南黃海盆地上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)基準面旋回特征及沉積充填模式

張銀國，陳清華 ，陳建文

（1 中國石油大學（華東））

（2 國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質重點實驗室；3 青島海洋地質研究所）

1 概 況

海相中古生界是南黃海盆地重要的勘探領域［1-4］。目前盆地勘探程度還較低，地震資料主要覆蓋了北部坳陷、中部隆起、南部坳陷和勿南沙隆起等構造單元（圖1），總體上測網密度約8 km×16 km。鉆井主要揭示了二疊系和下三疊統(tǒng)青龍組，缺失中、上三疊統(tǒng)，根據鉆井和地震解釋，二疊系和下三疊統(tǒng)平面上主要分布于南部坳陷和勿南沙隆起，中部隆起和北部坳陷則大面積缺失。

針對南黃海盆地海相地層層序-沉積的研究，以往僅有上二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)的地震層序劃分及沉積特征的總體概述［5-6］，尚沒有進行高分辨率層序地層學指導下的基準面沉積旋回及沉積充填模式分析。本文以前人的地震層序劃分為基礎，重點利用鉆井資料，分析了上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M—下三疊統(tǒng)青龍組的基準面旋回特征，探討了相應的沉積充填模式，這可為油氣勘探提供一定的基礎依據。

2 P2—T1基準面旋回劃分

層序地層學流派中，Exxon 層序理論是以不整合面或與之可對比的整合面所進行的層序地層劃分與對比［7-8］，它更適合于三級層序及以上的層序劃分；而Cross層序理論［9-11］則強調利用基準面沉積旋回進行層序地層劃分與對比，它在勘探的初期及勘探較成熟階段都較為實用。地層基準面旋回是地球運動和地層基準面旋回過程的響應，它通過可容納空間的大小控制著旋回的層序模式［12-13］，并且通過巖性、巖相組合及測井響應的變化表現出來。本文在前期地震層序劃分的基礎上，采用基準面旋回識別技術，對上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M—下三疊統(tǒng)青龍組這套目的層進行了長期旋回和中期旋回的劃分。

2.1 長期基準面旋回（LC1）

根據區(qū)域地質研究成果，泥盆紀—三疊紀，下揚子地區(qū)（南黃海盆地及相鄰陸區(qū)構成了下揚子地區(qū)的主體） 海相地層經歷了兩次較大規(guī)模的海退和一次大規(guī)模的海侵［14-16］：早二疊世晚期，東吳運動發(fā)生，構造抬升并最終造成南黃海盆地普遍缺失下二疊統(tǒng)孤峰組，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M直接覆蓋在下二疊統(tǒng)棲霞組頂部風化殼（海西風化殼）之上（圖2）——鉆進時在對應層位有明顯的泥漿滲漏；晚二疊世大隆期發(fā)生了大規(guī)模海侵；中晚三疊世，印支運動的隆升作用造成南黃海盆地中上三疊統(tǒng)大面積缺失，并且下三疊統(tǒng)青龍組上部也遭受了一定剝蝕（圖2），最終形成了印支風化殼。

南黃海盆地目前只有C1井和C2井（位置見圖1）揭示了較全的二疊系和三疊系（圖2），其中，勿南沙隆起上的C1井區(qū)，青龍組上部有地層缺失。根據區(qū)域構造旋回、海平面變化及其沉積響應特征，以大隆組頂面為最大海泛面，以棲霞組頂面海西風化殼和青龍組頂面印支風化殼為層序界面，將上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)（P2—T1）目的層作為1個長期基準面沉積旋回（LC1）（圖2）；LC1具有較強的非對稱性，晚二疊世最大規(guī)模海侵之后進入了長期基準面的穩(wěn)定下降半旋回。地震剖面上，各旋回界面能較好地標定和識別（圖3）：LC1頂界面之下具有明顯削截特征、界面之上具有明顯上超特征，LC1底界面見下超特征，可能反映了三角洲前積；鉆井揭示最大海泛面（mfs2）對應大隆組大套黑色泥巖與上覆青龍組薄層灰?guī)r的巖相轉換面（圖2），界面上下地震反射特征存在差異——界面之下表現為低頻連續(xù)—較連續(xù)反射，界面之上以弱反射為主（圖3）。長期基準面沉積旋回中，龍?zhí)督M巖性主要為砂泥巖夾煤層，地震響應為強振幅連續(xù)—較連續(xù)反射；大隆組巖性主要為泥巖夾薄層砂巖，地震響應為中振幅連續(xù)—較連續(xù)反射；青龍組主要為石灰?guī)r夾薄層泥質巖，地震響應主要呈弱反射特征（圖3）。

