歧口凹陷濱海地區(qū)沙一下鮞粒發(fā)育特征與重力流沉積

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(1.中國(guó)石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津300280； 2.中國(guó)石油大港油田公司勘探事業(yè)部，天津300280)

歧口凹陷濱海地區(qū)沙一下鮞粒發(fā)育特征與重力流沉積

張偉1，柳颯2，韓文中1

(1.中國(guó)石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津300280； 2.中國(guó)石油大港油田公司勘探事業(yè)部，天津300280)

沙一下沉積時(shí)期，歧口凹陷板橋斜坡、濱海斜坡和歧北低斜坡濱海地區(qū)主要沉積類型為重力流沉積，物源主要來自西部滄縣隆起。同時(shí)在濱海地區(qū)CT16×1等井沙一下部分取樣薄片中發(fā)現(xiàn)鮞粒的存在。通過對(duì)歧口凹陷300余口井沙一下亞段薄片等資料的統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為濱海地區(qū)沙一下層段中的鮞粒為異地鮞粒，其來源主要為板橋斜坡及濱海斜坡，以上地區(qū)在沙一下沉積時(shí)期雖然仍以陸源碎屑沉積為主，但在某些短時(shí)段內(nèi)，存在“暖、清、淺”的區(qū)域性欠補(bǔ)償?shù)母哜}清水沉積，發(fā)育含鮞粒的碳酸鹽巖，形成的原地鮞粒在后期重力流滑塌等事件活動(dòng)的作用下，沿著濱海、港東斷層等輸送通道被搬運(yùn)至濱海地區(qū)。通過此次鮞粒來源分析，一方面重新梳理了歧口凹陷兩大盆外物源(北部燕山、西部滄縣隆起)的波及范圍，深化了對(duì)歧口凹陷沙一下沉積時(shí)期沉積體系的認(rèn)識(shí)；另一方面發(fā)展形成了利用地震相、測(cè)井相、巖芯相和薄片相“四相合一” 的沉積體系研究方法。

鮞粒；四相合一；沙一下；濱海地區(qū)；歧口凹陷；天津

0 引 言

濱海地區(qū)位于歧口凹陷歧北斜坡低部位，沙一下沉積時(shí)期，主要沉積類型以重力流沉積為主(苑伯超等,2012)。但是在濱海地區(qū)CT16×1、HT39、HT40等井沙一下部分層段的取樣薄片中觀察到鮞粒的存在，而鮞粒的形成往往需要環(huán)境溫度高、水體動(dòng)蕩、水中碳酸鈣供應(yīng)豐富且飽和，以及有充分核心來源的“暖、清、淺”的沉積環(huán)境(劉偉等，2010；吳向峰等，2010；陳世悅等，2012；梅冥相，2012；王小豪等，2013)。那么這些鮞粒的發(fā)現(xiàn)，是否對(duì)歧口凹陷濱海地區(qū)在沙一下沉積時(shí)期以重力流沉積為主的觀點(diǎn)產(chǎn)生影響？通過對(duì)歧口凹陷300余口井沙一下亞段薄片資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及鏡下觀察，總結(jié)了濱海地區(qū)沙一下層段中鮞粒的特征,根據(jù)其特征，確定了其類型，并對(duì)來源進(jìn)行分析，最終確定了其形成原因。此次研究一方面確定了濱海地區(qū)多口井沙一下層段部分薄片中的鮞粒是異地鮞粒，為板橋斜坡及濱海斜坡在沙一下某些短時(shí)期形成的原地鮞粒，由后期突發(fā)性事件(重力流滑塌)沿著濱海和港東斷層等輸送通道搬運(yùn)至此地；同時(shí)，重新梳理了沙一下沉積時(shí)期盆外兩大物源北部燕山和西部滄縣隆起在歧口凹陷的波及范圍，確認(rèn)了沙一下沉積時(shí)期濱海地區(qū)的主要陸源碎屑來自西部滄縣隆起。另一方面，利用薄片鏡下觀察來預(yù)測(cè)不同物源沉積體系波及范圍的方法，使得在地震相、測(cè)井相和巖芯相“三相合一”沉積體系研究方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展形成了地震相、測(cè)井相、巖芯相和薄片相“四相合一”的沉積體系研究方法，這為其他相似地區(qū)沉積體系研究提供了新的思路。

