沾化-車鎮(zhèn)地區(qū)古近紀(jì)東營組沉積相特征及沉積演化

鄭雪，魏欣偉，王薇，門岳峰，李建委

(1.中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院，河北 保定 071000;2.中國石化股份勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257022;3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250013;4.中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250000;5．山東科技大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590)

沾車地區(qū)是濟(jì)陽坳陷的重要次級(jí)凹陷，其古近紀(jì)沙河街組地層富含油氣，因此以往該區(qū)沉積環(huán)境主要研究則集中在沙河街組[1-3],晚古生代地層很有利的煤成烴地區(qū)[4]，隨著研究深入，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)[5-7]，該區(qū)古近紀(jì)東營組地層可能具有一定潛力，關(guān)于該區(qū)的構(gòu)造及其構(gòu)造與沉積關(guān)系研究也較多[8-11]，但對(duì)其沉積環(huán)境上綜合研究較為少見，因此，該文將對(duì)東營組地層展布、沉積相特征及沉積演化等基礎(chǔ)地質(zhì)進(jìn)行研究。有利于指導(dǎo)東營組有利含油氣區(qū)帶的勘探工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

沾車地區(qū)(圖1)位于濟(jì)陽坳陷北部，瀕臨渤海，其東以墾東青坨子凸起為界，西與埕寧隆起相接。南為陳家莊凸起，北鄰渤中坳陷，由沾化凹陷和車鎮(zhèn)凹陷組成，中間以義和莊凸起為界分為兩部分，分布面積約4500km2，整體上為北斷南超的半地塹斷陷，是兩個(gè)典型的早第三紀(jì)復(fù)合扭張斷陷湖盆。

圖1 濟(jì)陽坳陷沾車地區(qū)地理位置及構(gòu)造劃分

研究區(qū)東營組可分為3段。東三段以砂巖與泥巖不等厚互層為特點(diǎn)，巖性較細(xì)。東二段以灰綠色、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，夾薄層灰白色粉砂巖、少量鈣質(zhì)砂巖。東一段為湖盆演化旋回末期沉積，其頂部遭受不同程度的剝蝕。巖性為灰綠色及紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，夾淺灰色及灰白色砂巖、含礫砂巖。

2 沉積相類型及基本特征

依據(jù)沉積學(xué)、古生物學(xué)和地球物理學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，綜合鉆井、測井和古生物等資料，認(rèn)為沾車地區(qū)東營組主要發(fā)育了沖積扇相、曲流河相、三角洲相、扇三角洲相、辮狀河三角洲相、湖泊相、灘壩相和湖底扇8種沉積相類型。東營組沉積早期，繼承沙一段晚期的構(gòu)造活動(dòng)特點(diǎn)，盆地持續(xù)下陷，水體有增無減，直到東營組沉積末期湖水才全部退出，因此其沉積以湖泊相為主。

2.1 沖積扇

沖積扇發(fā)育于東營組中期和晚期，沿陳家莊凸起、義和莊凸起、埕子口凸起邊緣發(fā)育，根據(jù)沉積特征分析，屬于濕潤型沖積扇(圖2a)。巖性以礫巖、砂礫巖和砂巖為主，夾有粉砂巖和泥巖，常見板狀交錯(cuò)層理及槽狀交錯(cuò)層理。自然電位曲線呈箱形、鐘形；電導(dǎo)率曲線呈指形及鐘形。

2.2 扇三角洲相

扇三角洲相主要發(fā)育于東營組早期和中期，沿凸起邊緣發(fā)育。有扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前扇三角洲3個(gè)亞相，可細(xì)分為分流河道、分流河道間、河口壩、水下分流河道、水下分流河道間等微相(圖2b)。

研究區(qū)扇三角洲平原劃分為分流河道、河道間和河口壩3個(gè)微相。巖性有礫巖，礫狀砂巖、粉砂、粘土及細(xì)砂，成熟度低，分選差至中等，發(fā)育有楔形交錯(cuò)層理和水平紋理。自然電位曲線及自然伽馬曲線上表現(xiàn)為薄層的低幅平直或微齒化曲線、指形、鋸齒形箱狀。扇三角洲前緣分為水下分流河道，水下分流河道間兩個(gè)微相。巖性為含礫砂巖和砂巖構(gòu)成，分選中等。發(fā)育水平層理，波狀層理，由下而上分選變好。自然電位曲線及自然伽馬曲線呈箱形，上部箱形較光滑。前扇三角洲由灰黑色泥巖，泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖組成，可見鈣質(zhì)頁巖和油頁巖，具塊狀和水平層理。自然電位曲線及自然伽馬曲線呈指形，箱形較少。

