沾化凹陷長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r發(fā)育模式及分布特征

申培旸，劉震，劉詩敏，馬立馳，孫超，李自遠(yuǎn)，楊曉光，盧朝進(jìn)

1.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3.勝利油田有限公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營 257001

0 引言

國外對碳酸鹽巖研究早期集中于海相沉積地層中[1-5]，Laporte[1]提出波基面之下陸源碎屑沉積相帶和碳酸鹽巖與碎屑巖共存的陸表海模式；Wilson[2]和Tucker[3]又對前人各類海相碳酸鹽巖沉積模式進(jìn)行補(bǔ)充與發(fā)展，生物灰?guī)r主要發(fā)育于臺地邊緣；Tuckeretal.[4]將碳酸鹽巖沉積模式劃分為五類，在鑲嵌陸架型臺地中，與盆地相鄰的臺地邊緣常以發(fā)育有中連續(xù)到連續(xù)性的碳酸鹽骨架顆粒淺灘為特征。

隨后，關(guān)于生物灰?guī)r的研究進(jìn)而發(fā)展到湖相沉積地層中[6-9]， Williamsonetal.[6]提出了湖相碳酸鹽灘壩沉積；Ryderetal.[7]認(rèn)為波浪對斜坡邊緣的湖相碳酸鹽巖具有影響作用；Cohenetal.[8]和Watts[9]認(rèn)為淺水緩坡是生物灘沉積的有利場所，并對生物灘沉積特征、沉積形態(tài)、水動力等進(jìn)行了分析，但對于生物灘發(fā)育模式的研究還較為缺乏。

近年來，在渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷沙一段和沙四段多發(fā)現(xiàn)生物灘沉積，由于沙一段在盆地沉積較薄，前人主要研究集中于沙四段[10-11]，沙一段的研究主要集中于惠民凹陷和饒陽凹陷[12-13]，沾化凹陷沙一段仍處于低勘探程度層段，但近期在長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r中鉆遇多口高產(chǎn)油藏，表明生物灘儲層具較大勘探潛力。但仍存在以下問題：1)研究區(qū)生物灰?guī)r厚度較薄，縱橫向?qū)Ρ壤щy，常規(guī)地震屬性無法準(zhǔn)確預(yù)測生物灰?guī)r的厚度分布特征；2)前人對研究區(qū)生物灰?guī)r控制因素認(rèn)識不清，未建立研究區(qū)生物灰?guī)r發(fā)育模式。因此，本文以沙一段生物灰?guī)r為解剖對象，以巖芯、錄井、測井及三維地震資料為基礎(chǔ)，分析長堤地區(qū)主要儲層沙一段下部生物灰?guī)r的沉積特征；運(yùn)用層序地層學(xué)分析方法建立等時地層格架，確定沉積期相對古水深及古地貌特征，以此明確生物灰?guī)r的控制因素，總結(jié)其分布規(guī)律，最終建立生物灘發(fā)育模式。

1 地質(zhì)概況

長堤地區(qū)位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東北部，處于埕島—樁西—長堤—孤東潛山披覆構(gòu)造帶中南部，呈近南北向條帶狀展布，面積近300 km2(圖1A)[14-15]。位于黃河口凹陷(樁東洼陷)西南斜坡部位，西部通過長堤斷層相接與五號樁洼陷相連。

長堤地區(qū)自下而上沉積有古生界、中生界，新生界第三系沙河街組、東營組、館陶組和明化鎮(zhèn)組等地層。由于長堤斷層的作用，長堤斷層下降盤的沙河街組地層比上升盤發(fā)育。沙一段底部為區(qū)域不整合界面，其下多缺失沙二段地層(圖1B)，與下伏沙三段地層呈角度不整合接觸。

長堤潛山披覆構(gòu)造形成于燕山運(yùn)動末期，是在中生界殘丘山基底古隆起背景上繼承發(fā)育起來的近南北向古近系低位序潛山披覆構(gòu)造[16]。南北向、北北東—北東向和近東西向斷層在平面上相互切割，將整個潛山帶分成大小不一的斷塊或斷鼻構(gòu)造。自西向東可劃分為低凸起帶、斷階帶和斜坡帶三個構(gòu)造帶。而沙一段生物灰?guī)r主要集中于斜坡帶上，其次分布于低凸起帶和斷階帶。

