开江梁平台内海槽东段长兴组层序-岩相古地理特征（共2篇）
开江梁平台内海槽东段长兴组层序-岩相古地理特征 篇1
苏北盆地古近纪构造-层序岩相古地理特征与演化
以板块构造学和层序地层学理论为指导思想,把苏北盆地古近纪划分为3个构造-层序,分别为古新世(TS1)、始新世(TS2)和渐新世(TS3)构造-层序.在此基础上,以构造-层序界面和最大洪泛面为界,以湖盆扩张体系域和湖盆收缩体系域为编图单元,编制了苏北盆地古近纪各地质时期的构造-层序岩相古地理图,探讨了各构造-层序岩相古地理特征及演化,为该地区油气勘探有利区块的.预测和评价提供了更为可靠的依据.
作 者：柯光明 郑荣才 石和 KE Guang-ming ZHENG Rong-cai SHI He 作者单位：成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610059刊 名：中国地质 ISTIC PKU英文刊名：GEOLOGY IN CHINA年，卷(期)：33(6)分类号：P531关键词：构造-层序 岩相古地理 体系域 古近纪 苏北盆地
开江梁平台内海槽东段长兴组层序-岩相古地理特征 篇2
1地质概况
建南地区在地理位置上位于湖北省利川市和重庆市石柱县境内,构造上位于四川盆地东缘的石柱复向斜中心,与龙驹坝、茶园坪构造共同构成石柱复向斜中部高带[8],三维工区面积约900 km2。受区域构造控制,区内构造及地层走向主体呈北北西走向,建南及周缘地区自东向西依次包括齐岳山复背斜、石柱复向斜、方斗山复背斜等次级构造单元。研究区发育有箭竹溪、金竹坪、乐福店、临溪场等局部地貌高点。
长兴组是上二叠统上部的一套碳酸盐沉积物。 长兴组分布范围较广泛,厚度一般为( 180 ~ 340) m,在北东侧及南西的两大台地厚度较大。长兴组与下伏龙潭组以整合接触,界面之下的龙潭组以一套灰色泥晶灰岩或页岩与上覆长兴组的深灰色薄层状含生屑泥晶灰岩识别出来。长兴组与上覆飞仙关组为不整合接触,界面之下的长兴组以一套灰色粉晶灰岩与上覆飞仙观组的深灰色含泥或泥质灰岩区分。本次研究中,将长兴组从下之上划分为两段: 长一段、长二段。长一段下部主要以灰色、深灰色泥晶灰岩、硅质灰岩,局部含燧石结核,自然伽马值较高。 长一段中上部主要以浅灰色、灰色粉晶、细晶灰岩、礁灰岩( 云岩) ,生屑灰岩或含生屑灰岩、细-粉晶云岩为主,生物含量相对于下部增多,燧石结核含量减少,厚度变大,自然伽马值相对较低。长二段厚度相对长一段较小,主要以灰色、深灰色泥晶灰岩,灰色深灰色( 含) 生屑灰岩、云岩为主,局部含有灰色粉晶灰岩,自然伽马值由下至上逐渐增大。
2沉积相类型及特征
晚二叠世长兴早期,开江-梁平海槽两侧并未表现出台地边缘的特征,为“缓坡沉积模式”; 随着海侵范围的扩大和构造格局的变动,本区形成一个分布范围较大的碳酸盐台地,开始表现为“台地沉积模式”[9]。在海西运动的拉张作用下,使得台地的地貌发生很大变化,在构造隆起的高点和台地边缘沉积了相对高能的台缘礁滩、台内滩,而低部位则为低能的泥晶灰岩、含硅或含泥、泥质灰岩。总体来说,以建28、建30为界,研究区形成了“北礁南滩” 的沉积格局。本次研究根据野外剖面和钻井岩心观察、地震资料和测井资料等综合分析,结合岩石学特征、沉积构造及古生物等相标志对研究区25口典型单井的沉积相进行分析,总结出了研究区长兴组主要发育碳酸盐台地和碳酸盐缓坡两种沉积相模式, 开阔台地、台地边缘、台地前缘斜坡、陆棚和碳酸盐缓坡5种沉积相类型( 图1) 。
