准噶尔南缘前陆盆地物源体系演化规律.pdf

2013 年 8 月 第 32 卷第 4 期 大庆石油地质与开发 Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing Aug． , 2013 Vol． 32 No． 4 收稿日期 2013-05-08 改回日期 2013-06-01 基金项目 国家科技重大专项 2011ZX05003-002。 作者简介 潘春孚, 男, 1983 年生, 博士, 从事沉积储层和地震资料综合解释工作。 E-mailpanchunfu126163． com DOI 10． 3969/ J． ISSN． 1000-3754． 2013． 04． 005 准噶尔南缘前陆盆地物源体系演化规律 潘春孚1 张常久2,3 纪友亮1 高志勇4 卢 哲5 1． 中国石油大学地球科学学院, 北京 102249; 2． 东北石油大学地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318; 3． 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163712; 4． 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083; 5． 中国石油规划总院, 北京 100083 摘要 通过分析准噶尔盆地南缘古近纪逆冲构造幕内不同构造活动阶段砂岩重矿物变化特征及砂地比, 探讨了 逆冲构造幕内的物源体系演化规律。 研究表明 准噶尔盆地南缘前陆盆地同一逆冲构造幕内由强烈活动早期到 高峰期发育的物源数量逐渐增多, 距离物源越来越近; 由强烈活动高峰期到构造活动宁静期发育的物源体系数 量逐渐减少, 逐渐远离物源, 沉积物供给逐渐减少。 关键词 前陆盆地; 准噶尔南缘; 逆冲活动; 物源体系 中图分类号TE121 文献标识码A 文章编号1000-3754 2013 04-0020-04 EVOLUTION LAWS OF THE PROVENANCE SYSTEM IN THE FORELAND BASIN OF THE SOUTHERN MARGIN OF JUNGGAR BASIN PAN Chunfu1, ZHANG Changjiu2,3, JI Youliang1, GAO Zhiyong4, LU Zhe5 1． College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2． College of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 3． Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company Ltd, Daqing 163712, China; 4． PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China; 5． PetroChina Petroleum Programing and Engineering Institute, Beijing 100083, China Abstract By the analyses of the changed characteristics of the heavy minerals and sandstone-ation ratio at dif- ferent tectonic acting stages of Eogene thrust structure phase in the southern margin of Junggar Basin. The evolution laws of the provenance system in the phase are explored. The studies show that the developed provenances number is gradually