操應(yīng)長(zhǎng),韓 敏,王艷忠,譚明友,張營(yíng)革

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院,山東青島 266555; 2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng) 257015; 3.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營(yíng) 257015)

濟(jì)陽(yáng)坳陷車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲沉積特征及模式

操應(yīng)長(zhǎng)1,韓 敏2,王艷忠1,譚明友3,張營(yíng)革3

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院,山東青島 266555; 2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng) 257015; 3.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營(yíng) 257015)

車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段沉積時(shí)期地形相對(duì)平緩,普遍發(fā)育了淺水三角洲沉積。在鉆井巖心描述及相關(guān)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合錄井、測(cè)井等資料分析,對(duì)淺水三角洲沉積特征及沉積模式進(jìn)行了系統(tǒng)研究。車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲前緣亞相是沉積主體,可劃分為內(nèi)前緣和外前緣,具有相帶寬、水下分流河道骨架砂體發(fā)育、席狀砂大面積分布的特征。淺水三角洲砂體以中細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主;粒度概率圖以滾動(dòng)跳躍加懸浮式、一跳一懸式和兩跳一懸式為主;發(fā)育反映河流作用的各種層理構(gòu)造、反映湖浪改造作用的浪成層理和波痕以及生物擾動(dòng)等沉積構(gòu)造。

淺水三角洲;沉積特征;沉積模式;沙河街組;車(chē)鎮(zhèn)凹陷;濟(jì)陽(yáng)坳陷

淺水三角洲是指由河流注入淺水卸載而成的沉積體[1]。而淺水是指在浪基面以上、波浪受水底地形強(qiáng)烈影響的水深范圍。淺水三角洲不存在Gilbert型三角洲模式的頂積層、前積層、底積層的三層結(jié)構(gòu),三角洲平原與寬展的三角洲前緣、前三角洲平緩相接,無(wú)明顯的坡折,前積結(jié)構(gòu)不發(fā)育[2,3]。眾多學(xué)者對(duì)淺水三角洲的沉積和儲(chǔ)層進(jìn)行了剖析,總結(jié)出淺水三角洲不同于正常三角洲的特點(diǎn):河流進(jìn)積作用強(qiáng),分流河道砂體發(fā)育,河口壩不甚發(fā)育,廣泛分布大面積席狀砂,垂向?qū)有虿煌暾萚4～12]。淺水三角洲是有利的油氣儲(chǔ)集砂體,目前渤海灣盆地在黃河口凹陷北緣和渤中凹陷南緣新近系已發(fā)現(xiàn) 7個(gè)淺水三角洲油藏[1]。

車(chē)鎮(zhèn)凹陷是濟(jì)陽(yáng)坳陷的一個(gè)次級(jí)凹陷,是一個(gè)北斷南超、近東西向的“S”型陸相箕狀斷陷盆地,面積約為 2 390 km2。車(chē)鎮(zhèn)凹陷北、西、南三面被埕寧隆起和義和莊凸起環(huán)繞,東面與沾化凹陷相鄰,東西長(zhǎng)約81 km,南北寬約23 km。凹陷北部與埕寧隆起以斷層相接觸,斷裂帶寬3～8 km,南部向義和莊凸起超覆。凹陷內(nèi)斷層發(fā)育,構(gòu)造單元分割性強(qiáng),凹陷被大王莊和車(chē) 3兩個(gè)鼻狀構(gòu)造分割成三個(gè)狹長(zhǎng)而深陷的洼陷,自西向東劃分為車(chē)西、大王北、郭局子3個(gè)洼陷。車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段正處于盆地的斷坳轉(zhuǎn)換期,邊界斷層活動(dòng)逐漸減弱,晚期坳陷結(jié)構(gòu)逐漸明顯,湖底相對(duì)平坦,坡度平緩,水體淺,整體處于濱淺湖環(huán)境;湖泊水動(dòng)力以波浪作用為主,沿岸流作用相對(duì)較弱。很多學(xué)者認(rèn)為這一時(shí)期以發(fā)育濱淺湖灘壩沉積為主[13,14],但通過(guò)巖心精細(xì)的觀察和描述,結(jié)合測(cè)井、三維地震以及各種分析化驗(yàn)資料的分析,認(rèn)為車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段發(fā)育的并非典型的灘壩相沉積,而表現(xiàn)出淺水三角洲沉積的特點(diǎn)(圖1)。

1 淺水三角洲沉積特征

在鉆井巖心觀察、描述的基礎(chǔ)上,結(jié)合薄片、粒度等測(cè)試分析,系統(tǒng)總結(jié)了車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂體的沉積特征。

