遼河坳陷東部凹陷古近系層序地層研究

摘要：在綜合分析地震，錄井和巖心等資料的基礎上，詳細介紹了遼河坳陷東部凹陷三級層序界面在地震，測井和沉積巖相方面的識別標志。根據這些識別標志，將本區古近系劃分為了SQ0、SQ1、SQ2和SQ3四個三級層序，分別對應于房身I泡組、沙三段、沙一沙二段和東營組。其中SQ1、SQ2、SQ3又分別被劃分為了低水位體系域，水進體系域和高水位體系域。研究發現，SQ0為東部凹陷初始斷裂期形成的層序，本層序主要以火山巖及火山碎屑巖為主；SQ1為深陷擴張期形成的層序，盆地大幅下降成深水湖盆，形成以湖泊、沖積扇和扇三角洲為主的沉積。SQ2為斷陷擴張期形成的層序，本層序主要以淺湖環境及水陸交替環境沉積為主；SQ3為盆地緩慢擴張期形成的層序，接受一套陸上環境的河流沖積泛濫平原為主的沉積。差異的構造沉降活動是導致各個層序不同發育特征的主導因素。

關鍵詞：遼河坳陷；東部凹陷；古近系層序地層。識別標志；發育特征

1 區域概況

遼河坳陷屬渤海灣盆地的一部分，東臨遼東臺隆，西接燕山沉降帶，北達內蒙地軸與松遼盆地相望，是中、新生代發育起來的裂谷盆地。新生代遼河坳陷可劃分為西部凹陷、東部凹陷，大民屯凹陷、中央凸起、東部凸起、西部凸起等幾部分。古近系是遼河坳陷沉積的主體，也是遼河坳陷主力含油氣層位。

遼河坳陷東部凹陷是一個狹長的斷陷型盆地。大體呈北東向展布。西以古近系尖滅線為界，東到營口—佟二堡大斷裂(圖1)。

2 層序界面的識別

層序界面的識別和層序地層格架的建立是一項非常重要的工作，它們是進行層序地層學研究的前提和關鍵。因此要綜合分析地震、測井、巖心等各方面的資料準確的識別不同級別的層序地層界面和劃分不同級別的層序地層單元

2.1層序界面識別的地震標志

根據地質事件在地震上的響應，地震波的關系可劃分為整合接觸關系和不整合接觸關系兩種類型。又根據反射終止的方式區分為削截、頂超，上超和下超4種類型。而這些不整合接觸關系正是在地震剖面上識別層序地層界面最可靠和客觀的基礎。

(1)削截 地震剖面上出現的削截反射是地面被剝蝕產生不整合的直接和最為可靠的證據。削截是層序頂部的反射終止方式。說明在下伏地層沉積之后，經過了強烈構造運動或切割侵蝕。

(2)上超 層序的底界面源自原始傾斜面逐層終止。它表示在水域不斷擴大情況下逐層超覆的沉積現象。這是老的層序結束后新的層序發育的標志，也是層序界面的可靠標志。

(3)頂超 下伏原始傾斜的地層的頂面與無沉積作用的上界面形成的終止現象，即在地質上代表了一種時間不長的，與沉積作用同時發生的路過沖刷現象。在沉積速率較高的三角洲地層中常會出現頂超現象。它通常是層序的頂界面。

