渤海海域古近系三角洲沉積體系分布與演化規(guī)律＊

李建平 周心懷 呂丁友

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司）

目前渤海海域油氣儲(chǔ)量主要分布于凸起上的新近系［1］。隨著勘探程度的不斷深入，凸起上可供勘探的披覆構(gòu)造越來(lái)越少，渤海的勘探逐漸從凸起轉(zhuǎn)入凹陷，從淺層新近系轉(zhuǎn)入深層古近系。古近系不僅是渤海海域主要的生油層系［2－4］，還是重要的儲(chǔ)油層系，古近系砂巖儲(chǔ)層與油源直接溝通，具有優(yōu)越的油源和運(yùn)移條件，深入研究古近系砂巖儲(chǔ)層特征和分布是凹陷內(nèi)古近系油氣勘探的重要基礎(chǔ)。三角洲沉積體系是渤海海域各凹陷古近系最重要的砂巖儲(chǔ)層成因類型，開(kāi)展渤海古近系三角洲沉積體系分布規(guī)律研究對(duì)該地區(qū)的油氣勘探具有重要意義。

渤海海域在古近紀(jì)以來(lái)表現(xiàn)為斷陷和拗陷疊置結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造演化具有多幕裂陷、多旋回疊加、多成因機(jī)制復(fù)合的特征，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷沉降階段和新近紀(jì)—第四紀(jì)裂陷后熱沉降階段，基本完成了一個(gè)完整的裂陷作用旋回［5］。古近紀(jì)裂陷沉降階段渤海海域呈斷隆和斷凹相間的構(gòu)造古地貌格局［6－7］，裂陷作用具有幕式漸進(jìn)發(fā)展的特征，進(jìn)一步可劃分為4個(gè)裂陷伸展期，分別與孔店組—沙河街組四段、沙河街組三段、沙河街組二段—沙河街組一段及東營(yíng)組沉積層的發(fā)育時(shí)期相對(duì)應(yīng)［8－9］。由于渤海海域古近紀(jì)初始裂陷期（裂陷Ⅰ幕）發(fā)育的斷陷規(guī)模小，所形成的孔店組—沙河街組四段沉積地層分布較為局限，因此本文重點(diǎn)研究沙河街組三段到東營(yíng)組的三角洲沉積體系的分布及演化規(guī)律。

1 三角洲沉積體系類型及特征

1.1 扇三角洲

研究區(qū)扇三角洲在地震剖面上表現(xiàn)為中弱振幅、中低連續(xù)楔形前積反射結(jié)構(gòu)（圖1），根據(jù)沉積環(huán)境和沉積物特征，可進(jìn)一步劃分為扇三角洲根部、扇三角洲前緣和前扇三角洲等3個(gè)亞相。

扇三角洲根部由泥石流和水道沉積組成（圖1）。泥石流沉積由礫石、砂、泥混雜堆積而成，分選極差，可見(jiàn)正遞變層理和反遞變層理；礫石雜亂分布，礫石長(zhǎng)軸往往不具定向性。水道沉積由礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖組成，沉積物分選、磨圓較好，砂巖的粒度分布概率曲線為典型的兩段式，礫石多呈疊瓦狀排列或定向排列，可見(jiàn)大型斜層理和大型交錯(cuò)層理；測(cè)井曲線多為帶小鋸齒的中高幅箱形。

扇三角洲前緣由近端壩和遠(yuǎn)端壩沉積組成。近端壩主要由礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖組成，夾薄層暗色粉砂質(zhì)、泥質(zhì)沉積，可見(jiàn)大型斜層理、大型交錯(cuò)層理和疊瓦狀排列或定向排列的礫石，礫石多為次圓狀；砂巖粒度分布概率曲線為三段式，粒度φ值以－3～2為主，反映經(jīng)過(guò)較強(qiáng)的水流分選和搬運(yùn)磨蝕；可見(jiàn)少量礫石、砂、泥混雜堆積而成的水下泥石流沉積。遠(yuǎn)端壩由含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖與暗色泥質(zhì)巖不等厚互層組成，可見(jiàn)大型斜層理、大型交錯(cuò)層理、波紋層理、波紋交錯(cuò)層理和定向排列的礫石，夾滑塌沉積。

