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構(gòu)造坡折帶是指同沉積構(gòu)造長期活動引起的沉積斜坡明顯突變的地形[1]。目前,對于坡折帶的研究日益引起業(yè)界的重視,馮友良等[2-7]詳細(xì)研究了斷陷盆地構(gòu)造坡折帶對層序樣式、沉積體系和砂體展布的控制作用,王英民等[8-12]對坳陷湖盆坡折帶的類型、成因、控制模式等也進(jìn)行了大量研究。坡折帶對盆地充填的可容納空間和沉積作用可產(chǎn)生重要影響,制約著盆地沉積體系域發(fā)育和砂體的空間分布,進(jìn)而對巖性油藏的分布起到控制作用。

隨著油氣勘探程度的提高和勘探進(jìn)程的進(jìn)一步加快,潿西南尚未鉆探的構(gòu)造圈閉類型及目標(biāo)越來越少,尋找地層巖性油氣藏已成為潿西南凹陷增儲上產(chǎn)的重要手段[13]。大量的地震資料解釋和地質(zhì)分析認(rèn)為,在潿西南凹陷存在構(gòu)造坡折帶,并對隱蔽油氣藏具有重要的控制作用,因此,本文以該區(qū)坡折帶為基礎(chǔ),探討該區(qū)坡折帶對層序構(gòu)成樣式和沉積體系的控制,以期為該區(qū)隱蔽油氣藏的勘探提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

潿西南凹陷位于北部灣盆地西北邊緣,北接潿西南大斷層,南鄰企西隆起及海中凹陷(圖1)。受區(qū)域近北西—南東向拉張應(yīng)力作用,凹陷內(nèi)發(fā)育3條NE-SW走向的正斷層,這3條斷層控制了整個凹陷的構(gòu)造格局,形成明顯的北斷南超箕狀斷陷。潿西南凹陷形成演化主要經(jīng)歷古近紀(jì)的3次張裂活動[13-14],其中,始新世第二次張裂期,在近北北西—南南東向的拉張應(yīng)力作用下,產(chǎn)生了北東東至南西西走向的具有控凹作用的1號斷層,控制形成了流沙港組,沉積了一套以砂礫巖、細(xì)砂巖、泥巖為主的扇三角洲和三角洲體系。這一時期潿西南凹陷經(jīng)歷初始擴(kuò)張、深陷階段到湖盆萎縮的過程(圖2)。

圖1 潿西南凹陷構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Structural division of Weixinan Sag

圖2 潿西南凹陷流沙港組層序地層劃分Fig.2 Sequence units of Liushagang Formation in Weixinan Sag

2 沉積相類型及展布特征

研究區(qū)古近系始新統(tǒng)流沙港組一段為一完整的三級層序,三級層序各體系域的厚度和三角洲的規(guī)模均呈旋回性變化,體現(xiàn)了湖平面的下降—上升—下降的過程。流沙港組一段沉積時期主要受1號斷裂帶控制,其伸展作用橫向上表現(xiàn)出明顯的非均衡性,1號斷裂帶東段的沉降作用強于西段,沉降中心位于1號斷層?xùn)|段,差異沉降使研究區(qū)呈現(xiàn)隆凹相間的沉積格局,形成多物源、短物源、多沉積中心的陸相斷陷湖盆沉積特征。流沙港組一段沉積期來自北部隆起和企西隆起的物源充足,長軸方向和短軸方向分別發(fā)育小型扇三角洲和大規(guī)模三角洲沉積體系(圖3)。

圖3 潿西南凹陷流一段沉積相平面圖Fig.3 Sedimentary facies distribution of the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

