东营凹陷博兴洼陷深洼区古近系沙河街组三段中亚段沉积特征

李维岭，姜在兴，张春明，赖 锦

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083； 2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249）

东营凹陷博兴洼陷深洼区古近系沙河街组三段中亚段沉积特征

李维岭1，姜在兴1，张春明1，赖 锦2

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083； 2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249）

利用岩心、测井、录井、地震等资料，应用层序地层学与沉积学理论，建立博兴洼陷深洼区古近系沙河街组三段中亚段层序地层格架，识别沉积相类型，揭示研究区沙河街组三段中亚段湖底扇砂体的充填期次和规律.结果表明：沙河街组三段中亚段地层划分为2个三级层序，层序内部细分为6个体系域；识别湖底扇中扇、湖底扇外扇、深湖3种沉积亚相，以及辫状水道、水道间、席状浊积岩、远源浊积岩和深湖泥5种沉积微相；总结各沉积微相在岩心、测井、地震上的识别特征；在层序格架内识别各体系域沉积相平面展布规律.此研究对该区下一步油气资源的勘探开发具有指导意义.

东营凹陷；博兴洼陷；深洼区；古近系；沙河街组三段中亚段；湖底扇；沉积相；层序地层

0 引言

湖底扇的概念是由海底扇借用来的［1］，一般是指湖泊中带有较长水道的重力流沉积扇，因此也有人称其为远岸浊积扇，是浊积岩的一种沉积相类型，可与Walker R G的海底扇相模式相对比［2］.湖底扇在中国众多陆相盆地中有着广泛的发育，Dasgupta P等对印度的Jharia盆地、美国的Colorado以及渤海湾盆地、二连盆地、辽河盆地等的湖底扇沉积特征及沉积模式研究［3－9］.

目前对湖底扇的沉积特征研究较为统一，将湖底扇进一步划分为供给水道、内扇、中扇和外扇4个亚相，每个亚相的沉积微相及沉积构造特征都有统一的认识.何胜、石世革等应用沉积学理论，对博兴洼陷深洼区沙河街组三段中亚段（以下简称沙三中亚段）沉积相进行研究，认为发育较大规模的滑塌浊积扇体［10－13］.但是对深洼区浊积砂体分类不清楚，只是单一的认定为滑塌浊积岩，缺少详细的分类识别标准.对此，笔者应用Vail层序地层学理论和沉积学理论，对研究区沙三中亚段层序地层及沉积相进行研究，发现该区沙三中亚段发育横向连续性较好的湖底扇砂体和孤立分布的远源浊积岩砂体，而层序地层对湖底扇及远源浊积岩的展布规律具有明显的控制作用.

1 地质背景

研究区位于东营凹陷博兴洼陷西北部的深洼区，西临青城凸起，西北以高青—平南断裂带与于家庄—平方王潜山带分隔，东邻纯化鼻状构造，南与金家鼻状构造相接（见图1）.沙河街组沉积时期，研究区所在的博兴洼陷是一个北断南超的构造格局，发育断块构造，由于受高青—平南断裂带的影响，区内发育一系列的正断层［14－15］.该区沉积主要受高青断层作用的影响，青城凸起上的沟谷型河流携带大量的碎屑物质自西南向东北注入湖区.由于高青断层长期活动，青城凸起成为博兴洼陷的长期物源供应区.沙三中亚段沉积时期，高青—平南断裂活动加剧，湖盆快速下沉，高青扇三角洲主体向北东方向推进，在F105和G81井区一带形成巨厚的三角洲前缘砂体，并在前方的大芦湖地区形成大面积分布的滑塌浊积体，成为本区勘探的主力目标砂体.

2 层序地层特征

根据博兴洼陷西北部地区地层的岩性特征及地震地层学特征等，结合钻井、测井、露头、岩心、地震及古生物等资料，应用Vail层序地层学理论和方法［16］，建立博兴洼陷古近系沙三中亚段地层（Es3）的层序地层格架，根据准层序组的叠加方式变化［17－18］，将沙三中亚段地层划分为2个三级层序，层序内部细分为6个体系域（见图2）.其中层序一（SQ1）位于沙三中亚段下部，相当于沙三中亚段3～7砂层组；层序二（SQ2）位于沙三中亚段上部，相当于沙三中亚段1～2砂层组.层序一和层序二发育低水位体系域、湖侵体系域和高水位体系域.低水位体系域一般下部为泥岩、泥灰岩组成的深湖沉积，上部为粉细砂岩组成的湖底扇沉积；湖侵体系域一般以暗色泥岩为主，发育深湖沉积及一些远源浊积；高水位体系域一般以泥岩与粉砂岩互层为主，发育湖底扇外扇沉积.

