东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流岩相类型及其分布特征

操应长，张青青，王艳忠，杨 田，王心怿，薛秀杰（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流岩相类型及其分布特征

操应长，张青青，王艳忠，杨 田，王心怿，薛秀杰
（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

以东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流砂体为研究对象，利用三维地震、钻井岩心、测录井和分析测试等资料，开展三角洲前缘滑塌型重力流砂体岩相和岩相组合类型划分及分布特征研究。根据泥质含量和沉积构造，划分出13种岩相类型，其中块状层理砂岩相在研究区最为发育。以泥岩、冲刷面或岩相转化面为界，划分出20种岩相组合类型，分为5大类，分别是保留原始沉积构造的岩相组合、变形构造发育的岩相组合、块状层理和碎屑发育的岩相组合、下部碎屑流和上部浊流沉积的岩相组合，以及不完整鲍马序列的岩相组合，反映重力驱动事件中的滑动、滑塌、碎屑流、碎屑流浊流、浊流沉积作用。根据不同类型重力流的垂向组合和典型剖面岩相分布特征，认为从盆地斜坡到盆地平原，重力流呈现滑动滑塌碎屑流浊流演化特征，滑塌近端主要发育滑动作用岩相组合和滑塌作用岩相组合，滑塌中部主要发育碎屑流岩相组合和碎屑流与浊流过渡转化岩相组合，滑塌远端主要发育浊流作用岩相组合。

东营凹陷；沙三中亚段；滑塌型重力流；岩相组合；分布

引言

东营凹陷沙三段沉积时期，三角洲前缘滑塌成因形成的非构造圈闭油气资源丰富，是胜利油田储量增长和勘探开发的重要圈闭类型［1－2］。受沉积学界一直广为流行的鲍马序列和扇模式的影响，对于三角洲前缘滑塌型重力流沉积成因问题，除少数研究者提出内成碎屑流沉积的概念［3］外，其他学者均用鲍马序列和浊流来描述和解释这种深水沉积［4－6］。然而，随着深水沉积研究的发展，鲍马序列和海底扇模式的不足也日益凸显。以Shanmugam为代表提出的砂质碎屑流概念和建立的斜坡重力驱动沉积物再搬运沉积模式代表了深水沉积研究的最新进展，该模式指出，斜坡再搬运沉积物具有多种流体类型，不同类型流体沉积特征差异显著。斜坡是重要的沉积物卸载区［7－11］，在国内已得到广泛认可并采用，有效地指导了陆相深水油气勘探［12－18］。在该模式的指导下，部分学者逐渐认识到东营凹陷三角洲前缘滑塌型重力流包含滑动、滑塌、碎屑流、浊流在内的多种流体类型［19－20］，但缺乏进一步对滑塌型重力流岩相和岩相组合类型的识别和特征的描述及其分布特征方面的研究。

本文以东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流砂体为研究对象，在40余口井岩心观察的基础上，开展三角洲前缘重力流砂体岩相和岩相组合类型划分、特征描述及分布规律的研究，旨在重新认识和明确不同类型滑塌型重力流岩相、岩相组合特征及其分布特征，从而指导研究区有利重力流砂体预测及油气勘探部署。

1 地质概况

东营凹陷位于济阳坳陷的东南部，北以陈家庄滨县凸起为界，东接青坨子凸起，南部与鲁西隆起、广饶凸起呈超覆接触，西邻林樊家、高青凸起，是一个典型的“北断南超”的开阔型箕状湖盆。平面上划分为北部陡坡带、中央隆起带、利津洼陷、民丰洼陷、牛庄洼陷、博兴洼陷、南部缓坡带7个二级构造单元［21］。

东营凹陷沙三中亚段沉积时期，构造运动强烈，盆地沉降速率大，形成大面积的半深湖深湖沉积环境。气候湿润，雨量充沛，碎屑物质供应充足，三角洲不断向凹陷中心进积，在断裂活动、重力等诱导下，三角洲前缘沉积物失稳再搬运［1，22］。在经历滑移沉积阶段、旋转变形沉积阶段、塑性搬运整体固结沉积阶段、悬浮浊流沉积阶段后，相应在斜坡和半深湖深湖区发育滑动、滑塌、碎屑流和浊流深水重力流沉积［9，1920］（图1）。

2 岩相及岩相组合

岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，是沉积相的主要组成部分［23］。本文借鉴Davis等［24］的划分方案，首先按泥质含量的多少将岩相整体划分为三大类：砂岩、粘土砂岩和泥岩；其次依据研究区内发育的沉积构造类型将岩相进一步细分。

图1 东营凹陷沙三中亚段沉积相平面分布图（据胜利油田地质研究院修改）Fig.1 Planar distribution of sedimentary facies in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

