黑龍江東部盆地群晚中生代層序地層學(xué)研究

陳秀艷 劉招君 何玉平 和鐘鏵 張?jiān)虑?/p>

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061；3.中海石油研究中心，北京 100027；4.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

黑龍江東部盆地群晚中生代層序地層學(xué)研究

陳秀艷1劉招君2何玉平3和鐘鏵2張?jiān)虑?，4

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061；3.中海石油研究中心，北京 100027；4.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

根據(jù)露頭、巖心、測(cè)井、地震、古生物及地化分析資料，建立三江、勃利、雞西及虎林盆地晚中生代層序地層格架。通過(guò)構(gòu)造事件、海侵事件、火山事件及各種事件引起的古生物變化和沉積旋回性進(jìn)行盆地間對(duì)比及演化特征分析，共識(shí)別出2個(gè)巨層序、5個(gè)超層序、20個(gè)層序。從下至上，超層序A至超層序E分別對(duì)應(yīng)擠壓階段、初始斷陷階段、整體沉降階段、再次引張裂陷及萎縮破壞階段。其中，城子河組至穆棱組超層序C全區(qū)發(fā)育，可進(jìn)一步識(shí)別為層序Ⅵ—Ⅷ，其發(fā)育遵循從東向西、從南向北逐漸擴(kuò)展的規(guī)律，沉積中心位于勃利盆地中部，因此其層序發(fā)育最全，個(gè)數(shù)最多。在此基礎(chǔ)上，分析了構(gòu)造和海平面變化是影響層序地層發(fā)育的主要因素。構(gòu)造沉降控制巨層序、超層序發(fā)育及盆地內(nèi)殘余層序展布，海平面變化控制層序演化過(guò)程。

晚中生代；層序地層對(duì)比；層序格架；黑龍江東部盆地群

黑龍江東部盆地群作為“大慶外圍找大慶”的重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)，目前已經(jīng)取得大量研究成果。前人根據(jù)現(xiàn)在盆地所處的地質(zhì)地貌格局認(rèn)為它們是分割的、孤立的斷陷盆地，各單元是獨(dú)立的含油氣系統(tǒng)［1-3］。然而，進(jìn)一步的研究結(jié)果表明現(xiàn)今各盆地城子河組至穆棱組時(shí)期沉積充填特征相似；在不同盆地中發(fā)育可對(duì)比的海相夾層［4-8］；盆地邊界斷層多為破壞性逆沖斷層［9］，并且未見邊緣相沉積。

這些證據(jù)表明：黑龍江東部現(xiàn)今孤立的盆地在城子河組至穆棱組時(shí)期為統(tǒng)一近海原型盆地。在此基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外近海陸相層序地層學(xué)理論，開展該地區(qū)層序地層學(xué)研究，對(duì)下一步油氣勘探具有重大指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黑龍江東部晚中生代盆地群處于不同的大地構(gòu)造單元，主體位于佳木斯地體之上。西以牡丹江斷裂為界與小興安嶺-張廣才嶺地塊相接；東以大和鎮(zhèn)斷裂為界與那丹哈達(dá)嶺地體毗鄰；南與興凱地體相鄰（見圖1）。

圖1 黑龍江東部大地構(gòu)造示意

區(qū)內(nèi)中生代盆地包括三江、勃利、雞西、虎林、湯原斷陷、鶴崗和寧安盆地，文中重點(diǎn)分析三江、勃利、雞西及虎林盆地北部七虎林河坳陷。研究區(qū)發(fā)育的中生代地層為雞西群和龍爪溝群，從下至上主要有上侏羅統(tǒng)綏濱組、東榮組；下白堊統(tǒng)滴道組（裴德組）、城子河組（七虎林組+云山組）、穆棱組（珠山組）、東山組；上白堊統(tǒng)猴石溝組、海浪組、七星河組、雁窩組（見表1）。

2 層序格架的建立與對(duì)比

研究區(qū)層序研究充分利用實(shí)測(cè)的19條野外地質(zhì)剖面，66口鉆井錄井和測(cè)井資料，9口井共計(jì)1 239.76 m巖心資料，以及12 774 km的二維地震資料。通過(guò)準(zhǔn)確識(shí)別層序界面，分別建立三江、勃利、雞西及虎林盆地侏羅系—白堊系層序地層格架。由于受構(gòu)造及沉積演化的影響，各盆地層序發(fā)育情況不同，在分析各盆地層序格架的基礎(chǔ)上，根據(jù)構(gòu)造事件、海侵事件、火山事件、升溫事件及各種事件引起的沉積旋回性，對(duì)比相似成因的層序界面，進(jìn)一步確定其等時(shí)性。其中，超層序的對(duì)比要分析上下界面構(gòu)造事件產(chǎn)生的區(qū)域性角度不整合，三級(jí)層序?qū)Ρ葎t要注意海侵事件及層序內(nèi)部沉積旋回相似性對(duì)比。如研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的超層序C，上下界面均為角度不整合或局部角度不整合，依據(jù)海侵期次、規(guī)模，煤層數(shù)量、旋回，古生物種類及局部構(gòu)造，可將超層序C中的三級(jí)層序進(jìn)行對(duì)比。

