東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流巖相類型及其分布特征

操應(yīng)長，張青青，王艷忠，楊 田，王心懌，薛秀杰（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流巖相類型及其分布特征

操應(yīng)長，張青青，王艷忠，楊 田，王心懌，薛秀杰
（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

以東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流砂體為研究對象，利用三維地震、鉆井巖心、測錄井和分析測試等資料，開展三角洲前緣滑塌型重力流砂體巖相和巖相組合類型劃分及分布特征研究。根據(jù)泥質(zhì)含量和沉積構(gòu)造，劃分出13種巖相類型，其中塊狀層理砂巖相在研究區(qū)最為發(fā)育。以泥巖、沖刷面或巖相轉(zhuǎn)化面為界，劃分出20種巖相組合類型，分為5大類，分別是保留原始沉積構(gòu)造的巖相組合、變形構(gòu)造發(fā)育的巖相組合、塊狀層理和碎屑發(fā)育的巖相組合、下部碎屑流和上部濁流沉積的巖相組合，以及不完整鮑馬序列的巖相組合，反映重力驅(qū)動事件中的滑動、滑塌、碎屑流、碎屑流濁流、濁流沉積作用。根據(jù)不同類型重力流的垂向組合和典型剖面巖相分布特征，認(rèn)為從盆地斜坡到盆地平原，重力流呈現(xiàn)滑動滑塌碎屑流濁流演化特征，滑塌近端主要發(fā)育滑動作用巖相組合和滑塌作用巖相組合，滑塌中部主要發(fā)育碎屑流巖相組合和碎屑流與濁流過渡轉(zhuǎn)化巖相組合，滑塌遠(yuǎn)端主要發(fā)育濁流作用巖相組合。

東營凹陷；沙三中亞段；滑塌型重力流；巖相組合；分布

引言

東營凹陷沙三段沉積時期，三角洲前緣滑塌成因形成的非構(gòu)造圈閉油氣資源豐富，是勝利油田儲量增長和勘探開發(fā)的重要圈閉類型［1－2］。受沉積學(xué)界一直廣為流行的鮑馬序列和扇模式的影響，對于三角洲前緣滑塌型重力流沉積成因問題，除少數(shù)研究者提出內(nèi)成碎屑流沉積的概念［3］外，其他學(xué)者均用鮑馬序列和濁流來描述和解釋這種深水沉積［4－6］。然而，隨著深水沉積研究的發(fā)展，鮑馬序列和海底扇模式的不足也日益凸顯。以Shanmugam為代表提出的砂質(zhì)碎屑流概念和建立的斜坡重力驅(qū)動沉積物再搬運(yùn)沉積模式代表了深水沉積研究的最新進(jìn)展，該模式指出，斜坡再搬運(yùn)沉積物具有多種流體類型，不同類型流體沉積特征差異顯著。斜坡是重要的沉積物卸載區(qū)［7－11］，在國內(nèi)已得到廣泛認(rèn)可并采用，有效地指導(dǎo)了陸相深水油氣勘探［12－18］。在該模式的指導(dǎo)下，部分學(xué)者逐漸認(rèn)識到東營凹陷三角洲前緣滑塌型重力流包含滑動、滑塌、碎屑流、濁流在內(nèi)的多種流體類型［19－20］，但缺乏進(jìn)一步對滑塌型重力流巖相和巖相組合類型的識別和特征的描述及其分布特征方面的研究。

本文以東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流砂體為研究對象，在40余口井巖心觀察的基礎(chǔ)上，開展三角洲前緣重力流砂體巖相和巖相組合類型劃分、特征描述及分布規(guī)律的研究，旨在重新認(rèn)識和明確不同類型滑塌型重力流巖相、巖相組合特征及其分布特征，從而指導(dǎo)研究區(qū)有利重力流砂體預(yù)測及油氣勘探部署。

1 地質(zhì)概況

東營凹陷位于濟(jì)陽坳陷的東南部，北以陳家莊濱縣凸起為界，東接青坨子凸起，南部與魯西隆起、廣饒凸起呈超覆接觸，西鄰林樊家、高青凸起，是一個典型的“北斷南超”的開闊型箕狀湖盆。平面上劃分為北部陡坡帶、中央隆起帶、利津洼陷、民豐洼陷、牛莊洼陷、博興洼陷、南部緩坡帶7個二級構(gòu)造單元［21］。

