遼東灣地區(qū)遼西凹陷古近系東營(yíng)組層序特征分析

摘 要：在充分的利用沉積學(xué)標(biāo)志、古生物標(biāo)志、地球物理標(biāo)志、地球化學(xué)標(biāo)志等，對(duì)遼東灣地區(qū)遼西凹陷古近系東營(yíng)組地層層序界面特征進(jìn)行了分析，并結(jié)合前人資料針對(duì)其界面特征將遼東灣古近系東營(yíng)組的三級(jí)層序劃分為三個(gè)三級(jí)層序，敘述了各層序發(fā)育階段的構(gòu)造活動(dòng)類型及其強(qiáng)弱、沉積體展布類型及其控制因素等，并詳細(xì)討論各層序在不同相帶內(nèi)的特征和變化。分析認(rèn)為遼東灣地區(qū)遼西凹陷古近系東營(yíng)組地層發(fā)育特征主要受構(gòu)造活動(dòng)影響。為進(jìn)一步研究遼東灣古近系東營(yíng)組地層的層序充填過(guò)程提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：遼西凹陷；古近系；東營(yíng)組；層序特征

陸相斷陷盆地是世界上極為重要的含油氣盆地類型之一。我國(guó)東部的陸相含油氣盆地基本都屬于這種類型。其豐富的含油氣資源，復(fù)雜又典型的構(gòu)造地質(zhì)背景備受石油地質(zhì)學(xué)家們的關(guān)注。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，遼東灣地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了古近系一系列大的油田，截止至2010年，渤海海域已發(fā)現(xiàn)各級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量47.4億立方米；其中探明儲(chǔ)量26.5億立方米，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量2967億立方米，其中探明儲(chǔ)量1845億立方米，年產(chǎn)油氣3005萬(wàn)噸，為中國(guó)的石油建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

遼西凹陷位于遼東灣地區(qū)西部，構(gòu)造位置上屬于遼東灣坳陷的次一級(jí)構(gòu)造單元，呈南北向分布，西為西部緩坡帶，東為遼西凸起。其形成演化主要受到東亞大陸與西太平洋板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的NNE-NE向郯廬斷裂帶發(fā)生右旋走滑位移影響。整個(gè)遼西凹陷為典型的走滑斷裂背景下的東斷西超的單斷箕狀盆地。該地區(qū)鉆遇地層按沉積先后由下至上依次為古近系孔店組、沙河街組、東營(yíng)組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組地層。文章僅針對(duì)東營(yíng)組地層層序進(jìn)行研究。東營(yíng)組地層由老至新又分為東營(yíng)組三段、東營(yíng)組二段下亞段、東營(yíng)組二段上亞段、東營(yíng)組一段四套地層。

2 層序劃分標(biāo)志

我們?cè)谘芯繉有虻貙訉W(xué)時(shí)，首先需要確定層序界面，再根據(jù)其對(duì)層序進(jìn)行劃分。層序劃分的標(biāo)志概括起來(lái)可分為四大類。充分的利用各種標(biāo)志來(lái)相互印證、相互補(bǔ)充，才是辨認(rèn)層序界面必要過(guò)程。

2.1 沉積學(xué)標(biāo)志

沉積學(xué)標(biāo)志包括巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、剖面結(jié)構(gòu)、相序以及沉積巖的所有其他特征。這些特征都是它們都是可以指示其沉積環(huán)境的標(biāo)志。如沉積物顏色的深淺可能指示其形成的環(huán)境（圖1）。因此通過(guò)對(duì)沉積巖的巖石學(xué)特征進(jìn)行研究，建立沉積微相、沉積相等進(jìn)行垂向上的對(duì)比及其演化，可以反演海平面的起落。

