構(gòu)造層序地層研究的新思路構(gòu)造層序地層研究

構(gòu)造層序地層研究的新思路構(gòu)造層序地層研究

0構(gòu)造研究的意義構(gòu)造運動形成的界面通常是層序?qū)拥慕涌?。結(jié)構(gòu)界面中定義的層序列通常對應(yīng)于二樓。作為符合油氣勘探目標(biāo)評估的三級地層序列，其界面也與構(gòu)造運動形成的界面重疊。在某種程度上，這反映了結(jié)構(gòu)分析在層序?qū)友芯恐械闹匾?。在層序地層研究中強調(diào)不同時期斷裂、褶皺和抬升剝蝕等構(gòu)造因素對層序的發(fā)育及保存狀況的控制作用,強調(diào)構(gòu)造演化、成盆演化、層序演化、沉積演化的四位一體,就是構(gòu)造—層序地層研究的思路,其實質(zhì)主要有3點:(1)構(gòu)造是層序發(fā)育的主要控制因素;(2)在構(gòu)造格架基礎(chǔ)上進行層序地層對比;(3)在沉積相圖編制中突出構(gòu)造對沉積的控制作用,突出沉積相與構(gòu)造要素之間的時空配置關(guān)系。1積期后構(gòu)造主要影響沉積物保存狀況的因素構(gòu)造活動是控制盆地基底沉降的內(nèi)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(gòu)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(gòu)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(gòu)造主要表現(xiàn)為對新增可容空間的控制,沉積期后構(gòu)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(gòu)造作用主要影響初始盆底地形,在盆地邊界斷裂外側(cè)為主要物源區(qū),在盆地內(nèi)部向陸一側(cè)可能存在對下伏層序頂部的剝蝕,向盆一側(cè)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(gòu)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(cè)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(yīng)上表現(xiàn)為巖相的突變(圖2)。沉積期后構(gòu)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?jǐn)嗍?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(dǎo)致同一層序內(nèi)沉積體系之間的橫向錯位;位于后期褶皺構(gòu)造高部位的地層遭受剝蝕的可能性更大。2陸內(nèi)提出剝蝕構(gòu)造—層序地層對比強調(diào)在構(gòu)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(jīng)歷了多期的構(gòu)造作用和剝蝕改造,因此構(gòu)造要素分析在進行其層序地層對比中至關(guān)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(zhì)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(jīng)歷了加里東期的風(fēng)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(jīng)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(nèi)坳陷盆地為主。早第三紀(jì)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(fēng)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(fēng)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(nèi)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(guān)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(fēng)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(gòu)造格架基礎(chǔ)上建立層序地層對比格架,可以綜合構(gòu)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(gòu)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(gòu)造—層序地層對比格架基礎(chǔ)上,所編制的沉積相圖,既能體現(xiàn)構(gòu)造與層序及沉積演化之間的成因聯(lián)系,又能體現(xiàn)構(gòu)造與地層分布、沉積相展布之間的空間配置關(guān)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(jié)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(fēng)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(gòu)造—層序沉積相圖(圖5)。坳陷內(nèi)部中奧陶統(tǒng)峰峰組地層除喜山期正斷層導(dǎo)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(zhì)潮坪沉積,反映當(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(zhì)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(gòu)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(gòu)造的控制(1)構(gòu)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(gòu)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(gòu)造主要表現(xiàn)為對新增可容空間的控制;沉積期后構(gòu)造主要影響沉積物的保存狀況。(2)構(gòu)造—層序地層