受幕式構造抬升和較大規(guī)模海侵—海退的影響，長期旋回LC1中形成了多個中期旋回。這里，主要依據鉆井層序界面和海泛面的巖性-電性組合特征，把LC1自下而上進一步劃分為5個中期旋回（MC1—MC5）(圖2)。

2.2 中期基準面旋回（MC1—MC5）

MC1中期旋回 該旋回在海西風化殼上發(fā)育了一套濱岸碎屑巖，主要為潮坪相、沼澤相沉積（圖2）。旋回具有較好的對稱性：基準面上升半旋回的巖電組合具有加積特征，基準面下降半旋回則反映了海退期較強的進積特點；海泛面mfs1為加積與進積的轉換面，測井響應上處于自然伽馬曲線幅值開始降低的位置；旋回頂底多見電測曲線幅值突變（圖2）。

MC1基準面上升半旋回以潮坪、潟湖泥質沉積為主，局部發(fā)育三角洲砂體，巖性主要為深灰色—灰黑色泥巖、灰色粉砂巖、灰色細砂巖，局部夾黑色薄煤層。MC1基準面下降半旋回巖性主要為灰色粉砂巖、灰色細砂巖，其次為深灰色—灰黑色泥巖，該半旋回下部以潮坪、潟湖泥質沉積為主，上部為潮坪和三角洲砂體沉積，砂體受潮汐作用改造的特征較為明顯，煤層也較發(fā)育，具有海退時期的沼澤化沉積特點（圖2）。

MC2中期旋回 該旋回迎來了大隆期大規(guī)模的區(qū)域性海侵［17］，并且海侵速度較快。MC2旋回具有明顯的不對稱性：以穩(wěn)定的基準面下降半旋回為主，自然伽馬曲線總體呈箱形，反映出穩(wěn)定的加積特征；旋回頂界自然伽馬曲線由箱形向鐘形轉變，反映出開始向海侵轉化；海泛面mfs2附近自然伽馬曲線幅值表現為高值與低值的突變（圖2）。

MC2基準面上升半旋回以潮坪沉積為主，巖性主要為深灰色—灰黑色泥巖，其次為灰色粉砂巖、灰色細砂巖（圖2）。MC2下降半旋回以陸棚沉積為主，巖性為灰色和深灰色石灰?guī)r與深灰色和黑色泥巖不等厚互層，夾薄層泥質灰?guī)r，局部夾薄層粉砂巖（圖2）。

MC3中期旋回 MC2之后再次發(fā)生了較大規(guī)模海侵。MC3旋回具有一定的對稱性，海泛面mfs3表現出凝縮段特征，即自然伽馬為相對高值、電阻率為低值，海泛面之上具有明顯的由退積向進積轉化的巖電組合特征（圖2）。

圖3 南黃海盆地典型剖面地震層序特征

MC3基準面上升半旋回與下降半旋回的沉積存在較大差異：上升半旋回以陸棚—開闊臺地沉積為主，巖性主要為黑色泥巖、深灰色泥質灰?guī)r、灰色石灰?guī)r互層；下降半旋回以厚層灰色石灰?guī)r沉積為主，其次為深灰色、黑色泥巖，局部夾薄層砂巖，并且在旋回的頂部見白云巖發(fā)育（C2井區(qū)），這是基準面下降末期的沉積特征。

MC4中期旋回 MC4中期旋回基準面上升期主要為開闊臺地相碳酸鹽巖沉積，海泛面mfs4附近對應泥巖沉積，基準面下降半旋回晚期石灰?guī)r與砂泥巖多呈互層（圖2），反映出海平面下降時受陸源碎屑沉積的影響較強。

MC5中期旋回 MC5中期旋回基準面上升期為開闊臺地相厚層碳酸鹽巖沉積，海泛面mfs5附近對應泥巖沉積，基準面下降期多為碳酸鹽巖與砂巖、泥巖互層。

2.3 基準面旋回沉積特征對比

C1井與C2井的基準面旋回具有較好的對比性（圖4），各旋回沉積相的空間變化有一定規(guī)律。

MC1中期旋回：龍?zhí)督M以潮坪沉積為主，見三角洲砂體，這種砂體在C2井區(qū)更為發(fā)育，并且砂體上部的煤層也相對更發(fā)育，這反映出C2井更接近海岸。

