第23卷 第4期2009年8月
现 代 地 质
GE OS C I E NCE
Vol 123 No 14
Aug 12009
川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式
刘柳红
1,2
,朱如凯
1,2
,罗 平
1,2
,周川闽
1,2
,张兴阳
1,2
,翟文亮
1,2
(11中国石油勘探开发研究院,北京 100083;21中国石油天然气股份有限公司油气储层重点实验室,北京 100083)
收稿日期:2008212224;改回日期:2009205226;责任编辑:楼亚儿。
基金项目:国家重点基础研究发展计划“973”项目(2007CB209502);国家油气重大专项(2008ZX05001-02)。
作者简介:刘柳红,女,工程师,1977年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事沉积储层研究工作。
Email:llhong@petr ochina 1com 1cn 。
摘要:针对川中地区须五段—须六段,在大量露头观察、岩心描述基础上,结合测井和地震分析,认为研究区为典型的浅水三角洲。
根据煤岩产状、砂岩中植物颈干与碎片、河道底部冲刷程度、滞留沉积类型、层理类型等特征将浅水三角洲划分为上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘及前三角洲4种亚相。
并在此基础上,建立了两种浅水三角洲模式:一种为以须五段为代表的低物源供给浅水三角洲沉积模式;另一种为以须六段为代表的高物源供给浅水辫状河三角洲沉积模式。
低物源供给型的下三角洲平原发育的煤是良好烃源岩,高物源供给型的下三角洲平原分流河道及决口沉积为优质储层发育相带,两者匹配,构成良好的生储组合,是岩性油气藏勘探的重点区块。
关键词:浅水三角洲;辫状河;沉积模式;四川盆地;须家河组
中图分类号:TE12113 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2009)04-0667-09
Character isti cs and D epositi ona l M odels for the Sha llow 2wa ter D elt a s
of the 5th 26th I n terva l ,Xuji a he For ma ti on ,Upper Tr i a ssi c i n
Cen tra l S i chuan Ba si n ,Ch i n a
L I U L iu 2hong 1,2
,Z HU Ru 2kai 1,2
,LUO Ping 1,2
,Z HOU Chuan 2m in 1,2
,Z HANG Xing 2yang 1,2
,Z HA IWen 2liang
1,2
(11Research Institute of Petroleum Exploration and D evelop m ent,PetroChina,B eijing 100083,China;
21Key L aboratory for O il and Gas Reservoir ,PetroChina,B eijing 100083,China )
Abstract:The 5th 26th interval,of the upper part of Xujiahe For mati on,in Central Sichuan Basin,is the main studying stratu m in this paper 1Based on many outcr op s,cores,l ogging and seis m ic data,Xujiahe For mati on is one typ ical kind of shall o w 2water delta 1According t o the characteristics of coal r ocks,p lant stem s,leaves,channel scouring,lags,and the stratificati on,shall ow 2water delta could be divided int o four kinds of subfacies 1They are upper delta p lain,l ower delta p