泌陽凹陷核桃園組三段上亞段滑塌濁積扇沉積特征

劉建鋒，朱筱敏，王 敏，林社卿，熊 超，劉 鵬，程文舉

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132；2.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中國石化河南油田分公司，河南南陽473132）

泌陽凹陷核桃園組三段上亞段滑塌濁積扇沉積特征

劉建鋒1，2，朱筱敏2，王 敏3，林社卿1，熊 超1，劉 鵬1，程文舉1

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132；2.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中國石化河南油田分公司，河南南陽473132）

通過對(duì)泌陽凹陷核桃園組三段上亞段巖性組合、粒度和地震反射特征的研究，認(rèn)為深湖區(qū)滑塌濁積扇物源來自東北部侯莊辮狀河三角洲，其巖性為灰色中砂巖、細(xì)砂巖，多夾于深灰色湖相泥巖中，與泥巖呈突變接觸，地震剖面顯示透鏡狀反射與前積反射共生，粒度概率曲線具有“低斜一段”式特征。湖平面下降有利于無外界觸發(fā)機(jī)制作用下三角洲前緣滑塌濁積扇的形成。東北部三角洲前緣水體淺，當(dāng)湖平面下降時(shí)，三角洲前緣出露部分因浮力消失而不穩(wěn)定，可產(chǎn)生局部滑塌。波浪作用可以強(qiáng)烈剝蝕和改造浪基面附近的三角洲前緣沉積，并在波浪的回流作用下進(jìn)一步形成濁積砂體。滑塌濁積扇均發(fā)育在辮狀河三角洲和近岸水下扇之間的湖相泥巖中，當(dāng)三角洲向前推進(jìn)快、朵葉向前延伸較遠(yuǎn)時(shí)，易形成數(shù)量多、面積相對(duì)較大的滑塌濁積扇，且距離三角洲朵葉越近，滑塌濁積扇數(shù)量越多、面積越大。

辮狀河三角洲；三角洲前緣；沉積模式；滑塌濁積扇；核桃園組；泌陽凹陷

泌陽凹陷已進(jìn)入高成熟勘探期，容易發(fā)現(xiàn)的油氣藏日益減少，剩余待發(fā)現(xiàn)的油氣藏隱蔽性增大。前人研究認(rèn)為，核桃園組三段上亞段沉積時(shí)期，邊界斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大，沉積物分布較廣，山高水深，沉積物補(bǔ)給處于欠飽和-飽和狀態(tài)。凹陷持續(xù)強(qiáng)烈下沉，氣候由干旱轉(zhuǎn)為相對(duì)潮濕，出現(xiàn)了較深湖沉積，沿湖盆四周發(fā)育三角洲、扇三角洲、近岸水下扇砂體。近期，在深凹區(qū)鉆探泌354井獲高產(chǎn)油氣流，研究認(rèn)為該井鉆遇三角洲前緣的滑塌濁積砂體，說明深凹區(qū)具有良好的勘探前景。那么，深凹區(qū)核三上亞段是否還存在類似的滑塌濁積砂體，如何發(fā)現(xiàn)和成功勘探這些巖性油氣藏是目前亟待解決的問題。本文通過對(duì)泌陽凹陷核三上亞段滑塌濁積扇的沉積特征進(jìn)行研究，建立沉積模式，為該區(qū)勘探部署與評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

泌陽凹陷深凹區(qū)位于凹陷中部，東接梨樹凹鼻狀構(gòu)造，南鄰安棚鼻狀構(gòu)造，東北與下二門背斜毗鄰，是泌陽凹陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，是凹陷的沉積、沉降與生油中心（圖1）。古近系玉皇頂組—新近系平原組均有發(fā)育，是盆地地層發(fā)育最全的地區(qū)。通過地震、鉆井、錄井、測井資料的旋回性等特征，將桃園組核三段劃分為5個(gè)三級(jí)層序、8個(gè)四級(jí)層序，5個(gè)三級(jí)層序命名為SQⅠ—SQⅤ，8個(gè)四級(jí)層序分別大致對(duì)應(yīng)于核三段的八個(gè)砂組，命名為SQ1—SQ8（圖2）。已發(fā)現(xiàn)的滑塌濁積體主要分布在核三上亞段，也是泌陽凹陷的主要含油氣層段，整體為北西高南東低的構(gòu)造格局，局部發(fā)育微幅度鼻狀構(gòu)造，與濁積砂體配置可形成構(gòu)造-巖性油藏［1-2］。