1 地質(zhì)概況

歧口凹陷位于黃驊坳陷中北部，是其內(nèi)部最大的箕狀斷陷凹陷。歧口凹陷經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷期和新近紀(jì)裂后熱沉降2個(gè)構(gòu)造演化期，形成了現(xiàn)今1個(gè)主凹、多個(gè)次凹、凹凸相間的構(gòu)造格局(周立宏等，2011)。受主凹強(qiáng)烈持續(xù)沉降的影響，各次凹向凹陷中心傾覆，形成大面積分布的斜坡構(gòu)造，各類斜坡區(qū)占全凹陷面積70%以上，濱海地區(qū)就位于歧北斜坡帶的低部位(圖1)。

圖1 歧口凹陷古近系斜坡帶坡折體系發(fā)育區(qū)示意圖

沙一下沉積時(shí)期為歧口凹陷漸新世湖盆裂陷中期的最大湖泛期(蒲秀剛等，2011a)，此時(shí)，歧口凹陷主要發(fā)育3個(gè)物源方向，即北部燕山物源區(qū)、西部滄縣隆起物源區(qū)、南部埕寧隆起物源區(qū)。其中燕山物源區(qū)發(fā)育一套辮狀河三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系，而滄縣隆起物源區(qū)則發(fā)育一套扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系，重力流沉積在空間位置上主要發(fā)育在辮狀河三角洲及扇三角洲的前緣(蒲秀剛等，2011b)。因此，沙一下沉積時(shí)期，地理位置位于歧北斜坡帶低部位的濱海地區(qū)，以陸源碎屑沉積為主，沉積類型為重力流沉積。

2 鮞粒特征及來源分析

歧口凹陷沙一下亞段分為濱Ⅰ、板4、板3和板2共4個(gè)油組，以板3+2油組為例對(duì)濱海地區(qū)鮞粒特征及來源進(jìn)行分析。

2.1 鮞粒特征

鮞粒根據(jù)其成因可分為原地鮞粒和異地鮞粒，原地鮞粒通常具有紋層無磨損，類型單一，鮞粒生長(zhǎng)的最終粒徑趨于大小一致的特點(diǎn)；而異地鮞粒為原地鮞粒被搬運(yùn)至異地再沉積，因此具有粒徑大小不一、分選差、紋層有磨損甚至殘余等現(xiàn)象，并且可見其與大量陸源碎屑顆粒或淺海、臺(tái)地的生物碎屑混生共存。

通過對(duì)濱海地區(qū)CT16×1、HT49等井板3+2油組取樣薄片的鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)含有鮞粒的薄片具有3個(gè)特點(diǎn)。

(1) 鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。一般不超過10%，鮞粒與大量陸源碎屑顆粒共存，鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)低于陸源碎屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)，薄片鏡下定名主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖。

(2) 鮞粒類型以表鮞為主，偶見具多個(gè)同心層的正常鮞，部分鮞粒殘缺、破碎以及鮞粒同心層被磨蝕，表明其在搬運(yùn)過程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的磨蝕作用。

(3) 鏡下還可以觀察到陸源碎屑具有粒徑不等、磨圓較差、未被鈣質(zhì)環(huán)邊包裹等特征(圖2)。

通過以上分析，認(rèn)為濱海地區(qū)板3+2油組中的鮞粒為異地鮞粒，是鮞粒在別地形成后，在后期由突發(fā)性事件(如重力流滑塌)被搬運(yùn)至濱海地區(qū)再沉積形成。

圖2 CT16×1、HT39、HT40井板3+2油組鮞粒薄片顯微鏡下照片

2.2 鮞粒來源分析

由于濱海地區(qū)板3+2油組中發(fā)現(xiàn)的鮞粒為異地鮞粒，因此鮞粒的來源顯得尤為重要。一般來講，作為鮞粒的來源區(qū)，鮞粒相對(duì)完整均一，并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般應(yīng)大于70%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，成為鮞粒來源區(qū)的可能性越大。