图1 博兴洼陷古构造背景

3 沉积类型及沉积特征

沙三中亚段沉积时期，沉积环境为深湖沉积.在岩心观察中常见黑色泥岩中含有硫化植物碎屑，也出现黄铁矿（见图3（a－b）），这些现象说明当时沉积环境是一种相对闭塞的还原环境.根据研究区41口探井的岩心、录井和测井资料以及全区地震资料的分析，结合大地构造背景、古地理背景、古物源体系等的综合研究，识别出湖底扇中扇、湖底扇外扇和深湖3种沉积亚相类型，以及辫状水道、水道间、席状浊积岩、远源浊积岩、深湖泥5种沉积微相类型.

3.1 沉积构造特征

根据岩心观察，反映湖底扇重力流的沉积构造丰富，类型多样，主要有印模构造、滑塌变形构造、重荷模构造、火焰状构造、包卷层理、泥岩撕裂屑构造、泄水构造（见图3（c－i）），局部砂岩内部发育小规模滑脱面.这些现象表明该湖底扇具有滑塌、搬运后二次沉积特征［19－21］.

3.2 测井曲线特征

通过归纳分析，发现本区湖底扇中扇及外扇的测井曲线表现为4种类型［22］，并且以自然伽马（GR）测井曲线表现的最为明显.（1）中高幅齿化箱形曲线形态：反映规模较大的湖底扇中扇分支水道，以正粒序为主，如F115井层序一低水位体系域顶部的块状细砂岩（见图4（a））；（2）中高幅齿化钟形曲线形态：反映湖底扇中扇多期叠加的次级分支水道，以正粒序为主，如F11井层序一低水位体系域（见图4（b））；（3）低幅齿化漏斗形曲线形态：反映湖底扇外侧缘沉积，以反粒序为主，如F168井层序一低水位体系域的中部（见图4（c））；（4）低幅指形曲线形态：反映湖底扇外扇席状砂岩与深湖相的过渡带或深湖相远源浊积岩，以垂向加积为主，如F115井层序一高水位体系域和F11井层序二高水位体系域（见图4（d））.

3.3 地震反射特征

在地震剖面上，湖底扇沉积反射特征［23］：（1）前积反射结构是湖底扇的重要特征，一般湖底扇发育在半深湖—深湖区，垂向上是由多期扇体叠置形成的，因此呈现明显的前积现象；（2）湖底扇的前积层位相对于下伏地层呈较小角度或近似平行的斜交反射；（3）湖底扇反射一般频率低，连续性差，为多个短轴状反射的聚集体；（4）湖底扇的反射外形特征一般为透镜状、楔状或丘状.博兴洼陷深洼区南北方向地震剖面反射特征显示，湖底扇对应小角度的斜交反射结构的中段和末端，远源浊积岩对应透镜状反射特征（见图5）.

图2 F29井沙三中亚段层序地层及沉积相划分

4 沉积相平面展布规律

通过录井、测井、地震、古生物等资料研究以及岩心观察分析，在研究区沙三中亚段识别出湖底扇以及远源浊积岩沉积相类型.沙三中亚段沉积早期，东营凹陷处于湖盆深陷期，研究区水体较深.层序一低水位体系域水体开始变浅，湖底扇呈现进积形态，有逐渐由西南部向北部推进的趋势，湖底扇范围也有增大趋势，多期扇体不断摆动，形成规模较大的湖底扇沉积体系，湖底扇前端和侧缘发育远源浊积岩；湖侵体系域水体快速加深，沉积物供给不足，发育少量远源浊积岩；高水位体系域水体较深，相对湖平面保持稳定，发育少量远源浊积岩.层序二扇体规模较层序一大幅减小，低水位体系域水体开始变浅，湖底扇呈现进积形态，有逐渐由西南部和东南部向北部推进的趋势，垂向上湖底扇范围也有增大趋势，多期湖底扇舌形体摆动，形成一定规模的湖底扇沉积体系，湖底扇前端和侧缘发育少量远源浊积岩；湖侵体系域水体快速加深，沉积物供给不足，发育少量远源浊积岩；高水位体系域水体较深，相对湖平面保持稳定，多期湖底扇体大致呈加积形态，由西南部和西北部向北部和东部推进.

