合肥盆地

1.郯庐断裂带与合肥盆地热演化的关系

大型断裂带对有机质演化的热影响是不可忽视的因素。郯庐断裂带是深达地幔的岩石圈断裂,其不但是深部热流上升的通道,也会在断裂活动中由于剪切加热、岩浆活动而对周围岩石产生热影响。郯庐断裂带体现深部热流上升的主要形式是岩浆活动与热传导。

根据本次同位素测年结果,郯庐断裂带岩浆活动主要发生在早白垩世,表现为中酸性岩浆侵入与喷发,具体有合肥盆地东缘张八岭隆起上的多个侵入岩(107~128Ma)及盆地东缘肥东龙山火山岩喷发(119Ma)。另外,盆地内及东侧新生代时也有局部的玄武岩喷发。根据本次工作中对朱巷组、响导铺组沉积物的镜下鉴定,合肥盆地东缘早白垩世的岩浆活动发生在朱巷组、响导铺组沉积之前,这些地层中出现了火山岩岩屑。因而,这期岩浆活动不会对朱巷组烃源岩发生热烘烤影响。由于热传导范围有限,一般火山岩或侵入岩明显的热影响范围只有1~2km,但可以使周围地区热流值有所提高。而大型走滑断裂带的剪切加热,也可以使1~2km范围内出现升温。据过去的计算,在韧性剪切带的中心可造成100~200℃升温,但向外很快消减。合肥盆地东缘朱巷组及下伏地层可能会受此影响。盆地东缘古城合浅8井中较高的R_o值(1.13%~1.57%)可能与此有关。郯庐断裂带新生代的玄武岩喷发,出现局部,发生时间短,其热烘烤影响局部而短暂。合肥盆地东缘,无论是岩体侵入(出现在盆外边缘)、火山岩喷发还是断裂剪切加热,其影响范围都是1~2km范围内,也就是盆缘1~2km范围内才受到郯庐断裂带活动带来的明显热影响。由于郯庐断裂带向深部的沟通及早白垩世与新生代所发生的岩浆活动,必定使断裂带周围古地温增高,促进有机质的热演化。但是,对于陡立的断裂带,其对古地温场的影响多限于断裂带内,向外影响很快减弱。因而,这方面的影响会主要限于盆地东缘断裂带内与旁侧。

郯庐断裂带对合肥盆地热演化的影响还表现在其控制了盆地东部较厚的中、新生界沉积,从而使下伏地层埋藏深度加大,增加了古地温,进而促进了下伏地层有机质的热演化。由于郯庐断裂带的控制,合肥盆地东部出现了较厚的侏罗系与白垩系沉积,使盆地东部石炭-二叠系烃源会有7000m以上的埋藏深度,从而使有机质过成熟。由于郯庐断裂带在合肥盆地东部造成了较厚的响导铺组、张桥组及局部的定远组沉积,使下白垩统朱巷组烃源岩成熟度增加,有利于油气的形成,局部地区而出现过成熟。由于郯庐断裂的影响,合肥盆地东部所沉积的古近系定远组厚度明显较大,这对烃源岩热成熟较为有利。

2.郯庐断裂带对合肥盆地生油层的控制和影响

从目前的资料分析,合肥盆地可能存在五套烃源岩,但对于前中生界寒武-奥陶系、石炭-二叠系烃源岩来说,由于埋藏深度大,热演化程度高(大部分R_o>3.0%),同时钻井资料较少,地震资料难以有效识别。因此,这里仅中、新生界三套烃源岩进行分析。

(1)下侏罗统烃源岩

合肥盆地内下侏罗统防虎山组烃源岩主要分布在盆地的南部,且靠近盆地东侧。这套烃源岩的发育受控制于前陆盆地的格局,主体受大别造山带隆起的控制。但这一时期盆地东缘郯庐断裂带所造成的张八岭隆起已出现,其西侧也形成了半深湖-深湖相环境,显示郯庐断裂带对该套烃源岩的发育和分布也造成了一定的影响,但不是主控因素。

(2)下白垩统烃源岩

合肥盆地下白垩统朱巷组烃源岩分布于盆地东部,从所恢复的沉积环境上看,盆地内朱巷组烃源岩分布于盆地东部的半深湖相环境,早白垩世盆地东部的深水还原环境与烃源岩的发育具有较好的对应关系。该套烃源岩呈NNE向展布,其形成明显受郯庐断裂带的控制。该烃源岩出现在早白垩世郯庐断裂带(断面西倾)控制的断陷中。因而,合肥盆地下白垩统烃源岩是郯庐断裂带断陷活动的直接产物。

