蠡縣斜坡高陽地區(qū)沙一下亞段砂質(zhì)灘壩沉積特征

熊 釗 胡紅 李圣明

(1.西南石油大學(xué)資環(huán)學(xué)院，成都 610500;2.中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

1 研究區(qū)概況

蠡縣斜坡位于饒陽凹陷西部，東西寬20～30 km，南北長約80 km，總面積約2 000 km2，呈北東向展布，約占饒陽凹陷面積的三分之一，是饒陽凹陷的次級構(gòu)造單元，具有北陡南緩的基本構(gòu)造格局(圖1)。下第三系發(fā)育孔店組，沙河街組和東營組，目的層段沙河街組由上而下依次分為沙一，沙二，沙三，沙四這4個(gè)層段，其中沙一下段是本區(qū)西北部高陽低突起的主力產(chǎn)層。沙三沉積時(shí)期，北北東向的高陽大斷裂開始活動(dòng)，蠡縣斜坡以西北京凹陷接受來自太行山的物源，形成巨厚的沙三層段，高陽突起向東，由淺湖逐漸過渡為半深湖相，至沙三中亞段，湖盆擴(kuò)張結(jié)束。沙三中到沙二段，基底整體抬升，經(jīng)歷了三角洲前緣到平原相的轉(zhuǎn)變。沙二段以三角洲平原相為主，頂部承受了較長期的剝蝕，以該段遍布全區(qū)的紫紅色泥巖脖子為顯著特征［1-3］。隨后新一輪的湖侵開始，沙一下亞段底部以30～60 m的尾砂巖為底，與下伏沙二分界。

沙一下亞段早期，即尾砂巖沉積時(shí)期，蠡縣斜坡西北部主要以三角洲前緣水下分流河道為主，隨著湖平面的加速上升，高陽以南地區(qū)在沙一下亞段中部迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闉I淺湖灘壩砂體和淺湖泥疊置沉積;遠(yuǎn)離西部物源的中東部西柳井區(qū)，以較厚的半深湖油頁巖沉積為特征。短暫的湖侵期過后，湖平面緩慢下降，沉積物向東部延伸，在研究區(qū)大部分地區(qū)以一套較厚的淺湖泥巖為主。

圖1 蠡縣斜坡高陽地區(qū)構(gòu)造簡圖

2 砂質(zhì)灘壩沉積特征

2.1 巖石學(xué)特征

本區(qū)沙一下亞段灘壩砂體主要類型有灰色細(xì)砂巖，粉砂質(zhì)細(xì)砂巖，粉砂巖相對較少，中砂巖極少見，粗砂-礫巖未見。灘壩頂?shù)壮Ｒ娀疑?灰綠色泥巖，對本區(qū)40余口井砂質(zhì)灘壩細(xì)砂巖-粉砂巖礦物成分的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，砂質(zhì)灘壩中石英含量多在45% ～55%，次圓-圓狀，分選中-好，長石含量占30% ～40%，以堿性長石為主，巖屑占10% ～15%，以酸性噴出巖為主，其他巖類極少見?？傮w上成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度中等。

2.2 碎屑顆粒特征

統(tǒng)計(jì)10口井沙一下亞段不同深度的灘壩砂體粒度概率，其趨勢比較一致，在灘壩主體粒徑上有較小的差別，這里有2種可能的原因:其一，這是由于單個(gè)灘壩主體和側(cè)緣水動(dòng)力條件不同造成的。灘壩側(cè)緣因受湖浪作用較弱，砂巖粒徑相對較小，并逐漸過渡為淺湖泥。其二，平行湖岸線的砂質(zhì)灘壩發(fā)育區(qū)內(nèi)，幾個(gè)不同的砂質(zhì)灘壩受湖浪改造的強(qiáng)弱也各不相同，向陸或向湖方向水動(dòng)力條件均減弱。概率累計(jì)圖中共有3種類型(圖2)，第一段由滾動(dòng)、跳躍總體組成，粒度在0.25 mm以上，含量在5%以下，直線段斜率小，表明其分選較差;第二段主要由懸浮、跳躍總體構(gòu)成，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，斜率50°～70°，分選好，含量約為75%，物性分析數(shù)據(jù)顯示，該段孔隙度約為15% ～25%，水平滲透性好，對應(yīng)于灘壩主體;第三段懸浮總體由細(xì)粉砂巖-泥質(zhì)粉砂巖組成，Φ ＞3.5，粒度小于 0.05 mm，含量為20%，多對應(yīng)于薄層的灘壩砂或?yàn)芜吘墶?/p>

圖2 粒度概率累計(jì)曲線

C-M圖主體對應(yīng)于帕塞加(Passega)牽引流沉積模式圖中的QR和RS段(圖3)，代表以細(xì)砂巖為主的懸浮遞變沉積和更細(xì)粒的粉砂巖懸浮沉積，與圖2中的顯示相符。

2.3 古生物特征

沙一下亞段沉積是饒陽凹陷斷坳擴(kuò)展期形成的，當(dāng)時(shí)氣候潮濕溫暖，在寬緩的淺湖地帶沉積了與砂質(zhì)灘壩平面共生或垂向疊置的碳酸鹽巖灘壩，其中多見鮞?；?guī)r灘壩。在兩類灘壩接觸地帶，常見沙屑鮞?；?guī)r(圖4)，在湖浪和后期改造的作用下，部分鮞粒被石英顆粒充填，為一種混積巖［4］。

圖3 C-M圖

圖4 兩類灘壩接觸地帶的沙屑鮞?；?guī)r

2.4 沉積構(gòu)造特征

本區(qū)砂質(zhì)灘壩常由細(xì)砂巖-粉砂巖構(gòu)成塊狀層理、平行層理、波狀交錯(cuò)層理等，反映了濱淺湖區(qū)較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境。在高頻低幅的短期旋回過程中，與三角洲前緣水下分流河道砂及淺湖區(qū)綠色、灰綠色、灰色泥巖疊置沉積。

