高邮凹陷南断阶戴南组沉积演化

李宗峰，董桂玉，柴新辉，仇永峰，毕天卓

（1.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.中国石油西部钻探测井公司研究所，新疆克拉玛依834000；3.中国石油化工股份有限分公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州225009）

高邮凹陷南断阶戴南组沉积演化

李宗峰*1，董桂玉1，柴新辉2，仇永峰3，毕天卓3

（1.河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.中国石油西部钻探测井公司研究所，新疆克拉玛依834000；3.中国石油化工股份有限分公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州225009）

根据岩芯、测井、录井、地震和区域地质资料，结合高分辨率层序地层学理论，对高邮凹陷南断阶戴南组地层进行了系统的层序划分与对比，划分为2个长期基准面旋回和8个中期基准面旋回；根据“元素石英判源区，镜下画物源”的思想，对南断阶戴南组物源体系进行了系统分析，认为南断阶的沉积物主要受通扬隆起方向和吴堡低凸起方向源区的影响，但不同中期基准面旋回沉积过程中，远近有所变化；综合各类相标志，系统剖析了南断阶戴南组的沉积特征和沉积类型，对研究区的沉积相、亚（微）相进行系统划分和重新厘定，主要别出扇三角洲和近岸水下冲积扇2种沉积相类型，总结了沉积演化规律，并结合现代沉积学原理建立了南断阶戴南组的沉积相模式，为研究区进一步的勘探开发提供了地质依据。

高邮凹陷；南断阶；戴南组；沉积演化

高邮凹陷目前已进入了中—高熟勘探阶段，随着勘探的深入，探明程度越来越高，原有沉积体系的研究成果已不适应当前勘探开发的需要。面对当前勘探开发形势，近年来大量的专家学者为寻找其他有价值的研究区块做了不懈努力，研究表明，高邮凹陷南断阶戴南组是极具开发价值的隐蔽油气藏潜力区。2005年，张喜林，朱筱敏等进行了高邮凹陷古近系戴南组地震相的研究［1］；2006年，任红民等对高邮凹陷南断阶的油气勘探潜力做出了系统评价［2］；2007年，马晓鸣等对高邮凹陷的构造演化做了研究［3］；2008年，李学慧分析了南断阶断层活动对油气藏的控制［4］；2009年，程国锋等研究了南断阶的成藏模式［5］；2010年，周健，林春明等对高邮凹陷马家嘴地区戴南组做了物源分析［6］；2012年，张妮等做了高邮凹陷戴南组地球化学特征的研究［7］；2012和2013年，董桂玉以高邮凹陷为例，做了陆相复杂断陷盆地隐蔽油气藏的砂体预测［8］。鉴于缺乏南断阶沉积体系及演化模式新的研究认识，在前人研究的基础上，本文以高邮凹陷南断阶戴南组为主要区块系统分析了研究区的沉积演化规律。

1　区域地质概况

高邮凹陷在构造上位于苏北盆地东台坳陷中部，东西长约100km，南北宽约25～35km，面积2670km2，高邮凹陷总体构造格局为南断北超、南陡北缓的箕状断陷结构［9］。南部以大断层与通扬隆起和吴堡低凸起相邻，北部以平缓的斜坡与柘垛低凸起相接，西部以柳堡和菱塘桥二低凸起间的鞍部与金湖凹陷相通，东邻白驹凹陷。

高邮凹陷平面上由南往北分为南部断阶带、深凹带和斜坡带3个构造带。南部真①断层是高邮凹陷与通扬隆起及吴堡低凸起的分界断层，真②断层是深凹带与南部断阶带的分界断层，汉留断层是深凹带与北斜坡的分界断层。

