李宣玥，尹太舉 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

柯蘭梅 （中石化石油物探技術(shù)研究院，江蘇 南京210014）

李建平 （中海石油 （中國(guó)）天津分公司，天津300450）

渤海灣盆地黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段物源分析

李宣玥，尹太舉 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

柯蘭梅 （中石化石油物探技術(shù)研究院，江蘇 南京210014）

李建平 （中海石油 （中國(guó)）天津分公司，天津300450）

針對(duì)目前黃河口凹陷物源體系發(fā)育特征不明確的問題，研究著重從構(gòu)造背景分析與古水系特征、重礦物組合與ZTR參數(shù)變化規(guī)律、砂巖分異特征及泥巖顏色等4個(gè)方面入手，深入分析了黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組地層沉積期物源供給特征。結(jié)果表明：黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組沉積期受4個(gè)方向物源影響，分別來自于西北部的沙壘田凸起，東北部的渤南凸起，東南部的魯西隆起，南部的墾東－萊北低凸起。深化物源供給體系認(rèn)識(shí)對(duì)明確黃河口凹陷新近系主力層段明化鎮(zhèn)組下段后期勘探開發(fā)具有重要意義。

黃河口凹陷；明化鎮(zhèn)組下段；物源分析；重礦物

伴隨近幾年渤海海域新近系淺層勘探的不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)油田，以新近系淺水三角洲相為主 （接近70%）。因此，加深對(duì)渤海海域淺水三角洲沉積體系的進(jìn)一步研究對(duì)渤海海域的淺層勘探開發(fā)有著現(xiàn)實(shí)意義。其中黃河口凹陷是渤海海域的匯水中心，已有研究表明黃河口地區(qū)新近系存在大面積的淺水湖泊和淺水三角洲沉積。在黃河口凹陷勘探開發(fā)過程中，進(jìn)行物源分析尤其是指出主要物源方向?qū)Τ练e相及砂體展布規(guī)律研究都有重要意義［1］。筆者旨在通過一系列物源分析技術(shù)方法對(duì)黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段沉積時(shí)期的物源情況進(jìn)行分析，為沉積相和砂體展布規(guī)律等研究奠定基礎(chǔ)，從而為后期的淺層勘探開發(fā)指明方向。

1 區(qū)域地質(zhì)

黃河口凹陷位于渤海海域的南部，北鄰渤南凸起，南為萊北低凸起和墾東凸起，西接埕北低凸起、沙壘田突起，東臨廟西凹陷、渤南凸起 （圖1）。

根據(jù)渤海地區(qū)周緣現(xiàn)代水系分布、基巖分布特征、分水嶺位置以及鉆井資料，周培海將渤海海域周緣劃分成14個(gè)古水系，而從目前水系分布與其古水系的對(duì)比看，具有較好的繼承性。黃河口凹陷在新近紀(jì)沉積時(shí)，接受了東部廟島水系、南部黃水河－界河水系、濰河水系以及西部古海河水系和古灤河水系所帶來的沉積物。

從渤海海域周圍的構(gòu)造以及水系分布可以初步判斷黃河口凹陷在新近系沉積時(shí)，存在東部、南部和西部方向的物源。東部的物源主要是來源于遼東地區(qū)，其通過廟島水系，沉積物向凹陷中心推進(jìn)；南部為魯西和魯東方向的物源，由黃水河－界河水系、濰河水系等將沉積物帶入盆地內(nèi)部；西部為燕山方向的物源，也有可能由古海河水系和古灤河水系將沉積物帶入盆內(nèi)［2，3］。

2 陸源重礦物特征

圖1 黃河口凹陷地理位置圖以及黃河口地區(qū)構(gòu)造略圖

在構(gòu)造－古水系宏觀分析的基礎(chǔ)上，利用陸源碎屑重礦物組合特征分析劃分物源區(qū)塊，利用不同礦物含量的變化趨勢(shì)指示物源搬運(yùn)方向。黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組發(fā)育的重礦物主要包括鋯石、金紅石、電氣石、石榴石、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、白鈦礦、藍(lán)晶石、綠簾石、十字石、榍石、角閃石、黃鐵礦、重晶石、黝簾石、銳鈦礦等，其中檢測(cè)較多的為褐鐵礦、石榴石、黃鐵礦、磁鐵礦；其次為電氣石、綠簾石、綠泥石、白鈦礦和銳鈦礦。研究發(fā)現(xiàn)，在研究區(qū)內(nèi)礦物的組合特征具有分區(qū)性 （圖1，2）。

