渤海黃河口東洼古地貌對沉積相的控制作用

陳延芳，杜曉峰，王清斌，王改衛(wèi)

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

1 區(qū)域地質概況

黃河口東洼位于渤海海域黃河口凹陷東部洼陷，超特征，具有有利的成藏背景（圖1）。黃河口凹陷東洼古近系自下而上發(fā)育孔店組、沙河街組及東營組，其中沙河街組可進一步劃分為沙一段、沙二段、沙三段，沙一段為黃河口東洼的重要勘探層系。黃河口東洼以構造脊分割成兩個洼槽，一級控邊斷階帶控制臺地，構造脊控制相帶的分布。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置

2 物源區(qū)特征

2.1 母巖特征

沙一段沉積時期物源來自渤南低凸起和萊北低凸起，北部陡坡以一級控凹斷裂形成單斷陡坡帶，發(fā)育陡坡型辮狀河三角洲，南部緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲，物源來自萊北低凸起。物源區(qū)和母巖性質是富砂沉積體能夠富集的前提和基礎，母巖類型對沉積體的形成具有重要的影響和控制作用，只有具備足夠的物源條件，才能在物源區(qū)周圍找到優(yōu)質砂體[1–3]。研究區(qū)物源有來自北部的渤南低凸起和南部的萊北低凸起。根據最新的巖心、壁心和鉆井資料，分析了渤南低凸起和萊北低凸起東段在沙一段沉積時期發(fā)育的母巖類型，其中，渤南低凸起的母巖類型是前寒武系花崗巖；萊北低凸起的母巖類型為中生界凝灰?guī)r、前寒武系花崗巖以及中生界安山巖。

結合地震資料，發(fā)現不同類型基巖的地震波組特征不同?；鶐r類型不同，地震波特征在振幅、頻率、波組連續(xù)性特征上差異較大。渤南低凸起前寒武花崗巖地震響應特征為斷續(xù)、弱振幅雜亂反射，萊北低凸起中生界凝灰?guī)r為斷續(xù)強振幅反射，前寒武系花崗巖為斷續(xù) 、雜亂反射，中生界安山巖為強振幅、中連續(xù)反射特征。

2.2 物源區(qū)展布與規(guī)模

物源區(qū)展布與規(guī)模影響沉積相展布規(guī)模和砂體富集程度，同時影響儲層規(guī)模和差異分布。通過精細刻畫渤南低凸起、萊北低凸起的古地貌，以兩個凸起物源區(qū)微古地貌上的構造脊為分界線，沙一段沉積時期，高部位暴露的花崗巖、安山巖、凝灰?guī)r為有效物源?；◢弾r和安山巖為中酸性基巖，易于受到風化剝蝕而形成規(guī)模大、儲集物性較好的砂體，可以作為有效物源供給砂體，利用地震特征圈定有效物源區(qū)的面積，來定量的表示物源區(qū)規(guī)模大小以及供源能力。渤南低凸起有效物源區(qū)面積約410.0 km2，其中全部為前寒武系花崗巖，全部可以作為有效供給區(qū)，物源區(qū)規(guī)模大，供給能力強，有利于形成富砂沉積體；萊北低凸起物源區(qū)面積約為340.0 km2，其中可作為有效物源的前寒武系花崗巖面積約19%。物源區(qū)的規(guī)模較小，供給能力弱，砂體局部富集。

3 古地貌特征

3.1 形態(tài)特征

渤南低凸起與萊北低凸起都是中生界以來的繼承性凸起，是黃河口東洼沉積體兩大主要物源。地震資料提供的沙一段底與頂的差值，結合測井聲波對地層厚度進行壓實矯正，恢復了沙一段沉積時期的古地貌。沙一段古地貌控制沉積相帶的展布特征，古地貌特征表現為，南北向為萊北低凸起和渤南低凸起雙凸夾持，東西向為構造脊分割，渤南低凸起以一級控邊斷層為邊界，洼陷被二級東西向張性斷層分割，并被構造脊分割成兩個洼槽，一級控邊斷階帶控制的臺地及構造脊控制了相帶的分布。渤南低凸起邊界陡坡斷階帶由凸起向洼陷收斂，萊北低凸起從緩坡帶過渡到沉積區(qū)（圖2）。

