歧口凹陷緩坡帶層序地層模式

孟繁有，李 勇，何 川，肖敦清，蒲秀剛，袁淑琴，劉子藏

(1.中國石油大學地球科學學院，北京 102249;2.成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059;3.大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

歧口凹陷緩坡帶層序地層模式

孟繁有1，李 勇2，何 川3，肖敦清3，蒲秀剛3，袁淑琴3，劉子藏3

(1.中國石油大學地球科學學院，北京 102249;2.成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059;3.大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

根據(jù)層序地層學原理及構造－沉積關系，對歧口凹陷緩坡帶構造樣式和層序地層模式進行研究，并分析二者之間的相互關系。依據(jù)構造特征將歧口凹陷緩坡帶劃分為外帶、中帶、內帶3個構造地貌單元，進而將其分為低角度－多斷－斜坡型緩坡、低角度－多斷－單坡折型緩坡和高角度－多斷－多坡折型緩坡3種緩坡構造樣式。在歧口凹陷緩坡帶沙河街組內部劃分6個二級層序和16個三級層序，建立其層序格架，闡明其內部沉積特征。針對3種不同類型的緩坡，分析構造控制下的沉積層序展布特征。結果表明:層序具有不完整性，低位體系域較不發(fā)育，湖侵體系域和高位體系域分布廣泛;在空間上，由北向南層序的數(shù)量減少，厚度減薄，各層序的完整程度也降低;緩坡構造樣式控制層序類型和地層結構。

坡折帶;層序地層;構造樣式;沙河街組;緩坡帶;歧口凹陷

中國東部中、新生代陸相斷陷盆地一般可劃分為緩坡帶、深陷帶和陡坡帶3個構造單元。陡坡帶的低位扇可作為油氣的良好儲層，是油氣勘探的重要領域，因此陡坡帶的研究較多，理論、技術相對成熟［1-3］。近年來，緩坡帶也逐漸進行了油氣勘探和開發(fā)，開始探索緩坡帶的構造樣式和油氣分布規(guī)律［4-8］，分析緩坡帶的層序地層、沉積模式［9-10］和物源體系模式［11］，探索緩坡帶沉積體系與成藏動力學［8，12］。相對陡坡帶而言，緩坡帶的同沉積斷裂規(guī)模小，易被忽視，但其對層序和沉積體系域的控制卻仍然十分顯著。筆者以歧口凹陷為例，分析在緩坡帶背景下坡折帶對層序類型、地層結構特征的控制作用，探索不同類型坡折帶的沉積層序模式，總結緩坡帶上同沉積斷裂形成的構造坡折帶對盆地充填可容納空間和對低位域、高位域三角洲—岸線體系的發(fā)育部位的制約作用，以及對沉積體系的發(fā)育和砂體分布的控制作用。

1 構造特征與樣式

歧口凹陷位于渤海灣盆地中西部，由陡坡帶、緩坡區(qū)和深陷區(qū)3個構造單元組成。緩坡帶位于埕寧隆起與岐口凹陷之間(圖1)，整體為一個北西傾的單斜，包括埕寧隆起剝蝕區(qū)、緩坡區(qū)和深陷區(qū)(岐口凹陷)3個部分。平面上，斷裂呈帚狀或雁列狀組合;剖面上，斷裂具多米諾式斷階結構，屬于多級低角度緩坡。緩坡帶被正斷層分割成外帶、中帶、內帶3個單元(圖1)。

古近系沙河街組是歧口凹陷緩坡帶最重要的勘探目的層系，地層厚度0～1.6 km，由南向北逐步增厚，自下而上為沙三段、沙二段和沙一段。沙河街期發(fā)育西部、中部和東部3個物源(圖2)，呈東西向線狀分布，水系的軸向垂直于主要構造線，由南向北，發(fā)育辮狀河三角洲—灘壩—湖泊—濁積扇沉積體系［11-12］。

圖1 歧口凹陷緩坡帶構造格架Fig.1 Tectonic framework of gentle slope(Ramp)in Qikou depression

圖2 歧口凹陷緩坡帶古近系沙河街組沉積體系展布Fig.2 Dispersal pattern of sandstone bodies in Shahejie formation on gentle slope(Ramp)in Qikou depression

在恢復歧口凹陷緩坡帶的古構造與古地貌基礎 上，依據(jù)緩坡帶同生斷裂、階狀斷面，將歧口凹陷緩坡帶分為西部的低角度－多斷－單坡折型緩坡、中部的低角度－多斷－斜坡型緩坡和東部的高角度－多斷－多坡折型緩坡3種類型(圖3，其中SB為層序界面，LST為低位體系域，EST為湖侵體系域，HST為高位體系域，Mfs為最大湖泛面，Bdp為辮狀河三角洲平原亞相，Bdf為辮狀河三角洲前緣亞相，Lf為濁積扇，Wf為下切谷及下切水道)。