2 深凹區(qū)滑塌濁積扇特征

深湖區(qū)滑塌濁積砂體是來源于北部的侯莊辮狀河三角洲，還是來源于南部的近岸水下扇是一個(gè)頗有爭議的問題［3-5］。本次研究認(rèn)為，深湖區(qū)的滑塌濁積扇來源于東北部的侯莊辮狀河三角洲，該成果對(duì)于提高巖性圈閉的發(fā)現(xiàn)率及完善相應(yīng)的預(yù)測技術(shù)，指導(dǎo)下一步油氣勘探具有重要意義。

2.1 巖性及沉積構(gòu)造特征

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location map of study area

核三上亞段滑塌濁積扇巖性一般由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，多呈正韻律，頂?shù)着c泥巖巖性突變接觸；多發(fā)育塊狀層理、變形層理、波狀層理及泥巖撕裂片、枕狀構(gòu)造、負(fù)荷模、液化構(gòu)造等（圖3）；由于辮狀河三角洲前緣的滑塌再搬運(yùn)，砂體為分選很好的塊狀砂巖，部分保留原生沉積構(gòu)造［6-9］?；鷿岱e扇沉積多夾于深灰色湖相泥巖中，與泥巖呈突變接觸。

圖2 泌354井層序地層與沉積相綜合柱狀圖Fig.2 Column of sequence stratigraphy and sedimentary facies of Bi354 well

2.2 滑塌濁積扇與三角洲粒度概率曲線特征

泌155井為典型的三角洲前緣沉積，發(fā)育過渡帶的兩段式，主要特點(diǎn)是跳躍總體含量高，分選中等，懸浮總體組分低，含量小于15％，過渡帶組分為10％～15％。這種粒度曲線反映了河流與湖盆水體相互作用、水體動(dòng)蕩性增強(qiáng)的水動(dòng)力特征［10-12］。所以位于辮狀河三角洲前緣的泌155井為牽引流特征（圖4a）。

程1井核三段具有典型的滑塌濁積扇沉積特征，粒度概率曲線具有“低斜一段”式特征（圖4b）。粒度（Φ值）區(qū)間大，為0～4，跳躍和滾動(dòng)總體不發(fā)育，懸浮總體占絕對(duì)優(yōu)勢，具有典型重力流的特征。反映了侯莊三角洲前緣向前滑塌時(shí)，沉積水流性質(zhì)發(fā)生了變化，由牽引流向重力流轉(zhuǎn)化，在搬運(yùn)過程中，參雜了較多的懸浮物質(zhì)，造成了侯莊三角洲前緣沉積物與滑塌濁積扇沉積物粒度概率曲線的差異［13-14］。

圖3 泌陽凹陷滑塌濁積扇巖心特征Fig.3 Core characteristics of slump turbidite fan in Biyang Depression

圖4 泌155井與程1井粒度概率曲線Fig.4 Grain size probability curve of Bi155 well and Chen 1 well

2.3 滑塌濁積扇與三角洲砂巖成熟度相近

砂巖成分和結(jié)構(gòu)成熟度研究表明，東北侯莊辮狀河三角洲砂巖與滑塌濁積扇砂巖具有良好的親緣關(guān)系（表1）。沉積學(xué)研究表明，泌256和泌296井核三上亞段為辮狀河三角洲沉積，泌270井核三上亞段為滑塌濁積扇沉積。二者石英和長石的含量極為相似，泌256井石英含量平均為43％，泌270井為45.6％，分選多為中等-好，磨圓為次棱-次圓。而南部近岸水下扇石英含量平均值為27.2％，長石和巖屑含量平均為42.6％和39.3％，粒徑較大，磨圓差，為近源快速堆積。表明北東向的候莊辮狀河三角洲和滑塌濁積扇之間具有親緣關(guān)系。

2.4 透鏡狀地震反射與前積地震反射共生

三角洲明顯的前積作用易造成其前緣沉積物發(fā)生滑塌，在其前方形成規(guī)模較小的濁積扇，分別響應(yīng)于前積和透鏡狀地震反射。在地震剖面L419上，發(fā)育向南西傾斜的S型前積反射（延伸約3km），在其前方湖盆中央方向發(fā)育3個(gè)透鏡狀地震反射，透鏡體寬為0.5～1.0 km，厚約幾米。前積反射為候莊辮狀河三角洲前緣沉積，透鏡狀地震反射響應(yīng)于滑塌濁積扇沉積。由于受沉積坡折帶的控制，地形坡度發(fā)生變化，三角洲向前滑塌，形成具有透鏡狀地震反射的滑塌濁積扇（圖5）。

