臨南洼陷南坡沙三段沉積充填的差異性

劉華

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

臨南洼陷南坡沙三段沉積充填的差異性

劉華

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015）

臨南洼陷南坡沙三段儲(chǔ)層發(fā)育，砂體類型多樣，但由于對西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)沉積體系演化過程及其沉積充填的差異性缺乏系統(tǒng)研究，制約了該區(qū)巖性、構(gòu)造-巖性油藏的勘探。利用井—震資料相結(jié)合，對該區(qū)古地貌、古湖岸線和同沉積斷層進(jìn)行系統(tǒng)研究，恢復(fù)臨南洼陷南坡西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)沙三段的古沉積背景，明確東西部地區(qū)沉積差異性及其控制因素，建立了西部和東部2種沉積模式；其沉積特征受控于物源入湖方向與控洼斷層的關(guān)系以及控洼斷層的活動(dòng)強(qiáng)度等因素。西部雙豐地區(qū)雙豐沉積體系與夏口斷層西部撒開端斜交入湖，斷層活動(dòng)性弱，古沉積坡度小，三角洲推進(jìn)距離遠(yuǎn)，表現(xiàn)為穩(wěn)定緩坡型三角洲沉積，三角洲平原亞相辮狀河河道砂體發(fā)育、砂地比低的特點(diǎn)；東部江家店地區(qū)江家店瓦屋沉積體系與夏口斷層垂直入湖，夏口斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，活動(dòng)時(shí)期長，古沉積坡度較大，表現(xiàn)為同沉積斷坡型三角洲沉積，砂體快速入湖快速堆積，具有砂體推進(jìn)距離近、河口壩砂體發(fā)育、砂地比高的特點(diǎn)。

沙三段 沉積充填 沉積背景 差異性 臨南洼陷南坡

臨南洼陷位于惠民凹陷西部，北以中央隆起帶與陽信和滋鎮(zhèn)洼陷相隔，南以夏口斷層為界，整體上呈現(xiàn)出兩大帚狀斷裂夾一洼的構(gòu)造格局，北為臨商帚狀斷裂帶，南為夏口帚狀斷裂帶，中間為生油洼陷。作為濟(jì)陽坳陷的一部分，臨南洼陷的構(gòu)造演化經(jīng)歷了多個(gè)期次疊合發(fā)育的過程，形成現(xiàn)今復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局?？碧矫娣e為1 000 km2，是惠民凹陷的主力生油洼陷和油氣最為富集的地區(qū)。目前已發(fā)現(xiàn)古近系、新近系等多套含油層系，其中沙三段是臨南洼陷南坡主要的含油層系。

受魯西隆起和夏口帚狀斷裂的影響，臨南地區(qū)構(gòu)造特征復(fù)雜，具有斷層活動(dòng)強(qiáng)烈、構(gòu)造樣式多樣、成因機(jī)制模糊的特點(diǎn)，沉積砂體發(fā)育，具有多物源充填、多沉積體系相互交錯(cuò)疊置、儲(chǔ)層類型多樣的特點(diǎn)，這對油氣生成、運(yùn)移、聚集及分布控制作用的研究帶來了極大的困難。前人對臨南地區(qū)的斷裂系統(tǒng)、沉積體系、油氣成藏等方面進(jìn)行過大量研究［1-7］，但對臨南洼陷南坡沙三段沉積演化過程中西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)沉積體系的差異性和砂體的發(fā)育類型缺乏系統(tǒng)的研究，制約了該區(qū)對巖性、構(gòu)造-巖性油氣藏的勘探。為此，筆者綜合利用地震、鉆井和測井資料，結(jié)合巖心觀察，從沉積體系分析入手，對臨南洼陷南坡沙三段沉積時(shí)期在西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)的沉積背景、沉積特征及充填模式進(jìn)行了深入研究，明確了東、西部地區(qū)物源沉積充填的差異及其發(fā)育的優(yōu)勢砂體類型，以期為下步的勘探部署工作提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1　沉積背景差異

通過對同沉積斷層活動(dòng)性、古湖岸線變化及古地貌特征分析，明確了臨南洼陷南坡沙三段沉積演化過程中在西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)古沉積環(huán)境的差異性。

1.1同沉積斷層活動(dòng)性

在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和右旋扭張應(yīng)力場的影響下，齊廣斷層從沙四段沉積時(shí)期到沙三段沉積時(shí)期均持續(xù)活動(dòng)，臨南地區(qū)發(fā)育自東向西撒開的夏口帚狀斷裂體系，主要二級斷層有夏口斷層和曲堤斷層；三級斷層有營子街?jǐn)鄬雍陀窕蕪R斷層［8］。根據(jù)夏口斷層各沉積時(shí)期斷層活動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為夏口斷層在沙四段沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，沙三段沉積時(shí)期仍持續(xù)活動(dòng)，但有所減弱。

