珠江口盆地西江凹陷X井區珠海組沉積特征分析

陳容濤,張尚鋒,朱 銳

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 (長江大學),湖北荊州434023)

杜家元

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東深圳510240)

珠江口盆地是華南大陸向南海水下延伸部分,由北向南劃分為北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶5個NE向二級構造單元。西江凹陷位于珠江口盆珠Ⅰ坳陷中西部,凹陷北臨北部斷階帶,東臨惠州凹陷,南接恩平凹陷和東沙隆起[1,2],X井位于西江凹陷中部,古珠江向海延伸的通道上,自上而下鉆遇地層包括第四系、上新統萬山組、中新統粵海組、韓江組、珠江組及漸新統珠海組。下面,筆者根據X井巖心觀察,從巖石學特征分析出發,在珠海組識別出10種巖石相以及6種巖石相組合,總結出珠海組不同時期的沉積相序組合模式及珠海組三角洲沉積的沉積演化特征。

1 巖石相

巖石相是沉積環境的重要判斷依據,一定的沉積環境中總是發育一定的巖石相類型及其組合。從沉積過程和響應關系出發,根據巖石相以及所對應的水動力狀態可以判斷沉積環境[3]。從X井區的巖心觀察中,可識別出塊狀層理砂礫巖相 (SM)、板狀交錯層理砂巖相 (ST)、平行層理砂巖相 (SP)、小型交錯層理砂巖相 (SSC)、沙紋層理細砂巖相 (SR)、塊狀粉砂巖相 (SIM)、波狀交錯層理粉砂巖相(SIR)、水平層理粉砂巖 (SIH)、暗色泥巖相 (M D)、復合層理異巖相 (H C)等10種巖石相。

1)板狀交錯層理砂巖相 (ST) 巖性包括粗砂巖、中砂巖和細砂巖,顏色為灰色、灰白色,含礫石、泥礫,礫石較粗,最大粒徑達2cm,一般在0.2～0.5cm,圓度為次棱角-次圓狀,石英質礫石圓度較差,而砂質礫石圓度較好,礫石、泥礫呈定向排列。主要發育板狀交錯層理。單層厚度為0.07～0.38m,紋層厚度0.5～2cm,紋層傾角15～22.10°,少量層理紋層傾角小于5°。代表強水動力條件,一般為河道沉積中側向加積而形成 (見圖1(a))。

2)小型交錯層理砂巖相 (SSC) 巖性以灰色狀中砂巖、細砂巖為主,部分取心段含礫石、泥礫,砂巖中含泥質條帶,局部取心段含有生物擾動。發育小型交錯層理,交錯層理紋層較模糊,連續性差。單層厚度0.05～0.2m,紋層厚度1～3cm,紋層傾角較平緩,角度為2～6°。該巖石相代表較強水動力條件下,沉積物快速堆積形成,一般發育在河道中上部,河道側緣 (見圖1(b))。

3)雙向交錯層理砂巖相 (SBD) 巖性以灰色、淺灰色中砂巖和細砂巖為主,砂巖分選較好,含泥質批覆構造。單層厚度0.06～0.2m。發育雙向交錯層理,相鄰斜層系的紋層傾向相反,延伸至層系界面彼此呈銳角相交,上部層系傾向向左,傾角8～10°,下部層系傾向向右,傾角2～5°。代表了雙向水流的的特征,且水動力較強,一般發育在潮汐砂壩中 (見圖1(c))。

4)波狀交錯層理粉砂巖相 (SIR) 巖性以灰色粉砂巖為主,含少量泥巖、泥質粉砂巖,含變形構造,層面上炭屑,植物碎屑。單層厚度0.03～0.25cm,發育波狀交錯層理,紋層不規則,波長3cm左右,波高近于0.3cm。代表較弱水動力條件,一般發育在潮汐沙壩和分流河道間 (見圖1(d))。

