裂陷晚期淺水三角洲沉積特征及其分布規(guī)律
——以印度尼西亞Sunda盆地漸新統(tǒng)上段為例

姜 輝

（ 中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司 ）

通常意義上認(rèn)為，淺水三角洲指發(fā)育于水體較淺、地形平緩、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定、沉降較為緩慢條件下形成的三角洲［1-5］。Fisk最早提出了淺水三角洲的概念，Donaldon等發(fā)現(xiàn)水深是一個(gè)重要控制因素并進(jìn)一步總結(jié)了淺水三角洲的概念，水體深度是控制淺水三角洲發(fā)育的首要因素的觀點(diǎn)已得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)可，但關(guān)于“淺水”的界定尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)；此外湖（海）盆底部地形及坡度、湖（海）平面變化、沉積物注入量、氣候等也是影響淺水三角洲發(fā)育與展布的重要因素［6-9］，梅志超、樓章華、鄒才能、趙翰卿、朱偉林等分別從淺水三角洲相序及沉積格架、物理介質(zhì)對(duì)水體環(huán)境的控制作用、砂體分布規(guī)律、沉積模式及其亞模式分類、儲(chǔ)層與油氣勘探的關(guān)系等方面進(jìn)行了深入探討［10-14］。淺水三角洲從成因上屬于河控三角洲，特別是大型淺水三角洲沉積體主要發(fā)育在地勢(shì)平緩的淺海區(qū)、淺水湖盆或湖盆的淺水區(qū)，這也是目前發(fā)現(xiàn)該類型三角洲主要集中在沉降緩慢且穩(wěn)定的陸表海、坳陷盆地的主要原因之一［15-16］。

裂谷盆地或斷陷湖盆在國(guó)內(nèi)外分布廣泛，構(gòu)造沉積類型多樣、與油氣成藏關(guān)系密切，但目前對(duì)于裂谷盆地裂陷晚期或斷陷盆地坳陷期淺水三角洲的形成條件、演化發(fā)育、沉積展布卻鮮有深入研究。大部分裂谷盆地或斷陷盆地在其主要演化階段難以滿足淺水三角洲關(guān)于水體深度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等條件，但到了裂谷盆地裂陷晚期或斷陷盆地坳陷期，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)持續(xù)減弱，沉積填平補(bǔ)齊作用增強(qiáng)，可容空間逐漸減小，特別是在盆地緩坡帶可形成大面積寬緩淺水區(qū)域，在物源供應(yīng)充足的情況下也能發(fā)育一定規(guī)模的淺水三角洲。本文期冀通過(guò)Sunda盆地C油田內(nèi)4口取心井（巖心118m）、46口測(cè)錄井和146.6km2三維地震資料并結(jié)合前人研究成果［17-20］，嘗試解構(gòu)裂谷盆地裂陷晚期淺水三角洲沉積格架及其展布規(guī)律。

1 淺水三角洲沉積微相及相標(biāo)志

Sunda盆地位于印度尼西亞蘇門答臘島與爪哇島之間海峽的北部，盆地呈南北向展布，面積約7000km2。該盆地古近紀(jì)漸新世時(shí)發(fā)育為半地塹結(jié)構(gòu)的裂谷盆地，由多個(gè)凹陷組成（圖1）；沉積了一套陸相碎屑巖，中心最大沉積厚度可達(dá)5000m。盆地在漸新世裂陷期可細(xì)分為3個(gè)演化階段［21］：初始裂陷期，相當(dāng)于Banuwati組沉積時(shí)期（約34.5—32Ma）；裂陷擴(kuò)張期，相當(dāng)于Tarlang組Zelda中下段沉積時(shí)期（約32—27Ma）；裂陷晚期，相當(dāng)于Tarlang組Zelda上段沉積時(shí)期（約27—24.6Ma）。盆地構(gòu)造裂陷持續(xù)時(shí)間短（9.9Ma），湖盆面積較小且“窄而淺”，在裂陷晚期從西部斜坡和南部隆起發(fā)育兩支具淺水特征的三角洲。

