹泥质粉砂岩、粉砂岩、膏质泥岩的滨-浅湖沉积，而在湖盆边缘则主要为一套干旱气候条件下形成的冲积扇辫状河沉积，沉积物以红色膏盐和杂色砂砾岩为主，沉积厚度及湖水面升降变化较大。沅江组主要发育水进体系域和高水位体系域。沅一段以湖进为主，湖盆整体下沉，断陷活动加强，断坡、深凹、缓坡三带分异明显，东、西次凹逐渐形成，进入湖泊内部的碎屑物质日渐减少，有机质含量明显增多，总
9、的沉积环境以浅半深湖为主，四周皆由滨-浅湖所包围，气候相对较湿润，且干旱与潮湿气候交替明显，生物较为发育，主要沉积灰、深灰色泥岩与泥灰质白云岩、泥灰岩、灰质泥岩互层，上部夹棕色泥岩、薄层油页岩，下部常夹灰棕色泥岩和灰质粉砂岩，具备了一定的生油环境和生油物质。沅二段时期断陷活动减弱，水进规模达到最大，湖泊渐次进入高水位期的水退沉积环境，大量陆源物质注入湖盆，前期的东、西次凹逐渐被填积，浅湖半深湖范围缩小，气候也由原来的干湿交替向干旱炎热转化，在湖盆内部最终以一套棕红色滨-浅湖泥质沉积结束。 层序 II 主要由汉寿组和新河口组构成，与层序 I 同属型层序。由于受当时的地壳抬升和后期-3- http
10、:/ 的风化剥蚀影响，地层遭受强烈剥蚀，层序内部体系域发育不完整，汉寿组以低水位体系域为主，当时的沅江凹陷继承了前期的古地貌特征，地壳持续上升，但凹陷仍呈北北东向展布，物源比较丰富，水体浅极浅，湖盆周缘可见冲积扇河流相砂砾岩沉积，中心主要为红色滨-浅湖、湖泊三角洲，以及河流相泛滥平原沉积。新河口组主要为湖进体系域，由于受喜山运动影响，湖盆整体抬升，而使作为晚期沉积的高水位体系域或剥蚀殆尽或不发育，与上覆上第三系或第四系之间的接触关系皆呈明显的角度不整合。 总之，综合地震层序、钻井层序、测井曲线及分析化验等资料,本区古近纪一共可划分为 2 个级层序和 5 个体系域(图 4)。 桃源组和沅江组构成
11、层序,汉寿组和新河口组构成层序。层序和层序在整个沅江凹陷均可见及,其中层序 I 可谓古近纪的主要生储盖组合发育层段，而层序顶部的高水位体系域基本上不发育或被剥蚀。 图 4 沅江凹陷综合柱状图 3 古近纪沉积相特征及其演化 3 古近纪沉积相特征及其演化 如前所述，沅江凹陷古近纪共划分为两个 III 级层序，各层序充填阶段发育的沉积体系既有相似之处，又各有特点。其中层序 I 发育期的构造应力场特点与晚白垩世基本相似，两者具有较强的继承性。后来由于受喜山运动的影响，盆地在晚古近纪开始收缩，因而层序 II 在充填特征、沉积物类型方面与层序 I 有所差异。 3.1 桃源组沉积相分布特征及演化桃源组沉积相
12、分布特征及演化 白垩纪末开始发生燕山运动晚幕，两湖超大型断陷盆地随之解体4，洞庭盆地发生抬升遭受剥蚀，古新统和白垩系呈平行不整合接触。古新世初期，统一的洞庭盆地被分割解体，形成多个互不连通的小型湖盆，沅江凹陷是其中规模最大的一个。桃源期由于构造应力场的特点与晚白垩世基本相似，沉积构造有较强的继承性，总体也是一个北东向的凹陷，都受北北东向张扭性断裂控制，形成张性伸展盆地。此时湖盆重新开始下沉，其周缘的高地，是湖盆的物源供给区，其边缘发育了冲-4- http:/ 积扇， 由盆地边缘向中心依次出现冲积扇河流、 滨湖、 浅湖、 水下扇等沉积建造， 沉积厚度从 38.5m至 407.7m不等，最大厚度分
13、布在湘深 31 至湘深 13 井附近(图 5A)。 桃源期沅江凹陷从东南往西北可分出三个岩相区，即东南缘的河流冲积扇区，呈北东向展布，岩性主要为棕、红棕色泥质砂岩、泥质砂砾岩夹含砾砂质泥岩，扇前缘岩性为粉砂岩夹泥岩，主要分布在沅 8 井、湘深 25 井等井区附近，在沅 21 井一带可能有河流注入；西北缘的滨、浅湖区，亦呈北东向展布，形成于西部缓坡带，以灰紫、棕紫色泥岩、粉-细砂岩、粉砂质泥岩、含膏泥岩呈不等厚互层，夹灰色灰质泥岩，具波状层理；在湖盆的中部主要发育浅湖半深湖亚相沉积。该相区也成北东向展布，砂岩多呈透镜体产出，单层厚度为 0.63.0 米。其泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩常呈不等厚互层，
14、产轮藻、介形虫化石。在湘深 31 井处可能出现一水下扇，岩性以深棕、棕灰色泥岩、灰质、膏质泥岩，夹粉砂质泥岩、泥质白云岩（或白云岩条带） 、粉细砂岩。视电阻率曲线上部为参差锯齿状间以中高峰值，中部较平直，下部显不等距中等峰值曲线；自然电位上部显微波状，中部曲线平直，下部平直微波状。产轮藻化石。 3.2 沅江组沉积相分布特征及演化沅江组沉积相分布特征及演化 沅江组早期和桃源组属连续沉积，沅江期湖盆较桃源期略显上升然后沉降，湖泊基准面上升，湖面扩展至最大范围，水体变深，大部分沉积区域处于封闭或半封闭状态下的淡水湖咸水湖沉积环境，此期湖盆主要受北东向控制。根据地层和岩性特征，沉积相从湖盆边缘至湖盆中
15、心依次发育河流相滨湖相浅湖相（半）深湖相沉积，沉积厚度从 29.3309.5 米不等，以东、西次凹沉积厚度最大。 该阶段是沅江凹陷主要的烃源岩发育期。 如沅 10 井沅江组的浅灰色粉砂岩， 具微细层理、波状层理和交错层理。这些特征基本反映了浅湖微相的沉积环境；如湘深 10 井沅一段上部地层。岩性主要为深灰、灰黑色灰质泥岩与泥质白云岩、泥膏岩及黑色灰质页岩互层，或夹黑色页岩，见粉砂岩基本呈条带状产出，并见少量的黄铁矿颗粒和炭质岩屑。基本反映了半深湖微相的沉积特点(图5B)。 沅江组晚期湖泊基准面有所下降，水体逐渐变浅，控制沉积的构造线方向也发生明显的改变，从沅江早期北东向控盆为主，变为北北东、东西、北西西构造控盆，岩性较细，沉积相从泛滥平原三角洲滨湖浅湖半深湖相皆有出现，沉积厚度 18.1204.5 米，最大厚度在东、西次凹，为200 米左右(图 5C)。 3.3 汉寿组沉积相分布特征及演化汉寿组沉积相分布特征及演化 沅江凹陷汉寿组的沉积基本上继承了前期古地形面貌，主要仍呈北北东向展布，水体浅极浅，其周缘发育山麓洪积相冲积扇及河流相沉积，中心为红色滨-浅湖或三角洲沉积(图 5D)。 河流相在沅江凹陷主要表现为曲流河中的泛滥平原和河床两种亚相。砂体主要为河床亚相边滩之产物