圖1 渤海海域古近系扇三角洲地震反射與沉積特征

前扇三角洲沉積主要由暗色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，可見(jiàn)塊狀層理、水平層理，常夾湖底扇沉積。

1.2 辮狀河三角洲

研究區(qū)辮狀河三角洲在地震剖面上表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、中高連續(xù)前積反射結(jié)構(gòu)（圖2），可進(jìn)一步劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲等3個(gè)亞相。

辮狀河三角洲平原主要由辮狀河道和河道間沉積組成（圖2）。辮狀河道沉積主要巖石類型有砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖和中砂巖，礫石定向排列，發(fā)育大型交錯(cuò)層理，向上變細(xì)，與下伏灰綠色、紫紅色泥巖沖刷接觸，與上覆灰綠色、紫紅色泥巖突變接觸；測(cè)井曲線以高阻、低伽馬、鹽水泥漿自然電位正高異常的鐘形或箱形為特征；砂巖粒度分布概率曲線以兩段式為主，跳躍組分約占50%～80%，懸浮組分約占10%～20%，含有少量滾動(dòng)組分。河道間沉積的巖石類型主要為灰綠色、紫紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，多為塊狀層理；測(cè)井曲線以中低阻、中高伽馬、鹽水泥漿自然電位中低負(fù)異常為特征。

圖2 渤海海域古近系辮狀河三角洲地震反射與沉積特征

辮狀河三角洲前緣可識(shí)別出河口壩和遠(yuǎn)砂壩微相。辮狀河三角洲河口壩巖石類型主要有砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖，發(fā)育大型交錯(cuò)層理及塊狀層理，含礫粗砂巖中可見(jiàn)礫石定向排列，細(xì)砂巖中可見(jiàn)包卷層理和生物擾動(dòng)構(gòu)造。辮狀河三角洲遠(yuǎn)砂壩巖石類型主要有中砂巖、細(xì)砂巖，與暗色粉砂巖、泥質(zhì)巖不等厚互層，發(fā)育大型交錯(cuò)層理及塊狀層理，含礫粗砂巖中可見(jiàn)礫石定向排列，細(xì)砂巖、粉砂巖中可見(jiàn)包卷層理、生物擾動(dòng)構(gòu)造、波紋層理、波紋交錯(cuò)層理以及泥底辟形成的火焰狀構(gòu)造。

前三角洲沉積以灰色泥巖為主，水平層理發(fā)育，含有豐富的動(dòng)植物化石。

1.3 曲流河三角洲

研究區(qū)曲流河三角洲發(fā)育于大規(guī)模水退時(shí)期的東二層序沉積期，形成具有明顯進(jìn)積特征的沉積序列（圖3），主要分布在渤中凹陷和遼東灣凸起之間的凹陷斜坡部位，可以識(shí)別出三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲等3個(gè)亞相，以前緣亞相最為發(fā)育。

曲流河三角洲平原亞相為典型的“泥包砂”組合，以灰色、灰綠色泥巖為主，夾較厚層的中細(xì)砂巖或薄層砂巖；自然電位幅度一般較高，地震剖面上一般呈中等振幅、中連續(xù)反射特征，局部為透鏡狀反射。

曲流河三角洲前緣亞相呈典型的進(jìn)積或進(jìn)積—加積序列，巖性以較厚層的中、細(xì)砂巖為主，夾薄層泥巖；自然電位幅度大，為漏斗形—箱形，地震剖面上為明顯的“S”型前積反射特征。

圖3 渤海海域古近系曲流河三角洲地震反射與沉積特征

前三角洲亞相沉積主要為暗色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖夾透鏡狀砂層，發(fā)育水平層理、微波狀層理、生物潛穴及擾動(dòng)構(gòu)造等，常有滑塌濁積巖發(fā)育。

