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文章信息
- 刘磊, 钟怡江, 陈洪德, 王峻
- LIU Lei, ZHONG YiJiang, CHEN HongDe, WANG Jun
- 中国东部箕状断陷湖盆扇三角洲与辫状河三角洲对比研究
- Contrastive Research of Fan Deltas and Braided River Deltas in Half-graben Rift Lake Basin in East China
- 沉积学报, 2015, 33(6): 1170-1181
- ACTA SEDIMENTOLOGICA SINCA, 2015, 33(6): 1170-1181
- 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.06.010
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文章历史
- 收稿日期: 2014-12-12
- 收修改稿日期: 2015-01-20
2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都 610059
2. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation(Chengdu University of Technology), Chengdu 610059
我国东部盆地由于受到中、新生代以来太平洋板块向欧亚板块的俯冲,产生了一系列叠置在古生界和元古界地层之上的裂谷型盆地,如渤海湾盆地、苏北盆地、江汉盆地等。我国东部陆相断陷盆地,大都表现为下断上坳的构造样式。在断陷期,各盆地的裂陷期均始于白垩纪晚期或古新世,油气层系组合主要分布于前第三系、古近系、新近系[1]。受控盆大断裂的影响,盆地内常发育大量地堑与半地堑构造[2]。多期次的断裂活动,致使断陷湖盆地质结构复杂,断裂发育,内部呈分割状态。由于盆地翘倾断陷的结果,盆地常发育以南断北超箕状凹陷为主要特征的构造样式,地形上呈不对称的伸长状。其中,湖盆长轴平行主断裂,物源较远;而湖盆短轴方向,由于受控盆断裂活动和盆地翘倾的影响,其陡坡带与缓坡带差异明显,沉积中心与沉降中心明显偏向陡坡带[3]。陆相断陷湖盆的盆地结构和发育演化控制了湖盆中沉积体系发育与展布。与海相盆地相比,陆相湖盆常表现为近物源、多物源,湖浪与湖流的改造作用较弱,入湖的河流由于近源具有较高的沉积速率,使湖盆中相带变化快,在湖盆中的各部位可发育包括冲积扇、近岸水下扇、扇三角洲、辫状河三角洲在内的各类沉积体系[5-6]。扇三角洲和辫状河三角洲为湖盆短轴方向发育的主要沉积体系,以二者为代表的岩性—地层油气藏的大量发现,证明了其巨大的勘探价值和潜力。
湖盆中三角洲的研究最先由吉尔伯特提出,并形成了经典的吉尔伯特三角洲模式。我国自60年代陆相石油勘探取得重大成果以来,提出了大量关于三角洲的分类方案以及新认识,并对其储集性能以及控制因素进行了研究[4,5,6,7,8,9],但将扇三角洲与辫状河三角洲的区别和识别特征进行深入对比研究的较少[10,11,12]。扇三角洲和辫状河三角洲不同于吉尔伯特提出的经典三角洲(曲流河三角洲),在断陷湖盆中主要发育于短轴方向,相对的近物源和较强的水动力条件使二者在粒度以及沉积构造上具有较多的相似点,因而在岩芯、测井曲线和地震反射的识别上常常容易混淆。虽然二者均属于良好的油气储集体,但不同亚相、微相砂体储集性能各不相同,含油气性也差异较大。本文从二者的沉积特征、地球物理资料特征、控制因素以及含油气性等角度对其进行全方位的对比分析,并建立了中国东部箕状断陷湖盆扇三角洲与辫状河三角洲沉积模式,以期能对扇三角洲和辫状河三角洲各沉积相带的识别、划分以及储层预测有更好的指导作用。
1 沉积特征对比扇三角洲的概念由Holmes于1965年提出[13],指临近高地的冲积扇直接推进到稳定蓄水的湖盆中,属于陡地形、近物源背景下形成的粗碎屑岩沉积体系,兼具有冲积扇和三角洲的沉积特征。由于是冲积扇直接入湖,未经过充分的搬运、沉积等作用,故其规模一般较小,平面上呈朵状。辫状河三角洲由Mcpherson于1987年提出[14],是指发育在断陷湖盆缓坡带以辫状河形态入湖形成的三角洲。较扇三角洲而言,辫状河三角洲发育地形较缓,离物源相对较远,有宽阔冲积平原。辫状河三角洲向湖盆方向推进较远,沉积规模比扇三角洲更大,平面形态呈朵叶状。