圖3 歧口凹陷緩坡帶坡折類型及層序地層模式Fig.3 Sequence stratigraphic model on gentle slope(Ramp)in Qikou depression

(1)低角度－多斷－單坡折型緩坡帶主要發(fā)育于寬度窄、坡度陡的西部，是由一系列南高北低的盆傾斷層組成的斷階帶。從埕寧隆起至湖盆中心水平距離與湖盆深度的比值大于5(地層傾角小于10°)，坡度不穩(wěn)定，在坡折帶明顯變陡。主控斷層活動性強，控制了構造坡折帶的形成及沉積體系的展布，斷層兩盤的沉積厚度有明顯差別。

(2)低角度－多斷－斜坡型緩坡帶位于寬度較大、坡度較緩的中部，是由多條同傾斷層組成的斷階帶。斷層活動性弱，從埕寧隆起至湖盆中心水平距離與湖盆深度的比值大于7(地層傾角小于8°)，坡度一般小于8°，坡度較為穩(wěn)定，未形成明顯的坡折帶。該地區(qū)沉積中斷明顯，地層發(fā)育不全，主要受湖平面升降的控制，構造因素影響較小。

(3)高角度－多斷－多坡折型緩坡帶發(fā)育于寬度最窄、坡度最陡的東部，由兩條活動強度很大的盆傾同沉積斷層控制形成，兩條斷層分別形成凸緣坡折帶和臨洼坡折帶。從凸起至湖盆中心水平距離與湖盆深度的比值小于5，坡度一般大于10°，最大可達30°左右，形成高角度的緩坡，坡度不穩(wěn)定，在坡折帶明顯變陡。在多條斷層控制下，形成多級構造坡折帶，由多條二、三級斷層構成帚狀組合的主要斷層控制了砂體的厚度及分布。

2 層序地層劃分與格架

在對地震剖面、測井曲線和巖心研究的基礎上，以不整合面和上超面將沙河街組劃分為6個三級層序(SQ1～SQ6，圖4)，以湖泛面和地層疊加方式劃分了體系域。

(1)SQ1層序。SQ1相當于沙三下亞段(圖4，圖5)，為一套泥巖夾砂礫巖組合。層序底界面(SB1)為沙河街組與下伏地層間的區(qū)域性不整合(T6)。界面之上為灰白、灰綠色粗粒塊狀砂巖或礫巖，界面之下為中生界雜色泥巖。垂向上，該層序為退積－加積－進積結構，退積序列的厚度大于進積序列，發(fā)育低位體系域、湖侵體系域和高位體系域，最大湖泛面位于油頁巖部位。低位體系域以退積型辮狀河三角洲沉積體系為主，湖侵體系域以深湖泥巖和油頁巖為特征，高位體系域以進積型辮狀河三角洲沉積體系為主。層序厚度內帶厚、中帶薄、外帶缺失，內帶層序完整、中帶以湖侵體系域為主，低位和高位體系域不完整。

圖4 歧口凹陷緩坡帶層序地層綜合柱狀圖Fig.4 Comprehensive sequence stratigraphic columnar section of gentle slope(Ramp)in Qikou depression

圖5 歧口凹陷緩坡帶中帶層序結構Fig.5 Sequence stratigraphic texture on the middle belt of gentle slope(Ramp)in Qikou depression

(2)SQ2層序。SQ2相當于沙三上亞段(圖4)，為一套泥巖夾砂礫巖組合。層序底界面(SB2)為一巖性轉換面，以沙三上亞段中的油頁巖為標志，與下伏地層呈角度不整合(中帶)－整合(內帶)接觸。垂向上，該層序為退積－加積－進積結構，旋回對稱性較好，發(fā)育低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。低位體系域以辮狀河三角洲沉積為主，湖侵及高位體系域以砂壩為主。層序厚度同樣為內帶厚、中帶薄、外帶缺失，內帶層序完整。中帶以辮狀河三角洲沉積體系和灘壩沉積體系為主，內帶以淺湖和深湖泥巖和濁積扇為主。

(3)SQ3層序。SQ3相當于沙二下亞段(圖4、圖5)，為一套灰色、深灰色泥巖夾砂巖組合。層序底界面(SB3)為沙二和沙三段間的不整合面(T5)。垂向上，該層序為退積－加積－進積結構，湖侵和高位體系域發(fā)育，低位體系域不發(fā)育。湖侵體系域發(fā)育厚度較大的砂壩。該層序僅分布于趙北－羊二莊斷層以北地區(qū)的中帶內側和內帶，外帶和中帶外側均缺失。