圖1 （a還原環(huán)境沉積物，b氧化環(huán)境沉積物）

2.2 古生物學(xué)標(biāo)志

古生物學(xué)標(biāo)志，對(duì)于識(shí)別地層、劃分層序界面以及層序內(nèi)部體系域界面較為重要的意義。生物的進(jìn)化史具有不可逆性，在確定地質(zhì)事件、沉積層序劃分、地層對(duì)比方面具有重要的意義。用于層序劃分的界面主要有以下幾種：生物滅絕或衰亡面、海進(jìn)生物面、生物密集層或生物巖。特定的地層含有特定的古生物組合與含量（圖2）。但不是所有地層都能使用古生物分析進(jìn)行區(qū)分，例如相鄰地層古生物發(fā)育極為相似，就不能使用古生物標(biāo)志進(jìn)行地層區(qū)分。

2.3 地球物理標(biāo)志

鉆井測(cè)井資料與地震反射資料等可以對(duì)層序劃分提供有力的依據(jù)。地震反射軸或波組的接觸關(guān)系（上超、下超、頂超等）可反映地層接觸關(guān)系、體系域變化規(guī)律以及層序界面特征。鉆井測(cè)井資料因?yàn)槠淝笕≥^為便利、精度高、曲線連續(xù)性好，采用較為普遍，這兩種技術(shù)手段對(duì)研究地層沉積相、沉積亞相、沉積微相類型以及垂向上的沉積演化，以及層序的劃分有重要的作用。界面處自然電位（SP）曲線相對(duì)值發(fā)生突變，說(shuō)明此處存在巖性突變面（圖3）。

圖3 測(cè)井曲線幅值突變面、巖性突變面

2.4 沉積地球化學(xué)標(biāo)志

沉積地球化學(xué)標(biāo)志對(duì)層序界面的判定有一定的輔助作用。沉積物中的常量元素、微量元素、稀土元素及穩(wěn)定同位素等，在層序界面上下，會(huì)表現(xiàn)為突變或者不連續(xù)的特征，同一層序地層單位內(nèi)各類地球化學(xué)標(biāo)志會(huì)有規(guī)律的變化，因此沉積物的各種元素地球化學(xué)標(biāo)志可以用于層序界面的辨認(rèn)以及層序的劃分。

3 層序特征

3.1 層序劃分方案

層序是一套內(nèi)部相對(duì)整合，在成因上有聯(lián)系的，以不整合界面和可以與之對(duì)比的整合界面為界面限定的等時(shí)沉積體[2]。國(guó)內(nèi)已有許多專家學(xué)者對(duì)遼東灣盆地古近系地層進(jìn)行過(guò)研究，并根據(jù)Vail理論將遼東灣盆地古近系地層進(jìn)行層序劃分。文章針對(duì)三級(jí)層序充填特征的研究，以鄭榮才[3，5]教授提出的陸相盆地基準(zhǔn)面旋回級(jí)次劃分為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)層序發(fā)育界面的性質(zhì)、級(jí)次、結(jié)構(gòu)等，對(duì)遼東灣盆地地區(qū)東營(yíng)組地層進(jìn)行層序分析，將遼東灣古近系東營(yíng)組地層劃分為三個(gè)長(zhǎng)期旋回（表1）。

表1 遼西凹陷古近系東營(yíng)組層序劃分方案

3.2 層序特征

在前面敘述的層序劃分的原則上，這里詳細(xì)敘述一下遼東灣古近系東營(yíng)組各個(gè)層序的充填特征。

3.2.1 SQd3層序

SQd3層序由東營(yíng)組三段組成。其下伏地層為E2s1組地層。由于此階段盆地處于古近紀(jì)繼sqs3層序后又一次快速斷陷時(shí)期，使得地形高差急劇增大，盆地內(nèi)部斷裂帶形成地形對(duì)沉積體系的展布起到了較強(qiáng)的限制作用。盆地內(nèi)相對(duì)海平面急劇升高，加上地形對(duì)沉積體系的限制作用，大大縮短了沉積物向湖盆內(nèi)部的進(jìn)積距離，整個(gè)盆地處于一種饑餓狀態(tài)。湖盆內(nèi)部在整個(gè)層序發(fā)育階段沉積物主體仍然以濱淺湖-半深深湖泥質(zhì)沉積物，在盆地邊緣各個(gè)水系在河口發(fā)育三角洲沉積體系。在地震反射特征表現(xiàn)上東營(yíng)組三段底部廣泛上超于沙河街組一段二段之上，地層接觸關(guān)系為角度不整合接觸。