lain,delta fr ont and p r odelta 1T wo types of models f or shall ow 2water deltas are summarized in this paper 1The first is of l ow supp ly,i 1e 1the 5th interval 1The second is of high sup 2p ly,i 1e 1the 6th interval 1Coal r ocks on the l ower delta p lain of the delta with l ow supp ly are good s ource r ocks 1Sandst ones of distributary channel and crevasse s p lay on the l ower delta p lain of delta with high supp ly are the favorite reservoirs 1Favorable generating 2reserving asse mblages could be found on the l ower delta p lain of shall ow 2water delta,which is the maj or exp l orati on z one f or lithol ogical reservoirs 1
Key words:shall ow 2water delta;braided river;depositi onal model;Sichuan Basin;Xujiahe For mati on
0 引 言
浅水三角洲概念最早由Fisk 1961年提出,他将河控三角洲划分为深水型三角洲和浅水型三角
洲两种。
Post m a 1990年将低能盆地河控三角洲分为浅水三角洲和深水三角洲两大类,并指出数十
米水深浅水盆地内发育的三角洲为浅水三角洲[1]。
Donalds on 1974年及Cole man 1982年将浅水三角洲
划分为上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘与前三角洲等4个亚相[2-3]。
近年来,国内学者在不同沉积盆地研究中不断提出“浅水三角洲”沉积类型,在浅水三角洲发育条件、沉积相分布规律、聚煤作用等方面都进行了较为系统的研究[4],如焉耆盆地侏罗系三工河组浅水辫状河三角洲[5-7],渤中坳陷第三系浅水三角洲[8],松辽盆地北部东区葡萄花油层浅水三角洲[9],晋中北山西组浅水三角洲[10],鲁西河控浅水三角洲[11],山东腾南矿区山西组浅水三角洲[12],鄂尔多斯盆地中部下二叠统浅水三角洲[13],秦岭北麓晚二叠世辫状河三角洲[14]。
目前多数国内学者比较认同的是:浅水三角洲一般发育于湖底坡度小、河口区地形平缓的古地理背景下;河道和水下分流河道骨干砂体是浅水三角洲的典型特征。
四川盆地中部须家河组是近几年天然气勘探的热点,也是四川盆地天然气增储增产的重要层系。
前人针对须家河组沉积的研究多集中在四川盆地西部,川中一带近几年才受到关注。
川中须家河组岩性组合的最大特点是:须一段、须三段、须五段及须六段顶部为大套粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质页岩及煤的互层,并夹少量薄层细砂岩;须二段、须四段、须六段主体为大套中、粗砂岩。
大多数学者认为川中须家河组为一套潮湿气候下的三角洲沉积,并且主要产层以三角洲前缘为主[15];个别学者认为须二段、须四段、须六段为浅湖滩坝沉积,并提出了沉积模式[16]。
随着川中地区须家河组油气勘探的深入,明确该地区产层的砂体类型与分布规律是下一步提高勘探成功率的关键,同时对于发展和完善陆相湖盆沉积学具有重要理论意义。
1 区域地质背景
四川盆地中部位于龙泉山深断裂以东,华蓥山深断裂以西,北抵平昌—仪陇一线,南至仁寿—资中—大足一线以内(图1)。
该区在古生代处于相对隆起区,在中生代位于川南和川东隆起的斜坡位置。
川中一带基底是中基性岩浆岩组成的杂岩体,变质深,构成四川盆地中部刚性地块[17]。
基底性质直接影响了后期构造变动的强弱。
川中在晚三叠世,构造活动弱,倾角较小,地形平缓。
一方面,平缓的湖底地形导致三角洲在河口区卸载能力弱,是浅水三角洲形成的关键;另一方面,平缓的地形导致湖岸线在洪水期与枯水期摆动范围大,构成了“下三角洲平原”,这也是浅水三角洲的重要组成部分,同时也是洪水期大量碎屑物质卸载的地区。