2 生物灰?guī)r沉積特征

研究區(qū)沙一段巖性主要以湖相碳酸鹽巖和大套泥巖為主，其中湖相碳酸鹽巖以生屑灰?guī)r和鮞粒云巖為主。沙一段厚度較薄，10～100 m左右，而生物灰?guī)r集中發(fā)育于沙一段下部，0.5～12 m左右。該套生物灰?guī)r基本全區(qū)分布，研究區(qū)內(nèi)38口探井，除3口探井(樁13、樁海6、樁海古1)外，均鉆遇到生物灰?guī)r。

沙一段生物灰?guī)r沉積構(gòu)造以樁海18井為例，沙一段下部巖性組合為灰色灰質(zhì)砂巖—土黃色生物灰?guī)r—灰色灰質(zhì)砂巖?；?guī)r中可見大量生物碎屑，并呈規(guī)律分布，大量生物螺化石(圖2)呈層狀分布，表明沉積期為高能穩(wěn)定的水體環(huán)境，該地區(qū)古地貌對應(yīng)為緩坡。依據(jù)前人對湖相碳酸鹽巖沉積模式進(jìn)行的總結(jié)，以及對長堤地區(qū)沉積體系的研究，將工區(qū)生物灰?guī)r定為碳酸鹽灘壩相[17-22]。

湖相碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)組分以生物碎屑和鮞粒為主，其中生屑灰?guī)r在長堤地區(qū)西部發(fā)育。王冠民等[12]將腹足類個體較大，易于辨認(rèn)這種生物灰?guī)r稱為“螺灰?guī)r”。以沙一段樁11-3為例，生屑含量大于50%，生物化石以腹足和介殼為主(圖3)。腹足殼緣呈隱粒結(jié)構(gòu)到晶粒結(jié)構(gòu)，含有機(jī)質(zhì)，基質(zhì)以泥晶方解石為主，部分泥晶方解石重結(jié)晶成方解石晶粒，發(fā)育粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔，面孔率達(dá)8%以上，其中介屑含量較高反映沉積區(qū)水體能量較高。

鮞粒云巖以鮞粒為主體(圖3)，沙一段沉積時期，在長堤地區(qū)南部地區(qū)發(fā)育。以樁202井在為例，鮞粒含量大于70%，以表皮鮞和橢形鮞為主，多呈橢圓形，鮞粒呈漂浮狀，點(diǎn)接觸至線接觸。鮞核內(nèi)部亮晶充填，分選磨圓中等，粒內(nèi)溶孔和粒間孔發(fā)育，面孔率達(dá)18%，鮞粒含量較高表明鮞粒沉積時環(huán)境能量較高。

圖1 沾化凹陷長堤地區(qū)構(gòu)造位置圖與地層綜合柱狀圖A.長堤地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖(據(jù)張婕，2016)； B.長堤地區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.1 Construction location and sequence stratigraphic framework of Changdi area，Zhanhua depression

圖2 樁海18井古近系沉積相圖(據(jù)勝利油田，2016)Fig.2 Sedimentary facies diagram of the Paleogene of Well Zh 18 (after Shengli oilfield, 2016)

圖3 長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r結(jié)構(gòu)特征A.樁11-3井，2 826.3 m，螺灰?guī)r，腹足殼緣呈隱粒結(jié)構(gòu)到晶粒結(jié)構(gòu)；B.樁11-3井，2 822.8 m，螺灰?guī)r，螺殼內(nèi)充填方解石呈粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)螺殼內(nèi)充填方解石呈粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；C.樁11-3井，2 826.35 m，介屑云巖，發(fā)育粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔，面孔率達(dá)8%；D.樁202，鮞粒云巖，鮞粒呈漂浮狀，點(diǎn)接觸至線接觸，發(fā)育大量粒內(nèi)溶孔及少量粒間溶孔，面孔率達(dá)18%Fig.3 Structure characteristic of biological limestone of the First Member of Shahejie Formation, Changdi area

沙河街組生物灰?guī)r主要發(fā)育于沙一段和沙四段，相比于沙一段，沙四段巖性更為復(fù)雜，多以生物碎屑灰/云巖、內(nèi)碎屑灰/云巖、砂質(zhì)灰?guī)r/云巖為主，生物化石除螺化石、介形蟲之外，藻類十分發(fā)育，前人認(rèn)為沙四段除碳酸鹽巖灘沉積外，生物礁也異常發(fā)育[23]。

