松辽盆地青山口组震积岩特征及油气地质意义.pdf

第 3 2卷 3期 2 0 1 0 6』 J 西南石油大学学报自然科 学版 _J f J iJ r t l H 1 0 f mt h w e l P e t r } l e ll r l l U n i v e s S e i e n e＆ T e c h , i o l o g y E d i t h ． I Vo 1 ． 3 2 NO ． 3 ．h m． 2 1 O 文章编 号 1 6 7 4 5 0 8 6 2 0 1 0 0 3 0 0 4 1 1 0 松辽盆地青山口组震积岩特征及油气地质意义 杨玉芳 ， 钟建华 ， 王海侨 ， 陈志鹏 ， 陈 鑫 1 ． 中国科学 院广州地球化学研究所 ， 广 东 广州 5 1 0 6 4 0 ； 2 ． 中国科学院研究生院 ， 北京 景 山 1 0 0 0 3 9 ； 3 ． 中国石 油大学 华东 地球资源与信息学 院， 山东 东营 2 5 7 0 6 1 摘要 通过 大量岩芯观察 ， 结合构造背景研 究， 在松辽盆地 白垩 系青 山 口组 中识别 出震积岩 。将震积岩 变形构造 划 分为 固结地层震积 变形 构造 和未 固结地层震积 变形 构造 两大类。研究 区所见 固结地层震积 变形构造 主要有 裂缝 、 微 型断层、 龟裂式地层破碎及 内碎屑角砾岩等， 未固结地层震积变形构造主要有液化砂岩脉 、 石香肠构造、 同沉积塑性 变形构造、 环状层理 、 震积枕状及 伴生构造等。总结震积岩 的沉积特征并讨 论 了其 油气地质 意义 由地震 活动引发三 角洲前缘砂 体垮 塌沉积而成 的滑塌 浊积岩 、 高能波浪 带形成 的滨 浅湖滩 坝砂体 都为 良好 的储 集层 ； 震 裂缝 附近 发 育 溶 孔和微 裂缝。溶孔的发育程度 无疑 对改善储 层的储集性 能起 到建设性作 用 ； 已 固结地层 中发生地震 的断 裂 系统为 油气运 移提供 通道 ； 强烈 的地震 活动会造成 固结的致密泥岩盖层的破裂 ， 大量裂缝会导致 油气的快速散 失。 关键词 松辽盆地 ； 白垩 系； 震 积岩 ； 震积 变形 构造 油气地 质意义 中图分类号 T E l 2 1 ． 1 ； P 5 1 2 ． 2 文献标识 码 A D O I 1 0 ． 3 8 6 3 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 45 0 8 6 ． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 0 8 引 言 1 9 6 9年 ， S e i l a e h e r A认为美国加州地 区中新世 具有递变断裂 的蒙特里页岩是 由断层活动发生地震 而形成 的， 并首先提出震积岩 S e i s mi t e s 一词⋯ ， 指 出， 震积岩是具有 特殊震积构造 和震积序列 的一种 灾变性事件岩 ， 原意指一个构造活动 区未 固结 的水 下沉积物受到地震活动改造而沉积形成 的岩石 ， 广 义上的震积岩指受地震活动改造而发生变形的沉积 岩。震积 岩是 当今 国 内外研 究 的一个 热 点 ， 1 9 8 4 年 ， Ma r i n e G e o l o g y 杂志出版 了“ 地震与沉积作用” 专辑 ， 对地震事件沉积作用进行 了系统总结 ； S e d i me n t a r y G e o l o gy 2 0 0 0年出版 了震 积岩 、 海啸 岩、 震 浊积岩的专辑 ， 2 0 0 7又 出版了与震积岩密切相关 的 软沉 积 变形 专 辑 。我 国的震 积 岩 研 究 始 于 1 9 8 8 年 ， 近 2 0年来 ， 取得了丰硕的成果 ， 主要体现在 以 下 两个 方面 1 对海相震积作用和震积岩的研究。涉及 了 华北元古宙 一 古生代 。 、 西南三江地区古生代 、 云南 中元古代 。 。 等， 其 中以 2 O世纪 9 0年代初期 由乔秀夫等在华北地台东部震旦系建立的碳酸盐震 动液化序列为代表。 2 对陆相湖盆震积作用和震积岩的研究。