2.3 三角洲相

三角洲相主要發(fā)育于東營組早期和中期，規(guī)模較小。有前三角洲，三角洲前緣和三角洲平原3個(gè)亞相(圖2c)。

研究區(qū)前三角洲巖性組合為灰色、深灰色泥巖、頁巖，泥質(zhì)粉砂巖。沉積構(gòu)造主要為塊狀層理、水平層理，偶見透鏡狀層理，生物擾動(dòng)和生物潛穴發(fā)育。自然電位曲線平滑，電導(dǎo)率曲線呈鐘形及漏斗形。三角洲前緣巖性組合為粉細(xì)砂巖、泥巖，泥質(zhì)粉砂巖。發(fā)育板狀、楔狀交錯(cuò)層理及平行紋理。自然電位曲線及電導(dǎo)率曲線呈箱形及漏斗形。三角洲平原環(huán)境多種多樣，以分支流河道為格架，兩側(cè)有天然堤、決口扇.分支流之間的地區(qū)常發(fā)育有沼澤和分支間灣等。巖性以細(xì)砂巖，泥巖及泥質(zhì)砂巖，砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層砂巖，含植物炭屑。具水平層理、槽狀、板狀交錯(cuò)層理和波狀交錯(cuò)層理。自然電位曲線平滑，電導(dǎo)率曲線呈指形及箱形。

1—泥巖；2—砂礫巖；3—砂質(zhì)泥巖；4—泥質(zhì)砂巖；5—砂巖；6—粉砂質(zhì)泥巖；7—泥質(zhì)粉砂巖；8—粉砂巖；9—水平層理；10—波狀交錯(cuò)層理；11—板狀交錯(cuò)層理；12—楔狀交錯(cuò)層理；13—槽狀交錯(cuò)層理圖2 沾車地區(qū)東營組沉積相特征

2.4 辮狀河三角洲

辮狀河三角洲相主要發(fā)育于東營組中期，分布在沾車地區(qū)東部。以辮狀河三角洲前緣和辮狀河三角洲平原兩個(gè)亞相為主(圖2d)。

研究區(qū)辮狀河三角洲平原亞相巖性以泥巖為主，夾薄層細(xì)砂巖，可見平行層理及小型交錯(cuò)層理。自然電位曲線及電導(dǎo)率曲線呈鋸齒化的鐘形，反應(yīng)了沉積環(huán)境水動(dòng)力條件交替變化。辮狀河三角洲前緣亞相巖性以砂礫巖為主，夾薄層泥巖?？梢姏_刷面構(gòu)造、平行層理及大、中型交錯(cuò)層理。自然電位曲線及電導(dǎo)率曲線呈指形。

2.5 曲流河相

曲流河相沉積發(fā)育于東營組中期到晚期，范圍有所擴(kuò)大，分布在沾車地區(qū)東北部。巖性主要為淺灰色泥巖夾薄層淺灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖；動(dòng)物化石少見，可見植物根莖，鈣質(zhì)結(jié)核。常見水平層理、波狀層理，局部發(fā)育小型交錯(cuò)層理。主要發(fā)育沖積平原。自然電位曲線為較平直，局部見低幅齒化鐘形負(fù)異常，視電阻率曲線為低值，局部見小尖峰(圖2e)。

2.6 灘壩相

灘壩相發(fā)育于整個(gè)東營組，分布零散。研究區(qū)灘壩相主要為湖岸線拐彎處灘壩沉積模式，由成分結(jié)構(gòu)成熟度都高的砂巖和粉砂巖組成，具體巖性為粉砂巖和砂質(zhì)泥巖互層，中、細(xì)砂巖，為互層粉砂巖和灰綠色泥巖?？梢娝郊y層、波狀交錯(cuò)層理、生物鉆孔及植物根等沉積構(gòu)造。自然電位曲線呈漏斗行，鐘形；電導(dǎo)率曲線呈鐘形(圖2f)。

2.7 湖底扇相

湖底扇相主要發(fā)育在東營組早期，分布在沾車地區(qū)中部及東部，規(guī)模較小。巖性為礫巖、砂礫巖、卵石質(zhì)砂巖、塊狀砂巖、典型濁積巖，扇相砂體、砂礫巖體與深水泥頁巖間互出現(xiàn)?？梢娝綄永?，遞變層理及水流波痕。自然電位曲線呈箱形及漏斗形；電導(dǎo)率曲線呈指形，漏斗-箱形(圖2g)。