3 生物灰?guī)r層序地層格架

長堤地區(qū)沙一段形成于盆地發(fā)育的斷陷期，為地震反射標(biāo)志層T2與T2′之間的一套地層，從解釋結(jié)果分析，研究區(qū)沙一段南厚北薄，西厚東薄的特點(diǎn)。蘇宗福等[24]認(rèn)為T2界面在濟(jì)陽坳陷分布具有一定規(guī)律，由南向北由湖泛面(下超面)變?yōu)槿墝有蚪缑?上超面)，許多學(xué)者將沙二上—沙一段劃分為三級層序[25-28]，而研究區(qū)沙一段與下伏沙三段或沙二下亞段呈全區(qū)明顯的角度不整合接觸，與上覆東營組呈整合接觸(圖4)，結(jié)合前人劃分基礎(chǔ)，將本區(qū)沙一段作為一個三級層序。

在井孔剖面中，依據(jù)錄井資料、GR及電阻率曲線韻律變化，以樁15和樁參1井為例，全區(qū)沙一段發(fā)育一套穩(wěn)定分布的薄層油頁巖(圖4)，其中以油頁巖為界，沙一段下部GR呈正韻律，上部泥巖發(fā)育，GR呈弱反韻律。沙一早期為一個大的湖侵背景[17,29]，油頁巖作為凝縮層代表沙一段時期最大湖泛面，將沙一段三級層序劃分為湖進(jìn)體系域(EST)和湖退體系域(RST)。在此基礎(chǔ)上，利用井孔資料，通過識別單井旋回變化特征，劃分四級層序(PSQ)，單個四級層序內(nèi)由下至上為正旋回轉(zhuǎn)變?yōu)榉葱亍Ｒ詷?和樁203井為例，將湖侵體系域進(jìn)一步劃分為3個四級層序。

以樁4為例(圖5)，結(jié)合井孔資料同樣將沙一段下部劃分為三個四級層序，每個四級層序進(jìn)一步劃分為湖侵體系域與湖退體系域。PSQ1由下部石灰?guī)r過渡到泥巖，至頂部粉砂巖，砂泥比逐漸變大，顏色以灰色為主，旋回對稱性好，其中EST水體變深，粒度變細(xì)，下部發(fā)育石灰?guī)r和礫巖，RST水體變淺，粒度變粗，由泥巖過渡為粉砂巖，頂部存在旋回轉(zhuǎn)換面；PSQ2底部發(fā)育粉砂巖，頂部發(fā)育生物灰?guī)r、泥巖和粉砂巖，砂泥比逐漸增大，顏色以灰色為主，下降半旋回大于上升半旋回，EST水體變深，下部以粉砂巖為主，向上粒度變細(xì)，GR呈鐘型，RST水體變淺，頂部發(fā)育粉砂巖，向上粒度變粗，GR和電阻率呈漏斗型；PSQ3主要以粉砂巖為主，顏色呈灰色，電阻率曲線為中低幅鐘型，旋回對稱性較好，EST水體緩慢加深過程中，向上粒度變細(xì)，電阻率呈鐘型，RST水體變淺，發(fā)育砂巖為主，晚期水體穩(wěn)定，發(fā)育白云巖。

圖5 樁4井沙一段下部層序地層綜合柱狀圖Fig.5 Composite sequence stratigraphic columnar section in the lower part of the First Member of Shahejie Formation of Well Zhuang4

綜上，對全區(qū)30余口探井進(jìn)行了高頻層序劃分，各井沙一下亞段呈現(xiàn)相同韻律變化規(guī)律，均劃分為3個四級層序，其中部分單井PSQ1只發(fā)育RST，PSQ2和PSQ3為完整旋回。

4 生物灰?guī)r分布控制因素

長堤潛山披覆構(gòu)造形成于燕山運(yùn)動末期，沙二以前處于抬升剝蝕，形成長堤潛山，沙一時期構(gòu)造活動趨于穩(wěn)定，才開始重新接受沉積。又由于研究區(qū)相對地勢較高，位于隆起部位，陸源物質(zhì)供給較少，為生物灰?guī)r沉積提供穩(wěn)定的構(gòu)造背景和較為清澈的水體環(huán)境。本文分別對古氣候、相對古水深和古地貌進(jìn)行重點(diǎn)研究，認(rèn)為“三古”是控制生物灰?guī)r分布關(guān)鍵因素。

