東營凹陷博興洼陷深洼區古近系沙河街組三段中亞段沉積特征

李維嶺，姜在興，張春明，賴 錦

（1.中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083； 2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249）

東營凹陷博興洼陷深洼區古近系沙河街組三段中亞段沉積特征

李維嶺1，姜在興1，張春明1，賴 錦2

（1.中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083； 2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249）

利用巖心、測井、錄井、地震等資料，應用層序地層學與沉積學理論，建立博興洼陷深洼區古近系沙河街組三段中亞段層序地層格架，識別沉積相類型，揭示研究區沙河街組三段中亞段湖底扇砂體的充填期次和規律.結果表明：沙河街組三段中亞段地層劃分為2個三級層序，層序內部細分為6個體系域；識別湖底扇中扇、湖底扇外扇、深湖3種沉積亞相，以及辮狀水道、水道間、席狀濁積巖、遠源濁積巖和深湖泥5種沉積微相；總結各沉積微相在巖心、測井、地震上的識別特征；在層序格架內識別各體系域沉積相平面展布規律.此研究對該區下一步油氣資源的勘探開發具有指導意義.

東營凹陷；博興洼陷；深洼區；古近系；沙河街組三段中亞段；湖底扇；沉積相；層序地層

0 引言

湖底扇的概念是由海底扇借用來的［1］，一般是指湖泊中帶有較長水道的重力流沉積扇，因此也有人稱其為遠岸濁積扇，是濁積巖的一種沉積相類型，可與Walker R G的海底扇相模式相對比［2］.湖底扇在中國眾多陸相盆地中有著廣泛的發育，Dasgupta P等對印度的Jharia盆地、美國的Colorado以及渤海灣盆地、二連盆地、遼河盆地等的湖底扇沉積特征及沉積模式研究［3－9］.

目前對湖底扇的沉積特征研究較為統一，將湖底扇進一步劃分為供給水道、內扇、中扇和外扇4個亞相，每個亞相的沉積微相及沉積構造特征都有統一的認識.何勝、石世革等應用沉積學理論，對博興洼陷深洼區沙河街組三段中亞段（以下簡稱沙三中亞段）沉積相進行研究，認為發育較大規模的滑塌濁積扇體［10－13］.但是對深洼區濁積砂體分類不清楚，只是單一的認定為滑塌濁積巖，缺少詳細的分類識別標準.對此，筆者應用Vail層序地層學理論和沉積學理論，對研究區沙三中亞段層序地層及沉積相進行研究，發現該區沙三中亞段發育橫向連續性較好的湖底扇砂體和孤立分布的遠源濁積巖砂體，而層序地層對湖底扇及遠源濁積巖的展布規律具有明顯的控制作用.

1 地質背景

研究區位于東營凹陷博興洼陷西北部的深洼區，西臨青城凸起，西北以高青—平南斷裂帶與于家莊—平方王潛山帶分隔，東鄰純化鼻狀構造，南與金家鼻狀構造相接（見圖1）.沙河街組沉積時期，研究區所在的博興洼陷是一個北斷南超的構造格局，發育斷塊構造，由于受高青—平南斷裂帶的影響，區內發育一系列的正斷層［14－15］.該區沉積主要受高青斷層作用的影響，青城凸起上的溝谷型河流攜帶大量的碎屑物質自西南向東北注入湖區.由于高青斷層長期活動，青城凸起成為博興洼陷的長期物源供應區.沙三中亞段沉積時期，高青—平南斷裂活動加劇，湖盆快速下沉，高青扇三角洲主體向北東方向推進，在F105和G81井區一帶形成巨厚的三角洲前緣砂體，并在前方的大蘆湖地區形成大面積分布的滑塌濁積體，成為本區勘探的主力目標砂體.

2 層序地層特征

根據博興洼陷西北部地區地層的巖性特征及地震地層學特征等，結合鉆井、測井、露頭、巖心、地震及古生物等資料，應用Vail層序地層學理論和方法［16］，建立博興洼陷古近系沙三中亞段地層（Es3）的層序地層格架，根據準層序組的疊加方式變化［17－18］，將沙三中亞段地層劃分為2個三級層序，層序內部細分為6個體系域（見圖2）.其中層序一（SQ1）位于沙三中亞段下部，相當于沙三中亞段3～7砂層組；層序二（SQ2）位于沙三中亞段上部，相當于沙三中亞段1～2砂層組.層序一和層序二發育低水位體系域、湖侵體系域和高水位體系域.低水位體系域一般下部為泥巖、泥灰巖組成的深湖沉積，上部為粉細砂巖組成的湖底扇沉積；湖侵體系域一般以暗色泥巖為主，發育深湖沉積及一些遠源濁積；高水位體系域一般以泥巖與粉砂巖互層為主，發育湖底扇外扇沉積.

