0 引言
下白垩统沙河子组是一套陆相含煤碎屑岩沉积，长期以来被作为松辽盆地深层主要的烃源岩层受到广泛关注[1]，近年来随着勘探向深层迈进和对非常规储层重新认识，在徐探1井、徐深401井中发现高产工业气流，揭开了沙河子组致密气大规模勘探、开发的序幕。徐家围子断陷属典型单断箕状断陷，沙河子组沉积期断陷周缘物源和断裂活动的不均衡造成断陷两侧沉积体类型和规模差异[2]，同时，不同物源控制下各构造单元内砂岩碎屑物质组成不同，制约后期成岩作用类型造成砂体质量的差异性分布，对储集砂体规模和质量认识不清制约了徐家围子断陷沙河子组致密气储量的快速增长。沉积物源研究是盆地分析的重要内容，对原型盆地恢复、岩相古地理再造、沉积体系编图、储层评价等具有重要意义[3]。近年来随着测试分析手段的发展，物源分析方法也日趋多样化，形成了进行碎屑岩骨架颗粒组成分析的轻矿物分析法、重矿物单矿物分析和重矿物组合分析法、通过磷灰石裂变径迹和同位素测年进行地质年代学分析法、由古地貌分析和古流向分析进行沉积体系分析法和进行常量、微量元素测试的地球化学分析法等多种方法体系[4]，物源分析也由单一方法向多种方法综合运用发展。本文通过对徐家围子断陷内39口钻井系统取样测试，在不同构造单元母岩性质分析基础上，通过地震特殊反射特征和轻重矿物分布特征，分析各构造单元物源方向，明确物源对各构造单元储集砂体的控制作用，为沙河子组致密气储层储集砂体预测和评价提供地质依据。
1 区域地质概况
2 物源区母岩性质
2.1 安达地区母岩性质
砂岩轻、重矿物组合及砾岩砾石成分变化是物源区母岩性质的反映，与物源区关系密切，来自同一母岩区砂岩轻、重矿物组合及砾岩砾石成分具有相似的组合特征[6,7,8]。徐家围子断陷不同构造单元砂岩、砾岩矿物成分组合存在差异，安达地区砂岩以长石岩屑砂岩为主，含少量岩屑长石砂岩，骨架颗粒以岩屑、长石为主，石英含量较少（图2，表1），轻矿物组合表现为岩屑（47.31%）>长石（28.39%）>石英（24.30%），岩屑全部为火山岩岩屑；重矿物中稳定重矿物含量（62.56%）远大于超稳定重矿物（27.29%）和不稳定重矿物（10.18%），表现为磁黄铁矿（39.16%）+锆石（22.17%）+绿泥石（14.16%）+白钛石（9.4%）的组合，同时含少量黑云母、电气石和绿帘石，指示其母岩主要为酸性火山岩；砾岩砾石成分统计表明，安达地区砾石成分组合为流纹岩+英安岩，进一步表明其母岩以酸性喷出岩为主。
图2 徐家围子断陷不同构造单元砂岩岩石类型Fig.2 The type of sandstone in difference tectonic unit of Xujiaweizi fault depression |
表1 徐家围子断陷不同构造单元砂岩碎屑矿物组成和砾岩砾石成分组合Table 1 Compose of detrital mineral and conglomerate in different tectonic unit of Xujiaweizi fault depression |
| 构造单元 | 碎屑矿物组合/% | 变质岩/个 | 岩浆岩/个 | 沉积岩/个 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 石英 | 长石 | 岩屑 | 流纹岩 | 英安岩 | 安山岩 | 玄武岩 | |||
| 安达 地区 | |||||||||
| 宋站 地区 | |||||||||
| 徐西 凹陷 | — | ||||||||
| 徐东 凹陷 | |||||||||
|
2.2 宋站地区母岩性质
宋站地区沙河子组砂岩以长石岩屑砂岩为主，含少量长石砂岩和岩屑长石砂岩，骨架颗粒以岩屑、石英为主，轻矿物组成表现为岩屑（52.84%）>石英（24.20%）≥长石（22.95%）的特征，岩屑以火山岩岩屑为主，部分为变质岩岩屑；重矿物中稳定重矿物和超稳定重矿物含量基本相当，分别为42%和39.4%，不稳定重矿物含量较高，为18.61%，重矿物组合为锆石（31.42%）+磁黄铁矿（21.56%）+白钛石（16.76%），含少量磷灰石、绿泥石、绿帘石和电气石（图3），指示母岩为中基性火山岩和变质岩；砾石成分表现为安山岩+变质岩+流纹岩组合，也表明宋站地区母岩以高含量的中基性火山岩和变质岩为特征。
