济源凹陷中、新生界盆地恢复

济源凹陷中、新生界盆地恢复X

卢新莉(中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院,河南濮阳　457001)

摘　要:济源凹陷位于华北盆地西南端,为一中、新生代叠合盆地。由于对中生代晚白垩系以及早第三纪原始地层的沉积厚度认识不到,影响凹陷油气成藏、资源潜力以及勘探目标评价和选择。通过研究表明:济源凹陷早第三纪末期存在一期明显的剥蚀作用,剥蚀厚度具有由西南到北东方向逐渐变小的变化特征;现今凹陷内白垩系“残留”地层的原始厚度与西承留剖面原始沉积厚度基本一致,表明现今凹陷内白垩系“残留”地层基本上为原始地层厚度,晚白垩纪时期济源凹陷不存在一期大规模的抬升剥蚀作用。关键词:济源凹陷;盆地恢复;剥蚀厚度;原始沉积厚度 中图分类号:P618.130.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0144—03

随着东濮凹陷30多年的勘探开发,其勘探程度和难度越来越大,油田的稳产和发展对油气资源的勘探需求非常急迫,目前最现实和比较可行的接替区域是东濮外围,济源凹陷在评价中是最有利的区块之一,也是增储的重点地区。济源凹陷位于豫西北等县境内,南临黄河,北倚太行山,东西长80km,南北宽35km,凹陷面积2800km2,为一中、新生界叠合盆地。截至2010年底,探区内共完钻井37口,其中古生界钻井3口,中生界11口井,新生界23口,有12口井在古、中、新生界见油气显示或电测解释油气层,邓5井在新生界获日产0.7m3低产油流。主要烃源岩为中生界上三叠统和下侏罗统浅—半深湖相以及煤沼相暗色泥岩。最新的资源评价结果显示,中生界总生油量85×108t,其勘探潜力较大。长期以来,由于对中生代晚白垩系以及早第三纪原始沉积厚度,或者说对中生代末期以及早第三纪末是否存在两期大的抬升剥蚀作用认识不清,导致对凹陷的构造、烃源岩和储层等演化历史尚存在诸多疑问,制约了对凹陷油气成藏的认识、资源潜力以及勘探目标的评价和优选。随着中、新生界盆地恢复研究的深入,对盆地的认识、选区评价和井位部署等具有重要的推动作用。1　区域构造演化特征简介济源凹陷隶属于华北盆地开封拗陷,大地构造位置在秦岭-大别造山带以北,山西隆起以南,是一个以古生代地台为基底的中、新生代叠合盆地。研究[1,2]表明,中生代以来济源凹陷演化经历了以下几个阶段:三叠纪前陆拗陷盆地阶段:三叠纪中晚期,扬子和华北两大古陆全面对接、汇聚,秦岭-大别造山带开始隆升造山,华北地块南缘地壳发生挠曲沉降,济源凹陷进入前陆拗陷盆地发育阶段,其中,中下三叠统为红色砂泥岩建造,上三叠统主要为灰、深灰、黑色砂泥岩建造,为济源凹陷主要生油层系。早—中侏罗世前渊拗陷阶段:燕山运动早期,秦岭-大别造山带开始了陆内主造山阶段,位于造山带北侧前沿的济源凹陷进入到陆内前渊盆地发育阶段,沉积了下侏罗统鞍腰组以及中侏罗统马凹组地层,其中鞍腰组主要为湖沼相暗色泥岩、碳质泥岩与砂岩互层,为凹陷内另外一套重要的烃源层系,后者主要为红色砂泥岩地层。早白垩世塌陷盆地阶段:晚侏罗世后期开始,随着挤压造山作用的减弱,增厚的岩石圈因重力不稳定而发生伸展、塌陷,济源地区处于塌陷盆地演化阶段,沉积了下白垩统韩庄组地层。燕山晚期(晚白垩纪),华北地区普遍发生了不同程度的变形、抬升,结束了中生界盆地发育历史。早第三纪裂陷盆地阶段:从始新世开始,华北东部构造应力场性质由近南北向的左旋剪切挤压应力转变为右旋剪切拉张应力,沉积了巨厚的红色砂泥岩地层,厚度一般介于2000m～5000m,最大可达7000多米。喜山运动结束了断陷盆地演化,使本区整体抬升剥蚀,形成上新统与渐新统之间的角度不整合。进入晚第三纪及第四纪,地壳下沉,进入坳陷盆地沉积阶段。2　新生界盆地恢复2.1　盆地边界条件新生代沉积期,济源凹陷北部的太行山断层以及南部的邙山断层强烈活动,从而限制了凹陷的南北边界;凹陷西部,至西承留地区已出露侏罗—二叠系,进入中条隆起区,该隆起区形成于印支末期,并与燕山和喜山期强烈活动,从而构成凹陷的西部边界。2.2　剥蚀厚度恢复主要研究方法:使用镜质体反射率法(Ro),通过对单井剥蚀厚度的恢复,并结合野外露头以及区内地震资料所显示剥蚀面以下地层削截现象编制出144内蒙古石油化工 2012年第13期　