2.1 流一段低位域時期

低位域時期水體相對較淺,凹陷短軸方向靠近1號斷層帶北部發(fā)育數(shù)量眾多的扇三角洲,但規(guī)模都相對較小,反映陡坡帶控制下近物源、短物源的沉積特征。凹陷東部緩坡帶發(fā)育一系列相對較大的扇三角洲沉積體系,向凹陷中心方向Wz4井和Wz5井一帶變?yōu)橹亓α鞒梢虻臐岱e扇體。凹陷長軸方向西南部坡度相對較緩,發(fā)育濱淺湖背景下的三角洲沉積。凹陷中心則為深湖相沉積,如Wz3井全井段幾乎全為泥巖,厚度達(dá)300 m。

2.2 流一段湖侵域時期

湖擴(kuò)域沉積時期,潿西南凹陷水體范圍明顯擴(kuò)大,淺湖及深湖相廣泛發(fā)育,較低位時期凹陷北部1號斷裂帶邊緣扇三角洲數(shù)量減少,發(fā)育規(guī)模也變小,在1號斷裂帶中部形成一較大型扇三角洲。低位域時期南部3號斷層帶附近發(fā)育的扇三角洲在這一時期不發(fā)育,而發(fā)育濁積扇。凹陷長軸方向西南部正常三角洲側(cè)向向南遷移,規(guī)模有所擴(kuò)大。

2.3 流一段高位域時期

高位域時期,在凹陷短軸方向上北部1號斷層帶、南部3號斷層帶附近依然繼承性發(fā)育多個小型扇三角洲。凹陷北部1號斷層帶湖擴(kuò)時期Wz1井附近發(fā)育扇三角洲沉積,側(cè)向向北遷移。這一時期在凹陷中部深湖區(qū)濁積扇發(fā)育。凹陷長軸方向西南部發(fā)育大型進(jìn)積型正常三角洲,向東延伸到Wz2井附近,延伸長度可達(dá)到25 km。

3 坡折帶類型及層序填充樣式

陸相盆地中,構(gòu)造運動是形成各類坡折帶的關(guān)鍵控制因素。受長期活動的同沉積構(gòu)造影響形成的構(gòu)造坡折帶構(gòu)成了古地貌單元和沉積相的分界,這些構(gòu)造坡折帶對層序構(gòu)成、沉積體系發(fā)育和砂體展布等具有重要的控制作用[15]。潿西南凹陷經(jīng)過多期幕式構(gòu)造運動,形成多種類型的構(gòu)造坡折帶,考慮到構(gòu)造坡折帶的成因、平面組合特征及控相、控砂的差異性,可將潿西南凹陷構(gòu)造坡折帶劃分為斷坡帶(單斷式斷裂坡折帶)、斷階帶(斷階式斷裂坡折帶)和撓曲坡折帶3種類型(表1),不同類型的構(gòu)造坡折帶對層序和沉積體系的控制作用明顯不同,其中撓曲坡折帶和斷階帶是潿西南凹陷的主要坡折帶類型。

表1 潿西南凹陷流一段坡折帶類型及其主要分布位置Tab.1 Types and distribution of the slope-break zones in the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

3.1 斷坡帶

斷坡帶是由盆緣隆起或古潛山前緣的大型控邊斷裂及其下降盤構(gòu)成的,斷面多呈鏟形。由于控邊斷裂長期活動,從而構(gòu)成持續(xù)性下陷的凹陷邊界。在研究區(qū)內(nèi),斷坡帶主要分布在北部隆起與凹陷西部的過渡區(qū)域(圖4(a))。在整個流一段沉積期,斷坡帶都是1號斷層活動最強烈、斷距相對最大的部位,其斷面陡峭而平直。斷坡帶的單一斷裂坡折始終控制凹陷沉積邊緣,斷坡帶發(fā)育處的斷層下盤是相對隆起區(qū),不利于水流的匯聚,入盆水系分散,物源供給相對較弱,運移距離短,碎屑物質(zhì)粗,分選磨圓差。粗碎屑沉積體系沿斷裂下降盤垂向加積,具有垂直厚度大、平面規(guī)模小、常呈裙邊狀產(chǎn)出的特點。斷坡帶控制下的層序發(fā)育特征:低位期形成低位進(jìn)積扇三角洲,向凹陷中心方向易發(fā)育低位濁積體;隨著湖平面的上升,湖擴(kuò)域扇體退積到凹陷邊緣而不發(fā)育;在高位期,扇三角洲再次發(fā)育,同時在扇三角洲前緣和前三角洲帶沉積物沿陡坡發(fā)生重力滑動,前方可發(fā)育高位濁積體。