圖2 黃河口凹陷明化鎮(zhèn)下段組分區(qū)重礦物含量圖

A區(qū)：渤1井、渤7井區(qū)，其褐鐵礦和獨(dú)居石的含量占明顯優(yōu)勢(shì)，其次為石榴石、黃鐵礦及褐鐵礦，該區(qū)的重礦物組合主要有綠簾石－石榴石－十字石－黝簾石、磁鐵礦－綠簾石、石榴石－鋯石－電氣石、黑云母－榍石，所對(duì)應(yīng)的母巖類型為變質(zhì)巖、中基性巖漿巖、沉積巖、酸性巖漿巖。第1種礦物組合的含量為21.2%，為該區(qū)主要的重礦物組合，反映了研究區(qū)的主要母巖為變質(zhì)巖。

B區(qū)：渤8井、渤9井、渤10井、渤11井、渤12井區(qū)，則變?yōu)槭袷忘S鐵礦的含量最高，其次為褐鐵礦和磁鐵礦，該區(qū)的重礦物組合為石榴子石－鋯石－電氣石、榍石－電氣石－磁鐵礦、綠簾石－石榴子石、角閃石－綠簾石－磁鐵礦。第1種重礦物組合的含量為28.6%，反映的母巖為沉積巖，第2種組合的母巖為酸性巖漿巖，而第3種組合的母巖類型為變質(zhì)巖，第4種組合反映的母巖為中基性巖漿巖。因此該地區(qū)的母巖為混合型，主要為沉積巖，其次為酸性巖漿巖、變質(zhì)巖及中基性巖漿巖。

C區(qū)：渤13井、渤16井及渤17井區(qū)，重礦物以褐鐵礦含量最高為特征，其次為綠簾石、磁鐵礦、石榴石、黃鐵礦，此外還見少量的角閃石、鋯石、白鈦礦、電氣石、綠泥石、榍石。重礦物組合類型有綠簾石－石榴子石－角閃石、綠簾石－磁鐵礦、石榴子石－電氣石－鋯石、榍石－電氣石－角閃石。第1種組合占重礦物的30.8%，反映的主要母巖類型為變質(zhì)巖，第2種組合為中基性巖漿巖，第3種組合反映的母巖類型為酸性巖漿，第4種組合的母巖為沉積巖。

D區(qū)：渤18井區(qū)，重礦物以黃鐵礦及褐鐵礦為主，其次為綠簾石、赤鐵礦及少量的電氣石、鋯石、黝簾石及白鈦礦。重礦物組合類型為綠簾石－黝簾石，因此，該重礦物組合反映的母巖類型為變質(zhì)巖。

黃河口凹陷圍巖中的沙壘田突起、渤海突起、埕子口突起在太古代－早元古代發(fā)育結(jié)晶巖系。巖性均為變質(zhì)程度較高的花崗巖化、混合巖化作用強(qiáng)烈的混合巖——碎裂混合巖、眼球混合巖、黑云母花崗片麻巖等。在下古生界，沙壘田突起、渤海突起、埕子口突起發(fā)育白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)泥巖、粉砂巖等。中生界在渤海海域分布廣、厚度大，西部地區(qū) （包括沙壘田凸起及埕北低凸起）主要為一套陸相雜色碎屑巖夾煤層，如雜色砂礫巖，凝灰質(zhì)砂礫巖夾紫紅色、灰色、深灰色泥巖、煤核碳質(zhì)泥巖；東部（包括渤南凸起）為一套火山巖，主要為安山巖、粗面安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、角山安山巖夾少量火山碎屑巖及薄層泥巖。魯西隆起為一套巨厚的中深度變質(zhì)巖，主要由片麻巖、變粒巖和角山巖組成，普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用及混合巖化作用，形成了各種變質(zhì)巖及混合巖。這與A、B、C、D區(qū)重礦物組合所判定的母巖類型有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在明化鎮(zhèn)組下段沉積期，研究區(qū)的A區(qū)為沙壘田突起提供物源；B區(qū)所對(duì)應(yīng)的物源區(qū)為渤南凸起；D區(qū)的物源區(qū)為魯西隆起；而C區(qū)推測(cè)其物源為墾東－萊北低凸起。

