西江主洼緩坡帶裂陷期三角洲沉積特征對(duì)比

向巧維，柳保軍，李曉艷，吳宇翔，蔡國(guó)富

中海石油深圳分公司研究院，深圳 南山518000

引言

珠江口盆地是中國(guó)南海地區(qū)的主要含油氣盆地，三角洲沉積體系是珠江口盆地油氣勘探的最有利區(qū)帶[1]，其大規(guī)模的連片砂體可形成良好的儲(chǔ)集層，是南海東部地區(qū)油氣開發(fā)的主體。三角洲的類型多樣，主要受控于水體升降變化、古氣候、古地形及古構(gòu)造等作用，不同類型的三角洲具有不同的儲(chǔ)蓋配置關(guān)系，直接影響油氣成藏。

一直以來，普遍認(rèn)為南海東部淺水地區(qū)以陸相沉積為主的古近系主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積[2]，辮狀河三角洲平原相帶一般具有砂多泥少、粒度粗、氧化色泥巖或煤層發(fā)育的特征，而前緣相帶一般具有泥多砂少，粒度細(xì)，深色泥巖發(fā)育的特征。但隨著西江主洼周邊井的鉆探，恩平組卻揭示出了完全不同的巖性組合模式泥多、砂少且粒度粗、煤層大量發(fā)育的特征，完全不同于一般辮狀河三角洲的組合特征，為了推動(dòng)勘探研究，尋找油氣，弄清其沉積體系非常有必要。基于珠江口盆地西江主洼地震資料品質(zhì)較差，本次研究在前人研究的基礎(chǔ)上，主要從古物源、古構(gòu)造及古地形等認(rèn)識(shí)入手，井震結(jié)合，針對(duì)文昌期斷陷型湖盆及恩平期斷拗型湖盆這兩種不同類型湖盆所發(fā)育的不同三角洲沉積體系進(jìn)行研究，解剖控沉積因素，確定砂體展布規(guī)律，挖掘勘探潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

位于南海北部、華南大陸南緣的珠江口盆地，受印度板塊、歐亞板塊的接觸、碰撞以及太平洋板塊對(duì)歐亞板塊NWW 向俯沖的影響，形成了獨(dú)特的構(gòu)造格局和復(fù)雜的發(fā)育史。盆地的形成、演化大致可分為3 個(gè)階段：早始新世漸新世時(shí)期的裂陷階段，中新世早中期的拗陷沉降階段及晚中新世以后的斷塊升降階段。其中，裂陷階段又可根據(jù)斷層的拉張程度及地層的變形程度細(xì)分為斷陷階段及斷拗階段。在這種構(gòu)造背景之下，伴隨著漸新世珠海期大規(guī)模海侵的開始，珠江口盆地形成了“先斷后拗”的雙層結(jié)構(gòu)及“先陸后?！钡某练e體系[3-7]。

圖1 珠江口盆地西江主洼示意圖Fig.1 Schematic diagram of well location of Xijiang Main Depression in Pearl River Mouth Basin

西江主洼是一個(gè)繼承性洼陷，恩平組頂界面（T70）與文昌組頂界面（T80）之上均可見上超反射關(guān)系，之下在洼陷兩側(cè)轉(zhuǎn)換帶地區(qū)也可見削截反射關(guān)系，自上而下依次可分為恩一二段、恩三段及恩四段等3 個(gè) 三級(jí)層序；而文昌組由于地震資料分辨率較低，僅識(shí)別出兩個(gè)三級(jí)層序，自下而上依次分為文二段和文一段（圖2）。

圖2 珠江口盆地西江主洼洼陷結(jié)構(gòu)地震剖面圖Fig.2 Structural seismic cross-section of Xijiang Main Depression in Pearl River Mouth Basin