4.1 古氣候

作為氣溫、降水量、大氣圈濕度和風(fēng)的度量，氣候決定了水的鹽度和水的循環(huán)。杜韞華[17]對沙一段古氣候進(jìn)行了研究，其中孢粉潮濕系數(shù)138，表明沙一時期較為濕潤，蒸發(fā)量相對不大，并且在古鹽度方面，沙一段中、下部為10.5%～17.3%，平均13.3%，表明為微咸水湖泊，水體為中鹽水。張津菁[29]經(jīng)分析，將沙一段劃分為亞熱帶濕潤—干旱型氣候，而沙四段則歸為亞熱帶干旱—濕潤型氣候，宋國奇等[30]通過古氣候與碳酸巖灘壩發(fā)育段的對比，認(rèn)為沙四段灘壩主要發(fā)育于中等溫度條件和略偏干燥的濕度環(huán)境，通過古氣候分析，并與沙四段進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)沙一段和沙四段沉積期古氣候較為相似。

因此，沙一段沉積期亞熱帶濕潤—干旱氣候，微咸水湖泊環(huán)境易于發(fā)育生物灰?guī)r，為生物灰?guī)r在研究區(qū)有效分布創(chuàng)造了條件。

4.2 相對古水深

沙一段沉積特征表明其整體形成于湖水逐漸擴(kuò)張，湖盆范圍不斷變大，水體逐漸變深的過程，前人認(rèn)為沙一段絕對古水深范圍在25～35 m[29]，王延章[31]認(rèn)為碳酸鹽巖灘壩中石灰?guī)r和白云巖最適合水深分別為20 m和25 m。由于地層沉積的旋回性十分明顯，在整體湖侵背景下湖水?dāng)U張與收縮交替、湖平面周期性升降。因此，本來從相對古水深分析入手，基于單井上的高頻層序劃分，進(jìn)行相對湖平面變化恢復(fù)。

以樁317、樁4和樁203井為例(圖6)，整體可見古水深具有向變深趨勢變化，反映沙一早期大的湖侵背景，沙一段下部生物灰?guī)r發(fā)育段相對古水深存在三個旋回，各旋回中，EST對應(yīng)相對古水深曲線斜率較大，表明一個周期內(nèi)快速湖侵，緩慢湖退的過程。樁317井生物灰?guī)r發(fā)育在第一個四級層序的湖退體系域中，樁4井生物灰?guī)r發(fā)育在第二個四級層序的湖退體系域中，樁203井生物灰?guī)r發(fā)育在第三個四級層序的湖退體系域中，通過對生物灰?guī)r與相對古水深關(guān)系的分析，表明研究區(qū)生物灰?guī)r主要處于湖水緩慢下降、穩(wěn)定的水體環(huán)境。

4.3 古地貌

鄧宏文等[32]認(rèn)為構(gòu)造運(yùn)動造就的古地貌在陸相盆地，特別是裂谷盆地對層序形成與發(fā)育起著重要的控制作用。當(dāng)陸源碎屑補(bǔ)給缺乏時，局部隆起的水下平臺區(qū)發(fā)育生物碎屑灘體系。通過對沙一段古地貌恢復(fù)前后進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)，古地貌恢復(fù)前，沙一段底界南部地勢高，北部地勢較低，古地貌恢復(fù)后(圖7)，沙一段底界西南部和東部地勢較低，西北部和東南部地勢較高，已鉆遇生物灰?guī)r井位位于西南部緩坡及東部洼槽。長堤潛山周緣沙一下亞段沉積期時，對應(yīng)地形梯度變化較小，將古地貌圖與生物灰?guī)r預(yù)測厚度平面圖進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)預(yù)測較厚的生物灰?guī)r發(fā)育于南部古地貌緩坡處和東部古地貌陡坡洼槽處。

圖6 長堤地區(qū)沙一段下部相對古水深綜合柱狀圖A.樁317相對古水深綜合柱狀圖；B.樁4相對古水深綜合柱狀圖；C.樁203相對古水深綜合柱狀圖Fig.6 Composite columnar section of relative paleowater depthin the lower part of the First Member of Shahejie Formation, Changdi area

圖7 長堤地區(qū)沙一段沉積古地貌Fig.7 Sedimentary paleomorphology of the First Member of Shahejie Formation，Changdi area

5 生物灘發(fā)育及演化模式

姜在興等[33]認(rèn)為古地貌高地具有較高的能量，也有波能匯聚作用，有利于灘壩的形成和發(fā)育，而古地貌緩坡帶的低洼處具有較大的可容納空間，有利于灘壩的保存。研究區(qū)主要發(fā)育三套生物灰?guī)r，表明生物灘呈三期發(fā)育，地震相以楔狀相和席狀相為主，在西部井位較少區(qū)域存在充填相，結(jié)合地震反射特征，將生物灰?guī)r發(fā)育模式劃分為緩坡生物灘發(fā)育模式和洼槽生物灘發(fā)育模式。

