構造層序地層研究的新思路構造層序地層研究

構造層序地層研究的新思路構造層序地層研究

0構造研究的意義構造運動形成的界面通常是層序層的接口。結構界面中定義的層序列通常對應于二樓。作為符合油氣勘探目標評估的三級地層序列，其界面也與構造運動形成的界面重疊。在某種程度上，這反映了結構分析在層序層研究中的重要性。在層序地層研究中強調不同時期斷裂、褶皺和抬升剝蝕等構造因素對層序的發(fā)育及保存狀況的控制作用,強調構造演化、成盆演化、層序演化、沉積演化的四位一體,就是構造—層序地層研究的思路,其實質主要有3點:(1)構造是層序發(fā)育的主要控制因素;(2)在構造格架基礎上進行層序地層對比;(3)在沉積相圖編制中突出構造對沉積的控制作用,突出沉積相與構造要素之間的時空配置關系。1積期后構造主要影響沉積物保存狀況的因素構造活動是控制盆地基底沉降的內在因素,因此控制著可容空間的增長,這在陸相湖盆中尤為明顯。構造不僅在同沉積期對層序具有重要的控制作用,在沉積期后甚至沉積期前也有一定的作用?？傮w上來說,沉積期前構造對層序發(fā)育的控制主要表現(xiàn)為對盆底地形和剩余可容空間的控制,同沉積構造主要表現(xiàn)為對新增可容空間的控制,沉積期后構造主要影響沉積物的保存狀況(表1)。以陸相斷陷湖盆為例,在某一特定層序形成之前,前期的構造作用主要影響初始盆底地形,在盆地邊界斷裂外側為主要物源區(qū),在盆地內部向陸一側可能存在對下伏層序頂部的剝蝕,向盆一側則有一定的剩余可容空間。這些提供了該特定層序發(fā)育的初始條件,在層序發(fā)育早期,沉積作用主要發(fā)生在具有前期剩余可容空間的區(qū)域(圖1)。同沉積構造對層序發(fā)育的控制作用主要影響新增可容空間的分布,以斷陷湖盆為例,各級同沉積正斷裂向盆地方向逐次裂陷,新增可容空間向盆地方向逐步加大,在正斷層兩側存在可容空間的突變,在沉積環(huán)境上表現(xiàn)為地形坡折的存在和沉積水體深度的突變,沉積響應上表現(xiàn)為巖相的突變(圖2)。沉積期后構造對層序發(fā)育的控制作用主要表現(xiàn)為對沉積物保存狀況的影響。剝蝕會造成目的層序的剝失和部分剝失;后期正斷裂會造成目的層序的斷失和部分斷失;逆斷裂會造成目的層序的縱向疊置(圖3);后期平移斷層會導致同一層序內沉積體系之間的橫向錯位;位于后期褶皺構造高部位的地層遭受剝蝕的可能性更大。2陸內提出剝蝕構造—層序地層對比強調在構造格架之上建立等時地層對比格架。以渤海灣盆地濟陽坳陷古生界為例,由于古生界在沉積期后經歷了多期的構造作用和剝蝕改造,因此構造要素分析在進行其層序地層對比中至關重要。早古生代濟陽坳陷屬于華北地臺的一部分,總體為一套海相—海陸交互相沉積,其中寒武系為碳酸鹽巖和泥頁巖的交互沉積,指示陸源碎屑物質供給較充足;奧陶系以灰?guī)r和白云巖交互為特征,為典型淺水碳酸鹽巖臺地沉積。奧陶系沉積后經歷了加里東期的風化剝蝕,但地殼運動以整體抬升為主,橫向上剝蝕厚度差異不大。晚古生代,濟陽坳陷以海陸交互相含煤沉積過渡到陸相河流沉積,其后經歷印支期抬升剝蝕,剝蝕強度由南西向北東有一定的增大趨勢。中生代濟陽坳陷以發(fā)育較小規(guī)模的陸內坳陷盆地為主。早第三紀濟陽坳陷進入斷陷湖盆演化階段,同沉積斷裂分隔凸起和凹陷,凸起上遭受剝蝕并為凹陷提供沉積物源。寒武系饅頭組、毛莊組、徐莊組、張夏組4個組,在樁古45井到濱古2井區(qū)橫向上易于對比。這些進區(qū)與判參1井之間以喜山期陡坡帶的正斷層相隔,斷層西南方向的寒武系因埋藏深度大而未被鉆揭(圖4)。寒武系崮山組向上至奧陶系,在樁古45井和義古26井之間易于對比。濱古2井北東方向存在緩坡正斷層,濱古2井位于正斷層上升盤凸起部位,因遭受喜山期的風化剝蝕而缺失該套地層。加里東剝蝕面對下古生界地層的剝蝕強度總體上較穩(wěn)定,樁古45井、義古26井、判參1井均殘留中奧陶統(tǒng)峰峰組,只是在剝蝕厚度上存在小幅度差異,反映剝蝕古地貌上的小幅度起伏,樁古45井區(qū)峰峰組的保存厚度較薄,指示其可能位于古地貌的較高部位。