圖1 博興洼陷古構造背景

3 沉積類型及沉積特征

沙三中亞段沉積時期，沉積環境為深湖沉積.在巖心觀察中常見黑色泥巖中含有硫化植物碎屑，也出現黃鐵礦（見圖3（a－b）），這些現象說明當時沉積環境是一種相對閉塞的還原環境.根據研究區41口探井的巖心、錄井和測井資料以及全區地震資料的分析，結合大地構造背景、古地理背景、古物源體系等的綜合研究，識別出湖底扇中扇、湖底扇外扇和深湖3種沉積亞相類型，以及辮狀水道、水道間、席狀濁積巖、遠源濁積巖、深湖泥5種沉積微相類型.

3.1 沉積構造特征

根據巖心觀察，反映湖底扇重力流的沉積構造豐富，類型多樣，主要有印模構造、滑塌變形構造、重荷模構造、火焰狀構造、包卷層理、泥巖撕裂屑構造、泄水構造（見圖3（c－i）），局部砂巖內部發育小規模滑脫面.這些現象表明該湖底扇具有滑塌、搬運后二次沉積特征［19－21］.

3.2 測井曲線特征

通過歸納分析，發現本區湖底扇中扇及外扇的測井曲線表現為4種類型［22］，并且以自然伽馬（GR）測井曲線表現的最為明顯.（1）中高幅齒化箱形曲線形態：反映規模較大的湖底扇中扇分支水道，以正粒序為主，如F115井層序一低水位體系域頂部的塊狀細砂巖（見圖4（a））；（2）中高幅齒化鐘形曲線形態：反映湖底扇中扇多期疊加的次級分支水道，以正粒序為主，如F11井層序一低水位體系域（見圖4（b））；（3）低幅齒化漏斗形曲線形態：反映湖底扇外側緣沉積，以反粒序為主，如F168井層序一低水位體系域的中部（見圖4（c））；（4）低幅指形曲線形態：反映湖底扇外扇席狀砂巖與深湖相的過渡帶或深湖相遠源濁積巖，以垂向加積為主，如F115井層序一高水位體系域和F11井層序二高水位體系域（見圖4（d））.

3.3 地震反射特征

在地震剖面上，湖底扇沉積反射特征［23］：（1）前積反射結構是湖底扇的重要特征，一般湖底扇發育在半深湖—深湖區，垂向上是由多期扇體疊置形成的，因此呈現明顯的前積現象；（2）湖底扇的前積層位相對于下伏地層呈較小角度或近似平行的斜交反射；（3）湖底扇反射一般頻率低，連續性差，為多個短軸狀反射的聚集體；（4）湖底扇的反射外形特征一般為透鏡狀、楔狀或丘狀.博興洼陷深洼區南北方向地震剖面反射特征顯示，湖底扇對應小角度的斜交反射結構的中段和末端，遠源濁積巖對應透鏡狀反射特征（見圖5）.

圖2 F29井沙三中亞段層序地層及沉積相劃分

4 沉積相平面展布規律

通過錄井、測井、地震、古生物等資料研究以及巖心觀察分析，在研究區沙三中亞段識別出湖底扇以及遠源濁積巖沉積相類型.沙三中亞段沉積早期，東營凹陷處于湖盆深陷期，研究區水體較深.層序一低水位體系域水體開始變淺，湖底扇呈現進積形態，有逐漸由西南部向北部推進的趨勢，湖底扇范圍也有增大趨勢，多期扇體不斷擺動，形成規模較大的湖底扇沉積體系，湖底扇前端和側緣發育遠源濁積巖；湖侵體系域水體快速加深，沉積物供給不足，發育少量遠源濁積巖；高水位體系域水體較深，相對湖平面保持穩定，發育少量遠源濁積巖.層序二扇體規模較層序一大幅減小，低水位體系域水體開始變淺，湖底扇呈現進積形態，有逐漸由西南部和東南部向北部推進的趨勢，垂向上湖底扇范圍也有增大趨勢，多期湖底扇舌形體擺動，形成一定規模的湖底扇沉積體系，湖底扇前端和側緣發育少量遠源濁積巖；湖侵體系域水體快速加深，沉積物供給不足，發育少量遠源濁積巖；高水位體系域水體較深，相對湖平面保持穩定，多期湖底扇體大致呈加積形態，由西南部和西北部向北部和東部推進.