5.1 緩坡生物灘發(fā)育模式

通過已知井孔資料證實(shí)在研究區(qū)存在的發(fā)育模式，將垂直于長堤走向，由西向東依次將長堤潛山劃分為緩坡區(qū)、臺坪區(qū)和洼槽區(qū)，緩坡生物灘主要發(fā)育于西部緩坡區(qū)中緩坡坡折帶處(圖8中緩坡區(qū))，平面分布于研究區(qū)西南部及西部緩坡。其中緩坡生物灘形成于浪基面之上，水體較為動蕩，生物遺體堆積被掩埋從而形成生物灘，以介殼和腹足類生物灰?guī)r為主，發(fā)育次生孔隙。古地貌恢復(fù)后，其沉積期為一緩坡，且形成于西部迎浪面一側(cè)。結(jié)合沙一段下部相對古水深，生物灰?guī)r沉積期水體較為動蕩，存在三期湖平面變化旋回，并且三期湖平面變化旋回使得古水深整體呈現(xiàn)變深趨勢，在各期湖平面旋回湖退過程中，發(fā)育對應(yīng)三期生物灘，在縱向上三期生物灘呈退積疊置樣式。

5.2 洼槽生物灘發(fā)育模式

綜合地震及鉆測井資料建立了洼槽生物灘發(fā)育模式，豐富了國內(nèi)外生物灘發(fā)育模式研究，對勘探具有一定指導(dǎo)作用。洼槽生物灘發(fā)育于東部洼槽區(qū)(圖8中洼槽區(qū))，通過地震相及敏感屬性分析，確定研究區(qū)東部存在充填相，并在瞬時振幅平面圖中，充填相附近顯示為高值，表明可能發(fā)育較厚生物灰?guī)r，而在充填相鄰近探井樁310鉆遇大套生物灰?guī)r，具有油氣顯示，證實(shí)充填相發(fā)育較厚生物灰?guī)r。

圖8 長堤地區(qū)生物灘發(fā)育模式圖Fig.8 The development pattern of organic bank in Changdi area

結(jié)合地震、相對古水深、古地貌建立洼槽生物灘發(fā)育模式，洼槽厚度范圍為40～100 m，生物灰?guī)r厚度為8～16 m。其中生物灰?guī)r推測為兩類成因，第一類位于正常浪基面之上，原地生物灘沉積；第二類處于風(fēng)暴浪基面之下，先前原地沉積生物灘被打碎，經(jīng)近距離搬運(yùn)，在洼槽內(nèi)部沉積。

古地貌對應(yīng)為洼槽，在洼槽陡坡迎浪面一側(cè)，結(jié)合相對古水深，其沉積期水體較為動蕩，存在三期湖平面變化旋回，古水深整體呈現(xiàn)變深趨勢，在各旋回湖退過程中，發(fā)育生物灘沉積，三期生物灘縱向上呈退積疊置樣式，各旋回內(nèi)又經(jīng)湖浪打碎原地沉積的生物灘，在洼槽底部正常浪基面之下，堆積形成三期異地沉積的生物灰?guī)r。

5.3 生物灘演化模式

沙一早期生物灰?guī)r發(fā)育階段，研究區(qū)至少存在三期較小的湖平面變化旋回，發(fā)育三期生物灘沉積，通過已鉆遇生物灰?guī)r單井證實(shí)，其中發(fā)育三套生物灰?guī)r位置多集中于北部潛山西南緣梯度變化較大區(qū)域，向西南向坡度變緩，依次發(fā)育兩套生物灰?guī)r和一套生物灰?guī)r。以樁181—樁12—樁209對應(yīng)剖面可以發(fā)現(xiàn)(圖9A)，樁181中第三類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)發(fā)育(表1)，樁12在PSQ1和PSQ2中各發(fā)育一套生物灰?guī)r，對應(yīng)第二類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，樁209在PSQ1發(fā)育一套生物灰?guī)r，對應(yīng)第一類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，具有一定規(guī)律性。

沙一早期湖侵過程中湖平面發(fā)生高頻振蕩，各期次最高湖平面具有變高趨勢(圖9A)，第一期湖平面變化旋回的湖退過程中(圖9B)，樁181、樁12和樁209均處于浪基面與湖平面之間，位于濱淺湖緩坡波折帶上，均發(fā)育生物灘，平面上呈條帶分布，第二期旋回的湖退過程中，樁181和樁12處于浪基面和湖平面間，發(fā)育生物灘，而樁209處于浪基面之下，發(fā)育以泥巖為主，第三期旋回的湖退過程，樁181處于浪基面和湖平面間，發(fā)育生物灘，而樁12和樁209處于浪基面之下，以泥巖發(fā)育為主。三期湖平面變化旋回后，三期生物灘在縱向上呈退積遷移。

