歧口凹陷沙一段湖相碳酸鹽巖中震積巖的發現及意義

祁承山，姜 超

（1.中國石油天然氣股份有限責任公司大港油田分公司第二采油廠第二采油作業區，河北黃驊061103；2.中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015）

歧口凹陷沙一段湖相碳酸鹽巖中震積巖的發現及意義

祁承山*1，姜 超2

（1.中國石油天然氣股份有限責任公司大港油田分公司第二采油廠第二采油作業區，河北黃驊061103；2.中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015）

前人對碎屑巖中震積巖的研究較多，而湖相碳酸鹽巖由于厚度較薄，在巖芯上地震成因的構造較少，因此，對湖相碳酸鹽巖中發育震積巖的研究尚不完善。以歧口凹陷沙一段湖相碳酸鹽巖為研究對象，通過巖芯觀察、鏡下薄片鑒定，分析并總結了湖相碳酸鹽巖中地震事件的識別標志，探討了地震作用與火山活動的關系及其對儲層物性的影響。深入地研究地震作用所形成的震積巖，對于研究盆地構造演化具有重要的參考價值，對于尋找特殊類型的儲層具有一定的指導意義。關鍵詞：震積巖；沙一段；碳酸鹽巖；歧口凹陷

近年來，國內對震積巖的研究主要以碎屑巖沉積為主，而對碳酸鹽巖中震積巖的研究也僅限于古生代以前的海相地層，對中新生代陸相湖盆中的碳酸鹽巖地層研究較少。前人對震積巖的研究主要是從震積巖的識別標志、振動液化序列以及震積巖構造意義和石油地質意義等方面進行的。然而，由于湖相碳酸鹽巖厚度較薄，多與泥巖呈互層狀產出，所發育的地震成因構造規模較小，對湖相碳酸鹽巖中的地震事件的研究需要更細致的分析。

1 區域地質背景

歧口凹陷位于黃驊坳陷中部，是黃驊坳陷的一個主要富油氣凹陷。凹陷西部斜坡區地勢較高，東部為深洼區，以南大港斷裂構造帶為界，分為歧北、歧南兩個次級凹陷（圖1）。凹陷構造格局由多條同沉積二級大斷層所控制，主要形成于沙三段中上亞段凹陷的強烈裂陷期。沙二段至沙一段沉積時期，凹陷整體構造活動減弱，但此時低凸起南緣斷裂活動明顯[1]。

圖1 歧口凹陷位置與地質背景（據王芝堯[8]，有改動）

歧口凹陷以古近系沉積為主，沙三段沉積末期，盆地部分抬升，遭受剝蝕，因而沙二段大部分缺失，沙一段、沙二段與沙三段間為不整合接觸[2]。受港西、孔店、埕寧古隆起的控制，研究區形成了“暖、清、淺”的濱淺湖湖灣環境，生物繁盛，形成了普遍發育的碳酸鹽巖。沙一段自上而下可分為上、中、下3個亞段，其中沙一下亞段碳酸鹽巖剖面巖性穩定，厚10～150m不等，巖性主要為云灰巖、泥巖組合和粒屑灰巖、云灰巖、泥頁巖組合。

2 震積巖的識別標志及特征

由于湖相碳酸鹽巖厚度較薄，多與泥巖呈薄互層發育，因此地震作用產生的軟沉積物變形構造不如海相碳酸鹽巖發育，且規模上要小得多，多為厘米甚至毫米級別。研究區地震成因的變形構造主要為微斷層和液化脈構造，以及少量的微褶皺、震碎角礫和紋層擾動構造。

2.1 軟沉積物液化變形構造

2.1.1 紋層擾動變形

紋層狀泥質灰巖在受到地震的擾動后，受液化作用的影響，紋層常發生拉伸、錯斷而呈不連續狀。如果地震持續時間足夠長，紋層甚至消失，形成液化均一層。

2.1.2 液化脈

液化脈脈體規模較小，延伸幾毫米至十幾厘米不等，寬度以0.1～1mm最為常見，最大不超過1cm。脈體多垂向分布，既有單條分布，又有密集狀分布，形態呈飄帶狀或脈絡狀。脈體的成分與圍巖大體一致，但更為清澈、干凈，是沉積物液化泄水的結果。

2.2 半固結沉積物變形構造

2.2.1 微斷層構造

微斷層是半固結的地層在振動過程中在層內形成的規模較小的斷層，僅限于層內發育。巖芯上斷距一般小于1cm，而在顯微鏡下斷距小于0.2mm的微斷層比較常見。以張性正斷層為主，可單獨發育，也可組合發育，呈階梯狀或小地壘。

2.2.2 微褶皺構造

微褶皺構造是由地震活動引起的層內扭曲、揉皺現象，規模較小，僅限于層或層系的內部。微褶皺形態不規則，常與微斷層伴生。微褶皺構造在紋層狀泥質灰巖或泥質云巖中最為常見，主要表現為灰質或云質紋層的褶曲變形，而泥質紋層受擠壓側向流動。