表1 黑龍江東部盆地群晚中生代層序地層劃分

3 研究區(qū)晚中生代層序格架特征

通過(guò)綜合對(duì)比分析，研究區(qū)共識(shí)別出2個(gè)巨層序、5個(gè)超層序、20個(gè)層序（見表1）。

3.1 超層序A

超層序A對(duì)應(yīng)晚侏羅世擠壓階段，僅在三江盆地綏濱坳陷發(fā)育，包括層序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。層序Ⅰ分布很局限，在地震SB-97線最東端有所揭示，層序Ⅱ、Ⅲ分布范圍逐漸增大，對(duì)應(yīng)地層受古地形影響在綏濱坳陷中部濱參1井附近相對(duì)較厚，向東西兩側(cè)減薄。

3.2 超層序B

超層序B對(duì)應(yīng)盆地初始斷陷階段。此時(shí)，綏濱地區(qū)隆升剝蝕，勃利盆地中部、虎林盆地北部及雞西盆地北部開始沉降，發(fā)育層序Ⅳ、Ⅴ。層序Ⅳ、Ⅴ中均含有火山巖夾層，體現(xiàn)出盆地初始斷陷的沉積特點(diǎn)。

3.3 超層序C、D

層序Ⅴ沉積后，經(jīng)過(guò)短暫的局部沉積間斷，黑龍江東部盆地群在初始裂陷基礎(chǔ)之上進(jìn)入整體沉降階段，形成統(tǒng)一弧后近海盆地，超層序C、D逐漸發(fā)育，成為研究區(qū)內(nèi)的主體層序。

超層序C對(duì)應(yīng)盆地整體沉降階段，可劃分為8個(gè)三級(jí)層序，層序Ⅵ—；超層序D為小規(guī)模的再次引張裂陷，劃分為層序、ⅩⅤ。層序Ⅵ—發(fā)育過(guò)程遵循從東向西、從南向北逐漸擴(kuò)展的規(guī)律，沉積中心位于勃利盆地中部，因此其層序發(fā)育最全，個(gè)數(shù)最多。

層序Ⅵ、Ⅶ是由于海水沿七虎林河坳陷進(jìn)入研究區(qū)而形成，沉積中心在虎參1井附近。層序Ⅷ分布范圍從虎林、勃利盆地向雞西盆地?cái)U(kuò)展，已經(jīng)波及到雞參1井，并且沉積中心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到勃參1、勃參2井附近。同時(shí)，在綏濱坳陷西北部濱1井再次接受沉積，發(fā)育層序Ⅷ，而西南部濱參1井不發(fā)育該層序，表明綏濱坳陷在城子河時(shí)期從北部開始沉降，并且伴隨有來(lái)自北部的海侵事件。

層序Ⅸ沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，東西向貫通虎林盆地及勃利盆地，沉積中心仍在勃利盆地，該時(shí)期是主要的成煤期。

3.4 超層序E

超層序E對(duì)應(yīng)盆地萎縮破壞階段，可識(shí)別出層序ⅩⅥ—ⅩⅩ，并且在三江盆地的前進(jìn)坳陷最發(fā)育，其他盆地剝蝕嚴(yán)重。這一階段，各盆地孤立存在，各盆地層序發(fā)育不受統(tǒng)一湖平面影響。

4 層序發(fā)育影響因素

控制層序形成的因素有：構(gòu)造沉降、海平面變化、沉積物供給速率、氣候等［10］。其中，構(gòu)造沉降和海平面變化是影響黑龍江東部晚中生代盆地群層序發(fā)育的最主要因素，而沉積物供給速率和氣候作為次要因素影響層序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和巖性組合。

4.1 構(gòu)造因素對(duì)層序的影響

研究表明，構(gòu)造作用是影響該區(qū)層序發(fā)育的主要因素，并且區(qū)域構(gòu)造主要控制一、二級(jí)層序（巨層序和超層序）的發(fā)育，局部構(gòu)造控制了現(xiàn)今盆地內(nèi)殘余層序及其展布。研究區(qū)內(nèi)上侏羅統(tǒng)與白堊系界面T4-3，東山組頂部界面T4（見表1）分別與燕山運(yùn)動(dòng)的第一幕和第三幕造成的區(qū)域不整合相對(duì)應(yīng)。東山組之后發(fā)生的構(gòu)造反轉(zhuǎn)規(guī)模較大，也使得各盆地在該時(shí)期形成明顯的角度不整合（見圖2）。

圖2 三江盆地綏濱坳陷地震剖面45線

進(jìn)一步通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)部分井構(gòu)造沉降史分析及剝蝕量計(jì)算，發(fā)現(xiàn)穆棱組與其上覆地層之間發(fā)生過(guò)局部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，局部的剝蝕作用使得現(xiàn)今盆地群中穆棱組（珠山組）三級(jí)層序以綏濱坳陷保留最完整，各層序體系域發(fā)育完整；其次為雞西盆地和勃利盆地；虎林盆地殘留保存最不完整。

