遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組沉積特征與演化

孟衛(wèi)工

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010）

遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組沉積特征與演化

孟衛(wèi)工

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010）

綜合巖心、鉆井、地震等資料，運(yùn)用現(xiàn)代沉積學(xué)的思路和方法，對(duì)遼河盆地灘海地區(qū)古近系東營(yíng)組沉積體系特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為在東營(yíng)組沉積時(shí)期灘海地區(qū)共發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲、三角洲、湖泊、灘壩以及湖底扇6種沉積類型。沉積體系的時(shí)空分布和演化特征受控于構(gòu)造背景和湖平面變化。東營(yíng)組三段沉積時(shí)期盆地沉降幅度大，為湖盆擴(kuò)張?jiān)缙?，研究區(qū)沉積相以扇三角洲，辮狀河三角洲、湖底扇為主；東營(yíng)組二段沉積時(shí)期為湖盆擴(kuò)張時(shí)期，但構(gòu)造活動(dòng)減弱，湖盆變淺，研究區(qū)沉積相以辮狀河三角洲及濱淺湖-灘壩為主；東營(yíng)組一段沉積時(shí)期為湖盆收縮期，除局部深凹為濱淺湖-灘壩沉積外，廣泛發(fā)育辮狀河三角洲沉積。

東營(yíng)組；沉積特征；沉積體系；沉積演化；遼河盆地

Abstract：Dongying Formation，sedimentary feature，sedimentary system，sedimentary evolution，Liaohe Basin

1 地質(zhì)概況

遼河盆地灘海地區(qū)位于遼東灣北部，是遼河盆地向海域的自然延伸，其地質(zhì)特點(diǎn)與遼河盆地陸上部分相似，具有典型的陸相斷陷盆地特征［1］，自西向東依次為西部凹陷，中央凸起帶和東部凹陷，與遼河盆地陸上部分一一對(duì)應(yīng)［2～4］。受燕南斷裂和海南斷裂兩條一級(jí)斷裂控制，灘海地區(qū)發(fā)育八個(gè)北東走向的二級(jí)構(gòu)造帶，即西部斜坡帶、筆架嶺構(gòu)造帶、海南洼陷、海南斷鼻構(gòu)造帶，中央凸起、蓋州灘斷鼻構(gòu)造帶、蓋州灘洼陷、太陽(yáng)島斷裂-背斜構(gòu)造帶，總面積為3 506 km2（圖1）。

研究區(qū)在古近紀(jì)自下而上接受了房身泡組、沙河街組和東營(yíng)組的巨厚沉積。其中東營(yíng)組為重要目的層段，總體可劃分為3段，巖性表現(xiàn)出“兩粗夾一細(xì)”的特點(diǎn)，即東營(yíng)組一段和東營(yíng)組三段粒度粗，東營(yíng)組二段粒度細(xì)。東營(yíng)組三段主要為深灰色泥巖與灰色砂巖、砂礫巖互層；東營(yíng)組二段主要為深灰色泥巖夾灰色、淺灰色薄層粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；東營(yíng)組一段主要由灰色、灰綠色泥巖與灰色砂礫巖組成。

圖1 遼河盆地灘海地區(qū)構(gòu)造單元（據(jù)朱筱敏，2000）Fig.1 Sketch map showing the tectonic units in the tidal area of the Liaohe Basin（modified from Zhu Xiaomin，2000）

受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期幕次影響，遼河盆地灘海地區(qū)在古近紀(jì)有3個(gè)主要裂陷伸展構(gòu)造幕［5］：伸展Ⅰ幕（房身泡—沙四期）、伸展Ⅲ幕（沙三—沙一期）和伸展Ⅲ幕（東營(yíng)期）。其中伸展Ⅲ幕東營(yíng)組沉積時(shí)期，盆地演化處于斷陷活動(dòng)衰減階段（斷-坳轉(zhuǎn)換階段），此時(shí)盆地?cái)嗔鸦顒?dòng)程度減緩直至停止，盆地整體下沉作用明顯，盆地與周邊物源區(qū)高差降低，從而發(fā)育了一系列較淺水沉積體系［6］。

2 沉積類型

從巖心觀察描述入手，綜合研究其巖性、巖相、沉積構(gòu)造及沉積序列特征，進(jìn)行單井相及剖面分析，結(jié)合測(cè)井相、地震相特征，確定研究區(qū)東營(yíng)組發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲、三角洲、湖泊、灘壩、湖底扇6種沉積相類型。

