盐城凹陷南洋次凹作为盐阜地区的重要勘探地区,在阜一段沉积环境的研究尚且存在争议,沉积环境研究的根本是沉积水动力条件,而粒度特征是分析判断沉积水动力条件的关键。在岩心观察的基础上,利用大量粒度特征分析资料,分析了盐城凹陷南洋次凹阜宁组一段砂砾岩C-M图、粒度概率累积曲线反映的沉积水动力条件,总结了研究区阜宁组阜一段辨状河三角洲前缘、扇三角洲前缘沉积水下分流河道微相的粒度概率累积曲线组合特征。C-M图表明该区阜一段牵引流与重力流并存,粒度概率累积曲线表明该区辨状河三角洲前缘水下分流河道微相有“两跳一悬式”;扇三角洲前缘水下分流河道微相有“一跳一悬两段式”、“一跳一悬夹过渡式”、“一滚一悬多跳式”以及“一跳多悬夹过渡式”。依据对研究区粒度特征的分析,为还原古沉积环境以及划分沉积相提供重要依据。 As an important exploration area in Yanfu area, the study of sedimentary environment in Nanyang sub-sag of Yancheng Sag is still controversial. The fundamental research of sedimentary environment is the sedimentary hydrodynamic conditions, and the grain size characteristics are the key to analyze and judge the sedimentary hydrodynamic conditions. On the basis of core observation, use a large number of granularity characteristics analysis data to analyze the glutenite concave funing group C-M figure of Yancheng sag of Nanyang time period and sedimentary hydrodynamic conditions reflected by grain size probability cumulative curves, summarize combination characteristics of grain size of cumulative probability curves of subaqueous distributary channel microfacies in the bian river delta front and fan delta front of the first of member Funing group in the research area. The C-M diagram shows that the traction flow and gravity flow coexist in the Fu1 section of this area, and the particle size probability accumulation curve shows that the subaqueous distributary channel microfacies in the delta front of the differentiating river in this area have “two jumps and one suspension”. The subaqueous distributary channel microfacies of fan delta front include “one-hop one-suspension two-section type”, “one-hop one-suspension transition type”, “one-roll one-suspension multi-jump type” and “one-hop multi-suspension transition type”. Based on the analysis of grain size characteristics of the study area, it provides an important basis for the reduction of paleo-sedimentary environment and the division of sedimentary facies.
盐城凹陷南洋次凹作为盐阜地区的重要勘探地区,在阜一段沉积环境的研究尚且存在争议,沉积环境研究的根本是沉积水动力条件,而粒度特征是分析判断沉积水动力条件的关键。在岩心观察的基础上,利用大量粒度特征分析资料,分析了盐城凹陷南洋次凹阜宁组一段砂砾岩C-M图、粒度概率累积曲线反映的沉积水动力条件,总结了研究区阜宁组阜一段辨状河三角洲前缘、扇三角洲前缘沉积水下分流河道微相的粒度概率累积曲线组合特征。C-M图表明该区阜一段牵引流与重力流并存,粒度概率累积曲线表明该区辨状河三角洲前缘水下分流河道微相有“两跳一悬式”;扇三角洲前缘水下分流河道微相有“一跳一悬两段式”、“一跳一悬夹过渡式”、“一滚一悬多跳式”以及“一跳多悬夹过渡式”。依据对研究区粒度特征的分析,为还原古沉积环境以及划分沉积相提供重要依据。
粒度概率累计曲线组合特征,C-M图,扇三角洲,辨状河三角洲,阜一段,盐城凹陷
Ziyi Yang
North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei
Received: Aug. 5th, 2022; accepted: Sep. 8th, 2022; published: Sep. 15th, 2022
As an important exploration area in Yanfu area, the study of sedimentary environment in Nanyang sub-sag of Yancheng Sag is still controversial. The fundamental research of sedimentary environment is the sedimentary hydrodynamic conditions, and the grain size characteristics are the key to analyze and judge the sedimentary hydrodynamic conditions. On the basis of core observation, use a large number of granularity characteristics analysis data to analyze the glutenite concave funing group C-M figure of Yancheng sag of Nanyang time period and sedimentary hydrodynamic conditions reflected by grain size probability cumulative curves, summarize combination characteristics of grain size of cumulative probability curves of subaqueous distributary channel microfacies in the bian river delta front and fan delta front of the first of member Funing group in the research area. The C-M diagram shows that the traction flow and gravity flow coexist in the Fu1 section of this area, and the particle size probability accumulation curve shows that the subaqueous distributary channel microfacies in the delta front of the differentiating river in this area have “two jumps and one suspension”. The subaqueous distributary channel microfacies of fan delta front include “one-hop one-suspension two-section type”, “one-hop one-suspension transition type”, “one-roll one-suspension multi-jump type” and “one-hop multi-suspension transition type”. Based on the analysis of grain size characteristics of the study area, it provides an important basis for the reduction of paleo-sedimentary environment and the division of sedimentary facies.