2 三角洲沉積體系分布規(guī)律

在充分利用新老巖心、錄井、測(cè)井、地震及分析化驗(yàn)資料基礎(chǔ)上，將構(gòu)造－古地貌、地震相和鉆井相分析研究成果有機(jī)結(jié)合，展開(kāi)物源—水系—古地貌—沉積體系一體化研究，準(zhǔn)確圈定各沉積體系的邊界，從而揭示出渤海探區(qū)古近系各層序三角洲沉積體系的分布規(guī)律。

2.1 沙三段

沙三段湖泊沉積體系分布廣泛，各凹陷深洼部位發(fā)育深湖—半深湖相沉積，斜坡部位發(fā)育濱淺湖相沉積，在有碎屑物質(zhì)大量注入的區(qū)域明顯發(fā)育各類三角洲沉積體系。

如圖4所示，研究區(qū)沙三段扇三角洲沉積體系一般發(fā)育于斷凹的控凹斷裂附近，呈規(guī)模不等的裙帶狀分布，共發(fā)育25個(gè)，總面積達(dá)4 300 km2；而沙三段辮狀河三角洲沉積體系發(fā)育于受古水系影響的凹陷緩坡地帶，呈規(guī)模不等的朵葉狀分布，共發(fā)育35個(gè)，總面積達(dá)7 200km2。

圖4 渤海海域沙三段沉積體系平面圖

青東凹陷、萊州灣凹陷、渤東凹陷、遼西凹陷的東部均發(fā)育扇三角洲，其中青東凹陷東部的扇三角洲以濰北凸起為物源區(qū)，萊州灣凹陷和渤東凹陷東部的扇三角洲以膠遼隆起為物源區(qū)，遼西凹陷東部的扇三角洲以遼西凸起和遼西南凸起為物源區(qū)；而青東凹陷、萊州灣凹陷、遼西凹陷的西部均發(fā)育規(guī)模較大的辮狀河三角洲，其中青東凹陷、萊州灣凹陷西部發(fā)育的辮狀河三角洲以墾東—青坨子凸起為物源區(qū)，遼西凹陷西部發(fā)育的辮狀河三角洲以其西側(cè)的燕山褶皺帶為物源區(qū)。

黃河口凹陷、埕北凹陷、沙南凹陷、秦南凹陷的北部發(fā)育扇三角洲，其中黃河口凹陷北部發(fā)育的扇三角洲以渤南低凸起為物源區(qū)，埕北凹陷北部發(fā)育的扇三角洲以埕北低凸起為物源區(qū)，沙南凹陷北部發(fā)育的扇三角洲以沙壘田凸起為物源區(qū)，秦南凹陷北部發(fā)育的扇三角洲以其北側(cè)的燕山褶皺帶為物源區(qū)；而黃河口凹陷、沙南凹陷、秦南凹陷的南部發(fā)育辮狀河三角洲，其中黃河口凹陷南部發(fā)育的辮狀河三角洲以墾東—青坨子凸起為物源區(qū)，沙南凹陷南部發(fā)育的辮狀河三角洲以埕子口凸起為物源區(qū)，秦南凹陷南部發(fā)育的辮狀河三角洲以石臼坨凸起為物源區(qū)。

歧口凹陷、渤中凹陷、南堡凹陷構(gòu)造－古地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三角洲的類型隨凹陷構(gòu)造形態(tài)及古地貌的變化而變化。歧口凹陷東南部受控凹斷裂的影響，以埕子口凸起為物源區(qū)，發(fā)育規(guī)模較小的扇三角洲；歧口凹陷東北部為斜坡古地貌，沙壘田凸起為物源區(qū)，發(fā)育了辮狀河三角洲；渤中凹陷西北部的南北兩側(cè)均發(fā)育控凹斷裂，以沙壘田凸起和石臼坨凸起為物源區(qū)，分別形成了扇三角洲裙，其中北部的扇三角洲裙規(guī)模大，南部的扇三角洲規(guī)模?。徊持邪枷菸髂喜繛樾逼鹿诺孛?，沙壘田凸起為物源區(qū)，發(fā)育了辮狀河三角洲；渤中凹陷東南部發(fā)育控凹斷裂，以渤南凸起為物源區(qū)，形成了扇三角洲裙；渤中凹陷東部以控凹斷裂與渤東凸起相接，以渤東凸起為物源區(qū)，形成了規(guī)模較小的扇三角洲。

