龔承林 徐長貴 官大勇 王啟明 李東偉
1 油氣資源與工程全國重點實驗室,中國石油大學(xué)(北京),北京102249
2 中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京102249
3 中國海洋石油集團有限公司,北京100010
4 中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院,天津300459
自2000年以來,巖性油氣藏業(yè)已成為中國陸相油氣發(fā)現(xiàn)和增儲上產(chǎn)的主體(劉化清等,2021)。2020年,中國海域的巖性油氣藏儲量占比首次超過構(gòu)造和潛山油氣藏,表明巖性油氣藏已經(jīng)成為中國近海儲量增長的主力軍,中國近海地區(qū)業(yè)已全面進入了巖性油氣藏勘探階段(徐長貴,2022;周心懷等,2022)。
20世紀(jì)90年代以來開始對渤中凹陷和遼中凹陷進行巖性圈閉(古近紀(jì)近岸水下扇和湖底扇)的勘探探索,但整體上仍存在數(shù)量少、成效差的特點(牛成民等,2022)。對渤海海域巖性油氣藏的勘探主要集中在淺層,墾利地區(qū)超大面積淺層巖性油田的發(fā)現(xiàn)揭開了渤海海域淺層河流—三角洲體系巖性勘探的新篇章(徐長貴,2022;周心懷等,2022)。而針對遼中凹陷斜坡帶東營組湖底扇鉆探實施的LD10-6-A井,喜獲近百米油氣層,探明儲量超3000萬噸(油當(dāng)量),亦展現(xiàn)出中—深層湖底扇巖性圈閉的巨大勘探潛力(牛成民等,2022;徐長貴,2022)。環(huán)渤中凹陷以及遼中凹陷中、北部是東營組規(guī)模湖底扇發(fā)育的主要地區(qū),未鉆湖底扇圈閉面積大、分布廣,且緊鄰富生烴洼陷,成藏條件優(yōu)越,勘探前景良好(劉藝萌等,2019;張新濤等,2021;牛成民等,2022)。
前人針對渤海海域淺層河流—三角洲體系巖性圈閉開展過大量研究,提出湖盆萎縮期連片砂體發(fā)育模式,并建立了河湖交互背景下大面積巖性油氣藏成藏模式(牛成民等,2022;徐長貴,2022;周心懷等,2022),但針對中—深層湖底扇巖性圈閉的研究相對較為薄弱,截止2019年年底,渤海油田以古近系湖底扇為目的層系的鉆井僅14口,整體勘探程度較低,存在 “東營組規(guī)模湖底扇成因機制不明與時空展布不清”的勘探難題(牛成民等,2022;徐長貴,2022)。國內(nèi)外的勘探實踐證實,層序地層學(xué)理論方法是尋找隱蔽圈閉(巖性和地層圈閉)的有效手段,源自被動大陸邊緣的層序地層學(xué)理論為規(guī)模湖底扇的成因類型與時空展布研究提供了理論依據(jù)(Fengetal.,2016;龔承林等,2022;朱筱敏等,2022)。然而,當(dāng)前渤中凹陷東營組尚未建立全區(qū)統(tǒng)一、區(qū)域可對比的層序地層學(xué)格架,這成為制約渤中凹陷深層古近系巖性油氣藏勘探突破的瓶頸(牛成民等,2022;徐長貴,2022)。
起源于海盆的層序地層學(xué)原理方法被廣泛應(yīng)用于湖盆的油氣勘探中,在湖相地層研究中也展示出強大的生命力(Carroll and Bohacs,1999,2001;Fengetal.,2016;龔承林等,2022)。越來越多的研究表明,湖盆充填相較于海盆來說具有以下特征:(1)構(gòu)造因素主導(dǎo)湖盆的層序充填,構(gòu)造格架和同沉積斷裂控制層序的構(gòu)成樣式以及沉積體系的特征與分布(Carroll and Bohacs,1999,2001;李思田等,2002;朱筱敏等,2022);(2)湖盆層序演化和沉積充填對氣候變化更為敏感,在濕潤氣候期,河流作用強、徑流量大、異重流更為發(fā)育,而干旱氣候期,河流作用弱、徑流量小、異重流及其所形成的水道型湖底扇則相對少見(Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Liuetal.,2020);(3)湖盆缺少寬緩的陸架區(qū)(全球陸架平均寬度約72 km),由陸到湖的源-匯系統(tǒng)過渡區(qū)往往較局限,響應(yīng)尺度較?。