遼河灘海東部地區(qū)層序結構及發(fā)育模式

王海生 （中石油遼河油田分公司開發(fā)處，遼寧 盤錦 124010）

遼河灘海東部地區(qū)層序結構及發(fā)育模式

王海生 （中石油遼河油田分公司開發(fā)處，遼寧 盤錦 124010）

根據(jù)巖性、測井、古生物等層序識別標志，將遼河灘海東部地區(qū)古近系劃分為9個三級層序（SQ1～SQ9），建立了全區(qū)統(tǒng)一的層序地層格架。SQ1～SQ9層序發(fā)育具有東西分區(qū)、南北分帶、縱向疊置的特點。東西分區(qū)特征主要表現(xiàn)為：盆地西側SQ3～SQ9各層序逐層超覆于中央凸起帶之上，低水位體系域不發(fā)育；盆地中部洼陷帶SQ1～SQ9各層序沉積物變細，分布穩(wěn)定；盆地東側SQ3～SQ9各層序逐層超覆于東部斜坡之上，削截、上超等現(xiàn)象明顯。南北分帶的特征表現(xiàn)為：在蓋州灘斷鼻帶、太葵斷裂背斜帶、龍王廟斷裂背斜帶內(nèi)沉積物整體呈南粗北細特征。

遼河灘海；古生物；層序結構；發(fā)育模式

1 區(qū)域地質背景

遼河灘海地區(qū)位于下遼河－遼東灣盆地北部，屬陸上遼河坳陷與海域遼東灣坳陷的過渡區(qū) （圖1），是中新生代伸展、走滑背景下形成的陸相斷陷盆地［1，2］。 研 究 區(qū) 為 遼 河灘海東部地區(qū)，包括燕東凹陷、燕南潛山帶、東部凹陷、中央凸起和部分西部凹陷 （圖1）。陸上與海域多年勘探證實，遼河灘海地區(qū)石油地質條件優(yōu)越，生、儲、蓋層發(fā)育齊全且配置良好，形成了多套含油組合，具備了形成多層位、多類型油氣藏的條件，是中石油遼河油田分公司后續(xù)勘探的主要接替區(qū)［3，4］。 但 由 于 其 地 質結構與斷裂系統(tǒng)復雜，地層與沉積相變化大，影響了對地質體勘探開發(fā)的認識與評價。因此，需從層序地層特征、沉積體系發(fā)育等方面，開展系統(tǒng)、深入的研究。層序地層學是基于年代地層格架建立的，用以解釋和研究地層展布樣式，隸屬于現(xiàn)代地層學范疇。經(jīng)過多年來的實踐、探索，目前，層序地層學已經(jīng)被地質學領域的眾多學科所接受，特別是在油氣勘探領域得到了廣泛的應用，許多石油公司將其視為油氣勘探中的一種權威性工具。

圖1 遼河灘海東部地區(qū)位置圖

2 層序發(fā)育特征

2.1 識別標志

層序地層學的一個重要研究內(nèi)容就是層序界面

（等時界面）的識別，即不整合面或與之相對應的整合 面 的 識 別［5，6］。 層 序界面在露頭、巖心、測井、地震、古生物、地球化學等資料上都有明顯的識別標志［7～10］。

2.1.1 巖性標志

圖2 層序界面識別標志

1）古風化面 是古暴露面和不整合面的標志，也是最為可靠的、直接的層序邊界標志。古風化面處發(fā)育根土巖、古風化殼和古土壤層。東部凹陷古近系根系、古土壤發(fā)育 （圖2（a）），可以作為層序劃分的依據(jù)。

2）河道侵蝕面 沉積基準面下降期，河床底礫巖沖刷切割老地層形成河道侵蝕面，它是沉積間斷面和不整合面的標志 （圖2（b））。沉積基準面上升期，沖刷面之上充填河道砂礫巖。

3）巖相突變面 層序界面在巖性剖面上表現(xiàn)為界面上、下地層巖相突變。4）沉積旋回轉換面 由向上水體變淺的相序轉換為向上水體變深的相序。

5）事件沉積 指洪水、火山等地質突發(fā)事件對陸相湖泊層序的影響。區(qū)內(nèi)太陽島-榮興屯地區(qū)東營組 （Ed）火山巖多次成套出現(xiàn)，可作為良好標志層。

