東營(yíng)凹陷古近系沙三段沉積相類(lèi)型及其分布特征

東營(yíng)凹陷古近系沙三段沉積相類(lèi)型及其分布特征

1古近紀(jì)當(dāng)前東海域群河?xùn)|凹陷是渤海盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷南部的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。東西長(zhǎng)90公里，東北高65公里，面積約5000公里。在古近紀(jì)時(shí)期,東營(yíng)凹陷為四周有凸起環(huán)繞的箕狀斷陷盆地,具有北斷南超的特點(diǎn)。內(nèi)部包括北部陡坡帶、利津洼陷、民豐洼陷、中央隆起帶、牛莊洼陷、博興洼陷及南部緩坡帶等二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。2沉積體系及沉積相通過(guò)40余口探井的巖心觀察以及大量地震、測(cè)井等資料的詳細(xì)分析,認(rèn)為東營(yíng)凹陷沙三期發(fā)育三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇、濱淺湖、半深湖和深湖等7種沉積相。2.1東緣多步性盆地群研究區(qū)的三角洲包括軸向的東營(yíng)三角洲和高青三角洲以及南部緩坡帶的金家三角洲等,其中以東營(yíng)三角洲最為典型。從湖盆的演化階段來(lái)看,東營(yíng)三角洲從沙三早期到沙三晚期自東南向西北不斷向湖盆內(nèi)進(jìn)積,至沙三晚期整個(gè)牛莊洼陷以及中央隆起帶、利津洼陷和博興洼陷的部分地區(qū)都被東營(yíng)三角洲所覆蓋。高青三角州發(fā)育于東營(yíng)凹陷青城凸起的東部、博興洼陷之中,其發(fā)展演化與東營(yíng)三角洲具同步性。但由于博興洼陷早期特有的持續(xù)沉降,以及高青三角洲入盆口的生長(zhǎng)坡折帶,使得高青三角州的平面遷移弱、垂向加積強(qiáng),主體顯示為自西向東遷移的特征。三角洲的巖性主要為中、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖以及灰色、深灰色泥巖等,并具有較多的碳質(zhì)頁(yè)巖及碳化植物碎片夾層,發(fā)育各種類(lèi)型的層理,C-M圖上主要由PQ,QR,RS3段組成;垂向上為向上變厚變粗的序列,從下向上依次由前三角洲亞相泥巖、粉砂巖變化為三角洲前緣亞相的中—細(xì)砂巖夾泥巖,再變?yōu)槿侵奁皆瓉喯嗟闹猩皫r、細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖,電測(cè)曲線(xiàn)上從下到上也依次為平直基線(xiàn)—指形—漏斗形一箱形—鐘形—齒形,反映了三角洲不斷前積的特點(diǎn)(圖2)。此外,在三角洲平原亞相中可見(jiàn)到Macaronichnus,Plano-lites和Rhizoliths的遺跡化石組合,三角洲前緣亞相中可見(jiàn)到Macaronichnus,Planolites,Monocraterion和Skolithos的遺跡化石組合。2.2雜色礫巖沉積相東營(yíng)凹陷北部陡坡帶古近紀(jì)溝梁相間,沙三期扇三角洲沿北部凸起邊緣廣泛發(fā)育,除此以外,沙三中、晚期南部緩坡帶的局部地區(qū)也有所發(fā)育。研究區(qū)的扇三角洲具有近緣、坡陡、快速沉積的特點(diǎn),可將其分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前扇三角洲3個(gè)亞相區(qū),其中主要發(fā)育前緣亞相(圖3)。