X收稿日期5作者简介卢新莉(65),工程师,中原油田勘探开发科学研究院,主要从事油田开发地质研究工作。:2012-04-2:19-剥蚀厚度图。济源凹陷实测Ro值(见图1)受一些客观因素的影响,部分样品Ro值未能反映源岩真实的热演化特征,具体表现在邓5井和邓6井两口系统取样井,均存在着(深度和Ro)数据分布于两个有规律的点群内,而真实情况只能是其中之一。为落实研究区真实的Ro—深度关系,由热解Tmax值推测出系列Ro数据对实测Ro资料的可靠性进行进一步落实。为此,首先依据区内(邓5井)平行样Ro—热解Tmax关系(图2),对实测Ro资料的可靠性进行校正。从图3看邓5和邓6井由Tmax推测出的Ro值无一例外地均落在实测Ro值高值区,表明低值区实测Ro值未能客观地反映源岩实际的热演化特征,能反映实际源岩热演化特征应是高值区数据群。其次,经过上述对资料的分析,得到实际Ro—深度关系(图4),由此可推测出的不同井点处古剥蚀面位置,结合钻井剥蚀面以上地层厚度值便可推测出单井剥蚀厚度值。

图　济源凹陷R—深度关系图从编制的剥蚀厚度图(图5)看,早第三纪末,济源凹陷存在一期明显的抬升剥蚀作用,剥蚀厚度介于2500m～500m,并呈现出由西南→北东方向东营期剥蚀厚度逐渐减小的趋势。