涉 及了 ‘ 四川 峨 眉 上侏 罗 统 、 酒 西 盆 地 下 白垩 统l 、 济阳拗 陷古近系 、 鄂尔多斯盆地南部上 三叠统 。 、 柴达木盆地新近系 等， 其 中以吴贤 涛等在研究 四川峨眉上侏 罗统湖泊沉积时建立 的碎 屑岩原地系统 的地震 液化序列为代表 』 。最近几 年 ， 陆续 在 陆 相 断 陷 盆地 发 现 震 积 岩 的报 道 ， 袁 静 、 付文 利等 、 杨剑 萍等 、 魏垂 高 、 路慎 强 等l 2 卜 通过对 中国东部渤海湾 盆地济 阳拗陷古近 系震积岩的特征研究 ， 建立 了陆相断陷湖盆碎 屑岩 地震序列 ， 开创 了由古生代海 相地层 向东部新 生代 陆相断陷湖盆震积 岩研究 的转移 卜 。在研究震 积岩沉积特征 的同时， 许 多学者探讨 了震积 岩形成 的构造背景及构造意义 。 笔者在研究松辽盆地 白垩系青 山口组沉积相和 沉积环境时 ， 发现大量未 固结 和已固结沉积物沉积 变形构造 ， 经过分析研究 ， 认为是震积岩 的特征 ， 而 有关松辽盆地震 积岩 的研 究还未 见公开报 道。因 此 ， 这一发现是震积岩研究的有效补充 ， 对油气的生 成 、 运移和储集都具有重要的地质意义。 收稿 日期 2 0 0 90 6一l 3 基金项 目国家重点基础研究计划 9 7 3 项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 4 0 6 ； 教育部博士点基 金 2 0 0 5 0 4 2 5 5 1 5 。 作者简介 杨 芳 1 9 7 7一 ， 女 汉族 ， 新疆 河子人 ， 博士研究生 ， 主要从事构造地质与石油地质等方面的研 究。 4 2 南石油大学 学报 自然科学版 1 地质背景 松辽盆地是位于我国东北部的大型 中一新生代 陆相含油气盆地 。盆地地跨黑龙江省 、 吉林省 、 辽宁 省和内蒙古 自治区， 总面积约为 2 61 0 k m 。地层 自下而上发育上侏罗统 、 白垩系、 古近系、 新 近系和 第四系 ， 其中下白垩统为主要的沉积岩系 ， 也是主要 产油层 ， 自下而上进一 步细分为登 娄库组 、 泉头组 、 青山口组 、 姚家组和嫩江组。盆地经历了断陷期 、 拗 陷期和反转期 3个构造演化阶段 ， 青山 口组沉积时 期， 松辽盆地总体处于深水拗陷湖盆 阶段。本次研 究发现的震积岩主要分布于大庆长垣 以西他拉哈一 齐家地区 图 1 ， 主要发育 的层位是青二段和青三 段。与青一段相 比， 青二段和青三段沉积时期水体 变浅， 湖盆收缩 ， 沉积了一套以进积型三角洲为特征 的沉积构造。岩性以灰 、 灰白色粉砂岩 、 泥质粉砂岩 与灰绿 、 深灰、 灰黑色泥岩互层为主。 图 1 松辽盆地北 部构造单元划分及震级岩分布位 置图 Fi g ．1 S t r u c t ur a l u n i t di v i s i o n o f n o r t he r n So n g l i a o Ba s i n a n d l o c a t i o n o f t he S e i s m i t e s 2 震积变形构造特征 相当一部分震积岩研究者将震积岩 的定义限定 在具有“ 软沉积变形” 的范围之 内， 但是笔者认 为地 震活动的影响不仅限于未 固结的软沉积物 ， 对 已固 结岩层 同样具有很强的改造能力 ， 同时这种改造对 于沉积环境 、 构造演化和储层特征等研究都具有重 要的意义 ， 因此将 固结岩层 的地震 响应变形也归于 震积岩中统一研究。 2 ． 1 固结地层震积变形构造特征 地震级别不 同， 地震活动所产生的能量也有很 大的不同， 当地震级别较高时， 其产生的巨大能量可 以将已经固结成岩 的地层震碎 ， 产生大量微型断层 或裂缝 。 2 ． 1 ． 1 裂缝 地震造成裂缝的现象可以在地震活动发生时在 地表直接 观察 到， 而地 下 固结 地层 的裂缝也 同样 发育 。 较为典型 的震积裂缝主要 集 中在古 9 2 1和古 7 0 8井 ， 均为粉砂岩 中的垂向裂缝 ， 部分岩芯照片见 图 2 a 、 b 、 C 。