北部灣盆地邁陳凹陷東部物源方向及沉積體系時空演化

胡斌，張靚，季漢成，郭新安，陳棟

（1.中國石化江蘇油田分公司物探技術研究院，南京210046；2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249）

北部灣盆地邁陳凹陷東部物源方向及沉積體系時空演化

胡斌1，張靚2，季漢成2，郭新安1，陳棟1

（1.中國石化江蘇油田分公司物探技術研究院，南京210046；2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249）

在巖心、測井、錄井及地震數(shù)據(jù)分析的基礎上，通過物源及沉積相綜合研究，探討了北部灣盆地邁陳凹陷東部潿洲組和流沙港組沉積時期的物源方向及沉積體系的時空演化特征。結果表明：邁陳凹陷東部存在北部流沙港低凸起、東部徐聞凸起和南部臨高燈樓凸起3個方向的物源體系，物源體系與盆地結構的差異影響了該區(qū)的沉積相類型及時空展布。研究區(qū)主要發(fā)育三角洲、扇三角洲及湖泊等沉積體系類型。就平面展布特征而言，受邁陳凹陷北部寬緩斜坡地形和物源供給充足的影響，研究區(qū)北部三角洲展布范圍較廣，并且存在“大平原，小前緣”即三角洲平原面積廣而前緣面積相對較小的特征；研究區(qū)南部和東部由于地形較陡，扇三角洲分布相對局限，但垂向厚度大；湖泊相主要分布在研究區(qū)中部主體洼陷區(qū)，尤其是深湖—半深湖主要分布于研究區(qū)西南部。就垂向演化特征而言，流沙港組沉積時期整體為一個湖侵過程，在流二段沉積時期以發(fā)育湖相泥巖為主，而潿洲組則發(fā)育各種扇體。

物源方向；沉積體系；潿洲組；流沙港組；邁陳凹陷

0 引言

物源分析在確定沉積物物源位置和性質及沉積物搬運路徑，甚至整個盆地的沉積作用和構造演化等方面均具有重要意義［1-3］。隨著現(xiàn)代科技手段的提高，物源分析方法不斷地被補充和完善。目前，應用較多的研究方法有重礦物法、碎屑巖類分析法、沉積法、裂變徑跡法、地球化學法和同位素法等。同時電子探針、質譜分析及陰極發(fā)光等先進技術在物源分析中的應用日益廣泛［2］，而沉積、構造、地震及測井等地質方法與化學、物理及數(shù)學等學科的應用相互結合［3］，使物源判定更具準確性。

邁陳凹陷自XWx1井開鉆以來已相繼鉆探了XWx2井、XWx3井和XWx6井等預探井，其中XWx1井、XWx3井和XWx6井鉆探均獲得成功，展示了較大的勘探潛力。部分研究人員對XWx3井和XWx6井潿洲組與流沙港組沉積時期的物源認識存在較大的分歧，有人認為物源只來自邁陳凹陷南部的臨高燈樓凸起，也有人提出邁陳凹陷北部流沙港低凸起也起到了一定的作用，但是一直缺乏系統(tǒng)詳盡的研究。因此，弄清研究區(qū)的物源方向對該區(qū)下一步的油氣勘探具有重要意義。

依據(jù)邁陳凹陷XWx3井和XWx6井的重礦物資料，結合XWx1井、XWx2井、XWx3井及XWx6井的測井資料以及三維地震資料，對該區(qū)物源體系進行分析，并在巖心觀察和測井相標志識別的基礎上，充分利用三維地震屬性及二維地震剖面資料，結合連井沉積相，研究刻畫邁陳凹陷東部潿洲組和流沙港組沉積體系的時空展布。

1 區(qū)域地質背景

邁陳凹陷位于北部灣盆地中南部雷—瓊坳陷區(qū)內(nèi)，該區(qū)構造復雜，勘探程度低，地下斷裂發(fā)育且具多期性，其南、東、北分別與臨高燈樓凸起、徐聞凸起和流沙港低凸起相鄰（圖1）。邁陳凹陷自東向西剖面形態(tài)變化很大，東部為南斷北超的箕狀半地塹，西部為北斷南超的箕狀半地塹，這一剖面形態(tài)反映出邁陳凹陷為一個北東—南西向的斜向長軸背斜［4］。

圖1 北部灣盆地邁陳凹陷東部構造圖Fig.1Tectonic map of the eastern Maichen Sag in Beibu Gulf Basin

