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歧口凹陷歧深地区沙三段层序地层格架及其演化

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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卷 ( 34, 期 ( 4, 总 ( 127页 ( 529 ~535, 2010, 11( 2010)大地构造与成矿学 2010 -07 -15基金项目 : 中国石油天然气股份有限公司重大专项课题 ( 2008。第一作者简介 : 陈平 ( 1964 - ) , 女 , 副教授 , 能源地质工程专业 。63. 2, 苏俊青3, 陆永潮1, 石万忠1, 林卫兵1, 高勇3, 杜学斌1, 4, 周韬1, 杜民1( 1. 中国地质大学 ( 武汉 ) 构造与油气资源教育部重点实验室 / 资源学院 , 湖北 武汉 430074; 2. 中国科学院地质与地球物理研究所 , 北京 100029; 3. 中国石油 大港油田分公司勘探开发研究院 , 天津 300280; 4. 中国科学院 青岛海洋研究所海洋地质与环境重点实验室 , 山东 青岛 266071)摘 要 : 在对钻井 、录井 、测井 、地震和各种测试资料的综合分析基础上 , 对沙三段层序地层格架进行了系统的研究 。共识别出 4 个层序界面 , 3 个三级层序 , 并在各三级层序内识别出低位体系域 、湖扩体系域和高位体系域 。认为深凹及控凹断裂边缘 3 个体系域发育完整 , 而板桥及歧北次凹斜坡带仅发育退积型湖扩体系域和进积型高位体系域 。在此基础上 , 建立了歧深地区层序地层发育模式 ———陆相单斜断坡带型 ( 西断东缓超 ) 地层格架 , 为研究区有利储集体的预测提供了基础 。关键词 : 歧深地区 ; 沙三段 ; 地层格架 ; 层序模式中图分类号 : 文献标识码 : A 文章编号 : 10012010) 04 是黄骅坳陷中最大的富生烃凹陷 。近年来 , 歧深 1 井沙三段的油气勘探突破 , 预示着在歧深地区深层沙三段中具有巨大的油气勘探潜力 。尽管许多学者对歧口凹陷的古近系地层开展了大量层序地层学研究 ( 苗顺德等 ,2007; 许淑梅等 , 2001; 朱筱敏等 , 2007; 蒲秀刚等 ;2007; 苏俊青等 , 2009) , 但歧深地区沙三段地层由于其埋藏深 , 地震分辨率低 , 钻孔揭露少 , 还未能提炼出可供对比和储层预测的层序地层格架 。本文通过对歧深地区新处理的三维连片地震资料和一些新勘探钻井的精细层序地层学分析 , 对沙三段地层的主要等时界面及层序单元进行了系统识别和划分 , 分析了其内部体系域及其沉积构成 , 结合盆地构造演化及对层序形成的控制 , 建立了歧深地区沙三段等时层序地层格架模式 , 为该区砂分散体系和储层分布预测提供了重要的基础 。1 区域地质背景歧口凹陷是黄骅坳陷中一次级负向构造单元 ,是在中生代盆地基础上发育的新生代陆相伸展型断陷盆地 。歧口地区处于鲁西 、太行 、燕辽三大基底地块的拼接部位 , 与黄骅坳陷一样经历了印支 - 燕山运动和喜山期多次构造变动 , 中生代为地台隆褶 、解体阶段 , 新生代古近纪进入裂谷发育期 , 盆地持续沉降 , 盆缘隆起区持续隆升 , 古地形高差大 , 在深层基底右旋走滑断裂带和区域性伸展滑脱构造背景控制下 , 导致了该区复杂且规律性变化的结构型式 ( 樊敬亮等 , 2004; 王光奇等 , 2003; 何书等 ,2008; 艾能平等 , 2009) 。