從沙一下亞段底部開始，蠡縣斜坡進(jìn)入沙河街組最大的一次快速湖侵期，至本亞段中上部達(dá)到最大湖泛面。在此過程中，伴隨著多期次頻繁上升下降，湖平面總趨勢是上升的。在濱淺湖地帶，受波浪和沿岸流的控制，灘壩沉積大致平行湖岸線發(fā)育，呈條帶狀或席狀。從連續(xù)的巖心觀察分析，高陽地區(qū)以南砂體厚度較薄，單層厚度多在3 m以下，呈反粒序，由于粒度均較小，此特征多數(shù)情況下不明顯。隨著湖面的頻繁漲落，砂質(zhì)灘壩與淺湖泥，三角洲水下分流河道頻繁疊置，在暖、清、淺的環(huán)境下，生物灰?guī)r伴隨著砂質(zhì)灘壩發(fā)育在高陽 — 大白尺一帶。同時(shí)，西柳井區(qū)以北因遠(yuǎn)離物源且地勢低洼，在最大湖泛面附近沉積了厚層的湖相油頁巖。其后，隨著湖平面下降，三角洲前緣向湖進(jìn)積，水下分流河道沉積在高陽地區(qū)較高頻次的出現(xiàn)，西柳井區(qū)等洼地油頁巖開始向湖相泥巖轉(zhuǎn)變。

2.5 沉積相序

在寬緩的地貌條件下，隨著湖平面頻繁漲退，濱淺湖與三角洲前緣在本地區(qū)交錯(cuò)沉積。當(dāng)湖平面上漲，三角洲前緣向陸地退積，淺湖湘灘壩砂體沉積在原來的水下分流河道之上。湖平面下降后，水下分流河道進(jìn)積，疊置在灘壩砂體上，即“河上壩”、“壩上河”［5］(圖5)。在水下2 759 ～2 760 m 處，多期漏斗形GR曲線顯示它是由薄層灘壩疊置形成。同樣，在水下2 745～2 748 m處，多期鐘形曲線疊置則是湖泛期水下分流河道逐漸加積、退積的測井響應(yīng)，此即“河上河”、“壩上壩”。巖心記錄顯示，灘壩砂體沉積集中發(fā)育在高陽地區(qū)以南沙一下亞段中部最大湖泛面上下。在西柳地區(qū)低洼地帶，以厚層的油頁巖和泥巖沉積為主，其相序特征不明顯。

圖5 高108井巖心錄井圖

3 平面展布特征

將工區(qū)內(nèi)80余口井沙一下亞段作為一個(gè)完整的四級層序，識別出每口井的最大湖泛面，統(tǒng)計(jì)沙一下底部到最大湖泛面的沉積厚度，用印模法恢復(fù)出沙一下亞段的古地貌(圖6)，整體呈西高東低，坡度較小的趨勢，其中北部、東北部區(qū)域地形相對較起伏。

圖6 沙一下亞段古地貌特征

按經(jīng)典層序地層學(xué)方法將西北部工區(qū)內(nèi)沙一下亞段劃分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域［6］。低位體系域以三角洲水下分流河道砂體為主要微相特征;淺湖砂質(zhì)灘壩主要發(fā)育在湖侵體系域，在西部高點(diǎn)水下古隆起處有較多分布，南部開闊淺湖處也有沉積(圖7)，驗(yàn)證了朱筱敏等人研究的部分結(jié)論［7］。高位域以淺湖 — 半深湖泥巖及油頁巖沉積為特征，在西部相對高點(diǎn)亦可見砂質(zhì)灘壩沉積。

圖7 沙一下亞段湖侵域?yàn)┫嗥矫娣植紙D

在3個(gè)體系域中，以淺湖砂質(zhì)灘壩發(fā)育的湖侵體系域?yàn)橹攸c(diǎn)。在此體系域內(nèi)，隨著湖平面的上升，沉積物向西退積，三角洲前緣水下分流河道退出研究區(qū)，沙泥供應(yīng)不如低位體系域時(shí)充足，沉積物主要由沿岸流自西邊水下分流河道攜帶而來。在湖浪和沿岸流的共同改造下，受相對突起的微古地貌控制，沿湖岸線發(fā)育條帶狀的砂質(zhì)灘壩沉積。

4 結(jié)語

(1)蠡縣斜坡沙一下亞段底部以三角洲水下分流河道砂巖發(fā)育為特征，其上沉積湖侵體系域的淺湖砂質(zhì)灘壩，夾雜少量以鮞?；?guī)r和生物灰?guī)r為主的碳酸鹽巖灘壩。

(2)砂質(zhì)灘壩單層薄，厚度在3 m以下，以1 m左右為主，與水下分流河道、淺湖泥、碳酸鹽巖灘壩疊置，形成河、壩的多種疊置樣式等，是該時(shí)期湖平面高頻小幅變化的響應(yīng)。灘壩以粉砂巖-細(xì)砂巖為主，分選好-中等，可作為良好的儲(chǔ)層。

(3)灘壩在平面上的分布受微古地貌的控制，在濱淺湖區(qū)西北部相對高點(diǎn)沉積，在沿岸流的改造下側(cè)向遷移，形成條帶狀分布。

(4)因受到古地形，物源供給量等多因素影響，且在湖平面的高頻變化和沿岸流的共同作用下，濱淺湖砂質(zhì)灘壩存在厚度較薄、縱橫向遷移速度快等不利于預(yù)測的特點(diǎn)，對于如何更有效的綜合利用已有資料提出了更高的要求。

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