地学前缘 ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (2): 242-260.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.9.35
杨延辉1(), 刘忠1, 丁文龙2,*(
), 张永平1, 陈彦君1, 米忠波1, 罗金洋1, 张鹏豹1,2, 刘天顺2, 程晓云2, 王三帅1, 韩煦1, 王玉婷1,3, 魏宁1
收稿日期:
2023-09-11
修回日期:
2023-10-18
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-03-25
通信作者:
*丁文龙(1965—),男,教授,博士生导师,长期从事石油构造分析与控油气作用、储层裂缝与岩石力学及地应力场研究等方面的教学与科研工作。E-mail: dingwenlong2006@126.com
作者简介:
杨延辉(1969—),男,正高级工程师,主要从事煤层气勘探开发研究与生产管理工作。E-mail: yjy_yyh@petrochina.com.cn
基金资助:
YANG Yanhui1(), LIU Zhong1, DING Wenlong2,*(
), ZHANG Yongping1, CHEN Yanjun1, MI Zhongbo1, LUO Jinyang1, ZHANG Pengbao1,2, LIU Tianshun2, CHENG Xiaoyun2, WANG Sanshuai1, HAN Xu1, WANG Yuting1,3, WEI Ning1
Received:
2023-09-11
Revised:
2023-10-18
Online:
2025-03-25
Published:
2025-03-25
摘要:
沁水盆地南部发育巨厚的前寒武纪沉积地层,具备重大油气勘探潜力,是值得勘探的新领域。然而,这套地层的地质属性一直存在争议。本文基于野外露头地质调查、烃源岩地球化学实验分析、地震资料精细解析,并借鉴前人相关研究成果,厘定了沁水盆地南部前寒武系地层系统,查明了该区前寒武系沉积地层分布特征,预测了有利生烃区。研究结果表明:沁水盆地南部前寒武纪沉积地层应归属于熊耳裂陷槽,自下而上发育长城系熊耳群、云梦山组、白草坪组、北大尖组、崔庄组、洛峪口组和蓟县系龙家园组。云梦山组、白草坪组、北大尖组和崔庄组整体呈现为中南部厚度大,往东、往北、往西地层厚度变薄的趋势;洛峪口组表现为中部厚度大,往东或者往西厚度变小趋势;龙家园组地层厚度呈现为东部厚度大,往西地层厚度变薄的趋势。依据生烃区发育的地层厚度、岩性、地震相和沉积相等控制因素,认为龙家园组白云岩的有利生烃区面积相对较大,主要位于研究区东部,而崔庄组泥岩有利生烃区面积相对较小,主要位于研究区南部。本研究不仅对华北克拉通南部前寒武纪含油气盆地内地质理论研究具有重要意义,而且对进一步明确沁水盆地南部前寒武系烃源岩特征和分布及未来沁水盆地南部前寒武系油气勘探部署优选具有重要参考价值。
中图分类号:
杨延辉, 刘忠, 丁文龙, 张永平, 陈彦君, 米忠波, 罗金洋, 张鹏豹, 刘天顺, 程晓云, 王三帅, 韩煦, 王玉婷, 魏宁. 沁水盆地南部前寒武系地层系统厘定与分布特征及有利生烃区预测[J]. 地学前缘, 2025, 32(2): 242-260.
YANG Yanhui, LIU Zhong, DING Wenlong, ZHANG Yongping, CHEN Yanjun, MI Zhongbo, LUO Jinyang, ZHANG Pengbao, LIU Tianshun, CHENG Xiaoyun, WANG Sanshuai, HAN Xu, WANG Yuting, WEI Ning. Determination of the Precambrian stratigraphic system, distribution characteristics, and prediction of favorable hydrocarbon-generating areas in the southern Qinshui Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(2): 242-260.