圖1 Sunda盆地構(gòu)造區(qū)劃圖

綜合運(yùn)用巖心資料及粒度分析、鉆井、測(cè)井、錄井等數(shù)據(jù)，漸新統(tǒng)上段發(fā)育的淺水三角洲主體為頂積層砂體（三角洲平原亞相），前積層砂體和底積層（三角洲前緣及前三角洲）發(fā)育不完全，其中三角洲平原亞相可識(shí)別出分流河道、分流間灣、天然堤、岸后沼澤等微相。地震剖面上整體表現(xiàn)為一系列外形呈楔狀、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)為疊瓦狀的前積結(jié)構(gòu)，中振幅、中—弱連續(xù)性、中—低頻率，反映出緩坡區(qū)或淺水區(qū)強(qiáng)水流進(jìn)積作用。由于水淺坡緩，三角洲前端滑塌濁積扇、遠(yuǎn)岸濁積扇等重力流沉積不發(fā)育，這是湖底地形平坦、河口區(qū)水動(dòng)力作用不強(qiáng)，季節(jié)性沉積砂體向前遞進(jìn)式延伸并呈條帶狀、齒陀狀入湖的綜合反映［22］。

1.1 分流河道

分流河道是該淺水三角洲的主體，物源方向?yàn)槲鞅毕?，巖性以中砂巖、粗砂巖、礫質(zhì)砂巖為主，具板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理（圖2a）；底部與下伏巖層呈侵蝕沖刷接觸，含植物根莖等殘留沉積物，反映了季節(jié)性高能較強(qiáng)水流沉積特征。粒度概率累積曲線以兩段式為主（跳躍段含量較大），部分為三段式（滾動(dòng)段發(fā)育規(guī)模?。?；測(cè)井曲線表現(xiàn)為鐘形、箱形或復(fù)合鐘箱形（圖3a）。與常規(guī)三角洲不同之處，該淺水三角洲在頂積層部分水淺流急，側(cè)向水體易遷移擺動(dòng)；水動(dòng)力條件以脈狀牽引流為主，少部分為發(fā)散徑流，分流河道既是沉積卸載終端也是砂體過(guò)路沖刷通道。

1.2 天然堤

天然堤分布于分流河道兩側(cè)，由季節(jié)性河流洪水期漫出淤積而成；巖性以粉砂巖和粉砂質(zhì)黏土巖為主，向河道兩側(cè)逐漸變細(xì)變薄，發(fā)育平行層理和波狀交錯(cuò)層理（圖2b），可見(jiàn)植屑、植根、潛穴等。粒度概率累積曲線以三段式為主（跳躍段規(guī)模不大）；測(cè)井曲線表現(xiàn)為指狀或鋸齒狀特征（圖3b）。淺水環(huán)境中季節(jié)性曲流河、辮狀河多次改道入湖，河床摩擦力使得水體動(dòng)能降低、攜載能量降低，隨著河道砂體不斷遷移堆積，可發(fā)展成多個(gè)不同規(guī)模的“富砂”天然堤。

圖2 Sunda盆地典型巖心沉積微相

圖3 Sunda盆地沉積測(cè)井相模板

1.3 分流間灣

分流間灣主要存在于分流河道中間地勢(shì)低凹處，與湖水連通；巖性以泥質(zhì)沉積為主，含少量薄層狀或透鏡狀泥質(zhì)粉砂巖夾層，平行層理或水平層理發(fā)育（圖2c）；向湖推進(jìn)一側(cè)易形成一系列尖端指向陸地的楔形泥質(zhì)沉積體，俗稱“泥楔”；植物碎片含量較多，生物擾動(dòng)也較強(qiáng)，可見(jiàn)生物化石。粒度概率累積曲線以兩段式為主（懸浮段含量較大）；測(cè)井曲線表現(xiàn)與泥巖段相似，光滑或微齒狀（圖3c）。

1.4 岸后沼澤

岸后沼澤為分流河道外側(cè)廣大周期性水淹的低洼區(qū)域，植物繁茂，屬弱還原環(huán)境；巖性主要為暗色有機(jī)質(zhì)泥巖、泥炭或褐煤沉積，夾洪水沉積的薄層粉砂巖；可見(jiàn)塊狀層理和水平層理（圖2d），生物擾動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育潛穴；含植屑、植根、介形蟲、菱鐵礦等。粒度概率累積曲線以兩段式為主（懸浮段含量較大）；測(cè)井曲線主要呈微齒狀（圖3d）。淺水三角洲岸后沼澤較常規(guī)三角洲更為發(fā)育：湖平面上升期，當(dāng)三角洲進(jìn)積速度小于湖平面上升速度時(shí)，三角洲朵葉體逐漸廢棄，迅速被沼澤化進(jìn)而成為重要的聚煤場(chǎng)所［23-25］；湖平面下降期，河流下切作用增強(qiáng)，對(duì)廢棄的三角洲朵葉體進(jìn)行重新改造或由決口等方式產(chǎn)生新的朵葉體向湖盆進(jìn)積［26-27］。

