南黃海盆地北部坳陷北凹阜寧組沉積相研究

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(中海油研究總院，北京100027)

南黃海盆地北部坳陷北凹阜寧組沉積相研究

蔡佳，趙志剛，張喜林，王存武，王鵬，郭瑞，祁鵬

(中海油研究總院，北京100027)

北凹是南黃海盆地北部坳陷最具勘探潛力的凹陷之一,是一個(gè)“北斷南超”的典型箕狀斷陷湖盆,其中古近系阜寧組為一套厚度近2 000 m的河湖相砂泥巖地層,可分為4段。綜合應(yīng)用測(cè)井、巖芯、地震剖面等資料，分析北凹阜寧組沉積體系及沉積相，共識(shí)別出2種主要沉積體系：湖泊和扇三角洲沉積體系，基本繼承了北部物源為主的沉積格局。凹陷中部為濱淺湖相沉積，是典型的陸相斷陷湖盆的沉積發(fā)育模式。

南黃海盆地；北凹；阜寧組；沉積演化

0 引 言

南黃海盆地是中國(guó)近海唯一沒(méi)有獲得商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)的盆地，位于下?lián)P子地臺(tái)東北部，面積約13萬(wàn)km2，盆地劃分為北部坳陷、南部坳陷、中部隆起、勿南沙隆起4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(馮志強(qiáng)等，2004；姚永堅(jiān)等，2008)。北部坳陷面積5.3萬(wàn)km2，可劃分為6個(gè)凹陷和6個(gè)凸起，盆地的形成經(jīng)歷了斷陷(古、始新世)—拗陷(漸新世)—區(qū)域沉降(中、上新世)3個(gè)階段(秦蘊(yùn)珊等，1989；汪龍文，1989；孫和清等，1993；蔡乾忠，1995，1998；龔再升，1997；郭玉貴，1997)。至2013年底，我國(guó)在南黃海盆地共計(jì)完成二維地震采集58 809 km，三維地震資料520 km2。二維測(cè)網(wǎng)密度不均，坳陷中測(cè)網(wǎng)較密，部分達(dá)到1 km×1 km，隆起上測(cè)網(wǎng)稀疏，密度為4 km×8 km—8 km×8 km。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

截止2013年底，南黃海盆地北部坳陷共有鉆井8口，僅在A井泰州組巖芯裂縫中發(fā)現(xiàn)原油滲出(圖1)。北凹共有5口鉆井，除A井外鉆井皆空；鉆井揭示的地層自下而上為白堊系的浦口組、泰州組，古新統(tǒng)的阜寧組，始新統(tǒng)的戴南組、三垛組，新近系和第四系(圖2)。而在僅被海水自然分隔的蘇北盆地，近年來(lái)接連有重大發(fā)現(xiàn)，截止2013年底,共發(fā)現(xiàn)61個(gè)油氣田，累計(jì)探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量3.95億m3油當(dāng)量，年產(chǎn)量約205萬(wàn)t，阜寧組是其中的重要產(chǎn)油層段，也是沉積相研究的重點(diǎn)層位(傅強(qiáng)等，2008；高炎等，2008；吳展，2011；張妮等，2011；紀(jì)友亮等，2013；紀(jì)亞琴等，2013)。鉆井揭示了北凹主要烴源巖為白堊系泰州組二段湖相泥巖，TOC最大可達(dá)1.9%，以Ⅰ—Ⅱ1型干酪根為主，在A井泰州組巖芯裂縫中有原油滲出，且在泰州組巖芯薄片中觀測(cè)到微觀排烴和運(yùn)移現(xiàn)象，直接證實(shí)了泰州組烴源巖已經(jīng)成熟且生成油氣。在已證實(shí)北凹的泰州組生烴潛力的基礎(chǔ)上，對(duì)阜寧組主力儲(chǔ)層的研究顯得尤為重要，而沉積演化對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育有著至關(guān)重要的控制作用。