巖性為有砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖。局部地區(qū)砂礫巖與含礫砂巖較發(fā)育，湖相沉積為主的泥巖沉積為主，常見(jiàn)深灰色泥巖與砂巖不等厚互層。整體厚度較大，但呈梯度分布，最大厚度為930m，平均厚度約為440m。凹陷地區(qū)與凸起地區(qū)厚度變化相差較大。層序結(jié)構(gòu)在遼西凹陷地區(qū)發(fā)育為近似對(duì)稱型為主，即反映湖進(jìn)與湖退近為均衡的特征。

3.2.2 SQd2層序

Sqd2層序由東二段下部組成。其下覆地層為E3d3組地層。由于此階段盆地內(nèi)部區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度減弱，大部分地區(qū)構(gòu)造斷裂活動(dòng)停止，盆地內(nèi)部構(gòu)造斷裂帶對(duì)沉積體系的展布控制作用減弱。整個(gè)遼東灣盆地沉降作用開(kāi)始慢慢減弱使得整個(gè)盆地開(kāi)始向東部?jī)A斜。此時(shí)發(fā)育的陸緣沉積體系能夠向盆地內(nèi)部延伸較遠(yuǎn)。層序界面在地震反射特性上顯示為東二組下段常常表現(xiàn)為大型三角洲沉積體前積層的底包絡(luò)面或者前三角洲泥巖的底界面。

巖性為三角洲沉積的砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，湖泊沉積的灰、深灰、褐灰色泥巖夾薄層粉砂-細(xì)砂巖為主，盆地內(nèi)部見(jiàn)少量湖底扇濁流沉積。整體厚度較為均勻，較sqd3時(shí)期變厚。其中遼西凹陷最大厚度為940m，平均厚度約為380m，凹陷中心厚度較大，凸起上厚度較小。層序結(jié)構(gòu)在遼西凹陷地區(qū)發(fā)育為近對(duì)稱型為主，即反映湖進(jìn)與湖退近為均衡的特征。

3.2.3 SQd1層序

Sqd1層序由東二段上部組成，其下覆地層為sqd2組地層，上伏地層為sqgl組地層。此階段盆地內(nèi)部區(qū)域構(gòu)造斷裂活動(dòng)與構(gòu)造拗陷活動(dòng)基本停止，此時(shí)盆地向東部?jī)A斜對(duì)沉積體系的控制較為明顯。在繼承sqd2層序時(shí)期沉積特點(diǎn)的背景下，整個(gè)遼西凹陷為較為穩(wěn)定的充填作用并補(bǔ)齊地形差異，水體相對(duì)較淺。Sqd1底界面常常表現(xiàn)為一條強(qiáng)軸反射的頂超面，為這一時(shí)期普遍發(fā)育的大型三角洲前積層的頂包絡(luò)面。頂界面由一到兩條強(qiáng)反射軸組成，在地震上表現(xiàn)為較為明顯的削蝕，可在全區(qū)范圍內(nèi)追蹤到。

巖性主要為三角洲沉積的砂礫巖、砂巖以及濱淺湖沉積的灰色泥巖為主。整體厚度較為均勻，較之sqd2層序厚度明顯減小，最大厚度570m，平均厚度約為240m，凹陷中心厚度較凸起上偏大。層序結(jié)構(gòu)在遼西凹陷地區(qū)發(fā)育為湖侵體系域厚度遠(yuǎn)大于湖退體系與地層的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，反映了緩慢湖進(jìn)與快速湖退的特征，且晚期屬于湖退體系域地層被暴露侵蝕部分缺失或全部缺失。

針對(duì)東營(yíng)組三個(gè)層序進(jìn)行了特征分析，我們發(fā)現(xiàn)影響層序發(fā)育的因素有沉積物供給、斷裂坡折、湖平面變化、構(gòu)造活動(dòng)等，其中最主要因素為構(gòu)造活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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