冀中坳陷新生界底部不整合带结构及其油气地质意义

曲江秀，高长海，查 明

（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580）

不整合是区域性地壳运动、海（或湖）平面升降或局部构造运动的产物，是研究地质发展历史及鉴定地壳运动特征和时期的一个重要依据［1-5］。对不整合在空间上的分布和类型的变化情况进行研究，有助于了解古地理环境的变化。同时，在沉积盆地中，不整合由于具有独特的空间结构性，使其成为重要的流体运移通道和聚集场所。世界上很多含油气盆地中已发现了大量与不整合面有关的油气田［6-11］。

1 区域地质概况

冀中坳陷地层自下而上发育有太古界、元古界（缺失震旦系）、古生界（缺失志留系、泥盆系和下石炭统）、中生界（缺失三叠系）至新生界。古生代以来，冀中坳陷经历了加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造运动，许多层系受其影响，存在不同程度的剥蚀，地层之间表现为不整合接触关系。特别是燕山末期的构造运动使华北地台整体抬升，遭受长期的风化剥蚀，形成了区域性的新生界底部不整合面，其上覆地层为古近系或新近系或第四系，而下伏地层由于受古地形、剥蚀程度等因素的影响，从太古界到中上元古界再到中生界均有分布。研究冀中坳陷新生界底部不整合带的结构及其作用，可有效地指导该区的油气勘探。

2 新生界底部不整合带的结构

2.1 不整合带的结构划分

不整合具有垂向分带的结构，其成分和厚度因地而异，主要与岩性、气候、地形和风化剥蚀作用的时间等因素有关。一般在潮湿炎热气候区，化学、生物和机械风化作用都很显著，其中化学风化和生物风化作用尤为普遍和强烈，因而风化壳厚度大，结构复杂；而干旱区则是以机械风化为主形成的风化壳，厚度一般较小，常仅有数十厘米，结构相对较简单［12-16］。因此，在前人研究的基础上，结合野外露头及室内岩心观察，提出了不整合带的结构（表1）。

2.2 冀中坳陷新生界底部不整合输导体的界定

根据不整合渗透性结构层的空间发育部位，可分成不整合面之上结构层和不整合面之下结构层。由于不整合面上、下渗透性结构层在成因机制上的不同，两者存在明显的非对称性，这主要是不整合面之上的渗透性结构层主要是由海（或湖）侵作用造成的；而不整合面之下的渗透性结构层则主要是在构造作用（形成断层、裂缝等）的基础上，由大气淡水的淋滤、溶蚀等作用所造成。

2.3 新生界底部不整合输导体的渗透性结构

2.3.1 垂向渗透性结构

表1 不整合带的结构划分

根据冀中坳陷潜山井岩心观察，结合测井资料分析，岩溶作用在垂向上自上而下可划分出垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带（表2）。

表2 冀中坳陷马85井不整合带结构

（1）垂直渗流带：位于不整合面之下，地表大气淡水主要沿着垂向发育的裂缝体系在重力作用下垂向运动为主，因此，溶蚀作用特征主要表现为沿裂缝发育的高角度溶蚀孔洞。

（2）水平潜流带：地表岩溶水的运动主要以水力压力梯度控制下的水平运动为特征，因此，溶蚀作用特征主要表现为中小型溶蚀孔洞比较发育，溶蚀孔洞的形态常呈水平伸长状。冀中坳陷可识别出多个水平岩溶发育带，其发育与不整合面形成过程中的幕式抬升作用有关，每一次抬升幕形成一个相对完整的潜流带和渗流带，其中上部渗流带可能由于后期的抬升已被剥蚀破坏或部分相互叠加在一起。

（3）深部缓流岩溶带：该带底界是岩溶作用的下限，带内岩溶地下水运动与交替已变得十分缓慢，因而溶解作用比较弱，主要以发育零散的溶孔、溶缝为特征，规模和程度远不如上述两个带，因此，该带实际上是水平潜流带与深部滞留带之间的过渡带。

可以看出，不整合面之下碳酸盐岩的流体输导特征总体表现为，从渗流带的垂向输导为主向下逐渐转变为潜流带的横向输导为主。

2.3.2 横向渗透性结构

不整合面之下碳酸盐岩岩溶的横向发育特征主要与古地貌密切相关。根据大气淡水的运动特点及其导致的岩溶特征，冀中坳陷岩溶地貌可以划分为岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地（图1）。不同岩溶地貌背景上，岩溶作用的发育特征不同。岩溶高地上大气淡水的运动主要以垂向运动为主，因此，以发育垂直渗流带为特征；岩溶斜坡上地表岩溶水的运动往往以水平运动为主，导致水平潜流带较发育；岩溶洼地一般代表地表淡水的泄水区，其岩溶作用相对比较弱。冀中坳陷碳酸盐岩潜山的岩溶作用主要出现在古生界奥陶系和中上元古界雾迷山组。其中，对奥陶系造成岩溶的主要时期是海西、加里东期构造运动，而雾迷山组的岩溶主要是燕山、喜马拉雅期构造运动的结果。

