同沉積生長斷層的控砂作用研究
——以北部灣福山凹陷永安—白蓮地區(qū)流沙港組一段為例

王 苗，黃傳炎，左宗鑫，林正良，王保華

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實驗室，武漢 430074；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院，武漢 430074； 4.中國石化 石油物探技術(shù)研究院，南京 210014)

同沉積生長斷層的控砂作用研究
——以北部灣福山凹陷永安—白蓮地區(qū)流沙港組一段為例

王 苗1,2，黃傳炎1,3，左宗鑫2，林正良4，王保華2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實驗室，武漢 430074；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院，武漢 430074； 4.中國石化 石油物探技術(shù)研究院，南京 210014)

以高精度層序地層學(xué)、沉積學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)為指導(dǎo)，對福山凹陷流沙港組一段進(jìn)行了沉積體系的精細(xì)研究以及同沉積斷層的綜合分析。總結(jié)出研究區(qū)流沙港組一段主要發(fā)育3種沉積體系類型：辮狀河三角洲、扇三角洲和湖泊沉積體系，包括9種沉積微相。福山凹陷永安—白蓮地區(qū)流沙港組一段同沉積斷裂可劃分為西部伸展調(diào)節(jié)斷裂系、東部走滑調(diào)節(jié)斷裂系和中部變換調(diào)節(jié)斷裂系。中央調(diào)節(jié)斷裂帶兩側(cè)斷層在流沙港組一段的差異性活動，導(dǎo)致地層厚度中心從早期到晚期具有一個自西向東遷移的過程。通過沉積體系時空演化規(guī)律分析得出，三角洲砂體展布范圍在流沙港組一段也具有明顯的自西向東遷移的過程。研究表明，同沉積斷層對沉積體系展布具明顯的控制性，并提出了3種斷層控砂模式。

高精度層序地層；沉積微相；斷裂控砂；流沙港組一段；福山凹陷；北部灣盆地

斷裂控砂理論起源于層序地層學(xué)中陸架坡折對低位楔、低位扇砂體的控制，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了構(gòu)造坡折帶的概念，斷裂坡折帶控砂及構(gòu)造變換帶控源理論[1-5]。斷裂控砂的機(jī)制在于同沉積斷裂活動導(dǎo)致的古地貌差異，包括構(gòu)造坡折帶下方形成的可供沉積物堆積的可容納空間，以及轉(zhuǎn)換斷層下盤的古地貌低地對物源供給水系起著匯聚和引導(dǎo)作用[6-7]。在伸展斷陷盆地中，同沉積斷裂活動形成的構(gòu)造坡折帶對層序發(fā)育、沉積體系域及砂體分布起著重要的控制作用；為調(diào)節(jié)伸展變形而形成的構(gòu)造變換帶影響入盆水系和沉積體系分布，控制著有利圈閉和油氣聚集帶的形成[8-20]。

福山凹陷永安—白蓮地區(qū)發(fā)育花場油氣田，油氣資源富集，但由于區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，地震品質(zhì)較差，儲層的發(fā)育部位認(rèn)識不清，成為制約油氣勘探的瓶頸。前人對福山凹陷流一段雖開展了一定的構(gòu)造和沉積方面的研究[21]，但缺乏對流一段四級層序格架下構(gòu)造—地層的綜合研究。本次研究圍繞以上問題，綜合運(yùn)用巖心、單井、地震資料，在構(gòu)建的四級等時地層格架基礎(chǔ)上，以四級層序為單位進(jìn)行了沉積體系的精細(xì)研究以及斷裂控砂的綜合分析，對于尋找砂巖儲層及巖性油氣藏具有重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

福山凹陷位于北部灣盆地東南部，為中新生代的次級裂谷型凹陷，受多期構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜。凹陷西北以臨高控盆斷裂與臨高凸起相接，東部以長流斷裂與云龍凸起相接，南部為海南隆起，整體呈現(xiàn)北斷南超的箕狀斷陷[21]。研究區(qū)永安—白蓮地區(qū)位于福山凹陷中東部，發(fā)育花場油氣田，是福山凹陷重要的含油氣構(gòu)造帶[22-23](圖1)。

