渤海灣盆地北段遼河坳陷館陶組地層沉積模式

楊彥東

(中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

引 言

渤海灣盆地遼河坳陷是新生代斷陷盆地，其新近紀館陶組地層是斷陷發(fā)育進入坳陷期后形成的一套穩(wěn)定分布的粗碎屑沉積，厚度一般為80～220 m，由盆地兩側(cè)向中間、由北向南略有增厚。巖性主要為含礫中粗砂巖和不等粒砂巖，其次為礫巖、礫狀砂巖和中—細砂巖等，偶見泥質(zhì)礫巖，純泥巖層少見。視電阻率曲線為大段高阻微齒狀形態(tài)，極易識別，錄、測井經(jīng)常以此為地層劃分標準層。由于該組地層沉積時，盆地已進入坳陷期，因此斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在盆地中部的興古潛山一帶和東部凹陷北段等局部有少量斷層，斷距小、延伸短，截至目前，尚未發(fā)現(xiàn)有利油氣聚集的構(gòu)造“圈閉”，長期以來很少有人對其進行深入研究。

遼河坳陷主要含油氣層位是新生代古近紀沙河街組和東營組，由于該坳陷館陶組地層沉積的特殊性，目前國內(nèi)外還沒有可借鑒的研究案例。因此，本文對遼河館陶組沉積模式進行了針對性研究，力爭恢復真實古地理，為該地層的勘探開發(fā)提供一定的參考。

1 區(qū)域沉積背景

遼河坳陷位于渤海灣盆地北段，是沿郯廬斷裂發(fā)育起來的一個中、新生代盆地。中生代沉降中心位于現(xiàn)今的西部凸起一帶，呈串珠狀沿北東方向展布，到新生代，沉降中心東移，形成以中央凸起為界的東、西兩大凹陷，北接大民屯凹陷。新生代古近紀末期盆地整體抬升夷平，新近紀早期，遼河坳陷進入整體坳陷期，館陶組地層就是在這一時期沉積的。新近紀以來，遼河坳陷緩慢沉降，未經(jīng)過劇烈的構(gòu)造運動，因此沉積厚度穩(wěn)定，構(gòu)造平緩，甚至斷層也較少見。

這里需要注意，古近紀末期盆地抬升露出水面，遭受剝蝕夷平。而新近紀早期盆地整體沉降，但是遼河坳陷所處位置仍在水平面以上，卻接受了大范圍的沉積。這是由于盆地抬升時抬升幅度的差異，北部更高，向南形成較大的坡度，谷地中河流的剝蝕速度大于沉積速度，經(jīng)過漫長的地質(zhì)時期，最終形成北高南低的夷平原。之后盆地整體沉降，北部下降得快，使得整個盆地向南的坡度變緩，河水流速降低，沉積速度大于剝蝕速度，并且溫暖濕潤的氣候所產(chǎn)生的豐沛水源(不排除雪山融水)，為巨量碎屑的運載創(chuàng)造了條件，因此形成了巨厚的山間盆地粗碎屑沉積體系。

2 沉積體分布形態(tài)

遼河坳陷新生代為一沿北東走向的狹長盆地，新近紀，也就是館陶組沉積時期，盆地主體寬一般為60～70 km，南北長大于230 km。北至大民屯凹陷，南部向南伸入渤海灣。

通過鉆井與地震資料統(tǒng)計，在面積近15000 km2的范圍內(nèi)，“整體均勻”的覆蓋了厚度為80～220 m(取值為目前已有鉆探資料的區(qū)域)的館陶組砂礫巖體，僅在東部凹陷駕掌寺以南相變?yōu)樯衬嗷映练e，到蓋州灘一帶基本為大段泥巖。盆地中心部分厚度最大，向兩側(cè)山前和北部大民屯凹陷厚度減薄，大范圍一般厚度為110～180 m，平均為143 m(不均勻分布95口井平均值)，通過對館陶組底界夷平面埋深分析認為，沉積厚度變化主要是盆地沉降的非均勻性造成的，小范圍看厚度變化不大。近似“地毯式”沉積體分布形態(tài)，不支持沖積扇或濕地扇相沉積模式。