從同沉積斷層在沙三段沉積時(shí)期東、西活動(dòng)的差異性來看，西端弱，東端強(qiáng)。臨南洼陷南坡西部雙豐地區(qū)雙豐沉積體系位于夏口斷層西段撒開端，活動(dòng)弱，斷距落差??；東部江家店地區(qū)江家店瓦屋沉積體系位于中、東端，活動(dòng)性強(qiáng)，斷層落差大。

1.2古湖岸線

深水沉積環(huán)境通常為還原環(huán)境，泥巖一般呈深灰色、黑褐色。湖岸線以上為氧化環(huán)境，泥巖一般呈紅色、紫紅色。紅灰相間的區(qū)域可認(rèn)為是湖岸線的擺動(dòng)位置。利用紅色與灰色泥巖比例法確定沙三段各亞段湖岸線的發(fā)育位置，從沙三段下亞段到沙三段上亞段西部雙豐地區(qū)湖岸線向北推進(jìn)較快，東部江家店地區(qū)湖岸線擺動(dòng)較小，向北推進(jìn)較慢。

1.3古地貌

通過合成記錄標(biāo)定和地震剖面精細(xì)解釋，結(jié)合湖岸線、頂積層、底積層發(fā)育位置及內(nèi)幕地層產(chǎn)狀等沉積要素，并通過頂積層水平校正、底積層傾斜校正和壓實(shí)校正，恢復(fù)了西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)古地貌，明確了兩地區(qū)古地貌特征的差異。

西部雙豐地區(qū)位于夏口斷層向西撒開端，在沙三段沉積時(shí)期，夏口斷層活動(dòng)強(qiáng)度弱、斷距小，古沉積坡度小，起伏變化不大，整體表現(xiàn)為一個(gè)開闊的緩坡帶，延伸距離長，可達(dá)20 km。因此，雙豐地區(qū)古地貌為寬闊的穩(wěn)定緩坡帶（圖1a）。

圖1　臨南洼陷南坡東、西部地區(qū)沙三段近南北向古地貌剖面Fig.1　Nearly N-Sstriking palaeogeomorphology section of E s3in the south partof Linnan subsag

東部江家店地區(qū)主要受齊廣與夏口斷層的雙重控制［9］，該區(qū)南部齊廣斷層在沙三段沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，斷距一般為300～500m，控制物源的注入方向。夏口斷層在沙三段沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈、斷距達(dá)600～1 000m，古沉積坡度較大，古地形變化劇烈，起伏變化大，延伸距離小，長度為8～10 km，表現(xiàn)為控制沉積物入洼的堆積樣式。整體上看，江家店地區(qū)古地貌為同沉積斷坡帶（圖1b）。

2　沉積特征及沉積充填的差異性

2.1沉積特征

2.1.1沙三段下亞段

西部雙豐地區(qū)沙三段下亞段巖性表現(xiàn)為典型的二元結(jié)構(gòu)特征。下部由紫紅色泥巖和灰色砂巖組成，單砂體厚度小，最大厚度僅為7m，砂地比低，為20%～30%，屬于辮狀河三角洲沉積；上部由淺灰色、灰色砂巖和泥巖組成，砂地比為30%～50%，沉積微相主要為河口壩，濁積巖不發(fā)育。雙豐地區(qū)整體上表現(xiàn)為淺水環(huán)境條件下發(fā)育的辮狀河三角洲沉積，向北推進(jìn)到街斜2井區(qū)，東部推進(jìn)到夏942井以西（圖2，圖3）。

東部江家店地區(qū)沙三段下亞段由灰色砂巖和泥巖組成，為一元結(jié)構(gòu)，砂地比高，為50%～70%。江家店地區(qū)整體表現(xiàn)為深水環(huán)境條件下發(fā)育的扇三角洲沉積（圖3）。沉積微相主要為水下分流河道和河口壩，砂體向北西推進(jìn)到夏99井區(qū)，北部到夏48井附近（圖3）。

