不整合面剥蚀量恢复及其构造意义——以贝南凹陷T22不整合面为例

夏世强，刘景彦

（中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083）

不整合面剥蚀量恢复及其构造意义
——以贝南凹陷T22不整合面为例

夏世强，刘景彦

（中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083）

文中综合应用声波时差法和地震反射结构外延法对T22不整合面进行剥蚀趋势恢复，进而探讨其构造活动强度及对油气运移和成藏的影响。研究表明，剥蚀厚度沿主干断裂边缘及古隆起斜坡带呈NE—SW向分布，最大剥蚀厚度位于南部苏德尔特断隆东缘，可达900 m，紧邻斜坡的低洼处剥蚀较小，约150 m。剥蚀量大小和分布形态与区域构造活动密切相关，南屯组末期，由于受来自NW—SE方向挤压应力作用，造成先存的同沉积断裂发生构造反转。反转断裂沟通底部油源向上运移，在断隆高部位，由于剥蚀较大而造成早期油气散失，而斜坡部位则由于反转适度，有利于油气的保存，其中贝8、贝3等5口井出现工业油流，其余4口亦出现良好的油气显示。因此，预测贝南斜坡带是下一步油气勘探的重要区带。

不整合；剥蚀量；构造意义；白垩纪；贝尔凹陷南部

Abstract:This paper built up the erosion estimates of T22unconformity boundary and discussed the effects caused by erosion on the migration and accumulation of hydrocarbon by using the method of interval transit time and the characteristics of seismic reflection.The results show that the erosion thickness mostly distributes along the edge of main faults and the slope of ancient uplift,oriented in NE-SW trending.The maximum thickness of 900 m is sited on the rim of Sudeerte Fault,while the minimum thickness is about 150 m in the low-lying position close to the slope.The amount and the distribution patterns of erosion are closely related to regional tectonic activities.In the final sedimentary stage of Nantun Formation,compressed by NW-SE trending stress,the pre-existing synsedimentary faulting was reversed.The hydrocarbon migrated upward because of reverse fault.In the high position of fault uplift,the oil and gas dissipated due to the early erosion,while the slope was conducive to the preservation of hydrocarbon owing to proper reversing.There were commercial oil flows in some wells such as B8 and B3,etc.There were oil and gas shows in the other wells in the slope position.So it is predicted that the slope zone is an important target for next oil and gas exploration.

Key words:unconformity;erosion amount;structural significance;Cretaceous;southern Beier Depression

1 区域地质概况

贝尔凹陷是发育于内蒙—大兴安岭古生代碰撞造山带的中新生代含油气盆地。受构造演化的影响，在白垩纪经历裂陷、坳陷—反转和后期走滑等复杂构造活动，导致不同构造演化阶段的盆地边界、沉积中心等发生了显著变化，从而造成盆地内油气成藏的复杂化。如何恢复关键界面的剥蚀量，并探讨其对盆内油气成藏的影响，一直是地质界和油气勘探界的热点课题。文中以T22地震反射界面为主要研究对象，对其进行剥蚀趋势恢复，进而剖释剥蚀趋势对油气运移和成藏的影响，为区内构造演化研究和油气勘探提供重要参考。

贝尔凹陷得到地质界和勘探界的普遍重视，最早的盆地研究可追溯到20世纪30年代。目前，在盆地地层划分与对比、构造样式和构造演化、沉积充填与层序格架油气成藏及主控因素等方面都开展了大量有价值的工作［1-2］，并且取得了可喜的成果，但由于盆地构造的复杂性，对其不整合造成的剥蚀量及其反映的构造意义和对油气成藏的影响方面的研究还缺乏系统性认识，严重制约着区内油气勘探进程。

2 T22不整合特征和剥蚀量计算

2.1 不整合特征

不整合作为构造演化和构造事件的结果和标志，是盆地构造研究的重要目标和手段，通过对不整合面剥蚀量大小和剥蚀趋势分析等，可以定性或定量描述盆地构造活动演化过程，反映由此引发的与油气成藏的联系，因此，不整合的研究一直得到众多学者的广泛重视［3-4］。

