珠江口盆地惠州凹陷珠江組K系列陸架砂脊沉積演化與成因

丁 琳，張昌民，杜家元，施和生，羅 明，王湘蜀，賈培蒙

［1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100;2.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東廣州510240］

在現(xiàn)代陸架上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有砂脊沉積物，但現(xiàn)今文獻(xiàn)中缺少古代陸架砂脊的確定性實(shí)例。國(guó)內(nèi)外關(guān)于古陸架砂脊的研究也有限，根據(jù)砂脊的分布特征以及水動(dòng)力條件，Posamentier認(rèn)為陸架砂脊沉積物是陸架環(huán)境下海侵體系域沉積物被水流作用侵蝕改造的［1］，國(guó)內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為陸架砂脊受到古地貌和古水流的控制，分為潮控和浪控兩類，且認(rèn)為這種類型的砂體是巖性地層圈閉勘探的一個(gè)主要方向［2－6］。在珠江口盆地惠州凹陷，珠江組K系列砂體分布具有明顯的東西分帶性，尤其在東部陸架地區(qū)，呈北東向分布的條帶狀砂體特征明顯，在地震剖面上對(duì)應(yīng)著反射明顯的中強(qiáng)振幅，在均方根振幅屬性圖上表現(xiàn)為條帶狀強(qiáng)振幅［7］，鉆探結(jié)果證實(shí)這些強(qiáng)振幅條帶與砂體有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且可形成商業(yè)性油氣藏。分析這些具有振幅異常條帶的砂體類型、成因及演化規(guī)律，對(duì)于珠江口盆地相似沉積特點(diǎn)區(qū)域的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

珠江口盆地位于南海北部華南大陸南緣，呈北東走向，大致平行于華南大陸岸線陸架和陸坡區(qū)，屬于拉張性盆地，是南中國(guó)海擴(kuò)張的結(jié)果，盆地主要由北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶組成［8］。珠江口盆地新生代主要有5次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即神狐運(yùn)動(dòng)、珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕、珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕、南海運(yùn)動(dòng)以及東沙運(yùn)動(dòng)，其中南海運(yùn)動(dòng)是盆地?cái)嘞荨噗晗蜊晗蒉D(zhuǎn)化時(shí)期，坳陷開始并進(jìn)入沉降階段，沉積了珠海組(粗碎屑巖)和珠江組(海相細(xì)碎屑巖)［9］。

惠州凹陷位于珠江口盆地中東部，南北分別毗鄰東沙隆起和北部隆起帶，東西分別以惠陸低凸起和西惠低凸起與陸豐凹陷和西江凹陷相隔(圖1)。根據(jù)Vail層序劃分方案，惠州地區(qū)珠江組在區(qū)域上可劃分為5個(gè)三級(jí)層序，其沉積時(shí)期一直處于陸架背景，層序結(jié)構(gòu)主要以海侵體系域和高位體系域?yàn)橹鳎?0］，其中K系列砂體主要分布在MFS18.5－SB17.5，MFS18.5－SB18位于三級(jí)層序的高位體系域，SB18－SB17.5是珠江組三級(jí)層序的頂?shù)捉缇€，主要由海侵體系域和高位體系域組成。

2 K系列砂體沉積演化及成因

2.1 精細(xì)層序地層分析

若要分析砂組或單砂體的分布和沉積規(guī)律，三級(jí)層序的時(shí)間精度顯然是不夠的，必須對(duì)層序內(nèi)部進(jìn)行高精度分析，找出同樣具有對(duì)比意義的次一級(jí)界面－四級(jí)層序界面。地震沉積學(xué)基于高精度三維地震資料、現(xiàn)代沉積環(huán)境、露頭和鉆井巖心資料建立的層序地層格架和沉積模式的聯(lián)合反饋，適應(yīng)了地層巖性圈閉精細(xì)勘探開發(fā)的需求，并在油氣精細(xì)勘探開發(fā)中發(fā)揮了積極作用［11－13］。