圖3 博興洼陷深洼區湖底扇典型沉積特征

圖4 湖底扇GR測井曲線特征

4.1 層序一低水位體系域

主要發育湖底扇中扇辮狀水道和水道間、外扇席狀濁積巖、遠源濁積巖和深湖泥沉積.該時期水深較深，相對湖平面逐漸下降，沉積物以進積作用為主.沉積物供給早期相對匱乏，后期逐漸增多，且十分充足，砂體展布面積很大，砂巖質量分數由西南向北逐漸減小，反映西南部物源.泥巖的顏色主要為深灰色，垂向上由下至上泥質質量分數有緩慢下降趨勢.在F18、F165、F18等井區砂巖質量分數分布在30%～60%之間，向北部砂巖質量分數整體下降，分布在0～30%之間，說明扇體由南部向北推進.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.在F18、F165、F18等井區主要發育湖底扇中扇辮狀水道和水道間沉積；在F175、F170、F14等井區主要發育外扇席狀砂沉積；在湖底扇前端F11、F175、F116、F168、F165等井區發育少量遠源濁積巖（見圖6（a））.

4.2 層序一湖侵體系域

SQ1湖侵體系域沉積時期，相對湖平面開始快速上升，沉積物以退積作用為主.泥巖顏色為深灰色，垂向上由下至上泥質質量分數明顯升高.沉積物供給不足，砂體展布面積小，砂巖質量分數在6%以下.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.沉積相發育深湖亞相，在F118、F175、F14、F13、F120井區發育少量遠源濁積巖（見圖6（b））.

4.3 層序一高水位體系域

SQ1高水位體系域沉積時期，水深較深，相對湖平面相對穩定，沉積物以加積作用為主.沉積物供給不足，砂體展布面積小，砂巖質量分數在20%以下.泥巖的顏色以深灰色主，泥質質量分數達到較高水平.在F413、F170、F115等井區砂巖質量分數分布在10%～20%之間，其他井區砂巖質量分數分布在0～10%之間.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.主要在F413、F170、F115等井區發育遠源濁積巖沉積，其他井區發育深湖亞相（見圖6（c））.

4.4 層序二低水位體系域

SQ2低水位體系域沉積時期，相對湖平面快速下降，沉積物以進積作用為主.沉積物供給較充足，砂體展布面積很大，砂巖質量分數由西南和東南方向向北逐漸減小，反映西南部和東南部物源.泥巖顏色主要為深灰色，垂向上由下至上泥質質量分數有緩慢下降趨勢.在F29、F116、F13、F3、F22井區砂巖質量分數分布在30%～40%之間，其他井區砂巖質量分數分布在0～30%之間.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.在F165、F3、F13、F22井區發育湖底扇中扇辮狀水道和水道間沉積，在F182、F18、F23等井區發育湖底扇外扇席狀砂沉積，在湖底扇前端F169、B165、L211井區發育遠源濁積巖沉積，其他井區發育深湖亞相（見圖6（d））.

4.5 層序二湖侵體系域

SQ2湖侵體系域沉積時期，相對湖平面快速上升，沉積物以退積作用為主.沉積物供給不足，砂體展布面積小，砂巖質量分數在5%以下.泥巖顏色為深灰色，垂向上由下至上泥質質量分數明顯升高.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.在F115、F168、F9等井區發育少量遠源濁積巖沉積，其他井區發育深湖亞相（見圖6（e））.