東營凹陷沙三中亞段沉積時期，構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，盆地沉降速率大，形成大面積的半深湖深湖沉積環(huán)境。氣候濕潤，雨量充沛，碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足，三角洲不斷向凹陷中心進(jìn)積，在斷裂活動、重力等誘導(dǎo)下，三角洲前緣沉積物失穩(wěn)再搬運(yùn)［1，22］。在經(jīng)歷滑移沉積階段、旋轉(zhuǎn)變形沉積階段、塑性搬運(yùn)整體固結(jié)沉積階段、懸浮濁流沉積階段后，相應(yīng)在斜坡和半深湖深湖區(qū)發(fā)育滑動、滑塌、碎屑流和濁流深水重力流沉積［9，1920］（圖1）。

2 巖相及巖相組合

巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，是沉積相的主要組成部分［23］。本文借鑒Davis等［24］的劃分方案，首先按泥質(zhì)含量的多少將巖相整體劃分為三大類：砂巖、粘土砂巖和泥巖；其次依據(jù)研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的沉積構(gòu)造類型將巖相進(jìn)一步細(xì)分。

圖1 東營凹陷沙三中亞段沉積相平面分布圖（據(jù)勝利油田地質(zhì)研究院修改）Fig.1 Planar distribution of sedimentary facies in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

21 巖相類型

通過對東營凹陷三角洲前緣40余口取心井1000余米巖心精細(xì)描述，研究區(qū)主要發(fā)育的沉積構(gòu)造主要包括層理構(gòu)造、同生變形構(gòu)造、泥礫、泥巖撕裂屑和砂質(zhì)團(tuán)塊等（圖2）。在明確研究區(qū)主要發(fā)育的沉積構(gòu)造類型及其特征的基礎(chǔ)上，主要依據(jù)泥質(zhì)含量、沉積構(gòu)造等，將東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流砂體歸納為13種巖相類型，包括發(fā)育在砂巖中的7種巖相和發(fā)育在粘土砂巖中的5種巖相及泥巖相（表1）。the Shahejie Formation

圖2 東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣重力流典型沉積構(gòu)造Fig.2 Representative sedimentary structures in the delta frontgravity flow deposits from themiddle submember of the thirdmember of

發(fā)育在砂巖中的巖相分別是塊狀層理砂巖相（Sm）、變形構(gòu)造砂巖相（Sd）、富碎屑砂巖相（Sc）、粒序?qū)永砩皫r相（Sg）、變余構(gòu)造砂巖相（Sp）、平行層理砂巖相（Sh）、沙紋層理砂巖相（Src）。塊狀層理砂巖相（Sm）是研究區(qū)發(fā)育最廣的一類重力流巖相，該類巖相單層厚度為01～3m，巖性以細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量低，不含其它構(gòu)造，整體呈塊狀，與上下泥巖呈現(xiàn)突變接觸（圖2a），反映了整體凍結(jié)的沉降方式。變形構(gòu)造砂巖相（Sd）單層厚度為01～2m，巖性以細(xì)砂巖為主，含炭質(zhì)層（碎片）或少量泥質(zhì)條帶，變形構(gòu)造發(fā)育，可見砂巖內(nèi)炭質(zhì)層或泥質(zhì)條帶強(qiáng)烈變形發(fā)生揉皺（圖2e）或砂巖內(nèi)斷層十分發(fā)育，地層產(chǎn)狀多變。揉皺等變形構(gòu)造的發(fā)育反映未固結(jié)的沉積層在重力等作用下整體發(fā)生形變的過程，屬滑塌沉積。富碎屑砂巖相（Sc）單層厚度為01～15m，主要發(fā)育在中細(xì)砂巖中，在粗砂巖中也可見。碎屑種類包括泥巖撕裂屑和泥礫，泥巖撕裂屑以灰色、深灰色和灰黑色為主，反映主要來源于深水沉積，多為鄰近沉積物垮塌混入砂巖后被撕裂后整體凍結(jié)沉積形成。泥巖撕裂屑兩端具撕裂茬或呈拖長變形，呈水平或無序排列（圖2i、j），反映流體具有一定的流動強(qiáng)度和層狀搬運(yùn)特征。泥礫粒徑直徑可達(dá)10cm，一般為25cm，以土黃色泥礫為主，磨圓較好（圖2k）。粒序?qū)永砩皫r相（Sg）單層厚度為01～03m，主要發(fā)育在細(xì)砂巖中，中粗砂巖中也可發(fā)育。由底向上沉積物粒序由粗變細(xì)，底部沖刷面部分可見（圖2b），反映了沉積物按粒級大小懸浮沉降的特征，屬濁流沉積。變余構(gòu)造砂巖相（Sp）單層厚度為01～15m，主要發(fā)育在細(xì)砂巖中。頂?shù)着c泥巖呈突變接觸，內(nèi)部變形相對不發(fā)育，砂泥接觸處同沉積滑動面發(fā)育（圖2h）。可見部分原始沉積構(gòu)造，反映了三角洲前緣沉積物在外界觸發(fā)機(jī)制或自身重力下發(fā)生再搬運(yùn)，但搬運(yùn)距離近，未發(fā)生旋轉(zhuǎn)變形的特征，屬滑動沉積。平行層理砂巖相（Sh）單層厚度為01～03m，主要發(fā)育在細(xì)砂巖中，炭質(zhì)層發(fā)育，顯層理構(gòu)造。沙紋層理砂巖相（Src）單層厚度為005～01m，主要發(fā)育在粉細(xì)砂巖中，僅保留前積層，反映沉積物推移速率大于沉積物沉降速率的特征（圖2c）。

