遼河?xùn)|部凹陷辮狀河三角洲沉積體系發(fā)現(xiàn)及其意義

樊愛萍　楊仁超　韓作振　蔡國剛　李春華

摘要：為查明遼河坳陷東部凹陷古近系有利儲集相帶類型和分布規(guī)律，以鉆井剖面、測井曲線分析、巖心觀察和粒度分析為基礎(chǔ)，對東部凹陷古近系沉積體系進(jìn)行了全面研究。確定東部凹陷西部斜坡帶具備辮狀河三角洲的形成條件，并確定了辮狀河三角洲沉積體系發(fā)育范圍和層位，識別了辮狀河三角洲沉積亞相及微相。研究認(rèn)為，東部凹陷古近系辮狀河三角洲沉積體系與構(gòu)造活動具有很好的耦合性，河流入口常位于構(gòu)造傳遞帶內(nèi)，斷層帶常為沉積(亞)相分界，構(gòu)造坡折帶為碎屑沉積物有利堆積場所，辮狀河三角洲前緣砂體為最有利的儲集相帶。

關(guān)鍵詞：遼河坳陷；東部凹陷；古近系；辮狀河三角洲；沉積體系

中圖分類號：TE212.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言

辮狀河三角洲(也稱辮狀三角洲)是由辮狀河體系(包括河流控制的潮濕氣候沖積扇和冰水沖積扇)前積到停滯水體中形成的富含砂和礫石的三角洲，其辮狀分流平原由單條或多條底負(fù)載河流提供物質(zhì)，是介于粗碎屑的扇三角洲和細(xì)碎屑的正常三角洲之間的一種特殊的三角洲類型，從而將辮狀河三角洲從扇三角洲中分離出來，對于儲層預(yù)測具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

遼河坳陷東部凹陷位于渤海灣盆地東北隅，郯廬斷裂從東部凹陷穿過，多級斷裂構(gòu)造將東部凹陷塑造為NE走向的狹長凹陷，長軸約130km，短軸平均僅為25km，面積約3000km²。東部凹陷構(gòu)造位置特殊、凹陷狹長、斷層復(fù)雜、巖漿活動頻繁、沉積相帶窄、相變快，復(fù)雜的石油地質(zhì)條件使儲層預(yù)測和油氣勘探的難度較大。因此，對沉積體系的認(rèn)識將直接關(guān)系該區(qū)油氣勘探開發(fā)。遼河坳陷東部凹陷古近紀(jì)巖相古地理研究發(fā)現(xiàn)，辮狀河三角洲沉積體系在東部凹陷西部斜坡帶廣泛發(fā)育，突破了前人關(guān)于該區(qū)古近系沉積體系的認(rèn)識，擴大了儲層預(yù)測和油氣勘探范圍。

1沉積背景特征

東部凹陷辮狀河三角洲沉積體系沉積區(qū)距中央凸起物源區(qū)一般為10～20km，盆地坡度一般小于10m／km，以巖漿巖和變質(zhì)巖為主體的中央凸起母巖區(qū)可為東部凹陷提供大量的碎屑物質(zhì)。古氣候資料分析表明，古近紀(jì)東部凹陷為亞熱帶溫暖潮濕一半干旱氣候，古氣候條件十分利于辮狀河三角洲發(fā)育，中央凸起低山一丘陵地帶可發(fā)育多條河流體系。古近紀(jì)東部凹陷構(gòu)造活動頻繁，在區(qū)域伸展作用背景下，發(fā)育多條SE傾向正斷層，將工區(qū)塑造為多級斷裂分割的較寬緩斜坡。山區(qū)河流沖出山口后，由于坡度降低，流速減緩，大量碎屑物質(zhì)在山口堆積，形成沖積扇。由于西部斜坡帶地形較寬緩，加之沖積扇與湖泊間為寬緩的沖洪積平原所分割，難以形成扇三角洲。沖積扇末端，辮狀溝道不斷分叉、匯合，逐漸演化為辮狀河。辮狀河流進(jìn)入東部凹陷湖泊后，形成廣泛分布的辮狀河三角洲沉積體系。因此，東部凹陷西部斜坡帶具備發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系的條件。

2辮狀河三角洲沉積體系

2.1辮狀河三角洲平原

辮狀河三角洲平原亞相主要由分流河道和河漫灘組成，潮濕氣候條件下可有河漫沼澤沉積。高度的河道化、持續(xù)深切的水流、良好的側(cè)向連續(xù)性是平原亞相的典型特征。分流河道沉積以雜色、粒粗沉積為主，分選較差、不穩(wěn)定礦物含量高，底部發(fā)育沖刷充填構(gòu)造。分流河道充填物寬厚比較大，剖面呈透鏡狀，沉積巖性以大型交錯層理、平行層理礫巖、砂巖及塊狀砂礫巖較常見。

