遼東灣地區古近系東營組二段沉積相特征

段 亮，徐國盛，李建平，周東紅，郭永華

(1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室 成都理工大學，成都 610059;2.中海石油有限公司 天津分公司勘探開發研究院，天津塘沽 300452)

遼東灣地區古近系東營組二段沉積相特征

段 亮1，徐國盛1，李建平2，周東紅2，郭永華2

(1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室 成都理工大學，成都 610059;2.中海石油有限公司 天津分公司勘探開發研究院，天津塘沽 300452)

以大量的地質、地球物理資料及前人研究成果為基礎，運用沉積學原理和方法，詳細地分析了遼東灣盆地東營組二段的沉積相特征。經分析認為，東營組二段雖整體為湖泊～三角洲沉積體系，但其下部與上部的沉積特征差異明顯:下部以湖相環境為主，上部則主要為三角洲沉積。在綜合了該區構造特征和水系發育特征后，編制了東二段下和東二段上的沉積相平面展布圖，并指出，遼西低凸起北傾末端和遼中凹陷中南洼為最有利的勘探區帶。

遼東灣地區;古近系;東營組二段;沉積亞相;有利勘探區帶

0 前言

許多學者在遼東灣盆地的形成機制、地層劃分、構造運動及沉積儲層等方面，做了大量而深入的研究［1～5］，并將這些研究成果運用于實踐，取得了良好的效果。經過多年的勘探，人們雖然認識到東營組二段為有利的油氣勘探層系，但并未分別對東二段上和東二段下的沉積相展布及砂體分布特征進行詳細地研究。為了對該地區的地質情況有新的認識，以便為今后的油氣勘探提供科學依據，作者在本文中詳細地分析了東二段上和東二段下的沉積相及砂體分布特征。

1 區域地質概況

遼東灣盆地位于渤海海域的東北部，南鄰遼東半島南端與河北秦皇島市連線，北接錦西市與營口一線，面積約為1.4 ×104km2［6］。如圖1(見下頁)所示全區自東向西，分為五個呈北東～南西向展布的次級構造單元:①遼東凹陷;②遼東凸起;③遼中凹陷;④遼西低凸起;⑤遼西凹陷。其中，遼中凹陷的分布面積最廣，沉積厚度最大，埋藏最深;遼西凹陷次之;遼東凹陷最?。?］?，F已發現的油氣田，多分布在遼西凸起帶及遼中凹陷內。

前人將古近系自下而上，劃分為三個組:孔店組、沙河街組和東營組。

(1)孔店組為灰色或紅色泥巖夾云巖和條帶灰巖。

(2)沙河街組下部為深灰色泥巖夾灰褐色油頁巖，中部出現灰褐色泥巖與中～粗砂巖互層，頂部為生物碎屑灰巖、碎屑云巖。

(3)東營組是重要的烴源巖和儲集層，自下而上被分為三段:①東三段為深灰色泥巖夾砂巖透鏡體;②東二段為灰色泥巖夾薄層粉～細砂巖;③東一段為灰色泥巖與灰白色砂巖互層，依據巖石組合類型及特征，將東二段進一步劃分為東二段下和東二段上。

2 沉積相劃分標志

2.1 巖石學特征

(1)顏色特征。顏色是沉積巖的重要宏觀特征之一，是鑒別巖石、劃分和對比地層、分析判斷古地理條件的重要依據［9］。遼東灣盆地東二段主要由灰色泥巖和淺灰色粉～細砂巖組成，整體表現為弱還原～還原環境下的暗色特征，未見水上氧化條件下形成的紅色沉積，但見有湖岸過渡帶內形成的雜色泥巖［10］，表明沉積物沉積時處于水下環境。

圖1 遼東灣地區構造單元及古水系分布圖［7］Fig． 1 Structural units and ancient river system distribution of the Liaodong bay