2.1.2沙三段中亞段

西部雙豐地區(qū)由深灰色砂巖、深灰色泥巖和褐色油頁巖組成，為深水沉積環(huán)境，在雙豐北部營子街地區(qū)發(fā)育大范圍疊合連片的濁積砂體。

東部江家店地區(qū)主要發(fā)育深灰色、黑色泥巖和褐色油頁巖，濁積巖不發(fā)育。

2.1.3沙三段上亞段

西部雙豐地區(qū)沙三段上亞段巖性組合為典型的二元結(jié)構(gòu)。但與該區(qū)沙三段下亞段巖性組合相反，下部由淺灰色、灰色砂巖和淺灰色泥巖組成，沉積微相主要為河口壩、廢棄遠(yuǎn)砂壩和席狀砂，砂地比為40%～50%；上部由紫紅色泥巖和淺灰色砂巖組成，砂地比低，為20%～30%，為三角洲平原亞相的辮狀河道微相沉積（圖2，圖3a）。

東部江家店地區(qū)沙三段上亞段與沙三段下亞段具有相似的巖性特征和沉積微相類型，砂地比高，為60%～70%，在玉皇廟斷層下降盤一帶發(fā)育深水濁積巖。

2.2沉積充填的差異性

臨南洼陷南坡在沙三段沉積時(shí)期持續(xù)下陷，經(jīng)歷了兩進(jìn)一退的湖水演化過程［10］。沙三段下亞段和沙三段上亞段為進(jìn)積型沉積，沙三段中亞段為退積型沉積。

西部雙豐地區(qū)具有穩(wěn)定緩坡型地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地形緩，湖岸線擺動(dòng)頻繁，新增可容空間速率與沉積充填速率比值約為1。早期湖水較淺，湖岸線擺動(dòng)頻繁，波浪改造作用強(qiáng)，三角洲前緣砂體遭受波浪改造形成大規(guī)模分布的薄層席狀砂；中期湖水加深，三角洲發(fā)生退積作用，在斜坡帶營子街地區(qū)發(fā)育深水濁積巖，受波浪的改造作用，濁積巖具有疊合連片分布的特征；晚期開始湖退，三角洲進(jìn)積作用強(qiáng)，為辮狀河沉積，受波浪改造作用，波痕構(gòu)造、槽狀交錯(cuò)層理發(fā)育。雙豐地區(qū)沉積物以淺灰色、紫紅色泥巖和淺灰色砂巖為主，發(fā)育的沉積微相類型以三角洲平原相辮狀河、三角洲前緣河口壩為主，在沙三段中亞段沉積時(shí)期發(fā)育深湖相濁積巖。分析認(rèn)為雙豐地區(qū)發(fā)育淺水型辮狀河三角洲沉積［11］（圖4a）。

圖3　臨南洼陷南坡沙三段沉積相Fig.3　Sedimentary faciesof E s3in the south partof Linnan subsag

東部江家店地區(qū)為同沉積斷坡型地質(zhì)結(jié)構(gòu)，齊廣與夏口斷層的持續(xù)活動(dòng)控制了沙三段各時(shí)期新增可容空間的規(guī)模。夏口斷層以南地形較緩，湖岸線擺動(dòng)幅度很小，新增可容空間速率與沉積充填速率比值小于1，夏口斷層下降盤新增可容空間大，新增可容空間速率與沉積充填速率比值大于1，在沙三段中亞段沉積時(shí)期達(dá)到最大。沉積物主要由灰色的泥巖和砂巖組成，主要以水下分流河道、口壩沉積微相為主，濁積巖發(fā)育。綜合分析認(rèn)為：江家店地區(qū)為同沉積斷坡型扇三角洲沉積［12］（圖4b）。

圖4　臨南洼陷南坡沙三段三角洲沉積模式Fig.4　Deltaic depositionalmodel for E s3in the south part of Linnan subsag

3　沉積充填差異對儲(chǔ)層的控制作用

扭張構(gòu)造形成的特殊古地理背景宏觀上控制了多物源沉積體系分布的差異。不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)控制了不同的沉積充填模式，臨南洼陷南坡在沙三段沉積演化過程中西部雙豐地區(qū)和東部江家店地區(qū)之間沉積充填存在明顯差異（圖4）。

西部雙豐地區(qū)為寬緩斜坡帶沉積背景，上游可容空間較大，沉積坡折帶控制岸線分布，河流—湖浪湖流雙控水動(dòng)力作用明顯。在縱向上發(fā)育多個(gè)退積進(jìn)積旋回，地層沉積厚度相對穩(wěn)定，三角洲類型表現(xiàn)為弱進(jìn)積型，推進(jìn)距離中等（15～20 km），其優(yōu)勢相主要為三角洲平原亞相和前緣亞相。有利儲(chǔ)層砂體類型主要為：三角洲平原辮狀河道、前緣河口壩、水下分流河道、前緣席狀砂（圖4a）。