2.1碳酸盐台地模式
2.1.1开阔台地
开阔台地位于局限台地和台地边缘之间,水体较浅,水深一般为几米到几十米,与广海连通性较好,水体循环畅通,盐度正常,生物繁盛[10]。沉积物主要为灰-深灰色厚层状生屑灰岩、泥晶灰岩,( 含) 生屑灰岩。可进一步划分为台内滩和潮下2种亚相,其中台内滩以灰-深灰色厚层状生屑灰岩为主; 潮下则以泥晶灰岩,( 含) 生屑灰岩为主。构成台内滩的生屑灰岩在后期白云石化作用的改造下可形成较好的储层。
2.1.2台地边缘
台地边缘相带位于开阔台地和台地边缘之间, 水动力较强。海西运动的拉张使得研究区北部相对南部坡度较陡。海底沉积物受到充分筛选,位于正常浪底和平均海平面之间,以沉积生物礁灰岩( 云岩) 和颗粒灰岩( 云岩) 为主。可进一步划分为台缘礁、台缘滩和礁/滩间3种亚相。其中台缘礁和台缘滩为储层发育相带,台缘礁主要为灰-浅灰色块状生物礁灰岩( 云岩) ,礁云岩一般作为礁顶,经后期改造成为有利储层; 台缘滩为生屑滩沉积,岩性以生屑灰岩( 云岩) 、含灰或灰质云岩为主; 礁/滩间一般发育于两相邻的礁或者滩之间,水动力较弱,岩性主要为灰色-浅灰色( 含) 生屑灰岩、泥晶灰岩。台缘礁 ( 主要是礁顶) 和台缘滩相带白云石化作用强烈,构成有利储集相带; 礁/滩间则受相带分布位置及岩性的影响,储集物性相对较差。
2.1.3台地前缘斜坡
台地前缘斜坡是指台地边缘至陆棚的地带,水体较深。研究区台缘斜坡坡度一般较缓,发育缓斜坡亚相,沉积物以深灰色-灰黑色泥晶灰岩为主。该相带分布较为局限,岩石物性较差,不利于储层发育。
2.1.4陆棚
陆棚是指盆地和台地前缘斜坡之间的地带,位于浪基面之下的深水低能环境,分为浅水陆棚和深水陆棚亚相。浅水陆棚相带岩性以灰-深灰色微晶灰岩、细粉晶灰岩为主; 深水陆棚相带岩相以深灰色硅质灰岩夹黑灰色页岩为主,岩石物性一般较差。
2.2碳酸盐缓坡模式
与台地沉积模式不一样,碳酸盐缓坡沉积模式主要发育于海平面上升初期,还未形成台地时期,发育时间较短,分布范围有限,进一步划分为浅水缓坡和深水缓坡两个亚相。浅水缓坡沉积以深灰色、灰黑色硅质微晶灰岩、硅质灰岩、含生屑泥-微晶灰岩为主,深水缓坡沉积主要为深灰色微晶灰岩、硅质粉晶灰岩夹黑色页岩,偶见硅质团块。
3层序地层特征
前人对川东北-鄂西地区的层序地层已经做了大量研究,多数学者将长兴组划分为两个三级层序, 且认为长兴组层序界面类型为Ⅱ型层序界面[11,12]。 本文根据野外剖面和岩心观察,结合区域地质背景、 岩性变化、地震反射特征及岩-电响应特征,识别出关键的层序界面,对建南地区长兴组层序地层特征进行详细的分析。
3.1层序界面特征
Ⅱ型层序界面多在海平面下降速率小于盆地沉降速率时形成[13],笔者通过大量的野外剖面和钻井剖面分析,在岩心、地震和测井等资料的基础上,结合海平面变化和岩性组合特征,认为研究区主要发育局部暴露不整合界面和岩性岩相转换界面。
3.1.1局部暴露不整合界面