辮狀河三角洲平原沉積與辮狀河沉積具有繼承性，不同之處在于辮狀分流河道數(shù)目增加，分流河道是辮狀河三角洲平原亞相內(nèi)最主要的沉積類型，構(gòu)成主要的地貌單元，較河漫灘也更為發(fā)育。分流河道沉積巖性主要由含礫砂巖、中一粗粒砂巖組成，單層砂體常具向上變細(xì)正粒序，但受多期辮狀分流河道切割疊置影響，測井曲線上常表現(xiàn)為齒化的鐘形。存半干旱氣候條件下，河漫灘發(fā)育紫紅色泥質(zhì)沉積物。

2.2辮狀河三角洲前緣

辮狀河三角洲前緣亞相主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)沙壩、席狀砂和分流間灣等沉積微相(圖1)。

(1)水下分流河道是三角洲平原辮狀河道在水下的延伸部分，是辮狀河三角洲的主體沉積之一，沉積物粒度較細(xì)，其他沉積特征與辮狀河道極為相似。整體上向上粒度變細(xì)，單砂體厚度減薄，測井曲線上常表現(xiàn)為齒化的鐘形。

(2)河口壩是水下分流河道攜帶的砂質(zhì)載荷由于流速降低在河口處形成的沉積。一方面，由于流體能量較強，辮狀分流河道入湖后并不立即發(fā)生沉積作用，而是在水下繼續(xù)延伸一段距離，因此。河口壩多發(fā)育于離湖岸線較遠(yuǎn)處；另一方面，由于辮狀河三角洲通常由湍急洪水或山區(qū)河流控制，水下分流河道遷移性較強，河口穩(wěn)定較差，難以形成正常三角洲前緣的大型河口壩，故辮狀河三角洲前緣河口壩往往不發(fā)育或發(fā)育規(guī)模較小。沉積巖性主要為砂巖，也可見含礫砂巖和粉砂巖，垂向上常呈下細(xì)上粗的反粒序，砂體內(nèi)部發(fā)育平行層理和交錯

(3)遠(yuǎn)沙壩與河口壩為連續(xù)沉積，位于河口壩的末端。相比河口壩沉積，遠(yuǎn)沙壩沉積砂體厚度較薄，巖性較細(xì)，多為細(xì)砂巖和粉砂巖。

(4)席狀砂為三角洲前緣連片分布的砂體，形成于波浪作用較強的沉積環(huán)境。為先期形成的水下分流河道、河口壩等砂體被較強的波浪改造，發(fā)生橫向遷移，并連接成片形成席狀沉積。沉積砂體一般為粒度較細(xì)的砂巖、粉砂巖，常與泥巖互層，顆粒分選性和磨圓度較好，測井曲線上常呈指狀。

(5)分流間灣沉積以懸浮沉降為主，沉積巖性一般為暗色泥巖，含粉砂泥巖及含泥粉砂巖，常發(fā)育水平層理和小型沙紋層理。河道間沉積泥巖中常夾漫溢成因孤立砂體，巖性變化較大，含礫砂巖至粉砂巖均有可能，砂巖結(jié)構(gòu)成熟度一般較低。

2.3前辮狀河三角洲亞相

前辮狀河三角洲沉積主要為深色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，可見水平層理。當(dāng)辮狀河三角洲前緣沉積速度較快時可形成滑塌成因濁積砂礫巖體，常被包裹于前辮狀河三角洲或湖湘泥質(zhì)沉積中。前三角洲沉積厚度一般較小，儲集砂體相對不發(fā)育，測井曲線一般較平直，或表現(xiàn)為微齒化的漏斗狀。

3沉積相帶分布

通過對東部凹陷古近系地震剖面解釋、典型井測井曲線和巖性剖面分析、巖心觀察、巖性統(tǒng)計分析及系列巖相古地理編圖，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景、構(gòu)造演化特征及古氣候變遷研究結(jié)果，認(rèn)為遼河坳陷東部凹陷辮狀河三角洲沉積體系的主要發(fā)育于古近系沙河街組沙三上亞段、沙一段和和東營組東二段。

3.1沙三上亞段

沙三七亞段辮狀河三角洲沉積主要發(fā)育于西部斜坡帶北部，鐵匠爐一大灣北部一茨愉坨一彰驛站一帶。經(jīng)歷沙三巾段沉積期的大規(guī)模湖侵作片J之后，隨著伸展構(gòu)造活動趨于微弱，基底下沉緩慢，陸源碎屑沉積體系不斷向盆地內(nèi)部拓展，湖泊水體不斷萎縮，來源于中央凸起帶的沖積扇逐漸過渡為辮狀河，辮狀河直接進(jìn)入湖盆，形成辮狀河三角洲沉積。沙三上亞段辮狀河三角洲沉積砂巖一般粒