2.2測井相識別標志

在巖性和地層產狀突變的層序界面處，測井曲線具有良好的層序界面響應。

(1)當層序界面為不整合面或較大沉

積間斷面時，界面上下地層巖相和壓實作用的差異較大綜合錄井圖上測井曲線基值發生明顯改變的轉折點(圖3(A))，視電阻率曲線有一處明顯的突起。

(2)反映加積和退積的正旋回和反映進積的反旋回視電阻率或自然電位之間可能是層序的界面。這是判斷層序界面一條重要的標志(圖3(B))。

2.3層序界面的巖相識別標志

在層序界面常見的巖相標志主要是反

映不整合面、沉積間斷面、河流下切、陸上暴露等巖相標志。

(1)古風化面 最為可靠的層序邊界標志。其巖相上有特征的地面暴露可能出現的紅土層、鈣質風化殼、鐵質風化殼、鋁質風化殼等。

(2)巖相的突變 在進行沖積相分析時我們發現，不符合瓦爾特相律的巖相突變顯現，這可能是層序界面。

(3)河床滯留沉積 沉積基準面下

降引起了河流回春和河流形態的調整，從而形成粗的河床底礫巖。其河床底礫巖與地層呈切割沖刷接觸關系。

輔助識別標志

植物根跡化石：是為陸面或極淺水環境下的產物，在層序界面的識別過程中，可以根據上下地層中植物根跡化石推斷層序邊界。

3 層序地層格架的建立

根據上述研究，將遼河坳陷東部凹陷古近系劃分為四個三層序(SQ0、SQ1、SQ2、SQ3)。其中SQ1、SQ2、SQ3又分別可以劃分為低水位體系域、水進體系域和高水位體系域。據此遼河坳陷東部凹陷古近系可建立如下的等時地層格架(表1)。

4 東部凹陷古近系層序發育特征

構造沉降是斷陷湖盆層序形成的關鍵因素，不同序次的構造幕控制不同序次的層序地層單元的形成與演化。斷陷的速率及斷陷期的延續時間、停息期延續時間等參數及其變化規律，直接控制著各個層序的特色。

4.1SQ0—初始斷裂期層序(房身泡組)

SQO層序對應于房身泡組。這個階段盆地開始張裂，斷層活動的頻繁導致巖漿活動強烈，房身泡組作為裂谷盆地初期張裂階段的產物，主要以火山巖及火山碎屑巖為主。

SQ1—深陷擴張期層序(沙三段)

沙三期，盆地處于深陷擴張的時期，此時斷層活動強烈，盆地基底迅速下降，沙三底與房身泡組火成巖之間呈區域角度不整合接觸關系，這個不整合面為層序SQ0與SQ1的明顯分界。

SQ1低水位體系域(LST)，此時氣候逐漸變得濕潤，盆地開始沉降，可容空間增大，物源補給充足，物源補給速度大干可容空間增加的速度。在靠近盆地兩側凸起的部位，主要發育以粗碎屑為主的沖積扇和殘坡沉積，盆地內部主要為沖積扇和間歇性河流沖積形成的沖積平原；另外，在盆地中間部位還散布著一些零星的小型漫湖，沉積物主要為細粒的碎屑巖。此時，盆地的局部地區巖漿活動仍然頻繁，還伴有火山的噴發，形成一系列的巖漿巖。

SQ1水進體系域(TST)：東部凹陷該期斷裂強度大，盆地下沉迅速，沉積物供應速率同可容空間的增長速率相比明顯不足，形成了廣泛的深水湖盆。此時東部凹陷主要以半深湖一深湖相和濱淺湖相為主，在盆地兩側的凸起附近還分布著一些以中粗粒碎屑巖為主的沖積扇和扇三角洲沉積。該層序以一套巨厚、質純的深灰色深湖一半深湖相泥巖為主，在局部地區該層序中還發育有少量薄層淺湖砂壩和深湖濁積扇沉積。

SQ1高水位體系域(HST)：此時遼河坳陷整體有過短暫的抬升，沉積物供應速率大于可容空間的增長速率。東部凸起一側，地勢陡峭、坡降大，碎屑物質直插入湖，形成一系列的沖積扇和扇三角洲沉積，沉積物分選差、磨圓度差。中央凸起一側，地勢較緩，坡降小，形成沖積扇和辮狀河沉積，與東部凸起一側的沉積物相比，中央凸起一側的沉積物的分選性和磨圓度都要好一些，粒度也更細一些。此外，辮狀河在盆地中部匯聚成曲流河，形成粒度更細的曲流河沉積，曲流河入湖還可以形成三角洲沉積。盆地內部其它地區則主要為濱淺湖和由辮狀河、曲流河形成的沖積平原沉積。

4.2SQ2—斷陷擴張期層序(沙二沙一段)