海平面下降时,在盆地边缘的暴露区可形成局部暴露不整合界面,该类型界面主要见于Sq1和Sq2的分界面处( 图3 ) 。界面之下多为暴露浅滩沉积,小规模的海平面下降使得滩体顶部局部暴露形成一些不连续的沉积间断面。在后期淡水淋滤溶蚀作用下,组成滩体的生屑颗粒之间可形成一些粒内溶孔、粒间溶孔。此外,顶部的滩体后期白云石化作用较强,形成云质灰岩、晶粒白云岩等,这些可形成有利储层。界面之上一般为开阔台地相带的沉积物,沉积物以含泥灰岩或泥晶灰岩为主。
3.1.2岩性岩相转换界面
岩性岩相转换面是指岩性和岩相在垂直序列上的缺失、突变以及底砾岩的出现,是在盆地内部水下形成的与局部暴露不整合界面相关的整一界面[14]。 该类型界面在研究区广泛发育( 图2) ,最为典型的是长兴组与下伏地层龙潭组、上覆地层飞仙关组的分界面。其中,长兴组底部以一套含生屑灰岩与龙潭组的黑灰色页岩,顶部以一套生屑灰岩与飞仙关组的黑灰色页岩分别区分开来。
3.2层序地层划分
前人对包括研究区在内的川东北地区长兴组的地层叠置模式为退积式→进积式,其较为清晰地反映了研究区长兴组两个三级层序的特征。综合上述层序界面识别,结合典型地震反射剖面特征及测井曲线标志识别,将长兴组划分为2个三级层序: Sq1和Sq2,延时约为5. 8 Ma( 距今255 ~ 248. 2 Ma) ,平均每个三级层序延时2. 9 Ma[14]。其中,Sq1底部和Sq2顶部为岩性岩相转换界面,Sq1和Sq2之间为局部暴露不整合界面。由于长兴组海平面的快速上升和缓慢下降,每个三级层序内部均不存在低位体系域( LST) ,仅发育并保存了海侵体系域( TST) 和高位体系域( HST) ,横向上可进行较好的对比,据此建立了建南地区长兴组三级层序地层格架( 图3) 。总的来说,纵向上TST沉积厚度明显小于HST的沉积厚度; 横向上每个层序内部横向沉积厚度变化不大。
4层序格架内岩相古地理特征
层序地层岩相古地理编图就是将岩相古地理研究和编图与层序地层学研究紧密结合,利用层序界面和其他关键界面,以体系域、层序或等时界面为编图单元编制等时或瞬时岩相古地理图,这种编图方法提高了对沉积、构造演化规律的认识和预测水平[15]。本次研究共详细分析了露头和钻井剖面26条,连井剖面12条,井震结合剖面4条。在确定以三级层序体系域为编图单元的基础上,运用“单因素分析多因素综合作图法”,先采用单因素综合作图法编制地层厚度等值线图、礁灰岩厚度及含量、生屑灰岩厚度及含量以及白云岩厚度及含量等单因素图件。在此基础上,分别编制了Sq1-TST、Sq1-HST、 Sq2-TST和Sq2-HST共4个体系域内部的岩相古地理图件。具体编图方法参考相关文献[16—18],本文仅对各编图单元内岩相古地理特征进行分析。
4.1Sq1-TST岩相古地理特征