2.5 湖平面下降利于三角洲前緣滑塌濁積扇形成

泌陽凹陷是一個(gè)南深北淺的箕狀盆地，湖平面下降對(duì)北部斜坡三角洲前緣沉積物的影響較大，據(jù)鄢繼華等水槽模擬試驗(yàn)證實(shí)［15-18］，湖平面的突然下降使得三角洲前緣出露部分因浮力消失而不穩(wěn)定，可產(chǎn)生局部滑塌（圖6）。南部水體較深，湖平面下降對(duì)水體深度影響不大，近岸水下扇沉積物仍處于湖平面以下，受到湖水浮力頂托作用，不易產(chǎn)生滑塌。另外，北部斜坡水體淺，湖平面下降時(shí)波浪對(duì)三角洲前緣沉積物作用力進(jìn)一步增強(qiáng)，可以強(qiáng)烈剝蝕和改造浪基面附近的三角洲前緣沉積，并在波浪的回流作用下進(jìn)一步形成濁積砂體。因此，湖平面的下降有利于無外界觸發(fā)機(jī)制作用下三角洲前緣滑塌濁積扇的形成。

表1 泌陽凹陷SQ3層序辮狀河三角洲前緣與滑塌濁積扇巖性特征Table 1 Lithologic characteristics of braided delta front and slum p turbidite fan of SQ3 in Biyang Depression

圖5 泌陽凹陷核三上亞段滑塌濁積扇反射特征（測淺419）Fig.5 Seismic reflection features of slump turbidite fan in the upper third member of Hetaoyuan Formation in Biyang Depression（Line419）

圖6 水平面突然下降時(shí)三角洲前緣濁積體形成過程示意圖Fig.6 Schematic map showing formation process of turbidite in delta frontwhen water level suddenly drops

2.6 滑塌濁積扇分布受控于三角洲前緣的分布演化

核三段SQ1發(fā)育期為湖進(jìn)時(shí)期，湖相面積最大，東北部侯莊辮狀河三角洲沉積范圍明顯縮小，東北部物源供給不充足，侯莊三角洲向前推進(jìn)慢、朵葉向前延伸不遠(yuǎn)，易形成數(shù)量少的滑塌濁積扇。工區(qū)中南部湖相沉積發(fā)育的大量滑塌濁積扇，展布方向以NE-SW向?yàn)橹?，NW-SE向?yàn)檩o，展布形態(tài)基本為橢圓形、腎形（圖7）。當(dāng)東北方向物源供給充足時(shí)，侯莊三角洲向前推進(jìn)快、朵葉向前延伸較遠(yuǎn)的時(shí)期，易形成數(shù)量多、面積相對(duì)較大的滑塌濁積扇。

3 沉積模式

圖7 泌陽凹陷核三上亞段SQ1層序沉積相Fig.7Map showing sedimentary facies distribution of SQ1 in the upper third member of Hetaoyuan Formation in Biyang Depression

核三段SQ4—SQ3沉積時(shí)期，侯莊辮狀河三角洲的展布方向由北東-南西向變?yōu)榻媳毕颍鄬?duì)下部層序分布面積明顯增大，尤其是東部的朵葉較為發(fā)育，向南一直延伸至云9井，約9.2km。至SQ2沉積時(shí)期，三角洲的展布方向又變?yōu)楸睎|-南西向，分布面積最大，約60.63km2，而且東、西兩個(gè)朵葉都非常發(fā)育，東部朵葉延伸至泌188井區(qū)，西部朵葉延伸至泌305井區(qū)。SQ1沉積時(shí)期，北東向的物源供給不充分，三角洲萎縮，外前緣邊界退至泌155—泌291井區(qū)（圖8）?；鷿岱e扇均發(fā)育在辮狀河三角洲和近岸水下扇之間的湖相泥巖中，當(dāng)三角洲向前推進(jìn)快、朵葉向前延伸較遠(yuǎn)時(shí)，易形成數(shù)量多、面積相對(duì)較大的滑塌濁積扇，且距三角洲朵葉越近，滑塌濁積扇數(shù)量越多、面積越大（圖9）。

圖8 泌陽凹陷泌149井—泌267井連井沉積相剖面Fig.8 Sedimentary facies profile tied to Bi149 and Bi267 well in Biyang Depression

