东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组“古地貌—古水系—古坡折”特征及其对沉积体系的控制

江东辉，杜学斌，李 昆，周 锋

1.中国石化 上海海洋油气分公司，上海 200120；2.中国地质大学(武汉)海洋学院，武汉 430074

中国东部断陷盆地虽然勘探开发难度越来越大，但普遍认为其依然具有非常大的潜在资源量[1]。西湖凹陷是东海陆架盆地油气勘探的主战场，目前发现了包括平湖、中山亭、放南、团结亭、宝云亭以及孔雀亭等多个油气田，证明了西湖凹陷所蕴含的巨大资源潜力[2-3]。关于西湖凹陷沉积相与沉积体系的研究成果较为丰富，绝大多数学者认为西湖凹陷平湖组以潮坪沉积体系为主[4-7]，这种海陆过渡相的烃源岩体系在我国东部诸多含油气盆地中同样广泛发育[8-10]。前人针对西湖凹陷潮坪沉积体系控制因素的研究主要集中在讨论潮汐因素对相类型和相带的控制作用[6,11]，很少有学者分析地形地貌等因素对潮坪沉积的约束。此外，前人关于西湖凹陷砂体来源问题也进行了一些研究[12-16]，但对于砂体从物源区到汇聚区的整个过程没有深入探讨。本文以西湖凹陷西部保俶斜坡带平湖组为对象，在古地貌精细恢复的基础上，对保俶斜坡带古水系、古坡折开展详细研究，在“三古”的联合约束下建立了保俶斜坡带宝石组到平湖组完整的“源—渠—汇”系统，分析了砂体的运移过程，并总结了在“源—渠—汇”系统下的沉积相带展布特征，为保俶斜坡带砂岩发育有利区的预测提供了模型指导。

1 区域地质概况

东海陆架盆地也称东海西部盆地，属于欧亚板块的东南缘，是在前震旦系基底上发育起来的中新生代弧后陆缘断陷—拗陷盆地，它的形成与太平洋板块、印度—澳大利亚板块和菲律宾板块的构造运动密切相关[17]。西湖凹陷是东海陆架盆地中规模较大的中新生代含油气凹陷，长近430 km，宽约120 km，总面积约5.18×104km2。现今西湖凹陷是一个NNE走向的大型负向构造单元，在NNE和NW向基底断裂系统的影响下，凹陷表现出“南北分块、东西分带”的构造特征以及“两洼夹一隆”的空间格局(图1)。盆地格局自西向东可分为西部保俶斜坡带、三潭深凹、中央背斜带、白堤深凹及天屏断阶带，其中保俶斜坡带自北向南可细分为迎翠轩构造带、木香榭构造带、广意亭构造带(合称木广迎构造带)、平湖构造带以及初阳构造带。

图1 东海西湖凹陷保俶斜坡带位置及构造演化阶段

2 古地貌约束下的“源—渠—汇”体系

2.1 古地貌恢复的主要流程及关键参数

古地貌的恢复工作重点为：(1)古地貌形态参数分析——恢复古地貌的几何形态；(2)古地貌地质属性参数分析——揭示古地貌之上的沉积充填体性质、成因和分布规律；(3)古地貌的三维可视化表征。

对于关键参数的选择，主要需考虑以下几个方面：(1)残余地层厚度，利用钻孔及区域地震资料得到的平湖组时深转换公式(y=0.000 2x2+0.590 5x+94.022，R2=0.994 4，其中y为深度，x为时间)进行残余地层厚度统计；(2)地层剥蚀厚度，主要考虑关键界面的剥蚀作用(主要针对靠近海礁隆起和渔山低隆起的区域)，其余地层保存相对完整；(3)沉积物压实系数；(4)同沉积期古水深度。后两者主要依靠EBM盆地模拟软件，按照泥岩的压实量最大、砂岩压实量最小的基本原则进行恢复。

2.2 平湖组关键界面古地貌恢复

保俶斜坡带平湖组关键界面沉积期古地貌恢复结果展示出了明显的“构造控盆、地貌控坡、坡折控相”的总体地貌格局，并在时空上具有继承性的、各具特色的演化和分布规律(图2—图4)。