═eq≤104a),湖盆層序演化和沉積充填主要受沉積物供給而非可容空間的調(diào)控(Sztanóetal.,2013;Gongetal.,2019;龔承林等,2021);(4)湖盆具有更為緊密的湖平面變化和沉積物供給成因關(guān)聯(lián),當(dāng)湖平面上升時,搬運到深湖—半深湖區(qū)的沉積物量亦會增多,而當(dāng)湖平面下降時,搬運到深湖—半深湖區(qū)的沉積物量則會減少(Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Zhangetal.,2019;Liuetal.,2020)。
湖、海層序沉積特征的巨大差異造成在斷陷盆地分析中重要的是運用層序地層學(xué)思路方法,而不是直接套用經(jīng)典的 Exxon 層序地層模式(Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Liuetal.,2020)。經(jīng)過多年的努力,湖盆層序地層學(xué)研究已取得豐碩的成果,建立了構(gòu)造作用主導(dǎo)下的層序地層學(xué)方法原理,并提出 “構(gòu)造坡折帶”等重要層序地層學(xué)概念(林暢松等,2000;Linetal.,2002;朱筱敏等,2003;Fengetal.,2016)。
斷拗轉(zhuǎn)換期構(gòu)造活動減弱,但沉積速率加快,沉積夷平作用明顯,氣候變化(湖平面升降)和物源供給是該時期層序發(fā)育的主控因素。相較于成熟的構(gòu)造因素主導(dǎo)的斷陷期湖盆層序地層學(xué)模式,斷拗轉(zhuǎn)換期氣候—供給主導(dǎo)的層序地層學(xué)模式及其對大型湖底扇巖性圈閉的控制與預(yù)測有待進一步深入研究(Fengetal.,2016;牛成民等,2022)。文中利用渤中凹陷南部鉆/測井資料和三維地震資料,基于地震反射終止關(guān)系進行層序界面識別,利用鉆/測井資料進行旋回對比,建立了斷拗轉(zhuǎn)換期氣候—供給主導(dǎo)下的層序地層模式;進而在東營組等時層序格架內(nèi)開展湖底扇的搜索與刻畫,厘定規(guī)模湖底扇的成因、展布以及有利發(fā)育條件,并結(jié)合成藏要素指出渤中凹陷深層有利的大型巖性勘探目標(biāo)。
渤海灣盆地海域面積約7.3×104km2,其中水深大于5m的有效勘探面積達5.2×104km2,由渤中凹陷和遼中凹陷組成(牛成民等,2022)。渤中凹陷西接沙壘田凸起,東臨渤東低凸起,南接渤南低凸起,北臨石臼坨凸起,整體上呈 “四凸一凹”的構(gòu)造格局(圖1-A)。研究區(qū)位于渤中凹陷的南部,緊鄰渤南低凸起(圖1-A;圖2)。
圖1 渤海灣盆地渤中凹陷區(qū)域構(gòu)造位置(A)和地層綜合柱狀圖(B)Fig.1 Regionalmap showing tectonic context(A)and tectono-stratigraphic and sequence stratigraphic chart(B)of Bozhong subbasin of Bohai Bay Basin
圖2 研究區(qū)東營組二段厚度圖示意了渤中凹陷南部坡折帶和規(guī)模湖底扇的平面展布(區(qū)域構(gòu)造位置圖見圖1)Fig.2 Isopach map in time domain(milliseconds)of the Second Member of Dongying Formation(i.e.,)illustrating plan-view distribution of the slope-break zone and regressive extensive sublacustrine fans in southern Bozhong subbasin(see Fig.1 for tectonic context and location of the isopach map shown in this figure)