图1 冀中坳陷岩溶地貌划分示意

3 不整合在油气成藏中的意义

不整合带的发育对油气的运聚成藏具有十分重要的作用，使储层物性得到改善，可作为油气运移通道或油气聚集场所［17-21］。

3.1 改善储集层性能

冀中坳陷受印支运动、燕山运动的影响，潜山地层遭受大面积剥蚀和风化淋滤。喜马拉雅运动以来，断裂开始剧烈活动，在潜山大幅度上升的同时，地层水通过断层渗入到潜山碳酸盐岩之中，加深了溶蚀作用，形成孔、洞、缝十分发育的储集空间，极大地改善了碳酸盐岩储集层的储集物性，其平均孔隙度为5%～12%，平均渗透率为（37～2000）×10-3μm2，为油气富集高产创造了条件（表3）。不整合是一个开放的系统，原地溶解物会被不断地搬运带走，沿不整合达到平衡的速度很慢或是根本达不到平衡，这种不平衡状态有助于受搬运控制的溶解作用的发生。冀中坳陷新生界底部不整合带的溶解作用主要发生在垂直渗流带和水平潜流带，而深部缓流岩溶带相对不发育。勘探实践表明，油气主要赋存于垂直渗流带和水平潜流带。

表3 冀中坳陷潜山碳酸盐岩储层物性统计

3.2 作为油气运移的良好通道

长期的沉积间断使潜山基岩表面遭受风化、剥蚀、淋滤等作用，不仅形成了大面积分布的不整合带，而且不整合带的孔隙度和渗透率亦得到改善［22］，且发育的孔、洞、缝在空间上相互连通、相互组合，形成了油气运移的良好通道。

另外，由于块断差异升降作用，造就了古近系烃源岩逐层不整合超覆于潜山碳酸盐岩储集体之上，形成烃源岩与潜山的直接对接，烃源岩生成的油气可直接进入不整合带，并沿不整合带向潜山高部位运移，在圈闭发育处聚集成藏。

3.3 形成有利的生储盖组合

由于构造部位、沉积作用、成岩作用、风化作用以及后期改造的不一致，不整合带的结构在空间上存在变化，不整合结构类型也有所差异，即不整合面上、下岩层 具 有 多 种 配 置 关 系［17，23-24］，从 而 可 形 成多种类型的生储盖组合。冀中坳陷潜山最具特色的生储盖组合类型为“新生古储型”。这类组合是在海侵过程中，新沉积的富含有机质的泥岩直接超覆在不整合之上，形成烃源岩和储层的理想配置。它是以盆地基底的中上元古界和早古生界海相碳酸盐岩作为储集体，以古近系不同层段（主要是Es3 和Es1）的滨浅湖、较深胡相暗色泥岩作为烃源岩，并以古近系不同层段的泥岩或石炭-二叠系煤系地层作为盖层而形成的一套“新生古储型”组合，任丘潜山油藏、长洋淀潜山油藏、河西务潜山油气藏等即为此类生储盖组合的典型代表。

3.4 形成多种类型的地层圈闭

地层圈闭在地质记录中常见，它既可以位于不整合面之上，如地层超覆圈闭，也可以位于不整合面之下，如地层剥蚀／削截圈闭、潜山圈闭等。冀中坳陷新生界底部不整合面上、下存在多种类型的地层圈闭，油气聚集其中形成相应类型的地层油气藏，如任丘雾迷山组潜山油藏、留路雾迷山组潜山油藏、苏桥奥陶系潜山油藏、任丘奥陶系地层削截油藏、南马庄沙二段地层超覆油藏等。

4 结论

（1）不整合带在空间上可划分为水进层、风化粘土层和半风化岩石层3个结构层。不整合面上、下分属于两个不同的流体流动场，不整合面之下流动孔隙主要由孔洞缝孔隙体系构成，而不整合面之上的层状渗透性体主要属于孔隙型介质。

（2）冀中坳陷新生界底部不整合面之下的半风化岩石层在垂向上可划分出垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流岩溶带等3个带，油气主要在垂直渗流带和水平潜流带运移和聚集；平面上可划分为岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地等3个带。

（3）不整合带的发育对油气的运聚成藏具有十分重要的控制作用，如改善储集层的储集性能、作为油气运移的通道、形成有利的储盖组合以及地层圈闭等。

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