辽东湾渐新世走滑-伸展复合盆地源-汇系统类型及沉积特征

【摘要】：陆相断陷盆地构造样式与控砂因素极其复杂,沉积相带窄,储层预测难度大,传统控砂理论在渤海海域陆相断陷盆地中应用时都遇到了不同程度的问题。同时,走滑断层对沉积盆地的改造,进一步增加了砂体预测的难度。源–汇系统分析成为了近年来陆相断陷盆地分析及砂体预测的热点。渤海湾盆地辽东湾坳陷古近纪渐新世发育有多个不同类别的源–汇系统,它们控制了沉积盆地中砂体的时空分布规律。基于全新覆盖辽东湾的三维地震资料,结合钻井、测录井资料,以地震-地质综合解释为思路,利用沉积地质学、层序地层学等理论,恢复辽东湾古近纪渐新统时期古地理格局。从物源区、搬运区及汇聚区的角度,分别明确辽东湾地区物源、搬运及沉积体系的特征、分布规律及耦合关系。通过对“源–汇”系统各单元要素及控制因素的定量分析,构建走滑-伸展背景下不同类型“源–汇”系统类型及沉积特征,并恢复辽东湾渐新世沉积过程,指明有利源–汇区带。论文研究成果不仅丰富了陆相断陷盆地源–汇体系理论,还对指导渤海油田油气勘探具有重要的现实意义。论文取得的主要认识成果如下:(1)以层序地层学理论为基础,井-震结合将研究区渐新统地层划分为5个三级层序(SQs2,SQs1,SQd3,SQd2,SQd1)。依据测录井、钻井岩心及三维地震资料将研究区古近系渐新统沉积砂体划分为辫状河三角洲、曲流河三角洲、扇三角洲、湖底扇及湖泊类沉积体系,揭示了各沉积体系内部砂体构成特征。将地震相和钻井相分析研究成果有机结合,揭示出辽东湾探区沉积体系分布规律:沙二层序时期,扇三角洲与辫状河三角洲共同发育,盆内辽西凸起单独供源,发育小型扇体,深湖不发育;沙一层序时期,湖盆为浅湖富泥沉积,辽西凸起沉积碳酸盐岩滩坝;东三层序时期,辫状河三角洲相对增多,辽中凹陷整体贫砂,深湖发育,辽西南洼与辽东南洼砂体富集,湖底扇增多;东二层序时期,发育大规模连片辫状河三角洲与数量众多的湖底扇,其中辽中凹陷由于走滑错动,发育沿轴向叠置沉积辫状河三角洲砂体;东一层序时期,低可容纳空间下满盆富砂,发育大规模辫状河三角洲和轴向曲流河三角洲。(2)依据汇聚区轻重矿物、岩屑组合及母岩区地层特征,落实物源区母岩类型,揭示了盆外区域物源之间及盆内局部物源内部的差异性。盆外区域物源主要为:大石河水系、六股河水系、凌河水系、大清河水系及复州河水系,各水系沙一二层序时期与东营组层序时期母岩岩性变化较小,渐新世时期稳定供源。大石河水系与六股河水系物源区供源能力强;凌河水系与大清河水系物源区供源能力中等;复州河水系物源区供源能力较弱。盆内局部物源中,JZ25源–汇系统母岩区供源能力最强,JZ20与LD16源–汇系统源区供源能力中等,LD5与LD9源–汇系统源区供源能力最弱。(3)将研究区东西两侧盆外物源通道分为侵蚀沟谷(断槽)、沉积沟谷(断槽)和沉积斜坡3大类,并对其输砂能力及时空分布规律进行探讨,认为物源通道输砂能力受走滑断裂活动及区域物源隆升强度的差异控制,且同一沉积时期输砂强度西强东弱。盆内物源通道规模远小于盆外物源通道,凸起长轴及短轴缓坡侧发育小型半充填式沟谷,凸起短轴陡坡侧发育小型侵蚀型沟谷。伴随着基准面上升,各类沟谷和断槽所组成的物源通道由于填平补齐作用及构造活动的减缓,往往会由侵蚀沟谷(断槽)向沉积沟谷(断槽)转换,且在断陷湖盆晚期进一步转化为沉积斜坡。(4)将汇聚区古地貌控制下的坡折带分成9类,并对全区坡折带时空演化规律及不同坡折带控制下的沉积体系发育及组合特征进行分析。结合古地貌恢复成果,将辽东湾渐新世沉积砂体精细刻画为来自15个盆外源–汇系统,5个盆内源–汇系统的砂体。通过各源–汇过程中母岩特征、坡折带样式及断层活动强度等要素对沉积砂体厚度、推进距离、粒度及沉积砂体前积角度等半定量分析,认为坡折带控制下的地形高差与沉积体规模相关性最高,依据其沉积特征将研究区源–汇系统分为6类盆外源–汇系统与3类盆内源–汇系统,包括外源地貌缓坡型源–汇系统、外源沉积缓坡型源–汇系统、外源顺向断阶缓坡型源–汇系统、外源反向断阶缓坡型源–汇系统、外源断裂陡坡型源–汇系统、外源走滑断裂型源–汇系统、内源长轴向斜坡型源–汇系统、内源短轴向小型陡坡型源–汇系统、内源短轴向小型缓坡型源–汇系统。(5)通过各类源–汇系统时空分布规律分析,认为辽东湾坳陷9类源–汇系统受构造-古地貌继承性及差异性控制,具有明显的分区、分带性,结合沉积体系分析,恢复渐新世时期辽东湾坳陷源–汇过程。通过对各层序时期各源–汇系统砂体规模及断层活动速率进行半定量分析,圈定各层序时期有利源–汇区,最终绘制出渐新世有利源–汇区叠合图。渐新世时期有利源–汇区主要为辽东湾中部及东北部区域,有利源–汇区域砂体规模主要受物源区母岩供源能力、走滑-伸展断层下可容纳空间及古地貌共同控制。