本文以三級(jí)層序內(nèi)能夠識(shí)別的海泛面為界面，劃分珠江組MFS18.5－SB17.5的四級(jí)層序，這種界面選擇的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在(以河口壩類型為例)(圖2):(1)海泛界面比較容易追蹤對(duì)比;(2)以一個(gè)海泛界面為開始到下一個(gè)海泛界面為結(jié)束代表了一個(gè)河口壩從它的發(fā)生、發(fā)展到最后的消亡這樣一次比較完整的沉積幕;(3)在這個(gè)四級(jí)層序內(nèi)具備了相對(duì)比較完整的儲(chǔ)蓋組合。

層序內(nèi)的海泛界面分為3種類型:(1)最大海泛界面(MFS)，該界面在三級(jí)層序內(nèi)規(guī)模最大，在地震剖面上容易識(shí)別追蹤，可作為一個(gè)區(qū)域性的蓋層控制油氣的分布;(2)次級(jí)海泛界面，除最大海泛界面外的可在地震剖面上比較容易追蹤對(duì)比的，在一定范圍內(nèi)可作為蓋層控制油氣分布的界面;(3)局部海泛界面，此界面在地震上不容易追蹤對(duì)比，僅在鉆井上可以識(shí)別，在局部地區(qū)可以作為蓋層控制油氣的分布。

圖1 珠江口盆地惠州凹陷構(gòu)造格局Fig.1 Structure framework of Huizhou sag in Pearl River Mouth Basin

根據(jù)以上方法和原則，在MFS18.5－SB17.5之間，共識(shí)別了2個(gè)四級(jí)界面FS1和FS2。其中，F(xiàn)S2是三級(jí)層序SB18－SB17.5的最大海泛面，分布廣泛;FS1則為高位體系域SB18.5－SB18的次級(jí)海泛面，受到構(gòu)造抬升的影響，分布較為局限，在地震剖面上，其表現(xiàn)為連續(xù)、低頻的中弱反射，在區(qū)域上易于追蹤，井上都表現(xiàn)為一套穩(wěn)定沉積的厚層泥巖。此外，在鉆井剖面上還可以識(shí)別出更小級(jí)別的海泛界面，這些界面在地震剖面上無(wú)法追蹤對(duì)比，在井上對(duì)應(yīng)的泥巖層厚度較小，只在局部地區(qū)分布，說明了更高精度內(nèi)砂體的一次小旋回，可以利用這些局部海泛界面作為砂層或砂層組分界面，聯(lián)合各種地球物理手段來(lái)確定薄層沉積砂體形態(tài)、邊界、成因等這些在地層巖性圈閉中比較關(guān)注的問題?；趯有蚧蝮w系域內(nèi)部這些不同級(jí)別的海泛界面，我們將珠江組MFS18.5－SB17.5之間進(jìn)一步劃分為4個(gè)四級(jí)層序以及8個(gè)砂層組(圖3)。

2.2 相對(duì)海平面升降變化

相對(duì)海平面升降是由絕對(duì)的海平面變化、構(gòu)造沉降與沉積物供應(yīng)等共同作用的結(jié)果。相對(duì)海平面變化可以反映出一個(gè)盆地內(nèi)部可容納空間的變化，可容納空間與沉積物供給的比值決定層序內(nèi)部準(zhǔn)層序組的堆積樣式［14］。當(dāng)沉積速率等于可容納空間騰空速率即海平面相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，層序內(nèi)部的沉積物將出現(xiàn)加積的沉積現(xiàn)象;當(dāng)沉積速率小于可容納空間騰空速率即相對(duì)海平面升高時(shí)，層序內(nèi)部的沉積物將出現(xiàn)退積的沉積現(xiàn)象;當(dāng)沉積速率大于可容納空間騰空速率即相對(duì)海平面降低時(shí)，層序內(nèi)部的沉積物會(huì)出現(xiàn)向盆地方向進(jìn)積的沉積現(xiàn)象［15］。根據(jù)層序內(nèi)部沉積物不同的疊置樣式，可以找出相對(duì)海平面升降規(guī)律。