表1 東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流巖相特征及其成因解釋Table 1 Summary of lithofacies types and genesis of the delta front gravity flow deposits from them idd le submember of the third member of the Shahejie Formation

發(fā)育在粘土砂巖中的巖相包括塊狀層理粘土砂巖相（ASm）、變形構(gòu)造粘土砂巖相（ASd）、富碎屑粘土砂巖相（ASc）、韻律層理粘土砂巖相（ASr）和水平層理粘土砂巖相（ASh）。塊狀層理粘土砂巖相（ASm）單層厚度為01～2m，以泥質(zhì)粉砂巖為主，基質(zhì)含量高，整體呈塊狀，反映了整體凍結(jié)的沉降方式。變形構(gòu)造粘土砂巖相（ASd）單層厚度為01～2m，主要發(fā)育在泥質(zhì)粉砂巖中，可見（1）泥質(zhì)粉砂巖內(nèi)部含少量砂質(zhì)條帶強(qiáng)烈變形，階梯狀斷層發(fā)育（圖2f）；（2）砂泥強(qiáng)烈混雜，整體呈塊狀，內(nèi)部含少量泥礫；（3）滑塌變形構(gòu)造發(fā)育（圖2g）。砂泥攪渾、滑塌褶皺的發(fā)育反映三角洲前緣砂泥互層的沉積物在塑性狀態(tài)下整體發(fā)生形變的過程，屬滑塌沉積。富碎屑粘土砂巖相（ASc）單層厚度為01～05m，整體巖性為泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，內(nèi)部含泥礫、泥巖撕裂屑和砂質(zhì)團(tuán)塊（圖2l），反映了流體具有較高的流動強(qiáng)度和整體凍結(jié)的沉降方式。韻律層理粘土砂巖相（ASr）厚度為01～2m，是由粉細(xì)砂巖和互層的深灰色或灰黑色泥巖構(gòu)成（圖2d），內(nèi)部常見重荷模和火焰構(gòu)造，砂巖液化脈較發(fā)育。水平層理粘土砂巖相（ASh）單層厚度為01～03m，巖性以粉砂質(zhì)泥巖為主，水平層理發(fā)育，反映較弱水動力作用。

圖3 東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流巖相組合類型Fig.3 Lithofacies association types of the delta front gravity flow deposits from the middle submember of the third member of the Shahejie Formation

圖4 東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流巖相組合特征a.樊133井，24033～24051m，厚層塊狀砂巖，內(nèi)部可見平行層理等；b.辛170井，2977～29789m，厚層塊狀砂巖與炭質(zhì)層及碎片充分混雜；c.豐11井，29802～298185m，泥質(zhì)粉砂巖與砂巖整體變形；d.樊104井，30312～303275m，含碎屑砂巖與塊狀砂巖垂向上交替發(fā)育；e.牛104井，30253m，底部含深灰色泥巖撕裂屑砂巖；f.牛116井，31107m，中部含灰色泥礫砂巖；g.牛110井，30193m，頂部發(fā)育含灰黑色泥巖撕裂屑和紅褐色泥礫砂巖；h.牛110井，3004m，泥質(zhì)粉砂巖中砂質(zhì)團(tuán)塊和深灰色泥巖撕裂屑；i.牛110井，30175m，厚層塊狀頂部砂泥薄互層發(fā)育；j.樊24井，29643～296622m，厚層塊狀砂巖頂部薄炭質(zhì)層顯平行層理；k.營922井，296544～296704m，鮑馬序列DE段發(fā)育Fig.4 Core pictures of the lithofacies association types of the delta front gravity flow deposits in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

