東營凹陷東營三角洲沙三段中亞段古地貌特征及其對沉積的控制

劉軍鍔，簡曉玲，康 波，蘇 明，杜學(xué)斌

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢430074；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015；3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州510760；4.中國科學(xué)院廣州能源研究所，廣東廣州510640）

東營凹陷東營三角洲沙三段中亞段古地貌特征及其對沉積的控制

劉軍鍔1，2，簡曉玲3，康 波1，蘇 明4，杜學(xué)斌1

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢430074；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015；3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州510760；4.中國科學(xué)院廣州能源研究所，廣東廣州510640）

東營凹陷沙三段中亞段發(fā)育9期特征明顯的三角洲進積單元，古地貌對三角洲進積單元的控制作用明顯。利用東營凹陷豐富的鉆井和高精度三維地震數(shù)據(jù)，采用適用于該區(qū)的定量高精度古地貌恢復(fù)方法——濱線軌跡法，來重建研究區(qū)9期三角洲進積單元的古地貌特征，并揭示古地貌對沉積的控制作用。研究結(jié)果表明，東營三角洲在沙三段中亞段沉積時期古地貌整體呈現(xiàn)南緩北陡、斜坡向西遷移的特征。沉積體的分布范圍和沉積樣式與古地貌特征具有良好的耦合關(guān)系：三角洲沉積主要沿著東部和東南部凸起逐漸向湖盆推進，受物源供給能力和古地貌特征的影響，三角洲朵體沿斜坡向西延伸；深洼區(qū)主要發(fā)育半深湖—深湖相沉積，在坡度較大的斜坡前端沉積物易發(fā)生失穩(wěn)而形成濁積砂體。

古地貌特征三角洲進積單元沙三段中亞段東營三角洲東營凹陷

古地貌特征是構(gòu)造變形、沉積充填、差異壓實和風(fēng)化剝蝕等因素的綜合表征，特別是構(gòu)造活動往往會導(dǎo)致盆地的面貌發(fā)生整體的變化［1］。古地貌恢復(fù)及分析的研究起步于20世紀50年代，經(jīng)過近60 a的發(fā)展，古地貌恢復(fù)已經(jīng)成為沉積盆地分析的重要組成部分，在重現(xiàn)盆地原始構(gòu)造格局、揭示物源體系及沉積物供給、探討沉積體系類型及空間配置等方面具有重要的指示意義［2-6］。近年來，古地貌恢復(fù)技術(shù)表現(xiàn)為多學(xué)科交叉、多因素控制、半定量—定量分析、正反演相結(jié)合的特征，不僅在精度上有了很大的提高，而且能夠較為直觀地展現(xiàn)古地貌特征對沉積體系的控制［7-9］。筆者選取東營凹陷東營三角洲沙三段中亞段為研究對象，基于對研究區(qū)豐富錄井、鉆井和高精度地震數(shù)據(jù)的解釋和對比，建立區(qū)域高精度層序地層格架；采用濱線軌跡法，重建沙三段中亞段9期三角洲進積單元的古地貌特征；將不同時期的沉積體系與古地貌特征進行疊合，分析二者在時空配置上的耦合關(guān)系；研究結(jié)果不僅能夠直觀地揭示古地貌特征對沉積體的控制作用，而且將為東營凹陷東營三角洲的油氣勘探和有利砂體的預(yù)測提供地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東營凹陷位于渤海灣裂谷盆地濟陽坳陷東南部，是一個大型的寬緩箕狀凹陷［10］，其北以陳家莊凸起和濱縣凸起為界與沾化凹陷相鄰，東北部為青坨子凸起，東與青東凹陷溝通，西為青城凸起，南與魯西隆起和廣饒凸起相鄰，是一個四周有凸起環(huán)繞的晚白堊世—新近紀斷—拗復(fù)合盆地。該凹陷具有北斷南超、盆地基底北陡南緩的特點［11-12］。東營三角洲位于東營凹陷的東部，是凹陷內(nèi)沙三段沉積時期的重要沉積體系。前期研究表明，東營三角洲砂體及其相關(guān)的濁積砂體是凹陷內(nèi)重要的油氣儲集體，蘊含著豐富的油氣資源，成為目前凹陷內(nèi)油氣勘探的重要領(lǐng)域［13-17］。前人對東營三角洲的古地貌恢復(fù)工作也做了初步的研究，如利用層拉平方法對東營三角洲發(fā)育區(qū)進行了古地貌特征的描述和分析①。近年來，隨著東營凹陷油氣勘探工作的逐漸推進，特別是豐富的鉆井資料和大連片三維地震數(shù)據(jù)的采集，使得可以對沙三段中亞段沉積時期的東營三角洲進行高精度的層序地層劃分。通過對錄井、測井和高分辨率三維地震資料的解釋，能夠建立研究區(qū)的三級層序地層格架，在此基礎(chǔ)之上，通過對比三角洲進積形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)成特征，對沙三段中亞段沉積時期的三角洲進積單元進行重點解剖，共劃分出9個四級層序，分別對應(yīng)9個三角洲進積單元（Z1—Z9）（圖1）。