通過對(duì)歧口凹陷300余口井板3+2油組薄片資料的整理分析(表1)，表明歧口凹陷滄縣隆起物源波及區(qū)沙一下亞段40多口井取芯薄片中含較多鮞粒，鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～90%，平均為36%，巖性有鮞粒灰?guī)r、鮞粒白云巖、含鮞粒粉-細(xì)砂巖、(含鮞粒)生物灰?guī)r及白云巖等，鮞粒類型以表鮞和正常鮞為主，其核心主要為泥晶灰?guī)r、陸源碎屑，次為生物碎屑(圖3、圖4)。

表1 歧口凹陷板橋斜坡、濱海斜坡板3+2油組含鮞粒井的薄片統(tǒng)計(jì)

續(xù)表1

圖3 歧口凹陷板橋斜坡板3+2油組鮞粒薄片顯微鏡下照片

圖5 歧口凹陷板橋、濱海斜坡板3+2油組鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布圖

根據(jù)已統(tǒng)計(jì)含鮞粒井的薄片數(shù)據(jù)，繪制了歧口凹陷板橋斜坡、濱海斜坡板3+2油組鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布圖(圖5)。從圖5中可以看出，板橋斜坡C801—T1井區(qū)一帶鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于90%，該區(qū)發(fā)育鮞?；?guī)r，鮞粒同心層發(fā)育完整，主要為正常鮞粒，其次為表鮞；向東濱海斜坡高沙嶺CT39—C5井區(qū)一帶及向南白水頭—唐家河C10-1—HT34井區(qū)一帶鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均減小，但一般大于50%；到南部歧北低斜坡濱海地區(qū)HT39—CT16×1—HT33井區(qū)一帶,鮞粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯減小，一般小于20%。

一般認(rèn)為鮞粒的成因形成于有充分核心來源、水體擾動(dòng)(動(dòng)蕩)及CaCO3過飽和的環(huán)境，通過以上分析，認(rèn)為板橋斜坡、濱海斜坡在板3+2沉積時(shí)期某些時(shí)段內(nèi)為水體較為動(dòng)蕩的濱淺湖環(huán)境，從而產(chǎn)生區(qū)域性欠補(bǔ)償?shù)母哜}清水沉積，發(fā)育了鮞粒含量高的碳酸鹽巖。而歧北低斜坡濱海地區(qū)鮞粒含量低，且大部分鏡下觀察到的鮞粒殘缺、破碎同心層被磨蝕，表明其經(jīng)歷過搬運(yùn)過程中的強(qiáng)烈磨蝕作用，因此為異地鮞粒。同時(shí)，構(gòu)造研究表明白水頭—唐家河至歧北低斜坡馬棚口一帶發(fā)育系列向南傾斜的正斷層，尤其是濱海斷層及港東斷層發(fā)育規(guī)模較大，可構(gòu)成物源輸送斷槽通道。

綜合以上分析，認(rèn)為板3+2某一沉積時(shí)期，砂體(包括板橋斜坡、濱海斜坡形成的含鮞粒的碳酸鹽巖)等物質(zhì)受到來自滄縣隆起方向水系的影響，沿?cái)嗖劢?jīng)事件性搬運(yùn)至歧北低斜坡，從而形成了該區(qū)砂體含有鮞粒的特點(diǎn)。由此也進(jìn)一步明確了沙一下沉積時(shí)期盆外兩大物源(西部滄縣隆起和北部燕山褶皺帶)在歧口凹陷的波及范圍(圖6)。

另外，通過薄片的鏡下觀察，在地震相、測(cè)井相和巖芯相“三相合一”沉積體系研究方法對(duì)研究區(qū)沉積類型進(jìn)行判定后的基礎(chǔ)上進(jìn)行更為細(xì)致的分析，一方面對(duì)“三相合一”研究方法識(shí)別的沉積類型進(jìn)行鏡下再確認(rèn)，另一方面對(duì)來自不同物源的沉積體系的波及范圍進(jìn)行“精確定位”，最終形成地震相、測(cè)井相、巖芯相和薄片相“四相合一”的沉積體系研究方法。