1.1 巖石學(xué)特征

車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂體的巖石類(lèi)型主要有中細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖以及粉砂質(zhì)泥巖等,見(jiàn)少量礫巖,發(fā)育同生沖刷所形成的泥礫。通過(guò)對(duì)砂巖的巖石礦物成分分析 (表 1),石英含量為10%～64%,平均值為 47.4%;長(zhǎng)石總含量平均值為 34%,巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主,平均為 17.9%。顆粒間點(diǎn)、線接觸為主,雜基主要為灰質(zhì),含量在1%～15%之間,車(chē)西地區(qū)的雜基含量明顯高于大王北地區(qū)。膠結(jié)物含量變化也大,大王北地區(qū)含量高。根據(jù)砂巖的四組分三端元分類(lèi)方法[15],主要為巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖(圖 2)。由于距離物源區(qū)遠(yuǎn)近不同,各地區(qū)成分成熟度也不盡相同,車(chē)西地區(qū)相對(duì)大王北地區(qū)成熟度要高(表 1)。

圖 1 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段沉積相平面特征Fig.1 Sedimentary facies of the second member of the Shahejie Formation in the Chezhen Sag

表 1 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂巖礦物成分特征Table 1 Mineral composition of shallow-water delta sandstone in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

圖 2 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂巖類(lèi)型Fig.2 Types of shallow-water delta sandstone in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

1.2 顆粒結(jié)構(gòu)特征

據(jù)巖心粒度分析,組成淺水三角洲砂體碎屑顆粒的最大粒徑一般小于 0.2 mm,粒度中值一般在 0.03～0.16 mm之間 (表 2),多為細(xì)砂-粉砂;分選系數(shù)一般小于 2,說(shuō)明淺水三角洲沉積物分選中等-好,且成分成熟度在 0.8左右,表明淺水三角洲沉積物的成分成熟度中等。

對(duì)車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段的粒度概率累積曲線圖(圖 3)進(jìn)行分析,車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段主要發(fā)育兩跳一懸式、滾動(dòng)跳躍加懸浮式以及一跳一懸式和多跳一懸式 4種類(lèi)型。其中前 3種比較常見(jiàn),滾動(dòng)跳躍加懸浮三段式跳躍總體斜率高分選好,滾動(dòng)和懸浮總體含量低,分選差,反映了強(qiáng)牽引流的水動(dòng)力環(huán)境。兩跳一懸式和一跳一懸式的粒度分布區(qū)間小,都是由跳躍和懸浮總體組成,但前者跳躍組分由兩個(gè)次總體組成。懸浮總體與跳躍總體的交切點(diǎn)在 3.5～4.0Φ,與水下分流河道相比交切點(diǎn)Φ值明顯增大。說(shuō)明沉積物經(jīng)歷河流和波浪交互作用的水動(dòng)力條件,且水動(dòng)力條件相對(duì)較弱。多跳一懸式表現(xiàn)為跳躍組分由多個(gè)次總體組成,只在大王北部分地區(qū)可見(jiàn),反映強(qiáng)水動(dòng)力攜帶粒度較粗沉積物入湖,受湖水影響,水體動(dòng)蕩,快速堆積的沉積特征[9,16]。

綜合分析各概率累積曲線以跳躍次總體為主,占 70%左右,懸浮總體次之,占 15%以上,滾動(dòng)總體含量最低。粗次總體斜率較大,分選較好,細(xì)次總體斜率小,分選差。反映了中等牽引流水動(dòng)力環(huán)境,表現(xiàn)出淺水三角洲的沉積特點(diǎn)[4]。

1.3 沉積構(gòu)造

通過(guò)巖心觀察和描述,車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲沉積發(fā)育了豐富的沉積構(gòu)造 (圖 4),尤其

是反映河道充填的各種層理構(gòu)造以及反映波浪改造作用和生物擾動(dòng)的構(gòu)造等。

表 2 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂巖成分-粒度特征Table 2 Compositions and gra in sizes of shallow-water delta sandstone in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

圖 3 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲砂體粒度概率圖Fig.3 Grain size probability graphs of shallow-water delta sandbodies in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

以河流作用為主的沉積構(gòu)造,淺水三角洲中分流河道沉積非常發(fā)育,具有強(qiáng)牽引流的特點(diǎn)。河道沉積底部發(fā)育沖刷面,且沖刷面之上的中細(xì)砂巖見(jiàn)平行排列的灰綠色泥礫,偶見(jiàn)泥巖撕裂屑。向上粒度變細(xì),分選變好,在細(xì)砂巖和粉砂巖中發(fā)育豐富的層理構(gòu)造,包括塊狀層理、平行層理以及槽狀、楔狀交錯(cuò)層理、流水沙紋交錯(cuò)層理、爬升上攀層理等。