圖1 東營凹陷沙三段中亞段沉積時期東營三角洲進積單元剖面

2 古地貌特征

利用濱線軌跡法研究思路和工作流程［18-19］，分別計算了9期三角洲進積單元的沉積厚度、可容納空間和古水深，其中沉積厚度反映了沉積物堆積的平面展布形態(tài)，可間接指示主要的物源方向和相對供給能力的強度；可容納空間代表了沉積物潛在的沉積空間；古水深則直接反映了當時的古地形特征，其作為可容納空間和沉積物供給的綜合結(jié)果，能夠較為直觀地再現(xiàn)各進積單元沉積時期的古地貌形態(tài)［19］。利用濱線軌跡法恢復(fù)古地貌的具體工作流程為：從地震數(shù)據(jù)中獲取9期三角洲進積單元頂界面層位數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的錄井和測井資料得到其巖石物性參數(shù)進行回剝處理，得到各期三角洲進積單元的原始沉積厚度及濱線軌跡，所得出的濱線軌跡其垂向增量加上各點差異沉降校正量即為各點的可容納空間，可容納空間減去原始沉積厚度就是三角洲進積單元沉積時的古水深，即三角洲進積單元形成的古地貌形態(tài)。

平面上，研究區(qū)南部較緩，地形由物源區(qū)向凹陷內(nèi)部逐步平緩；北部較陡，地形變化明顯。斜坡位置逐漸向盆地西部遷移，凹陷內(nèi)部的深洼區(qū)也不斷向西遷移，范圍越來越小，深度也越來越淺。

垂向上，Z9—Z7沉積時期，研究區(qū)主要表現(xiàn)為深洼地貌，最深處可達180 m以上。青坨子凸起西、南部的深洼地形逐漸明顯，至Z7沉積時期已形成沿北部陡坡帶、青坨子凸起、南部緩坡帶深水區(qū)和研究區(qū)西部的深洼環(huán)帶地貌。北部陡坡帶的深大斷裂對此處的地貌影響巨大，在演化的過程中始終保持著深洼地貌；而在陳家莊凸起中東部，地勢相對較高，因此表現(xiàn)為沿斜坡向盆地中部逐漸過渡的低洼地形。Z6—Z4沉積時期，研究區(qū)的洼陷地貌逐漸縮小，湖盆整體水深變淺（Z4沉積時期僅為50～100 m），凹陷東部的平原范圍逐漸擴大，整體古地貌格局由民豐洼陷及利津洼陷2個深洼區(qū)（Z6進積單元）向北部斷裂—南部深水—西部斷裂的三叉深洼區(qū)（Z5進積單元），再向相互分割的淺洼區(qū)（Z4進積單元）過渡。Z3—Z1沉積時期，湖盆逐漸被沉積物填滿，總體為平原地貌，顯示為過補償區(qū)域，洼陷地形零星分布在研究區(qū)的西部，深度一般較小。

3 古地貌對三角洲進積單元的控制

古地貌形態(tài)制約著盆地的可容納空間，從而影響著沉積物的體積分配和相分異作用，進而決定了沉積體系在平面上的展布及垂向上的組合規(guī)律。在沙三段中亞段沉積時期，東營凹陷東營三角洲沙三段中亞段古地貌特征可劃分為3個階段：初始蘊育階段、明顯進積階段和過補償階段，不同階段對三角洲進積單元表現(xiàn)出不同的控制作用。

初始蘊育階段 初始蘊育階段對應(yīng)Z9—Z7沉積時期（圖2）。該階段湖盆范圍比較廣泛，水深較大，主要發(fā)育深湖—半深湖相，三角洲朵體初始發(fā)育，為三角洲前緣亞相，主要是在凹陷東部的隆起上發(fā)育小型的三角洲，延伸不遠，并且橫向發(fā)育也很有限。三角洲朵體由盆地周緣的隆起區(qū)沿著斜坡不斷向湖盆推進，朵體規(guī)模隨之逐步擴展。該階段發(fā)育大量的濁積砂體，受斜坡影響在三角洲前端形成。Z9沉積時期，濁積砂體主要集中在牛莊洼陷、民豐洼陷及利津洼陷周緣的斜坡位置分布；Z8沉積時期，濁積砂體零散地分布在湖盆內(nèi)；Z7沉積時期，坡折位置稍向西遷移，斜坡的坡度也有所增加，濁積砂體由零散分布變成集中分布于深洼區(qū)，主要分布于研究區(qū)的中東部、牛莊洼陷北部及民豐洼陷、中央隆起帶附近。