(2)成份特征。研究區東二段砂巖以細～粉粒巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，并以長石和巖屑的含量相對較高為主要特征。其成份分析結果顯示:東二段的石英含量為25% ～58%，平均為31.5%;長石的含量為28% ～46%，平均為30%;巖屑主要來自于火山巖和變質巖，占碎屑巖總量的31% ～42%，平均為34.6%。同時，由于受物源和沉積環境的影響，不同地區的砂巖成份也有差別，如金縣地區石英、長石的含量，普遍比旅大和錦州地區的高，而巖屑含量則反之。

(3)結構特征。該區儲層砂體的碎屑顆粒一般為中砂～細砂狀結構，多呈次圓～次棱狀，以點狀接觸或彼此游離為主。砂巖的粒度值為0.8Φ～1.5Φ，分選為中等～好，成熟度中等。膠結物以方解石、白云石為主，多呈顯微～微晶結構。顆粒粒間見有少量泥質及細小的長英質雜基，孔隙發育中等，連通性好，以粒間孔為主。

2.2 沉積構造標志

通過巖心觀察與描述，識別出研究區東二段常見的層理類型為:水平層理、平行層理、槽狀交錯層理、楔狀交錯層理、波狀層理和復合層理等。其中:

(1)水平層理由細粒懸浮物質構成，形成于低能環境，常見于湖相和三角洲前緣的分流間灣中。

(2)平行層理由砂質沉積物組成，其形成的水動力環境較強，河道沉積中常見。

(3)交錯層理代表了動蕩的水動力條件，在河道和河口壩中比較發育。

此外，該區域還發育有沖刷面和變形構造，前者是在流水的沖刷作用下，河床底部形成以礫石等粗碎屑為主的沉積界面，是鑒別河道的重要標志;后者是在水下斜坡處，由未固結的松散沉積物在重力作用下發生滑動和滑塌而形成的變形構造［9］。

2.3 測井相標志

三角洲前緣水下分流河道以砂巖為主，自然電位曲線呈高幅箱形或鐘形，頂、底突變接觸。分流間灣主要由粉砂質泥巖和薄層粉砂巖組成，自然電位曲線呈低幅鋸齒狀，自然伽瑪曲線為高幅鋸齒形。河口壩主要由質純的砂巖、粉砂巖組成，自然電位和自然伽瑪曲線主要表現為漏斗形或鐘形，有時呈指狀。濱淺湖沉積了厚層泥巖夾薄層粉砂，測井曲線形態與分流間灣類似，電測曲線均為鋸齒狀，幅度變化不大。

3 沉積相特征

根據以上劃分的沉積相標志，在前人研究的基礎上，作者經分析認為，該盆地在東二段沉積時期，主要發育湖相和三角洲沉積，盆地斜坡處見有湖底扇發育。

3.1 湖相

湖相沉積在遼東灣地區東二段下部廣泛發育，以濱淺湖、半深湖為主。前者主要由淺灰色、灰色、灰綠色泥巖和淺灰色粉～細砂巖構成;后者以暗色泥巖、粉砂巖為主，間或有頁巖，主要分布在遼西地區。該相類型的儲集物性較差，多為干層，只在局部砂體厚度較大，且儲集物性較好的層段，有少量油氣分布，但其儲量豐度較低。湖相可以作為較好的蓋層，是遼東灣地區下伏層系油氣成藏必不可少的重要條件［11］。

3.2 三角洲沉積

三角洲沉積體在遼東灣地區，東二段上部份布比較集中，并以三角洲前緣亞相為主。該亞相是三角洲平原的水下部份:因河流入湖，流速驟減而沉積了粒度較細的砂體，是三角洲沉積作用最為活躍的地帶。其微相類型主要包括:水下分流河道、河口壩、分流間灣。儲層砂體主要發育在水下分流河道和河口壩微相中。

(1)水下分流河道。三角洲前緣水下分流河道為三角洲平原分流河道的水下延伸，其主要特征是巖層底部見有沖刷面，并含泥質礫屑。巖性以淺灰色長石砂巖和巖屑砂巖為主，夾有粉砂質泥巖，次圓～次棱狀，分選中等～好，顆粒一般呈點～線狀接觸。在縱向上，可出現平行層理、交錯層理、塊狀層理等，總體表現為向上變細的正韻律，可見河流沉積所特有的“二元結構”。在平面上，多個河道相互疊置，可形成大規模的朵頁狀連片砂體。

