江東輝，杜學斌，李 昆，周 鋒

1.中國石化 上海海洋油氣分公司，上海 200120；2.中國地質大學(武漢)海洋學院，武漢 430074

中國東部斷陷盆地雖然勘探開發(fā)難度越來越大，但普遍認為其依然具有非常大的潛在資源量[1]。西湖凹陷是東海陸架盆地油氣勘探的主戰(zhàn)場，目前發(fā)現(xiàn)了包括平湖、中山亭、放南、團結亭、寶云亭以及孔雀亭等多個油氣田，證明了西湖凹陷所蘊含的巨大資源潛力[2-3]。關于西湖凹陷沉積相與沉積體系的研究成果較為豐富，絕大多數(shù)學者認為西湖凹陷平湖組以潮坪沉積體系為主[4-7]，這種海陸過渡相的烴源巖體系在我國東部諸多含油氣盆地中同樣廣泛發(fā)育[8-10]。前人針對西湖凹陷潮坪沉積體系控制因素的研究主要集中在討論潮汐因素對相類型和相帶的控制作用[6,11]，很少有學者分析地形地貌等因素對潮坪沉積的約束。此外，前人關于西湖凹陷砂體來源問題也進行了一些研究[12-16]，但對于砂體從物源區(qū)到匯聚區(qū)的整個過程沒有深入探討。本文以西湖凹陷西部保俶斜坡帶平湖組為對象，在古地貌精細恢復的基礎上，對保俶斜坡帶古水系、古坡折開展詳細研究，在“三古”的聯(lián)合約束下建立了保俶斜坡帶寶石組到平湖組完整的“源—渠—匯”系統(tǒng)，分析了砂體的運移過程，并總結了在“源—渠—匯”系統(tǒng)下的沉積相帶展布特征，為保俶斜坡帶砂巖發(fā)育有利區(qū)的預測提供了模型指導。

1 區(qū)域地質概況

東海陸架盆地也稱東海西部盆地，屬于歐亞板塊的東南緣，是在前震旦系基底上發(fā)育起來的中新生代弧后陸緣斷陷—拗陷盆地，它的形成與太平洋板塊、印度—澳大利亞板塊和菲律賓板塊的構造運動密切相關[17]。西湖凹陷是東海陸架盆地中規(guī)模較大的中新生代含油氣凹陷，長近430 km，寬約120 km，總面積約5.18×104km2?，F(xiàn)今西湖凹陷是一個NNE走向的大型負向構造單元，在NNE和NW向基底斷裂系統(tǒng)的影響下，凹陷表現(xiàn)出“南北分塊、東西分帶”的構造特征以及“兩洼夾一隆”的空間格局(圖1)。盆地格局自西向東可分為西部保俶斜坡帶、三潭深凹、中央背斜帶、白堤深凹及天屏斷階帶，其中保俶斜坡帶自北向南可細分為迎翠軒構造帶、木香榭構造帶、廣意亭構造帶(合稱木廣迎構造帶)、平湖構造帶以及初陽構造帶。

圖1 東海西湖凹陷保俶斜坡帶位置及構造演化階段

2 古地貌約束下的“源—渠—匯”體系

2.1 古地貌恢復的主要流程及關鍵參數(shù)

古地貌的恢復工作重點為：(1)古地貌形態(tài)參數(shù)分析——恢復古地貌的幾何形態(tài)；(2)古地貌地質屬性參數(shù)分析——揭示古地貌之上的沉積充填體性質、成因和分布規(guī)律；(3)古地貌的三維可視化表征。

對于關鍵參數(shù)的選擇，主要需考慮以下幾個方面：(1)殘余地層厚度，利用鉆孔及區(qū)域地震資料得到的平湖組時深轉換公式(y=0.000 2x2+0.590 5x+94.022，R2=0.994 4，其中y為深度，x為時間)進行殘余地層厚度統(tǒng)計；(2)地層剝蝕厚度，主要考慮關鍵界面的剝蝕作用(主要針對靠近海礁隆起和漁山低隆起的區(qū)域)，其余地層保存相對完整；(3)沉積物壓實系數(shù)；(4)同沉積期古水深度。后兩者主要依靠EBM盆地模擬軟件，按照泥巖的壓實量最大、砂巖壓實量最小的基本原則進行恢復。

2.2 平湖組關鍵界面古地貌恢復

保俶斜坡帶平湖組關鍵界面沉積期古地貌恢復結果展示出了明顯的“構造控盆、地貌控坡、坡折控相”的總體地貌格局，并在時空上具有繼承性的、各具特色的演化和分布規(guī)律(圖2—圖4)。

