濱淺海泥流溝谷識(shí)別標(biāo)志、類型及沉積模式①
——以鶯歌海盆地東方1-1氣田為例

李勝利 于興河 謝玉洪 陳志宏 劉力輝

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)北京100083;2.中國(guó)海洋石油有限公司湛江分公司廣東湛江524057; 3.諾克斯達(dá)石油科技有限公司北京100192)

濱淺海泥流溝谷識(shí)別標(biāo)志、類型及沉積模式①
——以鶯歌海盆地東方1-1氣田為例

李勝利1于興河1謝玉洪2陳志宏2劉力輝3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)北京100083;2.中國(guó)海洋石油有限公司湛江分公司廣東湛江524057; 3.諾克斯達(dá)石油科技有限公司北京100192)

在濱淺海沉積環(huán)境中有一類特殊的重力流水道沉積，名為泥流溝谷(mud flow gully)。泥流溝谷以泥巖充填為主，呈正韻律，厚度中等，往往切割其下部的砂體。在垂向上表現(xiàn)為泥流溝谷之下多為臨濱或?yàn)I外的砂壩與灘砂，其上多為濱外泥沉積。泥流溝谷主要形成于濱淺海地形轉(zhuǎn)折之處，由于構(gòu)造事件的影響，導(dǎo)致塑性的尚未固結(jié)成巖的泥質(zhì)沉積產(chǎn)生滑動(dòng)，形成一種形態(tài)上類似下切河道的溝谷，在地形平緩之處，這些泥流又發(fā)生匯聚形成前端連片分布的特征。按泥流沖溝切割砂體的規(guī)模，可細(xì)分為“深”、“中”、“淺”三種類型，其中“深溝谷”表現(xiàn)為“深而寬”的特征，發(fā)育在地形坡折帶，下切程度強(qiáng);而“淺溝谷”呈現(xiàn)“淺而窄”的特點(diǎn)，發(fā)育在地形上游平緩帶，下切程度弱;“中溝谷”下切深度介于“深”、“淺”兩種溝谷之間，下切程度中等。泥流溝谷是儲(chǔ)集砂體的側(cè)向滲流屏障，淺溝谷往往分布在砂體中心部位，深溝谷分布在砂體邊緣，中溝谷處于二者之間。受泥流溝谷的影響，砂壩砂體呈孤立狀分布，同時(shí)由于夾層的影響使得砂體橫向及垂向連續(xù)性與連通性變差。

濱淺海泥流溝谷臨濱砂壩沉積模式

0 前言

本研究所論述的泥流為沉積成因，并非地質(zhì)構(gòu)造中塑性流動(dòng)的泥底辟。沉積物泥流并不簡(jiǎn)單等同于泥石流，通常所說(shuō)泥石流也叫碎屑流，是四大類沉積物重力流之一，其沉積物粒徑范圍寬廣，且多呈現(xiàn)砂泥混雜的特征。根據(jù)泥質(zhì)含量的多少可將泥石流劃分為富泥型與貧泥型［1］，其中富泥型即可稱為泥流。泥流在我國(guó)的黃土高原地區(qū)主要現(xiàn)較多，因其流動(dòng)物質(zhì)主要為第四系黃土，結(jié)構(gòu)疏松，質(zhì)地較均一，以粉沙—泥級(jí)顆粒含量為主［2］。

國(guó)內(nèi)有關(guān)濱淺海區(qū)的泥流研究并不多見(jiàn)，目前主要集中于泥流物質(zhì)成分［3］、所造成的一些災(zāi)害［5］等方面的研究，但對(duì)其成因研究較少;同時(shí)，在地質(zhì)歷史時(shí)期中對(duì)于泥流特征、成因研究就更鮮見(jiàn)了。在我國(guó)鶯歌海盆地新近系沉積巖中有典型的泥流溝谷實(shí)例，其中在東方氣田區(qū)的上新統(tǒng)鶯歌海組鶯二段下臨濱至濱外沉積區(qū)發(fā)育有非常清晰的以泥質(zhì)充填物為主的、外形呈溝谷狀的沉積，過(guò)去簡(jiǎn)稱為沖溝，但一直缺乏對(duì)其沉積成因與分布規(guī)律的研究，同時(shí)這些溝谷對(duì)儲(chǔ)層分布會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響也是一個(gè)令人感興趣的問(wèn)題。需要說(shuō)明的是這種泥流溝谷與富泥質(zhì)的下切谷在成因上是不同的，下切谷通常由河道牽引流作用產(chǎn)生，在濱淺區(qū)，離岸遠(yuǎn)近不同時(shí)，其富砂、富泥性質(zhì)不同，通常遠(yuǎn)離物源時(shí)，以富泥質(zhì)的下切谷常見(jiàn)［4］。