古近系長流組沉積之后，始新世時期區(qū)域拉張應力順時針方向旋轉為NNW—SSE向［5-6］，NEE向斷層活動強度變大，在其控制下發(fā)育了以湖相泥巖沉積為主的流沙港組［7］，推測認為流一段地層由于后期構造抬升遭受剝蝕，流二段時期裂陷活動達到鼎盛，沉降速率大，湖盆水體明顯加大，沉積了大范圍的深湖—半深湖泥頁巖，該套地層平均厚度為200 m。到漸新世時期區(qū)域拉張應力進一步順時針方向旋轉至近SN向，近EW向斷層活動強度相對較大，在其控制下沉積了以三角洲和扇三角洲砂泥巖互層為主的潿洲組［7］，該套地層平均厚度為2 000 m，自上而下發(fā)育潿一段、潿二段及潿三段。本次研究的目的層位為流沙港組和潿洲組地層［8-10］。

2 物源方向

2.1 重礦物組合特征分析

沉積物中重礦物的總體特征取決于物源區(qū)母巖性質、重礦物搬運距離以及沉積水動力條件，具有相同物源和古水流體系的碎屑沉積物中的重礦物組合具有相似性［11-13］。對比邁陳凹陷東部XWx3井和XWx6井潿洲組的重礦物組合特征（圖2）發(fā)現(xiàn)：XWx3井有2組相關性較好的重礦物組合，分別是電氣石-石榴石［圖2（a）］和白鈦礦-鋯石［圖2（b）］；XWx6井有2組與XWx3井相異的重礦物組合，分別是白鈦礦-電氣石-鋯石-赤褐鐵礦［圖2（c）］和磁鐵礦-石榴石［圖2（d）］。

由這2口井不同的重礦物組合可看出，XWx3井的母巖類型為沉積巖，而XWx6井的母巖類型為沉積巖和巖漿巖。由此可得出，XWx3井和XWx6井應分屬于不同的物源體系。

圖2 邁陳凹陷東部XWx3井與XWx6井重礦物組合特征Fig.2Heavy mineral combination of XWx3 and XWx6 wells in the eastern Maichen Sag

2.2 測井曲線特征值分析

測井曲線特征值分析是基于現(xiàn)有的測井資料進行巖性展布的分析。研究區(qū)自然伽馬測井曲線形態(tài)與沉積物的粒徑、形態(tài)及成分有很好的對應關系，因此可用來進行巖性區(qū)分，進而可以比較不同井之間在同一時期的巖性是否相同［14］。具體的做法如下：在完整的曲線上截取不同時期的曲線段，抽取若干個采樣點計算出該曲線段的特征值，如平均值和方差等，之后比較各沉積時期的曲線特征值是否存在相同的變化趨勢，如取值范圍接近，則可以認為屬于同一個物源體系。通過提取研究區(qū)4口探井XWx1井、XWx2井、XWx3井和XWx6井在潿洲組和流沙港組各沉積時期測井曲線段的方差進行對比分析后發(fā)現(xiàn)，XWx1井與XWx2井由自然伽馬測井曲線所計算的方差具有相同的變化趨勢，取值范圍十分接近，因此，認為XWx1井與XWx2井屬于同一個物源體系，而其他井之間不具有如此明顯的相似性（圖3）。

圖3 邁陳凹陷4口井不同時期GR測井曲線方差值Fig.3Well log eigenvalues of different stages of four wells in the eastern Maichen Sag

2.3 地震屬性提取與分析

研究表明，振幅沿層變化可能與巖性或儲層特性有關［15］，地震屬性的遞變趨勢則可以反映可能的物源方向。由邁陳凹陷東部潿洲組地震均方根振幅屬性（圖4）可知，該區(qū)砂體主要從北部、南部及東部3個方向向中央推進；XWx1井和XWx2井同屬于一個物源體系，在潿洲組時期主要接受來自邁陳凹陷北部流沙港低凸起的碎屑物質；XWx3井與XWx6井分屬不同的物源體系，XWx3井的物源來自南部的臨高燈樓凸起，而XWx6井的沉積物則來自東部的徐聞凸起（圖4）。

研究區(qū)流二段沉積時期缺乏充沛的物源供給，以廣泛的湖侵泥頁巖為特征，流三段沉積時期恢復物源供給，因此流沙港組的物源分析主要針對流三段而言。流三段地震均方根振幅屬性平面特征與潿洲組相似，表明流三段也有3個砂體推進的方向，分別是邁陳凹陷北部、南部及東部。由此推斷研究區(qū)流沙港組主要的碎屑物質也同樣來自這3個方向：北部流沙港低凸起、南部臨高燈樓凸起以及東部的徐聞凸起。