2 沉積相特征對(duì)比

2.1 巖性及層理構(gòu)造特征

恩平組整體上為薄層淺灰色含礫中粗砂巖與大段灰色、棕褐色粉砂巖及泥巖頻繁互層，泥多砂少，粗砂巖大部分層厚小于5 m，見沖刷面，局部見黃鐵礦，縱向上多處分布煤層，見大量生物介殼，發(fā)育波狀層理、脈狀層理、透鏡狀層理、生物擾動(dòng)構(gòu)造等，層理種類非常豐富，這些層理易形成于水平面動(dòng)蕩時(shí)期，在湖平面頻繁變化的沉積環(huán)境中，水動(dòng)力較弱時(shí)，形成了泥質(zhì)沉積物，水動(dòng)力較強(qiáng)時(shí)則帶來陸上的砂質(zhì)沉積物，切開泥質(zhì)沉積物，由于水動(dòng)力強(qiáng)弱變化不一，在不同的情況下分別可形成波狀、脈狀或是透鏡狀層理，水體淺時(shí)生物較為活躍，可形成大量生物擾動(dòng)的痕跡（圖3）。整體來說，前三角洲較為發(fā)育，三角洲前緣發(fā)育含礫中粗砂巖的水下分支河道，且水上與水下環(huán)境頻繁交替出現(xiàn)，具有典型的淺水沉積特征（圖4）。

文昌組砂泥巖分布較穩(wěn)定，基本上以大段的淺灰色含礫粗砂巖、雜色砂礫巖夾薄層泥巖為主，砂多泥少，砂體粒度粗且厚，大部分約10 m 左右，偶見煤層，少量蟲孔，局部見黃鐵礦，主要發(fā)育塊狀層理，沉積物堆積速度快，水動(dòng)力強(qiáng)，符合辮狀河三角洲的沉積特征（圖3）。其中，三角洲平原發(fā)育的砂體粒度粗、厚度大，巖性以淺灰色含礫粗砂巖、雜色砂礫巖為主，煤層發(fā)育，見高嶺土，塊狀層理；三角洲前緣發(fā)育的砂體粒度比平原的細(xì)，厚度較薄，巖性以淺灰色含礫中砂巖、淺灰色細(xì)砂巖為主，局部見黃鐵礦富集體，塊狀層理（圖4）。

2.2 結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 成分成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度特征

恩平組及文昌組的巖石類型均以長(zhǎng)石石英砂巖為主，長(zhǎng)石含量較高，以鉀長(zhǎng)石為主，反映了近物源沉積特征。

恩平組分選較好，磨圓以次圓為主，磨圓度較好，文昌組分選差中等，磨圓以次棱次圓和次圓為主，磨圓度較差，總體上，文昌期離物源更近（圖5）。

2.2.2 粒度曲線特征

從粒度分析的資料來看，XJA 井樣品整體共有滾動(dòng)總體、跳躍總體和懸浮總體，其中，在文昌組一段及文昌組二段為以懸浮和跳躍總體為主的兩段式曲線，反映當(dāng)時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)，為河道的典型特征。

2.3 地球物理特征

測(cè)井曲線形態(tài)上，恩平組總體以間斷性正旋回為主，河道特征明顯，垂向積層序不連續(xù)，所鉆遇地層應(yīng)以河道沉積為主；文昌組則以反旋回為主，三角洲特征明顯，并且有較連續(xù)的垂向沉積層序，所鉆遇地層應(yīng)以三角洲沉積為主。

地震反射剖面上，恩平組地形較緩，易形成寬緩的淺水沉積，湖盆邊緣發(fā)育的中低頻中弱振幅中弱連的疊瓦狀前積反射，為淺水三角洲砂體沉積；湖盆內(nèi)部發(fā)育的小型凹形反射（圖7），為分支河道沉積；沼澤平原及洪泛平原沉積其地震相類似，均為平行亞平行反射，但振幅強(qiáng)弱不同，且兩者發(fā)育位置不同，沼澤平原位于湖盆內(nèi)部，洪泛平原位于陸上；文昌組地形較陡，易形成中深湖沉積，在湖盆邊緣識(shí)別出一些斷續(xù)的中低頻中弱振幅中弱連前積反射特征（圖7，圖8），為辮狀河三角洲砂體沉積；湖盆內(nèi)部的平行亞平行反射為湖相泥沉積。