箕状断陷湖盆由于其特殊的构造样式,使扇三角洲主要发育于湖盆短轴方向的陡坡带,辫状河三角洲则发育于短轴方向的缓坡带。发育于中国东部箕状断陷湖盆,往往具有“长、窄”的特点,凸起和凹陷相间,因此各类型三角洲总体而言沉积规模较小。结合前人的研究成果[4-12],扇三角洲相一般被分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘以及前扇三角洲亚相。辫状河三角洲则相对的划分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘以及前辫状河三角洲亚相。二者典型岩性剖面及沉积构造分别见图1和图2。
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图 1 陡坡带扇三角洲沉积特征及测井曲线特征Fig. 1 The sedimentary features and logging characteristics of fan deltas in steep-slope zone |
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图 2 缓坡带辫状河三角洲沉积特征及测井曲线特征Fig. 2 The sedimentary features and logging characteristics of braid river deltas in gentle slope zone |
扇三角洲是冲积扇直接入湖所形成,因而扇三角洲平原亚相与冲积扇沉积特征类似,划分为泥石流、河道充填、河道间沉积。辫状河三角洲是辫状河入湖形成的三角洲,辫状河三角洲平原由辫状分流河道、河道间、天然堤和决口扇微相组成。扇三角洲平原发育的泥石流与辫状分流河道沉积特征差异巨大,泥石流沉积为季节性洪水泛滥所形成,主要岩性为含砾砂岩和复成分杂色砾岩(图3A)。由于近物源,母岩类型和砾石成分复杂。分选极差,为次棱角状,以杂基支撑为主,砾石以悬浮状杂乱分布在泥质及其他不等粒基质中,泥岩杂基中植物根茎和碎片较多[15]。砾石可见氧化包壳(图3B),以及代表氧化环境的暗红色泥砾(图3C),常发育重力流成因的块状层理和粒序层理。辫状河三角洲平原的主体沉积微相为辫状分流河道,粒度较扇三角洲平原细,岩相横向分布稳定,砂体分布范围广。发育颗粒支撑的砂岩和含砾砂岩,分选磨圆也更好。发育冲刷充填构造,底砾具较好的定向性,上部发育块状层理、平行层理及大中型交错层理等反映牵引流性质的沉积构造,缺少碎屑流沉积。较好的侧向连续性和高度的河道化是区别于扇三角洲平原的典型特征[16]。由于辫状分流河道的频繁改道,常可见废弃河道的叠置[17]。洪水季节来临时,水流携砂量、动能与面积增大,可冲破堤岸,形成具有逆粒序的决口扇。扇三角洲平原的河道充填与辫状分流河道沉积特征类似,见强烈的冲刷—充填构造(图3D),但其二元结构不如辫状河道明显,砾石虽也呈叠瓦状排列,但分选磨圆较差,常呈角砾状。扇三角洲平原河道间沉积与辫状河三角洲分流河道间沉积类似,为洪水期漫越河道所形成于两侧积水洼地中的细粒物质,可见大量虫孔以及生物扰动构造,炭质泥岩和煤层与下伏河道砂体呈突变接触。主要为粉砂岩和泥岩沉积,发育水平和波状层理。由于河道的不断改道与侵蚀破坏,使他们呈透镜状产于大套砂岩中[10]。
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图 3 扇三角洲与辫状河三角洲岩芯照片 A.扇三角洲平原复成分杂色砾岩;B.扇三角洲平原中砾石周围的氧化包壳;C.扇三角洲平原泥石流沉积中暗红色泥砾;D.扇三角洲平原河道中的冲刷—充填构造;E.扇三角洲前缘分流河道中块状层理中的“漂砾”;F.辫状河三角洲前缘席状砂中发育的小型槽状交错层理;G.扇三角洲前缘中发育的包卷层理;H.辫状河三角洲前缘水下分流河道中的板状交错层理;I.辫状河三角洲前缘水下分流河道中的楔状交错层理;J.辫状河三角洲前缘水下分流河道中的块状层理。 Fig. 3 The photo of fan deltas and braided river deltas |