可以看到地震造成的裂缝在 泥岩和砂岩中均可发育， 有的地震裂缝的宽度 已经 超过了岩芯 的直径 ， 可见其 改造能力是非 常强 的。 这一现象对油气的储集和运移都具有重要的意义。 对通常可以作 为 良好盖层的暗红色 、 紫色泥岩 来说 ， 地震活动同样可以造成其裂缝发育， 如八厂肇 州油田的州 1 0 1井， 见 图 2 C ， 紫色泥岩上有一 条 7 m m左右的垂向地震裂缝 ， 被灰 白色的粉砂质所 充填。 2 ． 1 ． 2 微 型断层 微型断层是被大多数震积岩研究者认可的地震 活动的一个典型标志。在研究区高台子油层 的岩芯 中， 发现了大量的微型断层。通过大量的岩芯观察 ， 微 型断层既可以发育在软沉积物 中， 也可以发育在 已固结的地层 中， 见 图2 d 、 e ， 以张性断裂为 主， 可单独发育， 也可平行排列呈阶梯状。其中以阶 梯状平行排列最为典型 ， 断层规模较小。塔 2 1 ． 9井 岩芯中多处见阶梯状断层 ， 单条断层延伸长度较短 ， 多在0 ． 5～5 ． 0 c m内， 断距多在 0 ． 21 ． 0 c m， 一般不 超过 3 e m， 角 度相对较 陡 ， 仅 限于层 内发育 图 2 d 。有 时 可 发 育 成 小 型 地 堑 ， 如 塔 2 1． 9井 2 1 2 0 ． 6 m处发育小型地堑 ， 上 口宽约 8 c m， 底宽约 4 ． 5 C 1 T I ， 深 3 c m 图 2 e ， 其上部及边部均发育一 薄层的暗色泥岩 厚度小于 i mm ， 界面清晰。 2 ． 1 ． 3 地层破碎 沉积物的地震 响应是一个十分复杂 的过程， 与 地震强度 、 地层物性 、 坡度 、 固结程度等因素都有关 系， 一种典型的已固结岩层发生震 碎的岩芯照片见 图 2 f 、 g 。 第 3 期 畅 K 片 ， 等 松辽缸地肯 I I l 绀震 柑特征及汕气地质意 义 4 3 注 所有照片为统一 比例尺 ， 参照物 为 1元硬 币， 岩芯直径 1 0 c m。 a 灰绿色粉砂质泥岩中的做裂缝 ， 水平与垂直方向均发育 ， 古 7 0 8井 2 1 3 9 ． 4 0 m； b 深灰绿色 泥岩 中的震裂缝 ， 竖直方向 ， 局部 交叉 ， 为砂质物 充填 ， 古 7 0 8井 2 1 5 9 ． 9 3 m； c 紫红色泥岩盖层 中震裂缝 ， 径 约 1 c m， 州 1 0 1 井 20 3 3 ． 8 5in ； d E部滑塌构造 ， F部阶梯状断层 ， 底部重荷模 ， 塔 2 1 ． 9井 21 1 9 ． 4 013 1 ； e 下部发育成小型地堑的震裂 缝 ， 底部斧式构造 ， 塔 2 1 9井 2 l 2 0 ． 6 0m； f 龟裂式破碎 ， 平面与 直方 向裂缝交织成 网状 ， 贝2 6井 1 7 5 8 ． 3 0II 1 ； g 龟裂式破碎 ， 见网 状裂缝 系统 ， 贝 2 6井 1 7 5 8 ． 3 0m； h 上部 内碎屑角砾岩 ， 下部 F 亡 状层理 ， 塔 2 1 9井 2 1 1 6 ． 4 m； i 鳌构造 ， 塔 2 1 9井 21 1 7 ． 6 7 m； j 大 型砂岩脉 ， 长约 1 ． 5 m， 脉体 弓层 填 f 基本垂 直 ， 脉 体中含有灰 黑色泥质丝絮状辞屑 ， 金 1 9 1 井 1 9 5 8 ． 8 7171 ； k 内碎屑 角砾岩 泥岩碎 屑呈 梅花状 ， 塔 2 1 9井 2 1 1 7 ． 5 Ifl l ； 1 顺层砂岩脉 ， 金 1 9 1井 1 8 4 3 ． 2 5 m； m石 香肠构造 ， 金 1 9 1井 1 8 4 3 ． 5 1 m； 12 同沉积塑性变形构造 ， 底部滑塌与重荷模和枕状构造 ， 塔 2 1 ． 9井 21 1 5 ． 3 4m； 0 眼球构造 ， 英 3 9井 2 0 3 0 ． 1 0 ； P 蝌蚪 状构造 ， 英 2 5井 1 7 3 0 ． 6 7 n l ； q 火 焰构造 ， 交切面明显形态不平整 ， 古 9 2 1井 2 3 8 5 ． 2 9 IT 1 ； r 火焰构造 ， 古 7 0 8井 2 0 1 4 ． 