济源凹陷中生界地层研究与探讨

杨永灵

【摘 要】开展济源凹陷地层岩性、电性及录井特征研究，采用X射线录井新技术，对地层岩性及沉积环境进行分析，从而对地层进行划分。研究认为，济源凹陷中生界地层沉积较全，三叠系地层沉积厚度最大，沉积中心为南北两次凹，侏罗期沉积中心在西部，东部沉积较薄，白垩系只残余下统韩庄组地层，由西向东变厚。

【关键词】济源凹陷；岩电特征；X射线元素；沉积环境

【中图分类号】P618.130.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）01-0077-05

1 地质概况

济源凹陷构造上隶属于南华北盆地，位于济源—黄口坳陷带西端，是一个在前中生界为主体的近东西向构造格架上形成的中新生界断陷盆地，地层发育最全，也是沉积最厚的凹陷之一，从太古界到第四系均有分布，尤其是中生代地层，相较于临清坳陷、东濮凹陷等地区，发育较全，下白垩统韩庄组是一套红色沉积建造，呈残块状分布，中下侏罗统马凹、鞍腰组以暗色泥岩沉积为主，上三叠统暗色泥岩发育，中下三叠统是一套以河流相为主的砂泥岩沉积。

本区勘探程度较低，勘探工作历史较长，目前完井40口，钻至中生界地层12口，分布在后邓构造6口，西虢构造4口，黄庄和武德镇构造各1口（见表1），而且钻遇层位也不同，仅有后邓构造Y1井和YS2井钻遇了完整的中生界地层，且在不同层位钻遇了断层。后邓构造在中央隆起带中部偏西，是一个受后邓断层切割的断背斜及半背斜。YS2井钻遇上古生界二叠系上统石千峰组完钻，Y1井钻遇地层最厚，揭示了上古生界二叠系下统下石盒子组到新生界地层。

2 地层划分

地层划分依据岩性、电性特征及沉积旋回来进行，采集济源凹陷露头样品及D5、D6和G1岩屑样品进行X射线元素分析，对比Y1井X射线分析结果，建立岩性、电性及X射线谱图对比标志，对地层岩性及地质分层进行划分，研究地层展布特征。

地质分层与沉积环境的变化息息相关，在不同的沉积环境下，元素的迁移、聚集形成不同的岩石。岩石地球化学组成包括主量元素，砂岩中Si含量高于泥岩，页岩中Ca含量高于砂岩和泥岩，Fe含量在铁矿层中最高（如图1所示）。微量元素的含量与沉积环境中生物存在状况有着密切的关系，Mn/Fe值是广泛应用的地球化学示踪剂，水体越深，锰铁比值越低。以砂体为主的辫状河中，Si含量高于滨—浅湖、半深湖，而K、Al等含量与之相反，S、P、Cl、Mn含量由于生物数量及活跃程度的差异，在不同的沉积环境中也有差异，总体上湖相低于河流相；滨—浅湖、半深湖相表现为Si、P、S含量低，Ca、K、Al含量高的特征，三角洲相部分元素的特征与河流相基本接近，但Ca含量较低，导致其他元素含量变化大。

3 地层分析

中生界沉积较全，地表出露于西承留地区，钻井揭示了三叠系下统刘家沟组和和尚沟组、中统二马营组和油房庄组、上统椿树腰组和谭庄组，侏罗系下统鞍腰组、中统马凹组，白垩系下统韩庄组地层，钻井揭示的均为砂泥岩地层，反映了地层由红到灰再到红的沉积特征。

3.1 三叠系

下统刘家沟组：钻遇井2口，揭示地层厚度为209～220 m，棕色厚层砂岩夹薄层棕褐色泥岩。砂岩段自然伽马呈齿化钟状、箱状，电阻率值比上覆地层升高，呈锯齿状高阻，局部為高阻尖刀状。X射线分析Y1井元素变化明显，Ca含量升高，当Si含量异常高，Fe含量异常低，同时其他元素也发生较大的变化时，可以确定钻遇刘家沟砂岩，薄片分析石英含量高、泥质含量少、钙质胶结可以作为该地层的标志层（如图2所示），随着Ca含量逐渐降低，K、P含量逐渐升高，同时其他元素发生变化，进入了新的沉积环境。与下伏古生界石千峰组地层呈整合或平行不整合接触。