廟西凹陷和遼東凹陷控凹斷裂不發(fā)育，在膠遼隆起物源的影響下形成了多個(gè)規(guī)模較大的辮狀河三角洲。

2.2 沙一二段

沙一二段湖泊沉積體系分布廣泛，各凹陷深洼部位發(fā)育深湖—半深湖相沉積但分布范圍較局限，濱淺湖相沉積分布比較廣泛，在湖浪作用較強(qiáng)的地帶發(fā)育砂質(zhì)灘壩。沙一二段三角洲的分布繼承了沙三段的特點(diǎn)，但由于盆地構(gòu)造沉降速率減緩，盆緣緩坡帶增多，整體上扇三角洲減少而辮狀河三角洲增加。

沙一二段共發(fā)育15個(gè)扇三角洲沉積體系和46個(gè)辮狀河三角洲沉積體系，總面積分別達(dá)2 500 km2和8 600 km2（圖5）。

圖5 渤海海域沙一二段沉積體系平面圖

沙一二段扇三角洲發(fā)育于青東凹陷、萊州灣凹陷和遼西凹陷的東部，沙南凹陷和秦南凹陷的北部，歧口凹陷的東北部，埕北凹陷的南北兩側(cè)，以及渤中凹陷周緣的斷坡帶；而沙一二段辮狀河三角洲發(fā)育于遼西凹陷、遼中凹陷南段的西部，秦南凹陷和沙南凹陷的南部，渤東凹陷、遼中—遼東凹陷的東部，以及環(huán)青東凹陷、環(huán)黃河口凹陷和環(huán)渤中凹陷的撓曲斜坡帶。

2.3 東三段

東三段繼承了沙一二段沉積特征，湖泊沉積體系分布廣泛，各凹陷深洼部位發(fā)育深湖—半深湖相沉積，濱淺湖相沉積分布于湖盆斜坡部位，在湖浪作用較強(qiáng)的地帶發(fā)育砂質(zhì)灘壩。

與沙一二段相比，由于東三段沉積時(shí)期控凹斷裂的活動(dòng)進(jìn)一步減弱，因此扇三角洲沉積體系顯著減少，辮狀河三角洲沉積體系略有增多（圖6）。

圖6 渤海海域東三段沉積體系平面圖

東三段共發(fā)育11個(gè)扇三角洲沉積體系，總面積為1 600 km2，發(fā)育于萊州灣凹陷和遼中凹陷的東側(cè)，埕北凹陷和秦南凹陷的北側(cè)，以及環(huán)渤中凹陷的斷坡帶。遼中凹陷東側(cè)的扇三角洲以遼東凸起為物源區(qū)。

東三段共發(fā)育46個(gè)辮狀河三角洲沉積體系，總面積達(dá)8 620 km2，分布于遼西凹陷的西部、遼東凹陷和渤東凹陷的東部、埕北凹陷的南部、沙南—岐口凹陷的南北兩側(cè)、萊州灣凹陷的西部和南部，以及環(huán)青東凹陷、環(huán)黃河口凹陷和環(huán)渤中凹陷的撓曲斜坡帶。

2.4 東二段

東二段沉積時(shí)期控凹斷裂活動(dòng)基本停止，前期分隔性斷陷聯(lián)合成規(guī)模較大的凹陷，整個(gè)渤海海域形成了遼中、秦南、渤東、渤中、歧口、南堡－北塘、黃河口、萊州灣和青東等9個(gè)沉積中心，環(huán)繞這些沉積中心發(fā)育了以大型辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主的沉積體系（圖7）。

圖7 渤海海域東二段沉積體系平面圖

東二段扇三角洲僅發(fā)育于遼中沉積中心的南端，物源區(qū)為遼東凸起，面積約180 km2。在渤東凹陷的北部發(fā)育網(wǎng)狀河三角洲。在遼中、渤東、渤中沉積中心的深湖—半深湖沉積區(qū)發(fā)育湖底扇。

