不整合面剝蝕量恢復(fù)及其構(gòu)造意義
——以貝南凹陷T22不整合面為例

夏世強(qiáng)，劉景彥

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083）

不整合面剝蝕量恢復(fù)及其構(gòu)造意義
——以貝南凹陷T22不整合面為例

夏世強(qiáng)，劉景彥

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083）

文中綜合應(yīng)用聲波時(shí)差法和地震反射結(jié)構(gòu)外延法對(duì)T22不整合面進(jìn)行剝蝕趨勢(shì)恢復(fù)，進(jìn)而探討其構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度及對(duì)油氣運(yùn)移和成藏的影響。研究表明，剝蝕厚度沿主干斷裂邊緣及古隆起斜坡帶呈NE—SW向分布，最大剝蝕厚度位于南部蘇德爾特?cái)嗦|緣，可達(dá)900 m，緊鄰斜坡的低洼處剝蝕較小，約150 m。剝蝕量大小和分布形態(tài)與區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)，南屯組末期，由于受來自NW—SE方向擠壓應(yīng)力作用，造成先存的同沉積斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)斷裂溝通底部油源向上運(yùn)移，在斷隆高部位，由于剝蝕較大而造成早期油氣散失，而斜坡部位則由于反轉(zhuǎn)適度，有利于油氣的保存，其中貝8、貝3等5口井出現(xiàn)工業(yè)油流，其余4口亦出現(xiàn)良好的油氣顯示。因此，預(yù)測(cè)貝南斜坡帶是下一步油氣勘探的重要區(qū)帶。

不整合；剝蝕量；構(gòu)造意義；白堊紀(jì)；貝爾凹陷南部

Abstract:This paper built up the erosion estimates of T22unconformity boundary and discussed the effects caused by erosion on the migration and accumulation of hydrocarbon by using the method of interval transit time and the characteristics of seismic reflection.The results show that the erosion thickness mostly distributes along the edge of main faults and the slope of ancient uplift,oriented in NE-SW trending.The maximum thickness of 900 m is sited on the rim of Sudeerte Fault,while the minimum thickness is about 150 m in the low-lying position close to the slope.The amount and the distribution patterns of erosion are closely related to regional tectonic activities.In the final sedimentary stage of Nantun Formation,compressed by NW-SE trending stress,the pre-existing synsedimentary faulting was reversed.The hydrocarbon migrated upward because of reverse fault.In the high position of fault uplift,the oil and gas dissipated due to the early erosion,while the slope was conducive to the preservation of hydrocarbon owing to proper reversing.There were commercial oil flows in some wells such as B8 and B3,etc.There were oil and gas shows in the other wells in the slope position.So it is predicted that the slope zone is an important target for next oil and gas exploration.

Key words:unconformity;erosion amount;structural significance;Cretaceous;southern Beier Depression

1 區(qū)域地質(zhì)概況

貝爾凹陷是發(fā)育于內(nèi)蒙—大興安嶺古生代碰撞造山帶的中新生代含油氣盆地。受構(gòu)造演化的影響，在白堊紀(jì)經(jīng)歷裂陷、坳陷—反轉(zhuǎn)和后期走滑等復(fù)雜構(gòu)造活動(dòng)，導(dǎo)致不同構(gòu)造演化階段的盆地邊界、沉積中心等發(fā)生了顯著變化，從而造成盆地內(nèi)油氣成藏的復(fù)雜化。如何恢復(fù)關(guān)鍵界面的剝蝕量，并探討其對(duì)盆內(nèi)油氣成藏的影響，一直是地質(zhì)界和油氣勘探界的熱點(diǎn)課題。文中以T22地震反射界面為主要研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行剝蝕趨勢(shì)恢復(fù)，進(jìn)而剖釋剝蝕趨勢(shì)對(duì)油氣運(yùn)移和成藏的影響，為區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化研究和油氣勘探提供重要參考。

貝爾凹陷得到地質(zhì)界和勘探界的普遍重視，最早的盆地研究可追溯到20世紀(jì)30年代。目前，在盆地地層劃分與對(duì)比、構(gòu)造樣式和構(gòu)造演化、沉積充填與層序格架油氣成藏及主控因素等方面都開展了大量有價(jià)值的工作［1-2］，并且取得了可喜的成果，但由于盆地構(gòu)造的復(fù)雜性，對(duì)其不整合造成的剝蝕量及其反映的構(gòu)造意義和對(duì)油氣成藏的影響方面的研究還缺乏系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)，嚴(yán)重制約著區(qū)內(nèi)油氣勘探進(jìn)程。