贝尔凹陷白垩纪不整合界面主要有（见图1）：1）T5反射界面，为塔木兰沟组层序底界，是盆地基底的角度不整合，显示杂乱反射或变振幅波状反射结构；2）T4反射界面，为铜钵庙组层序底界，呈凹凸不平的不整合界面反射特征；3）T3反射界面，为南屯组层序底界，是区内较明显的角度或微角度不整合，对下伏地层有削蚀现象，在缓坡或斜坡带有明显的上超；4）T22反射界面，为大磨拐河组层序底界，该不整合面在地震上有局部上超、下切和削截等不整合接触关系，其下为杂乱反射特征，但在低凹地带则显示为连续、中—强振幅的反射轴，可在全区内追踪对比；5）T2反射界面，为伊敏组层序底界，主要表现为平行不整合和局部的微角度不整合。文中研究的T22不整合面是在盆地裂陷末期岩石圈的拉伸减慢，盆地开始进入裂后热衰减阶段，由于差异沉降形成的不整合。同时，这一界面叠加了后期构造反转的影响。

图1 贝尔凹陷T22不整合面地震反射特征

2.2 剥蚀量计算

原型盆地剥蚀量估算一直是不整合研究的热点，许多学者探索过大量的研究方法。L.F.Athy早在1930年就提出应用声波测井资料恢复地层压实趋势和计算剥蚀量［5］，后来的学者对该方法进行改进，使在剥蚀厚度较大、埋藏较浅情况下精确计算剥蚀量成为可能。应用地震剖面所反映的地层结构外推进行剥蚀量估算，是精度较低、应用较广、也最能反映总体剥蚀趋势的一种方法，胡少华［6］称为地震地层学法，林畅松［7］称为地层相关变形外延法。尽管计算剥蚀量的方法多样，但都有一定的优、缺点及适用条件，在资料允许的情况下综合应用多种方法相互验证、取长补短，使得剥蚀现象的识别及定量研究成为可能。

2.2.1 泥岩声波时差法基本原理及适用性

泥岩声波时差法基本原理是：沉积物在正常沉积压实过程中，泥页岩的孔隙度随埋深的增大呈指数衰减，但其声波时差值并不因为地层遭受抬升剥蚀而发生改变，并且在均匀分布小孔隙的固结地层中，孔隙度与声波传播时间之间又存在着正比例的线性关系，因此K.Magara［8］提出泥岩在正常压实情况下声波时差值与深度在半对数坐标系中为线性相关，并满足

式中：Δt为泥岩在任意深度H处的声波时差值，μs/m；Δt0为外推至地表的未固结泥岩声波时差值，μs/m；C为正常压实趋势斜率，m-1；H为埋深，m。

适用条件：其原理是建立在“泥岩沉积物的压实形变为塑性形变，不会发生回弹”这一前提上，否则泥岩孔隙度将被改造，从而失去定量计算地层剥蚀量的可能［9］。判断能否运用拟合出的压实曲线进行剥蚀量估算的标准，不应是依据被剥蚀地层厚度与后沉积的地层厚度的大小比较，而应判断剥蚀前地层的压实效应是否被后来的沉积地层所改造。

2.2.2 地震地层外延法基本原理及适用性

地震地层外延法的原理是：依据地震地层解释划分地层沉积层序，分析是否存在剥蚀及被剥蚀地层的残余厚度、地层厚度及横向分布规律。根据保存相对完整的相邻层厚度比值及下伏层厚度估算剥蚀厚度。

适用条件：该法适宜于单斜及任意起伏的地层，原理简单，操作相对简易。但是其精度受地震资料品质的影响较大，并且人为因素的影响也不可忽视。

2.2.3 应用分析

选用2种方法分别从微观和宏观、定量与定性，扬长避短，彼此约束地进行分析，现有的资料与二者的原理及适用性符合较好。研究区的9口关键井，计算得到的剥蚀厚度见表1。由表可知，2种方法得出的结论相似，结果相差为10～40 m。9口井反映的总体趋势为构造高部位及斜坡带附近剥蚀厚度较大，低洼处剥蚀较小，具体体现在贝3、贝301、德1、贝16、贝44井剥蚀量很小，而位于苏德尔特断隆东侧的海参5井和贝北低凸起两侧的贝8、德8井及贝15井剥蚀量则很大。