在構(gòu)造上,渤中凹陷主要受多期走滑活動影響,表現(xiàn)為伸展疊合走滑的構(gòu)造特征,具有多幕裂陷、多旋回疊加的構(gòu)造演化特征,先后經(jīng)歷了孔店組沉積期裂陷Ⅰ幕(65.0-50.5Ma)、沙四段沉積期裂陷Ⅱ幕(50.5-42.0Ma)、沙三段沉積期裂陷Ⅲ幕(38.0-42.0Ma)、沙二段至東一段沉積期裂陷Ⅳ幕(斷拗轉(zhuǎn)換期)(32.8-24.6Ma)以及館陶組至明下段沉積期的裂后熱沉降階段(24.6-5.1Ma)的構(gòu)造演化過程(圖1-B)。在沉積上,渤中凹陷是渤海灣盆地沉積演化的最終歸宿,新生界自下而上發(fā)育古近系孔店組、沙河街組和東營組以及新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組5套地層(圖1-B)。其中,沙河街組自下而上分為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段,東營組(目的層)自下而上發(fā)育東三段、東二段和東一段3套地層(圖1-B)。
伴隨著多幕裂陷,渤中凹陷深層古近系形成多種類型的富砂沉積單元:(1)沙三段沉積期,在邊界斷層下降盤發(fā)育扇三角洲沉積,在湖心區(qū)局部見湖底扇沉積;(2)沙二段、沙一段以及東三段沉積期,陡坡帶發(fā)育近源扇三角洲沉積,緩坡區(qū)和湖心區(qū)出現(xiàn)湖底扇沉積;(3)東二段沉積期,受盆地外水系的影響,盆地內(nèi)出現(xiàn)大規(guī)模湖底扇沉積(馬正武等,2022;牛成民等,2022)。這些富砂沉積單元,尤其是東營組湖底扇,往往形成大型連片厚層砂體,為深層古近系巖性油氣藏勘探提供了必要條件。研究表明,東二段湖底扇多為近源或源上成藏,具有較好的勘探潛力,但也存在 “規(guī)模湖底扇成因機制不明與時空展布不清”的勘探難題(牛成民等,2022)。
以層序地層學(xué)原理為指導(dǎo),開展渤中凹陷南部東營組層序地層劃分對比,建立了具有湖底扇預(yù)測功能的層序模式。
在鉆井資料基礎(chǔ)上,以“旋回為體”,識別出不同類型的沉積旋回,進行單井層序劃分(圖3;圖4)。
圖3 渤中凹陷東營組單井層序劃分(BZ19-6-16井,其平面位置見圖2)柱狀圖Fig.3 Lithographical and sequence stratigraphic chart of the Dongying Formation at Well BZ19-6-16 in Bozhong subbasin(see Fig.2 for itsmap-view location)
3.1.1 正旋回底界面與反旋回頂界面(層序界面)
在單井(以BZ19-6-16井為例)和連井剖面上,渤中凹陷東營組整體上相對富泥,發(fā)育4個由“下部正旋回和上部反旋回”組成的復(fù)合旋回(圖3;圖4)。其中,下部正旋回主要由底部的薄層粗粒沉積(含礫細砂巖和細砂巖)和頂部暗色(灰色、灰綠色和深灰色)泥巖組成,整體表現(xiàn)為“向上砂巖減少、單層砂巖厚度減小、泥巖增多、砂泥比降低”的退積—加積式準(zhǔn)層序組(圖3;圖4)。上部反旋回的底部相對富泥而頂部則相對富砂,整體表現(xiàn)為 “向上砂巖增多、單層砂巖厚度增大、泥巖減少、砂泥比增大”的進積式準(zhǔn)層序組(圖3;圖4)。
這4個復(fù)合旋回的頂、底界面為層序界面,具有如下特征:SB3界面為沉積巖與火成巖(閃長巖、酸性火成巖或玄武巖)的分界面,界面之上見薄層的粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖;界面之上多為指型測井相(圖3;圖4)。界面之上相對富砂,由多套單層厚約幾米到幾十米不等的細砂巖和粉砂巖組成,而界面之下相對富泥,多為厚層暗色泥巖;界面之上見箱型或鐘型測井相(圖3;圖4)。界面之上沉積物粒度較粗,出現(xiàn)含礫細砂巖,而界面之下則相對富泥,見大套厚層暗色泥巖;界面之上見箱型、齒化箱型或鐘型測井相(圖3;圖4)。界面之上相對富砂(含礫細砂巖和細砂巖),而界面之下反旋回特征明顯(如CFD18-2E-1井、BZ19-6-16井和BZ22-1-4井);界面之上見箱型測井相(圖3;圖4)。SB2界面之上為厚層、塊狀含礫細砂巖,而界面之下為暗色泥巖夾薄層細砂巖(厚約幾米到十余米不等);界面之上多見箱型測井相(圖3;圖4)。