經(jīng)過湖平面周期變化，內(nèi)幕結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)演化，三期生物灘由南向北縱向上呈退積疊置樣式，從演化角度，研究區(qū)生物灰?guī)r具有隆起周緣發(fā)育較厚，沿坡傾向而相對減薄的特征。

圖9 長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r內(nèi)幕結(jié)構(gòu)分布及演化模式圖A.生物灰?guī)r各內(nèi)幕結(jié)構(gòu)分布模式圖；B.三期生物灰?guī)r演化模式圖Fig.9 Distribution and Evolution of insider structure of biological limestone in the First Member of Shahejie Formation, Changdi area

巖性組合測井特征縱向位置平面位置井號第一類(1套)粉砂巖—生物灰?guī)r—泥巖GR呈指狀中低值,電阻率中值發(fā)育在各四級層序RST中緩坡樁317、樁209、樁205、樁203、樁4等第二類(2套)灰質(zhì)泥巖—生物灰?guī)r—泥巖GR呈指狀高值,電阻率中高值發(fā)育在各四級層序RST中緩坡樁207、樁12、樁14等第三類(3套)泥巖—生物灰?guī)r—泥巖GR呈中低值,電阻率指狀中低值發(fā)育在各四級層序RST中坡折帶樁47、樁303、樁11、樁181、樁參1等

6 生物灰?guī)r分布特征

通過鉆測井及巖芯、地震資料發(fā)現(xiàn)，長堤地區(qū)生物灰?guī)r主要分布于沙一段下部，多呈三期分布，并主要分布于長堤潛山周緣斜坡和局部洼槽。依據(jù)30余口探井的錄井資料，縱向上將生物灰?guī)r劃分為三種內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，分別發(fā)育三套、兩套和一套生物灰?guī)r。其中不同內(nèi)幕結(jié)構(gòu)在平面上分布位置和范圍不同，總體表現(xiàn)為，由長堤隆起周緣向凹陷方向，依次發(fā)育三套、兩套和一套生物灰?guī)r。

6.1 縱向分布特征

依據(jù)井孔資料，縱向上，生物灰?guī)r主要呈三期分布，與高精度層序劃分的四級層序相對應(yīng)，均發(fā)育于各四級層序湖退體系域中，呈退積疊置樣式分布。

6.1.1 單井內(nèi)幕結(jié)構(gòu)劃分

在研究區(qū)不同位置，生物灰?guī)r發(fā)育套數(shù)稍有差異，依據(jù)單井縱向上生物灰?guī)r發(fā)育套數(shù)，將研究區(qū)生物灰?guī)r內(nèi)幕結(jié)構(gòu)劃分為3類(表1)。

其中第一類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，垂向上發(fā)育一套生物灰?guī)r，以樁317為例，縱向巖性組合為粉砂巖—生物灰?guī)r—粉砂巖，GR呈指狀低值，電阻率相對較低，其中發(fā)育于PSQ1中的湖退體系域，在層拉平地震剖面上其發(fā)育于緩坡處；第二類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，垂向上發(fā)育兩套生物灰?guī)r，以樁207為例，縱向巖性組合為泥巖—生物灰?guī)r—灰質(zhì)泥巖，GR為中低值，電阻率為指狀中值，其中發(fā)育于PSQ1和PSQ3中的湖退體系域，在層拉平地震剖面上其發(fā)育于緩坡處；第三類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，垂向上發(fā)育三套生物灰?guī)r，以樁47為例，巖性組合多以泥巖—生物灰?guī)r—泥巖為主，GR呈指狀低值，向上逐漸增大，電阻率向上逐漸增高，生物灰?guī)r分別發(fā)育于三個四級層序湖退體系域中，在層拉平地震剖面上，該類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)發(fā)育于緩坡坡折帶。

6.1.2 聯(lián)井確定縱向分布特征

選取了四條聯(lián)井剖面，包括三橫一縱，以此確定生物灰?guī)r垂向上分布規(guī)律，橫向上選取研究區(qū)北部樁132—樁181—樁海18—樁海6井聯(lián)井剖面，中部選取樁4—樁1—樁15—樁11—樁參1井聯(lián)井剖面，南部選取樁3—樁306—樁302—樁303井聯(lián)井剖面，而縱向選取南北向樁海古1—樁14—樁47—樁207—樁306井聯(lián)井剖面。