3.2 斷階帶

斷階帶是指由2條以上的同向同沉積斷層構(gòu)成的階梯式構(gòu)造坡折,多級斷層可營造出沉積物多級輸送的路徑。研究區(qū)主要發(fā)育在3號斷裂帶控制的東南部緩坡地區(qū),該區(qū)坡度相對1號斷裂控制的北部區(qū)域較緩(圖4(b))。低位域沉積時期,低位扇體的發(fā)育受控于凹陷邊緣坡折,凹陷邊緣坡折以下扇三角洲前緣較厚,向湖盆中心發(fā)育低位濁積體,凹陷邊緣坡折以上通常為沉積物通道,僅在坡地根部殘存由粗粒構(gòu)成的小型楔形體,低位扇體不發(fā)育或很薄。湖侵時期扇三角洲砂體僅在凸起與斜坡邊緣斷裂坡折處發(fā)育,凸起與斜坡邊緣斷裂坡折處以下發(fā)育大套湖侵泥巖,直接覆蓋在低位域砂體之上。高位域時期凸起與斜坡邊緣斷裂坡折控制著扇三角洲的沉積邊界,而凹陷邊緣坡折控制著扇三角洲前緣砂質(zhì)沉積加厚帶及湖底濁積扇體的分布。

3.3 撓曲坡折帶

撓曲坡折帶主要是指由于深部隱伏斷裂的同期活動使淺部地層發(fā)生撓曲變形而產(chǎn)生的地形坡度突變帶。在撓曲坡折帶的下部發(fā)育明顯的上超和地層增厚現(xiàn)象,其上部地形坡度較為平緩,層序厚度相對較薄,并發(fā)育下切谷充填。本區(qū)撓曲坡折帶主要發(fā)育在潿西南1號斷裂帶與3號斷裂帶交匯的長軸方向,分為2類(圖4(c)、圖4(d)):凹陷西南部緩坡帶的撓曲坡折具有2級坡折,而北部則僅有1級坡折,向凹陷中心過渡為斷階帶,受兩者影響的層序發(fā)育特征明顯不同。

圖4 潿西南凹陷流一段坡折帶樣式及對層序樣式的控制模式Fig.4 Slope-break pattern in the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag and its control mode on sequence pattern

(1)西南部撓曲坡折帶

在凹陷西南部緩坡帶的撓曲坡折控制下,主要發(fā)育正常三角洲相。低位域發(fā)育期受撓曲坡折帶的控制,地層發(fā)育很薄,低位扇體規(guī)模小,僅發(fā)育在二級坡折帶附近;湖侵域沉積時期,扇體主要受一級坡折控制,沉積中心位于一級坡折附近,且扇體發(fā)育在一級撓曲坡折帶附近;高位域發(fā)育時期,地層整體較厚,沉積中心位于二級坡折以下,二級坡折帶控制著三角洲前緣加厚帶。撓曲坡折帶對該區(qū)沉積相帶的控制不僅體現(xiàn)在垂向上沉積體的規(guī)模、砂體的疊置樣式,而且隨著湖平面的升降變化,平面上沉積體也發(fā)生了側(cè)向遷移,低位域到高位域扇體逐漸向北遷移。

