東海盆地西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組地震相特征及沉積相分布

王文娟 ，張銀國 ，張建培

（1國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

（2青島海洋地質(zhì)研究所；3中海石油（中國）有限公司上海分公司）

地震相是地下地質(zhì)體的一個綜合反映，可以認(rèn)為“地震相是沉積地質(zhì)體在地震剖面上響應(yīng)的總和”。沉積環(huán)境傳統(tǒng)上通過巖心或露頭確定，然而在廣大的無巖心或無露頭的地區(qū)，利用地震剖面上的反射特征來識別沉積相、預(yù)測有利相帶，這在國內(nèi)外已經(jīng)取得了良好的效果［1］。東海盆地西湖凹陷的鉆井非常少，通過單井來進(jìn)行沉積相的平面分析往往依據(jù)不夠充分，因此在該盆地開展地震相分析非常具有意義。西湖凹陷的主要勘探目的層為漸新統(tǒng)花港組，前人對花港組沉積相的研究有以下幾種觀點(diǎn)：武法東等［2］認(rèn)為花港組是受過短暫海水侵入的河流、湖泊、三角洲沉積；王果壽等［3］認(rèn)為花港組主要為河流、三角洲和湖泊沉積；孫思敏等［4］認(rèn)為花港組為一套辮狀河和曲流河相互交替的沉積體系；胡明毅等［5］則認(rèn)為花港組在西部地形平緩區(qū)，發(fā)育正常河流和三角洲相沉積，在東部地形較陡處，發(fā)育扇三角洲和湖泊相沉積。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷帶東北部，為北北東走向；西鄰虎皮礁凸起、長江凹陷、海礁凸起、錢塘凹陷以及漁山低凸起（自北而南），東以釣魚島隆褶帶為界，南、北兩端分別通過一個構(gòu)造鞍部過渡到基隆凹陷和福江凹陷（圖1），總體上構(gòu)成東斷西超的箕狀凹陷。凹陷內(nèi)由西向東劃分為保俶斜坡帶、三潭深凹帶、浙東中央背斜帶、白堤深凹帶、天屏斷裂帶等五個次級構(gòu)造單元。平湖、春曉、寶云亭、玉泉、武云亭等油氣田和含油氣構(gòu)造主要分布在保俶斜坡帶和浙東中央背斜帶上［6－8］。

西湖凹陷經(jīng)歷了早期斷陷 （古新世—始新世）、中期坳陷（漸新世—中新世）、晚期整體沉降（上新世—第四紀(jì)）三個階段［9］。花港組是在漸新世早期玉泉運(yùn)動的基礎(chǔ)上形成的，隨著玉泉運(yùn)動的發(fā)生，經(jīng)歷平湖組斷陷晚期反轉(zhuǎn)抬升，西湖凹陷進(jìn)入裂后坳陷的演化階段。花港組自下而上為一套水進(jìn)沉積，但在大的沉降背景下發(fā)生過兩次幕式抬升，形成兩個三級層序： SⅢ1(花二段)和SⅢ2（花一段），區(qū)域上以基準(zhǔn)面上升沉積為主。

圖1 東海盆地西湖凹陷構(gòu)造區(qū)劃簡圖

2 地震層序和地震相類型

2.1 地震層序的劃分及特征

層序是層序地層格架的基本單元，它是一套內(nèi)部相對整合、在成因上有聯(lián)系、以不整合和可以與之對比的整合面為界的等時沉積體［10-17］。花港組在整個西湖凹陷都有鉆遇，依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析，通過識別巖心、測井曲線及地震剖面所反映的層序界面特征及層序內(nèi)部湖（海）泛面特征，劃分出兩個三級層序 SⅢ1、SⅢ2， 識別出三級層序界面 SB1、SB2、SB3及最大湖泛面f1、f2，并以最大湖泛面為界劃分出上升半旋回和下降半旋回，相當(dāng)于4個四級層序SⅣ1（SⅢ1上升半旋回）、 SⅣ2（SⅢ1下降半旋回）、SⅣ3（SⅢ2上升半旋回）、SⅣ4（SⅢ2下降半旋回）（圖2）。