扇三角洲前缘与辫状河三角洲前缘沉积特征总体相似,两者均是各自三角洲的主体沉积,主要沉积微相是水下分流河道、分流河道间湾,具有反旋回特征的河口坝和远砂坝均发育较差,但前缘席状砂较发育[11]。水下分流河道是二者前缘亚相的主体沉积,厚度大、分布面积广,粒度较各自平原亚相带中的砂体更细,分选更好。发育典型的河流二元结构,具正粒序且发育块状层理、平行层理、爬升层理,为颗粒支撑。但扇三角洲前缘中也常见相对细粒沉积物中的“漂砾”(图3E),反映其较低的分异程度。河道砂频繁交互冲刷,形成具有连续底冲刷构造和正韵律的叠合砂砾岩[18]。分流河道间湾,为发育沙纹层理和水平层理的泥岩和粉砂岩,由于河道强烈的冲刷作用,河道间沉积物受到侵蚀破坏,大多呈透镜状产于大套的砂岩中。河流频繁的迁移改道且水动力能量较高,致使扇三角洲前缘的河口坝以及远砂坝不如辫状河三角洲发育。先期形成的前缘砂体砂体经湖浪搬运改造之后形成厚度较薄的具小型交错层理粉砂与细砂互层的席状砂体则更加发育,发育小型的交错层理(图3F)、透镜状和脉状层理等[8, 19]。二者主要的差别是扇三角洲前缘中夹大量同生变形构造(图3G),如包卷层理、泄水构造、火焰状构造等等以及具鲍马序列的重力流沉积,原因是扇三角洲是冲积扇直接入湖所形成,且地势较陡,因而沉积物重力流较发育。而辫状河三角洲是稳定辫状河入湖形成,反映牵引流性质的平行层理、板状(图3H)及槽状、楔状交错层理(图3I)等更为发育,在水动力很强的情况下也可形成块状层理(图3J)。总体而言,扇三角洲前缘沉积特征具重力流和牵引流双重性质。
1.3 前扇三角洲与前辫状河三角洲二者均是以水平层理暗色泥质沉积物为主,与前缘席状砂呈过度接触关系。泥岩中见黄铁矿、植物根茎及介形虫化石。扇三角洲由于前缘砂体堆积迅速,砂体厚度较大且紧邻控盆断裂的陡坡带发育,在地震等触发机制下常可形成较大规模滑塌浊积扇或有主水道的深水浊积扇,而辫状河三角洲由于前缘砂体规模较小,坡度较缓,浊积岩体常以透镜状产于半深湖及深湖泥岩中。
2 地球物理资料特征对比 2.1 测井相对比测井相分析的基本原理就是从一组能反映地层特征的测井响应中,提取包括幅度大小、形态、接触关系及组合特征的测井曲线,对其进行沉积相描述,并用岩芯资料加以验证,以建立能用测井资料描述地层沉积相的模式[20]。
结合二者的沉积特征,测井曲线上的差异主要体现在平原亚相。扇三角洲平原主要是泥石流与河道充填沉积,具有复合正韵律的特征,主要表现为中高幅值齿化箱型或箱型—钟形组合,如图1。辫状河三角洲平原主要为垂向加积的辫状河道,测井曲线形态为连续叠置的箱型,显示出高阻值、低伽马以及自然电位负异常的特点[21],偶可见以逆粒序为特征的,测井曲线为漏斗形的决口扇沉积。扇三角洲前缘与辫状河三角洲前缘测井曲线特征类似,均主要为顶底突变的幅值箱型—钟形组合的水下分流河道,以高阻低伽马为特征。水下分流间湾测井曲线以中低阻值、中高伽马为特征,自然电位曲线相对低平。具中幅漏斗形或齿化漏斗形的河口坝和远砂坝较少见,前缘亚相远端可见具中低幅齿化指形的席状砂沉积[15],如图2。前扇三角洲与前辫状河三角洲主要呈低幅微齿平直形,低阻中高伽马,以反映泥岩基线为特征,局部夹微齿线形的浊流沉积,但前扇三角洲中反映重力流沉积的测井响应比前辫状河三角洲更多。
2.2 地震相对比由某一特征的反射波组成,区别于其相邻反射并呈一定范围分布的地震单元称为地震相[22]。地震相是沉积相在地震剖面上的表现,它从宏观上反应了沉积物岩性组合、层理等沉积特征。
箕状断陷湖盆中扇三角洲在地震剖面上纵向形态一般为楔形前积反射结构,紧邻湖盆短轴方向陡坡带发育。地震反射总体特征为靠近陡坡带杂乱反射、向湖盆方向逐渐收敛,剖面上呈丘状发育,如图4。根部发育的扇三角洲平原多表现为杂乱、乱岗状或无反射特征;向湖盆方向,扇三角洲中部至前端发育的扇三角洲前缘主要反射特征为低连续斜交前积特征,振幅变化较大。辫状河三角洲则发育于短轴方向缓坡带,由辫状河入湖所形成。辫状河道改道较频繁,因而整个三角洲呈面状推进,“扇形”特征不明显[23],往往能在地震剖面上识别出顶积层、前积层和底积层,整体表现为中强振幅、中高连续前积反射结构为主,呈叠瓦状和斜交状,亚平行和楔状次之,最终过渡为弱振幅、中频或空白地震相的前辫状河三角洲[24-25](图5)。有时可见辫状河三角洲平原的水道侵蚀下伏地层而形成明显剖面呈透镜状的“下切谷”。