圖3 惠州凹陷珠江組K層系高頻層序格架(剖面位置見圖1A—A')Fig.3 High-resolution sequence stratigraphic framework of K set in Huizhou sag(see Fig.1 for A－A'location)

在惠州凹陷內(nèi)部HZ21井區(qū)SB18.5－FS1之間，K50和K40兩套砂體在地震剖面上有非常明顯的進(jìn)積現(xiàn)象，其中K50時(shí)期，受到東沙隆起側(cè)向遮擋，HZ21井區(qū)沉積環(huán)境相對(duì)閉塞，受潮汐影響較大，K40沉積末期時(shí)，由于海泛，東沙隆起側(cè)向的遮擋作用減弱，沉積環(huán)境相對(duì)開闊，此時(shí)，受波浪作用開始加強(qiáng)。在FS1－SB18之間的K35，K30及K22砂體又開始向前推進(jìn)，進(jìn)積現(xiàn)象明顯，說明在經(jīng)歷了一次小規(guī)模海泛之后，海平面又開始大規(guī)模下降。在SB18－FS2之間，海水的大量涌入使得東沙隆起大部分沉沒于水下，從而HZ21井區(qū)的沉積環(huán)境更加開闊，此時(shí)期，HZ21－1井區(qū)三角洲側(cè)緣受浪控作用非常明顯，HZ21構(gòu)造和HZ27A構(gòu)造上的沉積環(huán)境已經(jīng)有了比較明顯的分異，前者仍然以三角洲側(cè)緣沉積作用為主，而后者則主要沉積被波浪改造的砂脊與砂席。FS2－SB17.5早期沉積于海平面大規(guī)模上升之后，HZ21井區(qū)沉積環(huán)境以受波浪改造的陸架砂脊為主，晚期隨著海平面的下降，砂體進(jìn)積，使得HZ21井區(qū)又出現(xiàn)三角洲側(cè)緣－陸架砂脊沉積體系的共存。

2.3 K系列砂體沉積演化

在上述高精度層序格架內(nèi)，利用層序界面、最大海泛面、次級(jí)海泛面等界面約束下的屬性切片法(等分法)，得到反應(yīng)各砂層組的地震相平面分布圖(圖4)。在此基礎(chǔ)上，再利用測(cè)井、沉積體形態(tài)、沉積背景將上述地震相轉(zhuǎn)換成為沉積相(圖5)。

K50和K40沉積時(shí)期，相對(duì)海平面下降，三角洲側(cè)緣進(jìn)積作用為主，K50及K40沉積早期，受到潮汐作用影響，三角洲側(cè)緣水下分流河道被潮汐改造而有河口灣的形態(tài)，K40沉積晚期，隨著沉積環(huán)境的開放，其南部已經(jīng)出現(xiàn)了被波浪改造的痕跡，出現(xiàn)北西-南東向的條帶砂脊。K30沉積時(shí)期屬于次級(jí)海泛過后進(jìn)積，三角洲側(cè)緣已經(jīng)完全受浪控作用，形成的條帶狀砂脊增多，隨著海平面的持續(xù)下降，三角洲側(cè)緣往HZ21構(gòu)造推進(jìn)，條帶砂脊的分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到東沙隆起之上，且隨著沉積物供應(yīng)量的增多，受波浪改造砂脊的厚度增加，而沉積物越往北則越遠(yuǎn)離三角洲側(cè)緣，因而HZ21井區(qū)的K22沉積體的粒度較細(xì)，偏南的HZ27B井粒度比前者粗。由于經(jīng)歷了最大海泛，K20沉積時(shí)期，三角洲側(cè)緣沉積明顯有回縮，沉積微相在HZ21井區(qū)主要為席狀砂及浪控砂脊。K10和K08沉積時(shí)期，相對(duì)海平面持續(xù)下降，三角洲側(cè)緣推進(jìn)到HZ21井區(qū)，在其前端依然受到波浪改造，與K22相比，此時(shí)的條帶砂脊的方向更偏向于NEE向。