21 岩相类型

通过对东营凹陷三角洲前缘40余口取心井1000余米岩心精细描述，研究区主要发育的沉积构造主要包括层理构造、同生变形构造、泥砾、泥岩撕裂屑和砂质团块等（图2）。在明确研究区主要发育的沉积构造类型及其特征的基础上，主要依据泥质含量、沉积构造等，将东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流砂体归纳为13种岩相类型，包括发育在砂岩中的7种岩相和发育在粘土砂岩中的5种岩相及泥岩相（表1）。the Shahejie Formation

图2 东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘重力流典型沉积构造Fig.2 Representative sedimentary structures in the delta frontgravity flow deposits from themiddle submember of the thirdmember of

发育在砂岩中的岩相分别是块状层理砂岩相（Sm）、变形构造砂岩相（Sd）、富碎屑砂岩相（Sc）、粒序层理砂岩相（Sg）、变余构造砂岩相（Sp）、平行层理砂岩相（Sh）、沙纹层理砂岩相（Src）。块状层理砂岩相（Sm）是研究区发育最广的一类重力流岩相，该类岩相单层厚度为01～3m，岩性以细砂岩为主，泥质含量低，不含其它构造，整体呈块状，与上下泥岩呈现突变接触（图2a），反映了整体冻结的沉降方式。变形构造砂岩相（Sd）单层厚度为01～2m，岩性以细砂岩为主，含炭质层（碎片）或少量泥质条带，变形构造发育，可见砂岩内炭质层或泥质条带强烈变形发生揉皱（图2e）或砂岩内断层十分发育，地层产状多变。揉皱等变形构造的发育反映未固结的沉积层在重力等作用下整体发生形变的过程，属滑塌沉积。富碎屑砂岩相（Sc）单层厚度为01～15m，主要发育在中细砂岩中，在粗砂岩中也可见。碎屑种类包括泥岩撕裂屑和泥砾，泥岩撕裂屑以灰色、深灰色和灰黑色为主，反映主要来源于深水沉积，多为邻近沉积物垮塌混入砂岩后被撕裂后整体冻结沉积形成。泥岩撕裂屑两端具撕裂茬或呈拖长变形，呈水平或无序排列（图2i、j），反映流体具有一定的流动强度和层状搬运特征。泥砾粒径直径可达10cm，一般为25cm，以土黄色泥砾为主，磨圆较好（图2k）。粒序层理砂岩相（Sg）单层厚度为01～03m，主要发育在细砂岩中，中粗砂岩中也可发育。由底向上沉积物粒序由粗变细，底部冲刷面部分可见（图2b），反映了沉积物按粒级大小悬浮沉降的特征，属浊流沉积。变余构造砂岩相（Sp）单层厚度为01～15m，主要发育在细砂岩中。顶底与泥岩呈突变接触，内部变形相对不发育，砂泥接触处同沉积滑动面发育（图2h）。可见部分原始沉积构造，反映了三角洲前缘沉积物在外界触发机制或自身重力下发生再搬运，但搬运距离近，未发生旋转变形的特征，属滑动沉积。平行层理砂岩相（Sh）单层厚度为01～03m，主要发育在细砂岩中，炭质层发育，显层理构造。沙纹层理砂岩相（Src）单层厚度为005～01m，主要发育在粉细砂岩中，仅保留前积层，反映沉积物推移速率大于沉积物沉降速率的特征（图2c）。

表1 东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流岩相特征及其成因解释Table 1 Summary of lithofacies types and genesis of the delta front gravity flow deposits from them idd le submember of the third member of the Shahejie Formation

发育在粘土砂岩中的岩相包括块状层理粘土砂岩相（ASm）、变形构造粘土砂岩相（ASd）、富碎屑粘土砂岩相（ASc）、韵律层理粘土砂岩相（ASr）和水平层理粘土砂岩相（ASh）。块状层理粘土砂岩相（ASm）单层厚度为01～2m，以泥质粉砂岩为主，基质含量高，整体呈块状，反映了整体冻结的沉降方式。变形构造粘土砂岩相（ASd）单层厚度为01～2m，主要发育在泥质粉砂岩中，可见（1）泥质粉砂岩内部含少量砂质条带强烈变形，阶梯状断层发育（图2f）；（2）砂泥强烈混杂，整体呈块状，内部含少量泥砾；（3）滑塌变形构造发育（图2g）。砂泥搅浑、滑塌褶皱的发育反映三角洲前缘砂泥互层的沉积物在塑性状态下整体发生形变的过程，属滑塌沉积。富碎屑粘土砂岩相（ASc）单层厚度为01～05m，整体岩性为泥质粉砂岩或粉砂质泥岩，内部含泥砾、泥岩撕裂屑和砂质团块（图2l），反映了流体具有较高的流动强度和整体冻结的沉降方式。韵律层理粘土砂岩相（ASr）厚度为01～2m，是由粉细砂岩和互层的深灰色或灰黑色泥岩构成（图2d），内部常见重荷模和火焰构造，砂岩液化脉较发育。水平层理粘土砂岩相（ASh）单层厚度为01～03m，岩性以粉砂质泥岩为主，水平层理发育，反映较弱水动力作用。