(4)SQ4層序。SQ4相當于沙二上亞段(圖4)，為一套灰色、深灰色泥巖夾砂巖組合。層序底界面(SB4)為沙二段內部的巖性轉換面，界面上下呈整合(內帶)－平行不整合－角度不整合(中帶)接觸。垂向上，該層序為退積－加積－進積結構，湖侵和高位體系域發(fā)育，低位體系域不發(fā)育，整體繼承了SQ3的空間分布特征。

(5)SQ5層序。SQ5相當于沙一下亞段(圖4、圖5)，為一套深灰色泥巖夾灰色薄層砂巖、褐色油頁巖、泥質白云巖、白云質泥巖。層序底界面(SB5)為沙二和沙一段間整合面(內帶)－平行不整合面(外帶、中帶)(T4)。垂向上，該層序發(fā)育加積－進積結構，加積結構厚度明顯小于進積，發(fā)育極厚的高位體系域和湖侵體系域。該層序全區(qū)內均有分布，內帶厚、外帶薄，主要發(fā)育濱淺湖、灘壩、半深湖和辮狀河三角洲等沉積體系，外帶與中帶形成了相對封閉的湖灣，形成了大量碳酸鹽巖沉積。

(6)SQ6層序。SQ6相當于沙一中、上亞段(圖4、圖5)，為一套深灰色泥巖夾灰色薄層砂巖、褐色油頁巖、泥質白云巖、白云質泥巖。層序底界面(SB6)為沙一段內巖性轉換面，以沙一下亞段的褐色油頁巖、泥質白云巖為標志，與下伏地層為整合(內帶)－平行不整合(中帶、外帶)接觸。垂向上，該層序以進積為主的加積－進積復合結構，發(fā)育高位和湖侵體系域，主要形成濱淺湖(灘壩)、半深湖和辮狀河三角洲等沉積體系。該層序分布較SQ5縮小，但沉積物仍覆蓋于研究區(qū)的大部。

研究區(qū)緩坡帶沙河街組三級層序識別標志清楚、界面穩(wěn)定，易在巖心和測井曲線上識別，以此建立了層序地層格架(圖6(a))，并通過沉積間斷面和不整合面的拉平建立了年代地層格架(圖6(b))。

圖6 歧口凹陷緩坡帶沙河街組層序格架Fig.6 Sequence stratigraphic framework of gentle slope(Ramp)in Qikou depression

研究區(qū)層序格架特征為:①發(fā)育2個大型區(qū)域不整合面(SB1和SB3)，層序界面清楚，上超現(xiàn)象明顯，中帶和外帶為上超不整合，不發(fā)育下切谷，內帶和深陷帶為整合;②低位體系域不發(fā)育(或局部發(fā)育)，湖侵體系域廣泛發(fā)育，高位體系域受到不同程度的剝蝕;③由北部的內帶向南部的外帶，層序厚度減薄，層序缺失程度加大，層序不完整性增強，北部的內帶6個層序完整，中部的中帶北部缺失部分SQ1與SQ3、南部的外帶缺失SQ3和SQ4、南部缺失全部6個層序。

3 歧口凹陷緩坡帶層序地層模式

受坡折帶類型和斷裂活動性等多方面的影響，在不同部位形成了不同的沉積層序模式。

3.1 低角度－多斷－斜坡型緩坡

層序低位期的湖平面下降速度大于構造沉降幅度，湖平面下降，侵蝕基準面下降。低位體系域主要以曲流河(辮狀河)三角洲、濱淺湖相、灘壩等為主，湖侵體系域以深－半深湖、碳酸鹽巖沉積為主，高位體系域則以河流－三角洲沉積為主(圖3)。特征如下:①斷裂活動弱，填平補齊過程中形成坡度小、無明顯古地形坡折的地貌，低位、湖侵和高位體系域發(fā)育不齊全;②具有“平盆淺湖”的沉積特點，由于無明顯坡折，故在基準面下降時多發(fā)生過路不沉積，無明顯下切，低位體系域發(fā)育時趨于暴露，并迅速填平補齊，因此低位體系域不發(fā)育;③湖侵體系域廣泛發(fā)育，湖侵期湖平面迅速上升，形成向湖岸上超的濱淺湖相灰?guī)r層、生物灰?guī)r層或砂巖層;④高位體系域以濱淺湖砂泥巖或三角洲沉積為主，形成曲流河(辮狀河)三角洲向盆地的進積或加積。