以波浪作用為主的沉積構(gòu)造,淺水三角洲向前推進(jìn)過(guò)程中,在平緩的淺水區(qū)常受湖浪、湖流作用的影響,發(fā)育了浪成沙紋交錯(cuò)層理、波狀層理、透鏡狀層理等沉積構(gòu)造,層面上可見(jiàn)浪成波痕,反映了波浪作用下雙向水流的特點(diǎn)。

生物擾動(dòng)構(gòu)造,生物擾動(dòng)強(qiáng)烈,發(fā)育豐富的垂直或傾斜的生物鉆孔構(gòu)造。

圖 4 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲主要沉積構(gòu)造類(lèi)型Fig.4 Main sedimentary structure types of shallow-water delta deposits in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

2 淺水三角洲沉積模式

通過(guò)綜合分析沙二段淺水三角洲沉積特征、分布規(guī)律和古地形特征,建立了車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲沉積模式(圖 5)。如同正常的三角洲沉積,淺水三角洲可以劃分為淺水三角洲平原、淺水三角洲前緣和前三角洲 3種亞相。淺水三角洲平原亞相中最為發(fā)育的水上分流河道沉積與沖積河流相沉積不易區(qū)分;而前淺水三角洲亞相主要發(fā)育淺湖泥巖相沉積,有時(shí)該相帶受到湖盆規(guī)模的影響而不發(fā)育。淺水三角洲前緣亞相是淺水三角洲沉積體系中主體,也是砂體最為發(fā)育的沉積相帶(圖 6),沉積范圍廣。淺水三角洲前緣亞相根據(jù)湖平面位置及水動(dòng)力條件可分為內(nèi)前緣和外前緣。內(nèi)前緣是指平均高水位與平均低水位之間的沉積相區(qū),外前緣是指位于平均低水位線以下的三角洲前緣的前端部分[7]。

圖 5 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段淺水三角洲沉積模式Fig.5 Sedimentarymodel of shallow-water delta in the second member of the Shahejie For mation,the Chezhen Sag

圖 6 車(chē)鎮(zhèn)凹陷大 502井單井沉積學(xué)剖面Fig.6 Sedimentary section of the wellDa-502 in the Chezhen Sag

三角洲前緣亞相的內(nèi)前緣發(fā)育了水下分流河道、分流河口砂壩、內(nèi)前緣席狀砂等沉積微相。

水下分流河道是淺水三角洲沉積區(qū)別于灘壩相沉積的典型特征。淺水三角洲在向前推進(jìn)的過(guò)程中,水下河道通過(guò)填積長(zhǎng)距離向湖盆中心延伸,形成很有特色的水下分流河道沉積,呈條帶狀順流向交織展布,改道分叉頻繁,分布面積廣泛。垂向上相序不完整,可直接位于席狀砂和淺湖泥之上(圖 4,圖 5)。分流河道沉積物粒度較粗,主要由粗砂巖、中細(xì)砂巖組成。單砂體厚 1～3 m,垂向上表現(xiàn)為正韻律,底部見(jiàn)沖刷具定向排列的灰綠色泥礫。向上粒度變細(xì),發(fā)育豐富的層理構(gòu)造,如槽狀、楔狀交錯(cuò)層理、平行層理、沙紋交錯(cuò)層理等。水下分流河道常表現(xiàn)為多期疊加。自然電位和自然伽馬測(cè)井曲線與巖性吻合較好,表現(xiàn)為齒化箱形或鐘形。粒度概率曲線主要為滾動(dòng)、跳躍加懸浮三段式,反映強(qiáng)水動(dòng)力的特點(diǎn)。河道沉積物常受湖浪和沿岸流改造影響,根據(jù)改造程度的不同可分為弱席狀化、中等席狀化和強(qiáng)席狀化 3種類(lèi)型[7,11](圖 7)。

分流河口砂壩發(fā)育于河口處,一般呈現(xiàn)多期疊置的反粒序,單層厚度薄,規(guī)模較小。巖性主要為灰綠色粉細(xì)砂巖,分選磨圓較好。發(fā)育沙紋層理、波狀層理、平行層理等。層面上常見(jiàn)波痕構(gòu)造。測(cè)井曲線表現(xiàn)為漏斗形,粒度概率曲線多為一跳一懸式或兩跳一懸式,反映河流波浪交互作用的特點(diǎn)。

圖 7 車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙二段水下分流河道砂體的 3種類(lèi)型Fig.7 Three types of underwater distributary channel sandbodies in the second member of the Shahejie Formation,the Chezhen Sag

