鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)組長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶特征及其地質(zhì)意義①

傅 強(qiáng) 李 益

(1.同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200092;2.北京恒泰艾普石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司 北京 100084)

0 引言

坡折帶泛指從坡折和坡腳及其附近的明顯受斜坡地形控制的侵蝕和沉積作用活躍地帶[1]。廣義的坡折帯是個(gè)地貌學(xué)概念,不論在沉積盆地中還是在剝蝕區(qū)都可能發(fā)育,其中坡折帶的幾何特征主要由陡坡帶的坡度、寬度、高差、長(zhǎng)度以及坡折水深等特征來刻畫。這些參數(shù)對(duì)沉積基準(zhǔn)面變化有重要影響,是控制沉積作用及沉積體系的關(guān)鍵因素[2]。

對(duì)于坡折帶的研究,前人已經(jīng)取得大量行之有效的成績(jī)。林暢松提出長(zhǎng)期活動(dòng)的同沉積構(gòu)造形成的“構(gòu)造坡折帶”控制著湖盆沉積層序和沉積體系域的發(fā)展演化[3]。王英民等對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地、松遼盆地、濟(jì)陽拗陷的研究后提出多級(jí)坡折帶模式和坡折帶控層、控相、控藏模式[4,5]。樊太亮等在渤海灣盆地勝海地區(qū)東營(yíng)組中曾識(shí)別出多級(jí)斷裂坡折帶,并在深切谷砂體中成功地找到巖性油氣藏[6]。張善文和李陽等提出應(yīng)用坡折帶理論指導(dǎo)陸相湖盆斜坡帶非構(gòu)造油氣藏勘探[7]。劉暉等利用水槽模擬對(duì)沉積坡折帶控制沉積作用進(jìn)行定量模擬試驗(yàn)研究,總結(jié)出兩個(gè)坡折沉積富集區(qū)概念[8]。但是前人的研究多集中在斷陷湖盆中斷裂坡折的研究,對(duì)于坳陷湖盆坡折帶的研究為數(shù)不多[9～11]。鄂爾多斯盆地作為大型坳陷湖盆,是否具有坳陷湖盆坡折帶,應(yīng)當(dāng)是整個(gè)湖盆坡折帶理論的重要組成部分。隨著勘探程度的深入,尋找非構(gòu)造圈閉已成為勘探主要目標(biāo)。因此,進(jìn)行鄂爾多斯盆地晚三疊世坳陷湖盆坡折帶特征研究對(duì)于指導(dǎo)油氣勘探具有重要的理論和實(shí)際意義。

1 坡折帶類型及識(shí)別

按照坡折帶的成因可將坡折帶分為構(gòu)造坡折帶、侵蝕坡折帶和沉積坡折帶三種主要類型。坡折帶的共性特點(diǎn)是上緩、中陡、下緩。坡折帶坡頂及坡腳的可容空間形態(tài)復(fù)雜多變,往往使沉積相帶和沉積厚度發(fā)生突變,對(duì)層序的發(fā)育具有重要控制意義。

沉積坡折帶 (depositional slope-break)是構(gòu)造穩(wěn)定的背景下,由于大規(guī)模的物源供給形成的地貌突變。由于沉積物快速充填,湖盆的深水域逐漸退縮,深水與淺水帶之間形成明顯坡折的沉積古地形,后期在此基礎(chǔ)上發(fā)育起來的沉積層序。這種類型的層序在發(fā)育過程中,受構(gòu)造控制較小,主要受沉積物供給、氣候等因素影響。在三角洲平原與三角洲前緣的結(jié)合部一般形成沉積坡折帶,在地震剖面上一般與前積反射的頂部相對(duì)應(yīng)。一般情況下如果構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈,那么盆地中構(gòu)造坡折帶往往控制了沉積坡折帶的發(fā)育,使二者重合。只有在構(gòu)造坡折帶不發(fā)育的情況下沉積坡折帶才會(huì)顯著地表現(xiàn)出來。其特征是具有明顯的 S型前積結(jié)構(gòu),并于坡折帶底部發(fā)育有低位域沉積,超覆在層序界面之上。