increased from the initial period of the intensive activities to the peak period, and the distance to the provenances is more and more closer; while the number and distance for the provenances from the peak to the qui- escent period are just on the contrary, and moreover the supplied sediments are gradually reduced. Key words foreland basin; the southern margin of Junggar; thrust activity; provenance system 盆地的物源演化分析影响着古地貌、 古水流的 恢复及沉积充填、 构造活动对沉积控制作用的再 现、 油气的聚集等[1-4]。 目前, 准噶尔南缘前陆冲 断带的物源分析研究偏重于利用物源信息研究构造 演化期次及盆山演化关系[5,6], 对每期逆冲构造幕 内的阶段演化与物源关系的研究尚处于空白阶段。 因此, 通过分析古近系重矿物特征以及砂岩分布规 律探讨了准噶尔盆地南缘前陆冲断带古近纪逆冲构 造幕内的物源演化规律。 1 区域地质背景 古近纪以来, 来自天山的挤压构造应力造成了 准噶尔南缘大规模的逆冲推覆活动, 使北天山快速 隆升并向盆地逆冲形成了北天山冲断带, 准噶尔南 缘古近系开始沉积。 新近纪第四纪发生的喜玛拉 雅运动使北天山大幅度隆升并向盆地内部逆冲, 形 成了准噶尔南缘前陆冲断带[7,8]。 准噶尔盆地南缘 古近系由下至上发育紫泥泉子组 E12z、 安集海 河组 E23a, E12z 主要为冲积扇、 扇三角洲和 湖泊相沉积, E23a 湖泊相细粒沉积非常发育[9,10]。 分析准噶尔盆地南缘前陆期沉积对逆冲构造活动的 响应认为, 前陆盆地逆冲构造活动以弱→强→弱→ 停止的阶段演化过程作为一个逆冲活动演化期次 幕 [11]。 准噶尔盆地南缘古近纪新近纪经历了 3 期逆冲构造演化期次, 每期逆冲构造幕控制 1 个 构成二级层序的区域性沉积旋回, 其中古近系受控 于一期逆冲构造幕, 构成 1 个二级层序。 2 逆冲构造幕内物源演化规律分析 2． 1 强烈活动早期的物源特征 2． 1． 1 重矿物分布特征 从表 1 可见 准噶尔盆地南缘东部砂体中锆 石、 钛铁矿、 磁铁矿、 磷灰石的含量较高, 不稳定 重矿物中绿帘石、 辉石的含量较高; 西部的砂体中 的稳定重矿物中钛铁矿、 磷灰石、 褐铁矿、 石榴 石、 锆石的含量较高, 不稳定重矿物中绿帘石、 重 晶石的含量较高。 在东、 西部代表强烈活动早期矿 物成熟度的 “ZTR” 均较低 分别为 5． 69 和 7． 66, 可见该阶段逆冲构造活动比较强烈, 造 山带不断隆升且向盆地较快推进, 离物源区较近。 表 1 东、 西段古近纪逆冲构造幕活动各阶段的重矿物含量 Table 1 Contents of the heavy minerals at each active stage of the tectonic phases for Eogene obduction zones of East and West Segments 重 矿 物 质 量 分 数 / 东 段 E12zE23a 强烈活动早期强烈活动高峰期构造活动宁静期 西 段 E12zE23a 强烈活动早期强烈活动高峰期 构造活动宁静期 稳定 重矿物 锆石5． 162． 2314． 65． 932． 9810． 10 金红石0． 530． 070． 610． 640． 240． 42 电气石0001． 090． 602． 48 石榴石1． 070． 042． 085． 671． 102． 16 钛铁矿13． 181． 6544． 3528． 9617． 8532． 02 锐钛矿0000． 110． 150． 54 褐铁矿2． 801． 530． 