图1 华北克拉通中-新元古代拗拉槽分布图(a)(据文献[25]修改)与沁水盆地构造位置图(b)
Fig.1 Distribution map of Meso-Neoproterozoic troughs in the North China Craton (a) (modified after [25]) and tectonic location map of the Qinshui Basin (b)
图2 华北克拉通燕辽裂陷槽和熊耳裂陷槽中-新元古界地层对比剖面图(据文献[54]修改)
Fig.2 Cross-sectional map of the Meso-Neoproterozoic stratigraphic correlation between the Yanliao Basin and the Xiong’er Basin in the North China Craton. Modified after [54].
图3 华北克拉通熊耳裂陷槽和燕辽裂陷槽长城纪构造演化模式图(据文献[47]修改)
Fig.3 Tectonic evolution model of the Xiong’er Basin and Yanliao Basin in the North China Craton during the Changcheng Period. Modified after [47].
图4 沁水盆地东缘前寒武系野外露头地层对比剖面(据文献[46]修改;露头位置见图1b)
Fig.4 Comparative stratigraphic section of the Precambrian field outcrop in the eastern part of the Qinshui Basin (modified after [46]; the location of the outcrop is shown in Fig.1b)
图5 沁水盆地南缘前寒武系野外露头地层对比剖面(据文献[46]修改;露头位置见图1b)
Fig.5 Comparative stratigraphic section of Precambrian field outcrops in the southern part of the Qinshui Basin (modified after [46]; the location of the outcrop is shown in Fig.1b)
图6 沁水盆地南部典型地震剖面前寒武系沉积地层反射特征(剖面位置见图1b)
Fig.6 Reflection characteristics of Precambrian sedimentary strata on typical seismic sections in the southern Qinshui Basin (profile location shown in Fig.1b)
图7 沁水盆地南缘横河地区长城系沉积地层产状特征 a—横河地区北大尖组野外露头剖面,位置见图7b;b—横河地区区域地质图,位置见图1b,据华北油田内部资料。
Fig.7 Occurrence characteristics of sedimentary strata of the Changcheng System in the Henghe area on the southern edge of the Qinshui Basin a—Field outcrop profile of the Beidajian Formation in the Henghe area (location shown in Fig.7b); b—Regional geological map of the Henghe area (location shown in Fig.1b, based on internal data from Huabei Oilfield).
图8 沁水盆地和周缘前寒武系地层综合柱状图及对应地层地震反射特征
Fig.8 Comprehensive columnar chart of Precambrian stratigraphy and seismic reflection characteristics of corresponding strata in the Qinshui Basin and its periphery
图9 沁水盆地典型地震剖面地质解释(地震剖面位置见图1b)
Fig.9 Geological interpretation of a typical seismic profile in the Qinshui Basin (location of the seismic profile shown in Fig.1b)
图10 沁水盆地南部前寒武纪沉积地层尖灭线剖面位置与平面分布图(二维地震工区范围见图1b,地震剖面位置见图10a,图中红色粗线表示断裂)
Fig.10 Profile position and planar distribution of the pinch-out line of the Precambrian sedimentary strata in the southern Qinshui Basin (the scope of the two-dimensional seismic work area is shown in Fig.1b, the location of the seismic profile is shown in Fig.10a, and the thick red line in the figure indicates a fault)
图11 沁水盆地南部前寒武系各组地层残余厚度等时差图(二维地震工区范围见图1b) a—长城系云梦山组地层残余厚度等时差图;b—长城系白草坪组地层残余厚度等时差图;c—长城系北大尖组地层残余厚度等时差图;d—长城系崔庄组地层残余厚度等时差图;e—长城系洛峪口组地层残余厚度等时差图;f—蓟县系龙家园组地层残余厚度等时差图。
Fig.11 Residual thickness isochronous maps of each formation of the Precambrian in the southern Qinshui Basin (the scope of the two-dimensional seismic work area is shown in Fig.1b) a—Residual thickness isochronous map of the Yunmengshan Formation of the Changcheng System; b—Residual thickness isochronous map of the Baicaoping Formation of the Changcheng System; c—Residual thickness isochronous map of the Beidajian Formation of the Changcheng System; d—Residual thickness isochronous map of the Cuizhuang Formation of the Changcheng System; e—Residual thickness isochronous map of the Luoyukou Formation of the Changcheng System; f—Residual thickness isochronous map of the Longjiayuan Formation of the Jixian System.
