遼河西部凹陷沙三段坡折帶發(fā)育特征

吳 昊

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

引 言

中國(guó)陸相盆地油氣勘探實(shí)踐和研究表明，層序地層學(xué)是巖性地層圈閉勘探最有利的理論基礎(chǔ)［1－3］，而坡折帶又是層序地層學(xué)研究中極其重要的組成部分，是識(shí)別層序界面和劃分體系域的關(guān)鍵，結(jié)合與坡折帶相關(guān)的沉積類型分析，對(duì)于預(yù)測(cè)巖性地層圈閉的發(fā)育具有良好的指導(dǎo)作用［4－7］。

陸相湖盆中坡折帶的樣式眾多，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都開展過相關(guān)研究［4－13］。隨著湖盆坡折研究理論的不斷深入，許多學(xué)者不但將之作為尋找首次湖泛面、劃分體系域、建立層序地層格架的關(guān)鍵部位［14］，而且重點(diǎn)針對(duì)層序地層格架下坡折帶控制沉積砂體分布、控制巖性地層圈閉的形成和演化以及有利巖性地層圈閉的分布預(yù)測(cè)等方面開展了大量研究［15－18］。

雖然遼河西部凹陷為渤海灣盆地的富烴凹陷之一，但針對(duì)坡折帶的研究卻很少［19－20］。綜合運(yùn)用地質(zhì)和地震資料，對(duì)西部凹陷沙三中亞段的坡折帶進(jìn)行了識(shí)別，并總結(jié)了坡折帶的發(fā)育類型及分布特點(diǎn)，以此為西部凹陷坡折帶控制的隱蔽油氣藏勘探提供新思路。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

遼河西部凹陷為新生代典型的東斷西超箕狀斷陷盆地，北東向延伸，面積約為2560 km2。凹陷東陡西緩、北高南低，凹陷內(nèi)可分為西部的斜坡帶、中部的中央隆起帶、洼陷帶和東部的陡坡帶4個(gè)不同的構(gòu)造區(qū)帶，其由北向南依次分布有牛心坨、臺(tái)安、陳家、盤山、清水、鴛鴦溝6大生油洼陷［21］。

古近紀(jì)為西部凹陷的主要發(fā)育時(shí)期，經(jīng)歷了拱張、初陷、深陷、再陷和萎縮等構(gòu)造發(fā)展演化期，自下而上分為房身泡組、沙河街組和東營(yíng)組。其中沙河街組進(jìn)一步自下而上分為四段，即沙四段(Es4)、沙三段(Es3)、沙二段(Es2)和沙一段(Es1)。沙三段形成于盆地深陷期，沉積厚度巨大，分布范圍廣，是深層儲(chǔ)層的重要組成部分，自下而上分為沙三下、沙三中和沙三上亞段。

2 坡折帶發(fā)育類型

坡折帶控制的砂體所形成的巖性、地層圈閉與層序地層格架關(guān)系密切。本次研究在已建立的層序地層格架的基礎(chǔ)上，利用三維地震資料，通過地震剖面的識(shí)別標(biāo)志，在其內(nèi)部識(shí)別坡折帶的類型及分布，賦予坡折帶等時(shí)的意義，為后期進(jìn)一步隱蔽圈閉的勘探工作奠定基礎(chǔ)。

2.1 斷裂坡折帶

控制斷裂坡折帶形成的主導(dǎo)因素是斷陷盆地內(nèi)廣泛發(fā)育的斷裂系統(tǒng)，沿盆地陡坡、緩坡和中央洼陷帶形成一系列斷裂坡折帶，其主要識(shí)別標(biāo)志是斷裂帶兩盤地層厚度明顯變化［10］。

2.1.1 單階斷裂坡折帶

單階斷裂坡折帶根據(jù)上下兩盤地層在斷裂附近的傾向可分為同傾、反傾和鏟式3類。

(1)同傾類。同傾類單階斷裂坡折帶是指斷層上下盤地層傾向相同，并與斷面傾向一致，發(fā)育在SQ1～SQ7中，遍布于西部凹陷全區(qū)，是西部凹陷最常見的坡折帶類型(圖1)。該類坡折帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)主要為1.1～3.0，坡度角為25～75°，古落差為10～660 m，坡折帶寬度為25～1250 m，平面伸展范圍為1～10 km。

圖1 西部凹陷同傾型單階斷裂坡折帶

圖2 西部凹陷反傾Ⅱ型單階斷裂坡折帶

(2)反傾類。反傾類單階斷裂坡折帶指斷層上下盤地層傾向相對(duì)，其中某斷塊地層傾向與斷面傾向一致(圖2)，在SQ2～SQ3和SQ5～SQ7中發(fā)育，主要分布在西八千、曙光和牛心坨洼陷等地區(qū)。該類坡折帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)主要為1.1～3.0，坡度角為30～80°，古落差為20～420 m，坡折帶寬度為25～750 m，平面伸展范圍為1～3 km。