三角洲內(nèi)前緣席狀砂伴隨周期性湖面頻繁波動(dòng),水下分流河道和河口砂壩前端的砂體經(jīng)湖浪、沿岸流以及沖刷-回流的改造,形成薄層成片分布的內(nèi)前緣席狀砂。由粉細(xì)砂巖與泥巖薄互層組成,受波浪作用影響,普遍發(fā)育浪成沙紋交錯(cuò)層理、波狀層理等。薄層泥巖中見(jiàn)強(qiáng)烈的生物擾動(dòng),通常發(fā)育液化砂巖脈等同生變形構(gòu)造。測(cè)井曲線表現(xiàn)為齒化指形、尖峰形或齒形。

三角洲前緣亞相的外前緣主要發(fā)育了順流向細(xì)條帶狀遠(yuǎn)端水下分流河道砂體和河口壩以及外前緣席狀砂。

遠(yuǎn)端水下分流河道是內(nèi)前緣水下分流河道的延伸,粒度變細(xì),由粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖組成,單層厚度小于 1 m。底部無(wú)明顯的沖刷面。發(fā)育平行層理、波狀層理和沙紋交錯(cuò)層理等。可見(jiàn)生物擾動(dòng)構(gòu)造。

遠(yuǎn)端水下分流河口砂壩主要由粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖組成。整體向上變粗,發(fā)育沙紋交錯(cuò)層理,生物擾動(dòng)強(qiáng)烈,發(fā)育垂直或斜交層面的生物鉆孔。單層厚度近 50 cm。

外前緣席狀砂是遠(yuǎn)端水下分流河道砂體繼續(xù)接受改造形成的。由粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成。垂向上構(gòu)成細(xì)-粗-細(xì)的沉積序列。依次發(fā)育浪成沙紋交錯(cuò)層理、沙紋交錯(cuò)層理和波狀層理等。

3 討論

淺水三角洲前緣開(kāi)闊,水體很淺,河流作用和波浪、湖流共同控制了砂體成因和分布。當(dāng)河流能量較強(qiáng)時(shí),河流對(duì)三角洲的建設(shè)始終起著控制作用,在三角洲前緣的淺水區(qū)發(fā)育水下分流河道為特色,在其前緣由于受到波浪、湖流的改造,發(fā)育了規(guī)模不等的席狀砂的沉積。當(dāng)河流能量減弱,甚至波浪能量超過(guò)河流能量時(shí),湖盆波浪、湖流將對(duì)分流河道砂體進(jìn)行改造,發(fā)育系列被改造化河道砂,在其前緣地區(qū)由于波浪和沿岸流的共同作用發(fā)育了濱淺湖灘壩砂體沉積。

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Sed imentary characteristics and models of shallow-water delta deposits in the second member of the Shahejie Formation in the Chezhen Sag, the Jiyang Depression

Cao Yingchang1,HanMin2,Wang Yanzhong1,TanMingyou3and Zhang Yingge3

(1.College of Geo-resources and Infor m ation,China University of Petroleum,Q ingdao,Shandong266555,China;2.Institute of Geosciences,SINOPEC Shengli Oilfield Com pany,Dongying,Shandong257022,China;3.Institute of Geophysics,SINOPEC ShengliOilfield Com pany,Dongying,Shandong257022,China)

Shallow-water delta depositswere generally developed during the sedimentation of the secondmemberof the Shahejie For mation in the Chezheng sag of Jiyang Depression with a relatively flat topography.A systema-tic study of the sedimentary characteristics andmodelsof these delta depositswasperfor med by integrating core observation and relevant test data with logging data.The shallow-water delta front subfacies dominates the second member of the For mation and can be divided into the inner front and the outer front.It is characterized by large width of facies belt,highly developed under-water distributary channel and large-scale distribution of sheet-like sandbody.The shallow-water delta sandbodies are dominated bymedium-to-fine sandstone,siltstone/fine sandstone and silty mudstone.The grain size probability curves present patterns of“rolling+skip+suspension”,“1 skip+1 suspension”and“2 skip+1 suspension”.Several types of sed imentary structures were developed,including various fluviatile beddings and wave beddings and marks aswell as bioturbation.

shallow-water delta,sedimentary characteristic,sedimentary model,Shahejie Formation,Chezhen Sag,JiyangDepression

TE122.2

A

0253-9985(2010)05-0576-07

2010-07-01。

操應(yīng)長(zhǎng)(1969—),男,教授、博士生導(dǎo)師,含油氣盆地分析。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2009ZX05009-002);教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目 (NCET-06-0604);國(guó)家自然基金項(xiàng)目(40972080)。

(編輯 董 立)