垂向上，寶石組底界沉積時期古地貌(圖2)揭示了其西高東低、隆洼相間的地形特征，整體具有“高隆深洼”的格局；潮上帶主要受溝谷控制，潮間帶主要受隆洼控制，潮下帶為深洼區(qū)，以高陡的斷裂坡折帶為主，該時期對應沉積了寶石組下段和上段。到平下段底界沉積時期(圖3)，坡度整體變緩，潮上帶依舊明顯受溝谷控制，潮間帶隆洼地貌逐漸減弱，以低陡的斷裂坡折帶為主。該階段總體為“低隆淺洼”的古地貌格局，對應沉積了平下下亞段、平下上亞段。至平中段—平上段沉積時期，保俶斜坡帶總體為緩坡，地表填平剝蝕作用顯著，潮上帶溝谷數(shù)量減少，潮間帶隆洼特征基本消失，該階段主要為“多階緩坡、陡坡”疊合構成(圖4)。

圖2 東海西湖凹陷保俶斜坡帶寶石組底界沉積時期古地貌與古水系分布示意

圖3 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖組下段底界沉積時期古地貌與古水系分布示意

圖4 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖組中段底界沉積時期古地貌與古水系分布示意

2.3 基于古地貌的地貌坡折及古水系

2.3.1 地貌坡折定性與定量討論

以西湖凹陷保俶斜坡帶古地貌為基礎數(shù)據(jù)，利用Global Mapper14.1軟件對保俶斜坡帶中各構造帶地貌坡折進行了定量分析，結合多條剖面總結了各時期各構造帶坡折的變化參數(shù)(表1—表3)以及坡折類型。結果顯示，斜坡帶坡折地貌類型可總結為4類，即壘塹型、轉換帶型、單斷型和多斷階型(圖5—圖8)。

表1 東海西湖凹陷保俶斜坡帶寶石組底界沉積時期地貌坡折定量數(shù)據(jù)

表2 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖組下段底界沉積時期地貌坡折定量數(shù)據(jù)

表3 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖組中段底界沉積時期地貌坡折定量數(shù)據(jù)

圖5 東海西湖凹陷壘塹型地貌對沉積體系的控制示意

圖6 東海西湖凹陷保俶斜坡帶木廣迎構造帶寶石組—平湖組古地貌坡折類型劃分

圖7 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖構造帶寶石組—平湖組古地貌坡折類型劃分

圖8 東海西湖凹陷保俶斜坡帶初陽構造帶寶石組—平湖組古地貌坡折類型劃分

以壘塹型坡折地貌為例，其潮上帶位于高位坡折之上，發(fā)育三角洲沉積；潮間帶在高位與低位坡折之間，發(fā)育泥坪、混合坪、砂坪沉積；低位坡折之下發(fā)育潮下帶局限海沉積(圖5)。其中北部木廣迎構造帶主要發(fā)育多斷階型坡折(圖6)；中部平湖構造帶4種類型坡折帶全部發(fā)育(圖7)；南部初陽構造帶以單斷型坡折為主，向東南沉積厚度顯著增加(圖8)。研究認為，潮坪沉積體系受到了地貌坡折的調控，在剝蝕區(qū)與高位坡折之間主要發(fā)育潮上帶沉積，高位坡折與低位坡折之間主要為潮間帶沉積，低位坡折以下為潮下帶沉積。

2.3.2 古水系發(fā)育特征

通過Arcgis10.5軟件對原型古地貌開展古水系解譯后發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)古水系類型可直觀總結為單支平行狀水系、多樹枝狀水系和格子狀水系3種類型。這3種類型的水系特征在保俶斜坡帶各構造帶以及寶石組—平湖組各沉積時期內均有或多或少的發(fā)育。其中單支平行狀水系發(fā)育最廣泛，基本涵蓋了保俶斜坡帶中的所有構造帶，它發(fā)育時間長且持續(xù)；多樹枝狀水系在寶石組沉積時期廣泛發(fā)育，進入平湖組沉積期后該類水系主要發(fā)育在木廣迎構造帶和平湖構造帶，初陽構造帶基本不發(fā)育該水系；格子狀水系主要發(fā)育在保俶斜坡帶中北部地區(qū)寶石組和平湖組下段沉積期，在平湖組上段沉積時期不發(fā)育該水系(圖2—圖4)。

3 “源—渠—匯”約束下的平湖組沉積體系

一個典型的“源—渠—匯”系統(tǒng)包括3個次級系統(tǒng)，即物源區(qū)、搬運通道和匯聚區(qū)。保俶斜坡帶“構造控盆、地貌控坡、坡折控相”的總體地貌格局，導致該地區(qū)地貌坡折以及古水系對“源—渠—匯”系統(tǒng)具有明顯的控制與制約作用。地貌坡折和水系控制著整體輸砂通道的分布情況，而古地貌形態(tài)制約著下游匯聚區(qū)的位置與分布。通過對從源區(qū)到通道、再到匯區(qū)的綜合性研究，能夠明確保俶斜坡帶沉積物來源的全過程，這對砂體有利區(qū)的預測具有重要指示意義。