图3 东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流岩相组合类型Fig.3 Lithofacies association types of the delta front gravity flow deposits from the middle submember of the third member of the Shahejie Formation

图4 东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流岩相组合特征a.樊133井，24033～24051m，厚层块状砂岩，内部可见平行层理等；b.辛170井，2977～29789m，厚层块状砂岩与炭质层及碎片充分混杂；c.丰11井，29802～298185m，泥质粉砂岩与砂岩整体变形；d.樊104井，30312～303275m，含碎屑砂岩与块状砂岩垂向上交替发育；e.牛104井，30253m，底部含深灰色泥岩撕裂屑砂岩；f.牛116井，31107m，中部含灰色泥砾砂岩；g.牛110井，30193m，顶部发育含灰黑色泥岩撕裂屑和红褐色泥砾砂岩；h.牛110井，3004m，泥质粉砂岩中砂质团块和深灰色泥岩撕裂屑；i.牛110井，30175m，厚层块状顶部砂泥薄互层发育；j.樊24井，29643～296622m，厚层块状砂岩顶部薄炭质层显平行层理；k.营922井，296544～296704m，鲍马序列DE段发育Fig.4 Core pictures of the lithofacies association types of the delta front gravity flow deposits in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

泥岩相（M）厚度为01～10m，以深灰色、灰黑色、深棕色泥岩为主，整体呈层状或块状，是浊流、深湖半深湖沉积的产物。

22 岩相组合

每种岩相组合类型或沉积序列通常是一次沉积事件的产物，即一个事件层［25］。滑塌型重力流的事件层即指一次重力驱动事件的沉积产物，以泥岩、冲刷面或岩相转化面为界［24］。通过岩心观察，结合岩相垂向变化，共划分出20种岩相组合类型（图3）。

类型1～类型9为由单一岩相类型形成的岩相组合。类型10～类型14为块状砂岩相（Sm）和富碎屑砂岩相（Sc）在垂向上形成的岩相组合，包括ScSmSc、ScSm、SmScSm、SmS和SmSc 5种类型。漂浮的碎屑在砂岩中的分布状态反映流体具有一定的流动强度，可以在任何位置支撑碎屑以整体冻结的方式沉积，是具有塑性流变性质的碎屑流的沉积产物［26］。

类型15为变形构造粘土砂岩相（ASd）和变形构造砂岩相（Sd）在垂向上交替形成的岩相组合，是三角洲前缘不同岩性的原始沉积物整体发生形变沉积的产物，属滑塌沉积。类型16～类型18为不同岩相垂向上组合形成的不完整鲍马序列，为一次浊流沉积的产物［14］。类型19和类型20分别为SmASr和SmSh，下部为反映整体冻结沉积方式的厚层块状砂岩，顶部为反映浊流沉积的平行层理砂岩和砂泥薄互层，表明在沉积物搬运过程中碎屑流向浊流逐渐发生转化，许多学者的研究也证实了这一点［27－28］（图4）。

3 重力流类型及岩相分布规律

对重力流砂体岩相在平面上的分布进行研究，沿物源供给方向牛119牛100牛116牛11牛107史10地震剖面中，三角洲前积特征明显，牛100、牛116、牛107和史10四口井在4砂组均有取心，地震反射主要为空白反射中的蠕虫状反射特征，测井特征主要表现为厚层泥岩中的孤立砂体（图5）。通过对4口井的岩心观察及各岩相厚度的统计，牛100井岩相类型以Sd、ASd、Sc为主，牛116井岩相类型以Sm为主，牛107和史10井岩相类型以ASr、M和Sm为主（图5）。沿物源到盆地中心方向，滑塌所占比例分别为331%、212%、191%和067%，砂质碎屑流所占比例依次为294%、371%、2739%、2704%，浊流和泥岩所占比例分别为375%、417%、707%、723%。表明明沿物源到盆地中心方向，滑塌砂体的含量逐渐降低，砂质碎屑流的含量先升高后降低，而浊流的含量逐渐升高。

在明确各种岩相、岩相组合特征及成因的基础上，确定了不同取心井段沉积类型，并对研究区滑塌型重力流垂向组合进行总结。

图6 东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型深水重力流类型及沉积组合分布特征Fig.6 Types and distribution of the delta frontgravity flow deposits types and sedimentary associations in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation

