濱里海盆地西南部U區(qū)塊鹽下層系沉積相研究

柳忠泉 (中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營(yíng) 257000)

陳云鋒

濱里海盆地西南部U區(qū)塊鹽下層系沉積相研究

柳忠泉 (中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營(yíng) 257000)

濱里海盆地U區(qū)塊位于阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克基底隆起帶的西段，處于阿斯特拉罕隆起和北里海隆起之間的北側(cè)。鹽下層系為該區(qū)主要的含油氣層系。該地區(qū)鹽下層系埋深超過(guò)5000m，僅有SLW2井鉆至6000m以下。根據(jù)SLW2井資料，分析了U區(qū)塊鹽下層系石炭系和二疊系的沉積相特征。研究表明，U區(qū)塊中石炭世早期為臺(tái)凹深水沉積體系，即臺(tái)隆背景下凹陷區(qū)深水相沉積；中石炭世晚期與早二疊世為內(nèi)陸棚淺水沉積體系。石炭系以暗色巖類為主，富含有機(jī)質(zhì)，可作為良好的烴源巖。

濱里海盆地;U區(qū)塊；鹽下層系；深水相；放射蟲

濱里海盆地是世界油氣勘探的主要熱點(diǎn)地區(qū)之一，也是世界上重要產(chǎn)油區(qū)，該盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)世界級(jí)的大油氣田，包括阿斯特拉罕凝析氣田、田吉茲油田、卡薩岡油田等。中石化和中石油在該盆地內(nèi)有多個(gè)油氣勘探開發(fā)權(quán)益區(qū)塊，其中包括烏拉爾-伏爾加區(qū)塊(簡(jiǎn)稱U區(qū)塊)。該區(qū)塊構(gòu)造上處于濱里海盆地的西南部，北接濱里海中央凹陷，位于阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克基地隆起帶的西段，鄰接阿斯特拉罕隆起和北里海隆起。U區(qū)塊所在地區(qū)的西南部是著名的阿斯特拉罕氣田，其鹽下層系主要包括下二疊統(tǒng)亞丁斯克組和石炭系[1]。由于U區(qū)塊處于初期勘探階段，對(duì)其鹽下層系的沉積相研究較少，因而筆者依據(jù)U區(qū)塊內(nèi)SLW2井[2]的巖心、巖屑和地震資料分析了研究區(qū)鹽下層系的沉積相特征。

1 區(qū)域沉積演化特征

濱里海盆地鹽下層系沉積相類型以海相為主[3]。在中泥盆世,盆地南部為深水洋盆、大陸斜坡相沉積，盆地主體部位為深水陸架沉積，晚泥盆世陸棚碳酸鹽巖的分布范圍很廣，幾乎遍布整個(gè)阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶,沉降中心向南遷移。早石炭世，隨著海侵規(guī)模減小,在一些大型的平緩隆起上形成了生物灰?guī)r,生物群落為珊瑚、苔蘚、海綿、蠕形動(dòng)物、有孔蟲類、腕足類、海百合、藻類等，其中已發(fā)現(xiàn)的大中型油氣田大多為生物礁相[4-6],生物組合反映其為距海岸線較遠(yuǎn)、水體較穩(wěn)定的開闊淺水內(nèi)陸架相。早-中石炭世,在盆地東部邊緣帶的巖相具有一些特殊變化。例如，早石炭世發(fā)育了呈近南北向展布的生物礁相帶,而古隆起的圍斜地帶在這一時(shí)期則為遠(yuǎn)洋粘土質(zhì)灰?guī)r。晚石炭世盆地構(gòu)造抬升,石炭紀(jì)灰?guī)r頂部常見風(fēng)化殼，有些地區(qū)缺失上石炭統(tǒng)、下二疊統(tǒng)，孔谷階鹽系角度不整合覆蓋于風(fēng)化殼之上。早二疊世早期，濱里海盆地南部構(gòu)造繼續(xù)抬升，其大范圍被陸相地層覆蓋[7]。早二疊世晚期相變?yōu)槌鄙险舭l(fā)巖,以鹽巖、硬石膏和白云巖等巖石類型為主,成為鹽下含油氣沉積組合之上第一套優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層。