高邮凹陷南断阶是指真①断层与真②断层之间的狭长地带，2大断层总体走向为北东—北北东，由西向东主要发育黄珏南、许庒和竹墩2个3级正向构造单元。在真①和真②断层之间发育多个次级断层，严格来说南断阶是由一系列的正断层所控制的构造带。而从勘探开发的角度讲，南断阶泛指高邮凹陷的南部陡坡带，南部真①断层为南断阶与通扬隆起的边界，北部紧邻深凹带。

图1　高邮凹陷构造单元划分图

2　高分辨率层序地层划分

在对研究区钻井岩芯、测井和地震资料综合分析的基础上，利用Cross倡导的高分辨率层序地层学的理论体系和研究方法［10］，根据基准面原理、体积划分原理、相分异原理和旋回等时对比法则［11］，结合油田生产实际，将高邮凹陷戴南组共划分为2个长期旋回和8个中期旋回（表1）。

表1　高邮凹陷戴南组高分辨率层序地层划分方案

3　沉积体系的研究

沉积体系指的是在某一时间地层单元内，根据物源性质、搬运过程、沉积作用和发育演变几方面，把有内在联系的各个沉积相，组成的一个连续体系，它能与相邻的体系区分开来。通过对岩芯岩石类型、沉积构造和测井相的分析，高邮凹陷南断阶戴南组可识别出扇三角洲、近岸水下冲积扇2种沉积相（表2）。

表2　高邮凹陷南断阶戴南组沉积相、亚相、微相类型划分简表

3.1扇三角洲

扇三角洲是指临近高地直接进入稳定水体中的冲积扇，扇三角洲沉积组成与三角洲很类似，但粒度较三角洲要粗，扇三角洲属近源快速沉积，分选性和磨圆度很差，结构成熟度和成分成熟度均较低。扇三角洲在南断阶主要发育在黄珏、真武、富民、周庄和花庄局部地区，由扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲三种亚相和相应的微相组成。

3.1.1扇三角洲平原

扇三角洲平原为扇三角洲的水上部分扇三角洲平原系冲积扇的陆上与水下部分，是主辫状河道、辫状分流河道发育区，主要分布于南断阶，成分成熟度和结构成熟度较低，单砂层垂向上具明显的正韵律；自然电位曲线表现为齿化的钟形与箱形组合。按其沉积特征可细分为水上分流河道和漫滩沼泽微相。该亚相的微相类型有辫状分流河道、分流间湾、决口扇、决口河道和废弃河道等，岩性较粗，磨圆度和分选性差，颜色主要为棕色、棕红色。以黄珏地区黄x井的E2d21-2亚段为例（图2），含砾细砂岩的砾石最大直径可达4cm×3.5cm，一般为4cm×6cm，磨圆度较差，为次圆—次棱角，正韵律结构明显，单层砂体多在3m左右，沉积构造类型以块状层理为主，其他层理类型不明显，砂层底部发育冲刷充填构造。

图2　黄珏地区黄x井E2d21-2取芯井段（1524.08～1547.12m）扇三角洲平原沉积特征（1∶100）

3.1.2扇三角洲前缘

扇三角洲前缘为扇三角洲的主体部分，其上发育冲蚀切割湖底形成的水下网状分流水道及河口坝，主要位于滨湖区，其前缘有时可达浅湖区，接受各种粒级的砂质沉积。沉积构造有交错层理、平行层理、盘状构造、泄水构造、变形构造、波状—水平层理、块状构造等。韵律层内部多呈下粗上细的正粒序结构。自然电位曲线为中—高幅、齿化箱型一钟型曲线、齿中线平行、水平。与扇三角洲平原亚相相比，其纵向厚度大，岩性变化快，粒度略细，分选和磨圆相对较好，牵引流和重力流成因的沉积构造都很发育，由于地处南断阶，地势陡、势能大、沉积速率高，湖水的顶托作用明显减弱，因此河口砂坝不发育。沉积物经过反复淘洗、簸选，分选变好，在扇三角洲前缘地带形成分布广、厚度薄的席状砂体，其岩性较细，成熟度高，显示砂泥薄互层的反韵律粒序。水下分流间湾和水下决口扇微相粒度相对较细，与水上相应沉积单元类似（图3）。