泥巖相（M）厚度為01～10m，以深灰色、灰黑色、深棕色泥巖為主，整體呈層狀或塊狀，是濁流、深湖半深湖沉積的產(chǎn)物。

22 巖相組合

每種巖相組合類型或沉積序列通常是一次沉積事件的產(chǎn)物，即一個事件層［25］?；椭亓α鞯氖录蛹粗敢淮沃亓︱?qū)動事件的沉積產(chǎn)物，以泥巖、沖刷面或巖相轉(zhuǎn)化面為界［24］。通過巖心觀察，結(jié)合巖相垂向變化，共劃分出20種巖相組合類型（圖3）。

類型1～類型9為由單一巖相類型形成的巖相組合。類型10～類型14為塊狀砂巖相（Sm）和富碎屑砂巖相（Sc）在垂向上形成的巖相組合，包括ScSmSc、ScSm、SmScSm、SmS和SmSc 5種類型。漂浮的碎屑在砂巖中的分布狀態(tài)反映流體具有一定的流動強(qiáng)度，可以在任何位置支撐碎屑以整體凍結(jié)的方式沉積，是具有塑性流變性質(zhì)的碎屑流的沉積產(chǎn)物［26］。

類型15為變形構(gòu)造粘土砂巖相（ASd）和變形構(gòu)造砂巖相（Sd）在垂向上交替形成的巖相組合，是三角洲前緣不同巖性的原始沉積物整體發(fā)生形變沉積的產(chǎn)物，屬滑塌沉積。類型16～類型18為不同巖相垂向上組合形成的不完整鮑馬序列，為一次濁流沉積的產(chǎn)物［14］。類型19和類型20分別為SmASr和SmSh，下部為反映整體凍結(jié)沉積方式的厚層塊狀砂巖，頂部為反映濁流沉積的平行層理砂巖和砂泥薄互層，表明在沉積物搬運(yùn)過程中碎屑流向濁流逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)化，許多學(xué)者的研究也證實了這一點［27－28］（圖4）。

3 重力流類型及巖相分布規(guī)律

對重力流砂體巖相在平面上的分布進(jìn)行研究，沿物源供給方向牛119牛100牛116牛11牛107史10地震剖面中，三角洲前積特征明顯，牛100、牛116、牛107和史10四口井在4砂組均有取心，地震反射主要為空白反射中的蠕蟲狀反射特征，測井特征主要表現(xiàn)為厚層泥巖中的孤立砂體（圖5）。通過對4口井的巖心觀察及各巖相厚度的統(tǒng)計，牛100井巖相類型以Sd、ASd、Sc為主，牛116井巖相類型以Sm為主，牛107和史10井巖相類型以ASr、M和Sm為主（圖5）。沿物源到盆地中心方向，滑塌所占比例分別為331%、212%、191%和067%，砂質(zhì)碎屑流所占比例依次為294%、371%、2739%、2704%，濁流和泥巖所占比例分別為375%、417%、707%、723%。表明明沿物源到盆地中心方向，滑塌砂體的含量逐漸降低，砂質(zhì)碎屑流的含量先升高后降低，而濁流的含量逐漸升高。

在明確各種巖相、巖相組合特征及成因的基礎(chǔ)上，確定了不同取心井段沉積類型，并對研究區(qū)滑塌型重力流垂向組合進(jìn)行總結(jié)。

圖6 東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型深水重力流類型及沉積組合分布特征Fig.6 Types and distribution of the delta frontgravity flow deposits types and sedimentary associations in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

研究發(fā)現(xiàn)，滑動砂體垂向上常表現(xiàn)為與三角洲砂體相鄰或間互沉積；滑塌砂體垂向上常表現(xiàn)為滑塌砂體相鄰或間互沉積，厚層滑塌砂體夾少量砂質(zhì)碎屑流沉積的沉積組合；砂質(zhì)碎屑流砂體垂向上常表現(xiàn)為多期砂質(zhì)碎屑流相鄰或間互沉積、砂質(zhì)碎屑流與濁流相鄰或間互沉積的沉積組合；濁流砂體垂向上常表現(xiàn)為多期濁流中夾碎屑流沉積、多期濁流相鄰或間互沉積的沉積組合（圖6）。