(2)分流間灣。分流間灣是水下分流河道之間相對低洼的地區，該沉積微相在研究區內發育程度低，以粉砂質泥巖為主，含薄層粉砂巖。

(3)河口壩。河口壩是三角洲前緣的主要沉積微相，它是由河道攜帶的砂泥物質，在河口處因流速驟降沉積而形成的［3］。該微相在平面上位于水下分流河道的末端，在剖面上處于水下分流河道的下方，其上部常被河道切割。在波浪和暗流的作用下，形成了砂質純凈，分選好，平面上相互疊置的透鏡狀砂體。巖性以粉砂、泥質粉砂巖為主?？v向上發育低角度交錯層理、平行層理，整體表現為下細上粗的反韻律。

3.3 湖底扇

湖底扇是指發育在盆地陡坡并靠近物源的濁流沉積體。巖性以粗碎屑沉積為主，并夾在湖相暗色泥巖中。該相類型在研究區較少見，且規模較小。

4 沉積相平面展布

4.1 沉積相展布控制因素

(1)受盆地構造格局控制。東二段沉積時期，盆地內的構造活動明顯減弱。雖然西部沉降作用減緩，但東部凸起邊界斷裂仍在活動，由此造成該地區整體上出現西高東低、北高南低的沉積格局［10］。該時期各凹陷和凸起對盆地內沉積體系的分隔作用逐漸減弱，在盆地兩側充足的物源供應基礎上，有利于形成大型三角洲沉積體。

(2)受盆地水系發育控制。物源供給是沉積相研究的基礎，而各大水系的發育直接影響著工區的沉積物供給。全區共有七大水系:①凌河水系;②遼河水系;③興城水系;④復州水系;⑤綏中水系;⑥長興島水系;⑦秦皇島水系。這些水系在東二段沉積時期均已發育，并控制著相應的沉積體系。

凌河水系由遼西凹陷進入盆地，向東南方向延伸，但延伸距離較近。遼河水系在遼中凹陷內部由北東向南西方向延伸，最遠處到達JZ21－1構造，大約40km。興城水系和秦皇島水系由西北至東南方向，分別注入遼西凹陷的北洼和南洼，但延伸距離短，影響作用小。綏中水系和復州水系對整個盆地內沉積體系的控制作用最為顯著:前者由西北至東南方向進入遼西凹陷東端，受遼西凸起的阻隔和北高南低的地理格局的影響轉而向南延伸，并越過遼西低凸起進入遼中凹陷;后者則沿著東南至西北方向進入盆地，沿遼中凹陷長軸方向向南延伸至盆地南端，約90km。長興島水系的影響范圍較小，只在盆地南端發育［12］。

4.2 沉積相平面展布特征

(1)東二段下沉積相平面展布特征。東二段下基本繼承了東三段時期的沉積背景和構造格局，全區主要發育濱淺湖、半深湖和三角洲沉積體，局部出現濁積扇(見圖2)。

圖2 遼東灣地區古近系東營組二段下沉積相平面展布圖Fig． 2 The distributing feature of sedimentary face in Liaodong bay's second member of PaleogeneDongying Formation

該時期盆地內三角洲沉積體的規模明顯大于東三段，表現為盆地的北部、中部和南部均沉積了規模較大的三角洲前緣亞相。盆地北部凌河、遼河水系控制的三角洲沉積體呈朵葉狀，面積約為952km2，沉積的砂體最厚達250m，位于遼河水系主河道附近。盆地中部復州水系控制的三角洲呈指狀，沿遼中凹陷向南延伸較遠，砂體厚度介于50m～200m之間，面積約為1024km2。盆地南部秦皇島水系控制的三角洲朵葉規模最小，但沉積的砂體比較厚，約為170m～230m。而綏中水系此時正形成小規模的三角洲朵葉。在整體上，由于受東三段時期盆地劇烈斷陷導致的湖平面快速上升及可容納空間急劇增大的影響，各沉積體系向盆地內部推進的距離受到限制［8］，因此總體規模不大。

