在对研究区20余口含膏盐岩井及2口取心井的岩心资料仔细分析后, 认为新沟咀组下段主要具有以下几个方面的特征:

1)通过精细的层序地层划分与对比发现, 在同一凹陷中不同的地区, 新上段与新下段之间的界限标志层“ 大膏段” 的岩性差异较大:从凹陷的中心向边缘表现出从泥膏岩→ 膏泥岩→ 粉砂岩的变化规律。与前人所认为的“ 大膏段” 岩性均为泥膏岩有所不同(图 3)。

图3

Fig.3

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	图3 江陵凹陷H2井新沟咀组下段地层综合柱状图Fig.3 Comprehensive stratigraphical column of the lower Xingouzui Formation in Well H2 in Jiangling Depression

2)在对新下段不同油组进行划分时, 沉积物颜色是一个重要的判断标志, 不同油组之间, 颜色差异明显:从Ⅲ → Ⅱ → Ⅰ 油组, 其颜色表现为由“ 红→ 灰→ 红” 的变化趋势, 体现了新下段沉积时期, 水体深浅交替变化频繁(图 3)。

3)研究区陆源碎屑沉积物粒度较细, 主要为杂色、棕红色泥岩夹薄层灰色— 棕红色粉砂岩, 未见有砾质沉积物, 粗砂岩和中砂岩仅在靠近凹陷北部物源带的拾桥单斜带内可见(G1、G2和G4井), 泥岩内部可见各种类型的变形构造。主要出现于新下段Ⅰ 油组和Ⅱ 油组(图 3)。

4)从新下Ⅲ 油组至新下Ⅰ 油组, 膏盐岩的含量逐渐降低, 而砂泥岩的含量逐渐增加, 由底至顶表现出由膏质盐岩→ 膏泥岩→ 砂泥岩这样一个快速的由咸— 淡的变化过程, 在这一过程中缺失了大量的过渡类蒸发岩矿物(图 3)。

江陵凹陷新沟咀组主要发育泥岩、泥膏岩、粉砂岩和膏质盐岩。通过岩— 电统计数据表明, 研究区盐岩具有低速、低密度的特点, 在速度— 密度交汇图上与其他岩性区分明显, 位于交汇图左下方; 而泥膏岩由于与粉砂岩同样具有高速的特征, 不能用速度资料进行区分, 但其密度范围在2.7~2.98 g/cm³之间, 与粉砂岩具有较大的差异, 位于交汇图的右上方, 与泥岩和粉砂岩的分异明显(图 4)。

图4

Fig.4

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	图4 江陵凹陷新沟咀组下段不同岩性速度— 密度交汇图Fig.4 Velocity-density crossplot of different lithologies in the lower Xingouzui Formation in Jiangling Depression

通过将测井与岩心资料的结合分析, 建立了研究区新沟咀组主要膏盐岩类矿物的测井识别标准:

1)膏质盐岩:自然伽马值极低, 一般不超过35 API, 在研究区所出现的岩性中最低; 电阻率为高阻; 密度值低, 一般为不超过2.4 g/cm³; 声波时差一般在180~235 μ s/ft之间; 中子曲线趋于0(图 3); 由于盐岩易溶于水, 因此在水基钻井液下扩径明显。

2)泥膏岩:自然伽马低值, 但较膏质盐岩要高, 一般在30~45 API之间; 电阻率为高阻; 密度值在研究区已发现的膏盐类矿物中最高, 为2.7~2.9 g/cm³; 声波时差一般在185~200 μ s/ft之间; 中子曲线趋于0(图 3); 由于膏岩不易溶于水, 水基钻井液下井径曲线正常。

研究区主要发育这2种类型的蒸发岩, 在进行测井解释时, 通过以上测井组合序列能够较容易地识别出来, 而区分这2类岩性, 主要是根据密度和井径曲线的差别。

盐岩密度低, 在地震波传播速度上与砂泥岩差别明显(图 4), 一般不与砂岩直接接触, 而是与泥岩互层, 因此膏盐岩层与围岩常具有较强的波阻抗差异, 在地震剖面上一般表现为强振幅、低频率的反射特征(谢泰俊等, 1983; 屈红军等, 2003; 余一欣等, 2011)。通过井震结合的研究方法, 明确研究区新沟咀组下段膏盐岩层具有以下2个方面的地震反射特征:

1)不同岩性组合类型, 地震反射特征差异明显。钻井资料揭示, 江陵凹陷新沟咀组下段地层中, 主要发育3种类型的岩性组合:膏盐岩与泥岩互层类型(新下段底部)、砂泥岩互层类型(新下段中部)和质纯的泥岩段类型(新下段顶部)(图 3)。正演模拟结果显示, 膏盐岩与泥岩互层类型的地震反射振幅最强, 表现为高连续的平行、亚平行结构和强至中强的相位组成; 砂岩与泥岩互层类型虽然与膏盐岩和泥岩互层同为强反射, 但反射强度要弱得多; 而质纯的泥岩段的地震反射振幅最弱, 地震剖面上表现为空白反射(图 5)。

图5

Fig.5

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	图5 江陵凹陷古近系含膏盐岩系地震反射特征, 西南缘480主测线Fig.5 Seismic characteristics of psysum-salt rocks in the Paleogene of Jingling Depression, inline 480 in southwestern area

2)膏盐岩沉积厚度上的差异也会导致其地震反射特征上的差异。新沟咀组下段所沉积的膏盐岩一般厚度较薄, 常与泥岩互层产出, 受围岩的控制而具有很好的成层性, 地震反射同相轴连续性较好, 振幅较强且振幅强度随厚度的增大而增强; 而进入沙市组后, 受沉积环境改变的影响, 所沉积的膏盐岩厚度明显增大, 纵向上较为连续, 泥岩夹层减少, 具有较强的可塑性, 极易发生揉皱变形和“ 盐流动” 现象, 地震剖面上表现为不连续— 杂乱的反射特征(图 5)。这2种不同类型的膏盐岩反射特征也是在地震剖面上区分沙市组与新沟咀组界面的一个重要标志。

通过对在新沟咀组含有膏盐岩的20余口井岩性剖面进行细致研究, 总结出研究区盐韵律层主要具有以下2个方面的沉积特征:

1)受物源补给的影响, 纵向上盐韵律层的发育具有一定的局限性。研究区盐韵律层主要出现于新下Ⅲ 油组和Ⅱ 油组底部, 而在新下Ⅱ 油组顶部及新下Ⅰ 油组, 无论处于洼陷的中心还是边缘, 盐韵律层都极少发育, 以陆源碎屑砂泥岩沉积为主。以上盐韵律层的发育特征表明, 在新下段沉积早期, 陆源碎屑的补给量小, 水体中含有大量的蒸发岩类矿物离子, 当达到析出条件时, 就会沉淀形成盐韵律层; 而进入新下段沉积晚期, 陆源碎屑补给量明显增大, 虽然具有有利于蒸发岩类矿物析出的干旱浅水蒸发条件(新下段Ⅰ 油组地层颜色以棕红色为主)(图 3), 但在补给水系中蒸发岩类矿物离子含量极低, 导致盐韵律层极少发育, 仅见极少量薄夹层的泥膏岩, 未见有大规模的膏质盐岩沉积(图 3, 图6)。由此可见, 物源补给的改变是造成新沟咀组盐韵律层在纵向上分布局限性的主要原因。

图6

Fig.6

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	图6 江陵凹陷W1井-Gj1井-H2井-C8井新沟咀组下段连井沉积岩石对比图Fig.6 Sedimentary rocks contrast of the lower Xingouzui Formation among Wells W1, Gj1, H2 and C8 in Jiangling Depression

2)沉积环境快速频繁的变化, 导致组成盐韵律层的蒸发岩类矿物类型单一。江陵凹陷新下段盐韵律层由底至顶, 总体上表现为由膏质盐岩→ 膏泥岩→ 泥岩→ 砂泥岩的变化规律, 单个盐韵律层中, 沉积序列不完整, 组成矿物类型较为单一, 一般由膏质盐岩、膏泥岩和砂泥岩3部分组成, 不同盐韵素之间呈突变接触, 缺失大量过渡类型的蒸发岩矿物(图 3, 图6)。上述盐韵律的组合特征表明, 新下段沉积时期, 湖水蒸发强度大, 沉积的变化快速而频繁, 成盐期和淡化期时间极为短暂, 使得其在淡化和成盐过程中缺失大量过渡类蒸发岩。