图12 沁水盆地周缘前寒武系烃源岩野外露头照片 a—长城系串岭沟组灰黑色页岩,沁水盆地西侧黎城大井盘露头;b—长城系崔庄组灰黑色页岩,沁水盆地南侧永济水幽露头;c—蓟县系龙家园组黑色白云岩,沁水盆地南侧永济水幽露头;d—蓟县系龙家园组黑色白云岩,沁水盆地南侧永济水幽露头。
Fig.12 Field outcrop photos of Precambrian source rocks around the Qinshui Basin. a—Dark gray shale of the Chuanlinggou Formation of the Changcheng System, outcrop at Dajingpan, Licheng, on the western side of the Qinshui Basin; b—Dark gray shale of the Cuizhuang Formation of the Changcheng System, outcrop at Shuiyou, Yongji, on the southern side of the Qinshui Basin; c—Black dolomite of the Longjiayuan Formation of the Jixian System, outcrop at Shuiyou, Yongji, on the southern side of the Qinshui Basin; d—Black dolomite of the Longjiayuan Formation of the Jixian System, outcrop at Shuiyou, Yongji, on the southern side of the Qinshui Basin.
层系 | 岩性 | TOC含量/% | Tmax/℃ | Ro | S1+S2 | 资料点位置 | 文献 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
龙家园组 | 黑色藻白云岩 | 0.35~0.38/0.36(3) | 427(1) | / | 0.29(1) | 山西永济 | 本文 |
龙家园组 | 黑色藻白云岩 | 0.009~0.081/0.033(5) | / | / | 0.05~0.23/0.14(4) | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.10~1.18/0.88(5) | 361~525/486(5) | / | 0.04~0.08/0.06(5) | 山西永济 | 本文 |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.20~1.50/0.52(?) | / | 2.5~3.0/2.6(?) | / | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.25~1.15/0.67(8) | / | / | 0.09~0.46/0.18(19) | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.20~1.21/0.51(21) | 441~608/520(21) | / | / | 山西永济及河南汝阳 | [ |
串岭沟组 | 黑色页岩 | 0.28~0.46/0.35(8) | 472~496/485(8) | / | 0.06~0.17/0.11(8) | 山西黎城 | 本文 |
表1 沁水盆地周缘前寒武系烃源岩有机地球化学指标
Table 1 Organic geochemical indicators of Precambrian hydrocarbon source rocks in the perimeter of the Qinshui Basin
层系 | 岩性 | TOC含量/% | Tmax/℃ | Ro | S1+S2 | 资料点位置 | 文献 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
龙家园组 | 黑色藻白云岩 | 0.35~0.38/0.36(3) | 427(1) | / | 0.29(1) | 山西永济 | 本文 |
龙家园组 | 黑色藻白云岩 | 0.009~0.081/0.033(5) | / | / | 0.05~0.23/0.14(4) | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.10~1.18/0.88(5) | 361~525/486(5) | / | 0.04~0.08/0.06(5) | 山西永济 | 本文 |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.20~1.50/0.52(?) | / | 2.5~3.0/2.6(?) | / | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.25~1.15/0.67(8) | / | / | 0.09~0.46/0.18(19) | 山西永济 | [ |
崔庄组 | 黑色页岩 | 0.20~1.21/0.51(21) | 441~608/520(21) | / | / | 山西永济及河南汝阳 | [ |
串岭沟组 | 黑色页岩 | 0.28~0.46/0.35(8) | 472~496/485(8) | / | 0.06~0.17/0.11(8) | 山西黎城 | 本文 |
标准类型 | TOC含量/% | 用途 | 主要评价依据 | |
---|---|---|---|---|
最低源岩下限 | 最低油源岩下限 | >0.18 | 生烃评价 | 岩石吸附烃量和干酪根生烃能力 |
最低气源岩下限 | >0.13 | |||
有效源岩下限 | 有效油源岩下限 | >0.35 | 成藏评价 | 微裂缝排烃显微镜观察和资料研究 |
有效气源岩下限 | >0.25 | 干酪根生烃量、残留烃量和生气强度 | ||
形成中型油气田下限 | >0.35 | 选区评价 | 综合现有碳酸盐岩油气田烃源岩资料 | |
形成大规模油气田下限 | >1 |
表2 碳酸盐岩烃源岩各级下限值划分标准(据文献[22])
Table 2 Criteria for dividing the lower limit values of carbonate hydrocarbon source rocks at all levels. Adapted from [22].