扇三角洲平原亞相以大套的雜色礫巖、砂礫巖、砂巖為主,夾紅褐色、紫雜色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。其中礫巖礫石成分復(fù)雜、分選磨圓差、碎屑(砂、礫)支撐,發(fā)育塊狀層理和粒序?qū)永怼２糠志慰梢?jiàn)到帶氧化圈的礫石和直立的片麻巖礫石,反映了暴露環(huán)境沉積和近緣快速堆積的特點(diǎn)。扇三角洲平原亞相在沙三段不是很發(fā)育,僅在濱南利津斷裂帶附近可以見(jiàn)到。扇三角洲前緣亞相以大套的灰色、灰綠色礫狀砂巖、含礫砂巖;砂礫巖和中粗砂巖為主,夾薄層粉砂巖、泥巖;砂礫巖結(jié)構(gòu)成熟度低、雜基支撐,顆粒多為次棱角狀,分選差—中等;沉積物粒度概率曲線(xiàn)具有反映重力流沉積的單段式及反映牽引流沉積的兩段式和三段式的雙重特征;SP曲線(xiàn)以高幅箱形、齒化箱形、鐘形和高幅指形為主;發(fā)育平行層理、槽狀層理、楔狀層理、沙紋層理、波狀層理以及沖刷構(gòu)造和滑塌變形構(gòu)造。前扇三角洲亞相已經(jīng)延伸到深湖—半深湖之中,沉積物以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和油頁(yè)巖為主,可見(jiàn)水平層理、塊狀層理及生物擾動(dòng)構(gòu)造,電測(cè)曲線(xiàn)為低幅值曲線(xiàn)。2.3近岸水下扇巖石學(xué)特征近岸水下扇是發(fā)育在斷陷盆地陡坡帶控盆邊界斷層下降盤(pán)的砂礫巖體,斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)以及斜坡上部補(bǔ)給水道或湖緣峽谷的存在是近岸水下扇形成的重要條件之一。它直接形成于深湖—半深湖環(huán)境中,具有近物源、近距離搬運(yùn)、分選差等特點(diǎn)。近岸水下扇的巖石類(lèi)型主要包括礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖、細(xì)砂巖和深灰色泥巖。礫石成分復(fù)雜,以灰?guī)r為主,亦有泥礫、碎屑巖礫石,多在1～5cm間,最大可達(dá)15cm;磨圓差,多為次棱角狀,反映近源快速堆積的特點(diǎn)。近岸水下扇垂向上具有向上變細(xì)的正旋回結(jié)構(gòu)(圖4),常見(jiàn)沖刷構(gòu)造、強(qiáng)烈的同生變形構(gòu)造以及小型的同生正斷層等斷裂活動(dòng)的遺留標(biāo)志。近岸水下扇自然電位曲線(xiàn)上表現(xiàn)為中幅度箱形、齒化鐘形、齒形及低幅度指形;地震剖面上為連續(xù)性差、變振幅或雜亂反射丘狀,向盆地方向過(guò)渡為弱振幅、平行—亞平行反射地震相。2.4湖底扇相垂向?qū)有蚝咨认嘣谏橙胃鱾€(gè)時(shí)期均有發(fā)育。在洼陷內(nèi)部深水區(qū),由于三角洲前緣的重力滑塌作用和深水扇三角洲遠(yuǎn)端的洪水濁流沉積作用,可以形成湖底扇沉積(圖5)。在中央隆起帶上遠(yuǎn)離物源區(qū)的地方,由于斷層的存在,也可以形成這種濁積砂體。湖底扇相垂向?qū)有虮憩F(xiàn)為推進(jìn)式復(fù)合疊置的向上變厚變粗層序;其特點(diǎn)是扇相砂體、砂礫巖體與深水泥頁(yè)巖間互出現(xiàn),相應(yīng)的巖石類(lèi)型為顆粒支撐或雜基支撐的礫巖、砂礫巖—卵石質(zhì)砂巖或塊狀砂巖—典型濁積巖;總的變化趨勢(shì)是溝道濁積巖減少,典型濁積巖增加,呈現(xiàn)連續(xù)變化的過(guò)程。