鄂爾多斯晚三疊世湖盆坡折帶識(shí)別主要根據(jù)以下三種方法。一是在地震剖面上坡折帶表現(xiàn)為 T0時(shí)間急劇變化的部位(如圖1);二是在地質(zhì)剖面上表現(xiàn)為地層厚度的急劇變化部位(如圖2);三是在地層等厚平面圖上由于地層厚度由坡折到坡腳急劇增厚,表現(xiàn)為在坡折帶處等值線密集。鄂爾多斯盆地晚三疊世屬于坳陷型湖盆,斷層不發(fā)育,通過地震剖面、地層厚度變化圖確定坡折帶的類型、寬度、角度以及長(zhǎng)度。確定鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆主要發(fā)育沉積坡折帶或撓曲坡折帶。

2 鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶特征

根據(jù)對(duì)鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆發(fā)育特點(diǎn)研究得出,盆地坡折帶在剖面上具有正向階梯狀組合、逆向階梯狀組合、溝谷組合等組合樣式;在平面上具有梳狀組合、斜交組合和平行組合等組合樣式。

鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶表現(xiàn)為多級(jí)坡折帶,它們?cè)谄拭嫔虾推矫嫔嫌胁煌慕M合樣式,這與深部構(gòu)造背景和構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)有關(guān),在盆地不同的構(gòu)造部位往往形成不同的組合樣式 (圖3)。在湖盆中,由于單個(gè)坡折帶的規(guī)模較小,從而在縱向上,規(guī)模相近的坡折帶往往容易多次出現(xiàn),形成所謂多級(jí)坡折帶。對(duì)于多級(jí)坡折帶,顯然有些坡折帶可能會(huì)位于水上,有些則位于水下。即使其幾何特征完全一樣,但對(duì)沉積的控制作用有很大不同。研究表明,長(zhǎng) 6期湖盆中的不同坡折的幾何特征往往相近,區(qū)別主要體現(xiàn)在坡折處水深上。而對(duì)其沉積響應(yīng)的控制作用的差別也主要由此決定。

圖1 鄂爾多斯盆地 98HX16地震測(cè)線上超顯示坡折帶Fig.1 Slope break(on lap)on the 98HX16 seism ic line ofO rdosBasin

圖2 鄂爾多斯盆地長(zhǎng) 6期西南-北東向地層厚度變化趨勢(shì)圖Fig.2 Form ation thicknessof Chang 6 variation from southwest to northeast in O rdosBasin

由于鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆西南部坡度比北東部大,屬于陡坡型坡折帶,所以在盆地西南部的坡折帶在剖面模式上,主要以正向階梯組合為主;在平面上以斜交組合為主。北東部由于地層傾斜度較平穩(wěn),屬于緩坡型沉積坡折帶,多級(jí)坡折發(fā)育,在剖面上不僅發(fā)育正向階梯狀組合,而且還可能發(fā)育逆向階梯狀組合,整體坡度平緩,屬于典型坳陷湖盆坡折組合模;在平面上北東部主要以平行組合和斜交組合為主,局部發(fā)育梳狀組合。

圖3 鄂爾多斯盆地多級(jí)坡折剖面模式Fig.3 M u ltip le slope break sectionmodelofO rdosBasin

坡折帶對(duì)砂體沉積具有明顯控制作用,表現(xiàn)為平行于砂帶,并且近似垂直于物源方向。坡折帶在平面上展布基本保持與相帶分界線平行。鄂爾多斯盆地長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶比較連續(xù),研究得出總共發(fā)育 4條。根據(jù)測(cè)算,北部坡折帶坡頂?shù)狡碌椎慕嵌葹?.12°,南部坡折帶坡頂?shù)狡碌椎慕嵌葹?0.49°;如果考慮壓實(shí)及下伏地層的坡度,實(shí)際北部坡折帶的角度為1°～3°,南部坡折帶的角度為 3°～5°。上述坡折帶的發(fā)育結(jié)果造成東北物源控制的華池以東地區(qū)坡度較緩,濁積巖不發(fā)育;而坡度較陡的西南辮狀河三角洲和西緣扇三角洲前端廣泛發(fā)育厚層塊狀濁積巖。