2.2.3 串珠狀構造

串珠狀構造類似于石香腸構造，是連續介質中的強硬層受平行層面的拉伸(垂直層面的壓縮)時，由于力學的不穩定加劇而形成強硬層縮頸或斷開的構造[3]。主要存在于泥質灰巖或泥巖呈薄互層的的巖層中，常與其它拉張型構造伴生出現，如濱22井2570.21m處泥質灰巖中串珠狀構造與微斷層伴生。

2.2.4 震碎角礫構造

研究區地震作用形成的震碎角礫構造主要由自碎屑角礫構成，是由于地震顫動破壞原沉積層形成的。這種自碎屑角礫巖全是原地原位的，其表現特征為巖層或條帶在橫向上突然出現破碎現象。這些角礫的分布既有呈骨排式的又有雜亂排列的，且角礫周圍被同沉積期的泥晶碳酸鹽巖基質充填。

3 震積巖的分布

在震積巖識別標志分析和總結的基礎上，對研究區各取芯井震積巖的分布作了統計，研究表明震積巖在研究區分布廣泛。平面上，在歧北和歧南2個次級凹陷均有發育；垂向上，在發育碳酸鹽巖的各油組中均可見到。通過連井剖面分析可知，垂向上地震成因構造發育的類型有所不同（圖2）。濱1油組沉積時期，液化碳酸鹽巖脈較發育，以及少量的震碎角礫構造；而板4油組地層中則以微斷層構造為主，且板4油組頂部具有一層可橫向對比的微斷層發育帶。

4 震積巖的研究意義探討

4.1 構造地質意義

震積巖是地震作用的直接證據。通過對震積巖的研究有助于了解古地震帶的活動期次和強度，恢復古構造活動性，也有助于了解盆地構造演化的動力學機制。

前人研究表明，研究區古近系孔店組、沙河街組和東營組地層中均有噴出巖和淺成侵入巖等火成巖的發育[4-8]。火成巖的分布受區域構造和二級斷裂控制，火山活動的強度和斷裂的強烈發育階段同步。火山和斷層的活動必然引起一定規模的地震，因此，研究震積巖的發育特征和分布規律可以為分析盆地的構造活動提供一定的依據。

從研究區南北向的連井剖面看（圖2），沙一下沉積時期至少發育2個期次的火山活動，而明顯的地震活動至少有4個期次。由此可見，研究區火山活動的時期地震活動也較為頻繁，兩者是密切聯系的。地震的成因可能既受火山活動的影響又受斷裂活動的影響。

4.2 石油地質意義

地震作用可以使已經固結成巖的沉積物破碎產生大量的裂縫，形成裂縫型的油氣藏。而本文進一步研究表明，對于未固結成巖的沉積物，受地震作用影響發生液化、斷裂，甚至破碎，使得沉積物的內部組構發生變化，受后期成巖作用的進一步影響也可產生一定的儲集空間。例如在房10井、濱22井液化泥晶脈中可見溶蝕孔隙和微裂縫，扣42井、埕54x1井震碎角礫之間見溶蝕孔隙。

5 結論

（1）研究區地震成因的構造包括軟沉積物變形構造和半固結沉積物變形構造。軟沉積物變形構造主要包括紋層擾動變形和液化脈構造，半固結沉積物變形構造主要包括微斷層、微褶皺、串珠狀構造和震碎角礫構造。

（2）研究區震積巖與火山巖具有同時期出現的特征，表明震積巖受到火山活動的控制。地震作用對儲層物性的改善具有一定的促進作用，地震作用改變了沉積物的內部組構，更利于后期溶蝕孔隙和微裂縫等的發育。

[1]陳瑩，林暢松，余宏忠，等.歧口凹陷古近紀同沉積斷裂和沉積體系的控制[J].地質力學學報,2006,12(3):378-386.

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[3]劉富,曾佐勛.湖北鐵山與北京西山復合石香腸的初步研究[J].成都理工學院學報,2002,29(6):639-645.

[4]高知云.黃驊坳陷第三系隱伏火山巖及其形成的大地構造環境初探[J].巖石學報,1986,2(4):14-30.

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[6]宋雙.井震資料聯合識別火成巖儲層及在歧口凹陷的應用[D].武漢：中國地質大學，2009:47-73.

[7]張紹輝,王振升,劉玉梅,等.歧口凹陷火成巖巖相與儲集空間特征研究[J].天然氣地球科學,2010,21(4):572-577.

[8]王芝堯,蘇俊青,錢茂路,等.斷塊區巖相古地理對巖性油氣藏形成的影響——以歧口凹陷濱海斜坡區古近紀為例[J].巖性油氣藏,2010,22(增刊):1-6.

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A

1004-5716(2015)06-0064-03

2014-05-25

2014-06-10

祁承山（1986-），男（漢族），甘肅景泰人，助理工程師，現從事油氣藏開發工作。