1.5 三角洲前緣及前三角洲

Sunda盆地三角洲前緣各微相砂體很可能由于水位周期性暴露于地表而沉積不充分，發(fā)育范圍局限、縱向厚度較薄，與前三角洲交織在一起以泥質(zhì)以及粉砂質(zhì)泥沉積為主；可見(jiàn)水平層理、平行層理或塊狀層理（圖2e），發(fā)育多種生物擾動(dòng)構(gòu)造和底棲潛穴。粒度概率累積曲線為兩段式（懸浮段含量大）；測(cè)井曲線表現(xiàn)為光滑或微齒狀（圖3e）。

2 淺水三角洲沉積展布格局

Sunda盆地裂陷晚期，沉降速率明顯減小，均夷作用增強(qiáng)，氣候相對(duì)潮濕，物源供給充足。盆地西部斜坡和南部隆起發(fā)育兩支淺水三角洲（圖4），西北向短軸發(fā)育的三角洲規(guī)模較大，3條主干分流河道在湖盆內(nèi)延伸較遠(yuǎn)，向東分別推進(jìn)到北部凹陷、Yani凹陷和Rosalia凹陷，平面上呈齒陀狀或條帶狀；分流河道砂體橫向變化快，兼具部分曲流河特征，中間夾大片泥質(zhì)分流間灣；河道外側(cè)皆發(fā)育“富砂”天然堤，砂體厚度為7～10m，平均含砂率達(dá)52.5%。

圖4 Sunda盆地裂陷晚期沉積相圖

南部長(zhǎng)軸發(fā)育的三角洲規(guī)模較小，主體展布于Zelda凹陷，平面上主要呈朵葉狀突進(jìn)，反映出物源供給在漸新世晚期更為充足、河道砂體推進(jìn)速度相對(duì)更快，沿長(zhǎng)軸方向不斷進(jìn)積到盆地腹部；天然堤主要分布于Zelda凹陷西側(cè)，砂體厚度為8～15m，平均含砂率可達(dá)61.3%。由于天然堤砂質(zhì)含量較高、發(fā)育較為穩(wěn)定，分流河道側(cè)向加積作用有限，決口扇并不發(fā)育。

兩支淺水三角洲外側(cè)更大范圍分布岸后沼澤，占據(jù)了盆地的廣大區(qū)域；內(nèi)側(cè)則形成形狀不規(guī)則的分流間灣。淺水三角洲中沼澤的分布更為廣泛，其原因在于：一方面，分流河道外側(cè)邊緣部位在水淺之處更易于淤塞沉積而形成天然堤，隨分流河道和“富砂”天然堤砂體不斷推進(jìn)，河道間洼地逐漸暴露水面而形成沼澤；另一方面，在湖平面上升時(shí)新產(chǎn)生的三角洲前緣水下分流河道、水下天然堤、河口壩等沉積微相，當(dāng)湖平面再次下降時(shí)充填在廢棄的三角洲朵葉體上并隨著水位的波動(dòng)而逐漸沼澤化。

Sunda盆地裂陷晚期氣候溫和濕潤(rùn)，受盆地?cái)嗔鸦顒?dòng)整體萎縮與控盆斷裂相伴生的次級(jí)斷裂活動(dòng)性減弱影響，以季節(jié)性牽引流為主的沉積作用占據(jù)盆地充填的主導(dǎo)地位。由于“盆淺、坡緩、水急”，三角洲砂體向盆內(nèi)推進(jìn)較為迅速，部分分流河道和天然堤可能延伸為水下分流河道和水下天然堤；也有觀點(diǎn)認(rèn)為［28］，三角洲前緣各微相砂體實(shí)際上是水位降低、河床底部暴露、河流下切時(shí)充填形成，在水位上升時(shí)又周期性地沉沒(méi)于水下。據(jù)此，裂陷晚期/坳陷期淺水三角洲中水下分流河道和水下天然堤只是低水位期三角洲平原上分流河道和天然堤在高水位期的非同期產(chǎn)物，換句話說(shuō)該淺水三角洲中前緣砂體不甚發(fā)育，和前三角洲一起構(gòu)成以泥質(zhì)沉積為主集中分布在盆地東部，這也直接導(dǎo)致滑塌濁積扇等重力流沉積在該區(qū)不發(fā)育。

