泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核桃園組二段砂礫巖體發(fā)育的控制因素分析

朱俊強(qiáng) ，羅軍梅

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023；

2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北荊州 434023）

泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核桃園組二段砂礫巖體發(fā)育的控制因素分析

朱俊強(qiáng)1，2，羅軍梅1，2

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023；

2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北荊州 434023）

根據(jù)古構(gòu)造地貌特征和現(xiàn)今構(gòu)造格局，將泌陽(yáng)凹陷劃分為三個(gè)帶：南部陡坡帶、中部深凹帶和北部斜坡帶。長(zhǎng)期以來(lái),泌陽(yáng)凹陷油氣勘探的重點(diǎn)一直集中在核桃園組三段,認(rèn)為核桃園組二段（下簡(jiǎn)稱核二段）生油能力不足。隨著油田勘探程度的提高和相關(guān)理論研究的深入,特別是對(duì)低熟、未熟油成藏理論和下生上儲(chǔ)成藏規(guī)模量化研究的突破,奠定了在泌陽(yáng)凹陷核二段找油的基礎(chǔ)。經(jīng)綜合研究認(rèn)為，在核二段沉積時(shí)期南部陡坡帶砂礫巖體發(fā)育受控于邊界斷裂、古地貌、物源、水動(dòng)力及古氣候等因素，其中斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度及古地貌為主控因素。通過(guò)研究砂礫巖體發(fā)育及不同規(guī)模砂礫巖體分布與主要控制因素間的關(guān)系，建立了南部陡坡帶核二段的控砂模式圖。

陡坡帶；砂礫巖體；控制因素；泌陽(yáng)凹陷；核二段

1 區(qū)域地質(zhì)概況

泌陽(yáng)凹陷是我國(guó)東部南襄盆地中的一個(gè)小型凹陷，其基底屬于秦嶺褶皺帶的褶皺基底，新生代由于受南部北西西向的唐河－栗園斷裂和東部北東向的泌陽(yáng)－栗園斷裂的共同作用，形成了南陡北緩的扇形箕狀斷陷盆地。凹陷總面積1 000 km2，有效勘探面積800 km2，中、新生界沉積巖厚度達(dá)8 000 m，其中油源巖的最大厚度為2 200 m。根據(jù)凹陷的古構(gòu)造地貌特征和現(xiàn)今構(gòu)造格局，可以將其劃分為三個(gè)帶：南部陡坡帶、中部深凹帶和北部斜坡帶（圖1）。南部陡坡帶面積約250 km2,構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層稀少，以鼻狀構(gòu)造為主，分布在生油區(qū)內(nèi)或鄰近生油區(qū)，為油氣聚集提供了良好的構(gòu)造背景[1]。

泌陽(yáng)凹陷所鉆遇的地層自上而下依次為第四系平原組、新近系上寺組及古近系廖莊組、核桃園組、是凹陷油氣勘探的主要目的層系。根據(jù)巖石組合、沉積旋回及巖性特征，自上而下將核桃園組分為三段，即核一段、核二段、核三段。其中核二段厚700～800 m，為灰、深灰色泥巖、泥質(zhì)白云巖夾灰褐色和淺褐色白云巖、油頁(yè)巖、砂巖和天然堿，上部灰－灰綠色泥巖增多。長(zhǎng)期以來(lái),泌陽(yáng)凹陷油氣勘探的重點(diǎn)一直集中在核三段,認(rèn)為核二段生油能力不足。隨著油田勘探程度的提高和相關(guān)理論研究的深入,特別是對(duì)低熟、未熟油成藏理論和下生上儲(chǔ)成藏規(guī)模量化研究上的突破,奠定了在泌陽(yáng)凹陷核二段找油的基礎(chǔ)[2]。