東部江家店地區(qū)為斷坡型沉積背景，沉積物的發(fā)育程度主要受齊廣、夏口及曲堤斷層幕式活動(dòng)的共同控制，由于自南向北3條斷層活動(dòng)時(shí)期的差異，造成夏口斷層上下盤的地層沉積厚度由南向北變化非常大，上升盤的濟(jì)陽地塹—曲堤地壘沉積地層很薄，而且由于曲堤斷層的活動(dòng)造成地層翹傾，地層遭受大面積剝蝕，而夏口斷層下降盤的江家店地區(qū)，地層沉積厚度大，且由南向北向洼陷區(qū)地層沉積厚度逐漸增大。該區(qū)沙三段沉積特點(diǎn)是：上游水動(dòng)力較強(qiáng)，下游弱，下游可容空間較大，斷坡控制了湖岸線的走向，基準(zhǔn)面上升期上游沉積物發(fā)生二次搬運(yùn)，不易保存，基準(zhǔn)面下降期強(qiáng)進(jìn)積。因此在縱向上發(fā)育多個(gè)退積進(jìn)積旋回，特別是夏口斷層控制沉積明顯，上、下盤地層厚度差別大，上升盤地層殘留厚度薄，為薄泥薄砂，下降盤地層厚度巨大，為厚泥厚砂。三角洲類型表現(xiàn)為弱進(jìn)積型，推進(jìn)距離近（6～8 km）。其優(yōu)勢相主要為三角洲前緣亞相。有利儲(chǔ)集砂體類型主要為：三角洲前緣河口壩、水下分流河道和濁積巖（圖4b）。

4　結(jié)論

通過對臨南洼陷南坡沙三段的沉積背景、沉積特征及充填模式的研究可知，西部雙豐地區(qū)為古坡度小、延伸長的寬緩斜坡帶，沉積類型為淺水型辮狀河三角洲沉積，發(fā)育的主要砂體類型為三角洲平原辮狀河道、前緣河口壩、前緣席狀砂、濁積巖，其中沙三段上、下亞段濁積巖不發(fā)育；東部江家店地區(qū)為同沉積斷坡帶，沉積類型為同沉積斷坡型扇三角洲沉積，發(fā)育的主要砂體類型為三角洲前緣河口壩、水下分流河道和濁積巖，其中沙三段中、下亞段濁積巖不發(fā)育。

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編輯單體珍

Sedimentary filling diversity in the thirdmember of Shahejie Formation in south partof Linnan subsag

Liu Hua
（GeoscienceResearch Institute，ShengliOilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）

Reservoir developed well in the third member of Eogene Shahejie Formation with various kind of sandbodies. Since the evolution history and distribution diversity of sedimentary system are not fully understood，exploration of lithologic reservoir and structural-lithologic reservoir are greatly restricted in west Shuangfeng area and east Jiangjiadian area. Based on well data and seismic data，the palaeo geomorphology，palaeo shoreline，and synsedimentary faultswere analyzed systematically，and the palaeo-depositional setting of the thirdmember of Shahejie Formation in the areawas restored，also the filling diversity of sedimentary system and control factorswere clarified，and finally two kinds of depositionalmodels were established.In the south part，sedimentation was controlled by the relationship between provenance direction and depression faults，and the faultactivity also played its role.In thewestpart，Shuangfeng delta intersected with dispersed end of Xiakou fault，which makes progradation toward the lake；weak fault activity and gentle slope resulted in stable delta through long distance progradation，while sandbodies ofbraided river developed in delta plain subfacies greatlywith low ratio of sandstone to clay.In the east part，Jiangjiadian delta and Wawu delta intersected uprightlywith Xiakou fault，which makes progradation toward the lake；intense and long-term faultactivity and steep slope resulted in synsedimentary faulted delta through short distance progradation，while sandbodieswere transported rapidly into the lake and piled up quickly to developmouth barswith high ratioofsandstone to clay.

the thirdmember of Shahejie Formation；sedimentary filling；depositional setting；diversity；south partof Linnan subsag

TE111.3

A

1009-9603（2015）03-0057-005

2015-03-16。

劉華（1962—），男，四川成都人，高級工程師，博士，從事沉積學(xué)與油氣資源評價(jià)研究。聯(lián)系電話：13905466665，E-mail：dyliuhua@126.com。

國家科技重大專項(xiàng)“濟(jì)陽坳陷油氣富集機(jī)制與增儲(chǔ)領(lǐng)域”（2011ZX05006-003），中國石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“惠民凹陷油氣成藏要素及富集規(guī)律研究”（P12037）。