劉丹(大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠(chǎng)，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

近些年結(jié)合全球范圍內(nèi)頁(yè)巖油的勘探和開(kāi)發(fā)情況來(lái)看，以中國(guó)和美國(guó)為主已經(jīng)取得了較大的突破和進(jìn)展。而中國(guó)當(dāng)前現(xiàn)存的頁(yè)巖油產(chǎn)量也較為樂(lè)觀(guān)，這其中渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段具有較為豐富的細(xì)膩沉積巖，平均厚度達(dá)到了300 m左右，分布的規(guī)模超過(guò)了1 000 km，經(jīng)過(guò)常規(guī)的油氣勘探能發(fā)現(xiàn)有較好的頁(yè)巖油勘探前景。但是巖層的性質(zhì)以及分布規(guī)律，將直接影響勘探的有效性。那么落實(shí)好沾化凹陷頁(yè)巖油勘探工作的創(chuàng)新，必須要結(jié)合其沉積巖的巖相特征以及沉積演化規(guī)律進(jìn)行分析。

1 渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段的基礎(chǔ)地理概況

針對(duì)渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段整體的地形結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測(cè)之后，能夠發(fā)現(xiàn)北部較為陡峭，南部趨于平緩，整體面積接近2 800 km2。

地形結(jié)構(gòu)在古近紀(jì)時(shí)期進(jìn)行伸展，存在較為明顯的陷裂狀態(tài)，由下而上主要分為三個(gè)階段，以發(fā)育孔店組、沙河街組以及東營(yíng)組為主。地層結(jié)構(gòu)的凹陷斷裂發(fā)育程度在沙三段沉積之前不夠活躍，該時(shí)期的氣象條件主要為干旱氣候發(fā)育主體以濱、淺湖沉積階段為主。后續(xù)該位置的氣候逐漸轉(zhuǎn)化為了亞熱帶濕潤(rùn)性氣候，同時(shí)盆地本身的成交速度也出現(xiàn)了較為明顯的變化，進(jìn)一步加劇了該區(qū)域的地層擴(kuò)張速度，導(dǎo)致湖泊的最大深度逐漸變深，同時(shí)中心沙三段下亞段出現(xiàn)了200～300 m的細(xì)粒沉積巖。

在沙三段下亞段的沉寂期，主要沾化凹陷位于東經(jīng)119度以及北緯37度，湖水的深度超過(guò)了50 m，以發(fā)育咸水和半咸水為主，水體環(huán)境多變。

2 渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段的巖相結(jié)構(gòu)分析

建立在巖石成因的角度，分析具體的巖石物質(zhì)組分以及沉積構(gòu)造結(jié)合其差異性，可以將該區(qū)域的細(xì)粒沉積巖劃分為5個(gè)類(lèi)型。

2.1 藻灰?guī)r

結(jié)合主要的分布區(qū)域來(lái)講，藻灰?guī)r主要分布在區(qū)域底部十幾米左右的巖石層內(nèi)，大部分為灰色的塊狀巖石，薄片中可以發(fā)現(xiàn)大量直徑在100～500 μm的藻粒，藻粒之間能夠發(fā)現(xiàn)較多的亮晶方解石膠結(jié)物以及螺化石，這表明該位置的巖石形成于淺水環(huán)境[1]。

2.2 紋層狀泥灰?guī)r

紋層狀泥灰?guī)r主要分布在該地形結(jié)構(gòu)的中下部，大部分為深灰色以及灰色的巖石結(jié)構(gòu)，紋層發(fā)育較為明顯。其中泥晶方解石構(gòu)成了亮色紋層，其他的物質(zhì)較少。粘土礦物構(gòu)成了暗色紋層，其中含有少量的微晶石英以及有機(jī)質(zhì)。整體的紋層狀態(tài)保存較為完好，證明并未受到水動(dòng)力的擾動(dòng)以及破壞，因此往往處于水動(dòng)力較弱的深水環(huán)境中[2]。

2.3 紋層狀重結(jié)晶灰?guī)r

該種類(lèi)型的巖石結(jié)構(gòu)的巖心上，出現(xiàn)了大量毫米級(jí)的方解石脈體，具有較強(qiáng)的連續(xù)性，同時(shí)能夠看到少量的馬牙狀脈體以及粒狀亮晶方解石。