2 阜寧組沉積相類型

對(duì)巖芯巖石類型組合、沉積構(gòu)造和測(cè)井相的分析,北凹阜寧組可識(shí)別出扇三角洲、湖相2種沉積相類型。由于研究精度的限制，將阜寧組一段和二段、阜寧組三段和四段作為研究對(duì)象進(jìn)行沉積學(xué)分析。

圖1 南黃海盆地北部坳陷構(gòu)造區(qū)劃圖

圖2 南黃海盆地地層綜合柱狀圖

2.1 阜寧組單井及聯(lián)井沉積相分析

2.1.1 A井巖芯相分析 北凹僅有1口井取到了阜寧組一段和二段的巖芯，即A井第三次取芯，3 075.0～3 092.0 m。圖3是A井阜寧組一段取芯。(1) 下部：3 086.7～3 092.0 m；雜色含泥礫砂巖與斜層理中砂巖互層，數(shù)個(gè)沖刷面；礫石成分主要為泥礫、燧石和石英，礫徑最大5 cm，平均0.5 cm；該取芯段砂巖經(jīng)薄片鑒定，含泥質(zhì)灰質(zhì)中細(xì)砂巖，成分以石英為主，占36%～44%，次為長(zhǎng)石和巖屑；分選中—差，呈雜基-顆粒支撐；下部含礫，礫巖成分以蝕變中酸性火山巖塊、石英巖塊、粉砂巖塊組成。(2) 中部：3 082.0～3 086.7 m，呈正旋回；雜色泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖，含灰質(zhì)，生物擾動(dòng)程度向下變低，可見(jiàn)波狀層理，下部層面見(jiàn)少量云母和炭屑。(3) 上部：3 075.0～3 082.0 m；紅色粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，塊狀，生物擾動(dòng)發(fā)育；泥巖性硬，含灰質(zhì)，具微裂縫，見(jiàn)白云母碎片。綜上所述，巖芯深度為3 075.0～3 092.0 m，整體為正旋回，顏色以雜色和棕紅色為主。下部砂礫巖為主，為扇三角洲平原分流河道沉積；中部粉砂巖為主，為濱淺湖砂壩沉積；上部粉砂質(zhì)泥巖為主，為濱湖泥沉積(圖3)。

圖3 南黃海盆地A井阜寧組巖芯柱狀圖

2.1.2 D井單井相分析 阜寧組一段和二段有439 m，巖性以粗碎屑巖為主的粗細(xì)互間；顏色自上而下為灰綠、褐灰、灰棕、棕紅色；普遍含灰質(zhì)；砂礫巖中的礫石成分復(fù)雜，除石英外，含有較多的肉紅色中-酸性火山巖巖屑；分選很差，膠結(jié)疏松。巖性及顏色組合反映氧化—弱氧化環(huán)境。砂礫巖與泥巖頻繁互間，說(shuō)明地殼振蕩運(yùn)動(dòng)極為頻繁和強(qiáng)烈。重礦物以赤褐鐵礦-簾石類組合為特征，陸源礦物以不穩(wěn)定礦物為主，反映氧化環(huán)境下的快速堆積，搬運(yùn)距離較短。GR曲線以指狀為主，反映扇三角洲前緣沉積為主。泥巖顏色由下到上有棕色-灰色-灰綠色的旋回變化，反映沉積環(huán)境由偏氧化—偏還原—偏氧化，據(jù)此可將阜寧組一段和二段分為1個(gè)長(zhǎng)期旋回和4個(gè)中期旋回(圖4)。

2.1.3 阜寧組一段與二段聯(lián)井對(duì)比 阜寧組是北凹重要的儲(chǔ)蓋組合層段，將北凹鉆達(dá)阜寧組一段和二段的3口井作聯(lián)井對(duì)比(圖5)，以分析阜寧組一和二段沉積期北凹沉積格局。

相對(duì)靠近北部陡坡帶的A井和D井，為砂、泥巖互層，GR曲線以指狀-箱狀為主，反映物源豐富，扇三角洲粗碎屑沉積?？拷喜啃逼聨У腂井，GR曲線以平直-尖峰狀為主，巖性則以泥巖為主，夾薄層砂巖和粉砂巖，反映濱淺湖泥及灘壩，缺乏物源。