3 晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶展布演化

鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆坡折帶共發(fā)育四條,分別是垂直于西南物源方向發(fā)育一條,垂直于北西物源方向的發(fā)育三條。平面上的結(jié)構(gòu)為斜交結(jié)構(gòu)和平行結(jié)構(gòu)為主。整體上西南坡折帶處于穩(wěn)定狀態(tài),北東坡折帶由于是多級(jí)坡折帶,地形相對(duì)平緩,變化的概率相對(duì)較大。結(jié)合長(zhǎng) 6期湖岸線及水深變化、物源與古水流資料,對(duì)長(zhǎng) 6各期坡折平面發(fā)育展布特征作詳細(xì)分析(圖4)。

圖4 鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6湖盆坡折帶展布特征(A.長(zhǎng) 63期,B.長(zhǎng) 62期,C.長(zhǎng) 61期)Fig.4 Slope break distribution of Late Triassic Chang 6 stage in O rdosBasin (A.Chang 61,B.Chang 62,C.Chang 63)

長(zhǎng) 63期湖盆垂直北東向物源方向確定出三條坡折線,分別是東西向長(zhǎng)茂灘-寧條梁-靖邊-喬溝灣-王家灣坡折帶,中間寬向兩頭逐漸尖滅,坡折帶坡度相對(duì)較緩,坡度平均,坡折帶寬度為 15～20 km,在寧條梁和王家灣處坡度較大,也是本期北東物源坡折坡度最大處。楊井-大路溝-杏河坡折帶,這條坡折帶屬于向西較快速尖滅、向東南緩慢尖滅的坡折帶,寬度在16～22 km左右。上述這兩條坡折帶屬于平行組合結(jié)構(gòu)。坡折帶坡度由中間向兩側(cè)緩慢減小,坡折長(zhǎng)度也是中間最寬,向兩側(cè)依次減小。馬家山-吳旗-張岔坡折帶,寬度在 15～25 km間,屬于典型水下坡折帶,幾乎平行于深湖界限,坡折坡度相對(duì)較緩,向兩側(cè)都保持相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài),坡折帶坡度也相對(duì)均勻,但是坡度小于前兩條坡折帶坡度。垂直于西南物源方向確定出一條坡折帶。為環(huán)縣-賀旗-孟壩-慶陽-寧縣以及延伸預(yù)測(cè)的正寧-宜君坡折帶,屬于單一坡折陡坡類型,坡度比較陡;中間最寬為 20 km,向兩邊變窄,向北收縮到木缽處基本上消失,不存在坡折,繼續(xù)向北存在一段坡度與長(zhǎng)度不大的坡折帶;向東坡折帶逐漸尖滅,坡折帶收縮至10 km以內(nèi)。

進(jìn)入長(zhǎng) 62期,由于湖盆水體的進(jìn)一步萎縮,無論是處于基準(zhǔn)面下降還是基準(zhǔn)面上升初始階段,均表明湖平面下降或開始上升的低迷狀態(tài),進(jìn)積型大型三角洲發(fā)育。馬家山-吳旗-張岔坡折帶由馬家山向湖盆中心方向推移至姬源,其余三條坡折帶展布與長(zhǎng)63期的基本一致。