(3)鏟式。鏟式斷層下發(fā)育的單階斷裂坡折帶是指斷層斷面呈鏟式形成的坡折帶，是西部凹陷控凹斷裂所特有的斷裂坡折帶形式(圖3)，分布在鴛鴦溝洼陷至冷東地區(qū)以南的臺(tái)安—大洼斷裂下方的SQ3～SQ7中。總體而言，坡度角為25～70°，古落差為50～1400 m，坡折帶寬度為25～4400 m，一般表現(xiàn)為地層越古老，古落差和坡折帶寬度越大，平面伸展范圍較其他類型坡折帶大得多，為5.0～50.0 km。

通過NMR法收集到的T2信號(hào)繪制成曲線，可用于研究不同粉煤灰摻量對(duì)混凝土的T2曲線的影響。試驗(yàn)混凝土的T2譜曲線如圖6所示。

圖3 西部凹陷鏟式單階斷裂坡折帶

2.1.2 多階斷裂坡折帶

多階斷裂坡折帶實(shí)質(zhì)上是由2個(gè)或2個(gè)以上的單階斷裂坡折帶組合構(gòu)成，根據(jù)控制坡折帶形成的斷裂傾向的相向、相背或相同可分為地塹式和地壘式2種。

(1)地塹式。地塹式多階斷裂坡折帶由2個(gè)傾向相對(duì)的斷面構(gòu)成(圖4)，在雙臺(tái)子地區(qū)和馬圈子地區(qū)的SQ3中見到，斷層生長(zhǎng)指數(shù)為1.3～1.6，坡度角為40～60°，古落差為160～650 m，坡折帶寬度為100～600 m，平面伸展范圍為2.0～3.0 km。

圖4 西部凹陷地塹式多階斷裂坡折帶

(2)地壘式。地壘式多階斷裂坡折帶由多個(gè)傾向相反的斷面構(gòu)成(圖5)，主要發(fā)育在歡喜嶺、齊家、興隆臺(tái)和曙光地區(qū)的SQ2～SQ4中，斷層生長(zhǎng)指數(shù)為1.1～1.4，坡度角為30～70°，古落差為10～750 m，坡折帶寬度為25～750 m，平面伸展范圍為1.0～3.0 km。

圖5 西部凹陷地壘式多階斷裂坡折帶

2.2 撓曲坡折帶

撓曲坡折帶是由于同期盆地伸展拉張，在古潛山之上由于披覆作用而產(chǎn)生的坡折，或是由于同沉積褶皺活動(dòng)形成的背斜或鼻狀構(gòu)造的兩翼撓曲而產(chǎn)生。其主要識(shí)別標(biāo)志是坡度突變，在坡折帶下部有明顯的上超和地層增厚撓曲現(xiàn)象，在坡折帶上不可見地層削蝕［10］。

根據(jù)其定義，西部凹陷沙河街組可識(shí)別出由于隱伏基底構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂撓曲坡折帶和披覆于古梁之上而形成的古地形撓曲坡折帶2種，后者可根據(jù)古地形的形態(tài)細(xì)化為單階和多階2類。

2.2.1 斷裂撓曲坡折帶

圖6 西部凹陷斷裂撓曲坡折帶

斷裂撓曲坡折帶(圖6)是隱伏式正斷層的斷層擴(kuò)展式褶皺作用在地表產(chǎn)生的構(gòu)造結(jié)果，主要在歡喜嶺和雙臺(tái)子等地區(qū)的SQ3～SQ7中見到了該類坡折帶，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎葹?.2～2.3，坡度角為20°～30°，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎顬?0～140 m，坡折帶寬度為150～650 m，平面伸展范圍為1.5～2.5 km，坡折帶之下可見到明顯的地層上超現(xiàn)象。

2.2.2 古地形撓曲坡折帶

研究發(fā)現(xiàn)西部凹陷古近系各層序發(fā)育的古地形撓曲坡折帶傾向均為南東方向，按坡折帶的發(fā)育數(shù)量，可分為單階和多階2類。

(1)單階。單階古地形撓曲坡折帶主要發(fā)育在西八千、歡喜嶺、杜家臺(tái)地區(qū)、清水洼陷、曙光、高升地區(qū)和牛心坨洼陷等地區(qū)的SQ2～SQ7中，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎葹?.1～4.0，坡度角為10～30°，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎顬?0～500 m，坡折帶寬度為200～1800 m，平面伸展范圍為1.0～2.0 km(圖7)。

