高郵凹陷富民油田戴南組震積巖特征

趙煒，劉建寧

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高郵凹陷富民油田戴南組震積巖特征

趙煒，劉建寧

（華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063000）

高郵凹陷富民油田戴南組沉積時期，受到中-新生代構(gòu)造運(yùn)動的影響，古地震活動強(qiáng)烈，在巖心的觀察過程中發(fā)現(xiàn)了很多震積巖構(gòu)造，例如液化砂巖脈、階梯狀小斷層、震皺巖等。通過對其單井垂向特征的觀察和研究，總結(jié)前人的研究成果，得出了研究區(qū)的震積巖垂向序列，并得出古地震作用下的碎屑流沉積普遍發(fā)育在震積構(gòu)造的頂部的結(jié)論。

富民油田；震積巖；震積構(gòu)造；高郵凹陷

1969年，A.Seilacher認(rèn)為美國加州地區(qū)中新世具有遞變斷裂的蒙特里頁巖是由斷層活動發(fā)生地震而引起的，并首先提出震積巖（Seismites）一詞[1]。國內(nèi)對地震事件的研究最早見于朱海之等對史前古地震剖面特征的描述[2]。之后，宋天銳對北京十三陵地區(qū)前寒武系地震-海嘯序列的研究，葛寶勛等對河?xùn)|煤田石炭系含煤巖系中震積巖的研究，稱得上是國內(nèi)最早專門針對古老地層中震積巖的研究，揭開了國內(nèi)研究震積巖的序幕[3-4]。而后二十多年間震積巖的研究取得豐碩的成果，這其中具代表性的有喬秀夫、杜遠(yuǎn)生等學(xué)者對海相地層震積巖特征和序列的研究[5-6]；吳賢濤等對陸相湖盆震積巖的研究[7]；而近些年來，許多學(xué)者依據(jù)鉆井巖芯資料研究震積巖特征，并與盆地構(gòu)造、油氣儲層等聯(lián)系討論，對于陸相斷陷湖盆中震積巖油氣地質(zhì)意義的研究取得了新的進(jìn)展[8-12]。

圖1 蘇北盆地高郵凹陷構(gòu)造要素圖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于高郵凹陷中部，而高郵凹陷是蘇北南黃海盆地的陸上部分中的一部分，高郵凹陷是蘇北盆地中沉降最大，構(gòu)造最復(fù)雜，油氣產(chǎn)量最多的凹陷；高郵凹陷古近系戴南組形成于阜寧組不整合面之上，經(jīng)歷了三次較大的構(gòu)造運(yùn)動，包括儀征事件(83Ma)、吳堡事件(53Ma)、三垛事件(37Ma)，這三次事件分別是斷坳階段（K2t-E1f4，83.0～53Ma）、斷陷階段（E2d1-E2s2，53～23.5Ma）、坳陷階段（Ny1-Ny2，23.5～11Ma）的時間節(jié)點，其中儀征事件奠定盆地的基礎(chǔ)，儀征事件至吳堡事件的20Ma是戴南組地層發(fā)育的時期。戴南組沉積時期高郵凹陷受郯廬斷裂走滑拉分活動的影響，呈現(xiàn)出南陡北緩的構(gòu)造格局，斷層錯綜復(fù)雜，斷塊支離破碎，因而得名“地質(zhì)家的考場”之稱。富民油田具有構(gòu)造特征為，向南傾沒的斷鼻狀構(gòu)造，構(gòu)造軸部地層平緩，而翼部較陡，南為真2號斷層，北為漢留斷層, 西接樊川深凹，東與劉五舍深凹相鄰（圖1）。

2 震積巖構(gòu)造特征

古地震事件是依據(jù)野外露頭或鉆井巖心中保留的沉積物變形記錄而確定的[13]。這些變形基本上可分成兩大類，第一類由地震觸發(fā)而引起的塊體-沉積物重力流所形成的異地震積巖，如崩落巖體、滑坡堆積物、砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流、濁流和具有丘-洼交錯層理的風(fēng)暴巖等（此類為廣義震積巖，所指的塊體-沉積物重力流只限于由古地震作用所激發(fā)）；第二類為地震觸發(fā)而引起的原地（準(zhǔn)原地）震積巖，涵蓋了軟沉積物的液化變形、擠壓變形和弱固結(jié)及硬巖層的脆性變形，如液化巖脈、階梯狀小斷層、環(huán)狀構(gòu)造、枕狀層、震裂巖和震塌巖等。

1）液化砂巖脈，是沉積物液化泄水過程中充填上覆或下伏沉積物的脈狀構(gòu)造，一般指小尺度(毫米級或厘米級)的液化沙體，是液化泄水構(gòu)造的集中表現(xiàn)[13]，是野外露頭和鉆井巖心中最常見的一種軟沉積物變形構(gòu)造。液化巖脈是一種在砂、泥巖互層沉積物中發(fā)育的砂質(zhì)巖脈或巖墻，呈不規(guī)則狀延伸，有時切穿剛性圍巖的水平層理，致使圍巖層理斷裂，成液化角礫巖；若圍巖尚未固結(jié)，則會發(fā)生塑性變形成褶皺。研究區(qū)內(nèi)砂巖脈規(guī)模大小不等，一般為0.2~4cm寬，長度為幾厘米，甚至幾十厘米（圖3左上）。