2.1.2 古生物識別標志

收集整理研究區(qū)60口鉆井，并采樣分析葵花2井等3口取心井的介形類、孢粉等古生物資料，總結出遼河灘海東部地區(qū)古近系不同時期的主要古生物組合特征，為全區(qū)范圍內(nèi)準確識別層序界面和地層對比提供依據(jù)。葵花2井介形類化石分析結果 （圖3）表明：1670m以上地層以唇形脊東營介為主要化石組合，揭示該套地層為SQ5，即東營組二段 （Ed2）；1670～1840m為SQ4，即東營組三段 （Ed3）；1840m以下地層以惠東華北介、中國華北介及各類玻璃介為主要化石組合，揭示其為SQ1～SQ2，即沙河街組三段 （Es3）。孢粉、藻類組合分析結果表明：1840m以上為Ed，被子植物高于裸子植物，被子植物以榆粉屬為主，裸子植物以松科為主，藻類中見豐富疑源類化石和少量溝鞭藻類化石；1840m以下為Es3，被子植物略高于裸子植物，被子植物以小亨氏櫟粉為主，裸子植物以杉粉屬、單束松粉屬和雙束松粉屬為主，藻類以渤海藻科為主。

2.2 層序構成

綜合運用巖心、鉆井、測井及古生物等資料，分析了遼河灘海東部地區(qū)古近系層序界面特征和地層疊加樣式，將古近系劃分為9個三級層序 （圖4）。三級層序SQ1相當于沙河街組三段下亞段 （EsL3），SQ2相當于沙河街組三段中、上亞段 （Esm～u3），SQ3相當于沙河街組一、二段 （Es1～2），SQ4相當于東營組三段下亞段 （EdL3），SQ5相當于東營組三段中、上亞段 （Edm～u3），SQ6相當于東營組二段下亞段 （EdL2），SQ7相當于東營組二段上亞段 （Edu2），SQ8相當于東營組一段下亞段 （EdL1），SQ9相當于東營組一段上亞段 （E）。

圖3 葵花2井古生物特征

遼河灘海東部地區(qū)的不同構造單元，其成因不同，層序發(fā)育特征亦有所不同。海22井SQ1～SQ9巖性由下而上出現(xiàn)多個粗→細→粗旋回，反映多個三級層序演化旋回，因此河道沖刷面和沉積旋回轉換面是劃分該井層序界面的良好標志。另外該井泥巖顏色也呈現(xiàn)出紅→灰→紅的變化規(guī)律，代表了沉積環(huán)境的旋回變化，為層序劃分提供了可靠依據(jù) （圖4）。SQ1揭示基本完整，為沖積環(huán)境層序地層特征。底部大套砂礫巖夾紫紅色泥巖，為低水位體系域 （LST）辮狀河沉積，呈砂礫巖加積疊加樣式；中部砂、泥巖互層，為水進體系域 （TST）曲流河沉積，呈退積疊加樣式；頂部大套棕紅色泥巖，為高水位體系域 （HST）網(wǎng)狀河沉積，呈泥巖加積疊加樣式。SQ2為一個完整的三級層序粗→細→粗變化旋回。下部大套厚層砂巖夾泥巖，為LST沉積，呈進積式疊加樣式；中部大套泥巖夾砂巖薄層，為TST沉積，呈退積式疊加樣式；上部為砂、泥巖互層，為HST沉積，呈加積式疊加樣式。其底界巖相突變面之下泥巖為紅色，之上泥巖為灰色，說明此時該區(qū)沉積環(huán)境的突變，深水相 （濱淺湖）直接覆蓋在淺水相 （河流）之上。SQ3為砂泥巖互層沉積，相對于SQ2，泥巖厚度減小，砂巖含量增高，單砂層出現(xiàn)頻率增高，表明此時該區(qū)水體變淺，層序底界為沉積旋回轉換面。SQ4整體為砂巖夾泥巖沉積，體系域三分性明顯。下部砂巖夾泥巖，為LST沉積，呈加積式疊加樣式；中部砂、泥巖互層，為TST沉積，呈退積式疊加樣式；上部泥巖夾砂巖，為HST沉積，呈加積式疊加樣式。SQ4底界為沉積環(huán)境轉換面。SQ5整體為泥巖夾砂巖。相對于SQ4，SQ5泥巖厚度增大、砂巖含量低，表明此時該區(qū)水體變深，為全區(qū)第二次最大水泛期，體系域三分性明顯。下部砂巖夾泥巖，為LST沉積，呈加積式疊加樣式；中部砂、泥巖互層，為TST沉積，呈退積式疊加樣式；上部泥巖夾砂巖，出現(xiàn)厚層棕紅色泥巖，為HST沉積，呈進積式疊加樣式。SQ5底界為沉積旋回轉換面。SQ6、SQ7以砂、泥巖互層為主，局部泥巖占優(yōu)勢。相對于SQ5，沉積物變細，砂巖含量降低，單層砂巖厚度變小，但底部和頂部均出現(xiàn)棕紅色泥巖和黃色泥巖，說明沉積環(huán)境變淺。SQ8沉積物粒度變粗、砂地比增大，說明沉積環(huán)境持續(xù)變淺。SQ9為大套砂礫巖夾泥巖沉積，并且出現(xiàn)雜色泥巖，說明沉積環(huán)境進一步變淺。從SQ7開始，層序內(nèi)部三分性不明顯，兩分性明顯，只發(fā)育TST和HST，缺失LST。