1 泥流溝谷識(shí)別標(biāo)志與類型

1.1 主要識(shí)別標(biāo)志

通過(guò)對(duì)東方1-1氣田已鉆遇溝谷的巖心與測(cè)井特征分析表明:該區(qū)泥流溝谷以泥巖充填為主，砂巖次之且呈薄層狀，呈正韻律，厚度中等;測(cè)井曲線GR呈線形，接近泥巖基線，電阻率RILD均勻且為低值，底部多為突變，往往切割其下部的砂巖;垂向相序上表現(xiàn)為泥流溝谷之下多為臨濱或?yàn)I外的砂壩與灘砂，其上多為濱外泥沉積(圖1)。

在地震剖面上(圖2)，泥流溝谷具明顯的溝谷特征，與鉆遇溝谷的Well-B井對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，井上GR曲線是典型泥巖的特征，因此溝谷內(nèi)基本上以泥質(zhì)充填為主，而與之相鄰井的Well-A與Well-C井位于溝谷邊緣或其外，可見(jiàn)明顯砂壩的特征，這樣在橫向上就形成了泥流溝谷與砂壩間或接觸分布并使砂體易呈現(xiàn)孤立分布的特點(diǎn)。

圖1 泥流溝谷、臨濱砂壩巖相組合(注:Fh－水平層理粉砂巖，Mh－水平層理泥巖，M－塊狀泥巖，Sbd－生物擾動(dòng)砂巖，Sc－復(fù)合層理砂巖，Sm－塊狀砂巖)Fig.1Lithofacies assemblage of mud flow gully and shoreface sandbar(in which，F(xiàn)h-fine to silt sandstone with horizontal bedding; Mh-mudstone with horizontal bedding M-mudstone with massive structure;Sbd-sandstone with bioturbate disturbing;Sc-sandstone with composite bedding;Sm－sandstone with massive structure

1.2 泥流溝谷分類

按泥流溝谷切割砂體的規(guī)模大小，可進(jìn)一步將其細(xì)分為“深”、“中”、“淺”三種類型(圖3)。其中“深溝谷”垂向上表現(xiàn)出“深而寬”的特征，多發(fā)育在兩個(gè)砂體之間或砂體邊緣，對(duì)砂體沖蝕程度強(qiáng);“淺溝谷”則呈現(xiàn)出“淺而窄”的特點(diǎn)，多發(fā)育在砂體中心部位，對(duì)砂體沖蝕程度弱;而“中溝谷”對(duì)砂體沖蝕作用介于“深“、“淺”溝谷之間，對(duì)砂體分割也不徹底(圖3A)。

“深”、“中”、“淺”三種溝谷不同類型的泥流溝谷主要與形成時(shí)的地形坡度及能量大小有關(guān)，一般淺溝谷在地形較緩處出現(xiàn)，能量較小;而中、深溝谷在地形坡度較陡、地形突變處易出現(xiàn)，同時(shí)其能量相對(duì)較大。

2 泥流溝谷沉積成因與模式

2.1 濱淺海泥流溝谷的沉積成因

一般來(lái)說(shuō)，泥流的固態(tài)物質(zhì)主要來(lái)自于溝谷上段的滑坡、崩塌等的重力侵蝕或溝床沖刷的水力侵蝕［6］。在濱淺海地形轉(zhuǎn)折之處，由于構(gòu)造事件的影響，導(dǎo)致這些塑性的尚未固結(jié)成巖的泥質(zhì)沉積產(chǎn)生滑動(dòng)，形成一種形態(tài)上類似下切河道的溝谷，在地形平緩之處，這些泥流又發(fā)生匯聚形成前端連片分布的特征(圖4)。

不同類型的泥流溝谷形成有一定的成因順序，淺溝谷形成略早于中、深溝谷，是泥流形成的初始階段，表現(xiàn)為多分支、小規(guī)模的特點(diǎn);接著在地形突變與突發(fā)構(gòu)造事件作用下，淺溝谷發(fā)生匯聚又產(chǎn)生中、深溝谷;最后在相對(duì)較平緩地帶由于流速變緩又形成面積較大的泥流沉積(圖3B、圖4)。