圖6 歧口凹陷沙一下亞段沉積體系圖

3 沙一下亞段重力流沉積特征

通過對(duì)濱海地區(qū)沙一下亞段巖芯、粒度、測(cè)井和薄片資料的分析，認(rèn)為該地區(qū)沙一下沉積時(shí)期仍以陸源碎屑沉積為主，沉積類型為重力流沉積。

3.1 地震相分析

沉積相的變化在地質(zhì)上表現(xiàn)為巖性、沉積構(gòu)造的變化,這些變化在地震可分辨尺度上表現(xiàn)為地震同相軸形態(tài)的變化以及振幅和頻率的變化。利用地震資料研究沉積相就是要將這些地震波形的細(xì)微變化信息提取出來，通過單井相與井點(diǎn)地震相之間建立的關(guān)系將井間地震相轉(zhuǎn)化為沉積相。主要利用Stratimagic 波形分類方法來劃分地震相，即利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將地震信號(hào)的總體變化定量地刻畫出來, 也就是對(duì)波形進(jìn)行分類。

地震-地質(zhì)研究表明，沙一下沉積時(shí)期，西部滄縣隆起緊鄰盆緣發(fā)育了沈青莊、增幅臺(tái)、小站、葛沽等多個(gè)下切斷裂轉(zhuǎn)換溝槽，經(jīng)由這幾個(gè)物源口均對(duì)應(yīng)扇體發(fā)育，但規(guī)模不等，以小站物源、增幅臺(tái)和葛沽物源為主。從板橋斜坡、濱海斜坡板3地震相圖(圖7)中可以清晰地劃分出以下4種地震相：CT25和C22井區(qū)的強(qiáng)振強(qiáng)連亞平行地震相，CH1井區(qū)的中振強(qiáng)連席狀地震相，C884井區(qū)的中振中連連續(xù)地震相，HT40井區(qū)的中弱振中弱連楔狀地震相。分析可以得出，物源自從滄縣隆起向盆內(nèi)推進(jìn)，隨著輸送距離的增大，地震振幅由強(qiáng)振幅變?yōu)槿跽穹B續(xù)性也由亞平行、席狀向楔狀轉(zhuǎn)變，說明物源輸送強(qiáng)度變?nèi)?，沉積體系由形成砂體厚度大、連續(xù)性好的扇三角洲沉積演變?yōu)樾纬缮绑w厚度小且呈孤立透鏡狀分布的遠(yuǎn)岸水下扇沉積。

圖7 歧口凹陷板橋斜坡、濱海斜坡板3油組地震相圖

3.2 測(cè)井巖芯相分析

從測(cè)井曲線上看，濱海地區(qū)單井的沙一下亞段測(cè)井曲線均表現(xiàn)為齒化鐘形和齒化漏斗形，顯示巖性為厚層泥巖夾相對(duì)薄層的砂巖。從巖芯上可以看出，濱海地區(qū)HT35、HT69等多口井沙一下取芯段可見大段的水平層理暗色泥巖，顯示該區(qū)在沙一下沉積時(shí)期處于半深湖—深湖的沉積背景(圖8)；而在HT47、HT72等井沙一下取芯段中，可以觀察到砂巖侵入、變形構(gòu)造、火焰構(gòu)造以及撕裂的泥巖碎片等重力流沉積的典型標(biāo)志(圖9、圖10)；同時(shí)還觀察到大量塊狀層理砂體的發(fā)育，可見沖刷現(xiàn)象，單砂體厚度一般大于0.5 m，最大可達(dá)數(shù)十米；橫向變化快揭示了原始沉積體整體凍結(jié)的過程，為三角洲前緣滑塌形成。