776． 386． 591． 04 磁铁矿27． 660． 4314． 923． 3519． 382． 80 白钛石0． 570． 120． 371． 682． 195． 09 磷灰石7． 230． 172． 2610． 751． 021． 59 不稳定 重矿物 海绿石0． 400． 30000． 030． 02 绿帘石00． 837． 883． 200． 200． 28 角闪石0000． 050． 020． 12 辉石0． 05000． 030． 020． 02 重晶石0000． 430． 280． 65 2． 1． 2 砂岩分布特征 随着搬运距离的增加, 砂砾岩的沉积厚度与地 层厚度的比值逐渐降低。 强烈活动早期, 准噶尔盆 地南缘山前带主要发育 3 套大的沉积砂体 西段砂 体呈近南北向展布的裙带状, 横向延伸长, 砂地比 为 30 50; 中段砂体呈北西向展布的舌状, 纵向延伸长, 砂地比为 20 40; 东段砂体呈 北西向展布的朵叶状, 砂地比超过 50图 1 a 。 该阶段在准噶尔盆地南缘山前带发育的物 源数量较多, 沉积物供给也较多。 2． 1． 3 地层分布特征 强烈活动早期准噶尔盆地南缘山前带沉积地层 12第 32 卷 第 4 期 潘春孚 等 准噶尔南缘前陆盆地物源体系演化规律 分布广, 北薄、 南厚, 西薄、 东厚; 沉降中心位于 TG1 井HX1 井一带,厚度超过 700 m图 2a。 2． 2 强烈活动高峰期的物源特征 2． 2． 1 重矿物分布特征 强烈活动高峰期, 准噶尔盆地南缘东部砂体中 的稳定重矿物中锆石、 褐铁矿、 钛铁矿的含量较 高, 但均比强烈活动早期低; 不稳定重矿物中海绿 石的含量较高, 但比强烈活动早期低, 辉石消失而 绿帘石开始出现 表 1。 稳定重矿物的相对含量 整体上比强烈活动早期低, 代表矿物成熟度的 “ZTR” 比强烈活动早期低得多 为 2． 3。 西部 砂体中的稳定重矿物中钛铁矿、 磁铁矿、 褐铁矿的 含量相对较高, 多比强烈活动早期低; 不稳定重矿 物中重晶石、 绿帘石的含量相对较高, 但比强烈活 动早期低且海绿石开始出现 表 1。 稳定重矿物 的相对含量整体上比强烈活动早期低, 代表矿物成 熟度 的 “ ZTR” 比 强 烈 活 动 早 期 低 得 多 为 3． 82, 表明此阶段逆冲构造活动强烈, 造山带 快速隆升且向盆地内部快速推进, 距离物源区比强 烈活动早期近。 2． 2． 2 砂地比分布特征 强烈活动高峰期, 准噶尔南缘山前带主要发育 5 套沉积砂体, 西段发育 2 套砂体, 呈朵叶状分 布, 纵向延伸较短, 砂地比为 20 40; 中段 发育 1 套砂体, 呈舌状展布, 纵向延伸长, 砂地比 低 仅为 20 30; 东段发育 2 套砂体, 呈朵 叶状展布, 砂地比相对较高 超过 40图 1 b 。 此阶段比强烈活动早期发育的物源数量增 多, 平面上砂地比变化快, 整体上砂地比变大, 表 明此阶段处于快速沉积环境, 离物源更近, 沉积物 供给增多。 22 大庆石油地质与开发 2013 年 2． 2． 3 地层分布特征 强烈活动高峰期沉积地层比强烈活动早期的分 布范围小, 但整体沉积厚度较大。 沉降中心位于 DW1 井以南一带, 厚度超过900 m, 沉降中心比强 烈活动早期向西南部迁移 图 2 b , 表明此 阶段比强烈活动早期离物源近, 且沉积物供给比强 烈活动早期增多。 2． 3 构造活动宁静期的物源特征 2． 3． 1 重矿物分布特征 在构造活动宁静期, 准噶尔盆地南缘东部的砂 体中的稳定重矿物中钛铁矿、 磁铁矿、 锆石、 磷灰 石的含量高, 其中钛铁矿、 锆石比强烈活动早期高 得多; 不稳定重矿物中绿帘石的含量较高, 比强烈 活动高峰期高得多且海绿石消失 表 1。 稳定重 矿物的相对含量在整体上比强烈活动高峰期高, 代 表矿物成熟度的 “ZTR” 比强烈活动早期、 高峰期 高得多 为 15． 21。 西部的砂体中的稳定重矿 物中钛铁矿、 锆石、 白钛石、 电气石含量较高, 均 比强烈活动早期、 高峰期高得多, 不稳定重矿物中 重晶石、 绿帘石、 角闪石的含量较高, 比强烈活动 高峰期高得多 表 1。 