3 陸源重礦物ZTR指數(shù)分析

重礦物ZTR指數(shù)是指重礦物中最穩(wěn)定的3種礦物——鋯石 （Z）、電氣石 （T）和金紅石 （R）占透明重礦物中的百分含量。它代表重礦物的成熟度，是判別礦物成熟度的指標(biāo)［4，5］。對(duì)黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段樣品的重礦物統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，ZTR指數(shù)低值區(qū)位于研究區(qū)東北部以及南部 （渤10井、渤18井等），均在10% 以下；而高值區(qū)處于西北及東南區(qū)域 （如渤3井、渤16井等），均在20% 以上，最高達(dá)44%。從西北方向ZTR指數(shù)從4%增大到12%，東南方向從3%增大到21%，ZTR指數(shù)增大和不穩(wěn)定礦物含量減小，表明研究區(qū)西北部以及東南部各存在一支物源。而東北部以及南部的ZTR指數(shù)變化不明顯，不具指示意義。

4 砂巖厚度及百分含量的平面分布

依據(jù)沉積序列和測(cè)井響應(yīng)特點(diǎn)，黃河口地區(qū)明化鎮(zhèn)組下段劃分出5個(gè)四級(jí)層序，自上而下命名為SSⅠ、SSⅡ、SSⅢ、SSⅣ、和SSⅤ。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，明化鎮(zhèn)組下段各個(gè)層位的巖心錄井?dāng)?shù)據(jù)，并計(jì)算砂體厚度及砂巖百分含量，圖3表示了黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段SSⅠ沉積旋回中砂巖厚度及砂巖百分含量平面分布的情況。

明化鎮(zhèn)組下段SSⅠ旋回砂層組沉積期間，盆地內(nèi)砂巖主體分別從西北部、東部以及南部向盆地中部推進(jìn)。西北部區(qū)域分布有3個(gè)朵狀砂體，在盆地東部及南部砂巖厚度呈東西向及南北向帶狀分布，最大厚度達(dá)50m（圖3）。研究區(qū)西北部、東部及南部的砂巖百分含量較高，其中西北部最高，達(dá)到了40%，由此看來，SSⅠ旋回沉積時(shí)期物源主要來自西北部、東部以及南部方向。

明化鎮(zhèn)組下段SSⅡ旋回砂層組沉積時(shí)期，西北方向砂體厚度增大，最大厚度達(dá)到60m，由西北向東南條帶狀分布，南部方向的砂體由南向北分為2個(gè)朵狀向盆地內(nèi)部延伸，并且延伸較遠(yuǎn)。該層的砂巖百分含量比SSⅠ旋回時(shí)期要高，在西北部最高達(dá)到50%，至東向西呈鳥足狀分布，此時(shí)，西北方向的物源影響范圍大，成為了主要物源。因此，在SSⅡ旋回時(shí)期，物源主要來自于西北部及南部方向。

圖3 黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段SSⅠ旋回砂體厚度 （左）與百分比 （右）等值線圖

明化鎮(zhèn)組下段SSⅢ旋回砂層組沉積期間，盆地內(nèi)部的砂體從西北部、東北部以及南部向盆地中心推進(jìn)。該時(shí)期的西北方向砂體的發(fā)育規(guī)模較前兩期要小，在東北方向出現(xiàn)條帶狀砂體。西北部的砂巖百分含量依然達(dá)到了最大值40%。在SSⅢ旋回沉積時(shí)期，研究區(qū)主要發(fā)育西北部、東北部以及南部物源。

明化鎮(zhèn)組下段SSⅣ旋回沉積期間，砂體呈朵狀從東北、東南、西北以及南部向盆地中心推進(jìn)。西北部砂體進(jìn)入盆地后分5支向盆地內(nèi)部推進(jìn)，順東南方向洼陷中心厚度逐漸降低，并在洼陷北部再次形成一個(gè)高值區(qū)，厚度達(dá)到40m，而南面1支砂體的砂巖百分含量達(dá)到最大值40%。因此可以認(rèn)為黃河口凹陷在明化鎮(zhèn)組下段SSⅣ旋回沉積期間發(fā)育西北、東北、東南及南部物源。

明化鎮(zhèn)組下段SSⅤ旋回沉積期間，西北部砂體的厚度以及百分含量都達(dá)到了最大，分別為50m及50%，東北部以及南部的砂體規(guī)模較之前都有所減小，顯然西北物源的影響范圍大，超過了南部以及東北部物源，成為該時(shí)期的主要物源。

