渤中西次洼東營組層序地層特征與沉積體系演化

代黎明，楊 波，劉曉健，王改衛，崔海忠

(中海石油(中國)天津分公司渤海油田勘探開發研究院，天津塘沽 300452)

渤中凹陷是典型的陸相斷陷盆地，與渤海灣地區其他次級盆地一樣，渤中凹陷古近紀裂谷盆地的構造-沉積演化也可進一步劃分為初始裂陷期、強烈裂陷期和裂陷擴張期[1]。目前渤中西次洼整體勘探程度較低，近年來隨著渤中2-1、渤中8-4等構造相繼獲得突破，證明東營組具有較大勘探潛力。但目前對其層序地層格架及沉積體系演化規律的認識程度較低，成為制約本區勘探的瓶頸之一。本文應用層序地層學的基本原理和方法，以地震、測井、巖心、古生物等資料為基礎，建立了渤中西次洼東營組的層序地層格架，在此格架基礎上識別了沉積體系類型并分析其演化規律，為渤中西次洼下一步油氣勘探提供科學依據。

1 區域地質背景

渤中凹陷是渤海海域內最大的凹陷，也是新生界沉積最厚的凹陷。渤中西次洼位于渤中凹陷的西北部，面積2 800 km2，為一個次級單元，夾持在沙壘田凸起和石臼坨凸起之間，緊鄰渤中凹陷主洼[2](圖1)。該區沙河街組一、二段-東營組沉積北斷西超，北部直接與石臼坨南部斷裂相接，西側經北東向二級斷層組成的斷階帶逐漸向沙壘田凸起超覆。裂陷期以凸起為主要物源區，地層層序的形成、發育和地層充填特征明顯受邊界斷裂活動造成的凸凹相間的古地貌特征控制。

2 層序界面及層序地層格架

陸相沉積盆地中，控制層序基準面旋回的主要因素有多旋回構造運動、氣候變化、沉積物供給速率和古地形差異補償等[3]。利用巖心、測井和地震資料，能夠綜合判別基準面旋回變化及其轉換位置，建立層序地層格架，為沉積相研究提供等時格架基礎[4-9]。渤中西次洼東營組層序地層劃分以三維地震資料為基礎，將研究區東營組劃分為東三層序(SQd3)、東二層序(SQd2)和東一層序(SQd1)共三個三級層序。

圖1 渤中西次洼區域位置

2.1 層序界面特征

通常所說的層序一般指三級層序，由一套連續的、成因上有聯系的地層組成，其頂底是以不整合或與之可對比的整合面為界。不整合界面在物理化學等方面表現為不同的特征。在鉆井、地震、測井、巖心、古生物研究的基礎上，進行了層序界面的識別，進而劃分層序。

2.1.1 三級層序界面特征

根據資料的不同，三級層序界面可以表現為巖性突變面、旋回轉換面、古生物組合變化面、測井曲線臺階式變化面以及地震反射終止關系的改變等。

(1)三級層序界面在地震上的特征。通過地震資料識別出凹陷邊緣暴露的不整合面和凹陷中部與之對應的整合面劃分出四個三級層序界面。從下至上分別為SB3、SB32、SB31、SB2(圖2)。其中東三層序底界(SB3)與T3相當，為一條較強振幅較連續反射軸，其上下反射特征具有差異，界面之上普遍發育上超，界面之下偶見削截現象。東二層序底界(SB32)與T3m相當，該界面表現為一個明顯的區域性下超面，局部地區表現為濁積體的底面。東一層序底界面(SB31)與T3u相當，大致為東二上亞段底界，剖面上表現為一區域性的頂超面。SB2相當于東營組的頂界，也即館陶組的底界，該界面既是一個三級層序界面，同時也是二級層序界面，表現為區域不整合或區域沖刷面。

圖2 地震剖面地層旋回界面反射特征及其旋回劃分

(2)三級層序界面在鉆井資料上的特征。三級層序界面的不整合及沉積間斷的范圍小，不同層位、不同空間部位由于沉積過程的差異，層序界面在鉆井資料上特征存在明顯的差異，不同三級層序形成過程中，由于物源供應強度的不同，導致層序內部巖性、測井曲線形態的不同。SB3為東三層序的底界，相當于東營組的底界面，在大部分鉆井巖性上對應一套灰色泥巖或泥質粉砂巖的底界。測井上，該界面上下的SP曲線由高值突變為低值，GR曲線由低值齒化箱形突變為高值齒化箱形。SB32為東二層序的底界，在鉆井巖性上對應一套區域穩定灰色泥巖的底界，界面之上多為厚層灰色泥巖、粉砂質泥巖，或夾中薄層的砂巖，界面之下為一套區域性的泥巖。測井上，該界面上下的SP曲線由箱形或漏斗形變為箱形，GR曲線由高值小鋸齒狀箱形變為低值小鋸齒狀箱形，或低值小鋸齒狀箱形變為高值鋸小鋸齒狀箱形。SB31為東一層序的底界，在大部分鉆井巖性上對應一套細砂巖的底界，界面之上多為砂巖夾灰綠色、灰色泥巖，局部為泥巖與砂巖的互層，界面之下為一套區域穩定的泥巖，再往下為灰色泥巖夾砂巖，或局部為砂巖與灰色泥巖的互層。測井上，該界面上下的SP曲線由高值鐘形、漏斗形突變為低值漏斗形、箱形或鐘形，GR曲線由低值齒化箱形、鐘形、漏斗形突變為高值鋸齒狀箱形。SB2為東營層序的頂界面，為一個基準面下降旋回到基準面上升旋回的轉換面，巖性電性上下之間表現為突變接觸。