3 沉積體系

3.1 沉積體系類型及特征

通過詳細的巖心觀察和描述（XWx1井流二段和流三段，49.11 m；XWx2井流二段和流三段，13.12 m；XWx3井潿二段和潿三段，33.51 m；XWx6井潿二段、潿三段及流三段，45.12 m），結合錄井、測井及區(qū)域地質特征等資料，認為邁陳凹陷東部潿洲組和流沙港組主要發(fā)育三角洲、扇三角洲以及湖泊沉積體系。其沉積相類型、發(fā)育特征及其空間展布受盆地結構和構造作用的制約，在不同沉積時期三角洲和湖泊發(fā)育的位置與分布范圍均有所差異［16］。

3.1.1 三角洲沉積特征

三角洲主要發(fā)育在研究區(qū)北部斜坡帶，分布范圍較廣。沉積物主要為灰色中、細砂巖或深色泥巖、泥質粉砂巖等。發(fā)育有沖刷面、波狀層理、波狀交錯層理以及生物擾動等沉積構造。自然伽馬測井曲線多為箱形、齒化箱形、鐘形、指形及漏斗形。地震反射中三角洲平原亞相表現(xiàn)出中弱振幅、較連續(xù)及平行反射結構的特征，三角洲前緣亞相表現(xiàn)出中振幅和中等連續(xù)的“S”形前積反射結構特征（圖5）。

圖5 邁陳凹陷東部三角洲相標志Fig.5Facies marker of delta in the eastern Maichen Sag

3.1.2 扇三角洲沉積特征

扇三角洲主要發(fā)育在研究區(qū)南部陡坡帶，延伸距離較短。巖性主要為礫巖、礫質砂巖、粗砂巖及細砂巖或泥巖、粉砂質泥巖。發(fā)育有沖刷面、正遞變層理、大型交錯層理、平行層理及水平層理或包卷層理等沉積構造。自然伽馬測井曲線表現(xiàn)為微齒化的箱形、鐘形及漏斗形。地震反射外部形態(tài)呈扇形或楔形（圖6），內(nèi)部結構一般呈雜亂反射、中—高振幅頻率，有時可見有弱的前積反射。

圖6 邁陳凹陷東部扇三角洲相標志Fig.6Facies marker of fan delta in the eastern Maichen Sag

圖7 邁陳凹陷東部湖泊相標志Fig.7Facies marker of lake in the eastern Maichen Sag

3.1.3 湖泊相沉積特征

研究區(qū)中部洼陷帶發(fā)育濱淺湖及深湖—半深湖沉積體系，在流二段沉積時期湖盆面積達到最大。巖性常為灰褐色泥巖、深灰色油頁巖、灰褐色粉砂質泥巖及泥質粉砂巖，偶見少量的粉、細砂巖。自然伽馬測井響應值較高，曲線形態(tài)平緩、起伏較小，反映了水動力較弱、物源供應不足的沉積特征。地震反射上表現(xiàn)為平行或亞平行反射結構、強連續(xù)強振幅以及分布較穩(wěn)定的特征（圖7）。

3.2 沉積體系的時空展布

運用巖心標定測井和測井標定地震的方法，結合地震均方根振幅提取手段（參見圖4），充分利用研究區(qū)三維地震資料，基于XWx2井—XWx1井—XWx6井的連井剖面和地震相剖面（圖8），確定邁陳凹陷東部各沉積時期的沉積相平面展布特征。

圖8 邁陳凹陷東部連井剖面以及地震相剖面Fig.8Well-tie profile and seismic facies profile of the eastern Maichen Sag

3.2.1 流沙港組沉積體系

流沙港組沉積期整體為盆地強裂陷、快速沉降及大規(guī)模水進時期，沉降速率大于沉積速率，區(qū)域上表現(xiàn)為三角洲—深湖沉積體系，為典型的陸相斷陷盆地斷陷期沉積特征。邁陳凹陷東部流三段沉積期具有多斷層控凹的特征，接受來自邁陳凹陷北部、南部和東部凸起的物源供給，斷層下降盤主要為半深湖—深湖沉積，研究區(qū)北部主要發(fā)育濱淺湖—三角洲沉積，研究區(qū)南部在近物源控凹斷層下降盤發(fā)育扇三角洲沉積（圖9）。流二段沉積期處于大規(guī)模水進時期，湖盆面積達到最大，邁陳凹陷內(nèi)部廣泛發(fā)育暗色純度高、厚度大的較深湖泥巖，構成有利的烴源巖。