2.2 研究區(qū)泥流溝谷的沉積模式

東方1-1氣田總體上位于臨濱與濱外沉積轉(zhuǎn)換地帶，總體遠(yuǎn)離沉積物源，以細(xì)粒的粉、細(xì)砂及泥質(zhì)沉積物為主，為成巖程度較低的弱固結(jié)砂、泥巖組合，這為泥流的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，本區(qū)受泥底辟構(gòu)造影響強(qiáng)烈，由于泥底辟熱流體上侵活動(dòng)強(qiáng)烈［9，10］，這客觀上為該區(qū)海底表面泥流的形成提供了動(dòng)力與坡度條件;海平面上升形成的細(xì)粒泥質(zhì)沉積是泥流的物質(zhì)來(lái)源，構(gòu)造事件誘使泥底辟構(gòu)造產(chǎn)生，這兩者相結(jié)合使本區(qū)泥流得以形成，由于泥流形成時(shí)沉積固結(jié)程度差，這使密度低的泥質(zhì)沉積物能夠較易沖蝕砂質(zhì)沉積物從而形成溝谷(圖5)，而先期未固結(jié)或弱固結(jié)的富砂質(zhì)沉積體隨之遭受侵蝕。

泥流在地勢(shì)較高坡度變化大的地方下切作用強(qiáng)，其橫向延伸距離小，形成一些沖蝕溝谷;而到了相對(duì)較平坦的地區(qū)就開(kāi)始流速變緩并進(jìn)行匯集，形成面積較大的沉積，因此泥流總體具“頭大尾小“的分布特征，被泥流改造的砂質(zhì)體則逐漸形成相對(duì)孤立的臨濱與濱外砂壩(圖5)，這使砂壩本身連續(xù)性受到破壞，同時(shí)也使砂壩與砂壩之間的連通性變差，對(duì)儲(chǔ)層的分布與儲(chǔ)量規(guī)模也產(chǎn)生影響。

圖2 泥流溝谷地震剖面反射特征(注:圖中各井左側(cè)的測(cè)井曲線為GR，右側(cè)為RILD)Fig.2Seismic reflection characteristic of mud flow gully

圖3 東方1-1氣田鶯二段泥流溝谷分類圖Fig.3Types of mud flow gully in 2ndMember of Yinggehai Formation in Dongfang1-1 gas field

圖4 墨西哥灣水下典型沉積類型分布［7，8］Fig.4Typical sub-aquafer sedimentary distribution in Mexico Gulf (According to Yu Xinghe，2008;Coleman J M，1976)

圖5 東方1-1氣田鶯二段沉積相模式注:HT－平均高潮面，LT－平均低潮面，WB－浪基面Fig.5Sedimentary facies model of 2ndMember of Yinggehai Formation in Dongfang1－1 gas field in which: HT－h(huán)igh tidal line(average)，LT－low tidal line(average)，WB－wave base

3 結(jié)論

泥流是一種低密度富含泥質(zhì)沉積物的重力流，其多形成于沉積物固結(jié)程度不高、泥質(zhì)沉積豐富的地區(qū)，在一定誘發(fā)機(jī)制作用下產(chǎn)生的泥流首先形成下切溝谷，對(duì)先期沉積物有改造作用。因此，泥流對(duì)弱固結(jié)成巖的細(xì)粒儲(chǔ)層的連續(xù)性與連通性有影響，識(shí)別并刻畫(huà)它們的垂向與平面特征對(duì)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的分布與非均質(zhì)性有重要作用。

References)

1馮增昭，王英華，劉煥杰，等.中國(guó)沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1994［Feng Zengzhao，Wang Yinghua，Liu Huanjie，et al.Sedimentology in China［M］.Beijing:Petroleum Industry Press，1994］

2趙之旭，聶福彪，張萬(wàn)福.黃土塬區(qū)溝道流域泥流的形成因素與防治對(duì)策［J］.防護(hù)林科技，2005，5:33-35［Zhao Zhixu，Nie Fubiao，Zhang Wanfu.Forming factors and controlling countermeasures of debris flow of gully valley in plateu loess［J］.Protection Forest Science and Technology，2005，5:33－35］

3肖尚斌，李安春.東海內(nèi)陸架泥區(qū)沉積物的環(huán)境敏感粒度組分［J］.沉積學(xué)報(bào)，2005，23(1)，122-129［Xiao Shangbin，Li An-chun.A study on environmentally sensitive grain-size population in inner shelf of the East China Sea［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2005，23(1)，122-129］