图3 博兴洼陷深洼区湖底扇典型沉积特征

图4 湖底扇GR测井曲线特征

4.1 层序一低水位体系域

主要发育湖底扇中扇辫状水道和水道间、外扇席状浊积岩、远源浊积岩和深湖泥沉积.该时期水深较深，相对湖平面逐渐下降，沉积物以进积作用为主.沉积物供给早期相对匮乏，后期逐渐增多，且十分充足，砂体展布面积很大，砂岩质量分数由西南向北逐渐减小，反映西南部物源.泥岩的颜色主要为深灰色，垂向上由下至上泥质质量分数有缓慢下降趋势.在F18、F165、F18等井区砂岩质量分数分布在30%～60%之间，向北部砂岩质量分数整体下降，分布在0～30%之间，说明扇体由南部向北推进.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.在F18、F165、F18等井区主要发育湖底扇中扇辫状水道和水道间沉积；在F175、F170、F14等井区主要发育外扇席状砂沉积；在湖底扇前端F11、F175、F116、F168、F165等井区发育少量远源浊积岩（见图6（a））.

4.2 层序一湖侵体系域

SQ1湖侵体系域沉积时期，相对湖平面开始快速上升，沉积物以退积作用为主.泥岩颜色为深灰色，垂向上由下至上泥质质量分数明显升高.沉积物供给不足，砂体展布面积小，砂岩质量分数在6%以下.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.沉积相发育深湖亚相，在F118、F175、F14、F13、F120井区发育少量远源浊积岩（见图6（b））.

4.3 层序一高水位体系域

SQ1高水位体系域沉积时期，水深较深，相对湖平面相对稳定，沉积物以加积作用为主.沉积物供给不足，砂体展布面积小，砂岩质量分数在20%以下.泥岩的颜色以深灰色主，泥质质量分数达到较高水平.在F413、F170、F115等井区砂岩质量分数分布在10%～20%之间，其他井区砂岩质量分数分布在0～10%之间.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.主要在F413、F170、F115等井区发育远源浊积岩沉积，其他井区发育深湖亚相（见图6（c））.

4.4 层序二低水位体系域

SQ2低水位体系域沉积时期，相对湖平面快速下降，沉积物以进积作用为主.沉积物供给较充足，砂体展布面积很大，砂岩质量分数由西南和东南方向向北逐渐减小，反映西南部和东南部物源.泥岩颜色主要为深灰色，垂向上由下至上泥质质量分数有缓慢下降趋势.在F29、F116、F13、F3、F22井区砂岩质量分数分布在30%～40%之间，其他井区砂岩质量分数分布在0～30%之间.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.在F165、F3、F13、F22井区发育湖底扇中扇辫状水道和水道间沉积，在F182、F18、F23等井区发育湖底扇外扇席状砂沉积，在湖底扇前端F169、B165、L211井区发育远源浊积岩沉积，其他井区发育深湖亚相（见图6（d））.

4.5 层序二湖侵体系域

SQ2湖侵体系域沉积时期，相对湖平面快速上升，沉积物以退积作用为主.沉积物供给不足，砂体展布面积小，砂岩质量分数在5%以下.泥岩颜色为深灰色，垂向上由下至上泥质质量分数明显升高.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.在F115、F168、F9等井区发育少量远源浊积岩沉积，其他井区发育深湖亚相（见图6（e））.