自下白垩统烃源岩形成后,由于郯庐断裂带的断陷活动,普遍覆盖了上白垩统沉积。随后定远凹陷、肥东凹陷与舒城凹陷东部又有定远组的沉积。这样郯庐断裂带后期的断陷活动,对下白垩统烃源岩的保存是有利的。因而,无论从下白垩统烃源发育情况与保存情况看,盆地东部由于郯庐断裂带的影响都是有利地区。因而,合肥盆地东部是寻找下白垩统油气的有利地区。值得注意的是,郯庐断裂带新近纪以来的逆冲活动及合肥盆地同时遭受的近东西向挤压,对合肥盆地主要起着改造作用。这期构造作用最终使合肥盆地抬升、消亡,仅在颍上凹陷残留了新近纪拗陷。合肥盆地的东缘,由于郯庐断裂带的逆冲,出现了明显的剥蚀。大桥凹陷东缘主要出露下白垩系朱巷组,上白垩统基本上剥蚀殆尽。向西依次出露响导铺组、张桥组。凹陷北部剥蚀最显著,朱巷组大面积出露。肥东凹陷东缘出露张桥组,定远组受到剥蚀,但凹陷内部地层保存完整。上述盆缘地层在受剥蚀的同时,也使其受到逆冲构造的影响。据野外观察,盆内地层受其影响的范围一般是距主边界断裂1km范围内。因而,这一边缘地带受改造、破坏较强。

(3)古近系烃源岩

晚白垩世—古近纪的伸展运动在合肥盆地内形成了由张桥组、定远组充填的断陷盆地。其中定远组发育有烃源岩,舒城凹陷最大厚度为400m左右。从烃源岩的品质看,合肥盆地内古近系定远组烃源岩品质最好。这一时期合肥盆地内的断陷活动以近东西向断裂占优势,主要控制了盆地内的沉积。从这套烃源岩的分布看,定远凹陷出现在寿县-定远断裂南侧,明显受此断裂控制;肥东凹陷内出现在肥中断裂与郯庐断裂共内控制的沉积区内;舒城凹陷出现肥西-韩摆渡断裂的南侧,显示受此断裂控制。但是,寿县-定远断裂和肥西-韩摆渡断裂所控制出现的定远组烃源岩,都是出现在断裂东段的郯庐断裂带旁,显示在一定程度上还是受到了郯庐断裂带的影响。

合肥盆地东部古近系烃源岩出现在盆地东部,其发育主要是受控于近EW向的寿县-定远断裂、肥中断裂、肥西-韩摆渡断裂的断陷控制,而郯庐断裂带的活动只是起着辅助影响。由于新近纪以来郯庐断裂带的逆冲活动及由此造成的盆地东部较大的抬升、剥蚀,这样对于古近系烃源岩的保存与随后的热演化是不利的。由于这期郯庐逆冲活动强度不大,其影响范围也有限,从而对盆地东部古近系烃源岩的破坏是有限的。

3.郯庐断裂带对合肥盆地储层的控制和影响

(1)侏罗系储层

从已有钻井(安参1井及合深3井等)和防虎山露头剖面看,主要储集岩为长石石英砂岩和岩屑长石石英砂岩,成岩程度高,储集空间为粒间微孔和粒间次生溶孔。岩心实测孔隙度为3.04%~7.65%,最高12.04%,渗透率为(0.004~0.029)×10^-3μm²,最大1.59×10^-3μm²,测井解释孔隙度2.19%~9.49%,渗透率(0.1~0.3)×10^-3μm²,总体表现为低孔低渗特征,属差储层。

(2)白垩系储层

白垩系储层主要包括下白垩统朱巷组上段、上白垩统响导铺组和张桥组。

下白垩统朱巷组上段:以细—中粒砂岩为主,属河流、三角洲相沉积,在大桥凹陷的响导铺一带,砂岩一般单层厚2m,最大厚度65m,累计厚约200m。孔隙度12%~16%,渗透率小于1×10^-3μm²。

上白垩统响导铺组:以粉、细砂岩为主,砂岩单层厚一般为2~4m,最大单层厚度5~10m,累计厚约500m,其中下部砂岩渗透率平均6.6×10^-3μm²,最高达72.27×10^-3μm²;上部砂岩渗透率平均65.2×10^-3μm²,最高69.17×10^-3μm²。本组砂岩平均孔隙度13.64%,最大为19.55%,属中-低渗透储集层。

上白垩统张桥组:主要为粉、细砂岩,其次为中、粗砂岩,砂岩累计厚度300~600m,占该组厚度的86.5%~94%。平均孔隙度16.9%,最高达25%,渗透率一般大于50×10^-3μm²,最高达200×10^-3μm²,为中孔高渗透储集层。

(3)古近系储层

古近系砂层发育,储层岩性主要为红灰色、浅棕色中细粒砂岩,含砾砂岩、粉砂岩,孔隙度为3.07%~22.3%,平均10%,渗透率一般为(0.20~5.09)×10^-3μm²,平均1.88×10^-3μm²。在合深5井中,64~1362m井段,砂岩累计厚度628m,占该段总厚度的48%。砂岩分选中等,孔隙-接触式胶结,以原生孔隙为主。孔隙度最大值可达21%,一般10%左右,渗透率一般为(11~20)×10^-3μm²,属中等储层。