2.2 阜寧組地震相分析

按照地震反射特征的差異，北凹阜寧組可劃分為4種地震相(圖6)。

圖4 南黃海盆地D井阜寧組一段和二段綜合解釋圖

圖5 南黃海盆地北凹阜寧組一段和二段聯(lián)井對(duì)比圖

根據(jù)地震資料的頻率、振幅、連續(xù)性及內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)或外部反射形態(tài)，進(jìn)行了阜寧組的地震相劃分。扇三角洲平原表現(xiàn)為中頻，中強(qiáng)振幅，差連續(xù)；扇三角洲前緣表現(xiàn)為中頻，中振幅，中等連續(xù)，局部見(jiàn)前積；濱淺湖表現(xiàn)為中低頻，中/弱振幅，中等連續(xù)，席狀相；中深湖表現(xiàn)為中低頻，中強(qiáng)振，中好連續(xù)，席狀相。

在凹陷的中、南部大部分地區(qū)為中低頻，中或弱振幅，中等連續(xù)，席狀相反射，反映沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，砂泥比不高，為濱淺湖相沉積。在凹陷北部靠近邊界斷層部分地區(qū)，為中頻，中強(qiáng)振幅，差連續(xù)，反映沉積環(huán)境不穩(wěn)定，砂泥比較高，為扇三角洲平原相沉積。在凹陷北部邊界斷層與凹陷過(guò)渡地區(qū)，為中頻，中振幅，中等連續(xù)，局部見(jiàn)前積結(jié)構(gòu)，反映沉積環(huán)境不穩(wěn)定，砂泥比較高，為扇三角洲前緣沉積。阜四段時(shí)在凹陷中心局部地區(qū)，為中低頻，中強(qiáng)振幅，中好連續(xù)，席狀相，反映沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，砂泥比不高，可能存在中、深湖相沉積。

圖6 南黃海盆地北凹阜寧組地震相圖

圖7 A井浮游藻類圖式(據(jù)吳國(guó)瑄，2011)

2.3 阜寧組沉積環(huán)境與沉積相綜合分析

根據(jù)前人研究(吳國(guó)瑄，2011)，A井和B井的阜寧組一段和二段富藻沉積層段都是以淡水綠藻類的盤星藻為主，普遍含球藻類(圖7)。A井局部層段含少量非海相溝鞭藻。盤星藻屬于綠藻門水網(wǎng)藻科，為淡水藻類，地理分布很廣，喜歡富營(yíng)養(yǎng)的平靜水體，大多是水深小于15 m的淺湖，是淡水藻類中較易于保存的一類。目前，太湖流域的陽(yáng)澄湖和杭州西湖湖底沉積軟泥所包含的微體植物遺骸中，盤星藻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)25%。因此，沉積序列中具有高含量盤星藻孢粉藻類組合帶的存在是曾有淡水湖泊發(fā)育的標(biāo)志。球藻類最多見(jiàn)于渤海灣盆地的古近紀(jì)地層序列的孢粉藻類組合中，淡水至咸水湖沉積中均可出現(xiàn)，但最多見(jiàn)于咸水湖沉積序列中湖水相對(duì)淡化時(shí)期形成的層段。所以，球藻類為主的孢粉藻類組合往往反映了水體的低礦化度。由此可見(jiàn)，A井和B井的富藻沉積層段主要形成于低礦化度的淡水湖泊。

A井泰州組、阜寧組和B井的阜寧組都存在著富藻層段，表明它們形成時(shí)有過(guò)水體高生產(chǎn)力時(shí)期，水生植物質(zhì)有機(jī)質(zhì)物源發(fā)育，有著十分有利的有機(jī)質(zhì)物源條件，但大部分富藻層中無(wú)定形有機(jī)質(zhì)貧乏，反映鉆井所在地區(qū)湖水較淺，有機(jī)質(zhì)堆積保存條件不利?？梢云谕谠搮^(qū)域古湖盆的較深水區(qū)應(yīng)存在較有利的烴源條件，可能發(fā)育有利于生油的富無(wú)定形有機(jī)質(zhì)層。