圖2 物源區(qū)沙一段沉積時期古地貌

3.2 古溝谷

溝谷是盆地輸送沉積物的通道。在恢復黃河口東洼古地貌的基礎上，通過研究古溝谷的類型和規(guī)模來識別沉積砂體的聚集。由于溝谷下切深度不同，古溝谷在地震剖面上表現為不同的形式，主要有V型、U 型和W 型，可以通過地震剖面形態(tài)識別[4–6]。渤南低凸起地形坡度陡，只有一種易于剝蝕的巖性（基巖），古溝谷類型繁多， 以V 型溝谷為主，次為U 型溝谷，垂直于物源方向發(fā)育，順古溝谷方向的陡坡帶及陡坡帶下的第一級臺階為有利的沉積體富集區(qū)，古溝谷即是向盆地方向輸送砂體的通道，又指示了古水流的流向，控制著儲層的展布，砂體的差異富集。萊北低凸起物源區(qū)地勢坡度較緩，并受后期構造運動多次改造，古溝谷在地震剖面上特征不明顯，難以識別（圖3）。

圖3 古溝谷地震剖面

3.3 坡折特征

伸展走滑復合斷裂帶對古近紀沉積體系的控制主要表現在三個方面：①郯廬斷裂走滑與東西向控洼伸展斷層控制古近紀的構造古地貌，形成“兩坡三洼三隆”的地貌格局，不僅影響古水流入湖后的流向，也決定了沉積體系的發(fā)育類型及展布規(guī)模；②走滑斷裂派生的北東向次級斷裂與東西向伸展斷裂，控制了坡折帶的發(fā)育，砂體順古溝谷沿坡折帶卸載；③伸展斷裂古近紀持續(xù)活動，控制各層段的沉積，主導砂體發(fā)育的厚度，伸展斷裂下降盤根部是分流河道的主要發(fā)育地帶，砂體展布垂直于伸展斷裂走向富集。

坡折帶的類型及組合樣式復雜多樣，分類方案也較多[7–10]。根據坡折帶的斷裂組合樣式，渤南低凸起坡折類型為單斷陡坡型、斷階型；萊北低凸起坡折帶為斷階緩坡坡折。坡折帶是古地貌中重要的輸砂通道，研究區(qū)內發(fā)育的坡折帶控制相帶的類型和展布特征，渤南低凸起單斷陡坡帶溝谷發(fā)育，優(yōu)勢輸砂方向集中，陡坡型斷階帶砂體富集程度高；斷階緩坡帶溝谷不發(fā)育，緩坡坡折緩而廣，砂體分散，不容易集中，富集程度較低，儲層相對較差，相帶分布范圍小，單期砂體薄。研究區(qū)斷階陡坡型坡折帶發(fā)育多期次的辮狀河三角洲沉積體系，物源充足，砂體非常發(fā)育，緩坡坡折帶發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系。

4 砂體展布規(guī)律

4.1 砂體分布差異性

渤南低凸起西段地形陡，古溝谷發(fā)育且數量多。優(yōu)勢砂體運輸方向為地貌低勢區(qū)，古水流流向集中，近距離搬運，砂體卸載面積大，物源充足，推送距離遠，隨著向洼陷推進含砂率逐漸降低，但整體含砂率高，粒度粗，發(fā)育厚層、中厚層粗砂巖，以砂礫巖、中粗砂巖為主，位置不同，巖性差異較大，陡坡帶古地貌地形坡度陡，砂體富集程度高。36–1–1 井位于扇體主體位置，含砂率約為80.5%，物源供給充足，沙一段揭示了一套粒度粗分選差的厚層砂礫巖儲層，單層砂體厚度可達18.0 m。而在扇端位置的36–2–1 井，以薄層砂巖和泥巖互層為主，巖性以中細砂巖為主，最大厚度為7.5 m； 36–2–w 井位于扇體邊緣，沙一段鉆遇含礫細砂巖、含螺砂屑云巖與含生物碎屑砂巖為主的混合沉積，碳酸鹽巖發(fā)育的最大厚度可達6.0 m。研究表明，遠離物源區(qū)的扇體邊緣，砂巖碎屑物質的間歇性供給，發(fā)育特殊的混合沉積相帶。