根據(jù)濱里海盆地的沉積演化特征[7]，認(rèn)為U區(qū)塊在石炭紀(jì)-早二疊世晚期基本處于陸架相沉積環(huán)境。在中石炭世早期為深水相沉積，與中央坳陷帶相近；中石炭世晚期與早二疊世早期(亞丁斯克期)該區(qū)塊與隆起區(qū)同屬淺海環(huán)境，只是沉積沉降速度不同，巖層厚度有差異；早二疊世晚期(孔谷期)則為統(tǒng)一的蒸發(fā)盆地，其巖性均以鹽巖和膏巖為主。

2 鹽下層系巖性特征

2.1巖石類型

據(jù)探井的薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)，下二疊統(tǒng)有2類6種巖石類型:砂巖(巖屑砂巖、長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖)、粘土巖((含)(粉)砂質(zhì)粘土巖、氈(絲縷、針)狀粘土巖、含炭屑(含灰質(zhì))粘土巖)，石炭系有5類22種巖石類型:白云巖(放射蟲硅質(zhì)云巖、放射蟲粉晶云巖、粉晶云巖、殘余放射蟲云巖)、石灰?guī)r(放射蟲泥晶灰?guī)r、放射蟲泥云質(zhì)灰?guī)r、放射蟲灰?guī)r)、硅巖(放射蟲硅巖、放射蟲云質(zhì)硅巖、放射蟲灰質(zhì)硅巖、放射蟲泥粉晶云灰質(zhì)硅巖)、砂巖(灰質(zhì)粉砂巖、細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖)、粘土巖(放射蟲硅質(zhì)粘土巖、氈(絲縷、針)狀粘土巖、(粉)砂質(zhì)粘土巖、膏質(zhì)粘土巖)。

2.2下二疊統(tǒng)巖性特征

據(jù)測(cè)井巖性識(shí)別和錄井資料分析，下二疊統(tǒng)亞丁斯克組砂巖層主要為灰質(zhì)細(xì)粒～中粒～不等粒巖屑砂巖，少量為灰質(zhì)粉砂巖和灰質(zhì)長(zhǎng)石砂巖。砂巖最顯著的特征是灰質(zhì)含量重，且以方解石膠結(jié)物和石灰?guī)r巖屑的形式出現(xiàn)。石英含量平均值為30.3%。巖屑類型主要為石灰?guī)r巖屑，也見噴出巖巖屑和石英巖巖屑。長(zhǎng)石含量平均值為14.9%。填隙物高(平均值達(dá)21.45%)，粒間填隙充分，鑄體薄片罕見鑄入孔。粘土巖最明顯的特征是不含硅質(zhì)、放射蟲和有機(jī)質(zhì)，多為氈狀和砂質(zhì)的結(jié)構(gòu)，重結(jié)晶作用強(qiáng)，且含較多的炭屑或炭質(zhì)粉末。

2.3石炭系巖性特征

取心井段6108.0～6111.5m的薄片鑒定顯示，巖石類型中白云巖類占31.8%，硅巖類占27.3%，粘土巖類占22.7%，石灰?guī)r類占18.2%。縱向上有20種不同的巖類交互，顯示了巖類組合復(fù)雜、交互頻繁的特點(diǎn)。取心段的巖性主要有深灰～黑灰色放射蟲有機(jī)質(zhì)(及粉砂質(zhì))粘土巖、放射蟲有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)(或粘土巖)云巖、放射蟲有機(jī)質(zhì)粘土質(zhì)(或云灰質(zhì))硅巖及放射蟲硅質(zhì)灰?guī)r、粉晶灰?guī)r。發(fā)育不等厚互層，具紋層狀、條帶狀構(gòu)造。富含有機(jī)質(zhì)和放射蟲，放射蟲含量為0%～70%，均值為34.1%，且放射蟲多被瀝青污染。

石炭系未取心井段的巖屑薄片鑒定發(fā)現(xiàn)，除上述以成分劃分的4種巖類外，在上部還可見灰質(zhì)粉砂巖(井深6014m)和細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖(井深6017m)。巖屑中4種巖類的特征與巖心相同；巖屑的放射蟲含量為0%～70%，均值為25.6%。總體上4種巖類的成分混雜。

石灰?guī)r和白云巖類最明顯的特征是放射蟲含量高，粒級(jí)偏細(xì)，以泥晶為主。石灰?guī)r的硅質(zhì)含量平均為6.9%，個(gè)別可達(dá)25.0%；白云石的硅質(zhì)含量平均為10.7%，個(gè)別可達(dá)35.0%。兩者有機(jī)質(zhì)含量均較多，除放射蟲外，其他生物碎屑含量均較低。