研究发现，滑动砂体垂向上常表现为与三角洲砂体相邻或间互沉积；滑塌砂体垂向上常表现为滑塌砂体相邻或间互沉积，厚层滑塌砂体夹少量砂质碎屑流沉积的沉积组合；砂质碎屑流砂体垂向上常表现为多期砂质碎屑流相邻或间互沉积、砂质碎屑流与浊流相邻或间互沉积的沉积组合；浊流砂体垂向上常表现为多期浊流中夹碎屑流沉积、多期浊流相邻或间互沉积的沉积组合（图6）。

结合典型剖面岩相分布特征和不同类型重力流砂体的垂向组合特征，认为东营凹陷沙三中亚段沉积时期，三角洲前缘快速堆积砂体在一定作用机制下发生再搬运。从盆地斜坡到盆地中心，沉积物首先发生平移运动，发育滑动沉积。随着沉积物继续搬运和外界水体的不断混入，沉积物内孔隙压力升高和发生搅浑，在重力作用下发育各种同生变形构造，形成滑塌作用沉积组合。随着块体继续搬运，受其周围流体的稀释改造，滑塌沉积逐渐演化为具有塑性流变性质的碎屑流沉积。由于砂泥屈服强度的差异，砂岩中原始搅浑存在的泥质和深水介质混入的泥质被撕裂，形成含泥质碎屑的碎屑流岩相组合。随着搬运距离增加，碎屑流顶端向浊流发生转化，形成碎屑流浊流混合岩相组合，直至最终完全转化为浊流，形成浊流沉积岩相组合（图6）。

4 结论

（1）东营凹陷沙三中亚段三角洲前缘滑塌型重力流可划分为13种岩相类型和20种岩相组合类型，包含保留原始沉积构造的岩相组合、变形构造发育的岩相组合、块状层理和碎屑发育的岩相组合、下部为块状层理顶部沉积机理明显发生变化的岩相组合和不完整的鲍马序列的岩相组合，分别反映了重力驱动事件中滑动、滑塌、碎屑流、碎屑流浊流、浊流沉积作用。

（2）从斜坡到盆地中心，滑塌砂体的含量逐渐降低，砂质碎屑流的含量先升高后降低，浊流的含量逐渐升高，滑塌型重力流呈现从滑动滑塌碎屑流浊流演化的特征，滑塌近端主要发育滑动作用和滑塌作用岩相组合，滑塌中部主要发育碎屑流和碎屑流与浊流过渡转化岩相组合，滑塌远端主要发育浊流岩相组合。

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Delta front gravity flow deposits in the m iddle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Dongying depression：Lithofacies and lithofacies association types and their distribution

CAO Yingchang，ZHANG Qingqing，WANG Yanzhong，YANG Tian，WANG Xinyi，XUE Xiujie
（School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China）

Exemplified by the delta front deepwater gravity flow deposits in the middle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Dongying depression，the emphasis in the present paper is placed on the classification and distribution of the lithofacies and lithofacies association types according to 3D seismic data，core data，well logs and analytical results.The deepwater gravity flow deposits are divided into 13 lithofacies types according tomud contents and sedimentary structures，and 20 lithofacies association types which are involved into five categories，i.e.，the lithofacies associations（1）with primary sedimentary structures；（2）with synsedimentary deformational structures；（3）with themassive beddings and abundant clasts；（4）with the lower debris flow deposits and upper turbidity current deposits，and（5）with imcomplete Bouma sequences.Judged from the lithofacies and lithofacies associations types and distribution of delta front gravity flow deposits types，there are gradations of slideslumpdebris flowturbidity current from the slope to the deepwater plain.The slideand slumpdominated lithofacies and lithofacies association types are observed in the proximal part；the debris flowandmixed debris flowturbidity current dominated lithofacies associations appear in the central part，and turbidity currentdominated lithofacies associations are common in the distal part.The redivision of lithofacies and lithofacies associations typesmay be helpful to the prediction of the gravity flow sandstones and future petroleum exploration in the study area.

Dongying depression；middle submember of the third member of the Shahejie Formation；slumptype gravity flow；lithofacies association；distribution

P588.21

A

10093850（2017）01000909

20160114；改回日期：20160507

操应长（1969－），男，教授，博士生导师，主要从事沉积学、层序地层学及储层地质学方面的教学与研究。Email：cyc8391680＠163.com

张青青（1991－），女，硕士研究生，主要从事沉积学及油气储层地质学研究。Email：qqzh108＠gmail.com

国家重大科技专项（2011ZX05009－003）资助和中央高校基本科研业务费专项资金项目（14CX06070A）资助