3.1.2 正旋回與反旋回之間的分界面(M FS)
在測井曲線上,早期正旋回和晚期反旋回之間的分界面為最大洪泛面(MFS)(圖3和圖4中的MFSd3、和MFSd1)。它們對應(yīng)電測曲線上的“突變處”,如伽馬測井曲線上位于 “泥脖子”處(極高伽馬測井曲線值)(圖3;圖4)。
在地震剖面上,以 “界面為綱”。基于地震反射終止關(guān)系,研究區(qū)共識別出5個不整合面(不整一面)和4個整合面(整一面)(圖5至圖7)。
圖5 基于地震資料的渤中凹陷東營組連井(CFD18-2E-1,BZ13-1-1,BZ19-2-1,BZ19-6-16,BZ21-2-3,BZ21-2-1,BZ22-1-4,BZ22-12-2和BZ22-1-3)層序劃分對比剖面(剖面位置見圖2)Fig.5 Seismic-well tie transect(see Fig.2 for line location)of the Dongying Formation across Wells CFD18-2E-1,BZ13-1-1,BZ19-2-1,BZ19-6-16,BZ21-2-3,BZ21-2-1,BZ22-1-4,BZ22-12-2,and BZ22-1-3 in Bozhong subbasin
3.2.1 不整合面(層序界面)識別
T3:在凹陷周緣以及盆內(nèi)局部低凸起處,界面之下出現(xiàn)削截地震反射終止關(guān)系;在盆內(nèi)深洼帶,界面之上可見上超地震反射終止關(guān)系(圖5)。
圖6 渤中凹陷東營組沉積層序典型層序—沉積解釋剖面(剖面位置見圖2)Fig.6 Seismic transect(see Fig.2 for line locations)and associated interpretation showing sequence stratigraphic frameworks and associated facies distribution of the,Dongying Formation in Bozhong subbasin
圖7 渤中凹陷東營組沉積層序?qū)有虻湫蛯有颉练e解釋剖面(剖面位置見圖1)Fig.7 Seismic transect(see Fig.1 for line location)and associated interpretation showing sequence stratigraphic frameworks and associated facies distribution of the depositional sequence of,Dongying Formation in Bozhong subbasin
T2:在盆地邊緣或盆內(nèi)低凸起處(如BZ19-2-1井處),界面之下出現(xiàn)削截地震反射終止關(guān)系(圖5)。
總的來說,上述5個地震反射界面(T3、、和T2)之下均出現(xiàn)削截或頂超地震反射終止關(guān)系,而界面之上多見上超地震反射終止關(guān)系。削截和頂超地震反射終止關(guān)系分別代表著 “暴露剝蝕”和 “沉積過路”(Vailetal.,1977;Catuneanuetal.,2009),表明這5個地震反射界面出現(xiàn)了沉積間斷(年代斷續(xù)),為典型的不整合面(層序界面)。
3.2.2 整合面(M FS)識別
總的來說,上述3個地震反射界面(MFSd3、之上均出現(xiàn)了下超地震反射終止關(guān)系,為典型的下超包絡(luò)面。下超包絡(luò)面是沉積速率在橫向上具有顯著變化、但無時代斷續(xù)出現(xiàn)的地質(zhì)界面(沉積速率陡變面)(Vailetal.,1977;Catuneanuetal.,2009),故MFSd3、為典型的整合面。此外,地震反射界面MFSd1在橫向上穩(wěn)定且連續(xù),亦無明顯的沉積間斷出現(xiàn),亦為整合面(Vailetal.,1977;Catuneanuetal.,2009)。
3.3.1 坳陷型湖盆層序地層樣式
