銀額盆地居延海坳陷地層歸屬探討

張進學 李付雷 孫 博 楊升權(quán) 張博恩 馬玉柱

（東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆烏魯木齊830016）

1 概況

銀額（銀根—額濟納旗）盆地位于古亞洲洋與特提斯洋的交會部位，處于華北板塊與塔里木板塊、天山—興安造山系與秦—祁—昆造山系的交切、復(fù)合地帶［1-3］，經(jīng)歷了早白堊世（K1）斷陷和新生代（E-Q）坳陷構(gòu)造演化階段。居延海坳陷位于銀額盆地西部，發(fā)育烏珠爾、路井、天草等八個凹陷（圖1），東部緊鄰綠園隆起。目前勘探程度低，下白堊統(tǒng)（K1）的地層歸屬存在分歧［4-7］，這對于盆地的早期評價與勘探方向的選擇有著很大的影響。

為了明確地層歸屬，本文通過鏡質(zhì)體反射率、古生物化石分析及地層巖電特征、地震反射特征對比，提出了不同認識，并據(jù)此分析坳陷的二疊系勘探潛力。

圖1 銀額盆地居延海坳陷區(qū)域位置圖

2 地層劃分依據(jù)

前人認為，居延海坳陷基底為石炭—二疊系，蓋層為中新生界。其中，白堊系主要以下白堊統(tǒng)巴音戈壁組（K1b）、蘇紅圖組（K1s）為主，一般厚度為1500～3000m，最厚可達4000m以上；石炭—二疊系推測最大厚度為2400m［8-11］。K1b可進一步細分為一、二、三段，即K1b1、K1b2、K1b3；K1s可進一步細分為一、二段，即K1s1、K1s2。根據(jù)鏡質(zhì)體反射率、古生物化石分析、地層巖電特征和地震反射特征，本文將前人劃分方案中的K1b歸為二疊系。

2.1 鏡質(zhì)體反射率分析

鏡質(zhì)體反射率可以用于估算地層剝蝕量，也可以用于識別地層不整合面［12］。

按照區(qū)域構(gòu)造和沉積特征，銀額盆地古生代與中生代之間發(fā)育海西褶皺運動，二疊系和白堊系之間呈區(qū)域角度不整合接觸或者大型沉積間斷。

從天1井鏡質(zhì)體反射率曲線（圖2）可以看到，在K1b沉積末期，埋深1425m處鏡質(zhì)體反射率值有一個突變點，反映在地層沉積過程中有一次大的構(gòu)造運動或者沉積間斷。

因此，推測此界面應(yīng)為中生界與古生界二疊系之間的界面，而前人把該界面上、下地層都劃歸為下白堊統(tǒng)［13］。

圖2 天1井鏡質(zhì)體反射率隨深度變化曲線

2.2 古生物化石分析

2017年完鉆的蒙額地1井（位于烏珠爾凹陷）在K1b（前人劃分方案）獲得了延吉葉肢介動物群中的延吉葉肢介未定種、新疊飾葉肢介未定種、加氏圓通古斯卡葉肢介（比較種）、額濟納旗半圓李氏葉肢介（新種）和內(nèi)蒙古點列葉肢介（新種）等古生物化石。這些古生物化石均為晚二疊世代表性葉肢介，與中國甘肅肅南縣上二疊統(tǒng)肅南組和內(nèi)蒙古東部上二疊統(tǒng)陶海營子組所產(chǎn)的半圓李氏葉肢介非常相似。據(jù)此，古生物化石證據(jù)支持將K1b劃歸二疊系。

2.3 巖電特征分析

根據(jù)區(qū)域沉積背景，二疊系和白堊系具有不同的巖性特征和電性特征。

圖3 銀額盆地居延海坳陷天1井地層劃分

以天草凹陷天1井為例（圖3），白堊系（本文地層劃分方案）碎屑巖礦物主要為石英和長石，巖屑含量低，含礫粗—中砂巖中石英、長石、巖屑和黑云母含量分別為64%、20%、15%和1%，呈次棱角狀—次圓狀；中—細砂巖中石英、長石、巖屑含量分別為45%、47%～50%、4%～15%，以變質(zhì)巖巖屑和泥巖巖屑為主，呈次棱角狀—次圓狀，分選較好，火山巖成分不發(fā)育，具有低聲波時差、低電阻特征。二疊系（本文地層劃分方案，前人方案中的K1b）碎屑巖中石英、長石、巖屑平均含量分別為20%～30%、10%～25%、40%～70%；巖屑成分以中酸性火山巖巖屑為主，少量變質(zhì)巖屑；巖性以細礫巖、砂礫巖、含礫砂巖為主，呈次棱角狀，巖石結(jié)構(gòu)和成分成熟度都較低，具有低聲波時差、高電阻的特征。

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路井凹陷鉆井揭示二疊系（本文地層劃分方案，前人方案中的K1b）石英、長石、巖屑含量分別為10%～30%、10%～35%、50%～80%，巖屑成分以中酸性火山巖巖屑為主，少量變質(zhì)巖屑，分選差，呈次棱角狀，具有礦物成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低的特點，與天草凹陷基本類似。

烏珠爾凹陷額探2井鉆遇K1b（前人地層劃分方案）以火山巖成分為主的角礫巖較發(fā)育，火山巖鋯石年齡測算為294.1±5.7Ma，應(yīng)歸為二疊系。

另外，居東凹陷居參1井K1b（前人地層劃分方案）主要以含凝灰質(zhì)泥巖、火山巖成分的礫巖為主。該套地層向北抬升、剝蝕并出露地表，在蒙古國諾顏坳陷二疊系普遍可見，進一步提供了居延海坳陷白堊系K1b（前人地層劃分方案）屬于二疊系的證據(jù)。