明顯進積階段 明顯進積階段對應(yīng)Z6—Z4沉積時期（圖2），為三角洲明顯發(fā)育時期。該階段湖盆范圍以較大幅度向研究區(qū)西部縮小，逐漸呈北北東向條帶狀展布，水深明顯減小，斜坡的位置逐漸向西遷移，斜坡的坡度急劇減小。三角洲朵體由物源隆起區(qū)隨坡折位置不斷向湖盆延展，延伸的范圍越來越廣，主要為三角洲平原及三角洲前緣亞相，其前端湖盆內(nèi)發(fā)育小范圍零星分布的濁積砂體。

過補償階段 過補償階段對應(yīng)Z3—Z1沉積時期（圖2）。該階段水體范圍縮至西北部，研究區(qū)主要為過補償區(qū)，主要發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣亞相。三角洲朵體繼續(xù)向西進積，橫向上延伸較廣，連片發(fā)育，幾乎已占據(jù)整個研究區(qū)。

圖2 東營凹陷沙三段中亞段9期三角洲進積單元古地貌與沉積體系疊合

4 沉積模式

研究區(qū)沙三段中亞段主要的物源區(qū)為東北部的青坨子凸起以及東南部的濰北凸起和廣饒凸起。沙三段中亞段沉積時期，沉積物物源供給充足，隨著凸起區(qū)向湖盆不斷地提供物源和古水深的逐漸減小，斜坡以南緩北陡的特征不斷向西部的湖盆內(nèi)遷移，從而控制了三角洲進積單元的時空分布。隨著三角洲的不斷進積，研究區(qū)東北部的三角洲沉積體系與東南部的三角洲沉積體系逐漸連成一體。西部凹陷（即三角洲沉積物的前部區(qū)域）水體深度較大，一般發(fā)育以灰色泥巖或砂質(zhì)泥巖為代表的半深湖—深湖相沉積，由于研究區(qū)內(nèi)三角洲進積作用明顯，特別是在三角洲前端往往具有較快的沉積堆積速率，當坡度不斷增大達到一定角度時，三角洲進積單元所攜帶的大量沉積物將沿著斜坡在重力誘導(dǎo)下發(fā)生沉積物失穩(wěn)，以濁積砂體的形式在深湖—半深湖區(qū)沉積下來（圖3）。

圖3 東營凹陷沙三段中亞段東營三角洲沉積模式

5 結(jié)論

東營凹陷東營三角洲在沙三段中亞段沉積時期共劃分出9個四級層序，對應(yīng)9個三角洲進積單元。利用濱線軌跡法恢復(fù)了9期三角洲進積單元的古地貌，其總體特征表現(xiàn)為：研究區(qū)地形南部較緩，由物源區(qū)向凹陷內(nèi)部逐步平緩，隆凹的差異性不明顯；北部較陡，地形變化明顯；斜坡位置逐漸向盆地西部遷移，湖盆范圍也不斷向西遷移，范圍越來越小，深度也越來越淺。

不同的地貌特征控制了不同沉積體系的空間展布，三角洲沉積體系主要沿著東部和東南部物源凸起區(qū)向湖盆推進，隨著物源不斷往西部供給，坡折位置逐漸向西遷移，古地貌逐漸平緩，三角洲朵體順著斜坡在橫向上不斷地延展。湖盆區(qū)主要發(fā)育深湖—半深湖相；物源越過三角洲沉積體系，在坡度較大的斜坡上，沉積物由于重力作用而滑塌，從而在斜坡前端的深湖—半深湖中形成濁積砂體。

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編輯經(jīng)雅麗

TE111.3

：A

：1009-9603（2014）01-0020-04

2013-11-22。

劉軍鍔，男，高級工程師，在讀博士研究生，從事油氣地質(zhì)研究。聯(lián)系電話：（0546）8715030，E-mail：ljelyx@163.com。

國家油氣重大專項“渤海灣盆地東營凹陷勘探成熟區(qū)精細評價示范工程”（2008ZX05051）。

①李家強.層拉平方法在沉積前古地貌恢復(fù)中的應(yīng)用——以濟陽坳陷東營三角洲發(fā)育區(qū)為例.油氣地球物理，2008，6(2)：46-49.