长兴组早期基本上继承了龙潭组的沉积格局, 但下降幅度减小。Sq1-TST时期,海平面迅速下降, 沉积环境水体变深。随着海平面上升并越过海槽坡折,开江—梁平海槽两侧均未表现出碳酸盐台地的特征,为缓坡沉积模式,研究区发育3个沉积相带分区,即川东和渝西地区发育的浅水缓坡相带、开江— 梁平海槽穿过建南三维区与鄂西海槽相连之间的深水缓坡相带以及开江—梁平海槽与鄂西海槽所处的盆地相带[图4( a) ]。川东和渝西浅水缓坡相带覆盖研究区约60% 地区,主要沉积一套深灰色、黑灰色硅质灰岩、泥灰岩、含生屑泥-微晶灰岩,偶见骨针,白云石化作用局部发育,形成粉-细晶白云岩。 深水缓坡相带分布于研究区梁平—万县、云阳—奉节和利川一带,主要沉积深灰色微晶灰岩、硅质粉晶灰岩夹黑色页岩,偶见硅质团块。开江—梁平海槽与鄂西海槽所处的盆地相带仅分布在研究区北西部和东部的两大海槽局部地区,区域上与龙潭组的沉积特征相似,主要沉积一套灰黑色、黑色页岩。
4.2Sq1-HST岩相古地理特征
Sq1-HST时期,海平面由迅速上升转为缓慢下降,在海西运动的拉张作用及构造断裂综合作用下, 海槽两侧开始表现出碳酸盐台地的沉特征,区域上分为5个沉积相带,即川东和渝西开阔台地、开江— 梁平海槽和鄂西海槽所处的深水陆棚相带、浅水陆棚相带为两大海槽相连之间的区带,台地前缘斜坡和台地边缘相带则呈环陆棚分布[图4( b) ]。川东和渝东开阔台地覆盖研究区约70% 的面积,以深灰色含生屑灰岩、灰色生屑灰岩、微晶灰岩、含泥灰岩为主。台内滩主要发育于川东开阔台地的建47井区和茨竹垭一带,岩性主要为浅灰色、灰色生屑灰岩、细-微晶灰岩、含生屑云质灰岩。深水陆棚相带主要发育于开江—梁平海槽和鄂西海槽,研究区不常见,岩性主要为深灰色硅质灰岩、泥晶灰岩。浅水陆棚相为穿过建南三维区的两大海槽相连之间的相带,岩性主要为深灰色中厚层状泥晶灰岩、含生屑灰岩,见硅质团块。台地前缘斜坡和台地边缘环陆棚分布,其中台地前缘斜坡相带范围较小,沉积物主要为深灰色、灰色泥晶灰岩、生屑泥-微晶灰岩、含硅泥质灰岩。台地边缘相带岩性主要为浅灰色、灰色生物礁灰岩( 云岩) 、泥晶-亮晶生屑灰岩( 云岩) ,细粉晶云岩。该时期生物极为丰富,造礁生物主要为海绵,水螅、苔藓虫,藻类次之,附礁生物有腕足、蜓、 有孔虫等。局部高点台缘礁滩极为发育,典型的有天上坪、花椒坪、临溪场、金竹坪、兴隆场、见天坝、箭竹溪、梁2等地区( 剖面) 或井区发育的台缘礁,箭竹溪—建42井一带、建27井—建平2井一带、建25井—建志1井一带等地区发育的台缘滩。台缘礁滩相中白云石化作用较为普遍,该期也是长兴组白云石化作用最为发育的时期,为形成有利储集层奠定了基础。
4.3Sq2-TST岩相古地理特征
Sq2-TST时期,研究区再次经历海平面上升的过程,但水体总体上较Sq1浅,基本上继承了Sq1HST时期的沉积格局,仅在相带展布范围上稍微变化: 台地前缘斜坡和台地边缘相带的范围环陆棚向中部迁移并收缩,开阔台地相带向研究区中部进一步扩大[图5( a) ]。由于海平面上升,水体不再适合台缘礁滩的生长,礁滩由并进型转为追补型生长, 礁滩规模大幅度减小。台地边缘相带岩性主要为灰色、深灰色含泥生屑灰岩、泥-微晶生屑灰岩、粉晶白云岩。台缘礁仅发育于花椒坪剖面,岩性主要为灰色块状、厚层状泥晶生屑灰岩,局部白云石化; 台缘滩仅在建43井、建25井、箭竹1井、建7井等井区发育,台缘礁滩范围远不及Sq1-HST时期。
4.4Sq2-HST岩相古地理特征