此外,晚三叠世气候湿热,须一段、须三段、须五段煤岩在川中地区广泛发育,这也是浅水三角洲相划分的关键标志。
图1 研究区位置图
Fig11 The l ocati on map of the study area
2 相标志与亚相、微相划分
在详细观察并描述19口井岩心、6条野外露头剖面的基础上,分析了约90口井的测井资料以及5100k m2的地震资料,对比研究须五段、须六段沉积特征与发育规律,认为川中一带须家河组沉积深度总体位于浪基面以上,处于三角洲前缘与下三角洲平原的沉积区,未见前三角洲沉积,不具备吉尔伯特型三层结构,属于典型的浅水三角洲。
分流河道与水下分流河道为三角洲的骨架砂体。
川中一带主要为下三角洲平原和三角洲前缘亚相,下三角洲平原上广泛发育沼泽相,三角洲前缘以水下分流河道为主,河口坝规模小。
潮湿气候背景下的浅水型三角洲,仅靠泥岩的颜色来区分三角洲平原与三角洲前缘比较难,而且对于辫状河底载荷型三角洲,粒度较粗,波浪对于浅湖砂体的改造留下的痕迹也微乎其微,因此,单从某一方面的证据来判断平原与前缘似乎很难,需要从多方面寻找证据共同论证。
通过大量露头、岩
866现 代 地 质2009年
心观察,发现炭质泥岩与煤的发育程度、砂岩中植物颈干、植物碎片的发育程度、河道底部冲刷的程度、滞留沉积的类型等方面特征可以初步识别出上三角洲平原、下三角洲平原与前缘。
211 上三角洲平原
上三角洲平原是浅水三角洲长期的水上沉积部分,主要为牵引流沉积,由分流河道、分流河道间及溢岸沉积等微相组成;对于须六段辫状河浅水三角洲,分流河道间沉积保存差,一般不发育。
具体的标志如下:
(1)大型的河道侵蚀,滞留沉积以石英岩砾、硅化木(植物颈干)为主(图版Ⅰ中(a))。
(2)心滩沉积以河道砂坝(图版Ⅰ中(b))为主,表现为大型的高角度交错层理与块状构造。
212 下三角洲平原
由于地形平缓,湖盆在洪水期与枯水期之间的湖岸线摆动较大,导致大面积地区在洪水期处于水下,在枯水期处于水上,这些地区称之为下三角洲平原。
下三角洲平原以长期的牵引流和短暂的湖流、波浪及重力流作用为主。
以分流河道、分流间沼泽、分流间湾、洪泛湖泊、溢岸沉积、废弃河道等微相为主。
分流河道沉积有时以河道砂坝为主,有时以河道砂坪为主,分流河道间以炭质页岩为主,粉砂岩中可见水平层理、波状层理、生物扰动构造。
具体的标志如下:
(1)见河道侵蚀,滞留沉积以植物碎片、菱铁矿结核、深灰色泥砾为主(图版Ⅰ中(c))。
(2)沼泽沉积,靠近浅湖边缘及分流河道间多见,以炭质页岩、煤与粉砂岩互层为主(图版Ⅰ中
(d)),出现较多的薄层菱铁矿结核(图版Ⅰ中
(e)),泥岩中多见植物叶片。
可见水平层理、波状层理、生物扰动构造。
(3)废弃河道沉积。
在辫状河平原中,河道浅,尤其是下游,河水流线不固定,经常导致原有河道废弃。
(4)溢岸沉积。
一般为植物碎片、粉砂岩,见水平层理(图版Ⅰ中(f))。
在研究区经常见到在河道顶部出现密集的植物碎片,杂乱分布。
(5)河道间湾决口沉积。
在井下岩心中,经常见到数米厚的块状砂岩,并且呈向上变粗层理,测井曲线更为明显,植物碎屑及燧石无规则分布。
该种沉积应是河道在洪水期决口,洪水携带的粗粒砂质沉积物在早期河口间湾处快速卸载,而由于水体较浅、砂质较粗,波浪对河口卸载沉积物的改造作用较弱,因此呈现出块状层理。
213 三角洲前缘与浅湖沉积
三角洲前缘是湖岸线以内,常年位于水下的部分。
以牵引流、波浪、湖流的改造作用为主。
主要发育水下分流河道、河口坝、席状砂和水下分流河道间沉积。
以发育水下分流河道和河口坝为主。
与三角洲平原的主要区别在:该亚相的水下分流河道和河口坝砂体的粒度明显变细,水下分流河道一般由细粒砂岩组成,且伴随水下分流河道的多级次分流作用增强,粒度逐渐变细。
分流河道滞留沉积以泥砾为主,分流河道间以泥岩为主,并且出现的频率增大,河道冲刷作用弱。
主要证据如下:
(1)三角洲前缘水下分流河道浪成波状交错层理(图版Ⅰ中(g))与流水型交错层理共生,这是水下分流河道的主要特点。
(2)三角洲前缘水下分流河道底部冲刷作用弱,底部以泥砾沉积为主(图版Ⅰ中(h))。
(3)三角洲前缘水下分流河道间可见砂纹层理(图版Ⅰ中(i))、生物垂直钻孔。
(4)三角洲前缘河口坝具反韵律结构,发育波状层理、爬升沙纹层理和滑塌变形层理(图版Ⅰ中(j)),GR测井曲线呈漏斗形或微齿箱形或二者的组合形态。
