快速水進與緩慢水退：克拉通盆地典型準層序特征及其對儲層發(fā)育控制作用

蘭朝利 （石油工程教育部重點實驗室 （中國石油大學 （北京）），北京102249）

楊明慧 （油氣資源與探測國家重點實驗室 （中國石油大學 （北京）），北京102249）

克拉通盆地指發(fā)育在克拉通地塊之上的沉積盆地，具有沉積厚度大、沉積類型穩(wěn)定和沉積范圍廣闊的典型特征，其形成機制主要包括：①大陸巖石圈伸展減薄導致的裂谷作用；②巖漿侵位、熱散失導致的冷卻收縮或巖漿噴發(fā)引起的補償沉降；③沉積物負荷沉降；④構(gòu)造擠壓導致的沉降等[1～4]?？死ㄅ璧赝ǔ＝?jīng)歷海、陸多期演化，形成多套生儲蓋組合，圈閉類型以巖性、基底隆起構(gòu)造、地層－巖性和背斜圈閉為主，成藏規(guī)律復雜[1，2，4]。

盡管克拉通盆地在其演化過程中經(jīng)歷了被動大陸邊緣、前陸盆地，直至陸內(nèi)坳陷演化階段，但由于在幾百萬乃至幾千萬年間其位置幾乎保持在海平面附近的幾十米范圍內(nèi)[1]，因此通常具有沉積水體淺、沉積地形坡度小、水體進退頻繁的特征，相應堆積沉積物互層型韻律特征清晰。李增學[5]認為陸表海（克拉通盆地的一種）層序構(gòu)成為海侵體系域與高位體系域，缺乏低位體系域，且海侵體系域一般由1～2個準層序組成，而高位體系域包括多個準層序，即海侵體系域持續(xù)過程遠較海退過程短。周雁等[6]和梁西文等[7]提出克拉通盆地層序樣式發(fā)育T、H和TH共3種類型，通常以H型為主，即緩慢海退期高位體系域厚度大于快速海侵期海侵體系域厚度。那么，克拉通盆地準層序特征如何？其準層序內(nèi)儲層分布怎樣？筆者通過對克拉通盆地邊緣和克拉通內(nèi)盆地典型準層序解剖，總結(jié)其準層序發(fā)育特征，并探討其對儲層的控制作用。

1 湖泊三角洲準層序

晚三疊世，鄂爾多斯盆地延長組發(fā)育了大型克拉通內(nèi)坳陷型三角洲－湖泊沉積體系。延長組內(nèi)部根據(jù)湖侵泥巖或凝灰?guī)r分布可劃分為10個油層組，自下而上為長10油層組到長1油層組。延長組頂、底均為Ⅰ型不整合，由此將其限定為一個Ⅰ型層序[8]。其中，長10油層組為低位體系域，長9油層組－長7油層組為湖侵體系域，長6油層組－長1油層組為高位體系域。以靖安油田柳133井為例，其高位體系域準層序由一系列湖侵期細粒沉積與湖退期三角洲砂巖互層，其準層序發(fā)育特征如下：①快速湖侵期，形成以前三角洲或半深湖環(huán)境深灰色或灰黑色泥巖為主沉積，厚度較薄，局部夾薄層濁積巖；②緩慢湖退期，堆積厚度較大的細砂巖，塊狀層理以及楔狀、槽狀和板狀交錯層理發(fā)育，為三角洲前緣遠砂壩、河口壩或水下分流河道沉積。儲層主要發(fā)育在該類準層序中、上部湖退期沉積的細砂巖中，而湖侵期以泥巖為主，儲層不發(fā)育 （圖1）。

2 潮間－潮上帶白云巖準層序

鄂爾多斯盆地中部靖邊氣田中奧陶統(tǒng)馬家溝組 （O2m）為華北克拉通臺地內(nèi)部碳酸鹽巖局限臺地沉積，其上部馬五段 （O2m5）發(fā)育5個亞段其中為白云巖、泥質(zhì)白云巖、膏質(zhì)白云巖、云質(zhì)膏巖與云質(zhì)泥巖互層，為灰?guī)r沉積。5個亞段分別組成5個準層序組，其內(nèi)可進一步劃分出不同的準層序，分別與各亞段的小層對應，共包括12個準層序[9，10]。以靖邊氣田中東部統(tǒng)5井O2m5上部準層序為例，其準層序特征如下：①快速海侵期，形成薄層泥巖 （含凝灰質(zhì)或云質(zhì)）或泥質(zhì)白云巖，為潮間帶或瀉湖沉積，厚度多在0.2～0.5m；②緩慢海退期，堆積了潮間帶云坪細粉晶白云巖，或潮上帶泥云坪泥質(zhì)白云巖，或潮上帶薩布哈含硬石膏結(jié)核鑄模孔的細粉晶白云巖，厚度主要分布在1.0～3.0m。儲層主要發(fā)育在準層序中、上部海退期的潮間帶云坪或潮上帶薩布哈環(huán)境，快速海侵期白云石和硬石膏不發(fā)育，不利于儲層發(fā)育（圖2）。

