勝坨北帶沙河街組砂礫巖體物源分析

安 潔

(石油化工管理干部學(xué)院 技術(shù)培訓(xùn)部,北京 102218)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

勝坨油田位于東營凹陷北部陡坡帶,北起陳家莊凸起,南至中央隆起帶,西鄰利津洼陷,東至民豐凹陷,勘探面積約230 km2,整體位于坨莊-勝利村-永安鎮(zhèn)二級構(gòu)造斷裂西段(圖1),屬于油源豐富、油氣封閉條件好的牽引背斜構(gòu)造油氣藏[1-4]。在沙河街組沉積時期,勝坨北帶發(fā)育近岸水下扇、湖底扇等砂礫巖沉積。對碎屑巖來說,物源分析有助于恢復(fù)沉積物搬運(yùn)路徑和沉積盆地的演化歷史[5-7],從而進(jìn)一步深化對沉積成藏的認(rèn)識。

圖1 東營凹陷構(gòu)造位置

勝坨地區(qū)沙河街組自下而上可以分為四段,即沙四段、沙三段、沙二段和沙一段,其中沙四段又可以進(jìn)一步劃分為沙四上亞段和沙四下亞段。沙三-沙四段沉積時期,物源體系受構(gòu)造影響存在差異,勝北斷層和坨94斷層在沙四下亞段晚期開始發(fā)育至沙四上亞段持續(xù)活動,屬于生長斷層,因此,在沙四下亞段早期沉積作用主要受控于陳南斷裂沙四下亞段晚期受陳南斷裂及勝北斷層雙重影響。(圖2)。

2 古地貌的特征

東營凹陷北部陡坡帶具有溝梁相間的古地貌特征,勝北地區(qū)目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的古沖溝主要有寧海古沖溝和坨121古沖溝(圖3)。在勝北斷層下降盤,寧海古沖溝又分化為東、西兩支古沖溝。對應(yīng)這些古沖溝,在勝北斷層附近發(fā)育了一系列來自陳家莊凸起的近岸水下扇、扇三角洲和湖底扇等砂礫巖體,如對應(yīng)寧海古沖溝的坨71砂礫巖體、對應(yīng)坨121古沖溝的坨76砂礫巖扇體,這些扇體都具有油氣富集的有利條件。古沖溝的存在為陳家莊凸起向盆地的物源供應(yīng)提供了必要的通道。同時,這種溝梁相間、溝扇對應(yīng)的分布模式為尋找和追蹤砂礫巖體油藏提供了重要的理論依據(jù)。

圖2 勝坨地區(qū)沙四-沙三中南北向構(gòu)造演化剖面

受邊界斷層活動的繼承性和橫向不均衡性的控制,勝坨地區(qū)北部陡坡帶自西向東共發(fā)育4條溝、5道梁,溝內(nèi)發(fā)育4個較大型扇群。其中研究區(qū)東側(cè)的勝北斷層上升盤北部共發(fā)育3條溝,即坨104溝、坨75溝、坨105溝,與之對應(yīng)的3個扇分別是坨126扇、坨125扇、坨121扇;研究區(qū)西側(cè)坨94斷層上升盤北部發(fā)育1條溝,與之對應(yīng)的為坨西扇(圖4)。

圖3 東營凹陷北部陡坡帶基巖古地形圖

圖4 勝坨北帶溝扇發(fā)育情況示意圖

3 巖屑類型對比研究

來自于不同物源區(qū)的沉積物其巖屑類型會存在顯著差異。通過對研究區(qū)內(nèi)多口探井的巖屑類型統(tǒng)計,判斷研究區(qū)分為東西兩套物源體系,其中勝北斷層上升盤表現(xiàn)為兩種巖屑組合類型,一種為巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑類型含量較高而沉積巖巖屑類型較低的雙峰型,另一種為巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑類型含量較低而沉積巖巖屑類型較高的單峰型,分別位于勝北斷層西側(cè)和東側(cè)。勝北斷層下降盤西側(cè)沉積物巖屑類型與上升盤西側(cè)相似,坨764繼承了上升盤坨125、坨144井等特征,表現(xiàn)為巖漿巖含量較高,其次是變質(zhì)巖,沉積巖的含量最少;勝北斷層下降盤東側(cè)與上升盤東側(cè)相似,坨76、坨732井繼承了上升盤坨137井、坨128井的特征,表現(xiàn)為變質(zhì)巖巖屑含量較高,巖漿巖與沉積巖巖屑含量較少。因此表明,勝北斷層下降盤沉積物主要來源于其上升盤(圖5)。

圖5 勝坨地區(qū)沙三中-沙四段巖屑特征

坨94斷層上升盤巖屑類型表現(xiàn)為變質(zhì)巖為主的單峰型,其下降盤沉積物巖屑類型與上升盤相似,坨710井、坨716井、坨719井繼承了上升盤坨167井、坨134井的特點(diǎn),表現(xiàn)為變質(zhì)巖巖屑含量最高,沉積巖巖屑次之,巖漿巖巖屑最少。表明坨94斷層下降盤的沉積物主要來自于其上升盤,即坨西扇(圖5)。