2 0 n l ； s 环状层 理 ， 环形纹层 连续 、 清晰可 见， 大 4 2 8井 1 8 9 5 ． 4 9ln ； t 丘形 微隆起 构造 ， 原始砂质沉积物层理变形 ， 古 9 2 1 井 21 9 7 ． 4 511 1 ； u 上部震浊积 岩， 下部丘状层理 ， 塔 1 9 ． 4 3井 1 7 7 2 ． 3 0 11 1 ； V 顶 部 左 振动滑塌与充填构造 ， 中部震浊 积岩 ， 下 部内碎 屑角砾 岩 ， 塔 2 1 9井 2 1 1 6 ． 2 8 1T I 。 图 2震积 变形构造的岩芯识别标 志 Fi g ． 2 Di s t i ng u i s h i ng m a r ks o f s e i s mi t e s de f o r ma t i o n s t r u c t ur e s i n c o r e 四南了 汕大学学报[ { 然科学版 2 0 1 0年 1 龟裂式破碎 是一种 固结岩石受地震破坏作用后的破裂类 型 ， 从岩芯表面 包括断面 来看其裂缝形态非常类 似于龟壳 的纹理或者长颈鹿脖子的斑纹 。仔细观察 会发现其裂缝实际上并不是真正的裂缝 ， 而是前期 地震震动而发生 了 0 ． 5 m m级别 的非常小 的裂缝 ， 由于后期被流体或气体充填， 并逐渐把裂缝两侧的 岩石浸染 ， 从而形成 了现在的看似有 5 m m左右的 裂缝 ， 将现在观察到的“ 裂缝” 放大后会发现其 中央 有一条宽度小 于 0 ． 5 mm的细线 ， 这 就是最初形成 的那道真正的裂缝。而众多的裂缝在平面和垂直方 向交叉在一起 ， 形成 了现在岩芯上所见到 的裂缝系 统 图 2 f 。 从 图中可看 出， 该裂缝发育在物性非常好 的均 质粉砂岩 、 细砂岩 中， 对储集空间具有明显的改造作 用 ， 但是这种裂缝对于砂岩储层来说其改造作用既 可能是优化也可能是破坏 。 2 微型滑动摩擦镜面 微型滑动摩擦镜面在地下岩层尤其是泥岩中发 育比较广泛。 3 内碎屑角砾岩 内碎屑角砾 岩 i n t r a c l a s t i c p a r a b r e c c i a 是指 自 碎屑进一步位移形成 的近原地异位的角砾岩 ， 是沉 积岩受地震作用被震裂破碎再沉积的产物。其岩块 大小和形状差异均较大 ， 多为飞鸟状和蠕虫状 ， 杂乱 分布 ， 岩块大小为 0 ． 5～1 0 c m， 多数棱角分明。有 的泥岩碎屑拉长、 侧 向变细和弯 曲， 具有 明显撕裂痕 迹的截面 图 2 h 、 i ， 有的泥质砾岩边缘 被挤 压而变圆滑 ， 表明当时处于半 固结状态 。古 7 0 8井 2 1 1 7 ． 5 8 m处 4条长 4～ 5 m m、 宽 2 mm的岩屑和一 条长 1 ． 5 mm、 宽 2 mm的岩屑组成梅花形状 ， 显然是 在 较 大 能 量 作 用 下 向 多 个 方 向 倾 斜 形 成 的 图 2 k 。 2 ． 2 未固结地层震积变形构造特征 未固结地层变形又称准同生变形， 是指沉积物沉 积之后 、 固结之前 由于压实 、 液化 、 滑移 、 滑塌 的差异 性形成的变形构造。这些变形构造往往伴随地壳颤 动的触发因素 ， 因此常和震积岩伴生。未 固结地层受 地震活动的影响而发生变形会产生多种变形构造 1 液化砂 泥 岩脉和砂 泥 岩肠 液化砂 泥 岩脉和砂 泥 岩肠是 由地震 一断 裂作用引发软沉积物液化泄水的结果 ， 是发现 和鉴别震积岩的重要标志。脉体成分多为砂质 ， 呈 不规则状延伸 ， 在纵向切面上呈丝絮状、 飘带状等多 种形态， 顶端多消失在泥页岩 中或与上部砂质层串 通 ， 底部与下伏砂质沉积物相连 图2 j 、 1 。其 规模一般大小不一 ， 宽度在数毫米到 1 0 c m， 高度在 0 ． 1 ～1 ． 0 I I 1 由于钻孑 L 的直径在 1 5 c m以下 ， 很难一 直跟踪窄的砂岩岩脉 、 砂岩岩肠或泥岩岩脉、 泥岩岩 肠 ， 金 1 9 1 井岩芯上见到的长度约 1 ． 5 m的震积砂 岩脉在国内外是极为罕见的 图 2 j 。 