MC2中期旋回：大隆組以潮坪沉積為主；青龍組中下段，C1井區(qū)以陸棚沉積為主，向東北至C2井區(qū)則主要為開闊臺地與局限臺地相沉積為主。

MC3—MC4中期旋回：研究區(qū)總體為穩(wěn)定的開闊臺地沉積，C1井、C2井均揭示了厚層臺地相石灰?guī)r，C2井區(qū)在MC4旋回上部局部發(fā)育了局限臺地相。

3 基準面旋回沉積充填模式

本次研究以南黃海盆地相鄰陸區(qū)的層序—巖相古地理成果［17-21］為基礎，根據對南黃海盆地基準面旋回及沉積特征的分析，建立了從南部坳陷至勿南沙隆起的P2—T1基準面旋回沉積充填模式（圖5）。

3.1 龍?zhí)督M潮坪相

經歷了東吳運動構造抬升之后，進入MC1中期基準面旋回，龍?zhí)督M沉積早期開始發(fā)生海侵，沉積了一套濱岸碎屑巖，主要為潮坪相沉積；龍?zhí)督M沉積晚期發(fā)生大規(guī)模海退，沉積了一套煤系地層（圖5a），這在C1井、C2井均有揭示（圖4）。這套煤系地層可作為南黃海盆地二疊系—三疊系的烴源巖。龍?zhí)督M沉積時期的海水，西北深、東南淺，區(qū)域上，濱海隆起的龍?zhí)督M主要沉積了一套潮下帶粉砂巖、細砂巖，電測曲線呈頂底突變的箱形，反映出潮坪高能環(huán)境中受潮汐作用較強［17］。

圖4 南黃海盆地連井基準面旋回及沉積相對比圖

3.2 大隆組—青龍組快速海侵陸棚相—穩(wěn)定的臺地相

MC2基準面上升半旋回，海侵規(guī)模達到最大，在下揚子陸區(qū)，大隆組多見陸棚相—盆地相的硅質泥頁巖［19-21］，在南黃海盆地則主要為黑色泥頁巖；縱向上，大隆組的下部為潮坪沉積，上部為陸棚相黑色泥巖沉積（圖5b）。這些富含有機質的泥頁巖及泥質灰?guī)r是有利的烴源巖。進入早三疊世，MC2基準面下降半旋回開始發(fā)育穩(wěn)定的陸棚相泥頁巖、薄層泥質灰?guī)r、石灰?guī)r。

圖5 南黃海盆地P2—T1 基準面旋回沉積充填模式

MC3基準面上升半旋回，再次發(fā)生較大規(guī)模的海侵，沉積了一套以泥質巖為主的地層，下降半旋回的海退早期發(fā)育潮坪相泥巖、泥質灰?guī)r與石灰?guī)r薄互層沉積，中晚期則發(fā)育臺地相石灰?guī)r（圖5b）。

MC4、MC5中期旋回處于長期基準面旋回（LC1）的基準面下降期，期間有規(guī)模較小的海進、海退發(fā)生，開闊臺地相石灰?guī)r沉積廣泛，僅東部的局部地區(qū)發(fā)育局限臺地相（圖5b）。經過印支運動的改造，這套地層中的裂縫灰?guī)r及頂部風化殼可成為潛在的有利儲層。

4 結 論

（1）根據區(qū)域構造旋回變化和海平面變化的特征，南黃海盆地上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)可作為1個長期基準面旋回，該旋回具有較強的非對稱性，基準面上升期較短，快速海侵，沉積地層較薄，而基準面下降期相對較為緩慢且穩(wěn)定，沉積地層較厚。以盆內鉆井巖電組合旋回性特征及特殊巖性（煤層、白云巖、砂巖）為依據，將長期基準面旋回劃分為5個中期基準面旋回（MC1—MC5），橫向上它們具有較強的對比性。

（2）通過C1井、C2井沉積特征對比，MC1基準面旋回—MC3基準面上升半旋回的沉積相展布特征反映出水體的西深東淺，MC3下降基準面旋回—MC5基準面旋回以穩(wěn)定的臺地相碳酸鹽巖沉積為主。

（3）根據基準面旋回變化和沉積環(huán)境變遷，上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)發(fā)育兩種基準面旋回充填模式，即上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M相對穩(wěn)定的潮坪相和上二疊統(tǒng)大隆組—下三疊統(tǒng)青龍組快速海侵陸棚相至穩(wěn)定的臺地相。

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