2.1.2 湖泛面特征

初始湖泛面和最大湖泛面是層序內部的兩個關鍵界面。根據層序地層關鍵界面的識別及體系域劃分原則，將研究區東二層序劃分為低位體系域、湖擴展體系域和高位體系域，對應的初始湖泛面為ffsd2，最大湖泛面為mfsd2。

(1)初始湖泛面。初始湖泛面是低位體系域與湖侵體系域的分界面，對應湖平面由相對穩定到快速上升時期的湖泛面。地震上表現為上超終止，為一條中強振幅較連續反射軸，界面之下可見低位前積反射，向湖盆中央過渡為平行中強振幅連續反射，界面之上為上超或前積反射。在鉆井資料上，初始湖泛面位于以進積為主的準層序組向以退積為主的準層序組之間泥巖的底部或砂巖的頂部。

(2)最大湖泛面。最大湖泛面是指是湖盆水體上升至最大時湖平面所在的位置，界面之下表現為湖泊擴張，界面之上表現為湖泊萎縮[10]。地震上，斜坡帶可見前積反射層下超到一條較強振幅連續-較連續反射且全區穩定的同相軸上，該同相軸代表最大湖泛面，界面之上發育大規模S型前積反射。在鉆井上，最大湖泛面位于下伏向上變深的正旋回地層與上覆向上變淺的反旋回地層之間的泥巖段，橫向發育穩定，巖性和電測曲線特征明顯，往往位于一套分布廣泛、層位穩定的泥巖內部，在測井曲線上表現為“泥脖子”的中央位置的伽馬曲線極大值附近。

2.2 層序地層格架

在層序界面識別基礎上，對研究區所有單井進行了單井層序地層劃分，在單井層序地層分析基礎上，按照基準面旋回對比理論開展不同方向連井層序地層對比[11]。通過合成記錄將鉆井地質剖面上的旋回與地震上識別的旋回進行對比和校正，將地震、鉆井、巖性、古生物等分層界面統一起來或建立對應關系，建立了渤中西次洼東營組鉆井地質和地震剖面相統一的層序地層對比格架。

3 沉積體系類型及演化規律

在單井巖心相、測井相分析等相標志識別的基礎上結合古地貌、地震相和地震屬性等特征[12]，認為渤中西次洼東營組主要發育扇三角洲、辮狀河三角洲、曲流河三角洲和湖泊等4種沉積體系。本次研究以層序和體系域為編圖單元，通過地震相與測井相結合在等時地層格架內恢復了沉積相的平面展布。在東三層序(SQd3)沉積時期，裂陷活動很強，湖盆擴大，加深，該層序主要的沉積相類型為半深湖-深湖亞相、扇三角洲等。繼承性邊界斷裂的下降盤，如石臼坨凸起南側、沙壘田凸起南側，扇三角洲沿斷層普遍分布。東三層序總的沉積特點是以物源來自沙壘田凸起和石臼坨凸起的短源沉積為主，較深湖區面積較大，濱淺湖范圍局限，陡坡發育扇三角洲或近岸水下扇(圖3a)。至東二層序(SQd2)沉積時期，斷裂活動減弱，周緣及外源的沉積物大量注入，形成過補償沉積，盆地充填作用明顯，該層序的沉積相類型主要為辮狀河三角洲、滑塌濁積扇、濱淺湖泥質和半深湖泥質沉積。在東二層序不同體系域發育階段沉積相又各具特色，低位體系域時期物源供給能力西強北弱，發育大型辮狀河三角洲(圖3b)；湖擴展體系域時期由于湖平面的擴張三角洲朵體向后退縮，沉積范圍較小(圖3c)；至高位體系域時期三角洲朵體又重新擴大，來自北部石臼坨凸起和西部沙壘田凸起的三角洲疊置，在深湖區發育少量湖底扇(圖3d)。東二層序總的沉積特點是以遠源、外源沉積為主，局部有短源、內源沉積，沉積充填特征明顯，湖區范圍明顯縮小，長軸方向凸起之間多以發育大型的河流三角洲為主，在三角洲前端伴有滑塌濁積扇，短軸方向或低凸起上發育辮狀河三角洲，局部為扇三角洲。至東一層序(SQd1)沉積時期，經過東二段三角洲的沉積充填作用后，東一段時期渤中凹陷整體地形變緩，凸起基本消失，外源沉積為主，原有的幾個外源大型沉積體系繼承性發育，但已從東二的辮狀河三角洲變為曲流河三角洲及沖積體系，呈現滿盆含砂的格局(圖3e)。

4 結論

(1)在層序界面識別基礎上將渤中西次洼東營組劃分為三個三級層序，東二層序發育完整，可以細分出低位體系域、湖擴展體系域和高位體系域。

(2)將經典層序地層學理論與基準面旋回理論相結合建立了渤中西次洼東營組鉆井地質和地震相統一的層序地層格架。

(3)研究區東營組識別出四種主要沉積相類型：扇三角洲、辮狀河三角洲、曲流河三角洲、湖泊沉積。

(4)沉積相研究結果表明東三層序主要發育近源扇三角洲；東二層序低位體系域時期主要發育來自西部沙壘田凸起的辮狀河三角洲，湖擴展體系域時期隨著湖泊的擴張，發育規模較小三角洲，高位域時期三角洲朵體擴大，物源充沛；東一層序時期三角洲廣泛分布，基本滿洼含砂。

圖3 渤中西次洼東營組不同層序及體系域沉積體系平面展布

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