凹陷內(nèi)古近系地層從老到新為長流組，流沙港組及潿洲組，其中流沙港組為福山凹陷油氣重點(diǎn)勘探目的層位。在前期研究中，利用地質(zhì)和地球物理資料，運(yùn)用層序地層學(xué)的方法，進(jìn)一步將流沙港組(Els)劃分為3個三級層序，從老到新為流三段(Els1)、流二段(Els2)、流一段(Els3)，每個層序進(jìn)一步劃分為低位域(LST)、湖擴(kuò)域(EST)和高位域(HST)。

2 沉積體系類型及發(fā)育演化特征

2.1 沉積體系類型

通過對福山凹陷永安—白蓮地區(qū)巖心、單井、地震資料的綜合分析，在研究區(qū)流一段識別出辨狀河三角洲沉積體系、扇三角洲沉積體系和湖泊沉積體系。

2.1.1 辨狀河三角洲沉積體系

辨狀河三角洲沉積體系在福山凹陷流一段廣泛發(fā)育，包括辨狀河三角洲平原、前緣亞相，取心井主要位于前緣亞相。沉積微相類型包括水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、前緣滑塌體沉積(圖2a-e)。

圖1 福山凹陷構(gòu)造綱要據(jù)參考文獻(xiàn)[23]修改。

以花場地區(qū)W117井為例進(jìn)行巖心—單井沉積相綜合分析，認(rèn)為該井流一段發(fā)育辨狀河三角洲前緣相。巖心觀察表明該井2 768.3～2 773 m巖性主要為灰白色細(xì)砂—中砂巖，砂質(zhì)較為純凈，平行層理發(fā)育，夾薄層黑色泥質(zhì)紋層及脈狀層理；在測井曲線上該段的自然伽馬曲線及深感應(yīng)電阻曲線均呈現(xiàn)出中幅漏斗型特征。綜合巖心及測井曲線特征認(rèn)為，該段為河口壩沉積微相。

2.1.2 扇三角洲沉積體系

福山凹陷流一段扇三角洲主要分布在研究區(qū)東部金鳳—白蓮地區(qū)，包括扇三角洲平原辮狀河道充填—越岸沉積、平原重力流沉積、前緣滑塌性水下重力流(圖2g-i)。

2.1.3 湖泊沉積體系

2.2 沉積體系發(fā)育演化特征

通過對巖心、測井、地震相以及砂分散體系的綜合分析，結(jié)合前人研究資料，以四級層序為單元編制了沉積微相平面展布圖(圖3)，總結(jié)出研究區(qū)流一段沉積體系在時空演化中具有以下特征：

(1)研究區(qū)包括三大物源體系：南部海南隆起為主要物源，在整個流一段沉積期，沉積物供給充足，在永安、花場地區(qū)形成大范圍的辮狀河三角洲沉積；東北部云龍凸起為次要物源，在長流斷裂下降盤形成扇三角洲沉積；花場北部地區(qū)在流一段也持續(xù)有少量沉積物供應(yīng)，形成小規(guī)模的扇三角洲沉積。

圖2 福山凹陷流一段沉積體系典型巖心照片

a. 辨狀河三角洲前緣河口壩及遠(yuǎn)砂壩，W10井，深度為2 203.3 m，下部為灰白色細(xì)砂巖，分選磨圓較好，中部為褐紅色泥巖夾薄層細(xì)砂巖，見水平紋理，上部為黑色泥巖夾薄層粉砂巖，見小型波狀紋理；b. 辨狀河三角洲前緣河口壩，W8井，深度為2 657.0 m，為灰白色細(xì)砂巖，反粒序，見中型交錯層理；c. 辨狀河三角洲前緣水下分流河道，W8井，深度為2 662.8 m，底部為含礫雜色粗砂巖，中上部為棕黃色粗砂巖，正粒序，平行層理發(fā)育；d. 辨狀河三角洲前緣滑塌體，W8井，深度為2 664.3 m，黑灰色泥巖夾黃褐色粉砂巖，見滑塌變形構(gòu)造；e. 辨狀河三角洲前緣滑塌體，W105井，深度為2 202.8 m，下部為灰黑色泥巖，中部為黃褐色粗砂巖，上部為灰白色細(xì)砂巖與灰黑色泥巖互層，見滑塌變形構(gòu)造；f. 半深湖，W105井，深度為2 203.3 m，為黑色碳質(zhì)泥巖夾植物莖干化石；g. 扇三角洲平原辮狀河道充填—越岸沉積，W6井，深度為2 525.0 m，下部為灰色細(xì)砂巖夾一褐色泥礫，中部為褐黑色粉砂質(zhì)泥巖互層，波狀紋理發(fā)育，上部為灰色中細(xì)砂巖；h. 扇三角洲平原重力流，W6井，深度為2 538.6 m，灰色中砂巖為主，混雜透鏡狀灰白色中細(xì)砂巖脈體，褐色—黑褐色泥質(zhì)團(tuán)塊和條帶，包卷變形層理發(fā)育；i. 扇三角洲前緣滑塌性水下重力流，W104井，3 070.4 m，黑色泥巖局部夾細(xì)砂巖，見滑塌變形構(gòu)造以及脈狀層理