依據(jù)層序地層學(xué)基本理論,考慮到中國中新生代陸相坳陷型湖盆的盆地結(jié)構(gòu)和沉積充填特征,前人建立了坳陷型湖盆的2種層序地層樣式(體系域三分和體系域兩分)(解習(xí)農(nóng)等,1996;朱筱敏等,2003,2022;姜濤和辛仁臣,2015)。在能夠識別出特定盆地地形(構(gòu)造)坡折帶的坳陷型湖盆中,依據(jù)首次湖泛面(FFS)和最大湖泛面(MFS),可以將一個沉積層序細分為低位體系域或初始充填體系域(LST)、湖侵體系域或湖擴展體系域(TST)以及高位體系域或湖萎縮體系域(HST)(解習(xí)農(nóng)等,1996;朱筱敏等,2003,2022)。在不能確定地形(構(gòu)造)坡折帶的坳陷型湖盆中,依據(jù)最大湖泛面,可以將一個沉積層序細分為湖擴體系域或湖侵體系域(EST)和湖退體系域或湖縮體系域(RST)(朱筱敏等,2003,2022;姜濤和辛仁臣,2015)。
正如林暢松(2019)所指出的那樣,在湖盆沉積序列中初始湖泛面的確定往往缺少地貌參照,故而難以區(qū)分低位體系域和湖侵體系域。在如圖5至圖7所示的地震剖面上,渤中凹陷東營組同樣不發(fā)育首次湖泛面,而所識別的下超包絡(luò)面MFSd3、均為沉積速率在橫向上具有顯著變化、但無時代斷續(xù)出現(xiàn)的最大湖泛面(MFS)。因此,渤中凹陷東營組應(yīng)采用體系域兩分的層序模式來進行層序劃分。
3.3.2 渤中凹陷東營組層序發(fā)育模式
表1 渤中凹陷東營組規(guī)模水道型湖底扇和規(guī)?;秃咨刃螒B(tài)參數(shù)Table 1 Tabulation ofmorphologic parameters of volumetrically significant sublacustrine fans of the Dongying Formation in Bozhong subbasin
4.1.1 湖擴體系域緩坡水道型湖底扇
圖8 渤中凹陷東營組沉積層序湖擴體系域規(guī)模水道型湖底扇(圖2中的水道型湖底扇Ⅰ)典型均方根振幅(RMS)屬性及其沉積相解釋Fig.8 RMS-attribute map and associated interpretations illustrating seismic geomorphology of regionally extensive channelized sublacustrine fans(fanⅠshown in this Fig.2)in the expanding systems tract of of Dongying Formation in Bozhong subbasin
在深湖沉積環(huán)境中,如圖8所示的朵狀強RMS屬性堆積體往往是末端朵葉的典型地震屬性特征,而其軸部出現(xiàn)的低彎度強RMS屬性條帶往往是分支水道的典型地震屬性特征(Doddetal.,2019;Panetal.,2019,2020)。故而,地震相1為水道型湖底扇(圖2中的水道型湖底扇I)。其所伴生的末端朵葉可進一步識別并劃分出朵葉核部、朵葉核緣和朵葉邊緣3個微相(圖8),其中朵葉核部具有枝狀強RMS屬性特征,朵葉核緣呈環(huán)帶狀中強RMS屬性單元,朵葉邊緣具有鑲邊狀弱RMS屬性特征(圖8)。鉆井(BZ21-2-3井)顯示,朵葉核部最富砂,多見含礫粗砂巖(礫石呈次棱—次圓狀、分選中等—好,局部礫石含量大于70%,礫石以顆粒支撐為主),向上遞變?yōu)橹写稚皫r;朵葉核緣相對富泥,為暗色泥巖夾薄層細—粉砂巖或薄層粗砂巖;而朵葉邊緣最為富泥,以厚層(10~30m)、塊狀、暗色(灰色或深灰色)泥巖為主,局部見薄層的粉細砂巖(圖9)。如圖8所示的末端朵葉在單井上共計識別出4期垂向加積型單一朵葉,其中每一期朵葉底部為相對富砂的朵葉核部,向上遞變?yōu)橄鄬Ω荒嗟亩淙~核緣或朵葉邊緣,正旋回特征明顯(圖9)。