2.1 扇三角洲

扇三角洲系指從高地直接推進(jìn)到蓄水盆地中的沖積扇［7，8］。由于扇三角洲緊鄰剝蝕物源區(qū)，其發(fā)育位處控凹斷層上、下盤高差大，沉積物供給充分，故其沉積物多砂礫混雜，泥質(zhì)含量高［9］，主要為互層的灰色、灰白色砂礫巖、細(xì)砂巖、灰色粉砂巖與灰、紫紅色泥巖。砂巖粒度較粗，具較低的成分成熟度，反映近源的特點(diǎn)。沉積構(gòu)造以平行層理，槽狀交錯(cuò)層理為主，扇三角洲前緣可見不清楚的楔狀交錯(cuò)層理，沖刷面常見，反映牽引流為主的水動(dòng)力機(jī)制。

自然伽馬曲線呈前積式和加積式高異常幅度組合，下部一般為連續(xù)的向上異常幅度增大的漏斗形組合，中部呈箱型組合，上部變?yōu)楹穸炔淮蟮南湫突蜱娦闻c平直曲線組合，反映了從扇三角洲前緣到扇三角洲平原的相變過程。地震剖面上垂直物源方向顯示為丘狀外形，平行物源方向?yàn)樾ㄐ位蛐苯磺胺e反射結(jié)構(gòu)。

2.2 辮狀河三角洲

辮狀河三角洲系指辮狀河體系進(jìn)積到蓄水盆地中形成的富含砂礫巖的碎屑三角洲。研究區(qū)內(nèi)辮狀河三角洲沉積廣泛發(fā)育，且主要發(fā)育于東營(yíng)組三段和一段沉積時(shí)期。其巖性主要為灰色、灰黃色含礫砂巖、砂巖、粉砂巖與灰色泥巖不等厚互層，局部發(fā)育黑色炭質(zhì)泥巖、薄煤層?？梢姺从乘畡?dòng)力較強(qiáng)、快速堆積的塊狀層理、平行層理以及水動(dòng)力較弱形成的波狀、透鏡狀、脈狀及砂紋交錯(cuò)層理，沖刷充填構(gòu)造尤為常見，主要由礫級(jí)沉積物沖刷下伏細(xì)粒沉積巖所致，沖刷面波狀起伏（圖2）。塊狀層理與平行層理主要存在于含礫砂巖及中細(xì)砂巖之中，波狀、透鏡狀、砂紋層理主要出現(xiàn)在粉砂巖與泥質(zhì)粉砂巖之中，富含炭質(zhì)碎屑，且生物擾動(dòng)、反映暴露環(huán)境的根系古土壤也比較常見。砂巖成分成熟度較低，石英含量一般為15％～30％，長(zhǎng)石含量為18％～50％，巖屑含量為20％～70％，巖石以長(zhǎng)石巖屑雜砂巖為主。辮狀河三角洲具明顯進(jìn)積結(jié)構(gòu)［10］，伽馬曲線上一般表現(xiàn)為由前辮狀河三角洲、辮狀河三角洲前緣、辮狀河三角洲平原沉積構(gòu)成的下細(xì)上粗的反旋回進(jìn)積沉積序列（圖3）。

2.3 三角洲

圖2 遼河盆地灘海地區(qū)辮狀河三角洲沉積巖心特征Fig.2 Cores of braided delta deposits in the tidal area of the Liaohe Basin

湖泊三角洲是由河流入湖形成的陸源碎屑沉積體［11，12］，遼河盆地灘海地區(qū)三角洲沉積主要發(fā)育在研究區(qū)北部雙臺(tái)子河、海外河地區(qū)，沿盆地長(zhǎng)軸方向展布。巖性以灰色粉、細(xì)砂巖，灰色、灰綠色泥巖為主，砂巖發(fā)育斜層理、楔形交錯(cuò)層理、塊狀層理，粉砂巖中可見小型槽狀交錯(cuò)層理、小型水流波痕、波狀層理和水平層理，古生物有反映淺水環(huán)境的彎脊東營(yíng)介、唇形脊東營(yíng)介，植物炭屑豐富。伽馬曲線在垂向上以向上變粗的反旋回進(jìn)積式序列為特征，地震剖面上可見S型前積和斜交前積反射。