Fig.2 Typical core photos of sedimentary systems in 1st member of Liushagang Formation, Fushan Sag

圖3 福山凹陷永安—白蓮地區(qū)流一段四級層序沉積相展布

3 不同斷裂體系的控砂特征

研究區(qū)流一段沉積時期發(fā)育3套斷裂體系：第一類為伸展調(diào)節(jié)斷裂系，由臨高斷層所派生，主要位于凹陷西部地區(qū)，包括美臺斷層和永安背斜上對掉的正斷層，走向近東西向，是一組主體呈張性特征的正斷裂組合；第二類為走滑調(diào)節(jié)斷裂系，由長流斷裂所派生，主要位于東部長流斷層下降盤中金鳳及白蓮地區(qū)，斷層走向為北東東向，是一組主體呈北掉且具壓扭性質(zhì)的正斷層組合，平面上呈現(xiàn)出梳狀斷層組合特征；第三類為變換調(diào)節(jié)斷裂系，位于凹陷內(nèi)花場地區(qū)，走向為北北西向，是由差異伸展作用形成同時具走滑性質(zhì)。中央斜向變換帶兩側(cè)斷層活動性在不同階段呈現(xiàn)出差異性，西部美臺斷層早中期活動性一直較強(qiáng)，末期有所減弱；而東部白蓮地區(qū)走滑調(diào)節(jié)斷裂早期活動性較弱，晚期有所增強(qiáng)，地層厚度表現(xiàn)為從早期到晚期厚度中心自西向東遷移。

西部永安地區(qū)斷層在剖面(圖4a)上的形態(tài)為向北下降的斷階，主干斷裂為美臺斷裂，其斷距及在平面上的延伸范圍均較大；地震剖面表現(xiàn)為，在美臺斷裂下降盤地震同相軸增多，地層厚度明顯增大；巖心揭示主要為辮狀河三角洲前緣相，由大套灰黑色泥巖夾薄層細(xì)砂巖，美臺斷層上升盤巖心揭示為辮狀河三角洲平原相，由大套雜色砂礫巖和泥巖組成，因此，美臺斷裂控制著沉積亞相的分布范圍。中部花場地區(qū)地層在剖面(圖4b)上總體呈寬緩背斜，左翼較右翼陡傾，核部具地壘構(gòu)造，地層厚度呈現(xiàn)出中間薄，兩邊厚的特征；根據(jù)鉆井中砂巖百分含量統(tǒng)計顯示，近南北向的斜向變換斷層控制著砂體的展布范圍，該斷層下降盤砂巖百分含量明顯高于上升盤。東部白蓮地區(qū)走滑調(diào)節(jié)斷層在剖面(圖4c)上表現(xiàn)為向北掉的斷階，斷面較陡，在流一段沉積晚期，斷層下降盤一側(cè)地層厚度明顯增大，地震剖面上表現(xiàn)為前積地震相，高位扇三角洲砂體順著東西向調(diào)節(jié)斷層向盆內(nèi)推進(jìn)；砂巖百分含量圖揭示，該斷層控制砂巖展布范圍，即砂巖百分含量高值集中在斷層下降盤。

圖4 福山凹陷典型剖面斷層形態(tài)