圖7 淺水三角洲地球物理特征對(duì)比Fig.7 Comparison of geophysical characteristics of shallow water delta

圖8 辮狀河三角洲地球物理特征對(duì)比Fig.8 Comparison of geophysical characteristics of braided river delta

3 斷裂組合形態(tài)

斷裂控制斷陷盆地的構(gòu)造格局，也控制洼陷層序和沉積的發(fā)育，同沉積構(gòu)造的活動(dòng)所產(chǎn)生的古地貌對(duì)沉積體系的發(fā)育分布起著極其重要的控制作用，在平面上主要表現(xiàn)為對(duì)沉積中心的影響以及沉積相帶發(fā)育的差異[8-13]。

圖9 西江主洼斷裂組合形態(tài)Fig.9 Combination form of Xijiang Main Depression Fault

4 沉積演化及有利勘探方向

文昌期為斷陷盆地，北陡南緩，北部發(fā)育深大斷裂，扇三角洲較為發(fā)育，南部為緩坡超覆帶，但由于北東北西向斷層活動(dòng)劇烈，形成較陡的地形，在緩坡背景的陡坡地形控制下發(fā)育大規(guī)模的辮狀河三角洲，水體深，中深湖相發(fā)育，從而組成辮狀河三角洲湖泊的沉積體系。辮狀河三角洲沉積體系的特點(diǎn)是沉積物主要為砂巖、砂礫巖，厚度大，分布廣，側(cè)向和垂向的連通性好，在儲(chǔ)集方面有優(yōu)勢(shì)，勘探風(fēng)險(xiǎn)在于蓋層的封堵能力。文昌組埋深約4 000～5 000 m，深度深，壓實(shí)作用強(qiáng)，分流間灣泥或前三角洲泥均可作為蓋層，實(shí)現(xiàn)有效封堵，利于油氣的儲(chǔ)存（圖10，圖11）。

圖10 西江主洼文昌組恩平組沉積相剖面圖Fig.10 Sedimentary facies profile of Wenchang FormationEnping Formation in Xijiang Main Depression

圖11 西江主洼文昌組沉積相平面圖Fig.11 Sedimentary facies map of Wenchang Formation in Xijiang Main Depression

恩平期為斷拗盆地，近東西向斷層活動(dòng)變?nèi)?，古地形較為平緩，水體較淺，北部扇三角洲規(guī)模變小，南部緩坡帶上的辮狀河三角洲規(guī)模也逐步變小，演變成淺水三角洲沉積，類似現(xiàn)今的洞庭湖與鄱陽湖[8-15]，隨著湖盆擴(kuò)張，盆地內(nèi)部北東南東東西向斷層活動(dòng)的逐步增強(qiáng)，河流作用變強(qiáng)，淺水三角洲前緣的分支河道繼續(xù)向前延伸，盆地中心可容空間變大，淺水三角洲前緣砂體進(jìn)一步向盆地中心匯聚，在湖相泥巖之上形成水下分支河道沉積，并在強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境下反復(fù)遷移、疊置，在湖相泥巖之上沉積薄層粗粒物質(zhì)，整體來說，該地形控制下的淺水三角洲前緣水下分支河道極為發(fā)育，枯水期河流作用變?nèi)酰虏糠直┞兜乇?，大片泥炭沼澤形成，形成淺水三角洲湖泊沉積體系。淺水三角洲分支河道沉積體系的特點(diǎn)是沉積物主要為泥巖，厚度大，分布廣，且位于緩坡帶一側(cè)，沿緩坡上傾方向可實(shí)現(xiàn)有效封堵，頂封和側(cè)封條件好，在封堵方面有優(yōu)勢(shì)。在盆地中央斷裂的控制下，將淺水三角洲前緣砂體引入盆地中央沉積，形成多條分支河道，河道砂粒度較粗，物性較好，水下分支河道至“上游”緩坡帶一側(cè)的淺水三角洲砂體均是油氣潛力區(qū)，可形成有效儲(chǔ)集層，利于油氣的儲(chǔ)存（圖10，圖12）。兩種類型沉積體系儲(chǔ)蓋組合特征雖然不同，但其良好的配置關(guān)系都利于形成較大的儲(chǔ)量規(guī)模[14-17]。