2.5地表泥質(zhì)及沉積相濱淺湖相位于湖盆邊緣至波基面以上的地帶,水體深度不大或周期性暴露地表,水動(dòng)力條件復(fù)雜,沉積物受波浪和湖流作用的影響較強(qiáng),巖性為灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾暗色碳質(zhì)頁(yè)巖、灰色泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖,發(fā)育有Scoyenia和Beaconites的痕跡組合,且伴生泥裂。2.6浮游生物地層研究區(qū)半深湖、深湖相沉積在沙三早、中期最為發(fā)育,巖性為暗色泥巖、油頁(yè)巖,發(fā)育水平層理,常見(jiàn)介形蟲(chóng)等浮游生物化石,保存完好。黃鐵礦是常見(jiàn)的自生礦物,多呈分散狀分布于暗色泥巖中。3沉積相平面分布特征3.1沉積相平面分布圖編制為了客觀、準(zhǔn)確地反映東營(yíng)凹陷沙三期沉積相的平面分布特征,根據(jù)大量巖心觀察和砂巖、砂礫巖資料統(tǒng)計(jì),初步確定了沉積相平面分布的編圖原則和方法。這一方法可概括為以取心井段和單井沉積相分析為立足點(diǎn),以連井沉積相分析為橋梁,以砂巖百分含量和砂礫巖百分含量為依據(jù),由點(diǎn)到線(xiàn)、由線(xiàn)到面,定量編制不同時(shí)期的沉積相平面分布圖,進(jìn)而查明有利砂體的展布位置。編圖的原則充分考慮了砂巖百分含量、砂礫巖百分含量的地質(zhì)意義以及各類(lèi)沉積相發(fā)育的構(gòu)造帶位置和形成機(jī)制(表1),據(jù)此編制不同時(shí)期基本定量的沉積相平面分布圖。在這種沉積相平面分布圖中,各環(huán)境單元的確定主要依據(jù)確切的定量資料,與過(guò)去的“示意性”沉積相圖不同,相邊界是由定量數(shù)據(jù)確定的,這就使東營(yíng)凹陷的沉積相研究發(fā)展到了定量化階段,亦使得編圖方法更具有可操作性。3.2半深湖-深湖地區(qū)沙三早期以深湖、半深湖沉積為主,湖盆分為東、西兩個(gè)沉積中心。濱淺湖在南部緩坡沿盆地邊緣有所發(fā)育,而在北部陡坡帶不發(fā)育或很少發(fā)育(圖6)。沿著北部陡坡帶的濱縣凸起、陳家莊凸起和青坨子凸起發(fā)育有一系列小規(guī)模的扇三角洲沉積,在單家寺地區(qū)和永安鎮(zhèn)北部緊鄰?fù)蛊鸬陌肷詈?深湖之中發(fā)育有近岸水下扇沉積。東營(yíng)三角洲在該時(shí)期開(kāi)始形成,但規(guī)模有限。此外,青城凸起右側(cè)發(fā)育高青三角洲,南部緩坡帶以金家三角洲為主,廣饒北緩坡也有小規(guī)模的三角洲相發(fā)育。湖底扇相沉積主要集中在中央隆起帶、純化地區(qū)以及牛莊洼陷內(nèi)部,砂體規(guī)模小,沉積厚度薄。該時(shí)期沉積相的總體特征為水體深、砂體少,單個(gè)骨架砂體相規(guī)模小,且彼此孤立。3.3沙三期骨架砂體相特征沙三中期仍以深湖、半深湖沉積為主,東側(cè)沉積中心向西擴(kuò)張,西側(cè)沉積中心向南萎縮至博興洼陷(圖7)。該時(shí)期的骨架砂體相主要為東西軸向的東營(yíng)三角洲和高青三角洲相、北部陡坡帶的扇三角洲相和近岸水下扇相、南部緩坡帶的三角洲相和扇三角洲相以及中央隆起帶及盆地內(nèi)部小規(guī)模的湖底扇相。與沙三早期相比,東營(yíng)三角洲范圍明顯擴(kuò)大,至東向西延伸至牛莊洼陷內(nèi)部。南部緩坡帶金家地區(qū)坡度較陡,形成扇三角洲沉積。3.4角洲內(nèi)部構(gòu)造格局沙三晚期湖盆明顯萎縮,深湖、半深湖范圍減小,兩個(gè)沉積中心范圍也相應(yīng)減小(圖8)。該時(shí)期骨架砂體相非常發(fā)育,北部的扇三角洲相在部分地區(qū)幾乎連接成片向洼陷內(nèi)部延伸,東營(yíng)三角洲進(jìn)一步擴(kuò)大,其延伸范圍幾乎包括了整個(gè)牛莊洼陷以及純化地區(qū)和中央隆起帶的大部分地區(qū)。