4.6 层序二高水位体系域

图5 博兴洼陷深洼区湖底扇地震反射特征

SQ2高水位体系域沉积时期，水深较深，相对湖平面较稳定，沉积物以加积作用为主.沉积物供给较充足，砂体展布面积很大，砂岩质量分数由西南和西北方向向北部及东部逐渐减小，反映西南部和西北部物源.泥岩颜色主要为深灰色，垂向上由下至上泥质质量分数有缓慢下降趋势.在F18、F182、F165等井区砂岩质量分数分布在30%～40%之间，其他井区泥岩颜色多呈深灰色，砂岩质量分数分布在0～30%之间.利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出研究区在该时期的沉积微相类型及展布规律.在F165、F18、F411等井区发育湖底扇中扇辫状水道和水道间沉积，在F182、F175、F23等井区发育湖底扇外扇席状砂沉积，其他井区发育深湖亚相（见图6（f））.

图6 研究区沙三中亚段各体系域沉积相平面展布及演化规律

通过层序地层的研究，可以从时间上揭示湖底扇——远源浊积岩砂体的充填期次和规律：SQ1低水位域发育多期湖底扇及远源浊积砂体，规模较大，砂体较连续，物源方向为西南侧，远源浊积砂体发育在扇体前端和侧缘；SQ1湖侵体系域主要为湖相泥岩沉积，发育少量远源浊积砂体；SQ1高水位体系域以湖相泥岩沉积为主，远源浊积砂体规模较湖侵体系域有所增加，主要发育在F170井区；SQ2低水位体系域东南侧及西南侧发育湖底扇，东北侧发育一些远源浊积砂体；SQ2湖侵体系域发育少量远源浊积砂体；SQ2高水位体系域西南侧和西北侧发育湖底扇砂体.

5 结论

（1）应用层序地层学理论和方法建立了博兴洼陷深洼区沙三中亚段层序地层格架，将沙三中亚段地层划分为2个三级层序，层序内部细分为6个体系域，由于各级层序界面具有等时性，不仅能够准确预测砂体空间位置，而且有利于更加清晰地研究砂体成因类型.

（2）利用岩心观察分析、测井曲线对比、地震反射识别等手段，识别出湖底扇中扇、湖底扇外扇、深湖3种沉积亚相，并进一步识别出辫状水道、水道间、席状浊积岩、远源浊积岩和深湖泥5种沉积微相，总结出各沉积微相在岩心、测井、地震上的识别特征.

（3）通过层序地层的研究，从时间上揭示了湖底扇——远源浊积岩砂体的充填期次和规律：湖底扇发育在SQ1的低水位体系域以及SQ2的低水位体系域和高水位体系域；远源浊积岩主要发育在整个SQ1及SQ2的低水位体系域和湖侵体系域.

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Sedimentary characteristics of the Mid－sha－3Member，Shahejie formation，eogene in the deep depression area of the Boxing sag，Dongying depression／2012，36（3）：1－7

LI Wei－ling1，JIANG Zai－xing1，ZHANG Chun－ming1，LAI Jin2
（1.School of Energy Resources，China University of Geosciences（Beijing）100083，China；2.School of Geosciences，China University of Petroleum（Beijing）102249，China）

Based on methods of core observation analysis，using the theory sequence stratigraphy and sedimentology，logging curve comparison and seismic reflection recognition，the sequence stratigraphic framework of the Mid－sha－3Member，Shahejie formation，Eogene in the deep depression area of the Boxing Sag was built，sedimentary facies types were identified，and the filling periods and filling law of sand bodies of the sublacustrine fan were revealed.The Mid－Sha－3Member，ShaHejie Formation，Eogene can be divided into 2third order sequence and 6system tracts.And 3sedimentary subfacies including the middle fan of sublacustrine fan，the outer fan of sublacustrine fan and deep lake，and 5sedimentary micro－facies including braided channel，inter－channel，sheet－like turbidite were identified.And the identification features of various sedimentary micro－facies were concluded in terms of cores，logging and seismic.Finally the planar distribution characters of the sedimentary microfacies of every system tractwere figured outin the sequence stratigraphic framework.This study will be helpful for exploration and developmentof nextstage in study area.

Dongying Depression；Boxing Sag；deep depression area；Eogene；the Mid－Sha－3Member，Shahejie Formation；sublacustrine fan；sedimentary facies；sequence stratigraphy

book=1,ebook=31

TE121.2

A

1000－1891（2012）03－0001－07

2012－03－09；编辑：陆雅玲

国家科技重大专项（2011ZX05009－002）

李维岭（1988－），男，硕士研究生，主要从事应用沉积学方面的研究.