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图 4 陡坡带扇三角洲地震反射特征Fig. 4 The seismic response characteristics of fan deltas in steep-slope zone |
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图 5 缓坡带辫状河三角洲地震反射特征Fig. 5 The seismic response characteristics of braided river deltas in gentle slope zone |
依照“构造控盆,盆控相,相控生储盖”的思路[26],中国东部箕状断陷湖盆的沉积体系中,扇三角洲和辫状河三角洲由于紧邻生油凹陷,属于“近水楼台先得月”,但不同相带砂体的含油气性受控于沉积相带的展布。受沉积作用影响的岩石的分选、粒度以及填隙物含量直接影响储层的的孔隙度、渗透率。理想条件下,碎屑颗粒的分选越好、粒度中值越大,储层的物性也就越好,颗粒过粗或者过细均不适合油气的富集[27]。近些年在国内东部箕状断陷湖盆中发现大量的扇三角洲和辫状河三角洲岩性油气藏[27-29]已经 充分证明了二者的勘探价值,但二者不同亚相、微相储集性能差异巨大。
断陷湖盆短轴发育的扇三角洲由于比辫状河三角洲相对近物源,结构成熟度和成分成熟度都相对较低。总体而言,扇三角洲的储层质量差于辫状河三角洲,原因是扇三角洲储集砂体分选和磨圆都相对较差。尤其是扇三角洲平原,泥岩支撑的泥石流沉积为扇三角洲主要沉积微相,高泥质含量阻碍了砂体的连通[30]。但扇三角洲前缘储层物性则较平原更好且紧邻深湖相泥页岩,具有良好的生储盖条件。扇三角洲前缘水下分流河道、席状砂以及河口坝结构和成分成熟度较高,其平均孔隙度常能达到15%~20%[31],渗透率也往往较高,是其主要储集部位,水下分流河道由于水动力较强且频繁改道易形成高孔高渗的厚层优质储层[17](图6)。 且扇三角洲紧邻控盆主断裂发育,深大断裂常常能作为油气输送通道为扇三角洲平原和前缘供油气,形成构造—岩性油气藏。前三角洲与湖湘泥呈过度接触,但粒度较细则不易形成储层。但扇三角洲前缘的巨厚砂体容易形成较大规模滑塌浊积扇,产于半深湖中形成较大规模的岩性油气藏,同样也是箕状断陷盆地的勘探重点。
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图 6 陡坡带扇三角洲沉积相及储层分析Fig. 6 The sedimentary facies and reservoir analysis of fan deltas in steep-slope zone |
相比较扇三角洲,辫状河三角洲平原和前缘都均形成较好的储层,其中辫状河三角洲平原砂体物性较扇三角洲更好[27],厚度大。同时由于辫状河流横向迁移改道频繁,河道砂体侧向连通性较好,因而往往是油气聚集的有利场所,但如若是粗砾辫状河三角洲,则往往容易被粒度过粗的砾石影响物性。辫状河三角洲前缘的主体分流河道由于经历充分的搬运磨圆,其储层物性更好,孔隙度虽然与辫状河三角洲平原相近,一般达15%~17%,但渗透率远大于辫状河三角洲平原[25, 31],尤其是分选和磨圆均较好的河口坝以及水下分流河道砂体(图7)。水下分流河道砂体在湖盆中延伸较远,呈指状与半深湖泥呈指状互层发育,叠置的辫状河河道易形成厚层砂体并上倾尖灭,这让水下分流河道成为辫状河三角洲前缘中最优质储层,形成岩性油气藏或后期地层超覆形成地层—岩性油气藏。同时,河道分流后形成的河口坝同样具有较高的孔渗,纵向上常常与厚层河道砂体连通,只是由于河流的水动力较强,河口坝发育规模较小,很难单独形成厚层连通性好的储层。前辫状河三角洲发育的浊积体规模较小,呈透镜状产于厚层泥岩中,形成相对孤立分布、规模较小的岩性油气藏。