3.2 低角度－多斷－單坡折型緩坡

層序低位期的湖平面下降速度大于構造沉降幅度，侵蝕基準面下降，前期沉積物暴露，河道下切形成下切水道，其下形成斜坡扇(或盆底扇)。這些扇體多以遠源濁積扇為主。湖侵期以深－半深湖、碳酸鹽巖沉積為特點，在高位期則以河流－三角洲沉積為主(圖3)。特征如下:①受一條盆傾的主控斷層影響形成了古地形坡折，坡折帶兩側地形坡度突變，導致坡折帶之上發(fā)育下切谷、湖侵體系域及高位體系域，之下為低位體系域扇體、湖侵體系域及高位體系域;②低位體系域僅限于構造坡折帶內側，地震反射上呈斷續(xù)、雜亂、空白反射，為濁積扇等低位扇沉積;③湖侵期水面急速上升，深湖－半深湖相沉積向緩坡帶上超;④高位期主要為水系入湖形成的大型曲流河三角洲或辮狀河三角洲沉積體。

3.3 高角度－多斷－多坡折型緩坡

與低角度－多斷－單坡折型緩坡控制下的層序地層模式相似，但特征存在差異(圖3)。特征如下:①受兩條同向的同沉積斷層控制，靠盆緣的斷層形成一級坡折帶，靠盆內的斷層形成二級坡折帶，從而形成多級坡折帶;②低位體系域扇體被控制在各級坡折帶以內，沉積厚度大，為低位扇(水下扇或濁積扇)等沉積物;③湖侵體系域為濱淺湖相砂、泥巖沉積為主，沉積厚度小;④高位體系域在二級坡折帶以外主要為辮狀河三角洲的進積形成的濱淺湖、三角洲砂巖沉積，坡折帶內則為半深湖－深湖泥巖、油頁巖沉積;⑤地震反射具有低位體系域為弱振幅、斷續(xù)、空白反射，湖侵與高位體系域為強振幅、高連續(xù)平行－亞平行反射的“雙層”結構。

4 結論

(1)歧口凹陷緩坡帶依據(jù)構造特征劃分為外帶、中帶、內帶3個構造地貌單元，進而可將其分為低角度－多斷－斜坡型緩坡、低角度－多斷－單坡折型緩坡和高角度－多斷－多坡折型緩坡3種緩坡構造樣式。

(2)歧口凹陷緩坡帶沙河街組內部可劃分為6個二級層序和16個三級層序。

(3)層序具有不完整性，低位體系域較不發(fā)育，湖侵體系域和高位體系域分布廣泛;在空間上，由北向南層序的數(shù)量減少，厚度減薄，各層序的完整程度也降低。緩坡構造樣式控制了層序類型和地層結構。

［1］WANG Ying-min，LIU Hao，XIN Ren-chen.Lacustrine basin slope break:a new domain of strata and lithological trap［J］.Exploration Petroleum Science，2004，1(2):55-61.

［2］林暢松，潘元林.“構造坡折帶”——斷陷盆地層序分析和油氣預測的重要概念［J］.地球科學，2000，25(3):260-266.

LIN Chang-song，PAN Yuan-lin.Structural slope-break zone:key concept for stratigraphic sequence analysis and petroleum forecasting in fault subsidence basin［J］.Earth Science(Journal of China University of Geosciences)，2000，25(3):260-266.

［3］王英民，金武弟，劉書會，等.斷陷湖盆多級坡折帶的成因類型、展布及其勘探意義［J］.石油與天然氣地質，2003，24(3):199-203.

WANG Ying-min，JIN Wu-di，LIU Shu-hui，et al.Genetic types，distribution and exploration significance of multistage slope breaks in rift lacustrine basin［J］.Oil ＆Gas Geology，2003，24(3):199-203.

［4］劉玉英.渤海灣盆地箕式凹陷緩坡帶油氣藏形成條件及富集程度初步探討［J］.石油勘探與開發(fā)，1988，15(3):21-26.

LIU Yu-ying.Oil and gas accumulation and the formation of oil reservoirs on the gentle slope of the Dust-pan like sag in Bohaiwan basin［J］.Petroleum Exploration and Development，1988，15(3):21-26.

［5］周廷全.濟陽坳陷緩坡帶沉積模式及有利儲集體分布研究［J］.油氣地質與采收率，2005，12(3):18-21.

ZHOU Ting-quan.Study on sedimentary pattern and favorable reservoir distribution at the gentle slope of Jiyang depression［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2005，12(3):18-21.