圖12 西江主洼恩平組沉積相平面圖Fig.11 Sedimentary facies map of Enping Formation in Xijiang Main Depression

5 湖底分支河道成因的探討

恩平期湖盆邊緣整體構(gòu)造活動(dòng)不強(qiáng)烈，北東—北西向的斷裂活動(dòng)變?nèi)?，地形逐漸變緩，淺水三角洲沿湖盆邊緣發(fā)育，但隨著湖盆進(jìn)一步拉張變寬，湖盆中心可容空間變大，洼陷中央逐漸發(fā)育了一系列北東—南東—東西向的斷裂，這一系列生長(zhǎng)斷裂為淺水三角洲河道砂體“流向”洼陷中央提供了有利的途徑，斷裂活動(dòng)時(shí)地形坡度變陡，湖盆加深，河流作用增強(qiáng)，淺水三角洲前緣砂體受強(qiáng)水動(dòng)力的作用可沿?cái)嗔央A梯進(jìn)一步匯入湖盆，走向受斷裂控制的前緣砂體逐漸演變成水下分支河道，河道砂體粒度較粗，井壁芯上可見明顯沖刷面，伽馬曲線整體呈正旋回，粒度曲線以一懸一跳兩段式為主，地震剖面上也能見到河道下切產(chǎn)生的凹形反射；斷裂活動(dòng)變?nèi)鯐r(shí)，河流作用變?nèi)?，隨著地層不斷被沉積充填，湖平面相對(duì)下降，湖盆整體處于暴露氧化環(huán)境，主要發(fā)育泥炭沼澤，錄井上多見煤層，這種泥巖層、煤層與粗粒薄層砂體頻繁互層的現(xiàn)象，揭示了水上與水下環(huán)境頻繁切換，季節(jié)性洪水時(shí)常發(fā)生，物源供給較不穩(wěn)定，洪水期湖盆中央河道發(fā)育。

6 結(jié)論

（1）斷裂的活動(dòng)控制了三角洲的類型，同時(shí)也控制了砂體的展布形態(tài)。文昌期發(fā)育的平行狀、階梯狀及斜交狀斷層主要分布于盆地邊緣，使得緩坡帶地形變陡，砂體沿階梯或轉(zhuǎn)換帶交角處搬運(yùn)至湖盆，形成大型辮狀河三角洲沉積；恩平期發(fā)育的同向、反向及斜交狀斷層主要分布于盆地中央，雖然整體地形變緩，但湖盆內(nèi)部多期次發(fā)育的斷裂可為砂體流向湖盆中央提供通道，使得湖盆內(nèi)有粗粒沉積物出現(xiàn)，形成了水下分支河道極為發(fā)育的淺水三角洲沉積。

（2）兩種不同類型的緩坡三角洲沉積特征不同。淺水三角洲體系泥巖較為發(fā)育，可見薄層粗砂，煤層豐富，測(cè)井曲線多呈正韻律，有河道沖刷特征，顆粒分選、磨圓較好，地震剖面上見小型凹型反射特征；而辮狀河三角洲砂巖較為發(fā)育，砂體厚且粗，測(cè)井曲線多呈反韻律，顆粒分選、磨圓較差，地震剖面上以前積反射為主。

（3）富烴洼陷周邊的緩坡轉(zhuǎn)換帶可提供良好的側(cè)封條件，三角洲砂體特別是水下分支河道有良好的儲(chǔ)集條件，分流間灣泥、前三角洲泥或湖相泥能成為良好的蓋層，優(yōu)越的儲(chǔ)蓋配置條件使得西江主洼南部緩坡轉(zhuǎn)換帶恩平組和文昌組極具勘探潛力。