2.3 徐西地区母岩性质
徐西地区沙河子组砂岩以长石岩屑砂岩为主，含少量岩屑长石砂岩，轻矿物组合表现为岩屑（46.14%）>长石（32.51%）>石英（21.34%）的特征，且岩屑全部为火山岩岩屑；重矿物以稳定重矿物为主，含量为53.50%，超稳定重矿物（32.17%）和不稳定重矿物（13.32%）次之，重矿物组合为磁铁矿（21.44%）+锆石（20.45%）+绿泥石（13.45%）+磁黄铁矿（12.74%）+白钛石（11.48%），含少量黑云母、绿帘石、磷灰石和电气石，表明母岩为酸性火山岩和中基性火山岩；砾石成分为英安岩+流纹岩+安山岩，也表明其母岩以酸性火山岩为主，相对于安达地区含有较多的安山岩等中基性火山岩。
2.4 徐东地区母岩性质
徐东凹陷沙河子组砂岩岩石类型复杂，以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主，同时含少量长石砂岩和岩屑砂岩，轻矿物组合则表现为岩屑（51.11%）>石英（29.78%）>长石（21.11%）的特征，岩屑以火山岩岩屑和变质岩岩屑为主，含少量沉积岩岩屑；重矿物以稳定重矿物（36.04%）和超稳定重矿物（33.37%）为主，含少量不稳定重矿物（14.01%），表现为锆石（23.13%）+白钛石（21.21%）+磁铁矿（17.31%）+磁黄铁矿（10.52%）+黑云母（10.04%）的组合，绿帘石、磷灰石和电气石含量极低，表明母岩区以中基性火山岩、变质岩为主，含少量沉积岩；徐东凹陷砾石成分组合为安山岩+英安岩+变质岩+沉积岩。相对于宋站地区，徐东凹陷砾石中含有少量的沉积岩成分。
3 物源方向及搬运途径
3.1 地震反射特征分析
地震反射特征对沉积物源体系识别具有重要意义[9]，地震前积反射特征和外部反射结构可以判断物源的进积方向和距离物源的远近，而沟谷体系可指示物源补给通道[10]。徐家围子断陷各构造单元沉积体反射特征具有明显的规律性，断陷西侧陡坡带安达地区、徐西凹陷发育具丘状外形的前积反射结构[图4（a）]，常见丘状空白、丘状乱岗状反射，反射特征表明安达地区和徐西凹陷地层在徐西断裂附近厚度最大，自西向东减薄；而断陷东侧缓坡带宋站地区和徐东凹陷以楔状发散前积反射为主[图4（b）]，剖面可见完整的楔形，部分为席状披覆杂乱反射，宋站地区和徐东凹陷地层较薄，平面呈片状向西延伸并逐渐减薄，其中宋站地区地层自北东向南西减薄，徐东凹陷地层整体自东向西减薄，南部徐深44井区地层自南东向北西减薄，表明该区存在北东向、近东西向和南东向多个物源方向。
沟谷体系中下切谷是由河流体系相应于湖平面相对下降并向盆地方向延伸所形成的深切水道，是低位域时期沉积物搬运的重要通道[11]。由于下切作用使下伏地层连续性中断，地震剖面上反射同相轴中断，在垂直下切谷走向的剖面上表现为顶平底凹的对称或不对称“U”字型或“V”字型特征[图4（c）,图4(d)]，谷内表现为充填型沉积结构，向上表现出明显的上超或发散充填地震相特征。“V”字谷主要分布在断陷西侧，充填物具进积、反韵律特征，为洪泛平原河流充填，“U”字谷主要分布在断陷东侧，充填物具退积型、正韵律特征，为三角洲水道充填体。断陷西侧安达地区达深401井和徐西凹陷芳深10井下切谷分别由南西向北东方向、由西向东方向延伸，而东侧宋站地区宋3井、徐东凹陷尚深3井下切谷则由北东向南西方向、由东向西方向延伸。平面上三角洲砂体位于坡折带前方，走向与下切谷延伸方向基本一致（图5）。
3.2 轻、重矿物分布特征