2 T22不整合特征和剝蝕量計(jì)算

2.1 不整合特征

不整合作為構(gòu)造演化和構(gòu)造事件的結(jié)果和標(biāo)志，是盆地構(gòu)造研究的重要目標(biāo)和手段，通過對(duì)不整合面剝蝕量大小和剝蝕趨勢(shì)分析等，可以定性或定量描述盆地構(gòu)造活動(dòng)演化過程，反映由此引發(fā)的與油氣成藏的聯(lián)系，因此，不整合的研究一直得到眾多學(xué)者的廣泛重視［3-4］。

貝爾凹陷白堊紀(jì)不整合界面主要有（見圖1）：1）T5反射界面，為塔木蘭溝組層序底界，是盆地基底的角度不整合，顯示雜亂反射或變振幅波狀反射結(jié)構(gòu)；2）T4反射界面，為銅缽廟組層序底界，呈凹凸不平的不整合界面反射特征；3）T3反射界面，為南屯組層序底界，是區(qū)內(nèi)較明顯的角度或微角度不整合，對(duì)下伏地層有削蝕現(xiàn)象，在緩坡或斜坡帶有明顯的上超；4）T22反射界面，為大磨拐河組層序底界，該不整合面在地震上有局部上超、下切和削截等不整合接觸關(guān)系，其下為雜亂反射特征，但在低凹地帶則顯示為連續(xù)、中—強(qiáng)振幅的反射軸，可在全區(qū)內(nèi)追蹤對(duì)比；5）T2反射界面，為伊敏組層序底界，主要表現(xiàn)為平行不整合和局部的微角度不整合。文中研究的T22不整合面是在盆地裂陷末期巖石圈的拉伸減慢，盆地開始進(jìn)入裂后熱衰減階段，由于差異沉降形成的不整合。同時(shí)，這一界面疊加了后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)的影響。

圖1 貝爾凹陷T22不整合面地震反射特征

2.2 剝蝕量計(jì)算

原型盆地剝蝕量估算一直是不整合研究的熱點(diǎn)，許多學(xué)者探索過大量的研究方法。L.F.Athy早在1930年就提出應(yīng)用聲波測(cè)井資料恢復(fù)地層壓實(shí)趨勢(shì)和計(jì)算剝蝕量［5］，后來的學(xué)者對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)，使在剝蝕厚度較大、埋藏較淺情況下精確計(jì)算剝蝕量成為可能。應(yīng)用地震剖面所反映的地層結(jié)構(gòu)外推進(jìn)行剝蝕量估算，是精度較低、應(yīng)用較廣、也最能反映總體剝蝕趨勢(shì)的一種方法，胡少華［6］稱為地震地層學(xué)法，林暢松［7］稱為地層相關(guān)變形外延法。盡管計(jì)算剝蝕量的方法多樣，但都有一定的優(yōu)、缺點(diǎn)及適用條件，在資料允許的情況下綜合應(yīng)用多種方法相互驗(yàn)證、取長(zhǎng)補(bǔ)短，使得剝蝕現(xiàn)象的識(shí)別及定量研究成為可能。

2.2.1 泥巖聲波時(shí)差法基本原理及適用性

泥巖聲波時(shí)差法基本原理是：沉積物在正常沉積壓實(shí)過程中，泥頁巖的孔隙度隨埋深的增大呈指數(shù)衰減，但其聲波時(shí)差值并不因?yàn)榈貙釉馐芴齽兾g而發(fā)生改變，并且在均勻分布小孔隙的固結(jié)地層中，孔隙度與聲波傳播時(shí)間之間又存在著正比例的線性關(guān)系，因此K.Magara［8］提出泥巖在正常壓實(shí)情況下聲波時(shí)差值與深度在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中為線性相關(guān)，并滿足

式中：Δt為泥巖在任意深度H處的聲波時(shí)差值，μs/m；Δt0為外推至地表的未固結(jié)泥巖聲波時(shí)差值，μs/m；C為正常壓實(shí)趨勢(shì)斜率，m-1；H為埋深，m。