稳定重矿物的相对含量在 整体上比强烈活动高峰期高, 代表矿物成熟度的 “ZTR” 比强烈 活 动 早 期、 高 峰 期 高 得 多 为 13, 表明此阶段逆冲构造活动微弱甚至停止, 造山带停止隆升和向盆地推进, 而山前带向远离造 山带方向迁移[12], 比强烈活动高峰期距离物源区 远。 2． 3． 2 砂岩分布特征 在构造活动宁静期, 准噶尔盆地南缘山前带主 要发育 4 套大的沉积砂体 西段砂体呈近南北向展 布的裙带状分布, 横向延伸长,砂地比较低4 6;中段砂体呈北西向展布的舌状,纵向延伸长, 砂地比最低仅为 2 4;东段发育的 2 套砂体 呈朵叶状展布,砂地比相对较高超过 6图 1 c。 此阶段比强烈活动高峰期发育物源的数量 减少,砂岩厚度与地层厚度的比值在平面上的变化 慢且整体上的变化小得多,表明经过远距离的搬运 后距离物源远,沉积物供给减少,物源变弱。 2． 3． 3 地层分布特征 在构造宁静期, 沉积地层北薄、 南厚, 西薄、 东厚, 整体上沉积厚度小。 沉降中心位于 TG1 井 以北一带, 厚度超过 300 m, 沉降中心比强烈活动 高峰期向西北部迁移 图 2 c ; 表明此阶段 比强烈活动高峰期距离物源远, 沉积物供给比强烈 活动早期和高峰期少得多。 3 结 论 1 准噶尔南缘前陆冲断带古近纪同一逆冲 构造幕内, 从强烈活动早期到高峰期发育砂体数量 增多; 从强烈活动高峰期到构造活动宁静期发育砂 体的数量减少。 2 准噶尔南缘前陆冲断带古近纪从强烈活 动早期到高峰期的砂地比在平面上变化快且整体变 大, 砂岩中的稳定重矿物相对含量和 “ZTR” 降 低; 从强烈活动高峰期到构造活动宁静期的砂地比 在平面上变化慢且其值整体变小, 砂岩中的稳定重 矿物相对含量和 “ZTR” 升高。 3 准噶尔盆地南缘前陆冲断带古近纪从强 烈逆冲活动早期到高峰期发育的物源数量增多, 距 离物源越来越近, 沉积物供给增多。 从强烈活动高 峰期到构造活动宁静期发育的物源数量减少, 逐渐 远离物源, 沉积物供给减少。 参考文献 [1] 汪正江, 陈洪德, 张锦泉 ． 物源分析的研究与展望 [J] ． 沉 积与特提斯地质, 2000, 20 4 104-110. [2] 赵红格, 刘池洋 ． 物源分析方法及研究进展 [J] ． 沉积学报, 2003, 21 3 409-412. [3] 许秀才,刘元吉,赵建军,等 ． 古龙北地区姚一段地层沉积物源 及古水流分析[J]． 大庆石油地质与开发,2008,27336-38. [4] 王洪伟,杨建国,林东成 ． 汤原断陷古近纪砂岩重矿物组合与物 源分析[J]． 大庆石油地质与开发,2007,26339-42. [5] 方世虎, 郭召杰, 贾承造, 等 ． 准噶尔盆地南缘中新生界沉 积物重矿物分析与盆山格局演化 [J] ． 地质科学, 2006, 41 4 648-662． [6] 方世虎,贾承造,宋岩,等 ． 准噶尔盆地南缘中新生界碎屑成 份特征与构造期次[J]． 地质科学,2007,424753-765． [7] 万里皋,刘登明,侯六根 ． 准噶尔盆地南缘前陆冲断带构造特征 研究[J]． 石油地球物理勘探,2005, 40增刊 40-45． [8] 况军,齐雪峰 ． 准噶尔前陆盆地构造特征与油气勘探方向[J]． 新疆石油地质,2006,271 5-9． [9] 新疆维吾尔自治区地质矿产局 ． 新疆维吾尔自治区区域地质志 [M]． 北京地质出版社,1993． [10] 纪友亮,安爱琴,朱如凯 ． 陆相前陆盆地层序结构特征研 究 以准噶尔南缘晚期前陆盆地为例[J]． 石油与天然气地 质,2008,292 237-243． [11] 林畅松,刘景彦,张燕梅,等 ． 库车坳陷第三系构造层序的构成 特征及其对前陆构造作用的响应[J]． 中国科学D 辑,2002, 323177-183． [12] 温德顺,苏龙,孙国强,等 ． 前陆盆地的沉降和抬升机制研究进 展[J]． 天然气地球科学,2006,173 385-390． 编辑宋玉梅 32第 32 卷 第 4 期 潘春孚 等 准噶尔南缘前陆盆地物源体系演化规律