冀中坳陷新生界底部不整合帶結構及其油氣地質(zhì)意義

曲江秀，高長海，查 明

（中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東青島266580）

不整合是區(qū)域性地殼運動、海（或湖）平面升降或局部構造運動的產(chǎn)物，是研究地質(zhì)發(fā)展歷史及鑒定地殼運動特征和時期的一個重要依據(jù)［1-5］。對不整合在空間上的分布和類型的變化情況進行研究，有助于了解古地理環(huán)境的變化。同時，在沉積盆地中，不整合由于具有獨特的空間結構性，使其成為重要的流體運移通道和聚集場所。世界上很多含油氣盆地中已發(fā)現(xiàn)了大量與不整合面有關的油氣田［6-11］。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

冀中坳陷地層自下而上發(fā)育有太古界、元古界（缺失震旦系）、古生界（缺失志留系、泥盆系和下石炭統(tǒng)）、中生界（缺失三疊系）至新生界。古生代以來，冀中坳陷經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構造運動，許多層系受其影響，存在不同程度的剝蝕，地層之間表現(xiàn)為不整合接觸關系。特別是燕山末期的構造運動使華北地臺整體抬升，遭受長期的風化剝蝕，形成了區(qū)域性的新生界底部不整合面，其上覆地層為古近系或新近系或第四系，而下伏地層由于受古地形、剝蝕程度等因素的影響，從太古界到中上元古界再到中生界均有分布。研究冀中坳陷新生界底部不整合帶的結構及其作用，可有效地指導該區(qū)的油氣勘探。

2 新生界底部不整合帶的結構

2.1 不整合帶的結構劃分

不整合具有垂向分帶的結構，其成分和厚度因地而異，主要與巖性、氣候、地形和風化剝蝕作用的時間等因素有關。一般在潮濕炎熱氣候區(qū)，化學、生物和機械風化作用都很顯著，其中化學風化和生物風化作用尤為普遍和強烈，因而風化殼厚度大，結構復雜；而干旱區(qū)則是以機械風化為主形成的風化殼，厚度一般較小，常僅有數(shù)十厘米，結構相對較簡單［12-16］。因此，在前人研究的基礎上，結合野外露頭及室內(nèi)巖心觀察，提出了不整合帶的結構（表1）。

2.2 冀中坳陷新生界底部不整合輸導體的界定

根據(jù)不整合滲透性結構層的空間發(fā)育部位，可分成不整合面之上結構層和不整合面之下結構層。由于不整合面上、下滲透性結構層在成因機制上的不同，兩者存在明顯的非對稱性，這主要是不整合面之上的滲透性結構層主要是由海（或湖）侵作用造成的；而不整合面之下的滲透性結構層則主要是在構造作用（形成斷層、裂縫等）的基礎上，由大氣淡水的淋濾、溶蝕等作用所造成。

2.3 新生界底部不整合輸導體的滲透性結構

2.3.1 垂向滲透性結構

表1 不整合帶的結構劃分

根據(jù)冀中坳陷潛山井巖心觀察，結合測井資料分析，巖溶作用在垂向上自上而下可劃分出垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶（表2）。

表2 冀中坳陷馬85井不整合帶結構

（1）垂直滲流帶：位于不整合面之下，地表大氣淡水主要沿著垂向發(fā)育的裂縫體系在重力作用下垂向運動為主，因此，溶蝕作用特征主要表現(xiàn)為沿裂縫發(fā)育的高角度溶蝕孔洞。

（2）水平潛流帶：地表巖溶水的運動主要以水力壓力梯度控制下的水平運動為特征，因此，溶蝕作用特征主要表現(xiàn)為中小型溶蝕孔洞比較發(fā)育，溶蝕孔洞的形態(tài)常呈水平伸長狀。冀中坳陷可識別出多個水平巖溶發(fā)育帶，其發(fā)育與不整合面形成過程中的幕式抬升作用有關，每一次抬升幕形成一個相對完整的潛流帶和滲流帶，其中上部滲流帶可能由于后期的抬升已被剝蝕破壞或部分相互疊加在一起。

（3）深部緩流巖溶帶：該帶底界是巖溶作用的下限，帶內(nèi)巖溶地下水運動與交替已變得十分緩慢，因而溶解作用比較弱，主要以發(fā)育零散的溶孔、溶縫為特征，規(guī)模和程度遠不如上述兩個帶，因此，該帶實際上是水平潛流帶與深部滯留帶之間的過渡帶。

可以看出，不整合面之下碳酸鹽巖的流體輸導特征總體表現(xiàn)為，從滲流帶的垂向輸導為主向下逐漸轉變?yōu)闈摿鲙У臋M向輸導為主。

2.3.2 橫向滲透性結構

不整合面之下碳酸鹽巖巖溶的橫向發(fā)育特征主要與古地貌密切相關。根據(jù)大氣淡水的運動特點及其導致的巖溶特征，冀中坳陷巖溶地貌可以劃分為巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶洼地（圖1）。不同巖溶地貌背景上，巖溶作用的發(fā)育特征不同。巖溶高地上大氣淡水的運動主要以垂向運動為主，因此，以發(fā)育垂直滲流帶為特征；巖溶斜坡上地表巖溶水的運動往往以水平運動為主，導致水平潛流帶較發(fā)育；巖溶洼地一般代表地表淡水的泄水區(qū)，其巖溶作用相對比較弱。冀中坳陷碳酸鹽巖潛山的巖溶作用主要出現(xiàn)在古生界奧陶系和中上元古界霧迷山組。其中，對奧陶系造成巖溶的主要時期是海西、加里東期構造運動，而霧迷山組的巖溶主要是燕山、喜馬拉雅期構造運動的結果。