5)復合層理異巖相 (H C) 巖性以灰色、暗色泥巖和灰色粉砂巖為主,泥巖含炭屑,生物擾動及生物鉆孔。單層厚度為0.03～0.06m。發育波狀層理,透鏡狀層理。泥巖含量與粉砂巖比例相當,反映砂泥的供應、沉積和保存都比較有利,代表水動力條件強弱交替變化,一般發育于混合坪沉積中(見圖1(e))。

6)暗色泥巖相 (M D) 巖性以灰色、暗色泥巖為主,含少量泥質粉砂巖,粉砂巖,含有炭屑,炭化植屑,局部可見生物擾動及生物鉆孔。單層厚度一般較小,為0.03～0.1m,最大厚度達6.9m。代表安靜水動力條件,懸浮物質快速堆積而成,一般發育在分流河道間和混合坪 (見圖1(f))。

圖1 巖石相圖

2 巖石相組合

1)巖石相組合1——分流河道微相 該巖石相組合在本井取心段最為發育,且厚度較大,取心中最大厚度達18m,完整的巖石相組合形式為SM-ST-SSC-SR-SIM,一般發育不完整,常見組合形式為SMST-SSC,ST-SSC-SIM,SM-SSC-SIM等,巖性以砂巖為主,由為灰色、淺灰色含礫粗砂巖、中砂巖向上變為灰色粉砂巖,局部層段頂部含有暗色泥巖,剖面上顯示正韻律,且垂向上多以河道砂體重復疊置的形式出現,底部多為沖刷面,沖刷面上發育有礫石、泥礫,砂巖中發育塊狀層理,板狀交錯層理、小型交錯層理和沙紋層理,反映了水動力條件由強變弱的變化過程。該組合的伽馬曲線以中到高幅箱形和鐘形為主,齒化、微齒化,一般呈復合箱形和復合鐘形,底部突變接觸,少量漸變接觸,頂部突變或者漸變接觸,單層厚度一般為0.5～5.5m,少量低于0.5m。

2)巖石相組合2——天然堤微相 該巖石相組合巖石相組合本井區發育較少,且厚度較薄,厚度一般為0.5～0.8m,完整的巖石相組合形式為SM-SR-SIR-SIM-MD,一般發育不完整,垂向上常見SIMMD組合重復疊置的樣式,巖性為灰色、淺灰色薄層泥質條帶細砂巖、粉砂巖、泥巖組成,垂向上呈現砂泥巖薄互層的疊置樣式,發育塊狀層理,沙紋層理。天然堤與分流河道相共生,一般發育在分流河道砂體的頂部,其頂部常被分流河道沖刷。該組合伽馬曲線以中低幅指形、鐘形為主,曲線較光滑,偶見微小齒化特征,頂底漸變接觸,單層厚度0.1～0.5m,位于河道曲線向上變細的細尾部分。

3)巖石相組合3——分流河道間微相 該巖石相組合形式為M D-SIM-SIH-SIR,巖性主要為灰色、暗色泥巖,含少量灰色粉砂巖,含大量炭屑,炭化植屑,且生物擾動現象較為發育,發育水平層理,沙紋層理,塊狀層理,波狀層理等。分流河道間一般覆蓋在分流河道之上。伽馬曲線呈低幅以直線形為主,齒化明顯,底部漸變接觸,頂部漸變或突變接觸。

4)巖石相組合4——潮汐沙壩微相 該巖石相組合形式為SIR-SR-SSC-SBD-SM,一般發育不完整,常見組合為SR-SSC-SM,巖性主要以灰色中、細砂巖為主,含泥質批覆構造,砂巖較純凈,分選較好,局部地區含滑塌變形構造。剖面上從底到上依次發育泥質條帶粉細砂巖、粉砂巖、細砂巖、中粗砂巖,層理構造依次發育沙紋層理、小型交錯層理、雙向交錯層理、塊狀層理,垂向上單層厚度呈斷續性增大的趨勢,整體顯示出反韻律。伽馬曲線以中高幅漏斗、復合漏斗形為主,齒化明顯。