和尚沟组：钻遇井2口，揭示地层厚度为193～230 m，棕褐色泥岩与灰绿色、棕色砂岩不等厚互层，下部厚层砂岩发育为分层底界。泥岩段自然伽马呈锯齿状，砂岩段呈指状和齿化箱状，电阻率值呈锯齿状高阻，以尖峰状为主，也见刺刀状。X射线分析Y1井上部地层K含量比下部地层偏高，其他元素变化不明显，当主量元素Si含量逐渐升高并处于高值时，同时Fe含量与之相反，其他元素变化不明显，X射线分析为一套厚层砂岩，砂岩底界就是分层界线。与下伏刘家沟组地层呈整合接触。

中统二马营组：钻遇井2口，揭示地层厚度为328 m左右，棕褐色、棕色泥岩与灰色、灰绿色砂岩呈不等厚互层，上部砂岩发育。泥岩段自然伽马呈锯齿状，砂岩段呈指状，电阻率值比上部地层偏高。X射线分析Y1井上部地层Si含量处于高值，Fe含量与之相反，下部地层Si含量相对降低，Fe、Ca含量升高，泥质含量和灰质成分也增多，上下部地层元素含量变化与沉积微相变化相吻合。与下伏和尚沟组地层呈整合接触

油房庄组：钻遇井4口，揭示地层厚度为435～462 m，以砂泥岩互层为主，上部泥岩为灰色、深灰色，下部为棕褐色、紫褐色，砂岩多为灰色、灰绿色。泥岩段自然伽马呈锯齿状，电阻率平缓齿状，砂岩段自然伽马呈低幅细指状，电阻率呈锯齿状高阻，偶见尖峰状。X射线分析Y1井P含量比上覆地层偏高，说明沉积环境变化，水体变浅，生物活跃程度增加，Fe与Si元素交互区分砂泥岩特征明显，与下伏地层同属于河流相沉积。与下伏二马营组地层呈整合接触。

上统椿树腰组：钻遇井3口，该组由于断层影响，残留部分地层，揭示地层厚度变化较大，以深灰色泥岩与灰色砂岩不等厚互层为主，砂薄泥厚，底部见灰黑色碳质泥岩。自然伽马值和电阻率值明显低于上部地层，砂岩段呈锯齿细指状。D5井和Y1井钻遇地层不完整，X射线分析特征不明显，从整体来看，上部地层Ca含量比下部地层高。与下伏油房庄组地层呈整合接触。

谭庄组：钻遇井7口，揭示地层厚度为173～390 m，上部深灰色、灰黑色泥岩夹灰色砂岩、页岩，泥岩发；育，砂岩呈钙质胶结下部灰色砂泥岩互层，夹碳质泥岩。泥岩段自然伽马呈起伏平缓密集的锯齿、小齿状，砂岩段则呈齿化箱状、钟状，与上覆地层自然伽马曲线尖指状差异明显，电阻率曲线基值升高。X射线分析D5井和Y1井岩屑样品，上部Si、Fe、Al、P含量低，Ca含量高，砂岩钙质含量高，下部与之相反，Fe/Si含量高，泥质含量高。与下伏椿树腰组地层呈整合接触。

3.2 侏罗系

下统鞍腰组：钻遇井6口，揭示地层厚度为232～424 m，以灰黑色、深灰色泥页岩与灰色砂岩互层为主，底部厚层深灰色泥页岩为分层界线。页岩段自然伽马值呈尖峰状、砂岩段呈尖指状，电阻率值较上部地层升高且呈锯齿状高阻。X射线分析D5井，Ca含量呈现出由低到高的趋势，Fe、Al、K与之相反，当Ca含量突然降低，Fe含量异常升高同时Mn含量升高时，其他元素变化不明显，此时地球化学示踪剂Mn/Fe比值达到低值，反映水体深度的Mn含量达到高值，说明进入水体较深的湖泊环境沉积地层（如图3所示）。与下伏谭庄组地层呈假整合接触。