(5)浅湖沉积主要由浅湖滩坝、浅湖泥、浅湖页岩及浅湖灰岩等组成,常见生物垂直钻孔、波状层理、沙纹层理等构造。
3 须五段、须六段沉积相分布规律
311 纵向沉积相分布规律
须五段取心少,录井资料可信度差,笔者结合川中须家河组取心段不同类型岩相的测井相特征,建立岩相—测井相模板,并参考野外露头特征,重新识别岩性,在此基础上进行亚相划分。
须五段主要为一套炭质页岩、煤、泥岩与粉砂岩夹细砂岩沉积(图2)。
自下向上,可以识别出3次湖泛,2次湖侵与3次湖退构成了须五段内部的前缘相—下平原相的旋回性沉积。
初次湖泛位于须五段底部或近底部,末次湖泛位于须五段近顶部,首末两次湖泛的区域性分布特征表明:须五段作为岩性段在川中具有可对比性。
每次最大湖泛均表现为一套深灰色泥岩与粉砂岩沉积,偶夹薄层炭质页岩,为三角洲前缘—浅湖沉积。
第二次湖侵—湖退导致川中地区从下平原的沼泽相沉积过
966
第4期刘柳红等:川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式
刘柳红等:川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式 图版
I
(a)河道底部外源石英岩砾石;(b)心滩以河道砂坝组合为主;(c)底部菱铁矿结核砾;(d)煤与粉砂岩互层;
(e)菱铁矿结核层;(f)溢岸粉砂岩;(g)波纹层理;(h)河道底部泥砾;(i)纹层状泥质粉砂岩;(j)变形层理
076现 代 地 质2009年
图2 G101井须五段纵向沉积演化图(据测井解释)
Fig
12 The sedi m entary evoluti on sketch of the 5th interval in Xujiahe For mati on (based on l ogging data )
渡到前缘沉积,又演化为下平原的沼泽相沉积,总体体现了低可容纳空间、低物源供应的沉积背景。
第三次湖退—湖侵使得川中地区从下平原的分流河道—河道间沼泽沉积演化为前缘沉积,最后又演变为三角洲前缘的分流河道沉积,这次湖退—湖侵过程体现了低可容纳空间—中等物源供应的沉积背景。
须六段取心多而全,以G101井取心段为例,总体为一套浅灰色中砂岩,向上粒度逐渐变细,顶部为深灰色泥岩与煤的互层沉积,约20m 厚(图3)。
自下向上,经历了下三角洲平原—三角洲前缘—湖沼的演化序列。
下三角洲平原主要为
分流河道沉积,偶夹分流河道间粉砂岩,分流河道以块状层理为主,局部见低角度交错层理,广泛分布植物碎片及泥砾,并向上呈现植物碎片逐渐减少、泥砾逐渐增多的趋势;底部见少量石英岩砾沉积,多处见到菱铁矿结核砾沉积。
三角洲前缘主要为水下分流河道与分流河道间沉积,分流河道砂岩中表现为低角度交错层理、平行层理,并时常见到浪成砂纹层理;河道间沉积为灰色粉砂质泥岩,可见爬升层理。
湖沼相表现为一套粉砂质泥岩与煤的互层沉积。
312 平面沉积相分布规律
须五段沉积时期,主要沉积中心位于盆地西
1
76 第4期刘柳红等:川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式
图3 G101井须六段纵向沉积演化图(
据岩心观察)
Fig 13 The sedi m entary devoluti on sketch of the 6th interval in Xujiahe For mati on (based on cores )
部,川中一带为广泛的浅湖—下三角洲平原环境。
Q1井—LS1井—P21井—W 5井以西为半深湖—深湖沉积,遂南—龙女寺—白庙—西充—公山庙一带为浅湖—三角洲前缘沉积,其他地区为下三角洲平原沉积(图4)。
半深湖—深湖沉积以沉积厚
度显著增大为典型特征,测井曲线特征为高伽马、低电阻率,伽马曲线为锯齿状;浅湖区以比较稳定的粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层,三角洲前缘
以水下分流河道为主,可见小规模的河口坝沉积;下三角洲平原以浅湖边缘沼泽相与分流河道间沼泽相为典型特征。
须六段沉积时期,以G14井、G126井、G106
井、G111井、X1井一线为分界线(图5),该分界线之西北地区为浅湖沉积区,东南地区为下平原276现 代 地 质2009年
图4 川中须五段平面沉积相图
Fig 14 The
paleographic map of the 5th interval in Xujiahe For mati on,in Central Sichuan Basin