表1 剥蚀厚度恢复结果m

3 T22不整合面剥蚀量分布的构造意义

3.1 T22不整合面剥蚀量的分布

T22不整合面的地震反射特征（见图1）说明，隆起与斜坡区内由于构造迁移导致次级伴生断裂发育的情况下，易形成台阶式地貌，往往靠近断层的地层容易被剥蚀，该特征解释了贝尔凹陷南部剥蚀量大小不同的原因（见图2）。苏德尔特断隆的东斜坡处的海参5井，位于2条断层之间，构造活动强烈，且受后期构造反转的影响，剥蚀较多。而贝西南次凹的3口井远离苏德尔特断隆，主要位于低洼处，断层发育密度及强度均不如贝南次凹，因而剥蚀较少。贝北低凸起附近的4口井（贝44、贝16、贝8、德8）由于位于低凸起及其斜坡靠近低洼处，断裂发育少，剥蚀相对较少，其中贝44、贝16、德8井因位于贝尔凹陷中部次凹附近，构造背景相似，故剥蚀厚度相近。贝15井由于位于隆起区，受构造作用影响，剥蚀相对较多。位于斜坡部位的井，由于构造剥蚀较少，加之储层物性好，上覆盖层渗透性差，底部油源运移到此处易于聚集成藏。

3.2 T22不整合面构造活动意义对油气成藏的影响

贝尔凹陷在盆地内不但规模庞大，而且构造样式与构造格局也异常复杂。由于区内断裂多，构造运动尺度也大小不一，形成的多期规模不同的不整合面，对区内油气运聚及成藏也会有不同程度的影响［10-15］。

T22不整合面作为南屯组二段顶界不整合，其形成时盆地处于断陷期伸展断陷阶段，南一段沉积时，研究区域构造运动以伸展变形为主，北东向断裂继承性活动，且强度增大并快速沉降，南屯组沉积末期在经历北西—南东向挤压作用后，深、大断裂的继承性活动及其活动产生的大量裂缝，沟通了底部强裂陷期油源向上运移，为油气运聚提供了有效的运移通道与储集空间，并且此阶段地层抬升并遭受剥蚀，地层抬升造成的异常低压为油气向低势区运移提供动力，在断隆高部位由于剥蚀强度较大而造成早期油气的散失，不利于油气保存，相反，斜坡部位则由于反转适度而有利于油藏的保存，是油气勘探的重要区带。

图2 T22不整合面剥蚀量平面等值线

另外，不整合面作为有利的油气聚集面，由于长时间经受侵蚀、风化、淋滤等作用，发育了大量的溶蚀孔和裂缝，一方面可以改善油气储集空间，形成良好的储集层，另一方面还可与断层面组合作为供油通道，为油气运聚提供有利的圈闭，形成与不整合有关的油气藏，尤其斜坡带，由于适度反转形成的地层超覆不整合油气藏，将会是未来勘探的突破口。

4 结论

1）应用泥岩声波时差法、地震地层结构外延法对T22不整合面进行剥蚀厚度估算结果说明，2种方法在本区是可行的。

2）估算结果表明：剥蚀量主要沿主干断裂边缘及古隆起斜坡带呈NE—SW向分布，最大剥蚀厚度位于南部苏德尔特断隆周缘，可达900 m，区内背斜隆起幅度大的地方剥蚀作用强烈，而紧邻斜坡的低洼处剥蚀较小，最小剥蚀厚度为150 m。

3）研究结果表明T22不整合面构造意义在于：南屯组末期，在遭受强烈的北西—南东方向的挤压，凹陷开始隆升并遭受大规模的剥蚀，与此同时，早期的同沉积断裂发生构造反转并导致剥蚀，造成早期油气散失，凹陷边缘及先存同沉积断裂反转带则由于剥蚀适度而成为油气聚集的有利区，成为下一步勘探的重点区带。

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（编辑 赵旭亚）

Erosion amount build-up of unconformity and its structural significance:Taking Cretaceous T22unconformity in southern Beier Depression as an example

Xia Shiqiang,Liu Jingyan
(School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

TE121.3+4

A

2011-05-04；改回日期：2011-12-03。

夏世强，男，1986年生，矿产普查与勘探专业在读硕士研究生，主要从事沉积盆地分析与模拟研究。E-mail：xiasq007@126.com。

夏世强，刘景彦.不整合面剥蚀量恢复及其构造意义：以贝南凹陷白垩纪地层T22不整合面为例［J］.断块油气田，2012，19（1）：12-16.

Xia Shiqiang,Liu Jingyan.Erosion amount build-up of unconformity and its structural significance：Taking Cretaceous T22unconformity in southern Beier Depression as an example［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：12-16.

自然科学基金项目“海拉尔盆地贝尔凹陷白垩纪多幕裂陷—反转过程的沉积响应及原型盆地恢复”（40972081）