適用條件：其原理是建立在“泥巖沉積物的壓實(shí)形變?yōu)樗苄孕巫儯粫?huì)發(fā)生回彈”這一前提上，否則泥巖孔隙度將被改造，從而失去定量計(jì)算地層剝蝕量的可能［9］。判斷能否運(yùn)用擬合出的壓實(shí)曲線進(jìn)行剝蝕量估算的標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)是依據(jù)被剝蝕地層厚度與后沉積的地層厚度的大小比較，而應(yīng)判斷剝蝕前地層的壓實(shí)效應(yīng)是否被后來的沉積地層所改造。

2.2.2 地震地層外延法基本原理及適用性

地震地層外延法的原理是：依據(jù)地震地層解釋劃分地層沉積層序，分析是否存在剝蝕及被剝蝕地層的殘余厚度、地層厚度及橫向分布規(guī)律。根據(jù)保存相對(duì)完整的相鄰層厚度比值及下伏層厚度估算剝蝕厚度。

適用條件：該法適宜于單斜及任意起伏的地層，原理簡(jiǎn)單，操作相對(duì)簡(jiǎn)易。但是其精度受地震資料品質(zhì)的影響較大，并且人為因素的影響也不可忽視。

2.2.3 應(yīng)用分析

選用2種方法分別從微觀和宏觀、定量與定性，揚(yáng)長(zhǎng)避短，彼此約束地進(jìn)行分析，現(xiàn)有的資料與二者的原理及適用性符合較好。研究區(qū)的9口關(guān)鍵井，計(jì)算得到的剝蝕厚度見表1。由表可知，2種方法得出的結(jié)論相似，結(jié)果相差為10～40 m。9口井反映的總體趨勢(shì)為構(gòu)造高部位及斜坡帶附近剝蝕厚度較大，低洼處剝蝕較小，具體體現(xiàn)在貝3、貝301、德1、貝16、貝44井剝蝕量很小，而位于蘇德爾特?cái)嗦|側(cè)的海參5井和貝北低凸起兩側(cè)的貝8、德8井及貝15井剝蝕量則很大。

表1 剝蝕厚度恢復(fù)結(jié)果m

3 T22不整合面剝蝕量分布的構(gòu)造意義

3.1 T22不整合面剝蝕量的分布

T22不整合面的地震反射特征（見圖1）說明，隆起與斜坡區(qū)內(nèi)由于構(gòu)造遷移導(dǎo)致次級(jí)伴生斷裂發(fā)育的情況下，易形成臺(tái)階式地貌，往往靠近斷層的地層容易被剝蝕，該特征解釋了貝爾凹陷南部剝蝕量大小不同的原因（見圖2）。蘇德爾特?cái)嗦〉臇|斜坡處的海參5井，位于2條斷層之間，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，且受后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)的影響，剝蝕較多。而貝西南次凹的3口井遠(yuǎn)離蘇德爾特?cái)嗦?，主要位于低洼處，斷層發(fā)育密度及強(qiáng)度均不如貝南次凹，因而剝蝕較少。貝北低凸起附近的4口井（貝44、貝16、貝8、德8）由于位于低凸起及其斜坡靠近低洼處，斷裂發(fā)育少，剝蝕相對(duì)較少，其中貝44、貝16、德8井因位于貝爾凹陷中部次凹附近，構(gòu)造背景相似，故剝蝕厚度相近。貝15井由于位于隆起區(qū)，受構(gòu)造作用影響，剝蝕相對(duì)較多。位于斜坡部位的井，由于構(gòu)造剝蝕較少，加之儲(chǔ)層物性好，上覆蓋層滲透性差，底部油源運(yùn)移到此處易于聚集成藏。

3.2 T22不整合面構(gòu)造活動(dòng)意義對(duì)油氣成藏的影響

貝爾凹陷在盆地內(nèi)不但規(guī)模龐大，而且構(gòu)造樣式與構(gòu)造格局也異常復(fù)雜。由于區(qū)內(nèi)斷裂多，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)尺度也大小不一，形成的多期規(guī)模不同的不整合面，對(duì)區(qū)內(nèi)油氣運(yùn)聚及成藏也會(huì)有不同程度的影響［10-15］。