圖9 泌陽凹陷SQ1—SQ4層序沉積演化立體模式（紅框內(nèi)為研究區(qū)）Fig.9 3D model of sedimentary evolution of SQ1-SQ4 in Biyang Depression（The Red box is the studying area）

4 結(jié)論

1）泌陽凹陷深凹區(qū)的滑塌濁積扇來源東北部侯莊辮狀河三角洲，粒度概率曲線具有“低斜一段”式特征，地震剖面顯示透鏡狀地震反射與前積地震反射共生，多夾于深灰色湖相泥巖中，與泥巖呈突變接觸。

2）東北部辮狀河三角洲前緣水體淺，湖平面的下降使三角洲前緣砂體受到重力作用和波浪改造作用增強(qiáng)，有利于無外界觸發(fā)機(jī)制作用下三角洲前緣滑塌濁積的形成。

3）辮狀河三角洲向前推進(jìn)快、朵葉向前延伸較遠(yuǎn)的時(shí)期，易形成數(shù)量多、面積大的滑塌濁積扇，距三角洲朵葉越近，數(shù)量越多、面積越大。

［1］呂明久，馬義忠，曾興，等.泌陽凹陷深凹區(qū)巖性油藏發(fā)育規(guī)律［J］.特種油氣藏.2010，17（5）：26-30.

LüMingjiu，Ma Yizhong，ZengXing，et al.Characteristics of the lithologic reservoirs in the sag area of the Biyang depression［J］.Special Oil and Gas Reservoirs 2010，17（5）：26-30.

［2］常炳章，張馳，曲天紅，等.泌陽凹陷深凹區(qū)白云巖裂縫預(yù)測研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（3）：202-204.

Chang Binzhang，Zhang Chi，Qu Tianhong，et al.The research of dolomite crack forecast in the sag area of the Biyang depression［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2009，31（3）：202-204.

［3］劉良剛，羅順社，劉啟亮，等.泌陽凹陷南部陡坡帶核三段砂體沉積和油氣分布特征［J］.油氣地球物理，2010，8（4）：32-37.

Liu Lianggang，Luo Shunshe，Liu Qiliang，et al.Sand body deposition and reservoir distribution characteristics of the E h3in the southern steep slope zone in the Biyang depression［J］.Petroleum Geophysics，2010，8（4）：32-37.

［4］邵先杰.泌陽凹陷新莊辮狀三角洲沉積體系及儲(chǔ)集性能［J］.特種油氣藏.2006，13（5）：22-26.

Shao Xianjie.Deposition systems and reservoir properties of Xinzhuang braided delta in Biyang Depression［J］.Special Oil and Gas Reservoir，2006，13（5）：22-26.

［5］鐘俊義.泌陽凹陷北部斜坡帶三角洲沉積與油氣成藏研究［J］.新疆石油天然氣，2006，2（1）：30-37.

Zhong Junyi.A study on delta deposits and reservoir forming in the northern slope of Biyang depression［J］.Xinjiang Petroleum，2006，2（1）：30-37.

［6］韋東曉，田景春，倪新鋒.湖相濁積砂體沉積特征及油氣勘探意義［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（5）：15-19.

Wei Dongxiao，Tian Jingchun，Ni Xinfeng.Sedimentary characteristics of lacustrine turbidite sand body and its signitiance on petroleum exploration［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2006，13（5）：15-19.

［8］張晶，王偉峰，榮啟宏，等.東營凹陷永55區(qū)塊沙四上亞段深水濁積扇沉積與油氣［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2007，37（3）：519-524.

Zhang Jing，Wang Weifeng，Rong Qihong，et al.Deep-water turbidite fan deposits and relation to hybrocarbon of the Upper Sha-4 of Shahejie Formation at Yong-55 Block in Dongying Sag［J］.Journal of J ilin University（Earth Science Edition），2007，37（3）：519-524.

［9］劉椏穎，徐懷民，李林，等.準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡帶深水濁積扇沉積及油氣勘探意義［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2009，29（4）：29-35.

Liu Yaying，Xu Huaimin，Li Lin，et al.Deep-water turbidite fan deposits and their significance for the oil-gas exploration in the eastern Fukang slope zone，Junggar basin［J］.Sedimentary Geology and Tethyan Geology，2009，29（4）：29-35.

［10］姜輝.濁流沉積的動(dòng)力學(xué)機(jī)制與響應(yīng)［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（4）：428-435.

Jiang Hui.Dynamicalmechanism and depositional responses of turbidity current sedimentation［J］.Oil＆Gas Geology，2010，31（4）：428-435.