4 特征元素含量比值

特征元素法的理論基礎(chǔ)是黏土及粉砂級全巖樣品可以反映沉積物的物源,這種方法可以有效地避免礦物組成及水動力等因素影響,從而突出物源信息[8-11]。

4.1 研究樣品及資料來源

主要選取研究區(qū)19口井近111個樣品的ICP-AES(電感耦合等離子矩——原子發(fā)射光譜分析)法所測得的Zn、Co等13種元素的分析化驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果選取了Ni/Co等10個特征元素比值作為物源示蹤指標(biāo)。

4.2 特征元素含量比值分布模式

通過繪制沉積區(qū)特征元素比值分布圖確定物源方向。通過對研究區(qū)19口井分別計算Ni/Co、V/Co等比值,繪制研究區(qū)的特征元素分布圖,得到以下結(jié)論(圖6):

(1)研究區(qū)東側(cè)勝北斷層上下盤發(fā)育的砂礫巖扇體其特征元素表現(xiàn)為單峰型,Mg/Mn比值為高值,一般大于60,其他比值均小于5。

(2)研究區(qū)西側(cè)坨94斷層上下盤發(fā)育的砂礫巖扇體其特征元素表現(xiàn)為弱雙峰型或三峰型,Mg/Mn、Al/Mg比值為高值,其中Mg/Mn比值最高,一般大于10但小于40,與東部物源特征元素含量比值分布模式相比,Mg/Mn比值相對較小,Fe/K和Al/Na的比值略有上升。

5 砂礫巖百分含量

通過繪制沉積巖層砂礫巖的百分含量判斷物源和古水流方向。坨94斷層上升盤發(fā)育的砂礫巖體來自其北部凸起,物源方向?yàn)槟媳弊呦蚧蛭鞅?東南走向,勝北斷層上升盤的砂礫巖體來自于陳家莊凸起,物源方向大體一致,都為南北向(圖7)。坨94斷層下降盤的砂礫巖扇體均來源于其上升盤,勝北斷層下降盤的砂礫巖扇體均來源于其上升盤或與上升盤對應(yīng)的陳家莊凸起。

圖6 勝坨地區(qū)沙四段特征元素含量比值分布模式

圖7 勝坨地區(qū)沙四段物源方向

6 物源體系特征

通過以上沙三中-沙四段沉積時期的構(gòu)造背景、古地貌特征以及沉積特征的分析,建立該地區(qū)物源模式(圖8)。勝北斷層對應(yīng)的勝坨北部共發(fā)育3個大型的古沖溝,坨94斷層對應(yīng)的勝坨北部上升盤共發(fā)育一個大型古沖溝,上升盤發(fā)育的4個大型砂礫巖砂體與四扇有溝扇對應(yīng)的關(guān)系。根據(jù)砂體形態(tài)和巖屑類型及特征元素分析并結(jié)合砂礫巖含量的變化發(fā)現(xiàn),四扇中坨西扇與坨東三扇差異較大,坨東三扇雖有差異,但并不明顯,扇體規(guī)模受古沖溝規(guī)模的影響,即大溝對大扇,小溝對小扇的特點(diǎn)。下降盤發(fā)育的砂礫巖砂體與上升盤有一一對應(yīng)的關(guān)系(圖8),這些砂礫巖體均是由上升盤的砂礫巖體滑塌至下降盤形成。

圖8 勝坨地區(qū)沙四-沙三物源模式圖

7 結(jié) 論

(1)勝坨地區(qū)上升盤古地貌具有溝梁相間的特點(diǎn),其上發(fā)育的砂礫巖體具有溝扇對應(yīng)的特點(diǎn),北部陡坡帶自西向東共發(fā)育了4條溝、5道梁,溝內(nèi)發(fā)育了4個較大型扇群。勝北斷層上升盤北部共發(fā)育3個古沖溝:即坨104溝、坨75溝、坨105溝,其中坨75溝規(guī)模較小,與3個古沖溝相對應(yīng)的3個扇分別是坨126扇、坨125扇、坨121扇;坨94斷層上升盤北部發(fā)育了一個坨西古沖溝,與之對應(yīng)的為坨西扇。扇體的大小規(guī)模與古沖溝的規(guī)模一一對應(yīng)。

(2)通過巖屑類型對比、特征元素含量比值以及砂礫巖含量幾種方法分析認(rèn)為,勝北斷層上升盤的砂礫巖體來自于陳家莊凸起,物源方向大體為南北向,下降盤的砂礫巖扇體均來源于其上升盤或與上升盤對應(yīng)的陳家莊凸起。坨94斷層上升盤發(fā)育的砂礫巖體來自其北部凸起,下降盤的砂礫巖扇體均來源于其上升盤,即坨西扇。