Keywords:Grain Size Probability Cumulative Curve Combination Characteristics, C-M Figure, Fan Delta, Striate River Delta, First Member of Funing Formation, Yancheng Sag
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在油气资源勘探过程中,沉积相的划分对其有着指向性意义,而粒度特征研究是影响沉积相划分的重要因素之一。沉积岩的粒度是受搬运介质、搬运方式和沉积环境等因素控制的 [
三角洲是河流在一个相对稳定的水体中或紧靠水体处形成的、部分露出水面的一种沉积物 [
其中扇三角洲大多数以洪流沉积为主,由于其紧邻着物源区的盆地边缘,故物源供给非常充足,扇三角洲整体分布的范围较小,同时具备牵引流和重力流的特点,其沉积结构整体表现为粗粒、分选及磨圆差的混杂结构 [
由于扇三角洲大多数以洪流沉积为主,辨状河三角洲沉积位置又距离物源区较近,故扇三角洲和辨状河三角洲沉积都具有复合水动力机制,兼具牵引流、重力流的特点,这就使其沉积作用的过程较为复杂 [
苏北盆地位于江苏省东北部,是中国东南部最大的中新生代盆地 [
图1. 苏北盆地构造单元划分图
盐城凹陷位于苏北盆地盐阜坳陷东部,由北至南分别为新洋次凹、中央断隆和南洋次凹三个构造单元,其中中央断隆从中央将盐城凹陷划分为南北两个构造单元,分别是北部的新洋次凹和南部的南洋次凹,本文研究区为盐城凹陷南部的南洋次凹,北邻中央断隆,建湖隆起为南部边界,东部与黄海相邻,西部以塘洼–大喇叭凸起为边界(图2),盐城凹陷在阜宁组时期构造活动以扩张运动为主要特征,该时期由吴堡运动开始,吴堡事件造成的盆地抬升具有东强西弱特点,阜宁组残留厚度由西向东总体减薄,并造成先从北东向断块沿倾向的差异抬升,形成北东走向的半地堑断陷构造。盐城凹陷目的层阜宁组残留地层,盐参1井附近阜宁组残留厚度达到了1200 m,其中阜一段时期地层厚度一般为300~1100 m,岩性棕色、棕褐色泥岩与浅棕色、灰白色细砂岩、粉砂岩不等厚互层,底部见含砾中砂岩,上部夹灰色泥岩,局部见辉绿岩侵入。
图2. 苏北盆地盐城凹陷构造单元划分图
南洋次凹历经多年的勘探,已经发现了新朱1块油藏,其中朱家墩油藏富集层段主要集中在阜一段,截至2000年探明程度仅为5.77% [
本文通过岩心资料,测录井资料、粒度概率累积曲线组合特征以及C-M图等综合分析,得出南洋次凹在阜一段沉积时期发育辨状河三角洲沉积和扇三角洲沉积。
盐城凹陷内,上白垩统-古近系地层发育广泛,自下而上分别为泰州组(K2t)、阜宁组(E1f)、戴南组(E2d)。其中阜宁组自下而上可以分为阜一段(E1f1)、阜二段(E1f2)、阜三段(E1f3)和阜四段(E1f4)。
本文研究的目的层段为E1f1,沉积地层的岩性和厚度自下而上叙述如下(图3),E1f1厚度一般为300~1000 m,底部见含砾中砂岩,上部夹灰色泥岩,岩性棕色、棕褐色泥岩与浅棕色、灰白色细砂岩、粉砂岩不等厚互层。E1f2厚约200~350 m,下部灰黑色泥岩、灰质泥岩夹生物灰岩、鲕粒灰岩、粉细砂岩。E1f3厚一般250~350 m,灰、深灰色泥岩与灰色泥质粉砂岩、细砂岩不等厚互层。E1f4厚一般100~350 m,下部主要为深灰色泥岩与同色粉砂质泥岩互层,上部灰黑色泥岩夹同色薄层泥灰岩、泥云岩、油页岩。