［11］吳光華，王紅亮，林會(huì)喜，等.渤海灣盆地埕島地區(qū)東營組沉積特征及其油氣地質(zhì)意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2009，30（1）：33-40.

Wu Guanghua，Wang Hongliang，Lin Huixi，etal.Sedimentary features of the Dongying Formation in Chengdao area and their geological significance［J］.Oil＆Gas Geology，2009，30（1）：33-40.

［12］Ivanov M K，Kenyon N H，Suzyumov A E，etal.Introduction marine geology［M］.Amsterdam：Elsevier Pub，2003，195：1-4.

［13］魏國齊，楊威，朱永剛，等.川西地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組沉積體系［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（4）：442-448.

Wei Guoqi，Yang Wei，Zhu Yonggang，et al.Depositional system of the Middle Permian Qixia Formation in the western Sichuan Basin［J］.Oil＆Gas Geology，2010，31（4）：442-448.

［14］操應(yīng)長，劉暉.湖盆三角洲沉積坡度帶特征及其與滑塌濁積巖分布關(guān)系的初步探討［J］.地質(zhì)論評(píng)，2007，53（4）：454-458.

Cao Yingchang，Liu Hui.Discussion on the relationship between distribution of fluxoturbidite and depositional slope of delta in lacustrine basin［J］.Geological Review，2007，53（4）：454-458.

［15］鄢繼華，陳世悅，姜在興.三角洲前緣濁積體成因及分布規(guī)律研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2008，30（1）：16-20.

Yan Jihua，Chen Shiyue，Jiang Zaixing.Genesis and distribution regularity of the turbidite bodies in the delta front［J］.Petroleum Geology＆Experiment，2008，30（1）：16-20.

［16］吳小紅，呂修祥，周心懷，等.黃河口凹陷淺水三角洲沉積特征及其油氣勘探意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（2）：165-4172.

Wu Xiaohong，Lv Xiuxiang，Zhou Xinhuai，etal.Depositional characteristics and hydrocarbon exploration significance of shallow deltas in the Yellow River Mouth Sag［J］.Oil＆Gas Geology，2010，31（2）：165-172.

［17］Stow D A V，MayllM.Deep-water sedimentary system：New models for the 21st century［J］.Marine and Petroleum Geology，2000，17（2）：125-135.

［18］Lowe D R.Sediment gravity flows：（Ⅱ）depositionalmodels with special reference to the deposits of the high-density turbidity currents［J］.Journal of Sedimentary etroyeam，1982，52：279-297.

（編輯 董 立）

Sedimentary characteristics of slump turbidite fans in the upper third member of the Hetaoyuan Formation in the Biyang Depression

Liu Jianfeng1，2，Zhu Xiaomin2，Wang Min3，Lin Sheqing1，Xiong Chao1，Liu Peng1and Cheng Wenju1

（1.Research Institute of Exploration and Development，SINOPEC Henan Oilfield Company，Nanyang，Henan 473132，China；2.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；3.SINOPECHenan Oilfield Company，Nanyang，Henan 473132，China）

Analyses of lithology assemblage，grain size and seismic reflection characteristics of the upper third member of Hetaoyuan Formation reveal that the provenance of slump turbidite fan in the deep lake came from Houzhuang braided river delta in the northeast.The slump turbidite fans are characterized by greymedium-fine sized sandstones，interbeddingwith dark grey lacustrinemudstone in sharp contact，coexistence of lens and progradation reflection on the seismic profile，aswell as low slope and one segment of grain-size probability curve.The drop of lake levelwas favorable for the formation of slump turbidite fan in delta frontwithout external triggeringmechanism.Aswater in northeast delta frontwas shallow，when the lake level dropped，part of the delta front exposed and lost stability due to the lost of buoyancy，resulting in local slumping.Wave action could strongly corrode and modify delta front sediments near the wave base and resulted in the formation of turbidite sandbody due to wave back flow.All the slump turbidite fans were developed in the lake mudstones between braised river delta and nearshore subaqueous fan.When the delta pushed forward rapidly and the lobes protruded long forward，itwas easy to form slump turbidite fans large in both number and area.The number of slump turbidite fans increases and their area enlarges near the delta lobes.

braided river delta，delta front，sedimentary model，slump turbidite fan，Hetaoyuan Formation，Biyang Depression

TE121.3

A

0253-9985（2011）05-0743-08

2011-04-12。

劉建鋒（1979—），男，博士，石油地質(zhì)。