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松辽盆地是中国东部具断坳双重结构的大型中新生代沉积盆地,在姚家组沉积时期为浅水坳陷湖盆,在研究区内沿长轴方向为缓坡,沿短轴方向为陡坡,发育大型河流-三角洲沉积体系。在本论文研究过程中,主要应用钻井、测井以及地震资料,以层序地层学和沉积体系分析为主线,结合层序及内部构成单元控制因素分析,同时应用构造-地层学、古地貌恢复的相关方法,对松辽盆地东北部姚家组层序地层格架下沉积体系进行全面研究,取得以下认识和成果:
一、进行了层序地层学研究,建立了东北部姚家组的高精度层序地层格架(1)层序界面的识别与划分通过大量露头、钻井和地震资料分析,分别从层序界面的地震响应特征、上下岩性变化和测井曲线的响应特征出发,岩石学标志出发,建立了松辽盆地姚家组层序界面的识别标志,将姚家组地层划分为1个三级层序。
(2)层序内部构成单元的识别与划分通过岩心观察、测井、岩心特征分析,在东北部姚家组层序地层序列中识别出两大类型准层序:三角洲前缘沉积环境下的水体向上变浅、岩性向上变粗反旋回准层序类型和三角洲平原分流河道、曲流河、辫状河沉积环境下岩性向上变细正旋回准层序类型。
(3)高精度层序地层格架的建立通过对松辽盆地东西向和南北向两条区域主干地震大剖面反射界面的识别和追踪,结合钻井岩心观察及大量的钻井资料,进行主干大剖面的层序地层分析。在此基础上,在研究区内选取7条连井层序对比剖面,通过对各井进行了高精度的层序地层和沉积相的划分和对比,编制高精度沉积断面,建立东北部姚家组高精度层序地层格架。认为松辽盆地东北部姚家组层序发育明显受控于盆地南北向的缓斜坡边缘,为典型的无陆架坡折的缓斜坡型层序构成样式。
二、松辽盆地东北部姚家组沉积体系特征分析(1)主要沉积体系类型及特征在对姚家组层序地层学系统的研究基础上,根据研究区姚家组测井曲线形态、岩芯精细描述,同时结合层序地层体系域的构成样式,可以确定在研究区姚家组层序主要发育河流体系和三角洲体系两大沉积体系组合。河流体系据河流类型可分曲流河沉积体系和辫状河沉积体系,其中河道充填组合、河道边缘组合及泛滥平原组合均有发育;三角洲沉积体系主要发育三角洲分流平原和三角洲前缘组合,(2)等时格架内沉积体系侧向及垂向上分布特征根据研究区内典型单井高频单元及沉积相划分和连井剖面(4纵3横)沉积断面图的编制,确定了等时格架内姚家组层序各体系域的沉积体系侧向展布及垂向分布特征。由于受北部物源供给条件、盆地长轴方向缓斜坡及气候变化的综合控制作用,形成大规模的北部河流-三角洲复合体,占据了松辽盆地东北部的绝大部分地带,由于沿盆地长轴方向坡降平缓,湖盆水体由湖盆边缘向湖盆中央缓慢加深,因而湖泊水体不能形成明显的顶托作用以抵消河流能量,故河流入湖后,往往以分流河道形式继续向湖区流动,并逐渐削减河流能量,当河流消失后,在河口的前方形成分布较广、相对较薄的河口坝、远砂坝沉积。研究区内姚家组层序各体系域均呈河流-三角洲分流平原-三角洲前缘平面相带的分布格局,但是,不同层序、不同体系域各沉积相带发育部位存在明显的迁移。
(3)姚家组各体系域的砂分散体系与沉积微相的平面展布特征在前述工作的基础上,统计了100余口探井资料,编制了姚家组层序各体系域累积砂体厚度图和含砂率图,在此基础上,恢复了各个体系域的砂分散体系展布,再现了松辽盆地东北部姚家组层序各体系域的沉积体系空间配置特征。姚家组低位体系域沉积范围比较局限,盆地东北部遭受剥蚀比较严重,发育两大物源水系,东北拜泉物源水系和北部讷河物源水系,受两大物源水系的影响,发育完整的曲流河-三角洲分流平原沉积体系,相带分布宽广;湖扩体系域为紧接着低水位期后第一次重大湖泛面的沉积产物,该时期湖平面扩张,沉积范围增大,相带发育较完全,物源发育水系没有变化,东北拜泉物源水系和北部讷河物源水系,形成完整的曲流河-三角洲沉积体系,相带均不同程度的向盆地北部后退;高位体系域沉积范围进一部扩大,物源发育水系总体格局没有变化,只是来自北部讷河水系加强,为主要物源水系,东北部拜泉为次要物源。自盆地边缘向内形成辫状河-曲流河-三角洲-滨浅湖沉积体系,但湖相沉积仅在绥化洼陷发育。
三、松辽盆地东北部姚家组沉积体系成因演化分析(1)层序地层主控因素分析利用重矿物、地球化学、古生物等资料,通过构造沉降、物源供给条件、气候变化及湖平面变化对层序发育控制作用的分析表明,东北部姚家组具典型陆相坳陷型盆地的沉积充填特征,层序发育受构造沉降、物源供给条件、气候变化及湖平面变化多因素综合控制。
(2)古地貌恢复通过对姚家组层序底界面SB1<1>的古地貌恢复,再现了姚家组沉积前盆地南北向缓坡、东西向陡坡的古地貌格局,其中东西向陡坡具明显的沉积坡折,南北向缓斜坡坡折不明显。通过古地貌基本要素的分析,展现了北部缓斜坡对北部物源水系注入点、分流等特征的控制作用。
(3)东北部姚家组沉积体系时空演化规律结合层序控制因素分析及姚家组沉积前古地貌恢复,对松辽盆地东北部姚家组层序沉积体系空间配置特征分析表明,姚家组低位沉积时期处于快速的湖退到缓慢湖进的过程,此时气候干燥,物源供给主要为北部讷河物源水系和东北拜泉物源水系,盆地长轴方向为坡度平缓的古斜坡,因此发育大型河流-浅水三角洲沉积体系;姚家组湖扩沉积时期处于快速的湖进的过程,此时气候转为潮湿温暖的气候,物源供给水系格局没有变化,曲流河与三角洲分流平原分布范围均不同程度的向盆地边缘后退;姚家组高位沉积时期处于缓慢的湖退过程,末期发生大规模快速的湖进,古气候仍为温暖潮湿气候,物源水系大的格局没有变化,仅北部讷河水系加强,占主导地位,自盆地边缘向内形成辫状河-曲流河-三角洲-滨浅湖沉积体系,但湖相沉积仅在绥化凹陷发育。