2.4 煤系地層對比

蒙古國南戈壁省諾顏坳陷（臨近居延海坳陷北側(cè)）廣泛發(fā)育二疊系煤系地層。居延海坳陷與其具有統(tǒng)一的沉積演化背景，因此煤系地層可以作為地層對比、劃分的重要標志之一。

該套煤系地層在蒙古國南部廣泛分布，自西部阿爾泰到東部南戈壁省地層時代由老變新（即早石炭世—晚石炭世—二疊紀），與自西向東海水逐漸退出的沉積演化規(guī)律一致。烏珠爾凹陷蒙額地1井K1b鉆遇煤層11層，累計厚度9.29m，單層厚度最大為3.19m，與諾顏坳陷二疊系煤系地層具有相同的巖石學特征。這一結(jié)果表明居延海坳陷K1b屬于二疊系可能性更大。同時，這突破了以往銀額盆地二疊系沒有煤系地層的認識，為重新評價銀額盆地二疊系的勘探潛力提供了依據(jù)。

2.5 地震反射特征

在銀額盆地構(gòu)造演化過程中，晚海西運動導(dǎo)致居延海坳陷擠壓抬升，二疊系遭受不同程度的剝蝕，斜坡和凹陷區(qū)剝蝕作用較弱。該時期自西向東形成了凹凸相間的構(gòu)造格局，缺失三疊系及侏羅系早期的沉積。至早白堊世，居延海坳陷開始斷陷沉積。所以二疊系與上覆地層之間形成區(qū)域不整合界面，并且在盆地周緣露頭清楚可見不整合接觸關(guān)系。

圖4 過天草凹陷的南西—北東向二維地震解釋剖面

近年來，天草凹陷實施了三維地震勘探［14-18］。從北西—南東向三維地震剖面（圖5a）［19］可見，K1s1廣泛分布于天草凹陷，K1s1底地震反射波形較穩(wěn)定，為2個相位、中等振幅、較連續(xù)反射，與下伏反射層呈低角度不整合接觸，K1s1底界面之下K1b3的地層削截現(xiàn)象明顯（紅色箭頭所示）；之上可見K1s1上超現(xiàn)象（藍色箭頭所示）。K1s1底界面為區(qū)域不整合面，在全區(qū)可以對比、追蹤。從三維資料區(qū)的北西—南東向剖面（圖5）和南西—北東向剖面（圖6）可見，該不整合界面分布穩(wěn)定，剝蝕和超覆特征明顯。不整合面上、下地震反射波組差異較大，之上呈中強振幅、連續(xù)性較好、波組相間出現(xiàn)特征；之下呈中強振幅、連續(xù)性較差、短軸狀同相軸特征。

通過已鉆井的地層及沉積背景的分析，白堊系內(nèi)部（巴音戈壁組和蘇紅圖組之間，K1s/K1b）應(yīng)為連續(xù)沉積，不存在區(qū)域角度不整合面。結(jié)合前述的巖性特征及鏡質(zhì)體反射率的分析，根據(jù)井震標定，該不整合面應(yīng)為古生界和中生界的分界面，本文認為應(yīng)該是K1b和二疊系的分界面（圖5b）。

從過天草凹陷南西—北東向地震剖面（圖6）可以看出，K1b、P、C三套構(gòu)造層反射特征清楚，其中：白堊系底與二疊系呈明顯角度不整合接觸，具有下剝、上超特征；二疊系沉積后期遭受基底隆升作用，反轉(zhuǎn)后形成現(xiàn)今的大型鼻隆構(gòu)造；石炭系為次連續(xù)、中弱振幅的雜亂反射特征，與上覆二疊系呈不整合接觸關(guān)系。

綜上所述，前人劃分方案的K1b（K1b1、K1b2和K1b3）應(yīng)歸為二疊系。

圖5 過天草凹陷的北西—南東向三維地震解釋剖面

圖6 過天草凹陷的南西—北東向三維地震解釋剖面

3 二疊系勘探潛力分析

本文利用新采集的三維地震資料，利用層位歸屬新認識，通過構(gòu)造精細解釋，落實了居延海坳陷二疊紀凹凸相間的構(gòu)造格局。北部路井凹陷具中間薄、兩邊厚的特點，最大殘余厚度（圖7）超過3300m，底界埋深為750～3950m；南部天草凹陷具北厚南薄的特點，最大厚度超過3000m，底界埋深350～4050m［20］。

圖7 居延海坳陷西部二疊系殘余厚度圖

二疊系暗色泥巖最大厚度約為500m，烴源巖最大厚度約為400m。天6井等揭示暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖有機碳含量均比較高，平均在2%以上。依據(jù)古近系沉積前古埋深計算源巖鏡質(zhì)體反射率，二疊系源巖在古近系沉積前大部分地區(qū)鏡質(zhì)體反射率已達0.7%的生烴門限，目前已進入大量生、排烴階段。預(yù)測石油資源量為9600萬t，天然氣資源量為240億m3，油氣當量合計1.2億t。因此，居延海坳陷二疊系具有較大油氣勘探潛力。

4 結(jié)束語

（1）通過鏡質(zhì)體反射率、古生物、巖電特征、煤系地層和地震反射特征等對比，居延海坳陷K1b（前人劃分方案）應(yīng)劃歸二疊系。

（2）居延海坳陷二疊系優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育，該區(qū)二疊系具有較大油氣勘探潛力。