度較粗，沉積厚度較大，砂巖厚度一般為100～200m，為東部凹陷主要有利儲集相帶之一。

3.2沙一段

東部凹陷辮狀河三角洲沉積在沙一段沉積期進(jìn)入盆地腹地后，由于坡度進(jìn)一步變緩，沖積扇逐漸演變?yōu)檗p狀河沉積。因構(gòu)造傳遞帶常為地勢低洼之處，放河流入湖口常位于構(gòu)造傳遞帶內(nèi)。因斷層附近坡降較大，沿斷層走向方向常常為沉積最為發(fā)育：沙一下亞段沉積期，湖泊水體較淺，湖泊范圍較小，辮狀河三角洲沉積主要分布于鐵匠廬一大灣一朱家房子一老觀坨一肖寨門一帶；沙一中亞段沉積期，隨著基底的下沉，發(fā)生較大規(guī)模湖侵，辮狀河三角洲沉積在西部斜坡帶廣泛分布，新開、黃金帶、于樓、熱河臺、茨榆坨等地也均發(fā)育較大規(guī)模辮狀河三角洲沉積；沙一上亞段沉積格局與沙三中亞段基本一致，但隨著盆地充填作用的不斷進(jìn)行，湖泊水體逐漸變淺，以進(jìn)積沉積作用為主的辮狀河三角洲的沉積規(guī)模較大。

3.3東二段

東營組二段沉積期，盆地在強烈的走滑作用下，基底再次發(fā)生沉降，湖侵作用再次發(fā)生。東一期普遍發(fā)育于西部緩坡帶的辮狀河流體系，受湖侵作用的影響，垂向相變?yōu)檗p狀河三角洲，造成本期辮狀河三角洲沉積體系在東部凹陷西部斜坡董家崗以北地區(qū)再次發(fā)育，主要分布于董家崗、鐵匠廬、大灣、老觀坨、茨榆坨及頭臺子等地。

4沉積模式

遼河坳陷東部凹陷西部斜坡帶辮狀河三角洲沉積體系廣泛發(fā)育，總結(jié)其發(fā)育模式如圖2所示：來自中央凸起的山區(qū)河流首先在山口形成沖積扇，(亞)相的分界處。多級正斷層產(chǎn)生的構(gòu)造斜坡帶增加了沉積物可容納空問，使碎屑沉積物多堆積于靠近構(gòu)造傳遞帶附近的斜坡帶上。陸相濱淺湖沉積中，由于湖泊水體較淺，可容納空間較小，辮狀河三角洲可以快速向前推進(jìn)，加之湖水范圍受構(gòu)造運動、古氣候、物源供給等多重因素影響，湖泊的范圍在較長的地質(zhì)歷史中常發(fā)生較大規(guī)模的進(jìn)退轉(zhuǎn)換，故辮狀河三角洲前緣砂體可以延伸較遠(yuǎn)，尤其在湖泊相對枯水期，辮狀河三角洲前緣常能延伸形成較大規(guī)模的鳥足狀建設(shè)性三角洲。

5地質(zhì)意義

辮狀河三角洲沉積體系的發(fā)現(xiàn)，對于遼河坳陷東部凹陷古近系油氣勘探、開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。①與扇三角洲相比，辮狀河三角洲發(fā)育規(guī)模較大，砂體分布范圍廣，砂體厚度大，拓展了東部凹陷儲集砂體的預(yù)測范圍，擴大了勘探靶區(qū)；②辮狀河三角洲有相對穩(wěn)定的河口，砂體分布范圍易確定，勘探風(fēng)險相對扇三角洲較低；③辮狀河三角洲沉積巖性以砂礫巖、粗粒砂巖為主，與扇三角洲相比，辮狀河三角洲沉積砂巖分選好，磨圓度高，雜基含量少，成分成熟度高，儲層物性好，儲層評價表明，東部凹陷辮狀河三角洲沉積砂體一般為I類儲層，辮狀河三角洲前緣砂體則以IA類為主，是東部凹陷古近系最為有利的儲集相帶。

6結(jié)論

(1)遼河坳陷東部凹陷西部斜坡帶斷裂構(gòu)造活動較強，地形坡度寬緩，湖岸線距離中央凸起物源距離較大，加之亞熱帶溫暖潮濕一半干旱型古氣候，使東部凹陷西部斜坡帶具備了廣泛發(fā)育辮狀河三角洲沉積的有利條件。

(2)沉積相研究表明，遼河坳陷東部凹陷古近系辮狀河三角洲由三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相組成，發(fā)育分流河道、河漫灘、水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂和分流間灣等沉積微相，并確定了其沉積模式。

(3)沉積相分布研究表明，東部凹陷辮狀河三角洲主要發(fā)育于古近系沙河街組沙三上亞段、沙一段和東營組東二段，平面上，主要分布于靠近中央凸起帶的西部斜坡帶。

(4)東部凹陷古近系辮狀河三角洲沉積體系的發(fā)現(xiàn)突破了前人關(guān)于該區(qū)沉積體系為扇三角洲的傳統(tǒng)認(rèn)識，從而擴大了儲層預(yù)測和油氣勘探的范圍，為進(jìn)一步的勘探、開發(fā)工作指明了方向。

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編輯董志剛