砂岩岩脉可 以发育在泥岩 中， 也可以发育在砂 岩中， 以粉砂 岩多见 ， 其 中或多或少含 有“ 围岩” 的 岩屑 ， 表 明其在充 填微 断裂或微裂 隙 的过程 中对 “ 围岩” 有侵蚀或吞食作用， 形成机理类似于岩浆侵 入围岩。有的岩脉或岩肠周边的水平层理会出现上 部往上拱 、 下部往下凹的双向反向变形 ， 而不像某些 其他的变形 如虫迹、 植物根扰动 仅具单 向性， 如 单一虫迹周边的层理 多为上突呈穹状 ， 或下凹呈漏 斗状 ； 又如植物根生长扰动多使周边 的层理下 凹呈 漏斗状 。这充分说明地震成因的某些岩脉或岩肠是 砂岩液化 、 增压 ， 然后挤入上部或周围泥岩形成的。 砂岩岩脉主要是由于地震震动液化挤压作用形 成的 1 6 1 。细砂岩与泥岩的薄互层对底部 中等厚度 砂岩层中流体的冲击具有缓 冲作用， 但是随着底部 砂岩层中颗粒骨架的重排 ， 孔 隙流体压力会逐渐增 大。孔隙流体主要表现出体积难以压缩且能承受极 大压力的力学性质 ， 这样受到异常压力 的孔隙水在 震动和流体上冒的影响下能载起砂层中的其他细颗 粒 ， 而在砂层的上部形成“ 液化均一层 ” 。由于上 部泥岩层结构的非均质性和挤压应力方向的非均衡 性， 在地震过程中， 塑性泥岩层受到地震的影响而出 现抗压不均匀 的现象 ， 这样受 到异常压力 的“ 液化 均一层” 就会从抗压相对 比较脆弱的部位挤入泥岩 层 ， 形成烟囱、 肠子 、 蘑菇等形状的岩脉 图 3 ， 有的 甚至能够穿透薄层泥岩 ， 形成咽喉状砂岩脉 。 有的岩脉是顺层发育的， 由于其顺层 ， 所以不易 识别 ， 易将其误作为薄层砂岩 图 2 1 。这种岩脉 的特点是 ① 虽然顺层 ， 但 没有沉积形成的 自然界 面， 界面岩性变化非常突然， 其界面参差不齐； ② 围 岩在界面上有撕裂现象 ， 尤其是上部泥岩界面撕裂 现象明显。如果是沉积界面， 上部泥岩底界撕裂现 象就不明显 ， 因为泥岩是在静水条件下垂向加积形 成的， 其底界没有足够的能量插入下部的砂岩中； ③ 岩脉中总有围岩碎片， 碎片的形态可以非常复杂 ， 没 有分选 ， 没有磨 圆， 有的边缘甚至呈须状 ， 充分表 明 第 3驯 杨土艿 ， 等 松 Ⅱ盆地青 山口组震 岩特征及汕气地质意 义 4 5 了它们不是在牵引流 的作用下就位的 ， 与周边的粉 砂岩脉没有明显的相对位移 ， 否则 “ 须” 就会断裂并 从母体上脱落。在围岩碎片 中经常发育有次级粉砂 岩脉 。这些特点与同生泥砾 或砂砾 明显不 同； 围岩 碎片的粒度变化也非常大 ， 可 以有很多 与粉砂粒度 ■■_■n■●■i■●i i_n ■■J J■■■-■--■■■J ●■■■■●■■●●●●■●■ ●■_●i i●i●■●E■●n i i●_n i_●i i i i i■i ■●■■●■■■■■■●●■■ 三 三建 三 ●●●■■■●■■■■●■●● ■■●■_I■I●I I I n i● i i■●i●●E●n i i■_i n i■■-●■■i n i i i i■ ⋯一 砂岩 ⋯⋯- ●■■■■■■■●■●■■●■ ●●●■●■●●■■●■●■■ ●■n■■l i_■-_i■i■ 相近或略大的泥屑； ④ 砂岩脉 的厚度 比相邻地层中 未受地震改造的同样厚度 的粉砂岩脉变化 大得多 ； ⑤ 有时可以发现这种顺层 岩脉会 与垂直 或高角度 的砂岩脉相连 ； ⑥ 这种顺层岩脉经常会出现分叉或 突然尖灭。 泥岩颗粒 不均匀结合 震 前 砂 体 液 化 并 增 压 舜 嚣 器 图 3 震动流体化作 用形成砂岩脉过程示意 图 F i g ． 3 Th e s k e t c h o f f o r m a t i o n p r o c e s s o f s a n d di k e s r e s u l t e d f r om s h a k i ng- f l u i di z a t i o n 2 石香肠构造 也有人把它解释为布丁构造 ， 本来是一种内动 力地质作用形成的真构造 ， 但在震积岩 中也有发育。 研究区白垩系发育的石香肠构造 ， 其规模较小 图 2 m ， 是 由强弱明显不 同的细粉砂互层在顺层拉张 或垂直挤压作用下形成的。组成石香肠的单块岩石 形态有骨节状 、 矩形状 、 梯形状 、 菱形状和肿缩状等。 