(2)東二段上沉積相平面展布特征。與東二段下時期相比，東二段上時期三角洲沉積體的規模明顯擴大。此時，盆地內部構造活動減弱，各凹陷凸起的分隔作用已不明顯，在各大水系物源供給充足的環境條件下，形成了大片的延伸較遠三角洲沉積(見圖3)。其中，綏中水系和復州水系控制的三角洲沿遼中凹陷的走向向南進積，最遠延伸至旅大16－3構造附近，并與秦皇島水系所控制的三角洲匯合，形成了規模巨大的條帶狀三角洲沉積體。砂體沿河道兩側呈扇形分布，厚度介于50m～100m之間，最厚達120m。北部凌河、遼河水系所形成的三角洲，在東二段下的基礎上繼續擴大，并相互疊置，最遠處至錦州21－1S地區。砂體厚度為60m～170m不等。興城水系與長興島水系也形成了三角洲沉積體，但規模相對較小。

圖3 遼東灣地區古近系東營組二段上沉積相平面展布圖Fig． 3 The distributing feature of sedimentary face in Liaodong bay's upper second member of PaleogeneDongying Formation

5 有利區帶預測

在遼東灣盆地東二段沉積特征研究的基礎上，對東二段下和東二段上儲層進行有利勘探區帶預測。

(1)東二段下有利區帶預測。東二段下發育的三角洲儲集體規模較小，只在盆地北部和遼中凹陷中部較發育。其有利勘探區帶位于遼西低凸起北傾末端(如:錦州20－2N構造帶)和遼中凹陷中南洼(如:金縣1－1/1E、綏中36－1構造帶);有利沉積相是三角洲前緣水下分流河道和河口壩微相。對于遼西地區，前期勘探已證實其具備生烴條件，且遼西大斷層也具有垂向輸導能力，因此遼西陡坡帶也具有較大的潛力［12］，可能發現地層巖性油氣藏。

(2)東二段上有利區帶預測。東二段上時期，盆地內部不僅沉積了大規模的三角洲砂體，其儲層物性和連通性也普遍較好。在沙三段和東三段烴源巖普遍發育超壓的基礎上，其生成的油氣容易沿斷層垂向運移，在東二段的有利儲層中聚集成藏。因此，除東二段下有利區帶外，遼西凹陷中南部西斜坡(如:綏中29－4構造帶)，遼中南洼(如:旅大22－1構造帶)也是非常有利的勘探區帶。

綜上所述，與東二段下相比，東二段上的勘探區域更廣，勘探潛力也更大。在凸起區進行勘探的同時，加強斜坡區和走滑帶的勘探，尤其是遼西凹陷東斜坡和遼中凹陷東陡坡帶的勘探，這有利于發現新的地層、巖性等隱蔽型油氣藏。

6 結論

(1)湖泊和三角洲是東二段時期盆地的沉積環境。水下分流河道、分流間灣、河口壩、是三角洲前緣的主要沉積微相，水下分流河道砂體和河口壩砂體為重要的儲集砂體。

(2)東二段上時期與東二段下時期的沉積相展布特征有著明顯差異。東二段下主要為濱淺湖、半深湖和三角洲沉積，但三角洲沉積總體規模不大。東二段上時期，發育了大型的連片的三角洲沉積體，并在盆地內部延伸較遠。

(3)遼西低凸起北傾末端和遼中凹陷中南洼是東二段上和東二段下的最有利區帶，此外，東二段上的有利區帶還包括遼西凹陷中南部西斜坡和遼中南洼。

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P588.2

A

1001—1749(2011)05—0549—06

國家科技重大專項(2008ZX05023－001－004－001)

2011－02－18 改回日期:2011－06－17

段亮(1987－)，男，碩士，研究方向為儲層沉積學。