橫向剖面上，從樁132—樁海6井聯(lián)井剖面中，長堤潛山兩翼三個四級層序厚度厚于潛山頂部，三個四級層序兩翼厚度達(dá)8～10 m，頂部達(dá)到4 m，其中內(nèi)部生物灰?guī)r在北部隆起頂部較為發(fā)育，三個四級層序中均發(fā)育生物灰?guī)r，厚度達(dá)到4 m，兩翼生物灰?guī)r厚度較薄，發(fā)育1～2 m；在樁4—樁參1井聯(lián)井剖面中(圖10)，三個四級層序厚度西翼厚于東翼，西翼厚度達(dá)17～23 m，東翼4～5 m，而生物灰?guī)r在樁11和樁參1井附近較為發(fā)育，三個四級層序中均發(fā)育生物灰?guī)r，累積厚度達(dá)5～8 m，剖面西翼在PSQ2和PSQ3中發(fā)育生物灰?guī)r；在樁3—樁303聯(lián)井剖面中，三個四級層序厚度差異不大，厚度為14～23 m，而生物灰?guī)r在樁303附近相對發(fā)育，厚度達(dá)到8～10 m，以發(fā)育三套生物灰?guī)r為主，樁302附近生物灰?guī)r不發(fā)育；縱向剖面上，在樁海古1—樁306剖面中(圖11)，明顯發(fā)現(xiàn)剖面南部3個四級層序厚度遠(yuǎn)厚于北部，南部厚度達(dá)13～14 m，北部厚度為3～7 m，其中生物灰?guī)r中部樁47井附近相對較厚，厚度達(dá)4 m，其中在南部斜坡具有一定分布規(guī)律，由陡變緩依次發(fā)育三套、兩套、一套生物灰?guī)r，在PSQ1均發(fā)育生物灰?guī)r。

圖10 過樁4—樁1—樁15—樁11—樁參1井四級層序?qū)Ρ绕拭?剖面位置見圖1)Fig.10 Four-level sequence comparison profile of Well Z4-Z1-Z15-Z11-Zc1(profile location see Fig.1)

綜上可發(fā)現(xiàn)各期次生物灰?guī)r分布穩(wěn)定，第一期生物灰?guī)r全區(qū)較為發(fā)育，縱向上各期生物灰?guī)r厚度變化規(guī)律明顯，向上逐漸減薄，其中累積生物灰?guī)r厚度由中部向南具有減薄的趨勢。研究區(qū)隆起周緣發(fā)育三期生物灰?guī)r，向斜坡方向發(fā)育生物灰?guī)r期次減少。

6.2 平面分布特征

結(jié)合所劃分的四級層序，對各四級層序內(nèi)生物灰?guī)r厚度分布規(guī)律進(jìn)行研究，PSQ1中生物灰?guī)r分布較廣(圖12A)，主要集中在研究區(qū)南部樁12井附近；PSQ2中生物灰?guī)r向隆起頂部遷移(圖12B)，集中分布于樁15井和樁310附近；PSQ3中生物灰?guī)r則向潛山東南部高部位遷移(圖12C)，主要集中于樁310井附近。各四級層序內(nèi)生物灰?guī)r涵蓋范圍廣，部分地區(qū)各級層序生物灰?guī)r均有發(fā)育，如樁海18，也有部分地區(qū)生物灰?guī)r不發(fā)育，如樁13。

圖11 樁海古1—樁14—樁47—樁207—樁306井四級層序?qū)Ρ绕拭?剖面位置見圖1)Fig.11 Four-level sequence comparison profile of Well Zhg1-Z14-Z47-Z207-Z306(profile location see Fig.1)

圖12 沾化凹陷長堤地區(qū)生物灰?guī)r厚度平面圖A. PSQ1中生物灰?guī)r厚度平面圖；B. PSQ2中生物灰?guī)r厚度平面圖；C. PSQ3中生物灰?guī)r厚度平面圖Fig.12 The planes of biological limestone thickness, Changdi area, Zhanhua depression

四級層序生物灰?guī)r主要發(fā)育于研究區(qū)西部和南部，呈帶狀分布，由PSQ1-PSQ3，生物灰?guī)r具有向北部長堤隆起和南部高部位呈退積遷移趨勢。沙一段生物灰?guī)r主要集中在研究區(qū)東北、中部和南部三個區(qū)域，進(jìn)而確定三類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)的不同探井在研究區(qū)分布位置具有一定規(guī)律，中部潛山隆起南緣發(fā)育第三類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，向西南方向依次發(fā)育第二類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)和第一類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，平面以帶狀分布為主。