東二段辮狀河三角洲分布廣泛，共發(fā)育41個(gè)辮狀河三角洲沉積體系，總面積達(dá)13 600 km2。以膠遼隆起為物源，發(fā)育于青東、萊州灣、廟西、渤東、遼東等凹陷東側(cè)的辮狀河三角洲規(guī)模較小。以燕山隆起為物源，發(fā)育于遼東灣南部西側(cè)的辮狀河三角洲復(fù)合體規(guī)模最大。黃河口凹陷東部、環(huán)渤中凹陷、歧口凹陷的南部和東部、沙南凹陷的北部、環(huán)南堡－北塘凹陷發(fā)育的辮狀河三角洲規(guī)模中等。

東二段曲流河三角洲建設(shè)于辮狀河三角洲基礎(chǔ)之上，發(fā)育于受古水系影響的凹陷緩坡地帶，呈規(guī)模不等的朵葉狀分布，共發(fā)育9個(gè)曲流河三角洲沉積體系，總面積達(dá)6 364 km2；而東二段曲流河三角洲主要分布于沙南凹陷、渤中凹陷的南部和北部、黃河口凹陷和渤東凹陷的東部以及遼中凹陷的北部。

東二段網(wǎng)狀河三角洲發(fā)育于湖盆演化晚期，由于前期的沉積充填作用，湖盆準(zhǔn)平原化，遠(yuǎn)源河流在廣闊的湖盆淤積平原形成網(wǎng)狀河，低能網(wǎng)狀河攜帶沉積物在殘留湖區(qū)堆積形成三角洲。東二段網(wǎng)狀河三角洲發(fā)育于渤東低凸起的兩側(cè)，呈規(guī)模不等的長(zhǎng)朵葉狀分布，共發(fā)育2個(gè)網(wǎng)狀河三角洲沉積體系，總面積近950 km2。

2.5 東一段

東一段沉積時(shí)期渤海海域沉積區(qū)范圍顯著縮小，整個(gè)渤海海域形成了遼中、渤東、渤中、歧口等4個(gè)沉積中心，環(huán)繞這些沉積中心發(fā)育了以大型辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主的沉積體系（圖8）。

圖8 渤海海域東一段沉積體系平面圖

東一段共發(fā)育18個(gè)辮狀河三角洲沉積體系，總面積達(dá)8 600 km2，分布于遼東灣的中部和南部西側(cè)、渤東凹陷的東部、渤中凹陷的東部和西部、埕北和南堡凹陷的南部。

東一段發(fā)育8個(gè)曲流河三角洲沉積體系，總面積達(dá)5 600 km2，主要分布于歧口凹陷的東部、渤中凹陷的南部和北部、渤東凹陷的東北部、遼東灣南部和北部。

3 三角洲沉積體系演化規(guī)律

渤海海域古近系三角洲沉積體系演化具有明顯的規(guī)律性。如表1所示，沙三段以扇三角洲和辮狀河三角洲為主，為富砂沉積體；沙一二段扇三角洲減少，辮狀河三角洲增多，鈣質(zhì)灘發(fā)育；東三段繼承了沙一二段沉積特征，但鈣質(zhì)灘不發(fā)育；東二段以多種類型三角洲發(fā)育為特征；東一段以辮狀河三角洲和曲流河三角洲共同發(fā)育為特征。這種沉積體系的演化規(guī)律反映了渤海海域構(gòu)造演化的規(guī)律性：沙三段沉積時(shí)期，構(gòu)造差異活動(dòng)強(qiáng)，地形反差大，扇三角洲相對(duì)發(fā)育；沙一二段及東三段沉積時(shí)期，構(gòu)造差異活動(dòng)減弱，地形反差減小，扇三角洲規(guī)模減小、數(shù)量減少，辮狀河三角洲數(shù)量增多、規(guī)模增大；東二段沉積時(shí)期，渤海海域構(gòu)造活動(dòng)主要為整體沉陷，沉積體系類型以辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主，在晚期湖盆萎縮階段還發(fā)育了網(wǎng)狀河三角洲，僅遼東灣局部地區(qū)存在由走滑斷裂引起的構(gòu)造差異活動(dòng)，形成了扇三角洲；東一段沉積時(shí)期，渤海海域發(fā)生大規(guī)模的整體構(gòu)造抬升，湖區(qū)范圍縮小，沉積體系類型以辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主。