4.2 海平面變化對(duì)陸相層序的影響

海平面變化對(duì)近海環(huán)境非海相層序發(fā)育的控制作用已有許多研究實(shí)例［11-12］，它能夠間接反映陸相環(huán)境下的層序特征。黑龍江東部晚中生代盆地群存在多期海侵事件。研究表明：城子河組早期，海侵最先來(lái)自虎林盆地東側(cè)，因此，下云山組層序Ⅵ、Ⅶ最早在虎林盆地和勃利盆地東部發(fā)育，稍后綏濱坳陷北部發(fā)生海侵，層序Ⅷ開始在綏濱發(fā)育。城子河組晚期和穆棱組早期2個(gè)方向的海侵達(dá)最大范圍，南北貫通，研究區(qū)內(nèi)形成統(tǒng)一近海盆地，受統(tǒng)一基準(zhǔn)面變化所影響，層序Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ在各盆地同步發(fā)育，而該時(shí)期也恰恰是全球海平面變化曲線上的最大海泛時(shí)期，同時(shí)也與二級(jí)層序最大湖平面相對(duì)應(yīng)。因此，對(duì)于近海的黑龍江東部晚中生代盆地群而言海侵直接影響層序發(fā)育特征。

其次，沉積物供給速率與其他因素一起共同起作用，它影響著層序內(nèi)部各體系域的特征及沉積時(shí)期的地層厚度［13］。而氣候主要影響層序內(nèi)部巖石組合、古生物組合和地球化學(xué)特征，由于城子河組沉積時(shí)期，氣候整體溫暖潮濕，因此是主要的成煤期。

5 結(jié)論及討論

綜合各種資料對(duì)比分析，將黑龍江東部晚中生代盆地群劃分為2個(gè)巨層序、5個(gè)超層序、20個(gè)層序。其中，超層序C城子河組和穆棱組在全區(qū)最發(fā)育，認(rèn)為黑龍江東部盆地群在該時(shí)期整體沉降為統(tǒng)一近海坳陷盆地，發(fā)育（扇）三角洲—濱淺湖—半深湖—湖底扇的沉積格局，并且伴隨有多次海侵事件［9］。綜合層序與沉積分析，城子河組與穆棱組應(yīng)為該區(qū)油氣勘探的重點(diǎn)層位。

下一步亟待解決的問(wèn)題有2個(gè)：1）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)如何破壞統(tǒng)一盆地、破壞的時(shí)間，以及破壞后的構(gòu)造格局哪些部位易于形成有利圈閉？2）統(tǒng)一大盆地圍繞烴源巖周圍有多個(gè)物源供給，哪些砂體能形成有效儲(chǔ)層？這些問(wèn)題的研究對(duì)下一步油氣勘探的突破具有重要意義。

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Research on sequence stratigraphy of Late Mesozoic in basin groups of East Heilongjiang

Chen Xiuyan1Liu Zhaojun2He Yuping3He Zhonghua2Zhang Yueqiao1，4
(1.School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.College of Earth Sciences,Jilin University, Changchun 130061,China;3.Petroleum Research Center,CNOOC,Beijing 100027,China;4.Research Institute of Petroleum Exploration &Development,PetroChina,Beijing 100083,China）

Based on the data analysis of outcrop,core,logging,seismic profile,palaeophyte and geochemistry,the sequence stratigraphic frameworks of Late Mesozoic in Sanjiang,Boli,Jixi and Hulin Basins are established in this paper.The comparison and the analysis of evolution characteristics among the basins are conducted in terms of the palaeontologica change and the sedimentary cycle caused by tectonic movements,ingression events,volcanic events.Two megasequences,five supersequences and twenty sequences are identified.Supersequence A to supersequence E separately correspond to the extruding stage,initial faulted stage, entire subsidence stage,extension faulted stage again and shrinking damage stage from upper to lower.When Chengzihe and Muleng Formation deposited,the supersequence C distributed widely over the area.It can be subdivided into sequenceⅥ-,developed gradually from east to west and from south to north.Sedimentary centre is located in the middle part of Boli Basin,so the quantity of sequence in it is the most.Tectonic and sea level changes are the main controlling factor of sequence stratigraphic development.The tectonic subsidence controls the megasequence,supersequence development and the distribution of relict sequences within basin. Sea level change dominates the sequence evolution.

Late Mesozoic;sequence stratigraphy correlation;sequence framework;basin groups of East Heilongjiang

國(guó)家專項(xiàng)“大慶探區(qū)外圍中、新生代斷陷盆地群演化與油氣遠(yuǎn)景”（XQ-2004-07-03）資助

TE121.3+4

：A

1005-8907（2011）02-158-04

2010-07-30；改回日期：2011-01-09。

陳秀艷，女，1979年生，在讀博士研究生，主攻礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。E-mail：xiuyanchen1004@163.com。

（編輯王淑玉）

陳秀艷，劉招君，何玉平，等.黑龍江東部盆地群晚中生代層序地層學(xué)研究［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：158-161. Chen Xiuyan，Liu Zhaojun，He Yuping，et al.Research on sequence stratigraphy of Late Mesozoic in basin groups of East Heilongjiang［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：158-161.