2.2 地震相類型及特征

西湖凹陷二維地震偏移剖面形成了控制全研究區(qū)（2×2）～（4×8）km 不等的地震網(wǎng)格。 在地震相分析過程中，以反射品質(zhì)較好的過井剖面為骨干剖面，結(jié)合單井相和前人研究成果，由點(diǎn)(井點(diǎn))到線、由線到面進(jìn)行對比追蹤和閉合。選擇可信度較高的地震反射內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)，結(jié)合地震反射構(gòu)造等參數(shù)，來對地震相進(jìn)行劃分命名。首先依據(jù)反射構(gòu)造和反射外形分成前積（A類）、透鏡狀（B類）、丘狀構(gòu)造（C類）及平行—亞平行（D類）等4大類地震相，接著再根據(jù)振幅強(qiáng)弱、頻率高低及連續(xù)性等反射結(jié)構(gòu)對D類劃分出4種亞類地震相［18-23］（地震相平面位置標(biāo)注于圖1）。

2.2.1 前積地震相（A類）

前積地震相由一組向同一方向傾斜的同相軸構(gòu)成，它與上覆或下伏的同相軸成角度或切線相交。研究區(qū)可見到疊瓦型前積地震相，它是由一組傾角十分平緩的同相軸構(gòu)成的，反射結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出強(qiáng)振幅—中振幅—中弱振幅，低頻—中頻，較連續(xù)—連續(xù)等特征（圖3）。前積地震相反映某種攜帶沉積物的水流在向前推進(jìn)過程中，由前積作用形成的構(gòu)造，因而它是直接指示古水流方向和物源方向的重要標(biāo)志。由鉆（測）井資料約束解釋認(rèn)為該區(qū)此類地震相是三角洲前積相的地震響應(yīng)。

圖2 西湖凹陷QY井層序地層劃分

圖3 西湖凹陷前積地震相

2.2.2 透鏡狀(下凹狀)地震相（B類）

下凹狀地震相以“頂平底凹”外形為特征，局部突然向下增厚，向下侵蝕充填于下伏地層之中（圖4）。地震反射結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為中振幅—弱振幅，中頻—低頻以及斷續(xù)反射相，該類反射僅見于KQT井和WB井之間(圖1,I—I’剖面)，綜合分析認(rèn)為，它是辮狀三角洲前緣的水下分流河道充填在縱向剖面上的地震響應(yīng)。

圖4 西湖凹陷透鏡狀(下凹狀)地震相

2.2.3 丘狀構(gòu)造地震相（C類）

丘狀構(gòu)造地震相“底平頂凸”，底部同相軸連續(xù)平緩，頂部上凸（圖5），圖中左側(cè)的反射構(gòu)造內(nèi)部可見下超反射。這類反射結(jié)構(gòu)為中強(qiáng)振幅—中弱振幅，中頻，斷續(xù)—較連續(xù)的反射。在鉆（測）井等資料約束下解釋認(rèn)為該類型的地震相反射是濱淺湖砂壩沉積的地震響應(yīng)。

圖5 西湖凹陷丘狀地震相

2.2.4 平行—亞平行地震相（D類）

平行地震相由一組相互平行的地震反射同相軸構(gòu)成，亞平行地震相則由一系列反射振幅變化、相互不平行的反射同相軸所構(gòu)成。平行、亞平行地震相及它們兩者之間，可以是多種沉積相的地震響應(yīng)，例如濱淺湖、淺灘、沖積平原、三角洲平原及三角洲支流間灣、濱淺海、濱淺湖等。

根據(jù)反射特征并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，將西湖凹陷該類地震相又劃分為D1—D4等4種亞類（圖6）。

圖6 西湖凹陷平行—亞平行地震相

D1亞類 反射特征主要為平行—亞平行、席狀、強(qiáng)—中振幅、低頻—中頻、較連續(xù)—連續(xù)的反射,反映低能沉積環(huán)境。根據(jù)研究區(qū)情況,該亞類地震相在西湖凹陷花港組主要是濱淺湖—半深湖沉積的地震響應(yīng)（圖 6a）。

D2亞類 反射特征主要為平行—亞平行、中強(qiáng)振幅—中振幅、中頻－高頻、較連續(xù)－連續(xù)的反射,該亞類地震相在西湖凹陷花港組主要是濱淺湖沉積的地震響應(yīng)（圖6b）。

D3亞類 反射特征主要為平行—亞平行、強(qiáng)振幅—中振幅、斷續(xù)—較連續(xù)的反射,該亞類地震相在西湖凹陷花港組主要是河流—平原相沉積的地震響應(yīng)（圖 6c）。

D4亞類 反射特征主要為平行—亞平行、中振幅—中弱振幅、中—低頻、斷續(xù)—較連續(xù)的反射,該亞類地震相在西湖凹陷花港組主要是河流—平原相沉積的地震響應(yīng)（圖6d）。