圖1 克拉通內(nèi)盆地三角洲準層序特征

3 淺海礁準層序

圖2 克拉通盆地潮間－潮上帶白云巖準層序特征

位于揚子克拉通邊緣貴陽烏當?shù)南略鐘W陶統(tǒng)自下而上發(fā)育了桐梓組 （O1t）白云巖、紅花園組 （O1h）灰?guī)r、泥潭組 （O1nu）砂泥巖和泥潭組下段 （O1nL）碎屑巖－灰?guī)r互層，中奧陶統(tǒng)沉積了十字鋪組 （O2s）和寶塔組 （O2b）灰?guī)r[11]。早－中奧陶統(tǒng)5個組構(gòu)成3個層序，以頂部層序的O2b礁準層序為例，其典型準層序構(gòu)成為：①下部薄層泥巖或鈣質(zhì)泥巖（1～5mm），為灰泥供應受限的陸架環(huán)境沉積，代表了一次快速水進期淹沒事件；②上部厚層鮞?；?guī)r、生屑灰?guī)r和砂屑灰?guī)r，其厚度約1.6m，頂部出現(xiàn)珊瑚格架灰?guī)r，為碳酸鹽礁相或灘相沉積，代表了一次緩慢海退期沉積水體緩慢變淺的過程。在這類準層序中，儲層發(fā)育在準層序緩慢海退期中、上部礁灘相的生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、砂屑灰?guī)r和格架灰?guī)r中，越向上，儲層質(zhì)量越好，而在快速水進期，主要堆積了陸架環(huán)境細粒巖性，儲層不發(fā)育 （圖3）。

4 陸表海含煤層系準層序

以魯西陸表海含煤層系準層序為例，其準層序發(fā)育4類：①碳酸鹽臺地相→潮坪相組合→潮坪泥炭沼澤相；②碳酸鹽臺地相→瀉湖相組合→濱海沼澤及泥炭沼澤相；③碳酸鹽臺地相→障壁壩組合→壩后沼澤及泥炭沼澤相；④前三角洲相→淺水三角洲平原亞相→沼澤及泥炭沼澤相[12，13]。這些準層序構(gòu)成均表現(xiàn)為快速海侵期形成厚度較薄的海相灰?guī)r、泥灰?guī)r，緩慢海退期形成砂巖、泥巖與煤系，尤其是厚層煤層更是代表了海水的緩慢退卻過程。儲層主要發(fā)育在海退期中、上部的潮道、障壁島以及三角洲平原分流河道環(huán)境沉積的粗粒砂巖中。

圖3 克拉通盆地邊緣礁準層序特征 （據(jù)文獻 [11]，有修改）

5 討論

陸表海層序地層學研究表明其海侵具有突發(fā)性，因此海侵過程是相對短暫的[4，13～15]，表現(xiàn)為常形成薄煤層。從上述克拉通盆地的典型準層序發(fā)育特征來看，均具有快速水進和緩慢水退的特征，其沉積物堆積樣式表現(xiàn)為快速水進期的退積 （欠補償或饑餓沉積）和緩慢水退期的加積和 （或）進積，形成薄層深水與厚層淺水 （或逐漸變淺）地層組合。上揚子克拉通南緣中泥盆統(tǒng)－石炭系的五級層序具有相似的特征[16]。因此，可以認為克拉通盆地準層序具有快速水進與緩慢水退的特征。從克拉通盆地本身的沉積環(huán)境來看，也與這種特征是相適應的?？死ㄅ璧氐途彽某练e地形和廣闊的沉積場所決定了海平面必須快速上升才能使得整個沉積盆地同時被水體覆蓋，否則水體能量將被消耗在遠岸地帶而難以形成盆地級的水進。另一方面，從克拉通盆地的沉降機制來看，盆地沉降的事件性觸發(fā)機制是導致其快速水進的根本原因，而快速水進后形成的巨大可容空間則需要足夠的時間才能夠得以完全堆積。

在克拉通盆地準層序快速水進期，由于沉積水體迅速加深，可容空間增大遠大于碎屑供應速度，粗粒碎屑供應受限，沉積物以靜水懸浮沉降堆積泥巖、泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)泥巖為主，由于水動力弱，因此抗壓實能力弱，形成致密巖性。隨后的緩慢水退期，碎屑供應速度大于可容空間增大速度，可容空間逐漸減小，沉積環(huán)境水動力逐漸增強，粗碎屑供應逐漸增加，因此在緩慢水退的中－后期，沉積水體變淺，多沉積粒度較粗的碎屑巖 （細砂巖、中砂巖和粗砂巖）和碳酸鹽巖 （生物礁、顆?；?guī)r、泥粒灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、粉晶白云巖和細晶白云巖），這些粗巖性抗壓實能力更強，更易保存粒間孔或晶間孔，因此更有利于儲層形成。

總結(jié)起來，克拉通盆地準層序具有快速水進和緩慢水退的特征，形成了薄層退積與厚層加積和（或）進積的沉積組合。這種準層序特征是由克拉通盆地的事件性沉降機制決定的，并對準層序內(nèi)儲層分布施加了控制作用，即在克拉通準層序的緩慢水退期，隨著可容空間的逐漸減小，沉積環(huán)境水動力逐漸增強，粗碎屑供應逐漸增加，儲層物性變好。

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