沙三段沉积时期为歧口凹陷主断陷期 , 具显著的幕式构造演化特征 , 其层序界面和单元的形成及时空展布直接受区内各构造沉降单元的控制 。盆地以湖盆发育为特色 , 沉积了多种类型的湖盆沉积体系 。在沙三段沉积期岩性总体为一套大段暗色泥岩夹成组的砂岩 、砂砾岩 。凹陷530 大地构造与成矿学 第 34 卷区内整体上具北厚南薄 、东厚西薄的特点 。歧深地区位于歧口凹陷中 , 包括歧口凹陷中板桥凹陷 、北大港潜山构造带 、歧北次凹 、南大港潜山构造带等次级构造单元 , 面积约 1200港西断层和大张坨同沉积断层的影响 , 沙三段在北大港潜山沉积的地层厚度小于歧北次陷和板桥凹陷的地层厚度 , 歧北凹陷沉积的地层厚度略大于板桥凹陷的地层厚度( 周立宏等 , 2010; 夏存银等 , 2010) 。图 1 歧深地区沙三段主要等时层序界面和层序单元划分 of in 期 陈平等 : 歧口凹陷歧深地区沙三段层序地层格架及其演化 5312 主要层序界面和层序单元在综合分析钻井录井 、测井 、地震和各种测试资料的基础上 , 对歧深地区沙三段充填沉积中的关键等时界面进行识别和追踪 , 共识别出 4 条层序界面( 图 1) : 中 构造层序 ) 界面 , 层序组 ) 界面 , 层序 )界面 。各层序界面在地震剖面反射结构 、钻测井上均表现出标志性特征 ( 图 2、3) 。2.1 一级层序界面 为基底区域不整合 ( 裂陷型不整合面 ) , 绝对年龄为 42. 4区内凹陷边缘或中心 , 界面之下均呈现为角度不整合超覆于基底之上 , 反映基底曾遭受长期的构造变形和抬升剥蚀 。在地震剖面上主要为中低连续 -不连续的强反射 , 局部表现为高连续的强反射 , 界面之下具明显削截现象 , 前第三系断裂终止于该界面之下 , 是可在全区进行追踪对比的标志性界面 , 对应着歧口凹陷新生代强烈断陷期的开始 ( 图 2) 。削截不整合界面上下岩性变化明显 , 底部多为薄层细纱岩和泥岩 , 覆盖在中生界含砾砂岩 、紫红色泥岩或奥陶系灰岩之上 , 底界面下的氧化渗流红泥或红砂层 ,可作为界面标志层 , 在测井响应上 , 界面上下的不同曲线都发生突变 ( 图 3) 。2.2 二级层序界面 为走滑挤压超覆不整合面 , 绝对年龄为 41震剖面上表现为 “双轴 ”强反射 , 局部变为单轴反射 。该界面在西部斜坡上可见明显的上超 , 界面下地层隆摺 , 断裂终止 ( 图 2) 。在北大港潜山顶部削截下伏 在潜山倾伏端底界具红砂或红泥标志层 , 界面上下测井曲线的幅值变化明显 ( 图 3) 。图 2 歧深地区沙三段主要层序界面地震反射标志特征 of of in 三级层序界面 为伸展滑脱超覆不整合面 ( 沉积间断面 ) , 绝对年龄为 42西部斜坡地震剖面上表现为高连续强反射 , 向凹陷中心逐步变为低连续 - 不连续的较强反射特征 ; 为裂陷型不整合面 ( 破裂不整合面 ) , 绝对年龄为 39.5地震剖面上为高连续的强反射 , 在整个凹陷区内表现为 “双轨 ”, 并可在全区内追踪和对比 , 在斜坡部位被 以钙质灰岩 , 生物灰岩或钙质结壳作为界面标志层 , 测井响应上在界面之上出现尖峰值 , 界面之下曲线平直 ( 图 2、图 3) 。3 层序级别及其充填特征已识别的主要等时界面显示 , 歧深地区沙三段充填沉积为一个包含 2 个层序组 ( 包括沙三 1 - 沙二层序组和沙三 23 层序组 ) 和 3 个层序 ( 包括沙三3 层序 、沙三 2 层序和沙三 1 层序 ) , 与沙二层序一起构成一独立的构造层序 。3.1 沙三 23 层序组沙三 23 层序组介于 包括沙三段的二 、三亚段 , 可划分出 2 个三级层序 , 即沙三 3 层序 ( 和沙三 2 层序( 。