圖1 冀中坳陷巖溶地貌劃分示意

3 不整合在油氣成藏中的意義

不整合帶的發(fā)育對油氣的運聚成藏具有十分重要的作用，使儲層物性得到改善，可作為油氣運移通道或油氣聚集場所［17-21］。

3.1 改善儲集層性能

冀中坳陷受印支運動、燕山運動的影響，潛山地層遭受大面積剝蝕和風化淋濾。喜馬拉雅運動以來，斷裂開始劇烈活動，在潛山大幅度上升的同時，地層水通過斷層滲入到潛山碳酸鹽巖之中，加深了溶蝕作用，形成孔、洞、縫十分發(fā)育的儲集空間，極大地改善了碳酸鹽巖儲集層的儲集物性，其平均孔隙度為5%～12%，平均滲透率為（37～2000）×10-3μm2，為油氣富集高產(chǎn)創(chuàng)造了條件（表3）。不整合是一個開放的系統(tǒng)，原地溶解物會被不斷地搬運帶走，沿不整合達到平衡的速度很慢或是根本達不到平衡，這種不平衡狀態(tài)有助于受搬運控制的溶解作用的發(fā)生。冀中坳陷新生界底部不整合帶的溶解作用主要發(fā)生在垂直滲流帶和水平潛流帶，而深部緩流巖溶帶相對不發(fā)育?？碧綄嵺`表明，油氣主要賦存于垂直滲流帶和水平潛流帶。

表3 冀中坳陷潛山碳酸鹽巖儲層物性統(tǒng)計

3.2 作為油氣運移的良好通道

長期的沉積間斷使?jié)撋交鶐r表面遭受風化、剝蝕、淋濾等作用，不僅形成了大面積分布的不整合帶，而且不整合帶的孔隙度和滲透率亦得到改善［22］，且發(fā)育的孔、洞、縫在空間上相互連通、相互組合，形成了油氣運移的良好通道。

另外，由于塊斷差異升降作用，造就了古近系烴源巖逐層不整合超覆于潛山碳酸鹽巖儲集體之上，形成烴源巖與潛山的直接對接，烴源巖生成的油氣可直接進入不整合帶，并沿不整合帶向潛山高部位運移，在圈閉發(fā)育處聚集成藏。

3.3 形成有利的生儲蓋組合

由于構造部位、沉積作用、成巖作用、風化作用以及后期改造的不一致，不整合帶的結構在空間上存在變化，不整合結構類型也有所差異，即不整合面上、下巖層 具 有 多 種 配 置 關 系［17，23-24］，從 而 可 形 成多種類型的生儲蓋組合。冀中坳陷潛山最具特色的生儲蓋組合類型為“新生古儲型”。這類組合是在海侵過程中，新沉積的富含有機質(zhì)的泥巖直接超覆在不整合之上，形成烴源巖和儲層的理想配置。它是以盆地基底的中上元古界和早古生界海相碳酸鹽巖作為儲集體，以古近系不同層段（主要是Es3 和Es1）的濱淺湖、較深胡相暗色泥巖作為烴源巖，并以古近系不同層段的泥巖或石炭-二疊系煤系地層作為蓋層而形成的一套“新生古儲型”組合，任丘潛山油藏、長洋淀潛山油藏、河西務潛山油氣藏等即為此類生儲蓋組合的典型代表。

3.4 形成多種類型的地層圈閉

地層圈閉在地質(zhì)記錄中常見，它既可以位于不整合面之上，如地層超覆圈閉，也可以位于不整合面之下，如地層剝蝕／削截圈閉、潛山圈閉等。冀中坳陷新生界底部不整合面上、下存在多種類型的地層圈閉，油氣聚集其中形成相應類型的地層油氣藏，如任丘霧迷山組潛山油藏、留路霧迷山組潛山油藏、蘇橋奧陶系潛山油藏、任丘奧陶系地層削截油藏、南馬莊沙二段地層超覆油藏等。

4 結論

（1）不整合帶在空間上可劃分為水進層、風化粘土層和半風化巖石層3個結構層。不整合面上、下分屬于兩個不同的流體流動場，不整合面之下流動孔隙主要由孔洞縫孔隙體系構成，而不整合面之上的層狀滲透性體主要屬于孔隙型介質(zhì)。

（2）冀中坳陷新生界底部不整合面之下的半風化巖石層在垂向上可劃分出垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流巖溶帶等3個帶，油氣主要在垂直滲流帶和水平潛流帶運移和聚集；平面上可劃分為巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶洼地等3個帶。

（3）不整合帶的發(fā)育對油氣的運聚成藏具有十分重要的控制作用，如改善儲集層的儲集性能、作為油氣運移的通道、形成有利的儲蓋組合以及地層圈閉等。

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