［6］劉桂珍，鮑志東，王英民.松遼盆地西斜坡古溝谷-坡折帶特征及其對儲層分布的控制［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2008，32(6):12-16.

LIU Gui-zhen，BAO Zhi-dong，WANG Ying-min.Characteristics of valley-slope break zone in the western slope of Songliao Basin and its control over reservoir distribution［J］.Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2008，32(6):12-16.

［7］黃傳炎，王華，高嘉瑞，等.北塘凹陷古近系構造演化及其對層序充填樣式的控制［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2008，32(3):7-13.

HUANG Chuan-yan，WANG Hua，GAO Jia-rui，et al.Tectonic evolution and its controlling over sequence filling pattern of Paleogene in Beitang sag［J］.Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science)，2008，32(3):7-13.

［8］周立宏，李勇，王振升，等.陸相斷陷盆地緩坡帶沉積體系與成藏動力學:以黃驊坳陷為例［M］.北京:科學出版社，2009.

［9］徐剛，劉傳虎.埕島東坡陸相箕狀斷陷緩坡帶層序地層學研究［J］.勘探地球物理進展，2004，27(6):22-28.

XU Gang，LIU Chuan-hu.Sequence stratigraphy study of the gentle slope belt of terrestrial facies half graben:a case study of Ed formation ineast slope of Chengdao，Shengli Oilfield［J］.Progress in Exploration Geophysics，2004，27(6):22-28.

［10］彭傳圣.箕狀斷陷盆地緩坡帶層序地層格架特征與演化:以濟陽坳陷為例［J］.東華理工學院學報，2005，28(3):239-243.

PENG Chuan-sheng.Sequence framework feature and evolution of the ramp belt of half-graben-basin:example of Jiyang Depression［J］.Journal of East China Institute of Technology，2005，28(3):239-243.

［11］袁淑琴，劉子藏，李勇，等.黃驊坳陷緩坡帶古近紀沙河街組物源體系分析［J］.成都理工大學學報:自然科學版，2010，37(1):36-43.

YUAN Shu-qin，LIU Zi-chang，LI Yong，et al.Provenance system of Paleogene Shahejie formation in the gentle slope(ramp)of Huanghua depression in Bohai Gulf［J］.China Journal of Chengdu University of Technology，2010，37(1):36-43.

［12］趙瞻，李勇，丘東洲，等.埕北地區(qū)沙河街組緩坡帶沉積體系［J］.沉積與特提斯地質，2007，27(2):88-93.

ZHAO Zhan，LI Yong，QIU Dong-zhou，et al.Depositional systems in the Shahejie Formation in the ramp zone of the Chengbei region，Bohai Gulf［J］.Sedimentary Geology and Tethyan Geology，2007，27(2):88-93.

Sequence stratigraphic models on gentle slope of Qikou depression

MENG Fan-you1，LI Yong2，HE Chuan3，XIAO Dun-qing3，PU Xiu-gang3，YUAN Shu-qin3，LIU Zi-cang3

(1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploration，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China;3.Institute of Exploration and Exploitation，Dagang Oilfield，Tianjin 300280，China)

According to the principle of sequence stratigraphy and the relationship between the tectonic structure and deposition，the structure pattern and sequence mode were studied on the area of gentle slope of Qikou depression.And the relationship between tectonic structure and deposition was analyzed.Three types of structure unit were discriminated according to the tectonic characteristics on the area of gentle slope of Qikou depression.They were outside-belt，middle-belt and inside-belt respectively.And then three structure patterns were ascertained，they were low angle-multifaults-ramp slope，low angle-multifaults-simplex break slope and high angle-multifaults-complex break slope.Six second order sequences and sixteen third order sequences were identified，and the sequence frame was built and the deposited characteristics in interior sequence were described in Shahejie formation in the area.The distribution of the sequence controlled by tectonic effect was analyzed in each of structure pattern.The results show that sequences are of incompleteness.Low-order system tract deposited in a few local regions.Lacustrine trans gressive system tract and high-order system tract deposited in all the depression.The number of sequences decreases，the thickness of sequences reduces and the completeness of sequences decreases from the north to south.The type of sequence stratigraphy and formation structure are controlled by the pattern of tectonic structure.

break slope;sequence stratigraphy;tectonic pattern;Shahejie formation;gentle slope;Qikou depression

P 539.2;TE 121

A >

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.04.003

1673-5005(2011)04-0014-06

2010－12－15

國家自然科學基金項目(40972083);大港油田分公司科技項目

孟繁有(1964－)，男(漢族)，黑龍江德都人，教授，博士，研究方向為石油地質學。

(編輯 修榮榮)