图3　花庄地区花x井E2d11取芯井段（2754.73～2802.71m）扇三角洲前缘+前扇三角洲沉积特征（1∶200）

3.1.3前扇三角洲

前扇三角洲是扇三角洲向平坦的浅湖或深湖底过渡的前缘斜坡段，主要接受细粒悬浮质沉积。主要由暗棕色、灰色和深灰色泥岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩和泥质粉砂岩等细粒岩性组成，偶夹少量粉砂岩和细砂岩，其前端与滨浅湖或半深湖泥岩相接，且难以区分（图3）。

3.2近岸水下冲积扇

近岸水下冲积扇为携带大量陆源碎屑物质的近源山间洪水由落差大的陡坡带一侧直接进入湖盆，形成完全没于水下的沉积体。近岸水下冲积扇具有密度流的特征，也表现出一定的冲积性，以重力流为主，兼有牵引流性质［8］。由于处于水下且靠近剥蚀区，颜色以弱还原—还原色调为主，粒度很粗。纵向上近岸水下冲积扇可分为扇根亚相、扇中亚相和扇端亚相。

3.2.1扇根亚相

内扇亚相发育主水道，岩性以不稳定岩石为主，粒度范围较广，反映了很强的水动力携带大量粗细碎屑物后，顺陡坡，未经重力分异就进入湖盆沉积，呈现出混杂沉积构造。扇根整个沉积环境由携带粗碎屑的洪水所控制，其沉积物结构成熟度低，泥质含量很高（图4）。

图4　邵伯地区邵x井E2d12取芯井段（2975～2985.06m）近岸水下冲积扇沉积特征（1∶50）

3.2.2扇中亚相

扇中亚相发育水下网状水道，由于坡度的减缓，碎屑流速度减慢，粗粒碎屑物质沉积叠覆，是近岸水下冲积扇的主体，也是砂砾岩体发育最厚的部位，结构成熟度与扇根亚相类似，均较低（图4）。

3.2.3扇端亚相

扇端亚相位于扇中亚相前方，水体相对较深，岩性以厚层泥岩夹薄层粉砂、泥质粉砂为主，水平层理和各种小规模交错层理相对发育，生物化石比较丰富，细粒沉积物易受到各种成因牵引流体的改造，局部地区由于受到季节性洪水重力流河滑塌重力流的影响，使剖面结构多样化（图5、图6）。

图5　扇端岩石类型、沉积构造

4　沉积演化

在单井相、连井相分析的基础上，结合沉积相的平面展布特征以及高邮凹陷整体构造运动、地层分布特征、沉降中心、沉积中心迁移、基准面旋回特征等因素综合分析南断阶戴南组沉积时期的沉积演化特征。

吴堡运动时期，苏北盆地整体抬升，高邮凹陷南部断裂活动加剧，整体被不同级别的构造断裂所控制，绝大部分阜宁组地层露出水面遭受剥蚀，南断阶戴南组沉积初期（MSC1）就是在这种起伏不平的古侵蚀面上充填沉积的；随着断陷湖盆的不断发育，到早、中期和快速沉降期（MSC2～MSC3），地层由深凹带向两侧逐渐超覆，沉积范围不断扩大，导致南部断阶带不断地边缘化；由于湖盆抬升扩张和充填增加，导致湖盆水体不断变浅，南断阶LSC1沉积时期发育的近岸水下扇沉积部分演化为LSC2沉积时期（邵伯地区为LSC2中晚期）的扇三角洲沉积，但由于构造坡折带的影响，扇三角洲和近岸水下冲积扇除了前后略有进退和偏移外，朵体规模整体上变化不太明显；到MSC4～MSC8时期，断陷湖盆在急剧或缓慢抬升，凹陷边界地层被剥蚀程度依次加剧，周缘水携沉积物向盆内充填依次增多。伴随断陷盆地的沉降与抬升，戴南组沉积时期，经历了2次大规模的水进—水退的旋回过程（MSC1～MSC3、MSC4～MSC8）和多次次级水进—水退的旋回过程（如MSC3）；随着湖盆的水进与水退，沉降中心和沉积中心不断往复迁移，二者步调往往不一致，且沉降中心和沉积中心由一个演化成多个。