表1 渤海海域古近系不同層段沉積體系規(guī)模 （km2）

4 結(jié)論

（1）渤海海域古近系為斷陷盆地充填沉積，主要富砂沉積體系為三角洲，三角洲類型多樣，其類型和平面分布明顯受構(gòu)造－古地貌和物源通道的控制，其中扇三角洲受凹陷斷裂邊界控制并分布于凹陷斷坡帶，辮狀河三角洲發(fā)育于斷陷撓曲斜坡，曲流河三角洲發(fā)育于沉積緩坡帶。

（2）渤海海域古近系三角洲沉積體系在垂向上呈規(guī)律性變化。由于構(gòu)造差異活動(dòng)強(qiáng)、地形反差大，沙三段沉積體系主要為扇三角洲和辮狀河三角洲，為富砂沉積體；隨著構(gòu)造差異活動(dòng)減弱、地形反差減小，沙一二段扇三角洲數(shù)量減少、規(guī)模減小，辮狀河三角洲數(shù)量增多、規(guī)模增大，鈣質(zhì)灘發(fā)育；東三段繼承了沙一二段沉積特征，但扇三角洲沉積體系有所減少；東二段沉積時(shí)期，渤海探區(qū)構(gòu)造活動(dòng)主要為整體沉陷，沉積體系類型以辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主，僅遼東灣局部地區(qū)存在由走滑斷裂引起的構(gòu)造差異活動(dòng)，形成了扇三角洲；東一段沉積時(shí)期，渤海海域發(fā)生大規(guī)模的整體構(gòu)造抬升，湖區(qū)范圍縮小，沉積體系類型以辮狀河三角洲、曲流河三角洲為主。

［1］ 薛永安，鄧運(yùn)華，余宏忠.渤海海域近期油氣勘探進(jìn)展與創(chuàng)新認(rèn)識(shí)［J］.中國(guó)石油勘探，2008，13（4）：1－7.

［2］ 朱偉林，王國(guó)純，周毅.渤海油氣資源淺析［J］.石油學(xué)報(bào)，2000，21（3）：1－7.

［3］ 鄧運(yùn)華.試論中國(guó)近海兩個(gè)坳陷帶油氣地質(zhì)差異性［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30（1）：1－8.

［4］ 朱偉林，李建平，周心懷，等.渤海新近系淺水三角洲沉積體系與大型油氣田勘探［J］.沉積學(xué)報(bào)，2008，26（4）：275－282.

［5］ 胡圣標(biāo)，張容燕，羅毓暉，等.渤海盆地?zé)釟v史及構(gòu)造－熱演化特征［J］.地球物理學(xué)報(bào)，1999，42（6）：748－755.

［6］ 張功成.渤海海域構(gòu)造格局與富生烴凹陷分布［J］.中國(guó)海上油氣（地質(zhì)），2000，14（2）：93－99.

［7］ 張國(guó)良，王德英，李穎.嚴(yán)格劃分盆地內(nèi)二級(jí)正向構(gòu)造單元的地質(zhì)意義：以渤海海域?yàn)槔跩］.海洋石油，2001，21（4）：35－40.

［8］ 蔡?hào)|升，羅毓暉，武文來(lái)，等.渤海淺層構(gòu)造變形特征、成因機(jī)理與渤中坳陷及其周圍油氣富集的關(guān)系［J］.中國(guó)海上油氣（地質(zhì)），2001，15（1）：35－43.

［9］ 侯貴廷，錢祥麟，宋新民.渤海灣盆地形成機(jī)制研究［J］.北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1998，34（4）：503－509.