垂向上，宝石组底界沉积时期古地貌(图2)揭示了其西高东低、隆洼相间的地形特征，整体具有“高隆深洼”的格局；潮上带主要受沟谷控制，潮间带主要受隆洼控制，潮下带为深洼区，以高陡的断裂坡折带为主，该时期对应沉积了宝石组下段和上段。到平下段底界沉积时期(图3)，坡度整体变缓，潮上带依旧明显受沟谷控制，潮间带隆洼地貌逐渐减弱，以低陡的断裂坡折带为主。该阶段总体为“低隆浅洼”的古地貌格局，对应沉积了平下下亚段、平下上亚段。至平中段—平上段沉积时期，保俶斜坡带总体为缓坡，地表填平剥蚀作用显著，潮上带沟谷数量减少，潮间带隆洼特征基本消失，该阶段主要为“多阶缓坡、陡坡”叠合构成(图4)。

图2 东海西湖凹陷保俶斜坡带宝石组底界沉积时期古地貌与古水系分布示意

图3 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组下段底界沉积时期古地貌与古水系分布示意

图4 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组中段底界沉积时期古地貌与古水系分布示意

2.3 基于古地貌的地貌坡折及古水系

2.3.1 地貌坡折定性与定量讨论

以西湖凹陷保俶斜坡带古地貌为基础数据，利用Global Mapper14.1软件对保俶斜坡带中各构造带地貌坡折进行了定量分析，结合多条剖面总结了各时期各构造带坡折的变化参数(表1—表3)以及坡折类型。结果显示，斜坡带坡折地貌类型可总结为4类，即垒堑型、转换带型、单断型和多断阶型(图5—图8)。

表1 东海西湖凹陷保俶斜坡带宝石组底界沉积时期地貌坡折定量数据

表2 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组下段底界沉积时期地貌坡折定量数据

表3 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组中段底界沉积时期地貌坡折定量数据

图5 东海西湖凹陷垒堑型地貌对沉积体系的控制示意

图6 东海西湖凹陷保俶斜坡带木广迎构造带宝石组—平湖组古地貌坡折类型划分

图7 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖构造带宝石组—平湖组古地貌坡折类型划分

图8 东海西湖凹陷保俶斜坡带初阳构造带宝石组—平湖组古地貌坡折类型划分

以垒堑型坡折地貌为例，其潮上带位于高位坡折之上，发育三角洲沉积；潮间带在高位与低位坡折之间，发育泥坪、混合坪、砂坪沉积；低位坡折之下发育潮下带局限海沉积(图5)。其中北部木广迎构造带主要发育多断阶型坡折(图6)；中部平湖构造带4种类型坡折带全部发育(图7)；南部初阳构造带以单断型坡折为主，向东南沉积厚度显著增加(图8)。研究认为，潮坪沉积体系受到了地貌坡折的调控，在剥蚀区与高位坡折之间主要发育潮上带沉积，高位坡折与低位坡折之间主要为潮间带沉积，低位坡折以下为潮下带沉积。

2.3.2 古水系发育特征

通过Arcgis10.5软件对原型古地貌开展古水系解译后发现，研究区古水系类型可直观总结为单支平行状水系、多树枝状水系和格子状水系3种类型。这3种类型的水系特征在保俶斜坡带各构造带以及宝石组—平湖组各沉积时期内均有或多或少的发育。其中单支平行状水系发育最广泛，基本涵盖了保俶斜坡带中的所有构造带，它发育时间长且持续；多树枝状水系在宝石组沉积时期广泛发育，进入平湖组沉积期后该类水系主要发育在木广迎构造带和平湖构造带，初阳构造带基本不发育该水系；格子状水系主要发育在保俶斜坡带中北部地区宝石组和平湖组下段沉积期，在平湖组上段沉积时期不发育该水系(图2—图4)。