2.8 湖泊相

湖泊相發(fā)育于整個(gè)東營組，分布地區(qū)廣泛，呈環(huán)帶狀分布在湖盆邊緣。發(fā)育濱淺湖、半深湖兩個(gè)亞相(圖2h)。

研究區(qū)濱淺湖亞相，由于波浪和湖流作用強(qiáng)，沉積物分選好，磨圓度高。巖性為灰色、淺灰色泥巖夾薄層灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，可見生物潛穴，發(fā)育水平層理、波狀層理和小型板狀、槽狀、楔狀層理。自然電位曲線平直，頂部為中幅指狀負(fù)異常，視電阻率曲線為中低值。半深湖亞相位于湖盆中央，或靠近陡坡一側(cè)，古湖水安靜，處于強(qiáng)還原狀態(tài)，由深灰色泥巖、灰質(zhì)泥巖夾薄層深灰色砂質(zhì)泥巖組成，發(fā)育水平層理和塊狀層理。自然電位曲線平直，視電阻率曲線為中低值。

3 沉積演化

沾化、車鎮(zhèn)凹陷內(nèi)的東營組沉積具有下細(xì)、上粗，東粗、西細(xì)的特點(diǎn)。以深湖相、濱淺湖相沉積為主，其次為三角洲相、扇三角洲相及洪泛平原，可見灘壩、湖底扇沉積。古生物以深水有單峰華花介組合，介形類以具粗瘤脊的東營介發(fā)育為特征(翟光明等，1993)。沾化凹陷緊靠東部物源，沉積物顆粒較粗，以砂礫為主，磨圓度低，分選差，砂巖百分含量也較高，最高達(dá)70%以上。西部車鎮(zhèn)凹陷遠(yuǎn)離物源，且湖盆較深，主要為灰色泥巖沉積。

3.1 東三段沉積相展布

沾車地區(qū)東三段沉積相分布如圖4a所示。東三段沉積時(shí)期，繼承沙一段晚期的構(gòu)造活動(dòng)特點(diǎn)，盆地持續(xù)下陷，水體有增無減，沉積以濱淺湖相、深湖相為主，沉積范圍較廣，扇三角洲及其前緣伴生的滑塌湖底扇較為發(fā)育，其次為三角洲和灘壩沉積(圖3)。陳家莊凸起北部緩坡帶發(fā)育三角洲和灘壩沉積。巖性以深灰、褐灰色泥巖為主，夾少量灰、淺灰色砂巖和薄層碳酸鹽巖、油頁巖；沉積構(gòu)造以塊狀層、水平層理為主；介形蟲屬單峰華花介組合，處于強(qiáng)還原環(huán)境。

圖3 虎1井—孤南24井東營組沉積相連井剖面(剖面位置見圖1)

3.2 東二段沉積相展布

圖4 沾車地區(qū)東營組各段沉積相圖

沾車地區(qū)東二段沉積相分布如圖4b所示。東二段沉積時(shí)期，湖盆重新開始抬升，湖水收縮，沉積范圍縮小，沉積相以濱淺湖相為主，伴有小規(guī)模的扇三角洲及灘壩沉積(圖3)。半深湖-深湖相規(guī)模很小，僅在埕寧隆起以北無棣凸起以南局部發(fā)育。沾化凹陷發(fā)育河流相，孤島凸起邊緣發(fā)育規(guī)模較小的三角洲相及扇三角洲相。巖性以灰綠色泥巖、灰色砂巖為主；板狀、楔狀交錯(cuò)層理發(fā)育；古生物以彎脊東營介組合為主，處于弱還原環(huán)境。

3.3 東一段沉積相展布

沾車地區(qū)東一段沉積相分布如圖4c所示。東一段沉積時(shí)期，湖盆繼續(xù)抬升，沉積范圍進(jìn)一步縮小，主要為沖積扇-河流積體系(圖3)，義和莊凸起東部邊緣、埕子口凸起東北部邊緣、陳家莊凸起北部邊緣、孤島凸起邊緣發(fā)育一系列的沖積扇，車鎮(zhèn)凹陷發(fā)育濱淺湖相，規(guī)模較小，零星分布小規(guī)模灘壩相。巖性以灰綠色、紫紅色泥巖、灰白色砂巖、含礫砂巖為主；大型板狀、楔狀交錯(cuò)層理發(fā)育，并可見到明顯的侵蝕沖刷現(xiàn)象；古生物以彎脊東營介組合為主，處于氧化環(huán)境。