上下边界模糊 ， 转变成塑性变形 ， 同时与一些其他的 塑性变形构造共生 ， 如变形层理 、 眼球构造、 云状砂 泥斑团。呈叠瓦状排列的布丁构造是在顺层拉张为 主并且伴有剪切作用 的应力条件下形成的_ 3 。 石香肠构造本身是 一种脆性变形构造 ， 其成 因 可能与 3个因素有关 ， 一是小范围内变形量大 ， 只有 脆性断裂才能调节小范 围内的大尺度变形 变形量 达到 1 ／ 41 ／ 6 ， 变形量为微型断层 的垂 向断距 与断 层的高度之比 ； 二是在地震作用下变形发生很快 ， 还来不及塑性变形 ； 三是沉积物有一定的固结。 3 同沉积塑性变形构造 细粒 沉积物在未 固结 或半 固结 而呈塑性 状态 时 ， 在振动力作用下可形成小褶皱或微褶皱 p l e a t e d l a m i n a t i o n ， 微褶 皱亦被震积岩研究 者称为含水 塑 性变形 H y d r o p l a s t i c d e f o r ma t i o n ， 是震积岩判别 的 重要标志之一l 3 引。这些小揉皱 、 卷 曲变形构造互相 连接 ， 形态各异 ， 此种构造 因其褶 曲轴面无规律可循 而与构造作用引起的层问褶皱构造及沉积物沿斜坡 滑动产生的变形构造有明显的区别 。塔 2 1 9井 2 1 1 5 ． 3 0 m砂泥岩 薄互层 ， 1～2 m m厚 的砂岩夹 于 层厚仅 3～ 4 m m的暗色泥岩中 ， 液化 的微褶皱像被 风吹皱一样发生明显褶曲 图 2 n ； 2 1 1 5 ． 3 4 m由 灰 白色砂岩 与 暗色 泥岩组 成 的薄互层段 厚 4 ． 0～ 5 ． 0 c m， 其 中砂岩单层厚约 1 ． 0 e m， 泥岩单层厚 0 ． 4 ～ 0 ． 5 c m， 由 3～4层叠置而成 。由于振动 ， 整个岩 层段形成两个微褶 曲相连 的波状弯 曲， 其单个褶 曲 大小约 2 ． 0 c m， 不对称 。其底部具有枕状构造和滑 移现象 图 2 n 。 4 斧式构造 斧式构造是在地震 P波上下振动和地震 S波剪 切共 同作用下形成的小型地垒构造。由于 同生断层 具有弧形几何形态， 使地垒块表现出斧头的形状 ； 由 于地震 S 波具有偏振现象 ， 因而造成了地垒顶部常发 育地震破碎的高角度碎屑。塔 2 1 9井2 1 2 0 ． 6 4 m发 育高 2～ 3 e m、 宽约 2 C 1T I 的斧式构造 图2 e 。 5 眼球 、 蝌蚪 、 囊状构造 眼球 、 蝌蚪、 囊状构造一般发育在韧性剪切或脆 韧性剪切形成的糜棱岩 中 ， 多 由长石形成 ， 是 一 种动力变质 的产物。这种形状上类似眼球 的构造 是 在平移滚动中形成的 ， 原来板片状 、 长条状 的长石 在韧性或脆韧性变形过程中不断移动、 旋转 ， 两端被 圆化 ， 形成一种类似眼球的椭圆体 ， 成为韧性剪切或 脆韧性剪切的重要构造之一 。在震积岩中也会发育 4 6 这种类似眼球、 蝌蚪状 的构造 ， 但不是 由长石形成 的， 而是 由粉砂岩或泥岩形成的。在松辽盆地 白垩 系震积岩中既有粉砂 岩包绕暗色泥岩的眼球 、 蝌蚪 状构造 ， 也有暗色泥岩被撕裂开并塞入砂岩的眼球 、 蝌蚪状构造 图 2 O 、 P 。 6 震动滑塌与充填构造 震动滑塌与充填构造是在地震震动力和重力共 同作用下形成的， 塑性 的砂质或砂泥质薄互层沉积 物向下运动 、 充填下伏岩层 中大小不等的地震裂隙 或塌落于下伏岩层 中而形成 ， 并伴生一系列滑动面 和地 裂 缝 、 液 化 脉 等 震 成 标 志 。 。塔 2 1 9井 2 1 1 6 ． 2 8 m砂岩层震裂缝 内的泥质碎屑可见 明显的 塌落滑动痕迹 ； 2 1 1 9 ． 3 4 m发育砂泥质薄互层 的滑 塌构造 ， 塑性砂岩滑塌拉拽 出细长 的“ 尾巴” 清晰可 见 ， 其下发育阶梯状断层 图 2 d 。 7 鳌构造 螃蟹的捕食器具称之为“ 鳌 ” ， 在震积岩中有一 种与之几何学特点相似的泥砂碎片 ， 我们将其称之 为“ 鳌构造” 。鳌构造前端分开成叉， 大部分由泥岩 形成。