在横向变化规律上, 通过对东西向连井沉积对比剖面的分析, 认为江陵凹陷新沟咀组下段膏盐岩层主要发育于凹陷内次一级的洼陷中, 如梅槐桥次洼和资福寺次洼, 与陆源碎屑砂岩呈明显的“ 此消彼长” 的接触关系(图 6, 图8)。钻井资料揭示, 膏盐岩与砂岩都夹于稳定的泥岩中, 属于同一沉积旋回, 但膏盐岩属于化学沉积, 一般发育于湖盆的沉降中心; 砂岩属于机械沉积, 主要出现于湖盆边缘, 两者不能直接接触, 表现为同期异相, 横向上呈“ 互为消长” 的关系(Searle, 1991, 1996; 胥菊珍等, 2003; 杜海峰等, 2007, 2008; 徐磊等, 2008), 另外, 精细的地层划分与沉积对比结果显示, 盐韵律层在横向上的变化规律与垂向上类似, 从洼陷的中心至边缘, 表现出由膏盐岩→ 膏泥岩→ 砂泥岩的变化规律(图 6)。由此也可以总结出, 研究区新沟咀组膏盐岩的沉积受物源与构造控制作用明显。

江陵凹陷新下段沉积时期, 沉积环境的改变快速而频繁, 岩性特征表现为陆源碎屑砂泥岩及膏盐岩类矿物的频繁不等厚互层, 砂岩及膏盐岩类矿物单层厚度较薄, 一般夹于泥岩之中, 且横向连续性较差(图 3, 图6), 岩性在影响地震属性变化中占主导地位(李坦和殷晓周, 2009; 魏水建等, 2011)。正演模拟及地震反射特征分析表明, 不同岩性组合与地震振幅之间存在一定相关性, 利用振幅属性能够较好地刻画含膏盐岩系地层在平面上的分布规律。本次研究, 选取T8'(新上段与新下段的界面), 向下开时窗平行于顶界面生成底界面的方法来预测新下段含膏盐岩层系的平面分布特征。

综合地震反射特征与地震属性分析, 认为均方根振幅属性在本区最能反应不同岩性组合在平面上的分布规律。通过井震结合的研究方法, 明确玄武岩表现为极强的振幅, 在新下段较少发育, 分布于荆州背斜带范家台构造, 粉色虚线所为区域内, 以天蓝色为主(图7), 如F1井; 膏盐岩与泥岩互层沉积表现为强振幅, 在平面上主要出现于凹陷南部、远离物源的白色虚线所围区域内, 以深蓝色为主(图7), 如Gj1、H2井; 砂泥岩互层在新下段分布较为广泛, 表现为中振幅, 在平面上主要出现于凹陷北部, 橙色虚线所围区域, 以蓝色与红色混杂为主(图7), 如L55、L76、S4、S22井; 质纯的泥岩段在研究区分布最为广泛, 表现为弱振幅, 主要分布于梅槐桥和资福寺洼陷南部, 以红色为主(图7), 如W6X、W13、ES25、ES7井。总体来说, 通过均方根振幅所确定的不同岩性组合在平面上的分布规律, 与井点所确定的分布规律吻合较好, 对于无井点控制的区域的相带预测具有一定的指导意义。

图7

Fig.7

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	图7 江陵凹陷新沟咀组下段均方根属性预测图Fig.7 Lithological prediction through root-mean-square values of the lower Xingouzui Formation in Jiangling Depression

对研究区新下段含膏盐岩系在平面上分布的预测, 采用均方根振幅预测与井点预测相结合的研究方法, 提高预测的准确性。平面上, 膏盐岩集中发育的区域在沉积时即为卤水浓度较高的区域, 其下伏地层或本层系中物性较好的砂岩即有可能储集品位较高的卤水资源。

新下段沉积时期, 江陵凹陷处于拗陷沉积期, 断裂活动明显减弱, 地形较为平缓, 差异不大; 另外, 物源补给量较沙市组明显增强, 北部南荆水系向南推进至B4-L11-L93-S4-S22一线附近, 西部的远安水系向东推进至W1-W3-ES21-ES20一线附近, 由于上述2个方面的影响, 使得凹陷内膏盐岩的分布较为局限, 主要出现于梅槐桥洼陷与资福寺洼陷的南部地势相对低洼的区域(图 8), 其在平面上分布的走向受长期活动断层的控制。整体来看, 新下段膏盐岩在平面上的分布范围较沙市组明显缩小(沈均均等, 2014), 具有向南迁移的趋势, 物源和构造变化对膏盐岩在平面上分布的控制作用明显。

图8

Fig.8

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	图8 江陵凹陷新沟咀组下段沉积相平面分布Fig.8 Planar distribution of sedimentary facies of the lower Xingouzui Formation in Jiangling Depression