沙二沙一段時期，東部凹陷結束了深陷擴張期轉入了穩定的斷陷擴張時期，此時，東部凹陷的拉張和沉陷相對減弱，但仍然有火山巖的沉積。

SQ2低水位體系域(LST)：這個時期，基底的抬升導致可容空間的減小，沉積物的沉積速率大于可容空間的增加速率。東部凹陷中央凸起一側由于離盆地中部的湖較遠，故主要以沖積扇和辮狀河沉積為主，沉積物以大段的中厚層中粗粒砂巖、砂礫巖和礫巖為主；東部凸起一側由于距湖較近，故主要以沖積扇和扇三角洲沉積為主，沉積物以粗粒碎屑巖為主。盆地中部則主要發育湖泊，曲流河和三角洲沉積，沉積物較細，主要以泥巖、粉砂巖、細砂巖和中砂巖為主。

SQ2水進體系域(TST)：東部凹陷基底本時期開始穩定的沉降，湖水深度和面積不斷變大，沉積物的供給速率小于可容空間的增加速率。此時盆地兩側主要發育辮狀河三角洲、扇三角洲和三角洲沉積，沉積物主要以砂巖、砂礫巖和礫巖為主，而在盆地中央則主要發育半深湖和濱淺湖沉積，沉積物主要以細粒碎屑巖為主，如泥巖、粉砂巖。

SQ2高水位體系域(HST)：東部凹陷基底沉積速率放慢，沉積物的供給速率遠大于可容空間的增加速率，湖水開始變淺、湖面面積逐漸萎縮。此時盆地兩側大量發育辮狀河、辮狀河三角洲和扇三角洲沉積，砂巖粒度逐漸變粗，層厚增大。盆地中央半深湖相逐漸消失，主要以濱淺湖沉積為主，泥巖沉積厚度較小，顏色較淺。

4.3SQ3—緩慢擴張期層序(東營層序)

SQ3的低水位體系域、水進體系域、高水位體系域分別對應于東營組的東三段、東二段和東一段。

SQ3低水位體系域(LST)：東三段繼承了沙一段的淺水沉積，盆地邊部的可容空間增長速率小于沉積物沉積速率。盆地內主要發育沖積扇和河流沉積，沉積物以粗碎屑巖和雜色泥巖為主。盆地的南部發育有小面積的濱淺湖和三角洲沉積，沉積物主要為細砂巖、粉砂巖和泥巖。

SQ3水進體系域(TST)：可容空間增長速率逐漸超過沉積物沉積速率而導致湖水的進侵，但由于基底沉降的速率很緩慢，所以水侵是不徹底的，湖水位最深也只能達到淺湖環境，而且在湖盆面積達到最大時，仍有相當大的地區處于水上環境，湖相環境持續時間短。沉積相類型為沖積扇、扇三角洲、辮狀河，辮狀河三角洲和濱淺湖，巖性主要為礫巖、灰色砂礫巖、細砂巖和灰色泥巖。

SQ3高水位體系域(HST)：基底停止活動，大量沉積物迅速充填剩余的可容空間，沉積物供應速率遠遠大于可容空間增長速率，水深很快變淺。沉積相類型主要有沖積扇、河流沉積和泛濫平原，巖性粒度較粗，以灰色礫巖、砂礫巖和砂巖為主。

5 結論和認識：

(1)在綜合分析遼河坳陷東部凹陷各種相關資料的基礎上，識別出了地震相、測井

相和巖相等層序界面類型，發現層序界面在全區可追蹤對比。

(2)建立了本地區完整的層序地層格架，將遼河坳陷東部凹陷古近系可以劃分為了SQ0、SQ1、SQ2和SQ3四個三級層序，它們分別對應于房身泡組、沙三段、沙一沙二段和東營組。其中SQ1、SQ2、SQ3又分別被劃為了低水位體系域(LST)，水進體系域(TST)和高水位體系域(HST)。

(3)遼河坳陷東部凹陷層序的發育特征與基底的升降有關，其中SQ0為東部凹陷初始斷裂期形成的層序；SQ1為深陷擴張期形成的層序；SQ2為斷陷擴張期形成的層序；SQ3為緩慢擴張期形成的層序。由于基底沉降規模、速度的不同以及斷層活動的多旋回性，導致了各個層序和體系域都具有各自不同的發育特點。