方正斷陷方4井區寶泉嶺組二段沉積相研究

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，吉林長春130061；

3.吉林省地質科學研究所，吉林長春130012）

0 引言

方正斷陷為當前大慶外圍盆地重點勘探地區，是提交儲量最現實的地區.方正斷陷經過多輪石油地質攻關研究，勘探取得了初步成果.據前人的研究成果，方正斷陷發育三套烴源巖，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井取心揭示了經典的濁積扇.因此，開展方正斷陷沉積相研究對該區開展油氣勘探具有重要意義.

本研究綜合應用沉積學、測井地球物理學和地震地質學等方法，結合油氣田地下地質學理論，利用研究區鉆井、測井和地震資料，建立了研究區沉積相模式，開展了單井和聯井沉積相特征分析.對研究區地震相類型和地震響應特征進行分析，確定研究區地震相展布特征.利用沉積相與地震相的轉換模型，確定了研究區寶泉嶺組二段的沉積相展布規律.

1 地質概況

方正斷陷地理上位于黑龍江省方正縣、通河縣、延壽縣境內，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造基底，表現為由數條斷裂控制的、起伏相當大的復雜斷塊，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構造單元的主干斷裂控制［2］.

根據基底的構造形態及蓋層的構造變動特征，整個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個二級構造單元和11個三級構造［3］（圖 1）.

根據構造解釋及研究成果，結合區域構造背景及成盆機制分析，方正斷陷構造演化可劃分為斷陷初期、強烈斷陷期、持續斷陷期、斷凹轉化期、斷陷萎縮期和斷陷后期 6 個階段［4］（表 1）.

方正斷陷沉積蓋層自下而上可劃分為：下白堊統穆棱組和東山組；古近系古新統烏云組、始新統新安村組、達連河組，漸新統寶泉嶺組，新近系中新統富錦組、上新統道橋臺組［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個相，7個亞相，11個微相（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，代表一個完整的水退過程.

圖1 方正斷陷構造單元劃分簡圖（據何星等，2008，略改）Fig.1 Tectonic unitsof the Fangzheng faulted depression（Modified from HEXingetal.,2008）1—斷裂（fault）；2—二級構造單元界線（boundary ofsecond grade tectonic unit）；3—三級構造單元界線（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，在活動的扇體與穩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、細砂巖和粉砂巖.發育板狀層理、槽狀交錯層理、楔狀交錯層理，具不對稱波痕及沖刷-充填構造，自下向上表現為下粗上細的正粒序，自然電位曲線顯示為箱型，反映了沉積過程中物源供給豐富，水動力條件較強且能量快速變化的不穩定沉積環境，為近源堆積結果［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、綠灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖組成，含少量植物莖干化石和碳屑.頂部常受到后期發育的分流河道砂體的侵蝕沖刷，在此作用下呈突變形態，共同構成中高幅值的箱形-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、黑色碳質泥巖、泥巖和煤層組成，局部夾薄層粉細砂巖.煤層底部為水上分流河道細砂巖或河道間灰色、淺灰色泥質粉砂巖或泥巖，頂部常受到后期發育的水上分流河道砂巖的侵蝕沖刷.方正斷陷中僅少數井中發育河道間沼澤微相［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、含礫細砂巖、細砂巖、粉砂巖等，呈現正韻律和復合韻律結構.具有塊狀層理、板狀層理及中小型槽狀交錯層理，可見明顯的沖刷面.自然電位曲線多為鐘型，反映水動力能量由強到弱的變化［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泥巖組成，發育波紋層理、槽狀交錯層理、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構造，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、灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，在垂向上構成典型的反粒序結構.常見小型交錯層理、波狀層理和透鏡狀層理，生物擾動明顯，可見蟲孔.自然電位曲線反映了粒度反韻律特征，呈漏斗形、頂底漸變的箱形［6-7］.

席狀砂微相是由湖浪和湖流對早期的河口壩和遠砂壩進行再改造形成.巖性主要以灰色、灰白色粉砂巖、細砂巖互層為特征.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育.湖泊相包括濱淺湖、半深湖2個亞相（圖4、5）.濱淺湖相可分為湖沼、濱湖、砂質淺湖和泥質淺湖4個微相.寶二段主要發育砂質淺湖和泥質淺湖，位于寶二段的中下部.半深湖主要出現在寶二段的底部.

2.2.1 濱淺湖亞相

濱淺湖亞相可分為湖沼、濱湖、砂質淺湖和泥質淺湖4個微相.湖沼微相主要由灰黑色碳質泥巖和煤層組成.濱湖和砂質淺湖一般由灰白色細砂巖、灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖組成，電性曲線一般為低幅齒化.泥質淺湖由灰色粉砂質泥巖、泥巖組成，發育塊狀和水平層理及季節性韻律層理，常見生物擾動構造［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，常見油頁巖夾層，發育水平層理和波狀層理，半深湖亞相在電性上表現為低幅、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—砂質淺湖微相（sandy shallow lakemicrofacies）；INq—泥質淺湖微相（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井淺湖相中發育有扇三角洲前緣亞相，可能是在淺湖沉積過程中水流速度迅速降低，然后緩慢升高，多次重復此過程，在整體上顯示為水流速度降低的水退現象.淺湖和扇三角洲交替出現，反映水退和水進交替發生，代表了變化較劇烈的高能環境.