2.3 層序橫向展布特征

圖4 海22井層序地層綜合柱狀圖

海南20井－葵花9井－葵東1井－燕南2井連井剖面 （圖5）揭示了研究區(qū)中南部層序地層特征。SQ1～SQ2時期，盆地處于強烈斷陷期，地層分布局限，海南潛山頂部和燕南潛山未接受沉積。地層由東向西逐漸增厚，呈楔狀地震相，說明該時期盆地結構具有西斷東超半地塹特征。西側為控盆斷裂帶，蓋州灘斷裂控制沉積作用明顯；東側發(fā)育反向調(diào)節(jié)斷裂，燕南潛山為沉積型緩斜坡，地層逐層超覆于東側斜坡帶。SQ3時期，盆地處于斷拗初始期，地層分布范圍擴大，開始向海南潛山頂部和燕南潛山超覆。地層整體厚度穩(wěn)定，具有中部厚、東西兩側薄的特征，層序底界面附近可見明顯的超覆、削截現(xiàn)象。SQ4～SQ9整體厚度穩(wěn)定，具有中部厚、東西兩側薄的特征，各層序逐層超覆于海南潛山頂部。其中SQ6時期，海南潛山完全沉沒水下，接受沉積。

圖5 海南20井－葵花9井－葵東1井－燕南2井連井層序對比圖

3 層序平面特征及充填演化

遼河灘海東部地區(qū)古近紀經(jīng)歷了伸展裂陷、熱沉降、走滑伸展再次裂陷、裂陷收斂4個構造演化階段。SQ1～SQ9在平面上的展布特征各不相同，但各二級層序內(nèi)的三級層序具有一定的繼承性。SQ1分布局限于中央凸起兩側的斷槽內(nèi)，沉積厚度大，為盆地伸展裂陷早期沉積［11，12］。地層分布嚴格受控于燕南斷裂、蓋州灘斷裂和海南斷裂，在中央凸起、燕南潛山帶、燕東洼陷帶沒有沉積 （圖6（a））。研究區(qū)有3個沉降中心，西側沉降中心位于海南洼陷，最大沉積厚度1500m，東側沉降中心分別位于凹陷的南部和北部，最大沉積厚度分別為3250、1750m。SQ2繼承SQ1特點，但水體穩(wěn)定擴張，地層分布范圍擴大，在中央凸起西側，SQ2越過蓋州灘斷裂超覆于中央凸起東坡之上；在燕南潛山帶和燕東洼陷帶的南部，SQ2越過燕南斷裂超覆于燕東洼陷東部斜坡之上 （圖6（b））。SQ3分布范圍繼續(xù)擴大，厚度變化平緩，為盆地第一裂陷期后熱沉降沉積。中央凸起北部的海南潛山已完全沉沒水下接受沉積，東部凹陷和西部凹陷開始連通。在燕南潛山和燕東洼陷帶，大部分地區(qū)也已沉沒水下接受沉積，SQ3完全越過燕南斷裂向東超覆于燕東洼陷東部斜坡之上。中央凸起南部的月東潛山和燕東洼陷東部斜坡局部地區(qū)沒有沉積 （圖6（c））。SQ4、SQ5分布范圍進一步增大，繼續(xù)向中央凸起南部的月東潛山和燕東洼陷東部斜坡區(qū)超覆 （圖6（d）、（e））。SQ6～SQ9分布繼承SQ4特征，厚度變化更加平緩，燕南斷裂帶后期發(fā)生走滑改造，燕南潛山帶和燕東洼陷北部的SQ9被剝蝕殆盡 （圖6（f））。

全區(qū)層序研究表明：受幕式裂陷影響，總體上表現(xiàn)為Es和Ed，2個裂陷沉積充填旋回。縱向上，發(fā)育層序SQ1和SQ5，2期全區(qū)最大的湖泛，形成不同級別層序的有序疊加；平面上，不同時期、不同構造位置，層序發(fā)育存在差異，具有東西分區(qū)、南北分帶的特征。