長(zhǎng) 61期,由于湖盆進(jìn)積型三角洲大量發(fā)育,在坡折帶控制的砂體富集區(qū)繼續(xù)產(chǎn)生沉積坡折影響。四條坡折帶在平面上均有所改變,長(zhǎng)茂灘-寧條梁-靖邊-喬溝灣-王家灣坡折帶整體向湖盆中心方向推移;楊井-大路溝-杏河坡折帶在楊井附近消失,坡折東部推移至安塞;姬源-吳旗-張岔坡折帶基本保持穩(wěn)定;環(huán)縣-賀旗-孟壩-慶陽-寧縣坡折帶向湖盆中心方向推移,相對(duì)長(zhǎng) 62期,本期坡折坡度相對(duì)較陡。

4 坡折帶對(duì)沉積體系的控制作用

鄂爾多斯晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆發(fā)育的沉積坡折帶控制了新增沉積物在三角洲各相帶的分配,在坡折帶的頂部和坡腳形成兩個(gè)砂體沉積物富裕地區(qū)[9]。同時(shí),坡折帶也是控制影響三角洲前緣滑塌濁積扇形成與展布的重要因素之一;坡折帶控制了低位時(shí)期的下切谷-低位扇沉積體系的發(fā)育;三角洲前緣延伸向深湖的方向可以作為油氣勘探有利目標(biāo)區(qū)域。

鄂爾多斯盆地晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆在北東斜坡區(qū)發(fā)育多條坡折帶,其中最靠近湖盆中心的姬源-吳旗-張岔坡折帶和西南環(huán)縣-賀旗-孟壩-慶陽-寧縣坡折帶屬于低位坡折帶。其余高位坡折帶發(fā)育于盆地邊緣部位,與溝槽的共同作用控制了沉積體系的展布。因?yàn)槠抡蹘?dǎo)致坡折帶上下可容空間的變化,伴隨基準(zhǔn)面升降旋回可產(chǎn)生明顯的地層超覆、剝蝕以及低位域巖性高頻層序疊置等的出現(xiàn),因此沿著多級(jí)坡折帶將發(fā)育不同性質(zhì)、不同大小的非構(gòu)造圈閉。其中地層超覆、不整合遮擋以及巖性圈閉是該部位非構(gòu)造圈閉發(fā)育的主要類型。同一坡折帶在橫向上存在較大的變化,可以形成不同類型的非構(gòu)造圈閉。非構(gòu)造圈閉緊鄰多級(jí)坡折帶發(fā)育,沿著坡折帶呈串珠狀展布。坡折帶控制下的非構(gòu)造圈閉的含油性條件十分有利,坡折帶以下是低位域儲(chǔ)集層和地層超覆發(fā)育的有利地區(qū),其上又往往被首次湖泛面的泥巖所覆蓋,因此與構(gòu)造線走向近于平行且同傾向的坡折帶是地層超覆圈閉發(fā)育的有利部位。坡折帶為快速進(jìn)積的三角洲前緣砂體提供了形成濁流的條件。在低位坡折帶下方,有利于形成三角洲前緣滑塌濁積扇[10],如長(zhǎng) 7-長(zhǎng) 6期的姬源、白豹、太白、宜君、上里塬等地區(qū)處于靠近深湖區(qū)的低位域坡折帶有利區(qū)域,大量發(fā)育濁積砂體,是巖性圈閉發(fā)育的有利地區(qū)。

5 結(jié)論與地質(zhì)意義

研究表明,鄂爾多斯盆地晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆發(fā)育沉積坡折帶。湖盆北東緣垂直物源方向坡折帶具有多級(jí)特征,發(fā)育三條緩坡坡折帶;西南緣發(fā)育單一陡坡坡折帶。湖盆坡折帶在對(duì)地層超覆疊置、巖性縱向組合以及沉積體的縱橫向展布上具有重要的控制作用。通過湖盆坡折帶類型、位置等的確定,可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)晚三疊世長(zhǎng) 6期湖盆沉積體系展布與砂體的分布,對(duì)下一步油氣有利勘探目標(biāo)預(yù)測(cè)具有重要的指導(dǎo)意義。

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