圖7 西部凹陷單階古地形撓曲坡折帶

圖8 西部凹陷多階古地形撓曲坡折帶

(2)多階。多階古地形撓曲坡折帶(圖8)具有明顯的控制沉積的作用，主要發(fā)育在西八千、歡喜嶺、曙光、高升地區(qū)和牛心坨洼陷的SQ2～SQ5中，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎葹?.1～2.9，坡度角為15～40°，坡角地層與坡頂?shù)貙雍穸戎顬?0～250 m，坡折帶寬度為200～1400 m，平面伸展范圍為1.0～2.0 km。

2.3 沉積坡折帶

圖9 西部凹陷沉積坡折帶

沉積坡折帶一般是在構(gòu)造穩(wěn)定的背景下，由于不同地區(qū)沉積速率差異而造成的地形坡度突變或大規(guī)模的物源供給形成的地貌突變。本次研究中，沉積坡折帶僅在西部凹陷北部牛心坨洼陷SQ3中見到(圖9)，應(yīng)是由來自洼陷北部物源的三角洲前積形成，究其原因主要是由于沉積坡折帶容易受構(gòu)造活動(dòng)破壞，所以在構(gòu)造活動(dòng)不太劇烈的地方才能見到。地震剖面上可見明顯的“S”型前積反射，坡折帶下方地層與上方地層厚度之比為1.2～1.5，坡度角為8°～10°，坡折帶寬度為300～500 m，平面伸展范圍為3～5 km。

3 坡折帶分布特征

由于西部凹陷古近系坡折帶類型以構(gòu)造坡折帶為主，因此各層序內(nèi)發(fā)育的坡折帶類型與構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切，通過對(duì)地震剖面運(yùn)用層拉平技術(shù)直觀觀察斷裂發(fā)育情況，結(jié)合分析地層等厚圖中等厚線梯度較大的地區(qū)，對(duì)沙三段各層序中坡折帶發(fā)育部位和成因類型進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì)，下面以沙三下亞段(層序SQ3)為例進(jìn)行詳細(xì)敘述。

圖10 遼河西部凹陷沙三下亞段(SQ3)坡折帶分布

沙三段下亞段時(shí)期同傾類斷裂坡折帶自南向北全區(qū)發(fā)育(圖10)，斷裂絕大多數(shù)為東傾，主要發(fā)育在斜坡帶、洼陷帶和陡坡帶的南部;反傾類斷裂坡折帶發(fā)育在西八千、歡喜嶺、杜家臺(tái)、齊家和馬圈子地區(qū);地塹式斷裂坡折帶發(fā)育在雙臺(tái)子和馬圈子地區(qū);地壘式斷裂坡折帶發(fā)育在歡喜嶺和馬圈子地區(qū)。斷裂撓曲坡折帶發(fā)育在西八千、歡喜嶺、杜家臺(tái)地區(qū)和牛心坨洼陷;單階古地形撓曲坡折帶發(fā)育在歡喜嶺、齊家、杜家臺(tái)、曙光和高升地區(qū);多階古地形撓曲坡折帶發(fā)育在歡喜嶺、曙光和高升地區(qū);沉積坡折帶僅局限發(fā)育在牛心坨洼陷北坡地區(qū)。

總體看來，沙三下亞段發(fā)育期間構(gòu)造活動(dòng)對(duì)西部凹陷產(chǎn)生了強(qiáng)烈的改造作用，發(fā)育了廣泛分布且類型多樣的坡折帶，西部斜坡帶范圍內(nèi)坡折帶類型豐富但規(guī)模較小，而各坡洼過渡帶處坡折帶規(guī)模一般較大，牛心坨洼陷北部斜坡上構(gòu)造活動(dòng)較弱，因此發(fā)育并保存了沉積坡折帶。

4 結(jié)論

(1)遼河西部凹陷沙河街組發(fā)育構(gòu)造坡折帶和沉積坡折帶兩大類。其中構(gòu)造坡折帶可細(xì)分為斷裂坡折帶和撓曲坡折帶，斷裂坡折帶按斷裂數(shù)量又可分為單階型和多階型。單階型按斷層上、下盤傾向可細(xì)分為同傾類、反傾類和鏟式3種類型;多階型依據(jù)斷裂組合樣式可細(xì)分為地塹式、地壘式。撓曲坡折帶可分為斷裂撓曲坡折帶和古地形撓曲坡折帶，其中古地形撓曲坡折帶依照古地形的形態(tài)，同樣可細(xì)分為單階和多階2種類型。

(2)沙三下亞段坡折帶平面分布表明西部凹陷坡折帶以斷裂坡折帶為主，在凹陷西南部的斜坡帶、中央洼陷帶和陡坡帶均普遍發(fā)育，且在坡洼過渡帶規(guī)模較大，東北部?jī)H在局部地區(qū)可見小規(guī)模斷裂坡折帶;沉積坡折帶僅局限發(fā)育在牛心坨洼陷北坡地區(qū)且規(guī)模較小。

［1］顧家裕，張興陽.陸相層序地層學(xué)進(jìn)展與在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2004，25(5):484－490.

