賈超超，劉 騰

(西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，陜西 西安 710069)

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孤北地區(qū)沙三段沉積環(huán)境粒度概率曲線特征

賈超超，劉 騰

(西北大學大陸動力學國家重點實驗室/地質學系，陜西 西安 710069)

粒度分析是沉積相研究中沉積相劃分的重要手段，在沉積微相識別中的多解性問題解釋中有重要參考價值，在搬運介質的能量和性質的研究以及區(qū)域沉積物搬運方式的確定等諸多方面也是行之有效研究方法。在以沉積相分析為參照的基礎上，對所取巖心進行精細觀察描述并利用取心井所獲得的粒度分析結果對研究區(qū)沙三段砂巖的粒度特征進行分析和探究。研究成果顯示，辮狀主溝道微相主要呈典型兩段式、三段式和復雜三段式組合特征；辮狀分支溝道微相以多段式為其主要特征；水下分流河道微相則以兩段式、三段式以及斜坡式三種類型組合為其特點；遠砂壩微相為兩段式和低斜多段式特征。

沉積相；沙三段；碎屑巖；粒度概率累積曲線；緩坡帶；濟陽坳陷

對沉積相的精細劃分是在油氣勘探過程中的最基礎而重要的環(huán)節(jié)，搬運介質性質、搬運介質能量和搬運方式等是控制碎屑巖的粒度分布的主導因素，而研究碎屑巖的粒度性質、成因特點也是沉積環(huán)境研究的重要課題，同時碎屑巖作為最重要的儲層，而巖石的粒度特征與其物性緊密相關，因此對沉積物進行粒度特征分析也是研究碎屑巖巖相的不可忽視的方法之一[1-3]。

1 區(qū)域地質概況

孤北地區(qū)地處渤海灣盆地濟陽坳陷沾化凹陷東部，其南部為是孤島凸起，兩者被位于其間的孤北斷層所隔開，向北逐漸延伸至孤北洼陷，西部與渤南洼陷間為孤西斷層所分割；并以埕南—埕東斷層向埕東凸起過渡[5]；其東部為順孤北低隆起緩坡到五號樁洼陷，夾持于孤島潛山、埕島潛山、長堤潛山和埕東凸起之間，總體來看為一個傾向北--北西的緩坡構造單元[4]，其主要的供油洼陷為渤南洼陷和孤北洼陷(圖1)。

圖1 孤北緩坡帶構造位置

孤北斜坡區(qū)南臨孤北凸起物源區(qū)，受孤北大斷裂長期、多期沉積活動，孤北凸起在沙河街沉積時期不斷向孤北斜坡區(qū)提供物源。孤北斜坡區(qū)在沙河街沉積過程中經過了低水位體系域、水侵體系域以及高水位體系域三個不斷變化的過程，在斜坡不同的部位形成了低位扇、濁積扇、扇三角洲、緩坡水下扇等多種類型的沉積體[6]，為形成各種隱蔽性油氣藏的形成提供先決性的儲集條件，這些不同類沉積體直接伸入烴源巖或間接通過斷層與烴源巖相連通，對聚集油氣成藏非常有利。在沙三段沉積時期，孤北地區(qū)以扇三角洲-濁積扇沉積和緩坡水下扇為主，具體在不同層位，不同部位，沉積相特征有變化。

圖2 巖心沉積構造

2 巖石特性及微相類型

孤北地區(qū)在沙三段時期主要發(fā)育水下扇、扇三角洲兩類沉積體系，其巖性較細，以中砂巖、細砂巖和粉砂巖占主要成分，在沙三下亞段可見部分礫巖、含礫砂巖等，層理類型以大型板狀交錯層理、低角度交錯層理、平行層理和波狀層理為主(圖2)，礫巖、含礫砂巖呈塊狀。具體可劃分為水下扇部分的辮狀主溝道、辮狀分支溝道及扇三角洲部分的水下分流河道微相，遠砂壩微相等[7-11]。該文通過對孤北地區(qū)沙三段的巖心取樣、磨片、分析，繪制大量各微相巖心樣品粒度概率累積曲線圖，并對研究區(qū)各種微相的粒度概率累積曲線圖的特征進行了探討和總結。

3 各沉積環(huán)境碎屑巖沉積物粒度概率累積曲線特征

3.1 辮狀河道微相

3.1.1 主溝道

辮狀主溝道是位于水下扇靠近斷層的根部的內扇欠補償的下切谷，是扇根最具特色的沉積微相類型[12]。辮狀主溝道沉積物粒度較粗，巖性多以礫巖、含礫砂巖以及粗砂巖和細砂巖占主要，部分含粉砂巖；沉積構造方面，沉積砂體中下部多呈塊狀構造，低角度楔狀交錯層理也較為發(fā)育，上部由于沉積物質較細，因此波狀層理，水平紋理等廣泛發(fā)育，頂部可見生物潛穴，垂向上看呈顯出正韻律沉積特征。粒度概率累積曲線主要呈典型兩段式、三段式和復雜三段式三類(圖3)。