結(jié)合典型剖面巖相分布特征和不同類型重力流砂體的垂向組合特征，認(rèn)為東營凹陷沙三中亞段沉積時期，三角洲前緣快速堆積砂體在一定作用機(jī)制下發(fā)生再搬運(yùn)。從盆地斜坡到盆地中心，沉積物首先發(fā)生平移運(yùn)動，發(fā)育滑動沉積。隨著沉積物繼續(xù)搬運(yùn)和外界水體的不斷混入，沉積物內(nèi)孔隙壓力升高和發(fā)生攪渾，在重力作用下發(fā)育各種同生變形構(gòu)造，形成滑塌作用沉積組合。隨著塊體繼續(xù)搬運(yùn)，受其周圍流體的稀釋改造，滑塌沉積逐漸演化為具有塑性流變性質(zhì)的碎屑流沉積。由于砂泥屈服強(qiáng)度的差異，砂巖中原始攪渾存在的泥質(zhì)和深水介質(zhì)混入的泥質(zhì)被撕裂，形成含泥質(zhì)碎屑的碎屑流巖相組合。隨著搬運(yùn)距離增加，碎屑流頂端向濁流發(fā)生轉(zhuǎn)化，形成碎屑流濁流混合巖相組合，直至最終完全轉(zhuǎn)化為濁流，形成濁流沉積巖相組合（圖6）。

4 結(jié)論

（1）東營凹陷沙三中亞段三角洲前緣滑塌型重力流可劃分為13種巖相類型和20種巖相組合類型，包含保留原始沉積構(gòu)造的巖相組合、變形構(gòu)造發(fā)育的巖相組合、塊狀層理和碎屑發(fā)育的巖相組合、下部為塊狀層理頂部沉積機(jī)理明顯發(fā)生變化的巖相組合和不完整的鮑馬序列的巖相組合，分別反映了重力驅(qū)動事件中滑動、滑塌、碎屑流、碎屑流濁流、濁流沉積作用。

（2）從斜坡到盆地中心，滑塌砂體的含量逐漸降低，砂質(zhì)碎屑流的含量先升高后降低，濁流的含量逐漸升高，滑塌型重力流呈現(xiàn)從滑動滑塌碎屑流濁流演化的特征，滑塌近端主要發(fā)育滑動作用和滑塌作用巖相組合，滑塌中部主要發(fā)育碎屑流和碎屑流與濁流過渡轉(zhuǎn)化巖相組合，滑塌遠(yuǎn)端主要發(fā)育濁流巖相組合。

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Delta front gravity flow deposits in the m iddle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Dongying depression：Lithofacies and lithofacies association types and their distribution

CAO Yingchang，ZHANG Qingqing，WANG Yanzhong，YANG Tian，WANG Xinyi，XUE Xiujie
（School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China）

Exemplified by the delta front deepwater gravity flow deposits in the middle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Dongying depression，the emphasis in the present paper is placed on the classification and distribution of the lithofacies and lithofacies association types according to 3D seismic data，core data，well logs and analytical results.The deepwater gravity flow deposits are divided into 13 lithofacies types according tomud contents and sedimentary structures，and 20 lithofacies association types which are involved into five categories，i.e.，the lithofacies associations（1）with primary sedimentary structures；（2）with synsedimentary deformational structures；（3）with themassive beddings and abundant clasts；（4）with the lower debris flow deposits and upper turbidity current deposits，and（5）with imcomplete Bouma sequences.Judged from the lithofacies and lithofacies associations types and distribution of delta front gravity flow deposits types，there are gradations of slideslumpdebris flowturbidity current from the slope to the deepwater plain.The slideand slumpdominated lithofacies and lithofacies association types are observed in the proximal part；the debris flowandmixed debris flowturbidity current dominated lithofacies associations appear in the central part，and turbidity currentdominated lithofacies associations are common in the distal part.The redivision of lithofacies and lithofacies associations typesmay be helpful to the prediction of the gravity flow sandstones and future petroleum exploration in the study area.

Dongying depression；middle submember of the third member of the Shahejie Formation；slumptype gravity flow；lithofacies association；distribution

P588.21

A

10093850（2017）01000909

20160114；改回日期：20160507

操應(yīng)長（1969－），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事沉積學(xué)、層序地層學(xué)及儲層地質(zhì)學(xué)方面的教學(xué)與研究。Email：cyc8391680＠163.com

張青青（1991－），女，碩士研究生，主要從事沉積學(xué)及油氣儲層地質(zhì)學(xué)研究。Email：qqzh108＠gmail.com

國家重大科技專項（2011ZX05009－003）資助和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金項目（14CX06070A）資助