3 與正常三角洲沉積差異

Sunda盆地裂陷晚期淺水三角洲與其他大型淺水三角洲、正常三角洲相比，具有明顯差異（表1），主要表現(xiàn)在以下幾方面：①沉積構(gòu)型受控于“坡緩水淺”的淺地表徑流牽引入湖水動(dòng)力環(huán)境，分流河道或天然堤走勢(shì)塑造砂體平面展布格局，砂體剖面形態(tài)也因此更加多樣化；前積層及其以下部分往往由于周期性暴露和充填而逐漸沼澤化，因此較正常三角洲而言岸后沼澤更為發(fā)育，煤系地層分布更廣。②河口區(qū)動(dòng)力機(jī)制主要由發(fā)散徑流與脈狀牽引流水動(dòng)力、河床摩擦力、河面上空氣摩擦力構(gòu)成，地形坡度造成的重力驅(qū)動(dòng)力以及波浪和潮汐作用較弱；特別是水體過(guò)淺導(dǎo)致重力沉積機(jī)制不甚發(fā)育。③Sunda盆地裂陷晚期淺水三角洲富砂微相主要為分流河道和天然堤，分流河道既是沉積卸載終端也是砂體過(guò)路沖刷通道；河床摩擦使得水體動(dòng)能降低、攜載能量降低、砂體沉積下來(lái)形成多個(gè)小型河間沙壩，隨沉積物遷移擺動(dòng)不斷向上堆積，使得原來(lái)的河間沙壩漸次湮滅而逐漸發(fā)展成“富砂”天然堤，這也是該類淺水三角洲與其他大型淺水三角洲、正常三角洲沉積差異之處。④氣候是影響淺水三角洲砂體形態(tài)的主導(dǎo)因素之一，干旱條件下，水分子熱擴(kuò)散力影響增強(qiáng)，湖泊收縮水體更淺，季節(jié)性河流攜帶碎屑物質(zhì)較長(zhǎng)距離搬運(yùn)，形成三角洲平原占主體的鋸齒席狀、朵葉狀淺水三角洲；濕潤(rùn)條件下，湖泊擴(kuò)張冷凝作用增強(qiáng)，受湖泊頂托作用影響，河道頻繁分叉、改道，形成三角洲平原及前緣占主體的齒陀狀、條帶狀或枝狀淺水三角洲，這一點(diǎn)在裂陷晚期/坳陷期淺水三角洲中尤為明顯。

表1 裂陷晚期淺水三角洲與大型淺水三角洲、正常三角洲比較簡(jiǎn)表

4 初步認(rèn)識(shí)

裂陷晚期淺水三角洲為油氣藏特別是隱蔽巖性油氣藏勘探開(kāi)啟了新的領(lǐng)域。中國(guó)陸相地層經(jīng)歷了多期構(gòu)造旋回和熱演化，疊置裂谷或中小型斷陷湖盆在時(shí)空上廣泛分布，為淺水三角洲、超淺水三角洲的出現(xiàn)提供了廣闊的可能。裂陷晚期淺水三角洲確認(rèn)的重要意義在于其沉積特征既不同于河流相沉積，也不同于正常三角洲及其他大型淺水三角洲沉積，其相組合以三角洲平原占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，垂向相序往往發(fā)育不完整；分流河道下切作用不明顯、分叉明顯、砂體席狀化程度高、側(cè)向連通性好；富砂天然堤發(fā)育且具有明顯方向性，可作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；岸后沼澤極其發(fā)育，往往形成配置良好的蓋層。此外，盆地裂陷晚期常發(fā)育走滑斷層或兼具走滑性質(zhì)的伴生斷層，有利于形成多種巖性圈閉并構(gòu)建油氣運(yùn)移通道。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外勘探實(shí)踐已證實(shí)，裂陷晚期淺水三角洲良好的儲(chǔ)、蓋配置關(guān)系與烴類流體運(yùn)移耦合形成的油氣藏往往蘊(yùn)藏相當(dāng)可觀的地質(zhì)儲(chǔ)量。