硅巖以放射蟲硅巖為主。硅質(zhì)含量為44.0%～90.0%，平均為66.5%。硅巖填隙物以泥晶為主，平均含量為34.1%，有機(jī)質(zhì)含量豐富。

3 沉積體系識(shí)別依據(jù)

3.1深水沉積體系的依據(jù)

深水沉積體系的依據(jù)有如下幾方面：①中石炭統(tǒng)下部巖石顏色為灰、深灰色～灰黑色，巖石薄片中見多量的有機(jī)質(zhì)、瀝青和黃鐵礦，反映了沉積時(shí)水體較深，水體循環(huán)受到限制，停滯缺氧。②中石炭統(tǒng)下部的薄片鑒定表明，在石灰?guī)r、白云巖、硅巖及粘土巖中都含具深水相標(biāo)志的放射蟲和硅質(zhì)骨針生物化石，深水相有很高比例。③石炭系粘土巖中水平紋層和條帶構(gòu)造十分發(fā)育，為深水相的一個(gè)標(biāo)志。④白云石晶粒以粉晶為主，石灰?guī)r、硅巖填隙物為泥晶，無(wú)亮晶膠結(jié)物，反映出當(dāng)時(shí)水體能量弱，循環(huán)不暢。⑤缺乏淺水沉積的巖性特征和古生物化石。

3.2內(nèi)陸棚淺水沉積體系的依據(jù)

內(nèi)陸棚淺水沉積體系的依據(jù)有如下幾方面：①下二疊統(tǒng)和中石炭統(tǒng)上部泥巖的顏色以灰色為主，底部為深灰色，砂巖多為淺灰色，少含有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦，反映了淺海水域的沉積環(huán)境。②井深分別為5529、5532、5786、5820、5841m的巖屑薄片鑒定顯示以完整個(gè)體或殘片出現(xiàn)的淺海相生物化石，有苔蘚蟲、腕足類、有孔蟲、蜓、棘皮類等，未見廣鹽度和深水相的生物化石。③巖性剖面為砂(粉砂)泥巖組合，且砂泥比為3∶7，砂巖富含灰質(zhì)，成層性較好，最大的單層厚度可達(dá)十余米。

4 沉積相類型及相模式

表1 U區(qū)塊鹽下層系沉積相類型劃分表

根據(jù)臺(tái)凹深水沉積體系和內(nèi)陸棚淺水沉積體系特點(diǎn)，將研究區(qū)早二疊世、中石炭世的沉積相類型進(jìn)行了系統(tǒng)劃分(見表1)，相應(yīng)的沉積相模式分別如圖1和圖2所示。

研究區(qū)中石炭世淺水臺(tái)隆碳酸鹽亞相的典型是阿斯特拉罕氣田的生物灰?guī)r建造[2,8]。生物灰?guī)r是該區(qū)重要的儲(chǔ)層。與該氣田相鄰的U區(qū)塊中石炭世則為深水相臺(tái)凹(或臺(tái)溝)的沉積環(huán)境，且隆、凹之間落差很大。

圖1 濱里海盆地西南部早二疊世沉積相模式圖 圖2 濱里海盆地西南部中石炭世早-中期沉積相模式圖

5 結(jié) 論

1)研究區(qū)中石炭世晚期與早二疊世亞丁斯克期為淺水內(nèi)陸棚沉積體系，主要發(fā)育砂灘坪、砂泥坪和泥坪微相；中石炭世早-中期為臺(tái)凹深水沉積體系，主要發(fā)育泥坪、灰泥硅坪、泥硅云坪和泥硅灰坪微相。

2)研究區(qū)中石炭統(tǒng)無(wú)論是粘土巖、碳酸鹽巖還是硅巖都為暗色巖類，均富含有機(jī)質(zhì)、瀝青質(zhì)和黃鐵礦，水平紋層發(fā)育，表明沉積物位于缺氧、還原環(huán)境中，因而是良好的生油相。

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10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.09.007

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A

1673-1409(2012)09-N018-03

2012-06-28

柳忠泉(1966-)，男，1987年大學(xué)畢業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事油氣勘探綜合地質(zhì)方面的研究工作。

[編輯] 李啟棟