图5 G 气田须六段平面沉积相图
Fig 15 The paleographic map of the 6th interval in Xujiahe For mati on in Gasfield G
3
76 第4期刘柳红等:川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式
沉积区。
三角洲前缘区的岩性为浅灰色细砂岩,
以水下分流河道与小型河口坝为特征,水下分流河道以交错层理为主,并可见波状层理;河口坝厚度薄,一般为015～1m ,常见波状层理及砂纹层理。
下三角洲平原以分流河道为主,河道间沉积以炭质页岩为特征,分流河道中常见菱铁矿结核与植物碎片。
4 沉积模式川中地区须家河组为扬子地台上的一套含煤地层,构造活动弱,为典型的湿热气候、地形平缓背景下的浅水三角洲沉积。
须五段为一套煤、炭质页岩与粉砂岩互层的细粒沉积,代表了低物
源供给的浅水三角洲沉积类型;须六段为一套中—厚层中砂岩沉积,代表了高物源供给的浅水三角洲沉积类型。
这两种类型的三角洲沉积特征基本上代表了须家河组其他段的沉积特点。
411 低物源供给的浅水三角洲沉积模式
上三角洲平原的主要微相类型为分流河道,分流河道间以树沼为主;下三角洲平原的微相类
型类似于上三角洲平原,最主要的差别是近湖边
缘为条带状分布的沼泽相,沼泽类型以草沼为主,
河道间一般沼泽化。
三角洲前缘相对不发育,以水下分流河道为主,河口坝规模较小(图6)。
412 高物源供给的浅水三角洲沉积模式
上三角洲平原的主要微相类型以分流河道为
图6 须五段低物源供给浅水三角洲沉积模式
Fig 16 The sedi m entary model of shall ow delta with l ow supp ly of the 5th interval in Xujiahe For mati
on
图7 须六段高物源供给浅水三角洲沉积模式
Fig 17 The sedi m entary model of shall ow delta with high supp ly of the 6th interval in Xujiahe For mati on
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主,分流河道间保存差,岩相组合见图7中A,滞留沉积以外源的石英岩砾为主,分流河道以大型的槽状交错层理、高角度交错层理为主。
下三角洲平原微相多样化,以分流河道为主,可见分流间沼泽、废弃河道、分流间湾、分流间决口沉积、洪泛湖泊等微相。
垂向岩相组合见图7中B,与上三角洲平原相比,河道底部侵蚀能力减弱,滞留沉积以植物碎片、菱铁矿结核砾与泥砾为主;河道砂岩特征以高角度交错层理与低角度交错层理为主,也可见少量平行层理;河道间以炭质页岩与煤为主,岩相组合见图7中E;河道间湾决口沉积一般为块状反韵律中砂岩,零星散布一些泥砾,岩相组合见图7中D;洪泛湖泊沉积岩相组合见图7中F。
三角洲前缘以水下分流河道为主,河口坝规模较小,主要的岩相组合见图7中C,河道底部侵蚀弱,少数河道底部可见泥砾沉积,水下分流河道以低角度层理与平行层理为主,并经常伴有波状交错层理,分流河道间一般为纹层状泥岩,粉砂岩中多见爬升层理(图7)。
5 结论与认识
(1)潮湿气候下浅水三角洲平原在河道冲刷特点、河道微相组合、河道间岩相构成等方面存在明显的二分性,可以分为上三角洲平原与下三角洲平原。
(2)上三角洲平原分流河道间沉积在高物源供应的前提下保存差,下三角洲平原分流河道间一般为沼泽相沉积,并且靠近浅湖边缘存在条带状沼泽分布,沼泽相的主要岩性组合一般为炭质页岩与煤、粉砂岩互层,可见植物碎片。
(3)上三角洲平原的分流河道一般以高角度的槽状交错层理、楔状层理为主,侵蚀能力强,滞留沉积以外源砾为主;下三角洲平原的分流河道一般以低角度交错层理为主,滞留沉积以植物碎片、菱铁矿结核砾为主;三角洲前缘的水下分流河道侵蚀能力弱,滞留沉积少见,一般以泥砾为主。
(4)低物源供应型浅水三角洲的下平原存在沼泽相的煤岩沉积,是重要的烃源岩;高物源供应型浅水三角洲下平原的分流河道及决口沉积存在优质储层,两者相匹配可以形成自生自储式的生储组合,从而构成良好的岩性圈闭。
参考文献:
[1] Post m a G.An analysis of the variati on in delta architecture[J].
