王建停, 樊愛萍

(山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266590)

古地貌是構(gòu)造演化、風(fēng)化剝蝕、沉積物充填和差異性壓實多種因素的綜合作用結(jié)果,其中構(gòu)造演化往往會從整體上導(dǎo)致盆地形態(tài)發(fā)生變化[1].近年來,揭示“古地貌對沉積體系的約束作用”已成為國際上油氣盆地分析研究的一個熱點[2-4].多項研究表明：1) 古地貌對構(gòu)造活動盆地中沉積的類型和展布具有重要的控制作用[5-6];2) 水下古溝槽邊緣的水下分流河道砂體是巖性圈閉發(fā)育的有利場所[7-8];3) 構(gòu)造高部位的古溝谷及洼槽帶,是古陡坡富砂沉積體的有利儲集相帶[9];4) 洼槽邊緣斷裂坡折帶也是有利的儲集相帶[10];5) 層序的疊置樣式和沉積相的展布都會受到古地貌的控制[11-12].盡管古地貌對沉積體系的控制機制研究取得了豐碩的研究成果,但研究主要集中于討論古地貌與沉積古地理關(guān)系方面[1-10],在層序地層格架內(nèi)研究古地貌對沉積類型和沉積展布的控制作用,將成為國內(nèi)外沉積學(xué)與古地理學(xué)研究的一個熱點方向和趨勢[11-12].

以渤海灣盆地黃河口凹陷東次洼為例,利用三維地震資料和鉆井、測井資料,厘定研究區(qū)東二段沉積時期的構(gòu)造-古地貌特征,明確不同沉積期的沉積類型和沉積展布特征,并闡述在等時層序地層格架內(nèi)構(gòu)造古地貌對沉積類型和展布的控制作用.本研究通過揭示構(gòu)造古地貌如何控制沉積體系的類型和展布,從而建成沉積體系預(yù)測模型,對斷陷盆地尋找有利砂體發(fā)育區(qū)具有重要的參考價值.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃河口凹陷整體呈東西向葫蘆狀,東部緊鄰廟西凹陷,北部的渤南凸起與東南部的萊西低凸起遙相呼應(yīng),形如葫蘆口(如圖1).本文的研究區(qū)(東次洼)位于渤南凸起西南部,葫蘆口位置,西側(cè)為渤中34油田群,北連渤中29構(gòu)造(如圖1中的矩形框所示).

黃河口凹陷為發(fā)育在古老中朝地臺之上的中生代裂谷盆地.古近紀時期,盆地發(fā)生裂陷作用,新近紀—第四紀時期盆地發(fā)生拗陷作用.古近紀裂陷期可劃分為4個裂陷幕(裂陷Ⅰ幕、裂陷Ⅱ幕、裂陷

圖 1 黃河口凹陷區(qū)域構(gòu)造位置圖

Ⅲ幕和裂陷Ⅳ幕)(圖2)[13-14].每一裂陷幕后,盆地區(qū)面積擴大,且普遍經(jīng)歷了短期的區(qū)域性地層抬升,使部分暴露在地表的地層被風(fēng)化剝蝕,形成在一定范圍內(nèi)可以追蹤對比的不整合面.

圖 2 黃河口凹陷區(qū)域構(gòu)造演化圖[13-14]

漸新世末期,研究區(qū)的裂陷作用幾乎停滯,盆地區(qū)部分地層被風(fēng)化剝蝕,形成館陶組與先期地層的裂后不整合,該不整合面是研究區(qū)從斷陷盆地轉(zhuǎn)為拗陷盆地的標志.新近紀以后,盆地內(nèi)部地層不再大規(guī)模升降.新近紀、第四紀地層之間主要為平行不整合,小范圍內(nèi)存在微角度不整合,說明小范圍內(nèi)仍存在不明顯的升降運動(圖2).總體來講,研究區(qū)先期以北北東向的斷裂為特征,后期東西向斷裂限制了黃河口凹陷的范圍,呈“西深東淺、南斷北超”的盆地形態(tài).

目的層為古近紀裂陷期的東營組東二下段和東二上段2套地層(圖2和圖3).東二下段的底部由砂巖、中砂巖、粉砂巖夾厚層還原色泥巖構(gòu)成,頂部以大套的穩(wěn)定分布的泥巖為主;東二上段下部為厚層穩(wěn)定分布的中砂巖,上部由氧化色泥巖構(gòu)成,為拗陷淺水湖泊沉積背景下的辮狀河三角洲,其中中砂巖主要發(fā)育在東二上段的底部,頂部主要為泥巖.