隨機取沉積體上的一點(杜84塊)為分析對象，館陶組沉積時期，杜84塊距離當時最近的山口約為22 km，距現(xiàn)今該處山口約為26 km，該山口發(fā)育沖積扇，規(guī)模較小，縱向、橫向均為4 km左右。扇體規(guī)模小，主要與供源距離有關(guān)。統(tǒng)計顯示，一些大的扇體或三角洲沉積，其供源縱深往往在幾百至上千公里。遼河坳陷西南段西側(cè)山腳距離閭山分水嶺僅為20 km左右，碎屑供源范圍有限。由此推斷館陶組沉積時期，受水系縱深距離的限制，山前沖積扇規(guī)模不會太大，其扇根和扇中難以到達位于距山腳22 km外的杜84塊以及更遠的盆地中央?yún)^(qū)域，基本可以排除該區(qū)為沖積扇沉積的可能性。

3 沉積物巖石學特征

3.1 沉積物巖性特征

巖心資料分析表明，研究區(qū)巖石中碎屑含量在95%以上，泥質(zhì)含量一般在5%以下，儲層物性較好，孔隙度平均為32%，滲透率平均為5 μm2。巖石成分以石英、長石、巖屑為主，分別占碎屑總量的44.8%、34.7%和20.5%。巖性為中、酸性噴出巖、淺成巖、花崗質(zhì)巖、石英巖、動力變質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖等，偶爾可見沉積巖礫石，主要巖屑成分與凹陷周邊山系母巖成分一致(周邊山系主要為太古界動力變質(zhì)巖、元古界碳酸鹽巖、中生界花崗巖和中酸性噴出巖等)。主要為中粗砂巖和含礫不等粒砂巖，占總量的65%以上，其次為礫巖、礫狀砂巖和中細砂巖等，偶見泥質(zhì)礫巖和薄泥巖夾層，反映出強水動力作用的沉積特征。根據(jù)錄井和測井資料顯示，盆地邊部與中間、南部與北部大范圍內(nèi)沉積巖性差異不大，未見扇根、扇中、扇端和相鄰扇間應有的巖性差異。

3.2 砂巖粒度特征

根據(jù)曙一區(qū)2口井粒度資料分析表明，館陶組沉積碎屑較粗，砂巖粒度中值一般為0.22～0.65 mm，平均為0.42 mm。分選中等—較好，分選系數(shù)一般為1.26～1.67，平均為1.45。該區(qū)沙一、二段砂巖分選系數(shù)平均為1.90(近源辮狀河沉積)，沙三段砂巖分選系數(shù)平均為2.30(扇三角洲和湖底扇沉積)。從分選系數(shù)來看，館陶組碎屑分選性遠高于近源的沙一、二段和沙三段沉積，說明其碎屑搬運距離更遠，其所含礫石直徑一般為10～60 mm，最大可達200 mm以上。礫石磨圓度一般為圓—次圓狀，而在近源的沙一、二段和沙三段沉積物中，礫石磨圓一般為次圓—次棱角狀，也反映出搬運距離的不同。館陶組地層中分選較好的中砂巖與現(xiàn)今該凹陷西側(cè)山前沖積沉積的重泥質(zhì)混雜沙礫巖有較大區(qū)別，不符合沖積扇的近源快速沉積特征。粒度正態(tài)概率曲線主要有2類:一類為由跳躍段與懸浮段組成的兩段式，是牽引流型，占76%，其中跳躍段含量一般為70% ～90%，分選角一般為50～60°，粒度區(qū)間小，一般為0.1875～0.5000 mm，懸浮組分的分選差，粒度區(qū)間跨度大，一般為0.0078～0.2500 mm;另一類是密度流型累計概率曲線，低斜率，分段不明顯，占總樣品的24%，粒度區(qū)間跨度大，一般為0.0078～4.0000 mm。綜合環(huán)境分析認為，該概率曲線特征反映了干旱期短時洪流(類泥石流)的沉積特點。

3.3 沉積構(gòu)造

通過館陶組取心井巖心觀察發(fā)現(xiàn)，該沉積體由下到上巖性具有分段性，每段沉積韻律不同，有完整的正沉積韻律，底部由較粗的巖性開始，向上逐漸變?yōu)檩^細粒的砂巖;還有一些不完整韻律段，大多數(shù)缺少向上部細粒過渡的沉積，而是粗巖性與細巖性直接接觸，分析為后期沉積時，水流對先期沉積的沖蝕所致。另外，還常見塊狀的礫狀砂巖和砂礫巖。