砂岩轻、重矿物含量的变化趋势可指示物源搬运方向，随搬运距离的增加，碎屑组分中石英含量和重矿物ZTR指数增加，岩石的成分成熟度和结构成熟度增高[12]。徐家围子断陷不同构造单元石英含量和ZTR分布具有明显的方向性，总体上由断陷边部向断陷中心增加（图6）。其中安达地区ZTR指数呈由南西向北东逐渐增大，发育达深3井、达深2井和汪深1井等3个相对高值区，相应的石英含量由西侧达深401井（14%~15%）向东面达深2井（29%）逐渐增加，表明安达地区以南西向物源为主；徐西凹陷ZTR指数由西向东增加，发育芳深101井、徐深601井、徐深401井等3个相对高值区，且与下切谷具有较好对应，石英含量也由断陷西侧的8%~15%向断陷中部增加到34%~44%，判断徐西凹陷物源以近东西向为主，局部受升平凸起影响，发育北东向、近南北向物源；宋站地区自北东向南西方向石英含量和ZTR指数增加，而长石和岩屑含量减少，存在达深6井、达深15井、宋深2井及宋深3井等多个ZTR指数高值区，表明宋站地区以北东向物源为主；徐东凹陷石英含量和ZTR指数总体由东向西逐渐增加的趋势，在肇深5井和徐深11井ZTR指数最大，但徐深44井由南东向北西石英和砂岩成分成熟度分别由22%和0.18增加为34%和0.64，表明徐东凹陷物源方向总体以近东西向为主，局部存在南东向物源。
4 物源对储集砂体控制作用
4.1 物源对沉积体系类型的影响
沙河子组沉积期，徐家围子断陷为西陡东缓的单断型不对称箕状断陷，砂体主要分布在近物源的盆地两侧边缘地带（图7）。断陷西侧断裂活动强烈，在西北部安达凸起和西部中央古隆起物源影响下西侧陡坡带沉积体常呈丘状外形，指示沉积体为厚层块状扇体，内部反射结构以前积型为主，表明沉积物推进的距离较短，以丘状前积、低连续、高频率地震相最为常见，表明扇体横向变化迅速，是典型的扇三角洲前缘沉积。断陷东侧断裂活动弱，徐东斜坡物源经长距离搬运进入宋站地区、徐东凹陷等稳定水体，形成辫状河三角洲沉积，地震上常见沉积体呈楔状发散分布于断陷斜坡边缘，在平缓的古构造背景下，东侧斜坡带辫状河三角洲沿缓坡顺层沉积，成层性较好，表现出同相轴清晰连续的特征，常见楔状发散、高连续、低频率地震相，表明砂体横向连续性好，以辫状河三角洲前缘最发育。
4.2 物源对储集砂体展布的控制
4.3 物源对储集砂体物性的影响
东部缓坡带辫状河三角洲沉积物粒度较细，碎屑组分中岩屑、泥质杂基等塑性颗粒含量高，进一步降低碎屑颗粒的抗压实能力，在埋藏成岩过程中原生孔隙几乎丧失殆尽。断陷东侧辫状河三角洲平原发育大量煤岩、炭质泥岩，同时辫状河三角洲前缘砂体向断陷中心延伸距离远，直接与半深湖—深湖相泥岩侧向接触，在烃源岩成熟形成的有机酸作用下，东侧缓坡带储集砂体中长石、岩屑等易溶组分溶蚀形成大量次生溶孔，是断陷东侧缓坡带砂体主要的储集空间类型。垂向上，宋站地区、徐东斜坡发育多个异常高孔渗带，镜下观察证实为次生溶蚀带（图10）。东侧缓坡带宋站地区和徐东凹陷平均孔隙度分别为5.44%和3.17%，高于西侧陡坡带安达地区（4.99%）和徐西地区（2.55%），广泛的次生溶蚀极大地改善了辫状河三角洲砂体物性，是造成断陷两侧储集砂体物性差异的重要原因。
5 结论
（1）徐家围子断陷不同构造单元母岩存在差异，安达地区受西北安达凸起物源影响，以南西向物源为主，母岩为酸性火山岩；徐西凹陷物源来自西部中央古隆起，以东西向为主，母岩为中酸性、中基性火山岩；宋站地区受徐东斜坡影响，以北东向物源为主，母岩为中基性火山岩和变质岩；徐东凹陷主要发育近东西向和南东向物源，母岩以中基性火山岩和变质岩为主，含少量沉积岩。
（2）在一定的构造和古地貌背景下，物源控制了断陷内沉积体类型和砂体宏观展布，断陷西侧陡坡带近物源区发育扇三角洲砂体，具有厚度大、面积小、平面连续性差的特征；东侧缓坡带远物源区发育辫状河三角洲，平面延伸远、连续性好，但单期砂体厚度小、相变快。
（3）不同物源条件下储集砂体碎屑组分含量差异，影响碎屑颗粒抗压实能力和原生孔发育程度，并进一步影响后期次生溶蚀强度，造成平面上物性差异性分布，西侧陡坡带碎屑颗粒粗，抗压实能力强，原生孔隙发育；东侧缓坡带岩屑含量高，抗压实能力弱，但易溶组分多，储集空间以次生溶孔为主。
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