根據(jù)張紹升(1987)等研究，A井阜寧組一段和二段主要屬于淡水湖泊。阜一段為一套陸上河流紅層，氣候炎熱、濕潤(rùn)，植被面貌以被子植物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。河流縱橫，入盆碎屑較多多，物源主要來(lái)自北部千里巖隆起。阜一后期，地殼逐漸下降，北側(cè)出現(xiàn)扇三角洲。阜二段水深增大，海侵不明顯，北部形成扇三角洲。阜三段湖盆有所抬升，水深變小，北側(cè)砂體更為發(fā)育。阜四段湖盆更大、更深，沉積物粒度變細(xì)。泥巖地球化學(xué)分析表明沒(méi)有海侵影響。

綜合巖芯、錄井、測(cè)井、地震、古生物及微量元素分析結(jié)果，北凹阜寧組一段和二段沉積期，凹陷北側(cè)發(fā)育規(guī)模不等的扇三角洲，其余部分為濱淺湖，缺乏中深湖相。阜寧組三段和四段發(fā)育扇三角洲、濱淺湖、淺湖等沉積相類型，其基本繼承了北部物源為主的沉積格局，湖面變大，扇三角洲退縮，由于凹陷中次級(jí)斷層的影響，形成沿?cái)鄬拥妮^深的淺湖沉積。凹陷西部遭受大量剝蝕(圖8、圖9)。

圖8 南黃海盆地北凹阜寧組一段和二段沉積相圖

圖9 南黃海盆地北凹阜寧組三段和四段沉積相圖

3 結(jié) 論

南黃海盆地北凹阜寧組可識(shí)別出扇三角洲和湖相2種沉積相類型，阜寧組一段和二段發(fā)育時(shí)期，扇三角洲發(fā)育于凹陷的北部陡坡，向湖體推進(jìn)較遠(yuǎn)，是凹陷的主要物源方向，凹陷主體為濱淺湖相沉積。阜寧組三段和四段基本繼承了北部物源為主的沉積格局，發(fā)生湖侵，湖面變大，扇三角洲退縮，由于凹陷中次級(jí)斷層的影響，形成沿?cái)鄬拥妮^深的淺湖沉積。

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On sedimentary facies in Funing Formation of northern sag in north depression in South Yellow Sea Basin

CAIJia,ZHAOZhi-gang,ZHANGXi-lin,WANGCun-wu,WANGPeng,GUORui,QIPeng

(CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China)

The northern sag was one of the most important potential oil and gas exploration areas in the north depression of South Yellow Sea Basin, and was a typical dustpan shaped subsidence lacustrine basin with a fault as its north boundary and a slope to the south. Funing Formation in the northern sag was 2 000 m thick and mainly comprised fluvial-lacustrine sandstone and mudstone, and Funing Formation is divided into 4 members. Based on data of log, core and seismic profile, the sedimentary system and sedimentary facies of Funing Formation in northern sag were analyzed. There were two kinds of sedimentary systems, including fan delta and lacustrine system, fan delta in the north fault is the main provenance inheritance, shallow lacustrine system was the largest area in the depression.

Northern sag; Funing Formation; Depostional evolution; South Yellow Sea Basin

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.530

2014-03-19；

：2014-03-28；編輯：侯鵬飛

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“典型斷陷富油氣凹陷層序構(gòu)成樣式的差異性研究”(40872077)、國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目23課題1“近海富烴凹陷資源潛力再評(píng)價(jià)和新區(qū)、新領(lǐng)域勘探方向”聯(lián)合資助

蔡佳(1982— )，男，工程師，博士，石油地質(zhì)學(xué)、層序地層及沉積學(xué)專業(yè)，主要從事中國(guó)近海石油天然氣綜合地質(zhì)工作，E-mail：caijia2@cnooc.com

P736.21

：A

：1674-3636(2014)04-0530-06