2 砂礫巖體發(fā)育的控制因素分析

結(jié)合南部陡坡帶構(gòu)造背景，經(jīng)分析研究認(rèn)為，砂礫巖體發(fā)育主要受控于斷裂活動(dòng)強(qiáng)度、轉(zhuǎn)換帶位置、古地貌、物源、水動(dòng)力及古氣候等因素。概括起來(lái),砂礫巖體的發(fā)育(空間分布及沉積成因)具有“斷裂結(jié)構(gòu)控‘型’、構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控‘源’、古地貌控‘砂’、復(fù)合基準(zhǔn)面控‘層位’”的規(guī)律[3]。

2.1 構(gòu)造活動(dòng)

陡坡帶斷裂活動(dòng)尤為強(qiáng)烈，對(duì)沉積具有很強(qiáng)的控制作用，即陡坡帶砂、礫巖扇體的發(fā)育、演化主要受控于斷裂活動(dòng)的發(fā)育程度[4]。陡坡帶斷裂活動(dòng)不僅控制了凹陷的形態(tài)和規(guī)模，而且控制著砂礫巖體的分布特征，主要體現(xiàn)在以下斷層的活動(dòng)強(qiáng)度和斷層轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)帶兩個(gè)方面。

圖1 泌陽(yáng)凹陷的構(gòu)造格局及地理位置圖Fig.1 Distribution of the tectonic framework and location of Biyang depression

核二段邊界斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大，山高水深，沉積物補(bǔ)給欠飽和－飽和，凹陷持續(xù)強(qiáng)烈下沉，出現(xiàn)半深湖沉積。前人研究表明,核二段沉積時(shí)期為湖盆由斷陷型向拗陷型過(guò)渡的階段,對(duì)應(yīng)于強(qiáng)烈斷陷末期至斷陷萎縮早期,為兩種應(yīng)力轉(zhuǎn)化的過(guò)渡時(shí)期。同時(shí)核二段在總體拉張的背景下，有左旋壓扭性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)間歇發(fā)生，形成趙凹、雙河等一系列北西向鼻狀構(gòu)造并長(zhǎng)期發(fā)育。到核二段沉積晚期，邊界斷層的活動(dòng)都大大減弱或基本停止，凹陷內(nèi)沉積格局穩(wěn)定,沉降中心與沉積中心基本統(tǒng)一,標(biāo)志著盆地?cái)嘞蓦A段結(jié)束。

由于傾向伸展作用逐漸加大,盆地基底沿該斷裂的伸展掀斜旋轉(zhuǎn)作用增強(qiáng),且占主導(dǎo)地位,基底掀斜旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生了變化,斷層轉(zhuǎn)折帶發(fā)育位置、方向產(chǎn)生了變化，砂體展布方向也隨之發(fā)生變化，有由西北轉(zhuǎn)向東南方向的趨勢(shì)。

2.2 古地貌

古地貌形態(tài)對(duì)沉積體系發(fā)育的類型具有一定的控制作用，從而控制了儲(chǔ)集砂體的類型，因此正確、精細(xì)的古地貌恢復(fù)和研究對(duì)面上沉積體系配置及儲(chǔ)集砂體的展布研究具有很好的指導(dǎo)作用[5]。對(duì)陡坡帶砂礫巖扇體的研究表明,古地貌對(duì)砂礫巖扇體的發(fā)育起著至關(guān)重要的控制作用:古凸起和古斷層剝蝕面上的沖溝對(duì)應(yīng)著凹陷內(nèi)砂礫巖扇體的發(fā)育,大溝對(duì)大扇,小溝對(duì)小扇[6]。如核二段古地貌與沉積體系匹配關(guān)系圖（圖2）所示，在該沉積時(shí)期南部的桂岸、楊橋、栗原及東部的梨樹凹地區(qū)發(fā)育隆起－下切溝谷－陡坡斷裂坡折帶－凹陷組合樣式。下切溝谷與下方陡坡斷裂坡折帶耦合,順著溝谷的方向在陡坡坡折帶上發(fā)育扇三角洲沉積。該沉積時(shí)期南部的陡坡坡折帶扇體的延伸方向發(fā)生變化，由核三段整體的北西向東開始過(guò)渡。南部平氏地區(qū)的古地貌組合樣式為隆起－斷裂轉(zhuǎn)換帶－陡坡斷裂坡折帶－凹陷，構(gòu)成該沉積時(shí)期最大的物源供給系統(tǒng)，斷裂轉(zhuǎn)換帶的輸送能力明顯較其他類型的溝谷強(qiáng)，導(dǎo)致該系統(tǒng)中發(fā)育的扇三角洲沉積體系延伸分布較廣泛，在陡坡斷裂坡折帶及凹陷發(fā)育扇三角洲前緣亞相。而東北部一帶的組合樣式為隆起－斷槽溝谷－沉積斜坡坡折帶－凹陷，斷槽溝谷與下方的沉積斜坡坡折帶耦合，沿著斷槽的方向在斜坡坡折帶上發(fā)育大規(guī)模的辮狀河三角洲沉積，延伸較遠(yuǎn)。