标准类型 | TOC含量/% | 用途 | 主要评价依据 | |
---|---|---|---|---|
最低源岩下限 | 最低油源岩下限 | >0.18 | 生烃评价 | 岩石吸附烃量和干酪根生烃能力 |
最低气源岩下限 | >0.13 | |||
有效源岩下限 | 有效油源岩下限 | >0.35 | 成藏评价 | 微裂缝排烃显微镜观察和资料研究 |
有效气源岩下限 | >0.25 | 干酪根生烃量、残留烃量和生气强度 | ||
形成中型油气田下限 | >0.35 | 选区评价 | 综合现有碳酸盐岩油气田烃源岩资料 | |
形成大规模油气田下限 | >1 |
图14 沁水盆地南部崔庄组和龙家园组地震相和沉积相分布图(地震工区范围见图1b) a—长城系崔庄组地震相平面分布图;b—蓟县系龙家园组地震相平面分布图;c—长城系崔庄组沉积相平面分布图;d—蓟县系龙家园组沉积相平面分布图。
Fig.14 Seismic and sedimentary facies distribution map of the Cuizhuang Formation and Longjiayuan Formation in the southern Qinshui Basin (the scope of the two-dimensional seismic work area is shown in Fig.1b)
地震相 | 岩性组合及特征 | 可能对应的沉积相 | 典型露头剖面 |
---|---|---|---|
中振幅弱连续 楔状杂乱状 | 灰色、灰绿色泥页岩 | 障壁型海岸相 潟湖亚相 | 黎城西井-大井盘剖面 |
弱-中振幅弱-中连续楔状/丘状 乱岗状/杂乱状 | 粉砂岩、 灰绿色页岩 | 浅海陆棚相 过渡带亚相 | 太行山大峡谷 青龙峡剖面 |
中-强振幅中-强连续席状/楔状/透镜状 平行状/乱岗状 | 灰黑、深灰色页岩、 黑色硅质页岩 | 浅海陆棚相 滨外陆棚亚相 | 永济风伯峪剖面 |
中-强振幅中连续楔状 亚平行-平行状 | 浅灰、棕红色泥晶白云岩、 泥质白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮上带 | 永济水幽剖面 |
中振幅中连续 丘状乱岗状 | 粉-细晶白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮间带 | 永济水幽剖面 |
弱振幅中连续席状 亚平行-平行状 | 粉-细晶白云岩\灰岩、 凝块石白云岩、鲕粒白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮下带 | 永济水幽剖面 |
弱-中振幅弱连续席状/楔状 亚平行状-平行状 | 粉砂岩、灰绿色页岩、 褐黄色页岩 | 陆棚相 | — |
表3 沁水盆地南部前寒武系地震相与沉积相对应关系表
Table 3 Corresponding relationship between seismic and sedimentary facies of the Precambrian in the southern Qinshui Basin
地震相 | 岩性组合及特征 | 可能对应的沉积相 | 典型露头剖面 |
---|---|---|---|
中振幅弱连续 楔状杂乱状 | 灰色、灰绿色泥页岩 | 障壁型海岸相 潟湖亚相 | 黎城西井-大井盘剖面 |
弱-中振幅弱-中连续楔状/丘状 乱岗状/杂乱状 | 粉砂岩、 灰绿色页岩 | 浅海陆棚相 过渡带亚相 | 太行山大峡谷 青龙峡剖面 |
中-强振幅中-强连续席状/楔状/透镜状 平行状/乱岗状 | 灰黑、深灰色页岩、 黑色硅质页岩 | 浅海陆棚相 滨外陆棚亚相 | 永济风伯峪剖面 |
中-强振幅中连续楔状 亚平行-平行状 | 浅灰、棕红色泥晶白云岩、 泥质白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮上带 | 永济水幽剖面 |