2）震褶巖，稱為液化卷曲構(gòu)造[6]，指液化變形中薄層、條帶狀巖層或具紋層的沉積層中軟沉積物發(fā)生卷曲變形，而上覆、下伏層未受影響的構(gòu)造，區(qū)別于構(gòu)造、滑坡等成因的卷曲構(gòu)造（通常遵循力學(xué)原則），地震成因的卷曲變形其褶皺軸面則是無序的（圖3左中）。

圖2 富民油田震積典型構(gòu)造實例

a、2921.5m-E2d1-液化巖脈b、2953.63m-E2d1-震皺巖c、3145.52m-E2d1-環(huán)狀層理d、3209.54m-E2d1-階梯狀小斷層e、2981.84m-E2d1-震裂巖

3）環(huán)狀層理，環(huán)狀層理是一組紋層巖石組成的環(huán)狀構(gòu)造，是地震同生期尚未固結(jié)成巖的巖層受到擠壓力產(chǎn)生的變形構(gòu)造，其與香腸構(gòu)造的形成機(jī)理類似（圖3左下）。

4）階梯狀小斷層，亦稱粒序斷層，是巖層內(nèi)部的一組斷距很小的小型或微型正斷層。斷層面傾角一般很大，相互平行，斷層面在層內(nèi)自行尖滅，上覆及下伏巖層均未受到影響。粒序斷層被認(rèn)為是重要的古地震證據(jù)。階梯狀小斷層往往與液化巖脈和揉皺層理等共生，其成因是由于沉積物液化泄水后，沉積物體積壓縮，內(nèi)部顆粒重新調(diào)整的結(jié)果，成因機(jī)制與液化關(guān)聯(lián)但變形性質(zhì)為脆性變形[13]（圖3右上）。

5）震裂巖，震裂巖的典型特征是有地震作用形成的微破裂,是巖層在成巖同生期受到地震作用，此時巖層是弱固結(jié)或未固結(jié)狀態(tài)，巖層受到強(qiáng)烈的震動發(fā)生破裂而形成的（圖3右下）。

圖3 富民油田戴南組單井震積序列實例

圖4 富民油田戴南組震積巖序列

3 震積序列研究

前人對于震積巖垂向序列研究已經(jīng)取得非常豐碩的成果[14-15]，震積序列的形成會受很多因素的控制，比如盆地構(gòu)造、沉積物特征、地震的震級等。筆者通過對研究區(qū)巖心實例的觀察和構(gòu)造位置的分析，認(rèn)為可以從單井巖心的認(rèn)識中總結(jié)出研究區(qū)的震積巖序列，有些井的垂向上震積序列相對完整，震積構(gòu)造豐富，以這些井位實例依據(jù)，可以總結(jié)中研究區(qū)的震積巖序列，下圖是列出了其中富23井和富82井兩口井的單井序列實例（圖3）。

通過前面的研究和總結(jié)得出了符合富民油田震積巖垂向分布特征的垂向序列。最底部序列A為未震層，是地震作用沒有影響的沉積層；然后序列B是古地震作用下形成的液化、擠壓變形構(gòu)造；序列C是脆性層在地震過程中拉張力作用下形成的階梯狀小斷層。序列C之上的序列D，是古震過程中硬巖層原地破碎后沉積形成的震裂巖和自碎屑角礫巖；序列E主要是重力作用下引發(fā)的重荷變形和負(fù)載構(gòu)造；序列F為頂部的碎屑流沉積，是在地震作用激發(fā)下形成碎屑巖沉積（圖4）。

4 結(jié)束語

震積巖的發(fā)現(xiàn)揭示了地質(zhì)歷史時期中地震的發(fā)生，地震作為一種瞬時-頻發(fā)的災(zāi)害性地質(zhì)作用過程，對沉積地質(zhì)體進(jìn)行了改造作用，無不對研究區(qū)的石油地質(zhì)情況具有深刻的意義。而地質(zhì)歷史過程中的地震記錄是古構(gòu)造活動的，分析構(gòu)造背景的有力證據(jù)，所以對于研究區(qū)的震積巖認(rèn)識研究，對于富民油田的的油氣勘探與開發(fā)有非常重要的意義。

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Seismite in the Dainan Formation of the Fumin Oilfield in the Gaoyou Depression

ZHAO Wei LIU Jian-ning

(Institute of Mining Engineering,North China University of Science and Technology, Tangshan, Hebei 063000)

Sedimentation of the Dainan Formation in the Fumin oilfield, Gaoyou depression was accompanied by strong seismic activity which resulted in many seismite structures such as liquefied sandstone veins and stepped small faults and so on. This paper deals with seismite vertical sequence and debris flow deposits on the top of seismic sequence system.

Fumin oilfield; seismite; vertical sequence; Gaoyou depression

2017-09-07

趙煒（1992-），男， 河北省石家莊市平山縣人，碩士研究生在讀，研究方向：沉積地質(zhì)與沉積礦產(chǎn)

P618.13

A

1006-0995（2018）02-0236-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.012