2.3 物源

圖2 核二段古地貌與沉積體系匹配關(guān)系圖Fig.2 The matching relation map of ancient landform and sedimentary system of Eh2

核二段沉積時(shí)期，南部陡坡帶主要物源區(qū)為古城、井樓－長(zhǎng)橋、平氏和侯莊，次要物源區(qū)為楊橋、桂岸和梨樹凹。各個(gè)物源區(qū)母巖類型以變質(zhì)巖為主，巖石類型有混合巖、片巖、板巖、大理巖等，其次為花崗巖，而沉積巖較少。但不同物源區(qū)母巖類型不同，南部井樓－長(zhǎng)橋以變質(zhì)巖和花崗巖巖屑為主，南部平氏以花崗巖、混合巖、片巖和碳酸鹽巖為主，桂岸以變質(zhì)巖和花崗巖巖屑為主，梨樹凹以花崗巖和變質(zhì)巖巖屑為主，東北部侯莊以花崗巖和變質(zhì)巖巖屑為主。詳細(xì)研究巖屑組成和含量，可以發(fā)現(xiàn)不同物源區(qū)不同母巖類型對(duì)沉積物的貢獻(xiàn)大小有所差異，而且同一物源區(qū)不同母巖類型供給沉積物的貢獻(xiàn)大小也有所變化。母巖的性質(zhì)決定了物源區(qū)風(fēng)化剝蝕的程度，并影響到砂體發(fā)育，具有易風(fēng)化母巖的物源區(qū)更易為沉積區(qū)補(bǔ)給更多的物源。所以西南部的井樓-長(zhǎng)橋、桂岸和南部平氏－楊橋物源區(qū)更易為鄰近的凹陷地區(qū)的砂體發(fā)育提供物源，相應(yīng)的砂體規(guī)模比較大，西北部高莊－前杜樓和東北部的孫崗－程店物源區(qū)母巖不易風(fēng)化，因而砂體發(fā)育規(guī)模較小。離物源近的沉積區(qū)砂體發(fā)育的厚度大，離物源越遠(yuǎn)砂體分布越少，如西北部高莊－前杜樓砂礫巖的厚度和砂礫巖的百分含量總體從西北至東南有逐漸變小的趨勢(shì)。同時(shí)由于沉積的旋回性，物源的供給與分配是隨時(shí)空變化而變化的，仔細(xì)分析這個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程才能為沉積模式的建立提供準(zhǔn)確的思路，進(jìn)而準(zhǔn)確地進(jìn)行儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)[7]。

2.4 古氣候

生物是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物的生長(zhǎng)發(fā)育(包括植物和動(dòng)物)與氣候條件有密切的關(guān)系，在一定程度上，氣候帶是生油源區(qū)發(fā)育的重要環(huán)境因素之一[8]。植物歷來(lái)有自動(dòng)“溫度計(jì)”之稱，植被能及時(shí)地隨氣候及生長(zhǎng)地區(qū)的緯度、高度變化而發(fā)生更替或遷移[9]。實(shí)踐證明一定的植物群落反映一定的氣候，因此利用抱粉資料恢復(fù)古植被是研究古氣候的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)孢粉組合特征進(jìn)行分析有利于查明當(dāng)時(shí)的植被和古氣候狀況，在探討孢粉組合特征所反應(yīng)的氣候特征時(shí)，往往選擇一些母體植物具有明顯生態(tài)特征的花粉類型作為氣候的代用指標(biāo)。