Sq2-HST时期,海平面再次下降,受构造断裂的影响,川东台地与渝东台地中间相互连通成为一个台地,开江—梁平海槽北西侧和南东侧断开,区域上有恩施-奉节一带的盆地、梁平东侧-云安12井西侧和研究区东南部的深水陆棚、利川西南一带的浅水陆棚、环北西侧和南东侧陆棚分布的台地前缘斜坡和台地边缘、川东-渝西开阔台地等古地理单元组成 [图5( b) ]。恩施-奉节一带的盆地相带分布范围局限,岩性主要为一套灰黑色页岩。深水陆棚相带发育于开江—梁平海槽以及研究区东南部的深水陆棚,与外界不连通,沉积物以深灰色硅质灰岩、泥-微晶灰岩,局部夹灰黑色页岩为主。浅水陆棚相带盆地西侧为一封闭的浅水陆棚相带,岩性主要为深灰色含硅含泥生屑灰岩、泥-微晶灰岩。台地前缘斜坡和开阔台地分别环北西侧的深水陆棚和南东部的浅水陆棚分布,向北东部有一定的延伸。台地前缘斜坡岩性以深灰色中厚层状含生屑泥晶灰岩为主。台地边缘相带主要为深灰色、灰色厚层状泥晶生屑灰岩、生屑灰岩、生屑细粉晶灰岩和粉晶白云岩。台缘礁仅在兴隆1井、花椒坪及周缘地区等地区发育,岩性主要为灰色中层状泥晶白云岩; 台缘滩主要发育于建43井—建28井一带、建39井—建42井一带, 见天坝及周缘地区,岩性以深灰色、灰色泥-微晶生屑灰岩、粉晶白云岩为主,普遍存在白云石化作用。 川东-鄂西台地为该时期两大台地连通形成,太运及周缘、建27井区、龙4井区、建47井区等地区的台缘滩呈散点状分布,岩性为灰-深灰色含生屑灰岩、 含泥微晶灰岩、泥晶灰岩、微-细晶白云岩,局部白云石化。
5层序格架内有利储集层分布
研究区长兴组取心段各种岩石的孔隙度分析表明: 晶粒灰岩和颗粒灰岩孔隙度最低,平均值分别为1. 004% 和1. 235% ; 晶粒云岩和颗粒云岩相对较高,平均值分别为1. 578% 和1. 796% ; 礁灰岩较高, 平均值为1. 908% ; 礁云岩孔隙度最高,平均值达3. 408% ,这与后期成岩作用改造有关。对应研究区各沉积微相主要岩石类型及特征,以礁灰岩( 云岩) 为主的台缘礁储集物性最好,其次以颗粒灰岩( 云岩) 组成的台缘滩储集物性较好。在礁滩储集层中,经过埋藏白云石化作用及后期溶蚀作用改造后形成的白云岩储集物性更好,因此白云岩储集层、礁储集层和滩储集层是长兴组主要储集层类型。
在各种岩石类型和沉积微相物性分析的基础上,对比研究区层序地层格架内各体系域中主要岩性和沉积微相分布特征,总结出储集层分布具有如下特点: 1Sq1-TST总体为碳酸盐缓坡沉积,以沉积低能的硅质灰岩、泥-微晶灰岩为主,不利于储集层发育; Sq1-HST广泛发育的台缘礁滩是研究区长兴组储集层的主体,组成台缘礁滩的生屑灰岩发生强烈的白云石化作用,形成储集物性较好的白云岩储层; 2Sq2-TST继承了Sq1-HST的沉积格局,由于海平面再次上升,碳酸盐岩的生长受到限制,主体为潮下静水泥沉积,礁滩仅小规模的发育,该期白云石化作用较弱,局限于较小区域; Sq2-HST以台内滩沉积微相为主,白云石化作用较强,对储集层的发育具有一定的贡献。
6结论
( 1) 建南地区长兴组存在两种沉积模式: “缓坡模式”和“台地模式”,总共划分出开阔台地、台地边缘礁滩、台地前缘斜坡、浅水陆棚和碳酸盐缓坡5种沉积相类型。
( 2) 根据野外剖面、室内岩心、测井及地震资料分析,研究区长兴组主要发育局部暴露不整合和岩性岩相转换界面2类层序界面,据此将长兴组划分为2个三级层序,每个层序延时约2. 9 Ma,其中HST厚度明显大于TST。