其发育规模在厘米级 ， “ 叉 ” 有长有短 ， 长者 数厘米 ， 短者 数毫米 ； “ 臂” 也有 长有短 ， 长者数厘 米 ， 短者不及 1 c m； 又臂之长度比在 1 ／ 1 5～1 ／ 5 图2 i 、 k 。有的鳌构造不完整 ， 只有单又 。 螯构造也是一种最能反应地震液化沉积物动力 学特点的特殊构造。由于粉砂孔隙度大 、 含水量大 ， 而泥含水量相对较少 ， 且相对粉砂固结较好 。所 以， 地震使软沉积物发生液化后 ， 粉沙中的压力相对较 大 ， 流动性也相对较好 ， 致使它们 “ 乱窜” ， 把泥撕裂 或胀裂形成螯构造 。 8 震积砂枕 、 重荷模及其伴生构造 此类构造是由于上下相邻的沉积物存在较大的 密度差 ， 地震液化作用结束后 ， 沉积物体积收缩 ， 地 面下沉 ， 在震动和重力的作用下， 上覆细砂、 粉砂层 发生断裂 、 解体 ， 形成大小不一的砂块向软性泥质沉 积物中沉陷而成的 图 4 。砂块的大小从几毫米到 几厘米不等， 由于粒度细 ， 饱含水 ， 在震动下沉过程 中可发生塑性变形而呈不规则碎块状 、 球状、 枕状 、 瘤状 、 拖曳拉长状等 ， 构成 R o e p所说 的枕状层 p i 1 一 l o w b e d s 。塔 2 1 9井 2 1 1 5 ． 3 4 m见拖曳拉长 的枕状沉积构造 图 2 n 。 震前 震 后 _ - ■一 a 沉 降 b 解体 图 4 球枕构造形成演化图 据 K n a u s t ， 2 0 0 2 F i g ． 4 E v o l u t i o n d i a g r a m o f p i l l o w s t r u c t u r e f r o m Kn a u s t ， 2 0 0 2 重荷模厚度在侧面有变化 ， 内部的层理通常发 生轻微变形并且 和火焰构造伴生 图 5 ， 图 2 q 、 r ， 与 A l f a r o 一 的“ d r o p s t r u c t u r e s ” 相似。当砂层 呈枕状或球状脱落并坠入下伏泥质沉积物时， 则形 成枕状构造或球状构造 。 图 5 重荷模 的成 因模式 图 据 A l f a ’O 等 ， 1 9 9 7 F i g ． 5 Ge n e t i c mo d e l d i a g r a m o fl o a d c a s t s f r o m A l f a r o ， e t a 1 ． ， 1 9 9 7 9 半环形层 1 o o p b e d d i n g R o d r i g u e z ． P a s e u a 等 。 讨论了环形层的地震成 因机制 ， 认为环形层是由弱地震诱发 、 整个纹层状软 沉积物 尚未达到液化 程度时的伸展变形。乔秀夫 等 在研究元古代 白云岩地震作用时 ， 指出环形层 是地震作用的重要记录。环形层横断面呈封闭的同 心圆环状层 ， 环形层长轴平行于岩层层面 ， 短轴垂直 于层面。这种环形层在华北奥陶系纹层灰岩及古近 第 3期 杨 芳 ， 等 松辽盆地青 山 口组震积岩特征及 油气地质意义 4 7 系纹层砂岩 中也有出现 。大 4 2 8井 1 9 9 8 ． 4 8 m发 育短轴长约 1 0 C lT I 的半环形层 ， 长轴略微 向下倾斜 ， 由于其长度超过岩芯直径 ， 故不能见到完整 的环形 层 图 2 S 。 1 0 丘形微隆起 地震津浪作用和风暴作用均可形成丘状交错层 理 ， 区别在 于前 者有地 震作 用 的其他 沉积 构 造伴 生L 5 1 - 5 2 3 ， 且可出现在深水 中。塔 2 1 9井 2 1 1 6 ． 4 5 I T I 处发育一丘状构造 ， 丘波长约 1 0 e m， 丘高约 2 ． 5 c m， 底部有 1 c I n 0 ． 6 c m大小的暗色砾块 ， 丘 内部不具 粒序性 ， 纹层倾角在 1 2 。～1 5 。 ， 其上发育 自碎屑角 砾岩 ； 塔 1 9 4 3井 1 7 7 2 ． 3 m丘状层 理内砾岩更大 ， 为 3 ． 0 c m 4 ． 5 c m的三角形 ， 其上部一块 0 ． 5 c i n 1 ． 