3.2.2 潿洲組沉積體系

潿洲組沉積期處于斷拗過渡期，受構造演化和沉積充填速率的影響，湖盆面積縮小，湖盆水位整體降低，主要發(fā)育河流、三角洲及扇三角洲沉積。潿三段沉積期湖水較淺，受物源供應和湖泊范圍的影響，研究區(qū)北部主要發(fā)育河流—三角洲沉積，研究區(qū)南部發(fā)育扇三角洲沉積；潿二段沉積期湖泊范圍變大，水體加深，發(fā)生湖侵，發(fā)育三角洲、湖相和扇三角洲沉積；潿一段沉積期凹陷整體較平緩，水體較深，湖泊面積最大，在研究區(qū)北部發(fā)育三角洲沉積，巖性主要為砂礫巖、含礫粗砂巖夾薄層棕色泥巖，在研究區(qū)最南部發(fā)育扇三角洲沉積（圖10）。

圖9 邁陳凹陷東部流三段沉積相平面圖Fig.9Sedimentary facies distribution of the third member of Liushagang Formation in the eastern Maichen Sag

圖10 邁陳凹陷東部潿一段沉積相平面圖Fig.10Sedimentary facies distribution of the first member of Weizhou Formation in the eastern Maichen Sag

4 結論

（1）邁陳凹陷東部存在3個物源體系，該區(qū)XWx1井和XWx2井碎屑物質來自相同的母巖區(qū)，物源來自邁陳凹陷北部流沙港低凸起，XWx3井和XWx6井碎屑物質分別來自邁陳凹陷南部臨高燈樓凸起和東部徐聞凸起。

（2）邁陳凹陷東部潿洲組和流沙港組主要發(fā)育三角洲、扇三角洲及湖泊沉積體系。研究區(qū)北部流三段發(fā)育三角洲沉積，三角洲前緣可見前積反射特征，南部發(fā)育扇三角洲沉積，地震相的外部形態(tài)呈楔形，受物源供給影響，其發(fā)育規(guī)模較小；流二段以廣泛發(fā)育湖相泥巖為主要特征。潿洲組處于湖水擴張沉積階段，扇三角洲發(fā)育規(guī)模不斷減小，呈扇體退積序列。

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（本文編輯：王會玲）

Depositional system evolution and provenance orientation in the eastern Maichen Sag,Beibu Gulf Basin

HU Bin1，ZHANG Liang2，JI Hancheng2，GUO Xin’an1，CHEN Dong1
（1.Geophysical Research Institute of Jiangsu Oilfield Company，Sinopec，Nanjing 210046，China；2.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Based on the detailed analysis of geological data,seismic data and core data,this paper studied the depositional system evolution features and provenance orientation of Liushagang Formation and Weizhou Formation in the eastern Maichen Sag by the method of provenance orientation analysis and depositional system study.The result shows that there are three provenance orientations in the eastern Maichen Sag,including Liushagang salient in the north,Xuwen salient in the east and Lingao-Denglou salient in the south.Because of the difference of the provenance and basin texture,sedimentary facies and facies distribution of the study area vary from plots to plots.Delta,fan-delta and lake depositional systems can be identified in the study area.Affected by the flat,wide slope and abundant clast supply, delta deposition distributed vastly in the north of the study area,featured by expansive delta plain and locally distributed delta front.Influenced by the abrupt slope,the distribution of fan-delta deposition is relatively limited in the south and east.Lacustrine is mainly distributed in the centre of the study area,especially the deep-half deeplacustrine is mainly distributed in the southwest.For vertical sequence,it shows a process of lake transgression in Liushagang Formation which is characterized by lacustrine facies mudstone in the second member of Liushagang Formation,and fans are developed in Weizhou Formation.

provenance orientation；depositional system；Weizhou Formation；LiushagangFormation；Maichen Sag

TE121.3+2

A

1673-8926（2014）04-0022-06

2014-03-18；

2014-04-25

江蘇油田局級科技項目“北部灣盆地徐聞探區(qū)復雜構造精細解釋方法研究及目標評價”（編號：JS12046）資助

胡斌（1963-），男，碩士，高級工程師，主要從事石油勘探方面的研究工作。地址：（210046）江蘇省南京市棲霞區(qū)堯化門堯新大道68號中國石化江蘇油田分公司物探技術研究院。E-mail：hubing.jsyt@sinopec.com。