5 泥巖顏色的平面分布

泥巖顏色能指示沉積環(huán)境的氧化－還原條件，通常與沉積物處于水上或水下環(huán)境及水體的深度有關(guān)［6］。一般來說，紅色或棕色代表的是氧化環(huán)境，灰綠色代表的是弱還原環(huán)境，而黑色或深灰色代表的是強(qiáng)還原環(huán)境。

黃河口凹陷新近紀(jì)沉積時(shí)，特別是在中新世后期之后在盆地已基本填平補(bǔ)齊，形成一個(gè)統(tǒng)一的坳陷，盆地內(nèi)原有隆起也經(jīng)前期的剝蝕及盆地統(tǒng)一的沉降作用而與凹陷基本持平，盆地基本上成了一個(gè)連續(xù)、完整的沉降區(qū)，中間基本未被分隔。明化鎮(zhèn)組下段就是在這一背景下緩慢沉降接受沉積的，因而水體很淺，泥巖顏色大多為紅色色調(diào)。

明化鎮(zhèn)組下段泥巖在研究區(qū)的西北、東南、東北以及南部有大范圍的雜色、棕褐色區(qū)域，相對(duì)西北、南部區(qū)域，東北及東南部區(qū)域，雜色、棕褐色范圍較小，表示可能在西北部存在著1個(gè)影響范圍較小的物源，并且向盆地中心延伸，泥巖顏色逐漸變淺。從重礦物組合、ZTR指數(shù)、砂巖厚度、砂巖百分含量以及物源的繼承性來看，泥巖顏色分析物源方向與之前的分析結(jié)果相符，顯示了黃河口凹陷在明化鎮(zhèn)組時(shí)期存在西北、東北、東南以及南部4個(gè)方向的物源。

6 結(jié) 論

1）利用構(gòu)造背景和古水流的分析可以提供大致的物源方向，建立起大致的物源框架，初步判定研究區(qū)存在東部、西部以及南部3大物源。

2）通過重礦物類型和組合、ZTR含量變化趨勢(shì)可用以確定物源搬運(yùn)方向，可以得出黃河口凹陷在明化鎮(zhèn)組下段沉積時(shí)期存在3個(gè)大的方向物源，分別來自西北部沙壘田突起，東部渤南凸起以及東南部的魯西隆起，而南部推測(cè)還有來自墾東－萊北低凸起的物源。

3）而利用詳細(xì)的巖石學(xué)分析特別是砂巖厚度展布及砂巖百分含量分布的分析對(duì)比，是判斷黃河口凹陷地區(qū)物源方向的主要依據(jù)，肯定了來自西北、東部及南部的物源，同時(shí)還得出該凹陷東部物源分為東北部物源以及東南部物源。

4）泥巖顏色的平面分布可印證物源供給和搬運(yùn)方向與古地理環(huán)境的關(guān)系，泥巖顏色分析物源方向與之前的分析結(jié)果相符，顯示了黃河口地區(qū)在明化鎮(zhèn)組時(shí)期存在西北、東部、東南以及南部4個(gè)方向的物源。

［1］王昌勇，鄭榮才，王海紅，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)6油層組物源區(qū)分析 ［J］.沉積學(xué)報(bào)，2008，26（6）：933～938.

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Provenance Analysis of the Lower Member of Minghuazhen Formation in Huanghekou Sag of Bohaiwang Basin

LI Xuan－yue，YIN Tai－ju，KE Lan－mei，LI Jian－ping（First Author's Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jinzhou434023Hubei，China）

For determining the ambiguous problems of the provenance system of Huanghekou Sag，the characteristics of provenances of the lower member of Minghuazhen Formation in Huanghekou were analyzed by emphatically studying the geotectonic background，the ancient drainage systems，heavy mineral combination，ZTR parameter variation rules，differential of sandstone and mudstone colors.The results show that the depositional period of Minghuazhen Formation is influenced by provenances from four different directions，they come from Saleitian bugle in northwest，Bonan bugle in the southeast and Luxi bugle in the northwest and the Kendong－Laibei low bugle in the south.It is of great significance of deeply understanding the Neogene provenances system in the lower member of Minghuazhen Formation in Huanghekou Basin for oil exploration and development.

Huanghekou Sag；lower member of Minghuazhen Formation；provenance analysis；heavy mineral

TE121.3

A

1000－9752 （2012）02－0036－05

2011－10－12

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 （41172106）。

李宣玥 （1988－），女，2008年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層沉積學(xué)方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新