白垩系朱巷组、响导铺组和张桥组、古近系地层明显受到郯庐断裂带控制,这些地层主要分布在合肥盆地东侧。

4.郯庐断裂带对合肥盆地盖层的控制和影响

(1)防虎山组上部

据安参1井钻井揭露,下侏罗统防虎山组上部2780~3015m井段以浅-半深湖相泥岩及粉砂质泥岩为主,夹三角洲前缘砂体及浊积砂体。这套以暗色泥岩及粉砂质泥岩为主的细碎屑沉积既是一套潜在的烃源岩,也是较好的区域盖层。沉积相及地震相研究表明,其分布面积达1352km²;滨-浅湖相粉砂岩及粉砂质泥岩的分布面积更大,可达6213km²,也具有一定的油气封盖能力。从现有地震资料看,至少肥中断裂以北地区的该套地层中的断层较少,但其成岩及演化程度较高。综合分析,认为该套地层对油气具备了一般-较好封盖能力,是合肥盆地的主要区域盖层。

(2)朱巷组中上部与响导铺组中上部

朱巷组中上部浅-半深湖相主要残存分布于大桥凹陷。据合深1、合浅8、9井资料,泥岩厚度可达600m以上,其残存分布面积达1400km²,是一套较好的区域盖层。

响导铺组中上部湖相沉积亦分布于大桥凹陷。从合深1、6、合浅5等井钻井揭露情况看,湖相泥岩及粉砂质泥岩厚达1000m以上,且含大量石膏。沉积相及地震相研究表明,浅-半深湖相面积达400km²,滨-浅湖相面积可达1000km²,其埋深适中,因此,也是一套较好的盖层。

(3)张桥组

上白垩统张桥组浅-半深湖相膏泥岩分布于定远及肥东北凹陷。据定远凹陷合浅13、14井资料,浅-半深湖相含膏泥岩厚达800m以上,分布面积达600km²,埋深浅,可作为较好的盖层。肥东北凹陷合深5井钻遇上白垩统浅湖相泥岩及粉砂质泥岩、粉砂岩厚达200m,分布面积推测可达600km²,这些湖相泥岩特别是定远凹陷的含膏泥岩可作为良好区域盖层。

(4)定远组中上部

定远组中上部浅-半深湖相膏泥岩分布于舒城、定远及肥东北凹陷。舒城凹陷合深2井揭露了古近系浅湖相泥岩及粉砂岩厚达900m,地震相研究表明其分布面积可达900km²;据合深4井资料,井深26~1140m主要为浅-半深湖相泥岩及粉砂质泥岩,含大量石膏;合深5井揭露古近系浅湖相泥岩及粉砂岩,也含石膏,均可作为较好盖层。

同样的,白垩系朱巷组和张桥组、古近系定远组明显受到郯庐断裂带控制,这些地层主要分布在合肥盆地东侧。而防虎山组则主要是受到近EW向断裂控制,郯庐断裂带仅起辅助作用。

5.郯庐断裂带与合肥盆地生-储-盖组合的关系

根据合肥盆地的生、储、盖层的发育状况,主要的生储盖组合类型以下生上储上盖为主,同时,在印支面附近可能还存在上生下储上盖型生储盖组合。

下生上储上盖型组合主要有:J₁(烃源岩)-J₂₊₃、K₁(储盖层)组合,主要分布于舒城凹陷、丁集-肥东凹陷及大桥凹陷;K₁(烃源岩)-K₁、K₂(储盖层)组合,主要分布于大桥凹陷;E(烃源岩)-E(储盖层)及J₁、K1(烃源岩)-E(储盖层)组合,主要分布于舒城凹陷、定远及肥东凹陷等。

其中,盆地下白垩统烃源岩的发育受控于郯庐断裂带的伸展活动,并且分布在盆地东部靠近郯庐断裂带旁。同样由于郯庐断裂带的控制,盆地东部也是白垩系地层最发育、最厚的地带。因而,合肥盆地K1(烃源岩)-K₁、K₂(储盖层)组合,明显受着郯庐断裂带的控制,发育于盆地东部。E(烃源岩)-E(储盖层)组合虽然也是出现在盆地东部,但是其形成主要是受近东西向断裂伸展活动的控制,同时期郯庐断裂带的活动只起着辅助作用。但是,在肥中凹陷中,这套组合受郯庐断裂带伸展活动的影响较为明显。

合肥盆地下侏罗统烃源岩分布于盆地的中东部,该组合主要受大别造山带的控制,郯庐断裂带对其也具有一定影响,但不是主控因素。