2.4 K系列條帶狀砂體成因

珠江組K層系的沉積微相具有典型的分帶特點(diǎn)，靠近物源方向，沉積體系以三角洲前緣近端或遠(yuǎn)端沉積為主，而在三角洲前緣的外側(cè)，則是由一系列北東向分布的條帶狀陸架砂脊沉積，條帶砂脊之間由陸架泥巖將其分隔。這種條帶狀砂脊的展布與地震屬性切片中所展示的振幅異常體方向一致(圖4)，多為北東向30°左右，平面上表現(xiàn)為振幅的明暗交替，這些條帶沿著走向逐漸變窄而尖滅，有些條帶一側(cè)呈尖銳邊緣，極易識(shí)別。在地震剖面上，表現(xiàn)為典型進(jìn)積型的疊瓦狀反射特征(圖6a)。疊瓦狀地震反射對(duì)浪控三角洲具有很好的指示意義［16－18］，根據(jù)陸架砂脊總是順次排列在三角洲前緣前端的沉積特點(diǎn)，對(duì)惠州凹陷珠江組K系列條帶狀砂體建立了如下沉積模式:三角洲前緣沉積不斷向海盆中心推進(jìn)的過程中，由于受到了波浪的作用，將三角洲前緣的粗粒沉積物搬運(yùn)到遠(yuǎn)離前三角洲沉積區(qū)域的沉積空間沉積下來(lái)，在沉積物供給充足條件下，波浪作用會(huì)繼續(xù)搬運(yùn)同期沉積的粗粒沉積物，從而在三角洲前端外側(cè)形成一系列平行于岸線的砂脊。沉積物供應(yīng)越充足的朵體就越容易形成這種砂脊(圖6b)。在砂脊之間可能會(huì)形成較為細(xì)微的高地形，受到后期北東－南西向潮流的沖刷和改造，導(dǎo)致有些條帶砂脊之間的分界異常清晰。

圖4 惠州凹陷K系列砂體地震振幅切片F(xiàn)ig.4 Amplitude slices of K set sands in Huizhou sag

圖5 惠州凹陷珠江組K系列砂體沉積相平面分布Fig.5 Plane view of sedimentary facies of K set of Zhujiang Formation in Huizhou sag

這種沉積模式在HZ26構(gòu)造與HZ32構(gòu)造K22油藏的成藏機(jī)理中得到了驗(yàn)證?；葜莅枷葜榻MK22砂體在平面上表現(xiàn)為明顯呈北東向展布的條帶狀砂脊(圖7)，根據(jù)實(shí)鉆結(jié)果，HZ32C K22上屬于三角洲前緣河口壩沉積，物性較好;HZ26B K22屬于受到波浪改造的陸架砂脊沉積，物性較之前者更好;同時(shí)，鉆井證實(shí)HZ32C，HZ26B與HZ32E構(gòu)造分屬于不同的油水系統(tǒng)(圖6;表1)，證實(shí)3口井所鉆遇的為不同砂體，更重要的是說明了砂脊之間、三角洲前緣和砂脊之間的泥巖沉積有良好的側(cè)向封堵的能力。在HZ21東側(cè)和HZ27A西側(cè)的條帶砂脊在上傾方向上尖滅在陸架泥巖中，陸架砂脊本身經(jīng)過波浪淘洗，物性很好，是地層巖性圈閉勘探的一個(gè)重要領(lǐng)域。

圖6 珠江組K22砂體地震反射特征(a)及惠州凹陷陸架砂脊沉積模式(b)(剖面位置見圖1B—B')Fig.6 Characteristics of seismic reflection of K22 sand in the Zhujiang Formation(a)and depositional pattern of shelf sand ridges in Huizhou Sag(b)(see Fig.1 for B－B'location)

圖7 惠州凹陷珠江組K系列砂體(K22)地震振幅切片F(xiàn)ig.7 Seismic amplitude slice of K22 sand in the Zhujiang Formation in Huizhou sag

表1 不同沉積微相砂體物性Table 1 Physical properties of sand bodies of different sedimentary m icro-facies