T22不整合面作為南屯組二段頂界不整合，其形成時(shí)盆地處于斷陷期伸展斷陷階段，南一段沉積時(shí)，研究區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以伸展變形為主，北東向斷裂繼承性活動(dòng)，且強(qiáng)度增大并快速沉降，南屯組沉積末期在經(jīng)歷北西—南東向擠壓作用后，深、大斷裂的繼承性活動(dòng)及其活動(dòng)產(chǎn)生的大量裂縫，溝通了底部強(qiáng)裂陷期油源向上運(yùn)移，為油氣運(yùn)聚提供了有效的運(yùn)移通道與儲(chǔ)集空間，并且此階段地層抬升并遭受剝蝕，地層抬升造成的異常低壓為油氣向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移提供動(dòng)力，在斷隆高部位由于剝蝕強(qiáng)度較大而造成早期油氣的散失，不利于油氣保存，相反，斜坡部位則由于反轉(zhuǎn)適度而有利于油藏的保存，是油氣勘探的重要區(qū)帶。

圖2 T22不整合面剝蝕量平面等值線

另外，不整合面作為有利的油氣聚集面，由于長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受侵蝕、風(fēng)化、淋濾等作用，發(fā)育了大量的溶蝕孔和裂縫，一方面可以改善油氣儲(chǔ)集空間，形成良好的儲(chǔ)集層，另一方面還可與斷層面組合作為供油通道，為油氣運(yùn)聚提供有利的圈閉，形成與不整合有關(guān)的油氣藏，尤其斜坡帶，由于適度反轉(zhuǎn)形成的地層超覆不整合油氣藏，將會(huì)是未來勘探的突破口。

4 結(jié)論

1）應(yīng)用泥巖聲波時(shí)差法、地震地層結(jié)構(gòu)外延法對(duì)T22不整合面進(jìn)行剝蝕厚度估算結(jié)果說明，2種方法在本區(qū)是可行的。

2）估算結(jié)果表明：剝蝕量主要沿主干斷裂邊緣及古隆起斜坡帶呈NE—SW向分布，最大剝蝕厚度位于南部蘇德爾特?cái)嗦≈芫?，可達(dá)900 m，區(qū)內(nèi)背斜隆起幅度大的地方剝蝕作用強(qiáng)烈，而緊鄰斜坡的低洼處剝蝕較小，最小剝蝕厚度為150 m。

3）研究結(jié)果表明T22不整合面構(gòu)造意義在于：南屯組末期，在遭受強(qiáng)烈的北西—南東方向的擠壓，凹陷開始隆升并遭受大規(guī)模的剝蝕，與此同時(shí)，早期的同沉積斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)并導(dǎo)致剝蝕，造成早期油氣散失，凹陷邊緣及先存同沉積斷裂反轉(zhuǎn)帶則由于剝蝕適度而成為油氣聚集的有利區(qū)，成為下一步勘探的重點(diǎn)區(qū)帶。

［1］李文科，張研，方杰，等.貝爾凹陷斷裂系統(tǒng)與油氣分布關(guān)系［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，34（2）：1-6.

Li Wenke，Zhang Yan，F(xiàn)ang Jie，et al.Fault system and its controlling over hydrocarbon distribution in Beier Depression ［J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，34（2）：1-6.

［2］趙剛，張群，王興亞，等.貝爾凹陷南二段油成藏的地質(zhì)條件［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，33（4）：9-12.

Zhao Gang，Zhang Qun，Wang Xingya，et al.Favorable geological conditions of oil accumulation in K1n2in Beier Depression［J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，33（4）：9-12.

［3］付廣，許澤劍，韓冬玲，等.不整合面在油氣藏形成中的作用［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，25（1）：1-4.

Fu Guang，Xu Zejian，Han Dongling，et al.Role of surface ofunconformity in formation of oil or gas reservoirs［J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2001，25（1）：1-4.

［4］何登發(fā).不整合面的結(jié)構(gòu)與油氣聚集［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（2）：142-149.

He Dengfa.Structure of unconformity and its control on hydrocarbon accumulation ［J］.Petroleum Exploration and Development，2007，34（2）：142-149.

［5］Athy L F.Density，porosity and compaction of sedimentary rocks［J］.AAPG Bulletin，1930，14（1）：1-24.

［6］胡少華.基于地震資料的構(gòu)造-沉積綜合分析法：一種剝蝕厚度恢復(fù)新方法［J］.石油地球物理勘探，2004，39（4）：478-483.

Hu Shaohua.Integrative structural-sedimentary analysis method based on seismic data：a new method for restoring denuded thickness［J］.Oil Geophysical Prospecting，2004，39（4）：478-483.