沉積構(gòu)造主要有平行層理、斜層理、交錯層理、韻律遞變層理、塊狀層理等，除此之外，還見有反映密度流的雜亂塊狀泥質(zhì)砂礫巖，巖心中未見質(zhì)純的泥巖層。以上沉積構(gòu)造表現(xiàn)出強水動力牽引流作用的沉積特征，并具有較遠的搬運距離。

3.4 沉積古氣候環(huán)境分析

根據(jù)取心井巖心觀察，館陶組砂巖為灰白色，偶見灰綠、黃灰色泥巖夾層，厚度一般為3～10 m，基本上無紅色色調(diào)，同時未見鈣質(zhì)結(jié)核等強烈蒸發(fā)條件下的特征物質(zhì)，而黏土礦物組合為高嶺石—伊利石—蒙皂石—綠泥石組合，與潮濕—半潮濕氣候下的黏土礦物組合特點相同，以上均反映了館陶組沉積時期為潮濕—半潮濕氣候環(huán)境陸上沉積，這與館陶組大范圍、強水流、充分的物源碎屑供給關(guān)系十分密切。偶見的干旱期短時洪流(類泥石流)沉積應為地史時期的局部小氣候變化所致。

4 館陶組沉積模式確定

以上研究為館陶組沉積相確定奠定了基礎(chǔ)，基本排除了以重力流沉積為主的沖積扇相、以砂巖較細粒沉積夾泥巖為主的曲流河相和以砂泥巖互層沉積為特征的三角洲相、湖相，初步判斷其應該是一種以辮狀河沉積為主的強水動力粗碎屑沉積。

綜合沉積古地貌分析、沉積體巖石學結(jié)構(gòu)特征研究及綜合現(xiàn)代沉積模式考察結(jié)果認為，遼河坳陷館陶組沉積為山間辮狀河沖積平原相模式(圖1)，傾斜的谷底平原廣泛發(fā)育辮狀河，兩側(cè)山前發(fā)育一系列小型沖積扇。由此可以推斷，館陶組沉積物源可分為兩部分:一部分為水系上游母巖區(qū)(大民屯凹陷以北，館陶組沉積時期該處仍為剝蝕區(qū));另一部分為沿谷底兩側(cè)山前的沖積碎屑。既有遠源的，也有近源的，因此沿河谷橫向和走向沉積物粒度沒有明顯的粗細變化，同時對分選較好的細粒砂巖的形成和巨量碎屑物的來源也有了合理解釋。廣泛發(fā)育的辮狀河使地層具有大范圍的巖性均一性和沉積厚度穩(wěn)定性。

從沉積發(fā)育史分析，館陶至今，盆地一直處于坳陷階段，未經(jīng)歷大的構(gòu)造運動，水系具有繼承性特點，現(xiàn)今遼河坳陷發(fā)育的遼河、大遼河、繞陽河、太子河等曲流河，就是館陶組沉積時期的辮狀河生長“老化”的結(jié)果，發(fā)育的曲流河泛濫平原沉積就是館陶組時期辮狀河沖積平原演化的結(jié)果。

圖1 辮狀河山間盆地沉積模式實例(衛(wèi)星地圖)

5 結(jié)論

(1)遼河坳陷館陶組為一泛連通體沉積，難以形成油氣圈閉，較少有人對其進行深入研究，但其發(fā)育的非常規(guī)油藏地質(zhì)儲量很可觀。精細的地質(zhì)研究對提高開發(fā)效果十分必要。

(2)地質(zhì)研究以沉積模式為基礎(chǔ)，借助衛(wèi)星地球?qū)ΜF(xiàn)代沉積進行觀察分析，“將今論古”，綜合研究確定遼河館陶組為山間辮狀河沖積平原相模式，為今后深入解剖其含油地質(zhì)體奠定了基礎(chǔ)。

(3)油田開發(fā)地質(zhì)研究以實用為準則，但基礎(chǔ)理論研究也是必須的，可以起到事半功倍的效果。文中提出的干旱期短時洪流(類泥石流)沉積，將對SAGD開發(fā)過程中物性夾層的認識與描述起指導作用。

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