圖9 渤中凹陷東營組沉積層序湖擴體系域規(guī)模水道型湖底扇(圖2中的水道型湖底扇I)單井相圖(BZ21-2-3)Fig.9 Lithographical and sequence stratigraphic chart ofWell BZ21-2-3 showing sedimentologic interpretation of regionally extensive channelized sublacustrine fans(fanⅠshown in this Fig.2)developed in the expanding systems tract of of Dongying Formation in Bozhong subbasin
4.1.2 湖擴體系域陡坡滑塌型湖底扇
圖10 渤中凹陷東營組沉積層序湖擴體系域規(guī)?;秃咨鹊貙雍穸葓D(A)與RMS屬性圖(B)以及層序湖退體系域規(guī)?;秃咨群穸鹊貙訄D(C)與RMS屬性圖(D)Fig.10 Isopach maps and representative RMS-attributemaps of regionally extensive non-channelized sub-lacustrine fans recognized in the expanding systems tract of and in the regressive systems tract of of Dongying Formation in Bozhong subbasin
雜亂地震反射不論是在深海(Moscardelli and Wood,2008;Bulletal.,2009)還是在深 湖(Zhangetal.,2016;Panetal.,2019,2020)環(huán)境中,均被認(rèn)為是由滑塊、滑塌、碎屑流沉積和濁流沉積所構(gòu)成的塊狀搬運復(fù)合體的典型地震相標(biāo)志。這些塊狀搬運復(fù)合體出現(xiàn)在邊界大斷層的下降盤或盆地的陡坡帶(圖6;圖7),反映它們可能是由于重力滑塌失穩(wěn)所形成的大規(guī)模沉積物重力流堆積體(Moscardelli and Wood,2008;Zhangetal.,2016;Panetal.,2019,2020;Shanmugam,2020)。這些滑塌失穩(wěn)成因的大規(guī)模沉積物重力流堆積體在平面上呈朵狀或扇狀(圖2),故而又可被稱之為滑塌型湖底扇(Panetal.,2020)。
基于差異壓實原理,如果沉積體相對富砂則抗壓實能力強,相對富泥時則抗壓實能力弱,故而塊狀搬運復(fù)合體中若出現(xiàn)了富砂沉積單元(砂質(zhì)碎屑流沉積)則往往具有厚度大且見頂凸外形的剖面地震反射特征。據(jù)此,筆者將規(guī)?;咨戎泻穸却笄揖哂醒a丁狀或片狀強RMS屬性的沉積單元解釋為砂質(zhì)碎屑流沉積,而其他中弱RMS屬性單元則為相對富泥的塊體流沉積(Panetal.,2019,2020;Shanmugam,2020)。
4.2.1 湖退體系域緩坡水道型湖底扇
4.2.2 湖退體系域陡坡滑塌型湖底扇
在深水環(huán)境中,楔狀、弱振幅—低頻—低連續(xù)、雜亂反射是重力滑塌失穩(wěn)所形成的塊狀搬運復(fù)合體(滑塌型湖底扇)的典型地震響應(yīng)特征(Moscardelli and Wood,2008;Bulletal.,2009;Zhangetal.,2016;Panetal.,2019,2020)。在BZ18地區(qū)渤南低凸起北部的陡坡帶湖盆坡折前方,發(fā)育5套具有相似地震相特征的滑塌型湖底扇(圖2中的滑塌湖底扇I至V)。這些滑塌型湖底扇中出現(xiàn)的厚度大且見補丁狀或片狀強RMS屬性的地震相單元為相對富砂的砂質(zhì)碎屑流沉積,而其他中弱RMS屬性區(qū)域則為相對富泥的塊體流沉積(圖10-C,10-D)(Panetal.,2019,2020)。
上述5套滑塌型湖底扇尚未被鉆井所揭示,形態(tài)參數(shù)詳見表1。這5套滑塌型湖底扇的平均厚度從315m到450m不等(平均為358m),面積從108 km2到180 km2不一(平均為145 km2),累計搬運的沉積物體積為35.50~71.10 km3(平均53.10 km3)(表1)。由此可見,這些滑塌型湖底扇具有厚度大、面積廣、累積沉積物體積巨大的特征,為規(guī)模滑塌型湖底扇(表1)。其形成時地形坡度較大,計算出的坡度從2.18°到3.16°不等(平均地形坡度為2.45°)(表1)。