3 地震相分布特征

3.1 各層序地震相的平面分布

地震相分析，就是由測線到平面，根據(jù)地層地震參數(shù)的變化，把同一地震層序中具有相似參數(shù)的地層單元連接起來，做出地震相的平面分布圖。由于各層序沉積時期的沉積環(huán)境在平面上存在差異，由此所發(fā)育的沉積相體系也有一定的差異，因而地震相響應(yīng)也有所不同。圖7給出了花港組4個四級層序的地震相分布，各類地震相在這4個層序內(nèi)有不同程度的分布。

A類前積地震相主要分布于凹陷的東西兩側(cè)，規(guī)模相對較大，根據(jù)鉆井揭示，西側(cè)為辮狀三角洲沉積的地震響應(yīng)，東側(cè)為扇三角洲沉積響應(yīng)。B類下凹狀地震相反射在全區(qū)分布極少，但在西部保俶斜坡帶KQT井和WB井之間層序SⅣ2（圖7b）清晰可見，為辮狀三角洲前緣水下分流河道沉積的地震響應(yīng)。C類丘狀地震相也比較少見，見于層序SⅣ3中，主要分布于HY井和YQ井兩井周圍（圖7c），為濱淺湖沉積背景下的砂壩沉積地震響應(yīng)。 D類平行—亞平行地震相分布比較廣泛，每個亞類在每個層序中均有較廣展布。D1亞類為淺湖沉積的地震響應(yīng)，主要分布于凹陷的北部，呈北東向帶狀展布，范圍較小；D2亞類主要為濱淺湖砂泥互層沉積的地震響應(yīng)，分布于凹陷內(nèi)的大部分地區(qū)；D3、D4兩個亞類地震相主要發(fā)育于凹陷兩側(cè)保俶斜坡帶和天屏斷裂帶的邊緣，主要是辮狀河流相沉積的地震響應(yīng)。

圖7 西湖凹陷花港組地震相平面分布圖

3.2 地震相垂向演化特征

從上述地震相在各層序中的平面分布特征可以看到，在4個四級層序內(nèi)，A、D兩類地震相具有很好的繼承性。不同的是兩個下降半旋回(圖7a、7c)較之兩個上升半旋回(圖7b、7d)，A類和D1類地震相展布面積相對減小，而D2類地震相分布面積加大，表明湖區(qū)平面相對有所收縮，三角洲、深湖相分布范圍縮小。在層序SⅣ2（SⅢ1層序下降半旋回，圖7b），A、D1類地震相的分布面積達(dá)到最小，而在 SⅣ3（SⅢ2層序的上升半旋回，圖 7c），它們的面積達(dá)到最大，說明在三級層序內(nèi)，從SⅢ1至SⅢ2層序自下而上發(fā)育一套水進(jìn)沉積。B類地震相僅在SⅣ2，層序的KQT井和WB井之間見到，是由于此類地震相較難識別的緣故。由于受沉積物供給及古氣候因素的控制，HY井和YQ井兩個井區(qū)發(fā)育了濱淺湖砂壩沉積，故在SⅣ3層序可見C類丘狀反射地震相（圖7c）。

4 沉積相分布特征

4.1 單井沉積相類型

4.1.1 辮狀河流相

研究區(qū)總體上離物源較近，沉積的河流相特點(diǎn)主要表現(xiàn)在4個方面：(1)巖性以含泥礫、炭質(zhì)屑的塊狀粗砂巖、含泥礫砂巖為主，砂泥比較大；(2)邊灘沉積位于河床滯留沉積之上，以側(cè)向加積為主，發(fā)育大型板狀或楔狀交錯層理；(3)河道滯留沉積地震反射為強(qiáng)振幅的斷續(xù)反射特征，反映了河道離物源區(qū)較近、連續(xù)性差，同時也反映了能量相對較強(qiáng)的特點(diǎn)；(4)泛濫平原細(xì)粒沉積物不發(fā)育，因而該區(qū)的河流相確定為辮狀河流相。

辮狀河流相主要發(fā)育河道亞相及河漫亞相。該沉積相類型見于JS井的花港組二段，呈厚層狀沉積，電測曲線呈箱形。

4.1.2 湖泊辮狀三角洲相

該區(qū)花港組湖泊辮狀三角洲沉積相特征表現(xiàn)為分流河道沉積疊置發(fā)育，進(jìn)積或退積特征明顯；巖性粗，由砂礫巖、含礫砂巖、粗砂巖、中砂巖及細(xì)砂巖組成（圖8）；辮狀三角洲平原及前緣的沼澤并不很發(fā)育，主要分布于凹陷的西緣保俶斜坡帶，該類沉積相的典型井有PH井和DH井等。