(2)北部撓曲坡折帶

北部發(fā)育的撓曲坡折帶,規(guī)模相對較小、隆起幅度高,發(fā)育扇三角洲相。流一段沉積時期,坡折帶控源作用明顯,坡折帶制約著扇三角洲前緣加厚帶和濁積扇的發(fā)育。低位體系域發(fā)育時期,湖平面低于撓曲帶彎折高點,西北向物源供給不足,導(dǎo)致低位域扇體不發(fā)育或很薄,僅發(fā)育小型濁積扇;湖擴(kuò)域時期,湖平面逐漸升高,并越過撓曲帶彎折高點,發(fā)育近物源小規(guī)模扇三角洲扇體,砂體與湖相泥巖細(xì)粒沉積呈指狀交互,相帶較窄;高位期,物源區(qū)與盆地的高差相對減少,坡度相對減緩,高位體系域水體越過撓曲帶彎折高點,來自西北隆起方向的物源充足,扇三角洲沉積規(guī)模較大,且在其前緣發(fā)育濁積體。

4 坡折帶對沉積相的控制

坡折帶對沉積體系的控制機(jī)理有3個方面:(1)坡折帶高差大小決定了物源區(qū)與匯水區(qū)的勢能差大小,影響坡折帶以上地層的剝蝕程度和河道下切侵蝕及搬運能力,進(jìn)而對物源供給量的大小、沉積體系類型、規(guī)模及展布特征等方面具有明顯的控制作用。(2)坡折帶的坡度大小不同,勢必影響水動力的大小,進(jìn)而控制沉積速率、沉積微相的分布等。(3)坡折帶的規(guī)模主要由其斜坡長度決定,斜坡長度不同,沉積物搬運距離不同,直接決定沉積物粒度、分選、磨圓和成熟度,最終影響儲層物性等。

4.1 對扇體發(fā)育規(guī)模、位置、走向的控制

潿西南凹陷西部斷坡帶發(fā)育多個扇三角洲,其中Wz1井附近的扇體較大,發(fā)育規(guī)模受構(gòu)造調(diào)節(jié)帶和斷坡帶共同控制(圖5)。在流一段低位域和高位域時期,1號斷裂帶活動不強烈,坡折帶沿走向高差變化不大,下降盤均衡沉降,各處斷距較為均一,而上升盤的相對隆起限制了入盆水系的規(guī)模;湖擴(kuò)域時期,1號斷層活動強烈,在Wz1井附近呈鋸齒狀,因產(chǎn)狀、斷距的變化形成一構(gòu)造調(diào)節(jié)帶。調(diào)節(jié)帶附近斷層上升盤兩側(cè)地勢比Wz1井附近高,有利于水系匯聚,為碎屑物源注入凹陷提供了入口。同時1號斷層控制下的斷坡帶提供了足夠的可容納空間,故湖侵域時形成扇三角洲規(guī)模較大。

圖5 潿西南凹陷流一段西部大型扇三角洲演化模式Fig.5 Sedimentary evolution mode of western large fan deltas of the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

潿西南凹陷東部斷階帶平面上與次級同沉積橫向調(diào)節(jié)斷層呈現(xiàn)梳狀斷裂組合。3號邊界斷層控制著東部扇三角洲相帶的整體發(fā)育,梳狀斷裂帶控制了東部主要扇三角洲砂體的展布(圖6)。斷坡帶上NNE向的主干斷裂控制著主水道的發(fā)育,次級斷裂控制著分支水道范圍,碎屑體系沿著這些次級同沉積斷裂下降盤向盆地推進(jìn),呈NNW向展布,與斷階帶走向NNE近于垂直,同時扇三角洲加厚帶位于斷坡帶與次級梳狀斷裂相交的斷角低部位。

4.2 對沉積微相分布的控制

圖6 梳狀斷裂對潿西南凹陷流一段東部緩坡扇三角洲控制模式Fig.6 Control mode of comb-shaped faults on the eastern gentle fan deltas of the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

