歧口凹陷沙三段沉积模式研究

贾京坤

(中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 102200)

于杰杰

(中石化胜利油田分公司油气集输总厂，山东 东营 257000)

歧口凹陷沙三段沉积模式研究

贾京坤

(中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 102200)

于杰杰

(中石化胜利油田分公司油气集输总厂，山东 东营 257000)

为明确歧口凹陷沙三段岩性体形成的控制因素及其分布空间，通过大量岩芯观察，并结合测井、地震等资料，详细研究了歧口洼陷沙三段的沉积相类型和物源体系。研究区主要发育扇三角洲，辫状河三角洲，滑塌浊积扇，滩坝；沧县隆起(葛沽、小站、沈青庄-大青旺)、港西凸起、埕宁隆起和羊三木凸起为主要的物源区。在详细分析沉积体平面展布特征的基础上，认为古地貌、构造特征和物源区性质等因素控制了各沉积体的空间展布，并建立了适合研究区的沉积模式，为油气勘探指明了方向。

歧口凹陷;沙三段;物源;沉积体系;沉积模式

歧口凹陷目前勘探层位和勘探区域的不均衡性，使得目前所发现的油藏类型以构造油藏为主，岩性油藏发现较少。与此同时，近期歧口凹陷沙三段多口井明确的油气显示证实凹陷南部深层具有良好的勘探前景。但是受到勘探程度不均衡的影响，目前凹陷内沙三段储层沉积成因类型、特征及展布规律、非构造油藏成藏控制因素等缺乏系统研究，从而严重制约了该区的勘探进程。下面，笔者将在明确歧口凹陷构造背景基础上，对目前制约勘探进程的关键问题沙三段岩性体的物源体系、沉积模式及砂体成因开展详细的基础地质研究，目的是通过研究弄清凹陷内部所存在的沉积类型，明确岩性体成因、主控因素和空间分布，以此指导勘探部署。

1 沉积物源属性判别

黄骅坳陷地理位置位于渤海之滨，以羊三木断裂和海河断裂为界分为南、中、北3个区；构造位置处于燕山褶皱带以南，沧县隆起东部，埕宁隆起西部，南与济阳坳陷毗邻，坳陷总体呈北东-南西向展布[1]。歧口凹陷位于黄骅坳陷中区，沧县隆起之东，北为燕山褶皱带，南为埕宁隆起，东部由沙垒田凸起、海中隆起为界将其与渤中坳陷相分隔，由板桥、歧北、歧南、北塘4个次级凹陷构成，是黄骅坳陷中最大、最深的凹陷，面积为6640km2。目前在歧口凹陷内部已经发现北大港、板桥、周清庄、王徐庄等11个油田，累计探明石油地质储量6.69×108t，为黄骅坳陷中的主要含油气凹陷之一[2]。

研究区具有物源多、沉积体系相互交汇的特点，搞清各物源区的发育范围是沉积体系重建的基础。随着电子探针技术的应用及其分析水平、精度的不断提高，重矿物分析法应用广泛[3-6]。通过对有成因联系的重矿物组合进行矿物学研究及统计学分析,可以判断物源区的母岩类型。

通过对沙三段重矿物统计，主要发现5大类组合方式(见图1)，其中小站物源区和港西凸起物源区的重矿物特征相似，锆石含量大于50%，石榴石含量大于20%；埕宁隆起物源区锆石含量相对为40%，而石榴石含量大于40%。其余3个物源区的锆石含量明显较低，沈青庄-大青旺物源的石榴石和磁铁矿含量大于30%，羊三木地区磁铁矿含量小于20%，而葛沽物源区磁铁矿含量不足5%。

沧县隆起的母岩主要为变质岩，其次为酸性岩浆岩和中基性岩浆岩；埕宁隆起的母岩主要为酸性岩浆岩，其次为变质岩，还有少量的沉积岩；西南部羊三木凸起的母岩和沧县隆起相似主要为变质岩，但中基性岩浆岩的含量较沧县隆起少。而中部的港西凸起地区的母岩主要为酸性岩浆岩和变质岩。