3 “源—渠—汇”约束下的平湖组沉积体系

一个典型的“源—渠—汇”系统包括3个次级系统，即物源区、搬运通道和汇聚区。保俶斜坡带“构造控盆、地貌控坡、坡折控相”的总体地貌格局，导致该地区地貌坡折以及古水系对“源—渠—汇”系统具有明显的控制与制约作用。地貌坡折和水系控制着整体输砂通道的分布情况，而古地貌形态制约着下游汇聚区的位置与分布。通过对从源区到通道、再到汇区的综合性研究，能够明确保俶斜坡带沉积物来源的全过程，这对砂体有利区的预测具有重要指示意义。

目前对于保俶斜坡带物源区的研究相对较多，前人通过碎屑锆石U-Pb测年、锆石多维标度统计、重矿物ZTR指数、成分成熟度、砂岩类型等指标分析认为，保俶斜坡带平湖组主要发育有3大物源区，其中斜坡带西侧海礁隆起和渔山低隆起是主要的近源物源区，渔山低隆起主要为南部初阳构造带供源，海礁隆起是平湖构造带和木广迎构造带的主要物源区；推测北部古长江是潜在的长轴物源，可能影响整个木广迎构造带甚至平湖构造带的物源输入。

保俶斜坡带古河流体系是连接3大物源区与盆地中心的关键运输通道(图2)，地震上表现为多个不同程度的下切谷地震反射特征，各个构造带的主要下切谷与古地貌中的主干河流位置相对应(图9—图10)。

图10 东海西湖凹陷平湖构造带北部地震剖面(B-B′)及下切谷示意

对于汇聚体系而言，古地貌的形态特征直接影响了盆地可容纳空间的变化，从而控制了研究区低地势地区的分布，影响了砂体卸载与汇聚中心。基于古地貌特征演化可以看出，研究区发育有2大汇聚中心：湖心亭物源汇聚区为主要汇聚中心，也是研究区主要的沉积中心，其沉积规模从宝石组沉积时期到平湖组沉积期逐渐变小；广意亭汇聚区为次一级汇聚区，在宝石组沉积时期最为发育，进入平湖组沉积期后逐渐消失(图2—图4)。

4 “三古”条件下平湖组沉积体系展布

在“源—渠—汇”体系的控制下，保俶斜坡带沉积格局主要表现为物源供给和输砂通道不变，砂体规模与潮汐的作用程度逐渐变化的特征(图11)。通过对西湖凹陷20余口钻井的岩心观察描述，确认了“点”上沉积相特征，并在“三古”体系背景下，基于单井资料综合(岩性相、测井相、粒度、古流等)总结了研究区平湖组沉积体系平面分布特征。分析认为，研究区沉积体系的展布主要受到了“三古”的控制，地貌坡折影响了潮坪体系的相带分布，低位坡折控制了最小低潮线的展布，高位坡折控制了最大高潮线的展布，从而形成了在坡折带控制下的潮上带、潮间带、潮下带以及局限海沉积相的发育展布特征(图11)。不同时期的沉积体系演化也随着“三古”的变化而逐渐演化。例如，在平湖组下段低位体系域发育时期，海平面下降，低位坡折发育位置低，所以潮线位置低，潮下带范围大；而在平下段海进—高位体系域发育时期，坡折发育向陆迁移，海平面上升，水体变深，潮线向陆方向迁移，潮汐作用增强，整体相带向陆迁移，原来的潮下带变为局限海，潮间带成为潮下带(图11)。

图11 东海西湖凹陷保俶斜坡带平湖组下段沉积体系演化过程

5 结论

(1)古地貌、古水系、古坡折联合控制了保俶斜坡带“源—渠—汇”体系的发育。古水系控制了整个斜坡带砂体的运移通道，古坡折控制了沉积隆洼相间的古地貌格局，古地貌直接影响了沉积可容空间的大小，也决定了砂体汇聚区的分布情况。

(2)建立了砂体输送的完整“源—渠—汇”体系。3大物源区分别位于北部古长江、西部海礁隆起与渔山低隆起；主要输沙通道为河流，可在地震剖面上见到明显下切谷的反射特征；砂体汇聚区主要为湖心亭汇聚区以及次一级的广意亭汇聚区。

(3)研究区沉积体系的展布受古地貌、古水系、古坡折联合影响，古地貌坡折的发育差异造成了潮上带、潮间带和潮下带发育位置的变化。