2.4 湖泊

湖泊是大陸上地形相對(duì)低洼和流水匯集的地域，湖泊攔截了由河流搬運(yùn)的大量沉積物，是大陸沉積物堆積的重要場(chǎng)所［13］。包括濱淺湖和半深湖-深湖亞相2種類型。其中濱淺湖由褐色、灰褐色泥巖夾灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖組成，發(fā)育砂紋層理、包卷層理和波痕構(gòu)造，垂直或傾斜生物潛穴構(gòu)造，以及干裂、鳥足跡等暴露標(biāo)志。半深湖-深湖主要發(fā)育于海南洼陷和蓋州灘洼陷地區(qū)，巖性以廣泛分布的灰黑色、質(zhì)純泥巖為特征，地震剖面可見中-強(qiáng)振幅、連續(xù)性較好的平行-亞平行席狀反射，反映穩(wěn)定低能的沉積環(huán)境。

圖3 遼河盆地灘海地區(qū)架嶺11井東營(yíng)組三段單井沉積相Fig.3 Sedimentary facies of the third member of the Dongying Formation in Jialing-11 well in the tidal area of the Liaohe Basin

2.5 灘壩

灘壩砂體主要發(fā)育于沉積物源豐富、古地形差異較小、波浪作用持續(xù)穩(wěn)定的場(chǎng)所［14］。研究中把灘壩從湖相沉積中單獨(dú)劃分出來。灘壩沉積主要發(fā)育于研究區(qū)東營(yíng)組二段，巖性為細(xì)砂巖和粉砂巖與泥巖頻繁互層，包括灰綠色、灰褐色泥巖，以及灰色泥巖和粉、細(xì)砂巖。砂巖中穩(wěn)定礦物石英含量為67％～92％，平均為81％，不穩(wěn)定礦物長(zhǎng)石和巖屑分別為7％～12％和9％～16％，泥質(zhì)含量為2％～8％，具有相對(duì)較高的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度，反映了被波浪反復(fù)沖洗改造的結(jié)果。棕褐色和灰綠色泥巖多呈塊狀，而灰色泥巖多具水平層理。粉砂巖中常見波狀砂紋層理，壓扁層理、透鏡狀層理、楔形層理，生物擾動(dòng)構(gòu)造極為發(fā)育，垂直蟲孔常見，蟲孔直徑為3～6 mm。細(xì)砂巖中可見平行層理，沖洗交錯(cuò)層理。粉細(xì)砂巖中可見大量蚌、螺化石碎片，反映水動(dòng)力較強(qiáng)的“壩”沉積環(huán)境，而棕褐色、灰綠色泥巖常含較完整蚌、螺化石，淋濾型古土壤常見，植物根系大量發(fā)育，反映水體較為安靜的“灘”環(huán)境（圖4）。此外，砂泥間互頻繁，接觸關(guān)系多為漸變式接觸，垂向上具下細(xì)上粗的反旋回序列，巖心觀察所有井的砂巖底部未見沖刷面。在自然電位曲線和伽馬曲線上，多見寬幅正向指形和齒化的漏斗形，或異常幅度較高的“尖刀狀”指形密集組合，整體構(gòu)成向上異常幅度加大的反旋回。在地震反射剖面上，灘壩沉積響應(yīng)于底平頂凸、橫向展布寬的丘狀反射和灘狀反射，其內(nèi)部為具中等振幅、較好連續(xù)性的微波狀起伏的亞平行結(jié)構(gòu)。

2.6 湖底扇

湖底扇是深水重力流成因的扇狀碎屑巖體，又被稱為濁積扇［15］，地理位置多處于深水地區(qū)。研究區(qū)東營(yíng)組三段沉積時(shí)期，西部凹陷斜坡帶、東部凹陷蓋州灘、葵太地區(qū)物源充足，且斷裂發(fā)育，地形仍然較陡，由于斷層的活動(dòng)，粗碎屑物質(zhì)直接進(jìn)入斷層下盤的較深水體中形成湖底扇［16］。由于沉積物快速堆積，一般缺乏穩(wěn)定的水道，多形成一系列水下辮狀水道區(qū)。其巖性以中薄層灰色中、細(xì)砂巖、砂礫巖與泥巖互層為特征，泥巖呈灰色或深灰色，發(fā)育水平層理，質(zhì)純，見少量雙殼類化石。測(cè)井曲線上呈中幅尖齒狀（薄層）或箱型（厚層）。地震剖面上呈丘狀、透鏡狀雜亂前積反射（圖5），一般分布較孤立，在凹陷中心，斜坡或斷層下盤處多發(fā)育。在湖底扇砂體中，辮狀水道砂體是最有利的油氣儲(chǔ)集體［17］。