從地層結(jié)構(gòu)的具體演變規(guī)律角度來(lái)講，紋層狀結(jié)晶灰?guī)r的形成往往和紋層狀灰?guī)r有一定的關(guān)系，若灰?guī)r中的 VTOC含量大于2%，同時(shí)有機(jī)質(zhì)成熟期間會(huì)存在生烴作用，會(huì)形成亮晶方解石。與此同時(shí)產(chǎn)生的高壓也會(huì)加劇區(qū)域結(jié)構(gòu)的裂隙發(fā)育程度，進(jìn)一步為亮晶方解石的發(fā)育提供了大量的空間。

2.4 紋層狀灰質(zhì)泥巖

這區(qū)域的平直紋層中涵蓋大量的蚊蟲(chóng)狀灰質(zhì)泥巖，有一定的連續(xù)性發(fā)育特點(diǎn)。巖石的薄片中可以看到少量的陸源碎屑以及粘土礦物構(gòu)成的紋理，兩種紋層的厚度較為穩(wěn)定，連續(xù)性較好。另外能夠見(jiàn)到大量的介形蟲(chóng)碎片。

這其中陸源碎屑紋層、粘土礦物以及有機(jī)質(zhì)紋層構(gòu)成了年紋層結(jié)構(gòu)，發(fā)展到中新世階段，整體的地質(zhì)變化規(guī)律以年為周期。同時(shí)河水的走向也進(jìn)一步加劇了區(qū)域沉積物的沉積以及搬運(yùn)速度，原本涵蓋在陸源碎屑內(nèi)的大量介形蟲(chóng)會(huì)跟隨著河水的運(yùn)動(dòng)沉積到區(qū)域的巖層中。因此巖石中會(huì)含有大量的介形蟲(chóng)完整化石。

2.5 塊狀灰質(zhì)泥巖

灰質(zhì)泥巖的顏色主要為灰色，其厚度往往在數(shù)厘米乃至數(shù)十厘米，與其他的巖石結(jié)構(gòu)之間存在著一定的突變接觸狀態(tài)。通過(guò)分解觀(guān)察之后發(fā)現(xiàn)在塊狀灰質(zhì)泥巖中夾雜著大量的陸源碎屑，同時(shí)有較多的微沖刷面。綜合該區(qū)域的地形變化情況進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的塊狀灰質(zhì)泥巖是河流末端水流稀釋以及沉積物沉淀形成的。在地殼運(yùn)動(dòng)的影響下，區(qū)域河流出現(xiàn)了濁流運(yùn)動(dòng)，大量的泥質(zhì)沉積物隨著水流進(jìn)行搬運(yùn)結(jié)合最遠(yuǎn)的搬運(yùn)距離來(lái)看，沖刷面的面積覆蓋范圍較大，沉積作用持續(xù)了近90 d，因此其中大量的浮游藻類(lèi)以及生物化學(xué)作用形成的泥晶方解石共同沉淀，最終形成了方解石和Toc含量較高的塊狀灰質(zhì)泥巖。

3 沉積環(huán)境的具體演化流程

3.1 自然氣候的變化

結(jié)合湖相沉積內(nèi)的大量孢粉進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)古氣候條件和具體的變化情況。該區(qū)域的沉積物中共識(shí)別出了孢粉51類(lèi)，結(jié)合不同孢粉的實(shí)際生長(zhǎng)特點(diǎn)可以將其劃分成喜熱組、喜溫組、廣溫組。同時(shí)結(jié)合其對(duì)生長(zhǎng)溫度以及生長(zhǎng)濕度的要求，可以將其劃分為濕生組、中生組以及旱生組[3]。由此可以識(shí)別不同孢粉的實(shí)際生長(zhǎng)濕度以及溫度條件，從而能夠推算出古氣候環(huán)境的具體變化情況。證明該階段的溫度在后期逐步提升，但是經(jīng)過(guò)前期的研究表明，該區(qū)域古近紀(jì)CO2分壓是現(xiàn)今的2～4倍，溫度比現(xiàn)今高8～12 ℃左右。因此，雖然沙三段下亞段沉積期古溫度相較于沙三段上亞段偏低，但其絕對(duì)溫度并不低。