圖11 湖擴體系域和湖退體系域湖底扇形成有利條件和發(fā)育模式Fig.11 Schematic illustration of favorable conditions and formative models of sublacustrine fans developed in expanding and regressive systems tracts in lacustrine basins
在湖平面上升時期,湖擴體系域具有如下特征:(1)湖平面退縮到最小并由最低點開始上升,故這一時期的物源剝蝕區(qū)面積更大,盆外物源供給也更加充沛;(2)降雨量大、徑流量大、河流作用可能較強(Blum and T?nqvist,2000;Lyonsetal.,2011;Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Lietal.,2019);(3)湖平面上升,湖水鹽度減小,湖水與攜沙水流的密度差增大,重力流(尤其是異重流)更為活躍(Bohacsetal.,2000;Gillietal.,2013;Fongngernetal.,2016)。
由此可見,在湖平面上升的湖擴體系域盆外物源供給更加充沛,重力流(尤其是異重流)也更為強勁。充足的物源供給是形成規(guī)模水道型湖底扇的先決條件,而坡折地貌增大了攜沙水流的高度差,為規(guī)模水道型湖底扇的發(fā)育奠定了良好的地勢基礎(chǔ)。當(dāng)攜沙水流流經(jīng)地貌坡折時(如圖6所示的渤南低凸起西支)會因坡度陡增而被加速演變?yōu)橹亓α鳎ǔR界),而當(dāng)?shù)匦巫兓瘯r這些超臨界重力流會減速形成低能(臨界或亞臨界)濁流并發(fā)生沉積物的卸載堆積(Geetal.,2017),從而使得在湖擴體系域地形坡折前方的緩坡環(huán)境中主要發(fā)育如圖6和圖8所示的規(guī)模水道型湖底扇(圖11-A)。值得注意的是,在湖平面上升的湖擴體系域,當(dāng)充沛的物源供給遇到陡坡背景時,巨大的地勢差驅(qū)使高速沉積物供給以滑塌形式快速卸載堆積在陡坡(尤其是邊界斷層的下降盤),形成如圖6和圖10-B所示的規(guī)?;秃咨龋▓D11-A)。前人研究也指出在湖平面上升的湖擴體系域,在充沛的物源供給和強勁的重力流活動共同作用下,更易于形成水道型湖底扇(Sztanóetal.,2013;Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Liuetal.,2020)。
在湖平面下降時期,湖退體系域具有如下特征:(1)湖平面擴張到最大并由最高點開始下降,故這一時期的物源剝蝕區(qū)面積更小,物源供給也相對貧乏;(2)降雨量小、徑流量小、河流作用也可能比較弱(Lyonsetal.,2011;Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Lietal.,2019;Liuetal.,2020);(3)湖水鹽度增大、湖水與攜沙水流的密度差減小,重力流(尤其是異重流)則相對少見(Bohacsetal.,2000;Gillietal.,2013)。
由此可見,在湖平面下降的湖退體系域盆外物源供給相對貧乏、重力流(尤其是異重流)相對罕見。貧乏的物源供給和罕見的重力流(尤其是異重流)使得湖退體系域失去了發(fā)育規(guī)模水道型湖底扇的先決條件(Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Liuetal.,2020),在湖盆坡折前方緩坡環(huán)境中形成如圖6所示的厚度小、體積小的非規(guī)模水道型湖底扇。然而,在陡坡背景下,當(dāng)沉積物越過湖盆坡折后會因地勢差等誘因以滑動滑塌的形式快速卸載堆積,形成如圖7和圖10-D所示的規(guī)?;秃咨龋▓D11-B;表1)。前人研究也指出在湖平面下降的湖退體系域,在貧乏的物源供給和罕見的重力流活動的共同作用下,更易于形成滑塌型湖底扇(Sztanóetal.,2013;Fongngernetal.,2016;Gongetal.,2019;Liuetal.,2020)。