3 研究區地震相研究

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振幅連續亞平行反射地震相、中強振幅較連續亞平行反射地震相、中振幅較連續發散反射地震相、中振幅斷續雜亂反射地震相、中振幅斷續亞平行反射地震相、中弱振幅較連續亞平行反射地震相等.

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

圖7 方正斷陷89-554線強振幅連續亞平行反射結構Fig.7 High-amplitude continuous parallel reflection structure

中強振幅較連續亞平行地震相波阻抗差中等，振幅較穩定，地層之間巖性較連續，反射同相軸連續性較好且橫向延伸較長，反射層之間為微波狀亞平行結構，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，為低能較穩定環境［8］（圖8）.

圖8 方正斷陷89-554線中強振幅較連續亞平行反射結構Fig.8 Medium high-amplitude continuousand parallel reflection structure

中振幅較連續發散地震相波阻抗差中等，振幅較穩定，地層較連續，反射同相軸連續性較好，但呈現發散狀分布，表明地層是傾斜的且向發散端地層厚度增大，反映砂夾薄泥的沉積結構，與扇三角洲前緣相對應，常發育在高能環境盆地邊緣［8］（圖 9）.

圖9 方正斷陷93-1003線中振幅較連續發散反射結構Fig.9 Medium amplitude continuousspread reflection structure

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

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

3.2 地震相與沉積相轉相模型建立

圖10 方正斷陷93-570線中振幅斷續雜亂反射結構Fig.10 Medium amplitude discontinuousclutter reflection structure

圖11 方正斷陷93-570線中弱振幅較連續亞平行反射結構Fig.11 Medium low amplitude in continuousand parallel reflection structure

通過對寶泉嶺組二段地震相與單井相進行綜合對比，結合地層厚度、砂體累厚、泥巖厚度及砂地比分布特征，建立了研究區地震相與沉積相的轉相模型（表3）.

表3 地震相與沉積相對應關系表Table3 Correlationsbetween seism ic faciesand sedimentary facies

4 寶泉嶺組二段沉積環境恢復

在利用地震資料完成研究區寶二段地震相圖的基礎上，根據已建立的地震相與沉積相轉相模型，對方正斷陷寶泉嶺組二段沉積環境進行了分析恢復（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雜亂反射地震相和中振幅斷續亞平行反射地震相.根據地震相和沉積相轉相模型，該地震相區應為扇三角洲沉積.在斷陷中央地帶及底部地震相為中強振幅較連續亞平行反射地震相、中振幅較連續-斷續波狀反射地震相，該地震相區的沉積應為半深湖沉積.斷陷中下部靠近東部斷裂區域以及方D4井區，地震相類型為中振幅較連續亞平行反射地震相和中振幅斷續亞平行反射地震相，該地震相區為濱淺湖沉積.在方D1井區的西南部和斷陷下部出現中振幅斷續雜亂反射地震相和中振幅斷續波狀反射丘形地震相，該地震相區為湖底扇沉積.

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

5 結論

1）方正斷陷寶泉嶺組二段主要發育3種沉積相類型，分別為扇三角洲相、湖泊相、湖底扇相，可進一步劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、濱淺湖、半深湖、內扇、中扇和外扇7個亞相.

2）根據寶泉嶺組二段地震相類型及特征，研究區可劃分出4個地震相區，分別為中振幅斷續雜亂反射地震相區、中強振幅較連續亞平行地震相區、中振幅斷續亞平行地震相區、中振幅斷續波狀丘形反射地震相區.

3）地震相與沉積相之間對應關系密切，中振幅較連續亞平行和中振幅斷續亞平行與濱淺湖相對應，中強振幅較連續亞平行與半深湖相對應，中振幅斷續雜亂與扇三角洲相對應，中振幅斷續雜亂和中振幅斷續波狀透鏡形或丘形與湖底扇對應.

4）方正斷陷寶泉嶺組二段沉積時期，總體構成了橫向水系比較發育的扇三角洲-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）

［1］曹成潤，王子文.佳-伊地塹方正斷陷的斷裂控盆效應［J］.大慶石油學院學報,1996,20（3）:1—4．

［2］何星，楊建國，李映雁.依-舒地塹方正斷陷古近系構造演化與沉積相帶展布特征［J］.中國地質,2008（5）:902—910.

［3］劉紹平.巴彥浩特盆地的構造類型［J］.西南石油學院學報,2003,24（3）:24—27.

［4］馬新博.方正斷陷三維區寶一段沉積特征研究［D］.大慶：東北石油大學,2012.

［5］王大慶.方正斷陷白堊系—古近系層序地層學研究［D］.大慶：大慶石油學院,2009.

［6］朱筱敏.沉積巖石學［M］.北京：石油工業出版社,2012.

［7］黃智輝.地球物理測井資料在分析沉積環境中的應用［M］.北京：地質出版社,1986.

［8］孫家振，李蘭斌.地震地質綜合解釋教程［M］.武漢：中國地質大學出版社,2002.