其特征为 : ①层序单元在不同次级构造单元发育具明显差异 。在板桥和歧北凹陷层序发育532 大地构造与成矿学 第 34 卷第 4 期 陈平等 : 歧口凹陷歧深地区沙三段层序地层格架及其演化 533比较齐全 , 厚度也相对较大 ; 因潜山的同沉积隆升作用在北大港和南大港潜山沟谷梁的不同部位层序的沉积厚度及其保存程度则有很大的差异 , 侧向变化较大 , 表现为向潜山具较大的削截和地层缺失 ( 图4) ; ②钻测井资料显示沙三 3 层序 ( 和沙三 2层序 ( 岩性均具明显的三分性 , 下段为近岸( 远岸 ) 水下扇浊积水道和重力坝粗碎屑沉积 , 中段为浅海 - 半深湖亚相细粒沉积 , 上段为扇 ( 辨状 ) 三角洲前缘水下分流河道 、近端坝和远端坝沉积 ; ③沉积区沙三 3 层序地层单元沉积厚度一般在 100 ~400m, 沙三 2 层序厚度在 80 ~680m 之间不等 , 均以歧口次凹沉积厚度最大 ( 图 4) 。图 4 歧深地区 跨凹陷典型剖面 ( 沙三段层序地层解释 A of 沙二 - 沙三 1 层序组沙二 - 沙三 1 层序组中沙三 1 层序介于 其特征为 : ①钻测井资料表明区内沙三 1 层序在各次级构造单元主体以较深水湖相泥岩沉积为特征 , 岩性为灰色细砂岩 、泥质砂岩与深灰色泥岩 、砂质泥岩呈不等厚互层 , 向上泥岩减少砂岩增多 。在歧口深凹及板桥凹陷近边缘断裂区该层序底部岩性为厚层砂砾岩 、砂岩或细砂岩 , 代表深凹中远岸深水浊积水道沉积和近源扇三角洲平原亚相沉积 ; ②在深凹及控凹断裂边缘低位体系域 、湖扩体系域和高位体系域发育完整 , 而在板桥及歧北次凹斜坡带则表现出二元体系域结构 , 仅发育退积准层序组构成的湖扩体系域和进积准层序组构成的高位体系域 ; ③沉积区地层单元以歧口次凹沉积厚度最大 , 最厚达 570m, 在北大港和南大港潜山高隆区因剥蚀有减薄或缺失 ( 图 4) 。4 层序地层格架在对歧深地区沙三段构造背景和沉积特征研究的基础上 , 综合分析已有地震剖面 、钻测井等各种资料 , 编制了以横跨构造主轴过井 沉积断面图 , 并对各层序进行了系统的划分和对比 , 建立了歧深地区沙三段层序地层格架 , 为研究区的体系域和沉积体系的恢复 、有利储集体的预测提供了地层对比的基础 。从歧深地区沙三段层序地层格架图 ( 图 5) 中可以看出 : 歧深地区沙三段充填沉积时为一陆相单斜断坡带型 ( 西断东缓超 ) 的半地堑型的层序地层格架 , 沙三段和沙二段构成一个构造层序 ( 或一级层序 ) 。具有如下特征 : ①层序单元侧向变化和沉积滨534 大地构造与成矿学 第 34 卷图 5 歧深地区沙三段单斜断坡带型层序地层格架模式 of of in 如西侧的大张坨断裂和东侧的港西 、港东及白水头断裂 ) 及与主控断裂相伴生的断陷内生长断裂 ,沉积充填主体表现为北大港潜山上的三角洲平原和断凹内 ( 板桥 、歧北次凹 ) 的三角洲前缘 - 湖底扇 -深湖半深湖的沉积特征 ; ②沙二 - 沙三期构造演化幕可细分为两幕 , 其充填响应形成 2 个二级层序( 层序组 ) 即沙三 23 层序组和沙二 - 沙三 1 层序组 。区内区域伸展滑脱地质事件及同期的挤压走滑在沙三段的二个层序组和三个层序中均有很好的响应 , 直接影响了各层序内部体系域和沉积体系的构成 。沙三 23 层序组是凹陷的初始 - 快速 - 减弱 -停滞幕 , 即沙三 3 层序始发育期湖盆开始伸展扩张 ,至沙三 2 层序发育期 , 湖盆萎缩 ; 到沙三 1 时期又开始下一幕的湖盆伸展扩张 ; ③沙三期层序构成样式主要为受构造活动的断坡带控制 , 即层序体系域明显受各断陷的同生生长的边界或隆起断裂控制 , 其中板桥凹陷的沉积充填明显受到西侧沧县断阶带的断裂系统控制 , 歧北凹陷由西侧的港东和港西断裂系统控制 , 由于该类断裂系统的高生长性 , 使得沿该断裂带沉积厚度大 , 不仅控制了凹陷内的沉积物( 或残留沉积物 ) 的分布范围 , 而且还控制了层序内部沉积体系的分布 、沉积环境和湖水水深变化 。