在幕式的湖擴—湖退旋回中,規(guī)模水道型湖底扇主要形成于湖擴體系域,緊鄰層序界面展布,多出現(xiàn)在湖盆坡折(如渤南低凸起)前方的緩坡背景下(圖6;圖7;圖11-A)。在海盆中,已發(fā)現(xiàn)的巖性油氣藏約80%集中在低位域的海底扇中。與此相對應(yīng),在湖擴體系域的緩坡背景下易于形成水道型湖底扇。渤中凹陷東營組規(guī)模水道型湖底扇往往發(fā)育在盆外遠源大型水系及其所伴生的大規(guī)模辮狀河三角洲的前方,這些盆外遠源水系為水道型湖底扇的發(fā)育提供了充沛的物質(zhì)基礎(chǔ),因而盆外遠源大型水系和坡折前方湖擴體系域的緩坡背景是規(guī)模水道型湖底扇巖性油氣藏最有利的形成發(fā)育區(qū)(圖11)。這些規(guī)模水道型湖底扇的四周往往被湖相泥巖所包圍,巖性圈閉的有效性較好,其成藏與否的關(guān)鍵在于湖底扇周緣烴源巖的成熟程度以及溝通烴源巖的活動性斷裂的發(fā)育程度(圖11-A)。湖擴體系域規(guī)模水道型湖底扇與其他成藏條件相匹配時能夠形成大型湖底扇巖性圈閉群,這是渤中凹陷中—深層最有利的大型巖性勘探目標(biāo)(圖2;圖6;圖11-A)。
在幕式的湖擴—湖退旋回中,規(guī)?;秃咨戎饕纬捎诤梭w系域,也可在湖擴體系域中出現(xiàn),其分布主要受地貌背景和物源供給的控制,易形成于坡折前方陡坡背景下,緊鄰層序界面或MFS展布(圖7;圖8;圖11-B)。渤中凹陷東營組規(guī)?;秃咨韧l(fā)育在盆外遠源大型水系的前方,它們?yōu)橐?guī)模滑塌型湖底扇的形成提供了充沛的物質(zhì)基礎(chǔ),因而盆外遠源大型水系和坡折前方的陡坡背景是規(guī)模滑塌型湖底扇巖性油氣藏最有利的形成發(fā)育區(qū)(圖11)。這類湖底扇往往出現(xiàn)在邊界斷裂的下降盤,或底部發(fā)育溝通烴源巖的活動斷裂,油氣運聚條件往往較好(圖6;圖7;圖11-B)。若規(guī)模滑塌型湖底扇與其他成藏條件(是否發(fā)育匯聚背景以及與斷裂的匹配關(guān)系)相匹配,也能夠形成大型湖底扇巖性圈閉群(張宏國等,2021),這是渤中凹陷另一類較有利的中—深層大型巖性勘探目標(biāo)(圖6;圖7;圖11-B)。例如,規(guī)模滑塌型湖底扇底部發(fā)育匯聚脊且斷層切至匯聚脊,形成匯聚脊—斷層型規(guī)?;秃咨葞r性圈閉(圖7)。
文中建立了渤中凹陷東營組斷拗轉(zhuǎn)換期湖擴—湖退層序模式,揭示了層序模式與源匯條件對規(guī)模湖底扇發(fā)育和展布的控制與預(yù)測。
1)地震資料表明渤中凹陷東營組發(fā)育5個不整合面和4個整合面,不整合面之下出現(xiàn)削截或頂超、界面之上出現(xiàn)上超,而整合面表現(xiàn)為下超包絡(luò)面或橫向連續(xù)穩(wěn)定的整一面(MFS)。這5個不整合面將渤中凹陷東營組劃分為4個沉積層序,MFS將每個沉積層序劃分為2個體系域。其中,湖擴體系域多發(fā)育退積—加積式準(zhǔn)層序組(正旋回),而湖退體系域多發(fā)育進積式準(zhǔn)層序組(反旋回)。
2)規(guī)模水道型湖底扇發(fā)育補給水道和末端朵葉2個亞相,其中末端朵葉發(fā)育朵葉核部、朵葉核緣和朵葉邊緣3個微相。這類湖底扇往往發(fā)育在盆外遠源大型水系和坡折前方湖擴體系域的緩坡背景下,是湖平面上升條件下充沛物源供給以及活躍重力流(異重流)和坡折地貌的綜合響應(yīng)。
3)規(guī)?;秃咨劝l(fā)育塊體流和砂質(zhì)碎屑流2個亞相,其中砂質(zhì)碎屑流沉積具有厚度大且頂凸外形的地震相特征。這類湖底扇在湖擴體系域和湖退體系域均有發(fā)育,而以湖退體系域為主,一般出現(xiàn)在盆外遠源大型水系和坡折前方的陡坡背景下,是沉積物因地勢差等誘因以滑動滑塌的形式快速卸載堆積而成的產(chǎn)物。
4)規(guī)模水道型湖底扇是渤中凹陷中—深層最有利的大型巖性勘探目標(biāo),盆外遠源大型水系和坡折前方湖擴體系域的緩坡是其最有利的形成條件。規(guī)?;秃咨仁遣持邪枷葜小顚恿硪活愝^有利的大型巖性勘探目標(biāo),盆外遠源大型水系和坡折前方的陡坡是其最有利的形成條件。