萊北低凸起為平緩的斜坡帶地形，寬緩的地質背景，使得砂體較為分散，只在局部富集，且厚度較薄，范圍較小，以粉細砂巖為主，與泥巖薄互層沉積，分選較好。

4.2 沉積相特征

通過對該區(qū)古近紀沉積體系分析表明，渤南凸起溝谷發(fā)育明顯，渤南陡坡帶發(fā)育前積結構的近源辮狀河三角洲沉積（圖4），地震上表現為明顯的前積特征，沉積相帶為快速堆積的近源辮狀河三角洲沉積。萊州低凸起北部坡度緩，主要發(fā)育延伸距離較遠的辮狀河三角洲沉積，地震反射特征呈低角度前積。

4.2.1 陡坡帶辮狀河三角洲

渤南低凸起斷裂下降盤發(fā)育的陡坡帶辮狀河三角洲，物源的輸入主要受陡坡坡折控制，斷裂控制沉積相帶展布。由于陡坡斜坡帶緊鄰邊界斷層，可容納空間大，物源區(qū)供給充分，近源粗碎屑物質沿古水流源源不斷地輸入，補給充足，三角洲范圍廣，面積大，距邊界斷層較近的36–1–1 井，砂體多期垂向疊置，水動力條件強，地震反射特征為高頻連續(xù)反射（圖4）。斜坡帶之下的一臺階，由于地形平緩，可容納空間小，沉積速率慢，表現為中弱振幅低連續(xù)前積反射。36–2–1 井及36–2–w 井位于同一臺階上。

圖4 地震相特征

4.2.2 斷階緩坡控制的辮狀河三角洲

萊北低凸起斷階緩坡背景上發(fā)育了二、三級次級斷裂。緩坡帶古地貌類型的可容納空間相對較小，萊北低凸起的有效物源面積相對較小，辮狀河三角洲沿緩坡帶向黃河口東洼推進，規(guī)模較小，富砂儲層的地震響應特征為中強振幅低頻透鏡狀反射。

4.2.3 扇體邊緣間歇性物源供給發(fā)育混合灘

扇體邊緣帶36–2–w 井沙一段、沙二段鉆遇含礫細砂巖、含螺砂屑云巖與含生物碎屑砂巖為主的混積灘，鏡下可見完整的鮞粒均勻分布。地震特征分析表明，以渤南低凸起為物源的辮狀河三角洲沿伸展斷裂帶推進到北部隆起帶之上，由于遠離物源區(qū)，多期三角洲砂體在沉積物源供給的間歇期，受后期波浪改造作用形成含生物碎屑的混積灘。其展布規(guī)模受古地貌及砂體物源供給控制，分布局限，面積約8.0 km2。這些都充分說明了伸展斷裂帶對該區(qū)古地貌及沉積體系具有明顯的控制作用（圖5）。地震相表現為強振幅高連續(xù)特征。

圖5 沙一段沉積相展布特征

5 結論

（1）渤海黃河口東洼有兩大物源體系，一為北部的渤南低凸起，另一個為南部的萊北低凸起，且都發(fā)育易被侵蝕的前寒武系花崗巖，具有物源供給的能力。

（2）渤海黃河口東洼的沉積砂體富集差異性受物源及古地貌（古溝谷、坡折帶）共同控制。陡坡帶的辮狀河三角洲主要受物源供給能力的影響，混合灘發(fā)育受限于微古地貌的形態(tài)，分布范圍較小；萊北低凸起緩坡斷階帶的供源能力有限，砂體較為分散，只在局部富集。