5 结 论( 1) 歧深地区沙三段共识别出 4 条层序界面 :中 构造层序 ) 界面 , 层序组 )界面 , 层序 ) 界面 。各层序界面在地震剖面反射结构 、钻测井上均表现出标志性特征 。( 2) 深凹区及控凹断裂边缘低位体系域 、湖扩体系域和高位体系域发育完整 , 板桥及歧北次凹斜坡带仅发育退积型湖扩体系域和进积型高位体系域 。( 3) 层序构成经历了两幕演化 , 第一幕 ( 沙三 23层序组 ) , 第二幕 ( 沙二 - 沙三 1 层序组 ) , 每幕为典型陆相伸展断陷盆地的沉积充填过程 , 反映了湖盆从浅到深再变浅的沉积过程 。参考文献 :艾能平 , 任建业 , 祁鹏 , 史双双 , 佟殿君 , 胡德胜 . 2009. 歧口凹陷伸展滑脱构造系统的厘定及其地质意义 . 大地构造与成矿学 , 33( 3) : 343 -351.樊敬亮 , 黄志全 , 樊卫花 . 2004. 歧口凹陷新生代构造演化与油气 . 吉林大学学报 ( 地球科学版 ) , 34( 4) : 536 -541.何书 , 杨桥 , 王家鼎 .2008. 黄骅坳陷中区断裂系统分形研究 .大地构造与成矿学 , 32( 4) : 455 -461.第 4 期 陈平等 : 歧口凹陷歧深地区沙三段层序地层格架及其演化 535苗顺德 , 冯有良 , 李秋芬 . 2007. 黄骅坳陷歧口凹陷古近系层序地层格架及其特征分析 . 现代地质 , 21( 14) : 697-704.蒲秀刚 , 吴永平 , 周建生 , 杨池银 , 廖前进 , 周立宏 , 肖敦清 , 查明 , 柳飒 . 2007. 歧口凹陷岩性地层油气藏特征及勘探潜力 . 石油学报 , 28( 2) : 35 -39.苏俊青 , 赵厚祥 , 钱茂路 , 李红星 , 于超 , 魏永生 , 刘安元 .2009. 歧口凹陷湖盆特征及对油气成藏控制作用研究 .新疆地质 , 27( 4) : 383 -386.王光奇 , 漆家福 , 岳云福 . 2003. 歧口凹陷及周缘新生代构造的成因和演化 . 地质科学 , 38( 2) : 230 -240.夏存银 , 廖远涛 , 黄传炎 , 陈思 , 任培罡 , 廖计华 . 2010. 渤海湾盆地歧口凹陷第三纪构造特征的自相似性及其沉积响应特征分析 . 石油天然气学报 , 32( 1) : 165 -169.许淑梅 , 翟世奎 , 李三忠 , 周立宏 . 2001. 歧口凹陷滩海区下第三系层序地层分析及沉积体系研究 . 沉积学报 , 19( 3) : 363 -367.周立宏 , 肖敦清 , 蒲秀刚 , 李洪香 . 2010. 岩性油气藏陆相断陷湖盆复式叠合油气成藏与优势相富集新模式 ———以渤海湾盆地歧口凹陷为例 . 岩性油气藏 , 22( 1) : 7 -11.朱筱敏 , 董艳蕾 , 郭长敏 , 钟大康 . 2007. 歧口凹陷沙河街组一段层序格架和储层质量分析 . 沉积学报 , 25( 6) :934 -940.in of 2, 4, U 1. 30074, 2. 00029; 3. 4. 66071, is a in In of on of 4 be In be of in of a is of model
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