5 C 1 T I 的长条形砾石顺下面的丘状层纹理倾斜 ， 丘 状层理上发育震浊积岩 图 2 t 、 u 。 1 1 震浊积岩 震浊积岩是在地震作用下 ， 岩石震裂发生位移 后形成的高密度重力流沉积岩。震浊积岩与非地震 浊积岩的区别在于 ① 地震浊积岩鲍马层序 A B段 以含震裂构造砾石为特征 ； ② 地震浊积岩与其母岩 之间 ， 可见发育震裂构 造 的震积岩和海 湖 啸岩 。 杜远生 指出“ 与原地震积岩共生的浊积岩应为地 震引发的震浊积岩。 ” 塔 2 1 9井 2 1 1 6 ． 2 8 1T I自碎屑 角砾岩中发育 2 ． 5 C l T I 厚地震形成的浊积砾岩 图 2 v 。塔 1 9 4 3井 1 7 7 2 ． 2 5 m含砾细砂岩 ， 无论砾 石的含量还是大小均 向上减少 小 ， 正粒 序 明显 ， 底部有 3块砾石较大 ， 约 48 I n I l l ， 砾石左 边缘齐 整 ， 棱角分 明， 两条边成直角或近于直角相交 ； 右边 缘无棱角 ， 呈圆状 一次圆状 图 2 U 。砾石 的这 种结构表明其具有断裂特征 。 3 油气 地质意义 通常的地震活动的间隔时间大多在百年到千年 之问 ， 而在以百万年为单位尺度的地质历史面前 ， 其 频率相对来说是非常高 的， 由于地震活动对水下饱 含水的未固结沉积物 的影响最为明显 ， 因而在有水 体覆盖的区域 ， 地震活动的影响是广泛的。而研究 区在高台子 青二 、 青三段 和葡萄花油层 姚一段 沉积时期恰好位于水下 ， 因此理论上这两套油层应 该广泛发育震积岩 ， 而实际上我们在岩芯 中也确实 发现了大量的地震成 因变形构造 ， 因此对高台子和 葡萄花来说 ， 地震 活动 的作用是整个地质研究 中不 可缺少 的一个重要因素。 目前 国内对震积岩 的研究主要集 中在其成 因、 构造变形形态 、 变形机理和过程及构造意义等方面 ， 大多未涉及到其储层意义 ， 少数有所提及的也仅仅 是做了简单的定性猜测而缺乏实 际材料 的佐证 ， 而 在本次工作 中课题组首次在岩芯 中识别出了含油的 震积岩层 ， 这一发现不仅仅填补了震 积岩研究 中的 一 个重要空 白， 同时也为研究 区主力油层 的储层研 究带来了新的思路 ， 甚至对整个松辽 盆地长垣 以西 水下沉积物成因的储层研究都具有重要意义。 实际上 ， 地震活动 的油气储集意义不仅表现在 其对未固结沉积物的影 响上 ， 强烈的地震 活动对 已 固结地层 的改造同样也可 以改变原有的油气成藏条 件 ， 下面按照其对沉积相 、 储层物性 、 运移通道和盖 层的影响等方面分别进行分析。 1 震积岩可作为相标志 震积岩的产生需要特殊的构造活动背景， 而且震 积岩的保存同样需要特殊的沉积环境。研究表明， 大 段的泥岩或者砂岩中很难保存震积岩的构造特征 ， 目 前所发现的塔里木盆地志留系和济 阳拗 陷古近系震 积岩都存在于砂泥互层的沉积构造中， 在此类沉积构 造 中震积岩的特征最容易被保留和识别。 通过对所发现的震积岩进行构造背景分析 ， 发 现震积岩多发育于存在一定坡度的环境 中， 结合 构 造背景和沉积环境 ， 更有利于确定沉积相类型， 因此 震积岩也可 以作为一种指示沉积相或沉积环境的标 志 ， 从而更有利于储集相带优质砂体的寻找。 2 地震活动对储层砂体 的影响 松辽盆地 白垩系青山 口组大量震积岩 的发现 ， 表明青二 、 青三段时期地震活动频繁 ， 而地震资料显 示青二 、 三段发育有为数众多的大规模 、 大尺度同沉 积断层即为此提供了直接而有力的证据。本次研究 在龙 3井浊积岩中发现具地震作用特征 的同沉积断 裂 ， 表明震积岩与浊积岩产生的时间基本一致 ， 这 同 样为该浊积岩的外界触发机制是地震活动这一认识 提供 了直接的、 有力 的证据 。本区沉积微相研究表 明 ， 长垣以西高 台子油层 青二 、 青 三段 最 有利 的 储集相带砂体 即为滑塌浊积岩及滨浅湖滩坝砂 体。 滨浅湖滩坝砂体的大量发育 同样是同沉积断层活动 引发频繁地震活动造成三角洲前缘相带砂体被高能 波浪冲刷搬运而成。 3 地震活动对储层物性的改造 地震活动能够对未 固结 的疏松 、 饱含水 的非胶