图6　邵x井E2d12扇中、扇端沉积特征

5　沉积相模式

通过对南断阶戴南组沉积相的研究，以研究区沉积相展现的沉积特征和沉积演化规律为基础，结合当代沉积学理论和相关区域地质资料，建立了高邮凹陷南断阶戴南组沉积相模式（图7）。

图7　高邮凹陷南断阶戴南组沉积模式图

6　结论

高邮凹陷南断阶物源主要来自通扬隆起和吴堡低凸起，从层序上将研究区分为2个长期旋回和8个中期旋回，不同的沉积时期物源的方向和距物源的远近会有一些变化，真武、曹庄、黄珏、肖刘庄、邵伯地区主要以通扬隆起为物源区，而花庄、周庄等地区沉积物主要来自吴堡低凸起。

高邮凹陷南断阶戴南组发育扇三角洲和近岸水下冲积扇，扇三角洲可划分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲三种亚相；近岸水下冲积扇可分为扇根亚相，扇中亚相和扇端亚相。

南断阶戴南组沉积初期（MSC1）古地貌起伏不平，断裂不断发育；到沉积中期（MSC2～MSC3），随着湖盆的扩张，南断阶不断边缘化，逐渐形成近岸水下冲积扇和扇三角洲相；到沉积后期（MSC4～MSC8），湖盆逐渐抬升，南断阶地区剥蚀加剧。整个演化过程南断阶经历了2次大的水进—水退。

［1］张喜林，朱晓敏，杨俊生.苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组地震相研究［J］.西安石油大学学报，2005，20（3）：44-47，195.

［2］任红民，徐建，张伟青，等.高邮凹陷南部断阶带油气勘探潜力分析［J］.海洋石油，2006（2）：13-17.

［3］马晓明，戴俊生.高邮凹陷南部断阶带构造演化特征［J］.新疆石油地质，2007，28（4）：476-479.

［4］李学慧.高邮凹陷南断阶断层活动对油气成藏的控制［J］.新疆石油地质，2008，29（6）：719-721.

［5］程国锋，宋全友，李宝钢.高邮凹陷南断阶油气成藏模式［J］.西部探矿工程，2009（4）：106-109.

［6］周健，林春明，李艳丽，等.苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区古近系戴南组物源分析［J］.2010，28（6）：1117-1128.

［7］张妮，林春明，周健，等.苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组一段元素地球化学特征及其地质意义［J］.地质学报，2012，86 （2）：269-279.

［8］董桂玉.陆相复杂断陷盆地隐蔽油气藏砂体预测［M］.北京：石油工业出版社，2013.

［9］杨新明.高邮凹陷南断阶许庄—竹墩地区断层发育演化和油气成藏［J］.海洋石油，2010，30（2）：19-22，205.

［10］Cross T.A..Applications of High-resolution Sequence Stratigraphy in Petroleum Exploration and Pnouetion Short Course Notes［J］.Canadian Society of Petroleum Geologists，1993，290.

［11］郑荣才.高分辨率层学地层学［M］.1版.北京：地质出版社，2010.

TE121

A

1004-5716（2016）09-0063-06

2015-10-13

2015-10-20

河北省自然科学基金（D2013209045）；河北省科技计划项目（12274203）。

李宗峰（1988-），男（汉族），河北沧州人，华北理工大学在读硕士研究生，研究方向：储层沉积学与油气田勘探。