2 層序地層格架建立

2.1 鉆井層序地層格架為明確研究區(qū)東二段層序特征,以巖心和測井資料為基礎(chǔ),結(jié)合前人研究成果,對研究區(qū)東二段進行層序地層研究[15].通過單井相分析,發(fā)現(xiàn)BZ-1以及研究區(qū)其他6口鉆井上,東二下段和東二上段各發(fā)育一個“含礫中砂巖和細砂巖為主、上部為泥巖的由粗變細的正旋回”(圖3);這2個正旋回具有明顯不同的測井相特征.東二下段電阻率為密集的鋸齒狀,局部夾厚薄不等的塊狀高阻值段,伽馬曲線在底部為稀疏的鋸齒狀、尖峰狀,向上為塊狀;自然電位曲線整體上低平、局部呈指狀或丘狀,而東二上段伽馬曲線以鐘型和尖峰狀為主;自然電位呈指狀,而電阻率整體低平.

圖 3 黃河口凹陷區(qū)BZ-1和BZ-4井單井相圖(深度比例尺為1∶3 000)[15]

根據(jù)單井相得出的旋回特征,本文對研究區(qū)東二段進行區(qū)域內(nèi)連井剖面對比、追蹤.如圖4A,在黃河口東次洼古近系過BZ-4井、BZ-6井、BZ-3井、BZ-5井和BZ-2井的連井層序劃分剖面(近東西向)可以看出東二下段底部的細-粉砂巖、局部泥巖和東二下段頂部全區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布的泥巖呈向上逐漸變細的正旋回;東二上段底部的厚層中砂巖和東二上段頂部的氧化色泥巖、局部夾厚度較小的細砂巖構(gòu)成一個向上逐漸變細的正旋回.在如圖4B所示的過BZ-1井、BZ-3井和KL-1井的層序劃分剖面(近南北向)上也可見類似的旋回特征.

2.2 井-震結(jié)合的層序地層格架通過合成記錄標定將“深度域”的分層轉(zhuǎn)換為“時間域”,將連井層序劃分對比剖面轉(zhuǎn)化為地震層序劃分對比剖面.

圖 4 黃河口凹陷區(qū)近東西向與近南北向連井層序地層劃分

3 東二段古地貌特征

圖 5 黃河口凹陷區(qū)近東西向與近南北向連井地震對比解釋剖面

Fig.5Sectionsforcomparisonandinterpretationofthemulti-wellseismwithneareast-westandnearnorth-southdirectionsinHuanghekouSag

圖 6 黃河口凹陷東次洼古近系東二段沉積期沉積古地貌圖

Fig.6ThesedimentarypaleogeomorphologymapofthesecondmemberofthePaleogeneintheeastsub-sagofHuanghekou

4 東二段沉積特征

4.1 沉積體系類型1) 東二下段低位域時期：結(jié)合鉆井、測井?dāng)?shù)據(jù)及地震資料分析,東二下段低位域時期,在巖性上,BZ-1井、BZ-2井、BZ-3井和BZ-6井以泥巖為主,顏色以還原色為主,分析認為這4口井低位域沉積類型為辮狀河三角洲.BZ-4井東二下段低位部分含有厚層中-細砂巖,部分含有礫石,分析認為其為水下分流河道.BZ-5井東二下段低位域在巖性上以粒度較小的細-粉砂巖為主,分析認為BZ-5井東二下段低位域主要為辮狀河三角洲遠沙壩沉積.此外,KL-1井東二下段低位域發(fā)育厚層的砂巖,扇三角洲沉積特征明顯(圖4).

2) 東二下段水進域時期：在巖性上,黃河口東次洼東二下段水進域以泥巖為主,泥巖顏色以氧化色為主,粉砂巖局限分布.主要為氧化環(huán)境,結(jié)合古地貌,認為該時期發(fā)育淺湖沉積.

3) 東二上段低位域時期：在巖性上,BZ-1井、BZ-2井、BZ-3井、、BZ-4井、BZ-5井和BZ-6井東二上段低位域以砂巖、含礫砂巖等沉積為主,粒度較粗.因黃河口東次洼東二上段的構(gòu)造古地貌特征,認為這6口井低位域發(fā)育辮狀河三角洲沉積.KL-1井東二上段低位域發(fā)育厚層的礫狀砂巖、雜砂巖,局部夾還原色泥巖,認為其為萊北低凸起的物源通過南部古陡坡的溝谷輸送到黃河口東次洼內(nèi)形成的扇三角洲平原沉積(圖4).

4) 東二上段水進域時期：研究區(qū)所有鉆井在東二上段水進域時期,主要為泥質(zhì)沉積,泥巖顏色多為氧化色.中-細砂巖局限發(fā)育,厚度較小.結(jié)合東二上段的構(gòu)造古地貌特征分析,認為東二上段水進域以濱淺湖沉積為主,其中濱湖上的泥質(zhì)沉積主要為泥坪沉積,局部存在灘壩沉積.