圖3 辮狀主溝道微相粒度概率累積曲線圖

典型兩段式粒度概率累積曲線包含躍移總體和懸移總體兩部分，滾動總體不發(fā)育，以跳躍總體為主，占85%～90%，分選中等，傾角65°～75°之間，懸浮總體占10%～15%，分選差，傾角5°～10°，粒度中值0.21～0.33 mm，其主要巖性為含礫砂巖、含中砂粗砂巖、不等粒砂巖、中砂巖和中砂質細砂巖，反映為水動力較強的濁流溝道沉積。

三段式類粒度曲線滾動總體很少，占6%左右，分選中等-差，傾角大概15°；跳躍總體為主要部分，占比64%上下，分選偏好，傾角60°～70°之間；懸浮總體占18%，分選較差，傾角15°，粒度中值0.21 mm左右，其巖性為含中砂細砂巖，反映為水動力較強的濁流溝道沉積環(huán)境。

復雜三段式曲線即由傾角較小且不同的三組折線段組成， 其中懸浮、躍移和推移三個次總體均有體現，滾動次總體占10 %左右，粒度區(qū)間φ值為 -0.3～1.75； 跳躍總體占比較高比例，約60%上下，傾角約為 60°，其由兩個次總體組成；懸浮總體不到20%，粒度區(qū)間φ值為 4.5～7.5。反映較強水動力攜帶大量粗碎屑入湖并隨著能量降低砂體快速堆積的水動力特征。

3.1.2 分支溝道

分支溝道主要圍繞主溝道的側緣分布，為主溝道向側緣的分支和延伸部分，其通常多與辮狀溝道以階地隔開[13]。巖性較辮狀溝道細，細砂巖、粉砂巖占主導，砂體單層厚度稍薄， 單層河道砂體從0～10 m之間；塊狀構造、交錯層理和平行層理等發(fā)育。分支溝道沉積物粒度概率累積曲線以多段式為最典型特征(圖4)。

多段式類粒度概率累積曲線由較大傾角的兩個躍移次總體和一個懸移總體組成，其間夾有過渡段；雙跳躍總體是其最典型特征，分選中等到好，傾角稍有差別，45°～65°，共占80%左右，懸浮總體占20%～35%，分選中等偏差，傾角20°～35°，粒度中值0.09，其主要巖性為不等粒砂巖、含粉砂細砂巖、含細砂粉砂巖，反映水動力較強的兩股水流共同作用的結果。

圖4 分支溝道微相粒度概率累積曲線圖

3.2 溝道間和溝道間灣微相

溝道間微相主要接受漫岸沉積物質，沉積物以暗褐色、淺灰色泥巖為主，夾薄層粉砂巖；溝道間灣主要沉積灰黑色至黑色泥巖為主。由于其主要泥巖廣泛發(fā)育，砂巖不發(fā)育或含量較少。限于本文研究重點主要集中在砂巖沉積體部分，所以在此不再多加闡述。

3.3 水下分流河道微相

扇三角洲平原分流河道繼續(xù)向湖延伸至湖內水下部分，即由扇三角洲平原亞相轉變?yōu)樯热侵耷熬墎喯?，入湖的水下部分即為水下分流河道，其兩者在巖性特性上具有一定的相似性[14]，水下分流河道屬扇三角洲前緣亞相的微相類型之一。水下分流河道以細砂巖、粉砂巖較為發(fā)育，河道底部還可見含泥粒砂巖，層序頂部段為含泥質粉砂巖。沉積構造上砂體自下而上由塊狀構造、低角度楔狀交錯層理逐漸轉變?yōu)樯喜坎罱诲e層理、平行層理及水平紋理。水下分流河道粒度概率曲線特征呈典型兩段式、三段式和斜坡式組合特征(圖5)。

圖5 水下分流河道微相粒度概率累積曲線圖

兩段式粒度概率累積曲線特點是懸移和躍移總體占比較重，推移總體所占無幾，少于5%；躍移總體比例70%以上，分選中等，傾角60°左右，躍移總體和懸移總體轉折點介于1.5～2.5之間，粒度相比辮狀溝道中(典型兩段式)較細；懸浮總體占15%～20%，分選較差，傾角15°上下；砂巖總體粒度較細，粗砂中砂巖、含細沙質中砂巖、含粉砂細砂巖占主要部分，巖心構造上多為平行層理和塊狀構造，反應較強動力水流特征。