3 結(jié)論

1)惠州凹陷珠江組K系列砂體西部沉積微相以三角洲側(cè)緣河口壩和席狀砂為主，且粒度偏細(xì);東南側(cè)沉積微相主要為經(jīng)波浪改造的灘砂脊和壩砂脊。

2)珠江組K系列陸架砂脊呈NE向分布在三角洲前緣遠(yuǎn)端且平行于岸線沿三角洲朵體走向依次排列，地震上為典型的前積型疊瓦狀反射特征，砂脊形態(tài)與地震強(qiáng)振幅異常有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析其為陸架上受波浪改造的三角洲成因砂，物性極好。

3)陸架砂脊常呈線性孤立或集群展布，其直接沉積在陸架泥巖之上并以一個(gè)突變界面與泥巖分開，砂脊之間的泥巖隔層鉆井證實(shí)對(duì)油氣有一定的封堵作用，因而陸架砂脊具有較重要的勘探前景。

［1］曾洪流.朱筱敏，董艷蕾，等譯，地震沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2011:178 －201.Zeng Hongliu.Zhu Xiaomin，Dong Yanlei，et al translated［M］.Col-lected works of seismic sedimentology［M］.BeiJing:Petroleum Industry Press，2011:178 －201

［2］李俊良，王海榮，張建新，等.珠江口盆地西部珠江組潮流砂脊的分布、形態(tài)和水動(dòng)力機(jī)制［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31(5):671－677.Li Junliang，Wang Hairong，Zhang Jianxin，et al.Distribution，geometry and hydrodynamic mechanism of tidal sand ridges in the Zhujiang Formation，the western Zhujiangkou Basi［J］.Oil ＆ Gas Geology，2010，31(5):671 －677.

［3］于興河.碎屑巖系油氣儲(chǔ)層沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2002:312－318.Yu Xinghe.Oil and gas reservoir geology of Clastic rock［M］.Bei-Jing:Petroleum Industry Press，2002:312 －318.

［4］夏東升，劉振夏.潮流砂脊的形成機(jī)制和發(fā)育條件［J］.海洋學(xué)報(bào)，1984，6(3):361 －36.Xia Dongsheng，Liu Zhenxia.Formation mechanism and development conditions of tidal sand ridges［J］.Acta Oceanologica Sinica，1984，6(3):361－36.

［5］劉振夏，夏東興.中國(guó)陸架潮流沉積體系和模式［J］.海洋與湖沼，1998，28(2):141 ～147 Liu Zhenxia，Xia Dongxing.Tidal depositional systems and patterns of China’s continental shelf［J］.Oceanologia et Limnologia Sinica，1998，28(2):141 ～147

［6］魏水建，王英民，施和生，等.珠江口盆地惠州凹陷陸架砂沉積成因探討［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008，(7):144－148.Wei Shuijian，Wang Yingmin，Shi Hesheng，et al.Analyze the formation of shelf sand in Huizhou sag of Pearl River basin［J］Inner Mongolia Petrochemical Industry，2008，(7):144 －148.

［7］王永鳳，王英民，李冬，等.珠江口盆地儲(chǔ)層特征［J］.石油地球物理勘探，2011，46(6):952 －963.Wang Yongfeng，Wang Yingmin，Li Dong，et al.Characteristics of reservoirs in the Pearl River Mouth Basin［J］.Oil Geophysical Prospecting，2011，46(6):952 －963.

［8］施和生，朱俊章，姜正龍，等.珠江口盆地珠一坳陷油氣資源再評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)海上油氣，2009，21(1):9 －14.Shi Hesheng，Zhu Junzhang，Jiang Zhenglong，et al.Hydrocarbon resources reassessment in Zhu I depression，Pearl River Mouth basin［J］.China Offshore Oil and Gas，2009，21(1):9 －14.

［9］陳長(zhǎng)民，施和生，許仕策，等.珠江口盆地(東部)第三系油氣藏形成條件［M］，北京.科學(xué)出版社，2003:5－8.Chen Changmin，Shi Hesheng，Xu Shice，et al.Tertiary hydrocarbon accumulation condition in Pearl River Mouth Basin［M］.Beijing:Science Press，2003:5 － 8.