4.6 層序二高水位體系域

圖5 博興洼陷深洼區湖底扇地震反射特征

SQ2高水位體系域沉積時期，水深較深，相對湖平面較穩定，沉積物以加積作用為主.沉積物供給較充足，砂體展布面積很大，砂巖質量分數由西南和西北方向向北部及東部逐漸減小，反映西南部和西北部物源.泥巖顏色主要為深灰色，垂向上由下至上泥質質量分數有緩慢下降趨勢.在F18、F182、F165等井區砂巖質量分數分布在30%～40%之間，其他井區泥巖顏色多呈深灰色，砂巖質量分數分布在0～30%之間.利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出研究區在該時期的沉積微相類型及展布規律.在F165、F18、F411等井區發育湖底扇中扇辮狀水道和水道間沉積，在F182、F175、F23等井區發育湖底扇外扇席狀砂沉積，其他井區發育深湖亞相（見圖6（f））.

圖6 研究區沙三中亞段各體系域沉積相平面展布及演化規律

通過層序地層的研究，可以從時間上揭示湖底扇——遠源濁積巖砂體的充填期次和規律：SQ1低水位域發育多期湖底扇及遠源濁積砂體，規模較大，砂體較連續，物源方向為西南側，遠源濁積砂體發育在扇體前端和側緣；SQ1湖侵體系域主要為湖相泥巖沉積，發育少量遠源濁積砂體；SQ1高水位體系域以湖相泥巖沉積為主，遠源濁積砂體規模較湖侵體系域有所增加，主要發育在F170井區；SQ2低水位體系域東南側及西南側發育湖底扇，東北側發育一些遠源濁積砂體；SQ2湖侵體系域發育少量遠源濁積砂體；SQ2高水位體系域西南側和西北側發育湖底扇砂體.

5 結論

（1）應用層序地層學理論和方法建立了博興洼陷深洼區沙三中亞段層序地層格架，將沙三中亞段地層劃分為2個三級層序，層序內部細分為6個體系域，由于各級層序界面具有等時性，不僅能夠準確預測砂體空間位置，而且有利于更加清晰地研究砂體成因類型.

（2）利用巖心觀察分析、測井曲線對比、地震反射識別等手段，識別出湖底扇中扇、湖底扇外扇、深湖3種沉積亞相，并進一步識別出辮狀水道、水道間、席狀濁積巖、遠源濁積巖和深湖泥5種沉積微相，總結出各沉積微相在巖心、測井、地震上的識別特征.

（3）通過層序地層的研究，從時間上揭示了湖底扇——遠源濁積巖砂體的充填期次和規律：湖底扇發育在SQ1的低水位體系域以及SQ2的低水位體系域和高水位體系域；遠源濁積巖主要發育在整個SQ1及SQ2的低水位體系域和湖侵體系域.

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Sedimentary characteristics of the Mid－sha－3Member，Shahejie formation，eogene in the deep depression area of the Boxing sag，Dongying depression／2012，36（3）：1－7

LI Wei－ling1，JIANG Zai－xing1，ZHANG Chun－ming1，LAI Jin2
（1.School of Energy Resources，China University of Geosciences（Beijing）100083，China；2.School of Geosciences，China University of Petroleum（Beijing）102249，China）

Based on methods of core observation analysis，using the theory sequence stratigraphy and sedimentology，logging curve comparison and seismic reflection recognition，the sequence stratigraphic framework of the Mid－sha－3Member，Shahejie formation，Eogene in the deep depression area of the Boxing Sag was built，sedimentary facies types were identified，and the filling periods and filling law of sand bodies of the sublacustrine fan were revealed.The Mid－Sha－3Member，ShaHejie Formation，Eogene can be divided into 2third order sequence and 6system tracts.And 3sedimentary subfacies including the middle fan of sublacustrine fan，the outer fan of sublacustrine fan and deep lake，and 5sedimentary micro－facies including braided channel，inter－channel，sheet－like turbidite were identified.And the identification features of various sedimentary micro－facies were concluded in terms of cores，logging and seismic.Finally the planar distribution characters of the sedimentary microfacies of every system tractwere figured outin the sequence stratigraphic framework.This study will be helpful for exploration and developmentof nextstage in study area.

Dongying Depression；Boxing Sag；deep depression area；Eogene；the Mid－Sha－3Member，Shahejie Formation；sublacustrine fan；sedimentary facies；sequence stratigraphy

book=1,ebook=31

TE121.2

A

1000－1891（2012）03－0001－07

2012－03－09；編輯：陸雅玲

國家科技重大專項（2011ZX05009－002）

李維嶺（1988－），男，碩士研究生，主要從事應用沉積學方面的研究.