關(guān)于生物灘地震相研究方面，生物灘在地震顯示中主要呈丘狀相、楔狀相和席狀相[34-37]。以此對全區(qū)進(jìn)行地震相分析，確定生物灰?guī)r地震相分布特征，在研究區(qū)識別到四種地震相(圖13)，包括楔狀相，充填相，中強(qiáng)振幅中連續(xù)性席狀相，弱振幅強(qiáng)連續(xù)性席狀相，其中研究區(qū)充填相集中于研究區(qū)東部，多呈長軸沿南北向展布，充填相內(nèi)部具明顯雙向上超特征；楔狀相多分布于潛山周緣，上超特征明顯；席狀相廣泛分布于研究區(qū)中部，內(nèi)部同向軸呈平行或亞平行狀。綜合考量，認(rèn)為楔狀相和充填相為有利的生物灘優(yōu)勢地震相。

其次，利用常規(guī)地震屬性分析生物灰?guī)r平面分布的差異性，其中分別選取了波形聚類、弧長類、頻譜類、能量類、沿層構(gòu)造類、線積分類和瞬時振幅類等七類屬性進(jìn)行地震屬性對比試驗(yàn)，并進(jìn)行敏感屬性優(yōu)選，以此確定與生物灰?guī)r厚度相關(guān)性較好的敏感屬性為瞬時振幅屬性，瞬時振幅屬性與生物灰?guī)r厚度相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.839 9。而瞬時振幅屬性高值主要以條帶狀、北西—南東傾向分布在研究區(qū)中部，總體呈現(xiàn)西部較高，南東低的振幅分布特征(圖14A)。

綜合沉積古地貌、瞬時振幅屬性，并結(jié)合井孔揭示的厚度分布的約束，最終勾繪出長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r等厚圖(圖14B)。南部洼槽附近的生物灰?guī)r發(fā)育最厚(達(dá)到8 m以上)，其中樁310井鉆遇12 m厚生物灰?guī)r，樁308井北部和樁海6井南部附近也是研究區(qū)生物灰?guī)r發(fā)育較厚的區(qū)域，平均厚度在8～10 m左右，總體上，研究區(qū)生物灰?guī)r呈現(xiàn)中部和南部較厚，東部洼槽附近發(fā)育較厚的生物灰?guī)r。

7 結(jié)論

(1) 建立長堤地區(qū)井孔高頻層序，沙一段作為一個三級層序，沙一下亞段細(xì)分為三個四級層序，并進(jìn)一步劃分湖侵體系域和湖退體系域，而生物灰?guī)r發(fā)育于四級層序湖退體系域中。

(2) 沙一段生物灰?guī)r分布主要受古氣候、相對古水深、古地貌所控制。沉積期為亞熱帶濕潤—干旱氣候，微咸水湖泊環(huán)境，湖平面高頻振蕩，生物灰?guī)r發(fā)育于相對古水深緩慢下降的過程中，在南部古地貌緩坡和東部古地貌洼槽易于發(fā)育生物灘。

(3) 建立了研究區(qū)生物灘發(fā)育模式，針對研究區(qū)特征，進(jìn)一步劃分為緩坡生物灘發(fā)育模式和洼槽生物灘發(fā)育模式，分別在古地貌西部緩坡坡折帶和東部洼槽，迎浪面一側(cè)，水體較為動蕩，存在三期湖平面變化旋回，在各旋回緩慢湖退過程中發(fā)育生物灘，縱向上三期生物灘呈退積疊置樣式。

圖13 長堤地區(qū)沙一段地震相分布圖Fig.13 Seismic facies distribution map of the First Member of Shahejie Formation，Changdi area

圖14 長堤地區(qū)沙一段瞬時振幅及生物灰?guī)r厚度分布圖A.長堤地區(qū)沙一段瞬時振幅平面圖；B.長堤地區(qū)沙一段生物灰?guī)r厚度預(yù)測圖Fig.14 Instantaneous amplitude and biological limestone thickness of the First Member of Shahejie Formation, Changdi area

(4) 縱向上將全區(qū)劃分為三種內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，分別發(fā)育一套、兩套和三套生物灰?guī)r。研究區(qū)從潛山中部由北向南依次發(fā)育第三類、第二類和第一類內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，平面呈帶狀分布，綜合預(yù)測研究區(qū)生物灰?guī)r厚度呈現(xiàn)南厚北薄，東部洼槽附近發(fā)育較厚的分布特征。

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