3.4 東營組沉積演化

由于陸相斷陷湖盆遠(yuǎn)離海岸，大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)成為控制沉積的主導(dǎo)因素，區(qū)域構(gòu)造條件是控制沉積盆地發(fā)育演化、沉積相展布的首要基本因素，它影響地形高低、擾亂氣候的緯向分布、控制物源方向。

東營組沉積期，凹陷邊界斷裂活動(dòng)減緩，湖盆沉降速度減慢并重新開始抬升，湖水逐漸收縮，形成了一套以濱淺湖相及扇三角洲相為主的砂泥質(zhì)沉積(圖5)。東三段時(shí)期，水體較深，沉積范圍開始擴(kuò)大，洪泛期過后，水體開始變淺，沿各凸起周圍發(fā)育濱淺湖—灘壩沉積體系,其余大部分處于較深水的沉積環(huán)境中。東二段時(shí)期，湖盆整體變淺,深湖沉積幾乎消失,半深湖沉積面積也很小,僅在車西洼陷深部有小范圍的沉積,整個(gè)湖盆大部分地區(qū)為濱淺湖沉積。此時(shí)期車西洼陷北部陡坡仍發(fā)育有小規(guī)模的扇三角洲,大王北洼陷地區(qū)灘壩沉積較為發(fā)育。東一段時(shí)期，湖水全部退出，沉積類型比較單一,沾化凹陷以河流沉積體系為主，車鎮(zhèn)凹陷為剝蝕作用后殘留下的濱淺湖沉積。

圖5 沾車地區(qū)東營組沉積模式圖

4 結(jié)論

濟(jì)陽坳陷沾車地區(qū)東營組沉積包括8種沉積相，即沖積扇相、曲流河相、三角洲相、扇三角洲相、辮狀河三角洲相、湖泊相、灘壩相和湖底扇相。

東三段時(shí)期，盆地下陷，水體較深，處于強(qiáng)還原環(huán)境；深湖相、濱-淺湖相沉積廣泛發(fā)育，沉積范圍廣。東二段時(shí)期，湖盆開始抬升，湖水收縮，水體變淺，處于弱還原環(huán)境；沉積相以濱淺湖相為主，伴有小規(guī)模的扇三角洲及灘壩沉積，沉積范圍縮小。東一段時(shí)期，湖盆繼續(xù)抬升，水體進(jìn)一步變淺，處于弱還原-氧化環(huán)境；主要為沖積扇-河流積體系，凸起邊緣發(fā)育一系列的沖積扇，沉積范圍進(jìn)一步縮小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陶宗普.濟(jì)陽坳陷古近系沙河街組層序地層格架及典型沉積的儲(chǔ)層分布、隱蔽油氣藏形成規(guī)律[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2006:63-101.

[2] 呂希學(xué),胡斌,姜在興，等.濟(jì)陽坳陷車鎮(zhèn)和沾化凹陷古近系沙河街組遺跡群落及其沉積環(huán)境[J].古地理學(xué)報(bào),2003,5(2):187-196.

[3] 姜秀芳.濟(jì)陽坳陷沙四段湖相碳酸鹽巖分布規(guī)律及沉積模式[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010，17(06):1-5.

[4] 崔新瑞,朱炎銘,白文連，等.濟(jì)陽拗陷上古生界煤系成烴潛力研究[J].山東國土資源，2007，23(9):1-4.

[5] 紀(jì)友亮,張立強(qiáng),張繼果.沾化凹陷孤島東部斜坡下第三系層序地層學(xué)[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1998,22(6):34-38.

[6] 王蛟,姜在興.車鎮(zhèn)凹陷下第三系隱蔽油氣藏預(yù)測[C]//第三屆隱蔽油氣藏國際學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[A].北京：2003:500-507.

[7] 張鵬飛,陳世悅,張明軍，等.沾化凹陷東營組三段儲(chǔ)集層特征[J].石油勘探與開發(fā),2007,34(3):323-327.

[8] 帥萍.濟(jì)陽坳陷古近紀(jì)古地貌特點(diǎn)及其對(duì)沉積的控制作用[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(3):1-4.

[9] 陳書平,王智幫,劉軍鍔,孫海龍.沾(化)車(鎮(zhèn))地區(qū)滾動(dòng)背斜[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999,23(3):6-12.

[10] 王艷.沾化、車鎮(zhèn)凹陷盆地特征分析[D].青島：中國石油大學(xué)(華東),2011:1-80.

[11] 馬寶軍,漆家福,楊橋.沾車凹陷新生代盆地基底構(gòu)造演化的物理模擬[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,20(3):15-18.