图5　济源凹陷东营末期剥蚀厚度等值图3　中生界盆地恢复3　盆地边界条件145　2012年第13期 卢新莉　济源凹陷中、新生界盆地恢复

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.1济源凹陷北部为山西隆起,主要由古生界组成,印支晚期开始,山西隆起开始形成低缓的隆起,限制了济源凹陷早、中侏罗世—早白垩世沉积,构成了凹陷的北界;凹陷南部为嵩箕隆起,形成于燕山期,为一东西向展布的大型背斜,由太古界嵩山群、元古界登封群、汝阳群以及古生界组成,由此限定了凹陷的南界;凹陷向西地层抬升,至西承留地区依次出露下白垩统—二叠系,进入中条隆起区,该隆起区形成于印支末期,并与燕山和喜山期强烈活动,从而构成凹陷的西部边界。3.2　原始沉积厚度研究受具体的地质条件限制,即新生代下第三系沉积期,济源凹陷处于快速埋藏和堆积阶段,沉积了巨厚的下第三系地层,致使下伏的中生界地层早期(中生代时)压实和热演化痕迹因改造而湮灭,因此,采用常规的剥蚀厚度恢复方法,如泥岩声波时差法、Ro法等已失去了运用的前提条件。所幸的是济源凹陷西部露头区,在新生代时未接受沉积,其中生界地层的压实痕迹被保留下来,从而,为凹陷内中生界地层原始沉积厚度的研究提供了间接的条件。从图4可以看出:拟合线上沿到地表处的Ro值大致为0.2%,表明该井点处后期补偿厚度与先期(Ed末)剥蚀厚度基本持平,因此,济参1井孔隙度—深度关系图(图6)基本上反映了济源凹陷连续沉积条件下砂岩的压实特征。从西承留露头区实测孔隙度值统计表(表1)反映,在马凹组平均孔隙度13.68%时,依据图6关系,取样点对应的平均古埋深约1600m,马凹组厚度217m,由此可推测出马凹组上覆地层(即下白垩统)厚度约为1600m～217m,即原始沉积厚度为1500m。以此类推,鞍腰组平均孔隙度值也能推测出原始沉积厚度。就是说早白垩纪沉积结束时,西承留地区下白垩统原始沉积厚度约为1500m。表1　济源凹陷西部西承留露头区实测孔隙度值统计表地层层代号顶深(m)底深(m)厚度(m)实测孔隙度(%)韩庄组K1h3434马凹组J2m342512178.1-20.6/13.68(15)鞍腰组J1a2514992484.1-22/11.4(9) 备注:孔隙度范围/平均孔隙度(样品块数

)图6　济源凹陷参1井砂岩孔隙度—深度关系图从目前凹陷内白垩系地层的钻揭情况,钻全白垩系“残留”地层的仅邓5和豫深2两口井,厚度分别为1040m和1241m,依据压实作用,恢复到早白垩纪沉积末的原始地层厚度分别为1330m和1585m,与西承留剖面白垩系原始厚度1500m基本一致。表明现今凹陷内的“残留”地层基本上为原始地层,理由是,晚白垩纪沉积期间,济源凹陷处于塌陷盆地演化阶段,地层厚度分布应较为稳定,差异不大。因此,晚白垩纪时期,济源凹陷内不存在一期大规模的抬升剥蚀作用。4　结论济源凹陷早第三纪末期存在一期明显的剥蚀作用,剥蚀厚度具有由西南到北东方向逐渐变小的特征,其中,盆地西南端剥蚀厚度约2500m左右,东北端约为500m左右;现今凹陷内白垩系“残留”地层的原始厚度与西承留剖面白垩系沉积厚度基本一致,表明现今凹陷内白垩系“残留”地层基本上为原始地层,晚白垩纪时济源凹陷不存在一期大规模的抬升剥蚀作用。[参考文献][1]　焦大庆,张洪年等.华北南部油气地质条件[M].北京:石油工业出版社,2009:141.[2]　关士聪.中国中新生代陆相盆地发育沉积与油气[M].北京:石油出版社,1987:116～126.

Abstract:JiYuanDepressionisamesozoic-cenozoicsuperimposedbasinandlocatedinthesouthwest-erntipoftheNorthChinaBasin.ItaffectsSaghydrocarbonaccumulation,resourcepotential,evaluationandchoiceoftheexplorationtarget,becausepeoplehasn'trealizedtheprimitivestratum'ssedimentarythicknessofMesozoiclatecretaceousandearlyTertiary.Itisshown:ThefinalstageofearlyTertiaryintheJiYuanDepressionexistsasessionofobviouserodingeffectanderosionthicknessgetsmallerfromsouthwesttothenorth-eastdirection;Itshowsthatresidualstratummainlyistheprimitivestratums'thicknessintoday'ssagofCretaceoussystemandJiYuanDepressiondon'texistalarge-scaleupliftrolef,'f'XfyKyY;D;B;;146内蒙古石油化工 2012年第13期　

olatecretaceouswhichtheresidualstratumsprimitivethicknessarethesameastheproilessthicknessiniChenliuoCretaceoussstem.ewords:JiuanepressionasinsrestoredErosionthicknessPrimitivedepositionthickness