潿西南凹陷西南部三角洲沉積受撓曲坡折帶控制(圖7),高位三角洲前緣主體位于二級撓曲坡折帶以下。在基準(zhǔn)面變化的不同時期,坡折帶對沉積物體積分配和相分異產(chǎn)生重大影響,因此,坡折帶上下沉積微相砂體具有不同的組合類型。坡折帶以上水體較淺,對湖平面升降變化敏感,下降半旋回不易保存,沿著坡折帶上傾的方向可容納空間逐漸變小。高位域沉積時隨著基準(zhǔn)面下降,水下分流河道頂部細(xì)粒沉積容易受到?jīng)_刷侵蝕,不易保存,因此,造成垂向上多期水下分流河道疊加在一起,相分異程度小,砂體類型主要以水下分流河道疊置砂體為主,而坡折帶之下受湖浪等水動力條件影響,河口壩發(fā)育,水下分流河道沉積處于弱勢。越靠近坡折上部先期發(fā)育的河口壩越易遭受后續(xù)水下分流河道沖刷和侵蝕,沿著坡折帶下傾方向,后期水下分流河道對河口壩侵蝕作用越來越弱,直至直接疊加在河口壩上,則形成“壩上河”疊加砂體,而在坡折線以下較遠(yuǎn)的坡腳沉積區(qū),由于水下分流河道不能到達(dá),只發(fā)育完整疊加河口壩砂體。

圖7 撓曲坡折帶對潿西南西南部高位三角洲沉積的控制模式Fig.7 Control mode of flexural slope-break zone to highstand delta deposition of the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

4.3 對沉積相儲集物性的控制

結(jié)合編制的原始地層等厚圖,在坡折帶上下分別選取d1與d2兩點,運用式(1)[16]計算視坡度,得出坡折帶在研究區(qū)西部坡度約為30°～40°,東部坡度約為10°～20°,西南部撓曲坡折帶坡度5°～9°。

式中:θ為坡腳,(d2-d1)為2點處的沉積厚度差,s為2點間的水平距離。

西部斷坡帶坡度和高差較大,北部隆起提供的碎屑物供給速率快、供給量大,并且有較大的可容納空間,使得沉積物入湖發(fā)育垂向厚度大、平面扇體規(guī)模小、向凹陷中心延伸距離短、多期疊置的復(fù)合扇三角洲沉積體。東部多級斷階帶坡度較緩,且高差較小,較高的地勢形成的水深較淺,沉積物在凸起與斜坡邊緣斷裂坡折帶控制下形成扇三角洲沉積。由于可容納空間較小,碎屑物很容易補償湖口處的可容納空間,并不斷向凹陷中心進(jìn)積,發(fā)育的扇三角洲比西部地區(qū)發(fā)育的扇三角洲平面展布范圍大、厚度薄。撓曲坡折帶控制下的扇體展布特征和斷階帶相似。西部坡度較陡,巖性以礫巖、含礫砂巖、粗砂巖等粗粒碎屑物為主,分選磨圓較差(圖8),以雜基充填為主。東部坡度較緩,雖然儲集砂體粒度相對西部較細(xì),但分選磨圓好,故儲集物性較西部優(yōu)良。巖心物性分析表明,儲層物性呈現(xiàn)正常三角洲最好、東部扇三角洲次之、西部最差的規(guī)律,這與三者坡度依次增大相吻合。

圖8 潿西南凹陷流一段沉積相發(fā)育類型及特征Fig.8 Types and characteristics of sedimentary facies of the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

5 與坡折帶有關(guān)的油氣藏

坡折帶是地形坡度發(fā)生突變的地帶,伴隨基準(zhǔn)面的升降變化,地層可產(chǎn)生明顯的超覆、剝蝕,不同構(gòu)造背景產(chǎn)生的構(gòu)造坡折帶的形態(tài)特征、規(guī)模大小不同,導(dǎo)致控制的層序構(gòu)成樣式和沉積體系特征不同,所發(fā)育的圈閉類型也存在明顯的區(qū)別(圖9)。

圖9 潿西南凹陷流一段油氣藏發(fā)育模式Fig.9 Development mode of oil and gas reservoirs in the first member of Liushagang Formation in Weixinan Sag