圖6 遼河灘海東部地區(qū)各三級層序厚度圖

4 層序發(fā)育模式

灘海東部凹陷層序發(fā)育具有東西分區(qū)、南北分帶、縱向疊置的特點 （圖7）。

東部凹陷北區(qū)SQ1～SQ2由西向東逐漸增厚，呈楔狀單元，前積現(xiàn)象發(fā)育，說明該時期盆地結構具有東斷西超半地塹特征 （圖7（a））。東部凹陷北區(qū)西側無基底主干邊界斷裂，為東傾沉積型緩斜坡，地層逐層超覆于西側斜坡帶，SQ1發(fā)育扇三角洲沉積，SQ2發(fā)育辮狀河三角洲沉積；東部凹陷北區(qū)東側發(fā)育控盆主干邊界斷裂帶，燕南斷裂控制沉積作用明顯，SQ1發(fā)育近岸水下扇沉積，SQ2發(fā)育辮狀河三角洲沉積。東部凹陷中區(qū)SQ1～SQ2由東向西逐漸增厚，呈楔狀地震單元，說明該時期盆地結構具有西斷東超半地塹特征 （圖7（b））。東部凹陷中區(qū)西側為控盆主干邊界斷裂帶，蓋州灘斷裂控制沉積作用明顯，SQ1發(fā)育近岸水下扇沉積，SQ2發(fā)育扇三角洲沉積；東部凹陷中區(qū)東側燕南斷裂活動性減弱，發(fā)育緩坡帶。東部凹陷南區(qū)SQ1～SQ2具中間厚兩側薄，盆地結構具有雙斷地塹特征 （圖7（c））。東部凹陷南區(qū)東、西側均發(fā)育控盆基底斷裂，蓋州灘斷裂和燕南斷裂控制沉積作用明顯。

SQ1～SQ3發(fā)育模式在東部凹陷的北、中、南區(qū)表現(xiàn)的各不相同。在北區(qū)表現(xiàn)為東斷西超半地塹；中區(qū)為西斷東超半地塹；南區(qū)為東西雙斷地塹。但隨著地層發(fā)育和構造演化的進行，SQ1～SQ3具樣式各異的層序發(fā)育模式，在SQ4～SQ5逐漸趨于統(tǒng)一，整體表現(xiàn)為雙斷的地塹結構。SQ4～SQ5沉積時期，東部凹陷西側地層沉積受控于蓋州灘斷裂，發(fā)育扇三角洲沉積，東側地層沉積受控于燕南斷裂，發(fā)育辮狀河三角洲沉積。此外，燕東次洼開始發(fā)育，表現(xiàn)為西斷東超的半地塹，西側受斷裂控制發(fā)育近岸水下扇沉積，東側緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲沉積。東部凹陷的雙斷格局發(fā)生在Ed1沉積期 （SQ8和SQ9消失），該時期古地貌以準平原化作用為特點。整個Ed1的LST不發(fā)育，只發(fā)育TST和HST。TST以河漫泛濫平原沉積為主；HST以曲流河邊灘或辮狀河心灘沉積為主 （圖8）。SQ8發(fā)育曲流河沉積，SQ9發(fā)育辮狀河沉積。

圖7 遼河灘海東部地區(qū)SQ1～SQ2發(fā)育模式

圖8 遼河灘海東部地區(qū)SQ9發(fā)育模式

5 結論

1）根據(jù)巖性、測井、古生物等層序識別標志，特別是微體生物的分帶性，將遼河灘海東部地區(qū)古近系劃分為9個三級層序。

2）灘海東部凹陷層序發(fā)育具有東西分區(qū)、南北分帶、縱向疊置的特點，并具有一定的繼承性。

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［編輯］ 鄧磊

The Sequence Structure and Its Development Mode in the East of Liaohe Beach Area

WANGHaisheng（Author' sAddress：DepartmentofOilfieldDevelopment，LiaoheOilfieldCompany，PetroChina，Panjin124010，Liaoning，China）

According to the sequence stratigraphic markers of lithology，logging and paleontology of Paleogene System in the east of Liaohe Beach Area was divided into 9third-order sequences and unified sequence stratigraphic framework was established in the whole area.The sequence of SQ1～SQ9had the characteristics of partition in EW，zoning in SN and vertical superposition.The partition in EW presented that each sequence in SQ3～SQ9in the west side of basin was overlapped on the central hump without development of low water system domain，in each sequence of SQ1～SQ9in the central depression belt，the deposit became diminution with stable distribution.Each sequence of SQ3～SQ9in the east of the basin was overlapped on the east slope with obvious truncation and onlap.The difference between the north and south presents that the deposits in Gaizhoutan fault-nose zone，Taikui fault anticlinal zone and Longwangmiao fault anticlinal zone are totally coarse in the south and diminution in the north.

Liaohe Beach；paleontology；sequence structure；development mode

TE121.3

A

1000-9752（2014）04-0006-07

2013-12-05

王海生 （1970-），男，1994年中國石油大學 （華東）畢業(yè)，高級工程師，現(xiàn)從事油田開發(fā)管理工作。