圖4 遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組二段灘壩沉積體系巖-電識(shí)別標(biāo)志Fig.4 Identification of beach bar deposits in the Dongying Formation of tidal area，the Liaohe Basin

3 沉積演化

通過對(duì)巖心精細(xì)觀察描述與分析、單井相分析、連井剖面相分析、砂巖含砂率圖、地層厚度、古地貌分析和物源分析以及相關(guān)地震屬性分析，運(yùn)用沉積學(xué)原理，采用單因素分析多因素綜合作圖法，繪制了東營(yíng)組各段沉積相平面分布圖。認(rèn)為研究區(qū)東營(yíng)組時(shí)期為湖盆由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)變的過渡階段，湖盆經(jīng)歷了湖盆裂陷、擴(kuò)張、收縮的過程，整個(gè)東營(yíng)組沉積相在時(shí)空分布上具有繼承性和變化性。

圖5 遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組湖底扇地震反射特征Fig.5 Seismic reflectance features of sublacastrine fan facies in the Dongying Formation of tidal area，the Liaohe Basin

3.1 東營(yíng)組三段

遼河盆地位于郯廬斷裂帶內(nèi)，靠近渤海灣盆地中央，地幔隆起較高，熱沉降發(fā)生較早，沉降幅度較大，而且熱沉降還受郯廬斷裂右旋走滑應(yīng)力場(chǎng)的疊加［18～20］。因此盆地沉降幅度大，沉積了巨厚的東營(yíng)組湖相沉積，東營(yíng)組沉積時(shí)期為湖盆由斷陷向坳陷的過渡階段，構(gòu)造活動(dòng)中斷塊運(yùn)動(dòng)明顯減弱，代之以大面積的翹傾抬升，整個(gè)湖盆西北隆升、東南傾沒，沉降中心和沉積中心向南遷移，形成了北高南低、西高東低的地形特征。其中，東營(yíng)組三段沉積時(shí)期為湖盆擴(kuò)張?jiān)缙?，湖盆范圍尚小，沉積中心與深湖區(qū)繼承了沙河街組沉積時(shí)期展布特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的分割性，分布在蓋州灘洼陷及海南洼陷中，但分割性不如前期明顯。研究區(qū)北部長(zhǎng)軸方向物源開始伸入灘海地區(qū)，但地勢(shì)相對(duì)平緩，發(fā)育曲流河-三角洲-湖泊沉積體系，同時(shí)東部凹陷燕南斷裂、蓋州灘斷裂活動(dòng)依然較強(qiáng)，依然保持著沙河街期陡且窄的斷陷特征，自東部凸起物源區(qū)向盆地依次發(fā)育辮狀河三角洲-湖泊-湖底扇沉積體系，西部凹陷海南斷裂及筆架嶺潛山地區(qū)，山區(qū)河流直接入湖，形成扇三角洲-湖底扇-湖泊沉積體系，西部凹陷西斜坡帶，湖盆地形相對(duì)較緩，發(fā)育了辮狀河三角洲-湖泊-湖底扇沉積體系（圖6）。

圖6 遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組三段沉積相Fig.6 Sedimentary facies of the third member of the Dongying Formation in tidal area of the Liaohe Basin

3.2 東營(yíng)組二段

東營(yíng)組二段沉積時(shí)期湖侵作用明顯，湖平面達(dá)到最大，湖盆形態(tài)由深而小的碗型轉(zhuǎn)變?yōu)闇\而小的碟形，灘海地區(qū)東西部分割湖盆連為一體，中央凸起只在灘海地區(qū)南部小部分地區(qū)出露，此時(shí)，沉積中心仍位于蓋州灘洼陷。東部凸起物源區(qū)、西部凸起物源區(qū)和北部凸起物源區(qū)依然存在，北部長(zhǎng)軸方向仍有大量古水系，古河流流量穩(wěn)定，物源豐富，為三角洲提供持續(xù)的物源供給，發(fā)育了曲流河-三角洲-湖泊沉積體系。東部凹陷由于邊界斷層燕南斷層活動(dòng)相對(duì)較弱，湖盆邊緣坡度變緩變寬，除發(fā)育一個(gè)小型三角洲外，主要為濱淺湖-灘壩沉積體系。而西部凹陷緩坡帶自西部凸起向湖盆方向發(fā)育辮狀河三角洲-湖泊沉積體系。中央凸起兩側(cè)的海南斷裂活動(dòng)依然很強(qiáng)，形成陡且窄的凸起與湖盆之間的過渡帶，自中央凸起向湖盆方向發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積體系（圖7）。