图1 歧口凹陷沙三段各物源区重矿物组合特征图

2 沉积相类型及特征

通过对歧口凹陷已钻遇沙三段地层各井的沉积特征及测井曲线特征等沉积相标志的综合研究分析，可将歧口凹陷沙三段划分为3个沉积相、12个沉积亚相。

2.1 扇三角洲

由冲积扇进积到湖泊中形成，依据扇三角洲各亚相类型的岩性特征、测井相特征、砂体形态等特征组合，将研究区的扇三角洲划分分出3种亚相、8种微相。

1)扇三角洲平原 该亚相类型沉积机制同冲积扇类似，是在突发性、瞬时性的事件的重力流沉积与灾变间歇期正常沉积交替下所形成的，碎屑流沉积占绝对优势，粗粒沉积为主，普遍发育砾岩，以块状砾岩组成的碎屑流沉积物及含砾砂岩及砂岩组成的扇上分流河道沉积为主[6]。扇三角洲平原亚相可细分为漫流沉积、泥石流沉积、分流河道、分流河道间4个微相。①漫流沉积主要由紫红色砂质泥岩、泥岩组成[8]。②泥石流沉积所形成的沉积物粒径较大，最大可达8cm，主要为褐灰色、灰白色砂砾岩、含砾不等粒砂岩。③分流河道由灰白色、浅棕红色、浅灰绿色砂砾岩、含砾不等粒砂岩、中砂岩组成。砂砾岩中的砾石呈次棱角状，分选较差，成分成熟度较低，发育粒序层理、块状层理[8]。④分流河道间是洪水期水流溢出河道后在河道侧缘沉积而成，沉积物粒度细，层理类型常见平行层理和小型交错层理。

2)扇三角洲前缘 扇三角洲前缘位于湖岸线与正常浪基面之间，与浅湖或半深湖亚相伴生，通过观察岩心，进一步识别出水下分支河道、水下分支河道间、河口坝、远砂坝和前缘席状砂微相。①水下分支河道是扇三角洲平原辫状水道水下延伸部分，岩性以细、中粒砂岩为主，垂向韵律呈现向上变细结构。部分水下分支河道砂体呈单一透镜状夹于碎屑流沉积体中，最大厚度不超过2m，横向连续性差，延伸数米即变薄甚至尖灭。发育大、中型槽状交错层理及少量板状交错层理，底部冲刷面构造常见。②水下分支河道间以细粒沉积为主。由于水下分支河道迁移频繁及碎屑流的强大破坏作用，具水平层理及波状层理，生物扰动构造及虫孔较发育。③河口坝位于水下分支河道前缘或侧缘，岩性均匀，以细砂岩、粉砂岩为主，发育平行层理、波状层理，见小型板状交错层理以及槽状交错层理等沉积构造，常见反粒序。④远砂坝及席状砂岩性以细砂岩、粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩及泥岩，层厚在0.5m以下，从下向上为泥质粉砂岩-粉砂岩-细砂岩，见沙纹层理及波状层理，含植物碎片化石[8]。

3)前扇三角洲 工区内前扇三角洲岩性以灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩为主，有机质含量高，发育水平层理。前扇三角洲属于半深湖-深湖条件下的沉积。

2.2 辫状三角洲

辫状河入湖(或海)即为辫状三角洲，根据沉积特征，工区辫状三角洲完整发育辫状三角洲平原、辫状三角洲前缘及前辫状三角洲3个亚相。

1)辫状三角洲平原 位于湖盆边缘的辫状河大量分叉处与湖岸线之间的陆上沉积区，主要包括辫状河道和洪泛平原，且以前者为主。辫状河道岩性相对较粗，砂砾岩分选、磨圆度较差，以次圆-次棱状为主，泥质含量少，常由砾岩、含砾砂岩及砂岩组成，以含砾中、粗粒砂岩为主。砂体中沉积构造发育，常见冲刷面构造、平行层理及槽状交错层理，局部地区见泥砾。纵向上，通常可见多期河道砂体相互叠置成巨厚的砂体。洪泛平原主要的岩石主要呈现紫红色。可见小型不规则交错层理及冲刷构造，偶见碳屑。

2)辫状三角洲前缘 辫状三角洲前缘主要发育于研究区南缘，为沉积主体，发育水下分支河道、分流间湾、河口坝及远砂坝4个微相。①水下分支河道岩性以含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩及细砂岩为主，泥质杂基含量少，颗粒支撑。②分流间湾在前缘普遍发育，岩性以粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩为主，见水平层理及小型沙纹层理。③河口砂坝由粉砂岩、细砂岩及中砂岩组成，垂向韵律特征表现为向上变粗；河口砂坝中沉积构造发育，常见浪成沙纹层理，液化变形层理，平行层理及中、小型槽状及板状交错层理。远砂坝为前缘末端沉积，由薄层状粉砂岩、粉砂质泥岩组成，平面分布稳定，延伸远；纵向上相带窄，单层厚度薄，多在0.5m以下，见浪成沙纹层理及浪成波痕。

3)前辫状三角洲亚相 辫状三角洲前缘带向湖的较深水区，发育由稳定分布的灰绿色、深灰色薄层状泥(页)岩及粉砂质泥(页)岩组成的前辫状三角洲，见水平层理和植物叶片化石[9-10]。