中统马凹组：钻遇井6口，揭示地层厚度为254～276 m，大部分地层断缺，上部以灰色、灰黑色、深灰色钙质泥岩为主，下部以灰黄色、灰白色砂岩为主，底部灰白色、灰紫色厚层砂岩沉积稳定。自然伽马和电阻率曲线在顶部呈明显台阶上升，泥岩段自然伽马呈低幅锯齿状，砂岩段呈指状和钟状，底部厚层砂岩段呈齿化钟状，电阻率值明显比上部地层高。X射线分析G1井、D5井和Y1井，上部Ca、Mg含量高，下部变低，Si含量与之相反，马凹组上部为浅湖—半深湖相暗色砂泥岩沉积地层，下部为三角洲水下分流河道砂体沉积，整个马凹组地层厚度较小（如图3所示）。并且捕捉到泥灰岩，Ca含量异常高，Si、Fe、Al、K等其他元素含量降至最低甚至为零，泥灰岩为马凹组标志性岩性，薄片分析露头样品石英含量较少、分选一般、充填物呈钙质膠结（如图4所示）。与下伏鞍腰组地层呈假整合接触。

3.3 白垩系

下统韩庄组：钻遇井8口，揭示地层厚度为721～1 240 m，以砂泥岩互层为主，上部褐色泥岩夹棕色砂岩，泥岩较发育，下部棕色砂岩夹棕褐色泥岩，底部棕色厚层砂岩稳定存在。自然伽马和电阻率曲线在韩庄组顶部呈较明显台阶状上升，泥岩段呈平缓微齿状，砂岩段呈低幅负异常，底部厚层砂岩段，自然伽马呈微齿箱状，电阻率值高于上部地层。X射线分析D5井和G1井Si含量较低，K、Fe含量较高，泥质含量较高，底部Si含量呈台阶状上升至平缓，Fe/Si比值变低，泥质含量变少，随着Si含量急速下降，其他元素含量发生较大变化，Mn/Fe比值达到最大值，水体变浅，说明沉积环境发生变化，河流相红色砂泥岩沉积转变为浅湖—半深湖的暗色砂泥岩沉积。与下伏马凹组呈不整合接触。

4 分布特征

济源凹陷早中三叠地层延续了上古时期的构造格局，北高南低、西高东低，三叠系地层虽然发育齐全，但由于受构造活动的影响，地层断缺较为普遍。西承留地区三叠系上统厚度在1 283 m左右，根据钻井揭示地层厚度分析，西南部D6井为1 158 m，东部JC1井为877 m，显然东部地层比西部薄，三叠系中下统仅有Y1井和YS2井钻遇，两井相距较近，从钻遇厚度看，仍存在西厚东薄的特征。到了侏罗白垩系，西承留地区沉积为250 m左右，西南部D5井为1 318 m，西北部YS2井为1 510 m，东部G1井和JC1井分别为1 393 m和853 m，JC1井受断层影响，厚度偏小，不能反映真实情况，但从中央隆起带上的这几口井反映出韩庄组由西向东地层增厚的总体趋势，具有西南薄东北稍厚的特点。

三叠系地层沉积齐全，沉积中心为南北两次凹，中、下三叠统南部温县次凹沉积最厚，沁阳次凹厚度略薄，上三叠统两次凹沉积厚度相当。侏罗期沉积中心仍在西部，稍向西北及向南偏移，东部仍延续上三叠纪状态，沉积较薄。白垩系只残余下统韩庄组地层，由西向东变厚，温县次凹沉积最厚。

参 考 文 献

[1]王峭梅，刘海霞.济源凹陷中生界烃源岩及勘探潜力评价[R].濮阳：中原录井公司，2014.

[2]刘林玉.济源凹陷中新生界储集层的岩性特征[J].西北地质科学，1996（2）.

[3]肖家乐，冯有利.济源盆地三叠系烃源岩生烃潜力分析

[J].河南理工大学学报，2009（3）.

[责任编辑：陈泽琦]