上古生界除在濱古2井區(qū)剝蝕缺失外,該套地層在橫向上還是易于對比的,石炭系本溪組由西向東有微弱的減薄趨勢,也反映出加里東剝蝕面具有東高西低的古地貌特征,本溪組地層超覆其上而起到填充補齊作用。上古生界沉積期后遭受印支期剝蝕,該期剝蝕強度在橫向上有明顯的變化,由東向西上古生界地層殘余厚度增大,除濱古2井遭受喜山期風化剝蝕而缺失該套地層外,由東向西,樁古45井、義古26井、判參1井、曲古1井保存的上古生界頂部層位依次變新,分別為山西組、下石盒子組、上石盒子組、石千峰組,說明印支期樁45井地區(qū)為隆升高部位。曲古1井石千峰組直接與奧陶系地層接觸,原因是上古生界下部地層被喜山期斷層所斷失。與古生界臺地沉積不同,中生界盆地為分布較為局限的陸內坳陷,在樁45井區(qū)發(fā)育中生界沉積,說明中生界盆地的形成與印支期抬升后地殼的回返有一定關系。新生界分布主要受控于喜山期正斷層,在凸起上遭受繼承性風化剝蝕,隨剝蝕強度差異,喜山期剝蝕面可能依次剝至印支剝蝕面、加里東剝蝕面甚至震旦剝蝕面之下,從而使地層記錄中僅保留有喜山期剝蝕面。在構造格架基礎上建立層序地層對比格架,可以綜合構造和沉積因素,能更合理地解釋地層缺失、地層厚度和沉積相的變化,從而實現(xiàn)構造、成盆、層序、沉積演化分析的一體化,所建立的層序地層空間對比格架更切合地層的實際情況。3上古生界石炭系在建立構造—層序地層對比格架基礎上,所編制的沉積相圖,既能體現(xiàn)構造與層序及沉積演化之間的成因聯(lián)系,又能體現(xiàn)構造與地層分布、沉積相展布之間的空間配置關系和時間演化特征,從而使層序地層的研究與儲層、烴源巖、圈閉條件等成藏條件的評價更緊密地結合。濟陽坳陷下古生界淺海臺地相碳酸鹽巖是潛山油藏的主要儲集巖性,風化殼下的中奧陶統(tǒng)峰峰組是最重要的儲集巖系;上古生界由下至上由海相、海陸交互相含煤沉積演化為陸相河流沉積,其中上石炭統(tǒng)太原組為主要的含煤層系,是重要的氣源巖,故分別以太原組和峰峰組作為主要的生儲層系作構造—層序沉積相圖(圖5)。坳陷內部中奧陶統(tǒng)峰峰組地層除喜山期正斷層導致地層在局部斷失之外,總體保存較全,而在坳陷西北界斷層上升盤、中部陳家莊凸起和南部廣饒凸起上,由于遭受喜山期長期剝蝕而缺失該組地層。由東北向西南依次發(fā)育碳酸鹽巖開闊臺地、局限臺地及膏云質潮坪沉積,反映當時水深總體不深,盆底地形由西南向東北有所降低。陳家莊凸起周緣、樁古地區(qū)和廣饒凸起北東翼峰峰組發(fā)育喜山期風化殼,沉積相為有利于溶蝕的開闊臺地相,是有利的潛山儲層發(fā)育區(qū);向西南至惠民凹陷,沉積相以局限臺地和膏云坪為主,形成溶蝕孔隙的難度較大,主要發(fā)育加里東期風化殼,形成的溶蝕孔隙在長期埋藏過程中多被后期充填,受喜山期風化改造趨弱,因此潛山的儲層條件較差。上古生界石炭系太原組殘余地層的分布范圍明顯小于寒武系饅頭組,在西北部埕寧隆起、陳家莊凸起和義和莊凸起該套地層的剝失范圍明顯加大。沉積相以碳酸鹽巖局限臺地、灰泥質瀉湖和泥炭沼澤為主,局限臺地以發(fā)育碳酸鹽巖和泥頁巖為特征,主要分布于坳陷東部,其余大部分地區(qū)主要發(fā)育沼澤相,是有利的氣源巖發(fā)育區(qū),說明上古生界煤層氣勘探具有良好的前景。義155井區(qū)具“洼中隆”的構造特征,沉積相為利于生烴的沼澤相,上古生界煤層氣勘探已獲重要突破,惠民凹陷上古生界地層的保存條件好,且為有利的生氣相帶,其南部斜坡為天然氣運移的有利指向區(qū),有較好的勘探前景。4同沉積構造的控制(1)構造對層序發(fā)育的影響不僅表現(xiàn)在同沉積期,在沉積期前和沉積期后也有重要的控制作用:沉積期前構造對層序發(fā)育的控制主要表現(xiàn)為對盆底地形和前期剩余可容空間的控制;同沉積構造主要表現(xiàn)為對新增可容空間的控制;沉積期后構造主要影響沉積物的保存狀況。(2)構造—層序地層