中振幅中连续 丘状乱岗状 | 粉-细晶白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮间带 | 永济水幽剖面 |
弱振幅中连续席状 亚平行-平行状 | 粉-细晶白云岩\灰岩、 凝块石白云岩、鲕粒白云岩 | 碳酸盐潮坪亚相 潮下带 | 永济水幽剖面 |
弱-中振幅弱连续席状/楔状 亚平行状-平行状 | 粉砂岩、灰绿色页岩、 褐黄色页岩 | 陆棚相 | — |
图15 沁水盆地南部长城系崔庄组和蓟县系龙家园组有利生烃区预测图(地震工区范围见图1b)
Fig.15 Prediction of favorable hydrocarbon-generating areas in the Cuizhuang Formation of the Changcheng System and the Longjiayuan Formation of the Jixian System in the southern Qinshui Basin (the scope of the two-dimensional seismic work area is shown in Fig.1b)
层系 | 级别 | 岩性 | 地震相 | 沉积相 | 地层厚度/ms |
---|---|---|---|---|---|
长城系 崔庄组 | 有利生烃区 (I类) | 泥岩 | 强振幅中-强连续席状亚平行-平行状 | 浅海陆棚相滨外陆棚亚相 | 260~390 |
较有利生烃区 (II类) | 泥岩 | 强振幅中-强连续席状亚平行-平行状、 中振幅弱连续丘状乱岗状、 中-强振幅中连续透镜状乱岗状 | 浅海陆棚相滨外陆棚亚相、 浅海陆棚相过渡带亚相 | 180~<260 | |
蓟县系 龙家园组 | 有利生烃区 (I类) | 白云岩 | 中振幅弱连续席状亚平行-平行状、 弱振幅弱连续楔状亚平行-平行状 | 陆棚相 | 380~<430 |
较有利生烃区 (II类) | 白云岩 | 中振幅弱连续席状亚平行-平行状、 弱振幅弱连续楔状亚平行-平行状、 弱振幅中连续席状亚平行-平行状 | 陆棚相、 碳酸盐潮坪亚相潮下带 | 430~550 |
表4 沁水盆地南部长城系崔庄组和蓟县系龙家园组有利生烃区特征参数表
Table 4 Characteristic parameters of favorable hydrocarbon-generating areas in the Cuizhuang Formation and Longjiayuan Formation in the southern Qinshui Basin.
层系 | 级别 | 岩性 | 地震相 | 沉积相 | 地层厚度/ms |
---|---|---|---|---|---|
长城系 崔庄组 | 有利生烃区 (I类) | 泥岩 | 强振幅中-强连续席状亚平行-平行状 | 浅海陆棚相滨外陆棚亚相 | 260~390 |
较有利生烃区 (II类) | 泥岩 | 强振幅中-强连续席状亚平行-平行状、 中振幅弱连续丘状乱岗状、 中-强振幅中连续透镜状乱岗状 | 浅海陆棚相滨外陆棚亚相、 浅海陆棚相过渡带亚相 | 180~<260 | |
蓟县系 龙家园组 | 有利生烃区 (I类) | 白云岩 | 中振幅弱连续席状亚平行-平行状、 弱振幅弱连续楔状亚平行-平行状 | 陆棚相 | 380~<430 |
较有利生烃区 (II类) | 白云岩 | 中振幅弱连续席状亚平行-平行状、 弱振幅弱连续楔状亚平行-平行状、 弱振幅中连续席状亚平行-平行状 | 陆棚相、 碳酸盐潮坪亚相潮下带 | 430~550 |
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