Terra Nova,1990,2(2):124-130.
[2] Donalds on A C.Pennsylvanian sedi m entati on of central Appala2
chians[J].Special Papers of the Geol ogical S ociety of America,
1974,148(5):47-48.
[3] Cole man J M,Pri or D B.Deltaic envir onments of depositi on
[M]//Scholle P A,Sp rarlng D.Sandst one Depositi onal Envi2
r onments.AAPG Memoir.Tulsa,Okla:American A ss ociati on of
Petr oleum Geol ogists,1982,31:139-178.
[4] 邹才能,赵文智,张兴阳,等.大型敞流坳陷湖盆浅水三角
洲与湖盆中心砂体的形成与分布[J].地质学报,2008,
82(6):813-825.
[5] 龙国清,郑俊峰,黄郑,等.宝浪油田侏罗系三工河组浅水
辫状河三角洲沉积模式研究[J].河南石油,2002,16(2):
4-6.
[6] 王家豪,姚光庆,赵彦超.浅水辫状河三角洲发育区短期
基准面旋回划分及储层宏观特征分析[J].沉积学报,
2004,22(1):87-94.
[7] 谢辉.浅水粗粒辫状河三角洲沉积微相特征与油气产能的
关系———以焉耆盆地宝浪油田为例[J].地球科学与环境
学报,2004,26(4):37-40.
[8] 加东辉,吴小红,赵利昌,等.渤中25-1南油田浅水三角
洲各微相粒度特征分析[J].沉积与特提斯地质,2005,
25(4):87-94.
[9] 楼章华,袁笛,金爱民.松辽盆地北部浅水三角洲前缘砂
体类型特征与沉积动力学过程分析[J].浙江大学学报,
2004,31(2):211-215.
[10] 郭英海,刘焕杰,李壮福,等.晋中北山西组浅水三角洲
沉积特征及聚煤作用[J].中国矿业大学学报,1995,24
(1):64-70.
[11] 李增学,魏久传,李守春.鲁西河控浅水三角洲沉积体系
及煤聚集规律[J].煤田地质与勘探,1995,23(2):7
-12.
[12] 薛庆远.山东腾南矿区山西组浅水三角洲的沉积构成和聚
煤特征[J].中国矿业大学学报,1995,24(2):43-51. [13] 何义中,陈洪德,张锦泉.鄂尔多斯盆地中部石炭—二叠
系两类三角洲沉积机理探讨[J].石油与天然气地质,
2001,22(1):68-71.
[14] 郑超,李宝芳.秦岭北麓晚二叠世平顶山段辫状河—辫状
三角洲沉积体系及其构造涵义[J].现代地质,2003,17
(4):415-420.
[15] 张金亮,王宝清.四川盆地中西部上三叠统沉积相[J].西
安石油学院学报,2000,15(2):1-6.
[16] 侯方浩,蒋裕强,方少仙,等.四川盆地上三叠统香溪群组
二段和四段砂岩沉积模式[J].石油学报,2005,26(2):
30-37.
[17] 童崇光.四川盆地构造演化与油气聚集[M].北京:地质
出版社,1992:20-21.
576
第4期刘柳红等:川中地区须五段—须六段浅水三角洲沉积特征与模式。