圖8 HT69井沙一下亞段發(fā)育水平層理暗色泥巖

圖9 HT47井沙一下亞段重力流沉積現(xiàn)象①-變形構(gòu)造；②-砂巖侵入、變形構(gòu)造；③-撕裂的泥巖碎片

圖10 HT72井沙一下亞段重力流沉積現(xiàn)象①-粒序?qū)永?；?火焰構(gòu)造；③-撕裂的泥巖碎片

3.3 粒度分析

對(duì)濱海地區(qū)多口單井進(jìn)行粒度分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)沙一下亞段粒度累積概率曲線主要為2段式，說明該沉積時(shí)期沉積搬運(yùn)方式主要為牽引搬運(yùn)和跳躍搬運(yùn)(圖11)；同時(shí)，從歧口凹陷濱海地區(qū)沙一下亞段粒度C-M圖(圖12)上可以看出，濱海地區(qū)沙一下亞段不同粒徑的顆粒C值與M值大致相等，各樣點(diǎn)分布幾乎平行于C=M值基線，形成大致平行于C=M基線的長(zhǎng)條形圖形，這與Passega研究并總結(jié)出的2種最基本的C-M圖類型中重力流沉積的C-M圖相符，從而進(jìn)一步說明了濱海地區(qū)沙一下沉積時(shí)期的沉積類型主要為重力流沉積。

4 結(jié) 論

在沙一下沉積時(shí)期內(nèi)某些短時(shí)段內(nèi)，歧口凹陷板橋斜坡高部位、濱海斜坡地區(qū)發(fā)生“暖、清、淺”的區(qū)域性欠補(bǔ)償?shù)母哜}清水沉積，發(fā)育有含鮞粒的碳酸鹽巖；濱海地區(qū)板3+2油組中存在的鮞粒為異地鮞粒，為板橋次凹斜坡高部位、濱海斜坡在板3+2沉積時(shí)期形成的原地鮞粒，在后期由突發(fā)性事件(重力流滑塌)搬運(yùn)至此再沉積而形成。沙一下沉積時(shí)期，歧口凹陷板橋斜坡高部位、濱海斜坡和濱海地區(qū)以陸源碎屑沉積為主，沉積類型主要為重力流沉積，物源來自西部滄縣隆起。

圖11 HT39、HT59沙一下亞段粒度累積概率曲線圖

圖12 濱海地區(qū)沙一下亞段砂體粒度C-M圖

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Features of ooids development and gravity flow sedimentation for SQEs1in Binhai area of Qikou sag

ZHANGWei1,LIUSa2,HANWen-zhong1

(1.Exploration and Development Research Institute of Dagang Oilfield Company, PetroChina, Tianjin 300280,China; 2.Exploration Enterprise of Dagang Oilfield Company, PetroChina, Tianjin 300280, China)

In the sedimentary period of SQEs1, the main sedimentation type for Banqiao incline, Binhai incline and lower Qibei incline in Qikou sag was gravity flow whose provenance were form western Cangxian Uplift. Meanwhile, ooids were found in the sample sections in well CT16×1 in Binhai area. According to statistic analysis of thin sections of SQEs1from more than 300 wells in Qikou Sag, the authors considered that the ooids were transported to Binhai area along the transporting channels like Binhai and Gangdong fault from Banqiao incline and Binhai incline, these areas developed ooids in some short periods of sedimentary period of SQEs1because of calcium deposition of high levels in the territorial and under-filling conditions. Based on these analysis, affecting scopes of 2 main provenances outside the basin (northern Yanshan and western Cangxian Uplift)were rebuilt, and the understanding of sedimentary system of Qikou sag in the sedimentary period of SQEs1was improved; at the same time, the approach to study the sedimentary system was developed to four united phases of seismic data, well logging data, cores and thin sections.

Ooids; Four-phase united research means; SQEs1; Binhai area; Qikou sag; Tiaujin

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.599

2014-03-24；

：2014-04-17；編輯：侯鵬飛

張偉(1982— )，男，工程師，碩士，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事油氣勘探沉積儲(chǔ)層研究工作，E-mail:dg_zhangw@petrochina.com.cn

P736.21

：A

：1674-3636(2014)04-0599-09