5)巖石相組合5——潮溝微相 該巖石相組合發育的厚度較小,完整的組合形式為SM-SSC-SR-SIRSIM-M D,常見的組合形式為SM-SR-SSC-M D,巖性為灰色含礫粗、中砂巖、細砂巖、粉砂巖、暗色泥巖,砂巖中含泥質批覆構造,整體顯示正韻律,底部含沖刷面,沖刷面上含大量礫石、泥礫。礫石、泥礫分選差,磨圓以次棱角狀為主,雜亂排列,礫石粒度較大,最大達2.5cm,一般為1～2cm。層理構造從下到上依次為塊狀層理、小型交錯層理、沙紋層理,層理規模逐漸減小。潮溝一般位于潮汐沙壩頂部,常對潮汐沙壩頂部有沖刷作用。伽馬曲線中幅以箱形、鐘形為主,齒化或微齒化。

6)巖石相組合6——混合坪 該巖石相組合形式為HC-MD-SIM,巖性以薄層暗色泥巖和灰色粉砂巖、泥質粉砂巖互層為主,含大量碳屑、生物繞動和生物鉆孔,垂向上韻律性不明顯,主要發育波狀層理,透鏡狀層理和塊狀層理。混合坪一般與潮溝和潮汐沙壩共生。伽馬曲線以低幅直線形為主,齒化明顯。

3 沉積演化特征

基于上述巖石相與巖石相組合分析,在X井區珠海組沉積中共識別出6種沉積微相。其中三角洲平原的分流河道微相最為發育,厚度較大。潮汐沙壩、潮溝和混合坪這3種潮汐影響的相帶發育較少,厚度較薄。因此可以將X井區珠海組沉積整體上劃分為潮汐影響的三角洲平原沉積[7]。

圖2 X井區珠海組沉積相序模式圖

如圖2所示,根據相序類型A,B,C在珠海組地層中對應的位置,它們分別代表了研究區早期、中期和晚期的沉積特征,根據這3種相序類型可以進一步推測該區域的沉積演化規律。類型 A代表珠海組沉積早期,此階段研究區以分流河道沉積為主,天然堤和分流河道間依次沉積覆蓋在分流河道之上,也較發育,但厚度較薄。巖性以中、細砂巖為主,砂巖中含少量礫石和泥質條帶,河道砂體單層厚度較小,一般為0.5～1m,主要發育小型交錯層理與沙紋層理。說明此時研究區處于分流河道側緣,水動力條件相對河道主體較弱,河道砂巖粒度較小,單層厚度較薄,天然堤和分流河道發育較完整。類型B代表珠海組沉積中期,研究區的沉積以潮溝、潮汐沙壩和混合坪為主,但厚度較小,復合層理較發育,砂巖中含大量泥質批覆構造,說明該階段研究區處于三角洲邊緣地區受到潮汐作用的改造。類型C階段代表珠海組沉積晚期,研究區以分流河道沉積為主,天然堤與分流河道間發育較少,厚度較薄,垂向上常見多期分流河道疊置的形態。巖性以中、粗砂巖為主,含大量礫石,礫石定向排列,砂巖中含極少量泥質條帶,河道砂體單層厚度較大,一般為1～2m,主要發育塊狀層理和大型板狀交錯層理。說明此階段研究區處于分流河道主體部分,水動力較強,砂巖厚度較大,單層厚度較大,層理規模較大。

結合珠海組的沉積背景,珠海組沉積早期海平面相對較低,X井區位于三角洲平原分流河道側緣。到珠海組沉積中期,隨著海平面上升,三角洲沉積向陸地方向后退,使得該地區受到潮汐作用的影響,原來的三角洲沉積逐漸被改造成潮汐沙壩、潮溝和混合坪沉積。到珠海組沉積晚期,海平面逐漸下降,三角洲向海方向快速推進,研究區處于分流河道主體部位,以多期河道砂體疊置為特征。

[1]陳長民,施和生,許仕策.珠江口盆地(東部)第三系油氣藏形成條件 [M].北京:科學出版社,2003.

[2]陳長民.珠江口盆地東部石油地質條件及油氣藏形成條件初探[J].中國海上油氣 (地質),2000,14(2):73-83.

[3]張尚鋒.高分辨率層序地層學理論與實踐[M].北京:石油工業出版社,2007:31-40.