高青三角洲和金家三角洲的范圍也有所擴(kuò)大。廣饒南緩坡坡度相對(duì)較陡處形成扇三角洲沉積。湖底扇僅發(fā)育在民豐洼陷內(nèi),與北帶的扇三角洲和東營(yíng)三角洲組成(扇)三角洲-湖底扇沉積體系。該時(shí)期由于構(gòu)造活動(dòng)的減弱,北帶不發(fā)育近岸水下扇沉積。4有利沉積帶和砂體分析4.1扇三角洲儲(chǔ)藏潛力分析北部陡坡帶的砂礫巖體包括扇三角洲和近岸水下扇。其中扇三角洲在沙三期,尤其是沙三晚期沿著北部陡坡帶廣泛發(fā)育。由于其有較發(fā)育的水下辮狀河道,具有近物源和短距離搬運(yùn)的特點(diǎn),砂礫巖百分含量相對(duì)較高,前緣砂質(zhì)粒度適中、物性較好,而且扇三角洲多與生油凹陷相鄰、油源充足,是良好的油氣儲(chǔ)集體,現(xiàn)在已經(jīng)成為尋找隱蔽油氣藏的有利勘探目標(biāo)之一。通過(guò)巖心觀察,扇三角洲平原主水道以及前緣的分流河道和河口壩是最有利的含油相帶。近岸水下扇僅發(fā)育在沙三早、中期北帶控盆斷層強(qiáng)烈活動(dòng)的地區(qū),形成于斷層的下降盤(pán),直接進(jìn)入深湖—半深湖相沉積之中,或者直接夾于生油巖之中,或者通過(guò)斷層與生油巖構(gòu)成一個(gè)輸導(dǎo)系統(tǒng),是斷陷盆地陡坡帶一類(lèi)重要的油氣儲(chǔ)集體。4.2角洲盆地內(nèi)部分布東營(yíng)三角洲為一強(qiáng)進(jìn)積型三角洲,隨著湖盆的不斷萎縮、湖盆斷陷活動(dòng)的減弱以及物源的不斷供應(yīng),三角洲不斷向盆地內(nèi)部推進(jìn),至沙三晚期分布范圍廣、沉積厚度大。由于三角洲砂體具有較高的結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度,分選較好,已經(jīng)成為東營(yíng)凹陷內(nèi)油氣賦存的主要儲(chǔ)層之一。三角洲前緣的分支河道和河口砂壩沉積是主要的儲(chǔ)油砂體。4.3儲(chǔ)集物性較高研究區(qū)湖底扇具有粒度細(xì)、分選好的特點(diǎn),成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較高,具有較好的儲(chǔ)集物性。盡管湖底扇砂體分布范圍小、沉積厚度薄,但是它們與生油巖直接接觸或被其包圍,與斷層等配合,可以構(gòu)成巖性圈閉或構(gòu)造-巖性圈閉,一旦有油氣聚集即形成小而肥的油氣藏。5有利油氣儲(chǔ)集砂體地層?xùn)|營(yíng)凹陷古近紀(jì)沙三期發(fā)育有扇三角洲、三角洲、近岸水下扇、湖底扇、濱淺湖、半深湖和深湖等7種沉積相類(lèi)型。沙三早、中期以深湖、半深湖沉積為主,北部陡坡帶發(fā)育扇三角洲相和近岸水下扇相,南部緩坡帶發(fā)育三角洲和扇三角洲相,東西軸向發(fā)育東營(yíng)三角洲和高青三角洲,盆地內(nèi)部半深湖、深湖環(huán)境內(nèi)發(fā)育湖底扇相。沙三晚期湖盆萎縮,深湖、半深湖范圍縮小,各類(lèi)骨架砂體相自盆緣向盆內(nèi)進(jìn)積,以北帶的扇三角洲相和東營(yíng)三角洲相進(jìn)積最為明顯。北部陡坡帶的砂礫巖體、軸向的東營(yíng)三角洲砂體以及洼陷內(nèi)部和中央隆起帶上的湖底扇砂體均可成為有利的油氣儲(chǔ)集砂體。研究區(qū)古近紀(jì)地層由老至新為孔店組和沙河街組,沙河街組包括沙四段、沙三段、沙二段、沙一段和東營(yíng)組。本文研究的沙三段地層不僅是東營(yíng)凹陷中烴源巖最發(fā)育的層段,也是目前油氣勘探中尋找?guī)r性圈閉最有利的層段。沙三段進(jìn)一步分為下、中、上3個(gè)亞