［7］林暢松.沉積盆地的構(gòu)造地層分析：以中國(guó)構(gòu)造活動(dòng)盆地研究為例［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2006，20（2）：185-194.

Lin Changsong.Tectono-stratigraphic analysis of sedimentary basins：A case study on the inland tectonically active basins in China ［J］.Geoscience，2006，20（2）：185-194.

［8］Magara K.Thickness of removed sedimentary rocks，paleoporepressure，and paleotemperature，southwestern part of Western Canada Basin［J］.AAPG Bulletin，1976，60（4）：554-565.

［9］彭清華，周江羽，揭異新.聲波時(shí)差法對(duì)南堡凹陷東營(yíng)組剝蝕量的恢復(fù)［J］.斷塊油氣田，2009，16（6）：50-53.

Peng Qinghua，Zhou Jiangyu，Jie Yixin.Erosion thickness restoration of Dongying Formation reservoir in Nanpu Depression by using interval transit time method ［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2009，16（6）：50-53.

［10］李占東，李陽，張海翔，等.海拉爾盆地烏爾遜—貝爾凹陷大磨拐河組油氣成藏條件［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（5）：480-487.

Li Zhandong，Li Yang， Zhang Haixiang，et al.Petroleum accumulation conditions of Damoguaihe Formation in Urxun-Beier Sags，Hailaer Basin［J］.Petroleum Geology&Experiment，2011，33（5）：480-487.

［11］付廣，劉雪雪.三肇凹陷扶楊油層成藏要素空間匹配與油分布關(guān)系［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：533-536.

Fu Guang，Liu Xuexue.Relation between space matching of oil accumulation factors and oil distribution in Fuyang Oil Layer of Sanzhao Depression［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：533-536.

［12］王運(yùn)所，劉亞洲，賈斌峰，等.東濮凹陷慶祖集地區(qū)斷裂對(duì)油氣成藏控制作用淺析［J］.斷塊油氣田，2010，17（3）：304-308.

Wang Yunsuo，Liu Yazhou，Jia Binfeng，et al.Control of fracture system on hydrocarbon pooling in Qingzuji Region of Dongpu Depression［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（3）：304-308.

［13］李宏義，姜振學(xué)，董月霞，等.冀東油田南堡2號(hào)構(gòu)造古潛山成藏條件及模式［J］.斷塊油氣田，2010，17（6）：678-681.

Li Hongyi，Jiang Zhenxue，Dong Yuexia，et al.Buried-hill reservoir forming conditions and models in Nanpu No.2 structure，Jidong Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（6）：678-681.

［14］高長(zhǎng)海，張新征，林玉.不整合對(duì)油氣藏的破壞作用［J］.石油地質(zhì)與工程，2010，24（2）：25-28.

Gao Changhai，Zhang Xinzheng，Lin Yu.Destructive effectsof unconformity towards oil and gas reservoirs［J］.Petroleum Geology and Engineering，2010，24（2）：25-28.

［15］牛會(huì)玲，謝潤(rùn)成，戴建文，等.靖邊氣田盒8段儲(chǔ)層特征及控制因素［J］.石油地質(zhì)與工程，2010，24（1）：16-19.

NiuHuiling，XieRuncheng，Dai Jianwen，et al.Reservoir characteristics and its controlling factors of H8 formation in Jingbian Gas Field ［J］.Petroleum Geology and Engineering，2010，24（1）：16-19.

（編輯 趙旭亞）

Erosion amount build-up of unconformity and its structural significance:Taking Cretaceous T22unconformity in southern Beier Depression as an example

Xia Shiqiang,Liu Jingyan
(School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

TE121.3+4

A

2011-05-04；改回日期：2011-12-03。

夏世強(qiáng)，男，1986年生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事沉積盆地分析與模擬研究。E-mail：xiasq007@126.com。

夏世強(qiáng)，劉景彥.不整合面剝蝕量恢復(fù)及其構(gòu)造意義：以貝南凹陷白堊紀(jì)地層T22不整合面為例［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：12-16.

Xia Shiqiang,Liu Jingyan.Erosion amount build-up of unconformity and its structural significance：Taking Cretaceous T22unconformity in southern Beier Depression as an example［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：12-16.

自然科學(xué)基金項(xiàng)目“海拉爾盆地貝爾凹陷白堊紀(jì)多幕裂陷—反轉(zhuǎn)過程的沉積響應(yīng)及原型盆地恢復(fù)”（40972081）