［2］賈承造，趙文智，鄒才能，等.巖性地層油氣藏勘探研究的兩項(xiàng)核心技術(shù)［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31(3):3－7.

［3］李建雄，李明杰，趙秀岐，等.斷陷湖盆層序地層學(xué)解釋與隱蔽油氣藏勘探［J］.石油地球物理勘探，2004，39(5):607－613.

［4］馮有良.斷陷湖盆溝谷及構(gòu)造坡折對(duì)砂體的控制作用［J］. 石油學(xué)報(bào)，2006，27(1):13 －16.

［5］馮有良，徐秀生.同沉積構(gòu)造坡折帶對(duì)巖性油氣藏富集帶的控制作用——以渤海灣盆地古近系為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33(1):22 －25，31.

［6］金武弟，王英民，劉書會(huì)，等.東營(yíng)凹陷下第三系低位域沉積及非構(gòu)造圈閉［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24(3):249－252.

［7］于紅楓，王英民，辛仁臣，等.東營(yíng)凹陷八面河地區(qū)坡折帶特征及其對(duì)地層巖性圈閉的控制作用［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，20(3):26－31.

［8］Strecker U，Steidtmann J R，and Smithson S B.A conceptual tectonostratigraphic model for seismic facies migrations in a fluvio － lacustrine extensional basin［J］.AAPG Bulletin 1999，83(1):43－61.

［9］Lemons D R and Chan M A.Facies Architecture and Sequence Stratigraphy of Fine－Grained Lacustrine Deltas Along the Eastern Margin of Late Pleistocene Lake Bonneville，Northern Utah and Southern Idaho［J］.AAPG Bulletin，1999，83(4):635－665.

［10］林暢松，潘元林，肖建新，等.“構(gòu)造坡折帶”——斷陷盆地層序分析和油氣預(yù)測(cè)的重要概念［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，25(3):260 －266.

［11］劉豪，王英民，王媛.坳陷湖盆坡折帶特征及其對(duì)非構(gòu)造圈閉的控制［J］. 石油學(xué)報(bào)，2004，25(2):30－35.

［12］王英民，劉豪，李立誠，等.準(zhǔn)噶爾大型坳陷湖盆坡折帶的類型和分布特征［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，27(6):683 －688.

［13］王英民，金武弟，劉書會(huì)，等.斷陷湖盆多級(jí)坡折帶的成因類型、展布及其勘探意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24(3):199 －203.

［14］朱筱敏，康安，王貴文.陸相坳陷型和斷陷型湖盆層序地層樣式探討［J］. 沉積學(xué)報(bào)，2003，21(2):283－287.

［15］任建業(yè)，陸永潮，張青林.斷陷盆地構(gòu)造坡折帶形成機(jī)制及其對(duì)層序發(fā)育樣式的控制［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，29(5):596－602.

［16］辛仁臣，王英民.松遼盆地北部青山口—姚家組西部坡折帶成因及演化［J］.地球科學(xué):中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，29(5):621 －624.

［17］雷克輝，鐘寧寧，王冰潔，等.塔中I號(hào)坡折帶斷裂系統(tǒng)空間展布及演化規(guī)律［J］.特種油氣藏，2013，20(2):12－15.

［18］肖傳桃，帥松青，吳光大.柴達(dá)木盆地西南區(qū)古近—新近紀(jì)坡折帶及其對(duì)巖性圈閉的控制作用［J］.特種油氣藏，2013，20(1):27 －30.

［19］袁書坤，王英民，陳振巖，等.逆源坡折帶的控砂作用——以陳家洼陷沙三段地層為例［J］.巖性油氣藏，2007，19(3):55 －58.

［20］劉金華，袁波.遼河西部凹陷歡喜嶺地區(qū)沙河街組三段構(gòu)造坡折帶特征［J］.世界地質(zhì)，2009，28(3):284－290.

［21］王青春，鮑志東，賀萍.遼河坳陷西部凹陷北區(qū)湖盆深陷期層序地層響應(yīng)［J］.石油勘探與開發(fā)，2010，37(1):11－20.