4.2 沉積體系展布1) 東二下段沉積期：以單井相為依據(jù),結(jié)合構(gòu)造古地貌、地震相分析認為研究區(qū)東二下段低位部分沉積類型為在古緩坡上大規(guī)模發(fā)育的辮狀河三角洲沉積,古陡坡的小范圍存在的近岸水下扇和向湖盆延伸的扇三角洲沉積,而深洼區(qū)為淺湖沉積.以古湖岸線為依據(jù),可以將辮狀河三角洲和扇三角洲進一步劃分,包括水上的三角洲平原和水下的前緣沉積亞相(如圖7B).在辮狀河三角洲平原上,富砂部分為河道沉積,而富泥區(qū)域為越岸沉積.在辮狀河三角洲前緣上,識別出多個微相：水下分流河道、河口壩、遠沙壩、前緣席狀砂沉積復(fù)合體(對應(yīng)圖7B中辮狀河三角洲前緣上偏深色的RMS值高的富砂部位)和分流河道間(對應(yīng)圖8B中辮狀河三角洲前緣上偏淺色的RMS值低的富泥部位).平面上,扇三角洲主要分布在萊北低凸起下降盤(古陡坡),東部的古緩坡因坡度較緩,辮狀河三角洲廣泛發(fā)育,而研究區(qū)深洼區(qū)主要發(fā)育淺湖沉積(圖7B).

2) 東二上段沉積期：依據(jù)東二上段低位域的地震相、單井相特征,并結(jié)合東二上段的構(gòu)造古地貌特征,認為東二上段低位域發(fā)育辮狀河三角洲平原、前緣沉積相,其發(fā)育在盆地北部的古緩坡上(如圖9);近岸水下扇和扇三角洲分布在盆地南部的古陡坡上,深洼區(qū)發(fā)育淺湖沉積(如圖10).

5 古地貌對沉積體系類型和展布的控制作用

在對東二段古地貌特征和沉積特征進行分析的前提下,通過將均方根屬性與古地貌疊合的方式來分析古地貌以及沉積相的相關(guān)關(guān)系.結(jié)果表明：古地貌背景為沉積相發(fā)育提供了條件,古地貌單元控制了沉積微相的平面展布.

5.1 古地貌背景控制了沉積相的類型在古近紀末期,黃河口凹陷基本處于北亞熱帶溫良型季風(fēng)氣候,水體整體較深,受裂陷IV幕影響,構(gòu)造活動較為活躍(圖2).盆地整體呈西深東淺、南陡北緩的古地貌背景,湖盆底部呈低角度斜坡的特點.構(gòu)造活動的變化導(dǎo)致古陡坡和古緩坡成為易受剝蝕的薄弱部位,沉積物沿地形坡度被搬運至西部低洼區(qū),最終到達湖盆沉降中心,這種西深東淺、南陡北緩的古地貌背景為辮狀河三角洲的發(fā)育提供了條件.

圖 7 黃河口東次洼古近系東二下段低位域地震相分析圖

Fig.7Theseismicfaciesanalysisofthelow-leveldomaininthelowersegmentofthesecondmember fortheDongyingFormationofPaleogeneintheeastsub-sagofHuanghekou

圖 8 黃河口東次洼古近系東二下段水進域地震相分析圖

圖 10 黃河口東次洼古近系東二下段水進域地震相分析圖

5.2 古地貌單元控制了沉積微相的平面展布古陡坡、古緩坡、古溝槽等古地貌單元控制了沉積微相的展布.

1) 古陡坡因坡度較陡,大量陸源物質(zhì)堆積在坡底,易形成近岸水下扇和扇三角洲沉積,反射特征為起伏不大的平行或波狀,連續(xù)性相對較好,如圖8A中B-B′為中振幅、高頻、高連續(xù)、平行地震相，圖7A中D-D′為強振幅、低頻、中連續(xù)局部斷續(xù)、平行地震相和E-E′為強振幅、低頻、高連續(xù)、平行地震相.

2) 古緩坡因坡度較緩,斜坡往往面積較大,附近地形高差小,沉積類型主要為辮狀河三角洲.主要為亞平行反射,如圖7A中C-C′為強振幅、中頻、高連續(xù)、亞平行地震相.

3) 古溝槽控制著古水系的走向及物源卸載方向,東部古緩坡和古陡坡易于遭受風(fēng)化剝蝕,產(chǎn)生的大量古溝谷控制了古水流的方向.古水流攜帶沉積物沿古溝谷進入湖盆,沿途經(jīng)古溝谷輸送,在緩坡區(qū)和深洼區(qū)發(fā)生卸載,形成各種越岸沉積,如分流間灣、分流河道等.

6 結(jié)論