4Edward Cotter，Steven G Driese.Incised-valley fills and other evidence of sea-level fluctuations affecting deposition of the Catskill Formation (Upper Devonian)，Appalachian foreland basin，Pennsylvania［J］.Journal of Sedimentary Research，1998，68:347-361

5王立忠，繆成章.慢速滑動(dòng)泥流對(duì)海底管道的作用力研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30(7):982-987［Wang Lizhong，Miao Chengzhang.Pressure on submarine pipelines under slowly sliding mud flows［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engeering，2008，30(7):982-987］

6舒安平，費(fèi)祥俊，劉青泉.非均質(zhì)泥流的輸移特性［J］.水利學(xué)報(bào)，2003，7:46-51［Shu Anping，F(xiàn)ei Xiangjun，Liu Qingquan.Characteristics of non-uniform muddy flow transportation［J］.Shuili Xuebao，2003，7:46-51］

7于興河.碎屑巖系油氣儲(chǔ)層沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2008［Yu Xinghe.Hydrocarbon Reservoir Sedimentology［M］.Beijing:Petroleum Industry Press，2008］

8Coleman J M.Deltas:Processes of Deposition and Models for Exploration［M］.Champaign:Continuing Education Publ Corp.，Inc.1976: 102，

9王振峰，何家雄，解習(xí)農(nóng).鶯歌海盆地泥-流體底辟帶熱流體活動(dòng)對(duì)天然氣運(yùn)聚成藏的控制作用［J］.地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，29(2):203-210［Wang Zhenfeng，He Jiaxiong，Xie Xinong.Heat flow action and its control on natural gas migration and accumulation in mud fluid diapir areas in Yinggehai basin［J］.Earth Science(Journal of China University of Geosciences)，2004，29(2): 203-210］

10何家雄，夏斌，劉寶明，等.鶯歌海盆地泥底辟熱流體上侵活動(dòng)與天然氣及CO2運(yùn)聚規(guī)律剖析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2004，26 (4):349-358［He Jiaxiong，Xia Bin，Liu Baoming，et al.Analysis on the upintrusion of thermal fluid and the migration and accumulation rules of natural gas and CO2in the mud diapers of the Yinggehai Basin［J］.Petroleum Geology＆Experiment，2004，26(4):349-358］

Mud Flow Gully Identification Mark，Type and Depositional Model in the Littoral and Neritic Marine:A case study of Dongfang1-1 gas field in Yinggehai Basin

LI Sheng-li1YU Xing-he1XIE Yu-hong2CHEN Zhi-hong2LIU Li-hui3
(1.China University of Geosciences，Beijing 100083; 2.Zhanjiang Division of CNOOC，Zhanjiang，Guangdong 524057;RockStar Petroleum Science and Technology Ltd，Beijing 100192)

In the littoral and neritic sedimentary environment，there is a special kind of gravity-flow deposition，known as mud flow gully.Mudflow gully filled with mudstone mainly positive rhythm，the thickness of the middle，often incised the sand body below it.Vertically，the mud flow gully was often underlain by shoreface or offshore sandbar and beach sand and overlain mostly by offshore mudstone deposition.Mud flow gully mainly formed at the topography transition area of shore and offshore，due to the tectonic events which resulted in slumping of plastic，low diagenetic consolidation fine-grained sediment and forming a gully shape similar to incised valley.Finally，in the gentle terrain，those mud flows began to afflux and generate contiguous cluster distribution characteristics.According to the size of incising sand body，mud flow gully can be classified into“deep”，“middle”and“shallow”three types.In which，“deep gully”performanced for the“deep and wide”，mainly developed in the terrain slope-break area and incised the sand body deeply;while“shallow gully”presented“shallow and narrow”，appeared mainly in the upper area of flat terrain with a lower level of a weak cut;meanwhile，“middle gully”cutting degree was between deep and shallow depth.Mud flow gully was the lateral seepage barrier for reservoir sand bodies，and usually，shallow gullies were often found in the center of sand body，deep gullies were located in the edge of the sand body and middle gullies were between such two.Influenced by the mud flow gullies，sand bars were isolated and at the same time，because of the impact of intercalation mudstone，sand body’s lateral and vertical continuity and connectivity became worse.

littoral and neritic marine;mud flow gully;shoreface sand bar;depositional model

book=6,ebook=425

李勝利男1971年出生副教授博士?jī)?chǔ)層沉積學(xué)E-mail:slli@cugb.edu.cn

P512.2

A

1000-0550(2010)06-1076-05

①國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05056－002－02－01)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目資助(EEL2008－6)。

2009-09-28;收修改稿日期:2010-03-01