南洋次凹在阜一段主要为分流河道沉积,岩性以灰色不等粒砂岩,中砂岩、细砂岩以及粉砂岩、泥岩为主,有部分砂砾岩,研究区内三角洲具体沉积构造类型有叠覆冲刷,波状层理,牵引流成因的基质支撑砾岩,颗粒支撑砾岩,砂质碎屑流,牵引流与砂质碎屑流交互沉积等(图4),本文通过对盐城凹陷南洋次凹阜一段的岩心取样、分析,选择了盐城4井、盐城2井等进行了精细分析并绘制了大量岩心样本粒度概率累计曲线,对水下分流河道微相的粒度特征做探讨和总结。
图3. 3盐城凹陷泰州组–戴南组地层框架图
图4. (A) 盐城4井,3652.19 m,E1f1,牵引流成因的叠覆冲刷;(B) 盐城2井-3811.63 m-E1f1-小型冲刷面,脉状层理,正旋回;(C) 盐城4井-3651.99 m-E1f1-基质支撑、颗粒支撑砾岩,砂质碎屑流;(D) 盐城4井-3651.22 m-E1f1-砂质碎屑流沉积;(E) 盐城4井-3651.14 m-E1f1-牵引流成因的颗粒(基质)支撑砾岩;(F) 盐城4井-3650.33 m-E1f1-牵引流与砂质碎屑流交互沉积;(G) 盐城2井-3836.6 m-E1f1-基质(颗粒)支撑砾岩,砂质碎屑流沉积,深灰色泥岩;(H) 盐城2井-3832.00 m-E1f1-牵引流成因的叠覆冲刷,砂砾岩;(I) 盐城2井-3807.72 m-E1f1-灰黑色泥岩,碳化植物碎屑
1) 牵引流型
经典的牵引流沉积中,粒度概率累积曲线普遍包含跳跃总体与悬浮总体,不发育或偶见发育滚动总体。但是在河口处受到河流与波浪作用等较为复杂的水动力条件影响下 [
i) 一跳一悬夹过渡式
该曲线类型的跳跃组分含量约55%,粒度区间3Φ~3.5Φ,其中跳跃颗粒包含细砂和粗粉砂,斜率范围在50˚~75˚,分选性良好,表明水流具有较强的淘洗能力。过渡段的含量约30%,斜率范围在35˚~45˚,分选性良好,粗截点在3.2Φ附近,细截点在4.3Φ附近,过渡段的搬运方式介于跳跃搬运和递变悬浮搬运之间。悬浮组分含量在5%~25%,斜率约5˚,表明悬浮组分占比相对于跳跃组分和过渡组分的比重大,但是该曲线类型悬浮组分的分选性极差,该类曲线反映了平水期稳定水流进入湖盆后能量较低的水动力特征 [
图5. 新朱1井E1f1粒度概率累计曲线组合特征
ii) 一跳一悬两段式
该曲线类型反映了分选性和磨圆度良好,成层清晰且具有韵律性的典型河流沉积特征,分选性良好在粒度概率累计曲线上反映较高斜率的跳跃组分以及较低斜率的悬浮组分,并且该曲线类型中跳跃组分占比较重,约70%~80%,以灰色粉砂岩为主,含少量灰色含砾不等砂岩,斜率范围在45˚~70˚,与悬浮总体截点在4Φ~5Φ。悬浮总体的粒度跨度范围大于2Φ,且悬浮组分含量约20%,分选性差。研究区该曲线类型多体现在水动力条件较强的扇三角洲水下分流河道微相中(图5(b))。
iii) 一滚一悬多跳式
该类曲线反映下游段的河流沉积的特征,由于水流分支,水动力减弱,原来为跳跃搬运部分转变为滚动方式 [
2) 高密度浊流–低密度浊流型