圖3 核二段孢粉組合百分含量直方圖Fig.3 The histogram of percentage content of Pollen assemblage in Eh2

圖4 核二段裸子類植物主要科屬百分含量直方圖Fig.4 The histogram of percentage content of main families and generas of gymnosperm in Eh2

圖5 核二段被子類植物花粉主要科屬百分含量直方圖Fig.5 The histogram of percentage content of main families and generas of angiosperm pollen in Eh2

依據(jù)研究區(qū)部分井的孢粉資料，對(duì)核二段的孢粉組合特征進(jìn)行分析，作出核二段孢粉組合百分含量直方圖（圖3）、裸子類植物花粉主要科屬百分含量直方圖（圖4）和被子類植物花粉主要科屬百分含量直方圖（圖5）。從圖中可以看出三大類植物中被子類比裸子類更占優(yōu)勢(shì)，蕨類也有相當(dāng)?shù)暮俊１蛔宇愔幸詷蹇茷閮?yōu)勢(shì)種，含量最高。其他指示干旱氣候的科屬像胡桃科、桃金娘科等含量都大幅上升，而榆科及櫟屬的含量則有所下降。裸子類中松科含量下降較明顯，而反映寒冷干旱氣候特征的麻黃屬則出現(xiàn)大幅上升。蕨類較豐富，種屬較多，以規(guī)則三角孢為主。藻類不太豐富，以大刺藻較連續(xù)出現(xiàn)。綜合分析顯示核二段的古氣候以干旱氣候?yàn)橹?，夾雜少許潮濕氣候在里面，即古氣候條件為干旱－半干旱，陡坡帶邊緣水系較活躍，周緣碎屑體系間歇性地向盆內(nèi)進(jìn)積。因而在井樓－長(zhǎng)橋一帶、平氏－楊橋一帶形成的扇體沉積規(guī)模比核三上段小，下二門、梨樹凹一帶也形成小規(guī)模的扇體。

2.5 古水動(dòng)力條件

古水動(dòng)力條件是指沉積時(shí)期波浪和水體的運(yùn)動(dòng)狀況，沉積時(shí)期的古水流方向是重建沉積物來(lái)源及沉積過(guò)程的有效方法。古水流分析可提供沉積盆地演化四個(gè)方面的信息：①古斜坡的傾斜方向;②沉積環(huán)境;③沉積物的供給方向;④沉積體的走向和幾何形態(tài)[10]。根據(jù)砂礫巖體的厚度、單層厚度、結(jié)構(gòu)及成分變化、定向構(gòu)造、孢粉等資料可對(duì)水動(dòng)力條件進(jìn)行分析研究。根據(jù)對(duì)平均單層砂巖厚度及砂地比的分析，作出核二段的水動(dòng)力條件強(qiáng)弱的區(qū)域分布圖（圖6）。從圖中可看出，沿著物源的延伸方向水動(dòng)力條件依次減弱，而且水動(dòng)力條件的強(qiáng)弱變化主要分四個(gè)區(qū)域：西北部高莊－前杜樓區(qū)、西南部長(zhǎng)橋－桂岸區(qū)、南部平氏－楊橋區(qū)和東北部孫崗－程店區(qū)、安棚－梨樹凹區(qū)。水動(dòng)力比較強(qiáng)的是沿南部陡坡帶的幾個(gè)扇三角洲發(fā)育的區(qū)域及東北部孫崗－程店一帶，而西北部一帶水動(dòng)力條件相比較弱。在平氏－楊橋地區(qū)水動(dòng)力條件最強(qiáng)，砂體很發(fā)育。總體來(lái)看，水動(dòng)力條件的強(qiáng)弱變化與物源的分布是一致的,核二段時(shí)期凹陷南部的古地貌條件控制了河流的流向,從而也控制了水動(dòng)力條件的形成[11]。