水下分流河道的三段式粒度曲線特征與辮狀主溝道微相粒度曲線大同小異。滾動總體少，占5%～15%，分選中等-差，傾角15°～20°；以跳躍總體為主，占65%～70%，分選較好，傾角50°～70°；懸浮總體占10%～15%，分選差，傾角10°～20°，粒度中值0.18～0.30 mm，其主要巖性為含粉砂細砂巖、含中砂細砂巖和不等粒砂巖等，反映為水動力較強的分流河道沉積環(huán)境。

斜坡式曲線推移、躍移和懸移各組分次總體之間沒有明顯的傾角變化，整個曲線呈向上凸的斜坡狀，傾角35°～40°之間，粒度中值0.16 mm，其巖性為含礫不等粒砂巖、細沙質粉砂巖，為粒度分布較寬、分選性較差的表現較強水動力分流河道微相沉積。

3.4 遠砂壩微相

遠砂壩微相一般位于扇三角洲(三角洲等)前緣河口沙壩前端較遠的部位，沉積物粒度偏細，細沙、粉砂和少量黏土占主要部分，細沙沉積只有在洪水期才較多，沉積構造以水平層理和顏色紋理為特征[14]。低斜多段式是遠砂壩微相粒度概率累積曲線的主要特征(圖6)。

圖6 遠砂壩微相粒度概率累積曲線圖

低斜多段式粒度曲線最突出的是以幾條低斜率且較短的趨勢線段組合而成， 粒度 φ值差別比較大，為1～10。粒度曲線尾部的傾角較頂部傾角大，反映由分流河道到遠砂壩水動力逐漸減弱， 流體性質由原本的重力流逐漸轉變?yōu)闋恳鞯倪^程。

4 C-M圖

C-M圖能夠較好的反映沉積環(huán)境水動力條件，利用C-M圖可以良好的判別研究區(qū)某一時期的沉積特征。其中C和M分別代表粒度概率累積曲線上1%和50%所對應的粒徑大小，同時也代表了當時物質搬運的最大水動力和平均水動力(圖7)。

圖7 孤北地區(qū)沙三段砂巖C-M圖

通過對孤北地區(qū)沙三段砂巖粒度數據在C-M圖上進行一一投點，不難得出沙三段為M值相對較穩(wěn)定，基本保持不變，而C值向下呈減小趨勢，其中PQ段反映懸浮搬運為主要搬運方式，還含有部分滾動搬運組分，該段的明顯特征說明隨之搬運過程中動力減弱，搬運介質所能搬運的組分顆粒越小，由于該段懸浮搬運為主，所以M值基本保持穩(wěn)定。QR段代表了遞變懸浮沉積，該段與C=M基線成良好的平行對應關系，C值與M值變化趨勢相同，成比例變化。沙三段砂巖C-M圖與帕塞加在研究密西西比河沉積特征的典型圖解中PQ、QR段相契合，都呈現了牽引流的典型特征，反映了河流相的沉積特點。

5 結語

憑借粒度概率累積曲線圖來對搬運介質的能量和性質進行研討，并掌握碎屑物質搬運過程中的搬運方式，可為沉積相的劃分及古沉積環(huán)境的還原提供重要而可靠的依據。該文經過嚴密分析確定研究區(qū)發(fā)育扇三角洲前緣亞相水下分流河道微相和河口壩微相以及以辮狀主溝道、辮狀分支溝道 、溝道間微相等為主的水下扇。濟陽坳陷孤北地區(qū)沙三段粒度特征表現如下：辮狀主溝道微相有三段式和斜坡式組合特征，分支溝道微相粒度概率特征主要呈低斜多段式，水下分流河道微相則包括典型的兩段式特征和三段式特征。由于水動力條件伴隨不同的沉積體系而存在差異，進而導致各種沉積環(huán)境下沉積物的粒度概率累積曲線也就各有特點，即便處在相同沉積環(huán)境下，如果母巖性質、物源供給不同，粒度分布也會有差異。因此，利用粒度資料解釋沉積環(huán)境只是沉積環(huán)境研究的一個方面，單純依靠粒度資料分析沉積環(huán)境的可信度不高，對沉積環(huán)境全面了解還要進行綜合分析，只有對巖心，測井錄井資料，分析測試資料等其他環(huán)境標志進行綜合分析研究，才能保證古環(huán)境恢復和沉積相劃分的準確性。

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2016-10-24

賈超超(1990-)，男，陜西西安人，在讀碩士研究生，主攻方向：沉積學與沉積相。

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1004-1184(2017)02-0209-03