目前對于保俶斜坡帶物源區(qū)的研究相對較多，前人通過碎屑鋯石U-Pb測年、鋯石多維標度統(tǒng)計、重礦物ZTR指數(shù)、成分成熟度、砂巖類型等指標分析認為，保俶斜坡帶平湖組主要發(fā)育有3大物源區(qū)，其中斜坡帶西側海礁隆起和漁山低隆起是主要的近源物源區(qū)，漁山低隆起主要為南部初陽構造帶供源，海礁隆起是平湖構造帶和木廣迎構造帶的主要物源區(qū)；推測北部古長江是潛在的長軸物源，可能影響整個木廣迎構造帶甚至平湖構造帶的物源輸入。

保俶斜坡帶古河流體系是連接3大物源區(qū)與盆地中心的關鍵運輸通道(圖2)，地震上表現(xiàn)為多個不同程度的下切谷地震反射特征，各個構造帶的主要下切谷與古地貌中的主干河流位置相對應(圖9—圖10)。

圖10 東海西湖凹陷平湖構造帶北部地震剖面(B-B′)及下切谷示意

對于匯聚體系而言，古地貌的形態(tài)特征直接影響了盆地可容納空間的變化，從而控制了研究區(qū)低地勢地區(qū)的分布，影響了砂體卸載與匯聚中心?；诠诺孛蔡卣餮莼梢钥闯?，研究區(qū)發(fā)育有2大匯聚中心：湖心亭物源匯聚區(qū)為主要匯聚中心，也是研究區(qū)主要的沉積中心，其沉積規(guī)模從寶石組沉積時期到平湖組沉積期逐漸變??；廣意亭匯聚區(qū)為次一級匯聚區(qū)，在寶石組沉積時期最為發(fā)育，進入平湖組沉積期后逐漸消失(圖2—圖4)。

4 “三古”條件下平湖組沉積體系展布

在“源—渠—匯”體系的控制下，保俶斜坡帶沉積格局主要表現(xiàn)為物源供給和輸砂通道不變，砂體規(guī)模與潮汐的作用程度逐漸變化的特征(圖11)。通過對西湖凹陷20余口鉆井的巖心觀察描述，確認了“點”上沉積相特征，并在“三古”體系背景下，基于單井資料綜合(巖性相、測井相、粒度、古流等)總結了研究區(qū)平湖組沉積體系平面分布特征。分析認為，研究區(qū)沉積體系的展布主要受到了“三古”的控制，地貌坡折影響了潮坪體系的相帶分布，低位坡折控制了最小低潮線的展布，高位坡折控制了最大高潮線的展布，從而形成了在坡折帶控制下的潮上帶、潮間帶、潮下帶以及局限海沉積相的發(fā)育展布特征(圖11)。不同時期的沉積體系演化也隨著“三古”的變化而逐漸演化。例如，在平湖組下段低位體系域發(fā)育時期，海平面下降，低位坡折發(fā)育位置低，所以潮線位置低，潮下帶范圍大；而在平下段海進—高位體系域發(fā)育時期，坡折發(fā)育向陸遷移，海平面上升，水體變深，潮線向陸方向遷移，潮汐作用增強，整體相帶向陸遷移，原來的潮下帶變?yōu)榫窒藓?，潮間帶成為潮下帶(圖11)。

圖11 東海西湖凹陷保俶斜坡帶平湖組下段沉積體系演化過程

5 結論

(1)古地貌、古水系、古坡折聯(lián)合控制了保俶斜坡帶“源—渠—匯”體系的發(fā)育。古水系控制了整個斜坡帶砂體的運移通道，古坡折控制了沉積隆洼相間的古地貌格局，古地貌直接影響了沉積可容空間的大小，也決定了砂體匯聚區(qū)的分布情況。

(2)建立了砂體輸送的完整“源—渠—匯”體系。3大物源區(qū)分別位于北部古長江、西部海礁隆起與漁山低隆起；主要輸沙通道為河流，可在地震剖面上見到明顯下切谷的反射特征；砂體匯聚區(qū)主要為湖心亭匯聚區(qū)以及次一級的廣意亭匯聚區(qū)。

(3)研究區(qū)沉積體系的展布受古地貌、古水系、古坡折聯(lián)合影響，古地貌坡折的發(fā)育差異造成了潮上帶、潮間帶和潮下帶發(fā)育位置的變化。