［10］陳維濤，杜家元，龍更生，等.珠江口盆地惠州地區(qū)珠江組控砂機(jī)制及地層－巖性圈閉發(fā)育模式［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2012，33(3):449－458.Chen Weitao，Du Jiayuan，Long Gengsheng，et al.Factors controlling sanbody development and models of stratigraphic-lithologic traps of Zhujiang Formation in Huizhou area，Pear River Month Basin［J］.Oil＆ Gas Geology，2012，33(3):449 －458.

［11］朱筱敏，董艷蕾，胡廷惠，等.精細(xì)層序地層格架與地震沉積學(xué)研究－以泌陽(yáng)凹陷核桃園組為例［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(4):615－624.Zhu Xiaomin，Dong Yanlei，Hu Tinghui，et al.Seismic sedimentology study of fine sequence stratigraphic framework:a case study of the Hetaoyuan Formation in the Biyang Sag［J］.Oil ＆ Gas Geology，2011，32(4):615 －624.

［12］趙東娜，朱筱敏，董艷蕾，等.地震沉積學(xué)在湖盆緩坡灘壩砂體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用—以準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)下白堊統(tǒng)為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2014，01:55 －61.Zhao Dongna，Zhu Xiaomin，Dong Yanlei，et al.Application of seismic sedimentology to prediction of beach and bar sandbodies in gentle slope of lacustrine basin:a case study of the Lower Cretaceous in Chepaizi area，Junggar Basin，NW China［J］.Petroleum Exploration and Development，2014，01:55 －61.

［13］林正良，王華，李紅敬，等.地震沉積學(xué)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展綜述［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2009，28(5):131 －137.Lin Zhengliang，Wang Hua，Li Hongjing，et al.Current status and progress of seismic sedimentology［J］，Geological Science and Technology Information，2009，28(5):131 －137.

［14］于興河.油田開發(fā)中后期儲(chǔ)層面臨的問題與基于沉積成因的地質(zhì)表征方法［J］.地學(xué)前緣，2012，19(2):1 －14.Yu Xinghe.Existing problems and sedimentogenesis-based methods of reservoir characterization during the middle and later periods of oilfield development［J］.Earth Science Frontiers，2012，19(2):1 －14.

［15］Wilgus C K，Posamentier H W，Hasting B.S.徐懷大，魏魁生，洪衛(wèi)東譯.層序地層學(xué)原理(海平面變化綜合分析)［M］.北京.石油工業(yè)出版社，1993:49－54.Wilgus C K，Posamentier H W，Hasting B S.Xu Huaida，Wei Kuisheng，Hong Weisheng，et al translated.The principle of sequence stratigraphy［M］.Beijing:Petroleum Industry Press，1993:49 －54.

［16］Berg O R.Seismic detection and evaluation of delta and turbidite sequences:their application to the exploration for the subtle trap［C］//Michel T，Halbouty.The deliberate search for the subtle traps.AAPG bulletin，32:57 －75.

［17］鍋谷淳，鄒文.湖成三角洲和海成三角洲的沉積層序－現(xiàn)代三角洲典型實(shí)例的比較研究［J］.國(guó)外油氣勘探，1994，6(4):410－417.Guo Guchun，Zou Wen.Sedimentary sequences of Lake delta and Marine delta-correlative research of the typical examples of modern delta［J］Oil＆ Gas Prospecting Abroad，1994，6(4):410 －417.

［18］Joseph JLambiase.張聞林，沈人燁，譯.現(xiàn)代巴拉姆三角洲沉積相展布及沉積作用:婆羅洲北西儲(chǔ)集砂體研究［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2003，26(3):55 －64.Joseph JLambiase.Zhang Wenlin，Shen Renye translated.Depositional distribution and sedimentation deposition of Modern Baram delta:the research of reservoir sands in northwest Borneo［J］.Natural Gas Exploration ＆ Development，2003，26(3):55 －64.