2.3 湖相

工区随深度增大，依次发育滨浅湖、半深湖、深湖3个亚相，岩性以灰色、灰绿色、深灰色泥岩和粉砂岩为主。

1)滨浅湖亚相 主要发育砂质滩坝和碳酸盐滩坝2种有利于油气聚集的储层。沉积特征上，滨湖、浅湖通常难以区分。①砂质滩坝。岩性主要为细砂岩-粉砂岩，厚度从十几厘米至几十厘米不等，最厚可达数米。垂向上表现为薄层砂泥岩互层地层夹相对较厚的粉砂岩及砂岩。层理似平行层理及冲洗交错层理为主，可见槽状交错层理、浪成交错层理，反映较强水动力强度。砂质滩坝多分布于湖泊边缘，湖湾，湖中局部与隆起周围的缓坡侧的滨浅湖地区，离开河流入口处，以迎风侧波浪较强的湖岸处发育较好。②碳酸盐滩坝。碳酸盐岩类则主要发育于水体清澈、水体相对变浅附近处的低隆起处或岸边，有时与细粒砂层互层分布。本区碳酸盐沉积主要受物源区岩性、气候和入湖河流、湖泊水动力条件的制约。

2)半深湖亚相 半深湖亚相位于水体较深的浪基面以下，属于弱还原-还原环境。①滑塌浊积扇。滑塌浊积扇主要由阵发性的偶然因素诱发而成。研究区滑塌浊积扇主要发育在扇三角洲和辫状河三角洲前端，沉积剖面上以砂岩、粉砂岩和深灰色泥岩组合为特征。发育截切、小型揉皱和变形构造。层理构造主要为块状层理、包卷层理和平行层理等。②近岸水下扇。近岸水下扇在湖盆的深陷期较为发育，为陆相断陷湖盆一种常见的重力流沉积类型，发育在靠近断层下降盘的深水区。内扇主要发育辫状水道，是由分选差、杂基支撑的砾岩、碎屑支撑的砾岩和砂砾岩夹暗色泥岩组成，砾石呈棱角-次棱角状。砾岩通常具有漂砾结构，砾石排列杂乱，甚至直立，层理不明显。中扇垂向剖面上为辫状水道叠覆冲刷，形成多层叠合的砂砾岩体，以砾质至砂质高密度浊流沉积为典型特征，岩性主要为砂砾岩、中粗砂岩与细砂岩，递变层理和平行层理较发育。外扇为深灰色泥岩夹中-薄层砂岩，砂岩磨圆度较好，多为次圆状，可显平行层理和砂泥互层。

3 沙三段沉积体系展布及相模式

沙三段沉积体系类型在形成过程中，由于地形地貌、形成机理和水动力条件的不同，不同区域的岩性岩相特征、沉积序列均发生变化。以古地形等沉积背景分析为基础，利用地层等厚图、砂岩厚度图、砂岩含量等值线图等，结合单井沉积相分析，绘制了详细的沉积体系平面展布图。整个沙三段各时期沉积体系展布体现很好的继承性，仅以Es2亚段为例进行描述(见图2)。

沙三段时期，西北部沧县隆起坡度较陡，主要发育扇三角洲和湖泊重力流沉积体系。岸上洪流携带大量泥、砂和砾石进入湖盆，并冲蚀湖底形成水道，继续向前推进一定距离而形倾角较陡的同沉积断层的下降盘形成滑塌浊积扇沉积。扇三角洲地区由湖盆边缘至中心岩性表现为砾岩夹薄层红色泥岩过渡为大段深灰色泥岩夹薄层粉细砂岩，岩性逐渐变细。

南部缓坡带主要发育辫状河三角洲和湖泊-重力流沉积体系，由辫状河三角洲平原亚相、前缘亚相过渡为半深湖和滑塌浊积扇亚相。港西凸起处主要发育近岸水下扇沉积。水体较深，多期水道直接进入深水环境，砂体相互叠合。属于深断陷期的重力流沉积序列，一般被半深湖-深湖泥岩、油页岩包围，砂岩含量低(见图3)。

图2 歧口凹陷Es2亚段沉积体系分布图 图3 歧口凹陷沙三段沉积模式图

4 结 论

研究区沉积相受控于古地形以及古物源区分布，沧县隆起、埕宁隆起和羊三木凸起3大物源区母岩性质差异较大。歧口凹陷沙三段主要发育了冲积扇、扇三角洲、辫状三角洲、近岸水下扇、滑塌浊积体及湖泊等多种沉积相类型。通过对区内发育的沉积相类型与储层物性对应关系的研究表明，三角洲前缘河口坝、浊积扇砂体的储层物性良好，是寻找岩性油气藏的勘探方向所在[11]。

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[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.013

P618.13

A

1673-1409(2012)10-N041-04