3.2 古鹽度變化情況

結(jié)合元素地球化學(xué)特征以及有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，可以分析出該區(qū)域內(nèi)的沉積期水體的鹽度變化情況。本文是建立在B/Ca比值、伽瑪蠟烷以及couth硼濃度的基礎(chǔ)上進(jìn)行古鹽度恢復(fù)，并且結(jié)合不同的指標(biāo)進(jìn)行恢復(fù)結(jié)果的分析。

結(jié)合分析結(jié)果顯示，該區(qū)域內(nèi)水體中的古猿度呈現(xiàn)著自下而上的降低趨勢(shì)，例如：羅69井3 040～3 136 m，隨著埋深逐步減小，上述三個(gè)參數(shù)也在逐步下降，表明水體鹽度逐漸降低；3034 m以淺的區(qū)域，經(jīng)檢測(cè)3項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值較為穩(wěn)定，指示水體鹽度相對(duì)穩(wěn)定。結(jié)合當(dāng)前的水體鹽度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，羅69井3 065～3 140 m層段為咸水及超咸水環(huán)境，3 065 m淺為半咸水環(huán)境。

3.3 古生態(tài)變化情況

在湖泊的古生態(tài)變化過(guò)程中，藻類(lèi)是其中的重要組成部分，同時(shí)也是對(duì)整體巖層結(jié)構(gòu)演化具有較強(qiáng)指示性作用的重要依據(jù)。結(jié)合沉積巖中的藻類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，針對(duì)其類(lèi)型，這些劃分可以分為規(guī)則斗篷藻屬、螺旋阿普第藻屬、錐形阿普第藻屬、明顯圓藻屬、美麗副多甲藻屬以及粒皺錐藻屬等類(lèi)別。綜合生物標(biāo)志化合物的數(shù)據(jù)來(lái)講，渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段不同巖相的甲藻甾烷豐度都呈現(xiàn)較高的狀態(tài)，這表明沉積水體中含有大量的有機(jī)微生物及溝鞭藻[4]。同時(shí)也有研究表明，溝鞭藻不僅能夠生活在海相水體中，也可以生活在陸相的湖盆水體中。因此結(jié)合微生物的具體生態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行分析，該區(qū)域的生活環(huán)境以微咸水或咸水為主，對(duì)微生物的生存以及繁衍有較大的促進(jìn)作用。

3.4 研究結(jié)果分析

沾化凹陷沙三段下亞段自下而上為5種不同的細(xì)粒沉積巖巖相，即藻灰?guī)r、紋層狀泥灰?guī)r、紋層狀重結(jié)晶灰?guī)r、紋層狀灰質(zhì)泥巖以及塊狀灰質(zhì)泥巖。藻灰?guī)r產(chǎn)生于淺水環(huán)境，含有底棲藻類(lèi)；紋層狀泥灰由弱陸源輸形成，含有年紋層沉積；紋層狀重結(jié)晶灰?guī)r是含有較高TOC的紋層狀泥灰?guī)r轉(zhuǎn)化而成；紋層狀灰質(zhì)泥巖是在陸源輸入的影響下沉積而成，擁有年紋層構(gòu)造；塊狀灰質(zhì)泥巖為較強(qiáng)陸源輸入背景下的泥質(zhì)濁流沉積。

另外結(jié)合該區(qū)域的地層演變情況來(lái)講，主要涉及到了以下幾種環(huán)境演變階段：首先沉積環(huán)境的變化導(dǎo)致沉積物呈現(xiàn)了垂直分布的規(guī)律。這種演化規(guī)律與每一個(gè)階段的時(shí)間地層發(fā)育情況有一定的關(guān)聯(lián)在沉積演化的第一階段到第三階段。整體的氣候條件較為干旱，陸源輸入的強(qiáng)度不高，湖盆中的自生灰?guī)r占據(jù)了絕大部分的比例。在沉積演化的第四到第五階段，整體的氣候條件逐漸趨于濕熱，陸源輸入的作用逐步增強(qiáng)，導(dǎo)致紋層狀的灰質(zhì)泥巖以及塊狀灰質(zhì)泥巖也增多。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，渤海灣盆地沾化凹陷沙河街組三段下亞段的細(xì)粒沉積巖相特征主要分為5個(gè)不同的部分，沉積演化的規(guī)律也隨著溫度以及氣候濕度進(jìn)行變化，這都可以為區(qū)域的頁(yè)巖油開(kāi)采和勘探提供明確的指向，同時(shí)也能夠?yàn)閰^(qū)域地層勘探技術(shù)體系的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。