圖8 西湖凹陷PH井花港組一段湖泊辮狀三角洲沉積特征圖

4.1.3 湖 相

發(fā)育于漸新世的湖相，主要有濱淺湖亞相和淺湖亞相兩大類，沉積微相類型復(fù)雜，巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖。

濱淺湖亞相包括砂壩、砂灘、泥坪等微相，而淺湖亞相主要發(fā)育泥質(zhì)沉積。以QY井為例，濱淺湖亞相的砂灘微相，電測曲線呈指形或尖峰齒形（圖9）,巖心上見濱淺湖砂壩平行層理（圖10a），巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖以及濱淺湖的泥質(zhì)沉積，發(fā)育波狀交錯層理（圖10b）。泥坪微相以泥質(zhì)沉積為主，電測曲線多平直或微齒形。該類沉積相的典型井還有HY、TWT等井。

圖9 西湖凹陷QY井花港組二段濱淺湖沉積特征圖

淺湖亞相為富含有機(jī)質(zhì)的頁巖、油頁巖、泥巖，屬缺氧的深水環(huán)境沉積(圖10)，一般為良好的生油層，淺湖相在花港組展布范圍小。

4.1.4 扇三角洲

扇三角洲沉積是由沖積扇直接入湖形成的三角洲沉積。扇三角洲由于近物源，巖性較粗，以礫巖或含礫粗—中砂巖沉積為主，以棱角狀為主，反映近物源快速堆積的特征。東海盆地西湖凹陷扇三角洲沉積主要分布在凹陷東部緊靠斷層的深水區(qū)，其物源可能主要來自斷層上升盤一側(cè)釣魚島隆褶帶。由于研究區(qū)靠近凹陷的東部目前沒有鉆井，因此沒有巖心方面有關(guān)扇三角洲的直接證據(jù)，但從地震剖面解釋可以看出，在盆地東部釣魚島附近發(fā)育一些楔狀沉積體，其內(nèi)部為雜亂反射，推測為扇三角洲沉積。

圖10 西湖凹陷花港組濱淺湖亞相沉積

4.2 沉積相分布特征

根據(jù)單井相分析和合成地震記錄的標(biāo)定結(jié)果，結(jié)合鉆井、測井及其他地質(zhì)資料，對地震相進(jìn)行驗(yàn)證和約束解釋，運(yùn)用瓦爾特相律，將前述的地震相圖(圖7)轉(zhuǎn)換成沉積相圖(圖11)。西湖凹陷花港組各層序的沉積相展布特征如下。

據(jù)對東海盆地西湖凹陷花港組的研究，確定了區(qū)內(nèi)目的層段以陸相沉積環(huán)境為主，西部主要發(fā)育辮狀河流相、湖泊三角洲相、濱淺湖相及淺湖相，在凹陷東部，由于地形陡，發(fā)育了扇三角洲相沉積。

根據(jù)圖11可以看出，4個四級層序的沉積相分布總體具有較強(qiáng)的繼承性，以辮狀河流—三角洲平原相、三角洲相及濱淺湖相沉積為主。辮狀三角洲主要集中在保俶斜坡帶，其北部、中部規(guī)模較大，前積特征較為明顯；通過對下凹狀地震反射特征的識別，辮狀三角洲前緣可清楚地辨別出水下分流河道。濱淺湖在三潭深凹帶內(nèi)較為發(fā)育，淺湖相主要分布在浙東中央背斜帶北部，呈北東向帶狀展布。東部天屏斷裂帶地形陡，發(fā)育扇三角洲?？傮w上三角洲相的砂體都較為發(fā)育，SⅣ2、SⅣ4相對于SⅣ1、SⅣ3則較弱，湖相范圍增大，表明是水進(jìn)的過程；SⅣ4砂體范圍最小，湖區(qū)范圍最大，這也符合區(qū)域沉積背景。

5 結(jié) 論

圖11 西湖凹陷花港組各層序的沉積相平面分布圖

（1）研究區(qū)花港組自下而上依次劃分出4個四級地震層序。依據(jù)可信度較高的地震反射結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)，結(jié)合地震反射振幅和連續(xù)性等地震相參數(shù)，在花港組層序中共識別出前積地震相、透鏡狀地震相、丘狀地震相及平行—亞平行地震相（包括四類亞相）等多種地震相類型。

（2）地震相平面分布具有差異性，垂向演化具有繼承性和新生性。

（3）確定了區(qū)內(nèi)目的層段以陸相沉積環(huán)境為主，主要發(fā)育辮狀河流相、湖泊三角洲相、濱淺湖相及淺湖相；東部地形陡，發(fā)育扇三角洲。

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