该类型的曲线为一跳多悬夹过渡式,曲线由斜率逐渐降低的跳跃总体、过渡总体及悬浮总体组成,其中悬浮总体由两个斜率依次降低的次总体组成,跳跃总体粒度分布在1.5Φ~2Φ附近,含量约50%,斜率在75˚左右,分选较好。过渡段组分含量大约30%,粗截点在2Φ附近,细截点在3Φ附近。悬浮组分含量约30%,由斜率依次降低的两个次总体构成,分选极差,反映水动力条件极不稳定,岩相发育平行层理含砾砂岩,该类型曲线多发育在扇三角洲前缘水下分流河道微相中(图6(a))。
图6. 盐参1井E1F1粒度概率累计曲线组合特征
辨状河三角洲前缘亚相水下分流河道是平原亚相中水上分流河道的水下延伸部分,该类型的粒度概率累计曲线表现为两跳一悬式(图7(a)),跳跃总体粗截点大约在1.6Φ,细截点在4.2Φ附近,其中跳跃总体由两个斜率不同的次总体组成,两个次总体交点在3Φ附近,含量为60%~65%,斜率在20˚~50˚左右,分选差,悬浮含量为35%~40%,分选差。反映洪水期能量较高河水携带大量的粗碎屑物质进入湖内,受湖水的阻碍快速沉积的特征。沉积物以砂和粉砂为主,常常发育平行层理、交错层理和冲刷面构造,该类型曲线多发育在辨状河三角洲前缘水下分流河道微相。
C-M图是通过应用岩石样品的累计曲线上颗粒含量1%与50%初对应的粒径C与M值绘制而成的图形 [
图7. 盘X1井E1F1粒度概率累计曲线组合特征
图8. 牵引流沉积C-M图
图9. 浊流沉积C-M图
本文通过结合岩心观察、测录井、粒度概率累计曲线组合特征以及C-M图综合分析了南洋次凹在阜一段沉积时期的粒度特征,还原了该时期的沉积环境,为后续沉积相的划分提供重要依据。
1) 通过与帕塞加牵引流标准C-M图及浊流C-M图对比,发现研究区阜一段碎屑粒度分析C-M图总体上反映为牵引流沉积特征,后期因受到水流及波浪改造影响,研究区沉积物同时反映重力流特征。
2) 盐城凹陷南洋次凹阜一段扇三角洲水下分流河道微相的粒度概率曲线表现为两种类型:牵引流型和高密度浊流–低密度浊流型,其中牵引流型粒度概率曲线表现为一跳一悬两段式、一跳一悬夹过渡式和一滚一悬多跳式组合特征,高密度浊流–低密度浊流型粒度概率曲线表现为一跳多悬加过渡式组合特征;辨状河三角洲前缘亚相水下分流河道微相的粒度概率曲线表现为两跳一悬式组合特征。
3) 目前前人对盐城凹陷南洋次凹阜一段砂砾岩粒度特征研究尚不明确,但本文结合类似研究区砂砾岩粒度特征的研究,采用前人对粒度概率累计曲线组合特征的基础上,又增加了研究区C-M图解进行综合的粒度分析,认为盐城凹陷南洋次凹在阜一段沉积时期发育分流河道体系,具体发育扇三角洲亚相及辨状河三角洲亚相的分流河道微相。
由于水流能量不同下的水动力条件所反映的沉积环境不同,结合不同沉积环境下物源供给及构造条件等因素,相似的水动力条件也可能反映不同的沉积环境,因此将粒度分析资料和沉积构造、生物特征等有机地结合起来,才可以更加精确地恢复古环境和划分沉积相。
杨子艺. 盐城凹陷南洋次凹阜一段砂砾岩粒度特征研究Glutenite Characteristics of the First Member of Funing Formation in Nanyang Sub-Sag, Yancheng Sag[J]. 地球科学前沿, 2022, 12(09): 1199-1208. https://doi.org/10.12677/AG.2022.129116