3.3 東營(yíng)組一段

東營(yíng)組一段沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)弱，由于湖盆周緣隆起區(qū)的長(zhǎng)期剝蝕，地勢(shì)低平，但北高南低的古地形依然存在，東部凹陷自東部凸起向湖盆方向發(fā)育辮狀河三角洲-湖泊沉積體系，湖盆已經(jīng)變得很小，僅在深凹區(qū)發(fā)育濱淺湖沉積。西部斜坡與北部物源伸入灘海腹地，發(fā)育面積廣闊的辮狀河三角洲沉積-灘壩-湖泊沉積體系，筆架嶺物源區(qū)依然發(fā)育扇三角沉積體系（圖8）。

圖7 遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組二段沉積相Fig.7 Sedimentary facies of the second member of the Dongying Formation in tidal area of the Liaohe Basin

圖8 遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組一段沉積相Fig.8 Sedimentary facies of the firstmember of the Dongying Formation in tidal area of the Liaohe Basin

4 油氣勘探前景

遼河盆地灘海地區(qū)具有與遼河陸上相似的石油地質(zhì)條件。目前，已發(fā)現(xiàn)筆架嶺、海南-月東、葵-太等多個(gè)含油氣區(qū)帶，相對(duì)于遼河陸上鄰區(qū)，灘海地區(qū)勘探程度仍然較低。

灘海地區(qū)東營(yíng)組內(nèi)的辮狀河三角洲、三角洲發(fā)育規(guī)模大，砂體分布范圍廣、厚度大，且區(qū)內(nèi)烴源巖發(fā)育，生儲(chǔ)蓋配置良好，無疑是油氣勘探的有利目標(biāo)。此外，在近些年的油氣勘探實(shí)踐中，灘壩砂體已日益受到人們的重視，2005—2006年間，僅在濟(jì)陽(yáng)坳陷的東營(yíng)凹陷就上報(bào)灘壩砂體油藏三級(jí)儲(chǔ)量近億噸。遼河盆地灘海地區(qū)東營(yíng)組二段廣泛發(fā)育較低能振蕩環(huán)境下的的灘壩-濱淺湖沉積，砂體分選磨圓均較好，具備形成巖性圈閉的條件。

考慮到東營(yíng)組埋深可達(dá)3 000～5 000 m，應(yīng)采用油氣并舉的勘探方案。通過采用油氣勘探的新方法新技術(shù)，深入、細(xì)致的研究分析，加強(qiáng)該地區(qū)的油氣勘探，遼河盆地灘海地區(qū)將有望成為遼河盆地后續(xù)油氣勘探的最重要領(lǐng)域。

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（編輯 張亞雄）

Sedimentary features and evolution of the Dongying Formation in the tidal area of the Liaohe Basin

Meng Weigong
（CNPC Liaohe Oil Company，Panjin，Liaoning 124010，China）

An analysis was carried out on the sedimentary features of the Paleogene Dongying Formation in the tidal area of Liaohe Basin based on core，drilling and seismic data aswell asmodern sedimentology concepts and methods.Six sedimentation types are identified in the Dongying Formation in the tidal area，namely fan delta， braided delta，delta，lake，beach bar and sublacustrine fan.The temporal and spatial distribution as well as the evolutionary features of the sedimentary system in the Formation was controlled by the structural background and lake level variation.The third member of the Formation was deposited in the early stage of lake expansion when the basin was experiencing themost intense subsidence.The sedimentary facies are dominated by fan delta，braided delta and sublacustrine fan.The second member was formed during the lake expansion when the tectonic movementweakened and the lake basin was shallower.Sedimentary facies during the time were mainly braided delta and shallow lake-beach bar.The firstmemberwas deposited during lake shrinking and braided delta dominated except for shallow lake-beach bar in local deep sags.

TE121.3

：A

0253-9985（2010）05-0567-09

2010-06-02。

孟衛(wèi)工（1963—），男，博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，石油地質(zhì)。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2008ZX05009-002）。