5.1 與斷坡帶有關(guān)的隱蔽油氣藏

斷坡帶控制的地區(qū)主要位于1號斷裂構(gòu)造帶中部,其斷距最大處沉積的砂體類型主要為小型扇三角洲和濁積扇砂體,該區(qū)發(fā)育的砂體毗鄰中深湖相泥巖,位于油氣運移的優(yōu)勢通道上,且砂體上部一般被湖侵泥巖覆蓋,封蓋條件良好,可形成斷層-巖性圈閉和小規(guī)模的砂巖透鏡體圈閉。同時陡坡斷坡帶坡度較陡,高差較大,因而水道的下切侵蝕能力較強,發(fā)育眾多深切谷。這些下切谷或水道均為物源供應(yīng)的通道,內(nèi)部常充填滯留的砂礫巖,被上覆湖侵泥巖覆蓋,可形成良好的儲蓋組合,易形成深切谷圈閉。

5.2 與斷階帶有關(guān)的隱蔽油氣藏

潿西南東部緩坡帶,多組斷層構(gòu)成斷階帶,斷層下降盤的扇三角洲砂礫巖體被斷層切割,側(cè)向尖滅,形成斷層-巖性圈閉,油氣沿斷層或砂礫巖體下傾方向向上運移至圈閉中成藏?？刂瞥刹氐囊蛩貫閿鄬诱趽鯒l件和砂礫巖體的儲集物性。坡折帶以下是低位扇(扇三角洲、濁積扇)和地層超覆發(fā)育的有利地區(qū),其上又往往被首次湖泛面的泥巖所覆蓋,因此是濁積扇砂巖透鏡體圈閉、地層超覆圈閉和巖性上傾尖滅圈閉發(fā)育的有利部位。坡折帶以上坡度較緩,低位域時易于出露水面遭受剝蝕,形成不整合遮擋圈閉。

5.3 與撓曲坡折帶有關(guān)的隱蔽油氣藏

西南部和東北部2種類型的撓曲坡折帶,低位域和湖侵域砂體均不發(fā)育,高位域沉積期分別發(fā)育三角洲和扇三角洲體系。撓曲坡折高點兩側(cè)的砂體超覆其上,形成巖性上傾尖滅圈閉,其下傾方向與湖擴(kuò)域和高位域早期的湖相烴源巖接觸,有利于油氣的運移,因此是較為有利的圈閉類型。

6 結(jié)論

(1)潿西南凹陷發(fā)育斷坡帶(單斷式斷裂坡折帶)、斷階帶(斷階式斷裂坡折帶)和撓曲坡折帶3種構(gòu)造坡折帶類型。構(gòu)造坡折帶形成的古地貌突變帶控制著扇三角洲、三角洲和濁積扇等沉積相帶的平面展布及砂體物性。

(2)斷坡帶主要發(fā)育于1號斷裂帶斷距較大處,沉積相以扇三角洲為主。斷階帶主要發(fā)育在3號斷裂帶控制的東南部,各體系域砂體十分發(fā)育,低位和高位體系域發(fā)育大型扇三角洲,向湖盆中心濁積扇較為發(fā)育;撓曲坡折帶主要發(fā)育于1號斷裂帶北部與3號斷裂帶交匯的地方,西南部二級撓曲坡折帶和東北部撓曲坡折帶低位體系域和湖擴(kuò)體系域砂體都不發(fā)育,高位時期分別發(fā)育規(guī)模較大的正常三角洲和扇三角洲。

(3)不同構(gòu)造坡折帶背景發(fā)育不同類型的圈閉組合:斷坡帶附近主要發(fā)育斷層-巖性圈閉和透鏡體型巖性圈閉;斷階帶附近發(fā)育的圈閉類型豐富,有構(gòu)造-巖性圈閉、地層超覆圈閉和透鏡體巖性圈閉等;撓曲坡折帶以巖性上傾尖滅圈閉為主。

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