圖5 福山凹陷流一段構(gòu)造古地貌單元組合樣式及其對沉積砂體的控制作用

綜上所述，研究區(qū)流一段3套同沉積斷裂體系對沉積體系展布特征具有明顯的控制性(圖5)。西部大型東西向斷裂——美臺斷裂控制著沉積亞相，沿斷層北側(cè)(下降盤方向)為辮狀河三角洲前緣亞相，南側(cè)(上升盤方向)為平原亞相。中部花場地區(qū)北西—南東向的調(diào)節(jié)斷裂起著物源入口的作用，使砂體呈斜向運(yùn)移。東北部由長流斷裂走滑作用派生出的近東西向次級斷層控制著該地區(qū)扇三角洲體系的展布，表現(xiàn)為砂體沿著斷層向盆內(nèi)不斷推進(jìn)。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)流沙港組一段主要發(fā)育3種沉積體系：辨狀河三角洲沉積、扇三角洲沉積和湖泊沉積。包括9種沉積微相，分別為辨狀河三角洲前緣水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、前緣滑塌體沉積，扇三角洲平原辮狀河道充填、越岸沉積、重力流沉積，扇三角洲前緣滑塌性水下重力流沉積，半深湖湖泊沉積。辨狀河三角洲沉積體系位于南部斜坡帶，是最主要的沉積體系類型；扇三角洲沉積體系位于白蓮北部及花場北部陡坡帶地區(qū)；湖泊沉積體系主要位于花東至白蓮北部地區(qū)。

(2)研究區(qū)流沙港組一段同沉積斷裂可劃分為西部伸展調(diào)節(jié)斷裂系、東部走滑調(diào)節(jié)斷裂系和中部變換調(diào)節(jié)斷裂系。這3套同沉積斷裂體系在流一段活動性強(qiáng)，對沉積體系的展布范圍具有較強(qiáng)的控制作用。另外，東西部斷裂體系的差異性活動，導(dǎo)致地層厚度中心、沉積體系展布從早期到晚期具有一個自西向東遷移的過程。

(3)提出了3種不同斷裂體系對砂體展布特征的控制模式：永安地區(qū)多級斷階帶控砂——西部美臺斷裂控制辮狀河三角洲平原與前緣亞相；花場地區(qū)構(gòu)造變換帶控砂——調(diào)節(jié)斷層起著物源入口的作用，控制沉積物運(yùn)移方向；白蓮地區(qū)走滑調(diào)節(jié)帶控砂——近東西向次級斷層控制著扇三角洲體系的展布形態(tài)。

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(編輯 黃 娟)

Controls of synsedimentary faults on sedimentary filling of 1st member of Liushagang Formation in Yongan-Bailian areas in Fushan Sag, Beibuwan Basin

Wang Miao1,2, Huang Chuanyan1,3, Zuo Zongxin2, Lin Zhengliang4, Wang Baohua2

(1.KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResourcesofMinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China; 2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China;3.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China;4.SINOPECGeophysicalResearchInstitute,Nanjing,Jiangsu210014,China)

The comprehensive analyses of the sedimentary systems and synsedimentary faults in the 1st member of the Liushagang Formation in the Fushan Sag were made based on high-resolution sequence stratigraphy, sedimentology and structural geology. 3 sedimentary systems were concluded including braided river delta, fan delta and lacustrine sedimentary system. 9 sedimentary microfacies were classified. The synsedimentary systems in the 1st member of the Liushagang Formation in the Yongan-Bailian areas of the Fushan Sag were divided into the western extending accommodation fault system, the eastern strike-slip accommodation fault system and the central transfer fault system. The differential activities of the faults on each side of the central transfer fault system resulted in the migration of formation thickness center, migrating from west to east in the 1st member of the Liusha-gang Formation. The space-time evolution regularities of sedimentary systems indicated that the main delta sand body also migrated from west to east in the 1st member of the Liushagang Formation. The development of synsedimentary faults controlled the distribution of sedimentary systems and 3 controlling patterns were concluded.

high-resolution sequence stratigraphy; sedimentary microfacies; fault-controlling sand body; 1st member of Liushagang Formation; Fushan Sag; Beibuwan Basin

1001-6112(2014)02-0194-06

10.11781/sysydz201402194

2013-05-20；

2014-01-22。

王苗(1985—)，女，碩士，助理工程師，從事沉積盆地分析研究工作。E-mail: wangmiaowx.syky@sinopec.com。

教育部“構(gòu)造與油氣資源”重點(diǎn)實驗室開放基金(TPR-2010-12)資助。

TE121.3

A