3 陡坡帶砂礫巖體的控砂模式

在核二段沉積時(shí)期，斷層的活動(dòng)強(qiáng)度和沉降活動(dòng)有所減弱，湖盆由斷陷型向拗陷型過(guò)渡，斷裂的活動(dòng)造成了地形高差、剝蝕、搬運(yùn)和沉積。而且物源及水動(dòng)力條件對(duì)砂體的控制作用明顯加強(qiáng)，因而該沉積時(shí)期控制砂體發(fā)育的主要因素為斷層的活動(dòng)強(qiáng)度、斷層轉(zhuǎn)換帶和古地貌對(duì)砂體的影響，物源和水動(dòng)力對(duì)砂體的控制作用次之，古氣候因以半干旱為主而對(duì)砂體的發(fā)育影響相對(duì)較弱。通過(guò)對(duì)砂礫巖體發(fā)育控制因素的綜合研究，建立了核二段的控砂模式圖（圖7）。

4 結(jié)論

在泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶的核二段沉積時(shí)期，影響砂礫巖體發(fā)育的主要控制因素有邊界斷裂、古地貌、物源、水動(dòng)力及古氣候等因素。其中構(gòu)造因素最為重要，它不僅決定砂礫巖體的規(guī)模、縱向?qū)有?，而且控制盆地的演化階段[12]。對(duì)控砂機(jī)制可概括為盆緣斷裂控“型”、構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控“源”、古地貌控“砂”和復(fù)合基準(zhǔn)面控“層位”。根據(jù)“溝扇對(duì)應(yīng)”理論進(jìn)行地震地質(zhì)綜合研究，推測(cè)在栗園－安棚一帶有小規(guī)模砂體發(fā)育。對(duì)控砂機(jī)制的深刻認(rèn)識(shí)為核二段沉積體系的研究提供了有效思路，并提高了砂礫巖體儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的精度。

圖6 核二段水動(dòng)力強(qiáng)弱分布圖Fig.6 The distribution of hydrodynamic conditions of Eh2

圖7 泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核二段控砂模式圖Fig.7 The sandbody-controlled model of Eh2 in southern steep slope zone of Biyang depression

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Analysis on Controlling Factors of the Glutenite Body Development in Eh2 of Southern Steep Slope of the Biyang Depression

ZHU Jun-qiang1，2,LUO Jun-mei1，2
(1.College of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou 434023,China;2.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of Ministry of Education,Yangtze University,Jingzhou 434023,China)

According to characteristics of ancient tectonic landform and present tectonic framework,Biyang depression can be divided into three zones,Southern steep slope,Middle deep depression and Northern slope regions.For a long time oil-gas exploration of Biyang depression focuses on Eh3,and oil-producing ability of Eh2 is regarded inadequate.Along with improvement of exploration degree and intensive study of relative theory,especially the breakup of reservoir-forming theory of immature and low mature oil and quantitative investigation of lower generating and upper reservoiring formation scale,foundation of seeking oil and gas in Eh2 were established.Comprehensive study shows that during the sedimentary period of Eh2 glutenite body development in southern steep slope zone was controlled by the boundary fracture，palaeogeomorphology，material sources，hydrodynamic force and paleoclimate and other factors,among which the intensity of fracture activities and palaeogeomorphology were the dominant ones.After research on sandbody development and the relations between the distribution of various scale sandbody and main controlling factors,the sandbody-controlled model of Eh2 in southern steep slope zone was set up.

steep slope zone；glutenite body；controlling factors；Biyang depression；Eh2

P588.21

A

1672－4135(2011）02－0108-06

2010-12-26

中石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院項(xiàng)目：泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶控砂機(jī)制研究（G0503-08-ZS-053）

朱俊強(qiáng)（1975-）,男，河南省登封市，2011年6月畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，研究方向?yàn)閮?chǔ)層沉積學(xué)，Email:gladrabbit@sina.com。