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图 7 缓坡带辫状河三角洲沉积相及储层分析Fig. 7 The sedimentary facies and reservoir analysis of braided river deltas in gentle slope zone |
综合扇三角洲与辫状河三角洲沉积特征及分布规律,中国东部箕状断陷盆地扇三角洲与辫状河三角洲的发育主要受控于古气候变化、构造—古地貌与湖平面升降速率。
4.1 古气候变化的控制作用古气候变化对扇三角洲与辫状河三角洲沉积体 系的影响通常体现在物源和湖平面变化上。古气候对物源的影响主要体现在不同气候条件下,地表的干湿度以及植被覆盖程度等各不相同,因而风化剥蚀产生的沉积物特征也各异;对湖平面的影响,古气候变化较构造影响而言相对次要。一般而言,气候炎热、干旱的条件下,湖平面较浅,物理风化和蒸发作用强烈,沉积物以红色或紫红色粗粒为主。 该气候条件下,沉积层序单元厚度相对较大,发育于干旱炎热条 件下的扇三角洲平原相带更发育,平原相带上能发现代表氧化标志的氧化包壳和钙质结核以及泥岩中夹的石膏层;温暖湿润的条件下,湖平面升高,最大湖泛面指示气候即将由潮湿转为干旱,母岩以化学风化作用为主,沉积物以细粒和深色为主要特征[32,33],扇三角洲前缘相水下部分更发育。总之,古气候对辫状河三角洲沉积相带分布的影响较小,主要影响体现在前述沉积物粒度和颜色上。
4.2 构造—古地貌的控制作用由于中国东部箕状断陷盆地翘倾断陷,盆地在剖面上呈“箕状断超”的特征。依照“构造控盆,盆控相”的思想,扇三角洲主要发育于断陷湖盆短轴方向近物源的陡坡带,近距离的搬运、高陡的地形差更有利于冲积扇直接入水湖。辫状河三角洲主要发育于断陷湖盆短轴方向较远物源的缓坡带,利于形成以辫状河形态入湖的三角洲。相对于古气候变化而言,构造—古地貌是扇三角洲和辫状河三角洲沉积充填特征的根本控制因素。 断陷盆地张裂初期,可容纳空间较小,物源供给充足,沉积物较粗,沉积体系以冲积扇和辫状河为主。构造活动继续加剧,湖盆进入快速沉降时期,湖平面快速上涨。由于盆地的快速沉降而发生大规模湖侵,出现了广泛的湖泊相沉积,且深湖为主要的沉积相带。基底的快速沉降使盆地可容纳空间增大且速率大于沉积物供给速率,湖盆中大部分地区处于欠补偿状态[34]。携带大量粗粒沉积物的水流从山区进入较宽阔地之后,形成冲积扇且很快进入高湖平面的湖盆中,形成扇三角洲。扇三角洲的形成在一定程度上反应了盆地构造情况,即大量的扇三角洲沉积体系对应于盆地构造相对剧烈时期。随着湖盆萎缩,可容纳空间的减小以及前期沉积充填,物源区后退,盆地扇三角洲的发育大幅减少,出现以辫状河三角洲以及曲流河三角洲。以渤海地区为例,沙四和孔店时期为盆地张裂初期,以发育冲积扇和河流相为主;沙三时期为盆地裂陷期,盆地处于快速沉降状态,盆地边缘陡坡带则发育大量扇三角洲和近岸水下扇;沙二沙一时期,盆地处于裂后热沉降阶段,盆地沉降速率减缓,盆地则主要发育以辫状河三角洲为主的沉积体系,扇三角洲发育数量减少。
盆地的一侧由于受主断裂控制,便出现差异性沉降,呈现出“箕状断超”的局面。陡侧发育主断裂坡折带控制的扇三角洲,缓侧则发育由断阶坡折带及其所形成的古地形共同控制的辫状河三角洲[23]。由于主断裂活动时间长且规模和落差大,物源供给充分,因而形成的陡坡带往往具有横向延伸距离远、继承性好等特点。靠近主断裂坡折带的沉降中心提供了湖盆的最大可容纳空间,因此扇三角洲一般垂直断层走向发育[35],可以说主断裂坡折带是扇三角洲砂体厚度、百分比以及展布方向的根本控制因素。以松辽盆地十屋断陷为例,通过钻井取芯观察,沿扇三角洲推进方向,砂体含量和百分比逐渐减小[23],即由于主断裂剧烈的构造活动所造成的差异沉降,造成砂体厚度与含量的差异。相比较而言,断阶坡折带所控制的缓坡,常由盆地中的半地堑所控制,缓坡具有一定坡度且规模较大,由于可容纳空间相对较小,物源供给相对较细,较低的沉积地形利于高度辫状河道化的水体入湖。各次级断裂活动性各异,也使得各断阶处沉积厚度也不同。
4.3 湖平面升降速率的控制作用湖平面升降是古气候与构造活动的综合响应,剧烈的构造活动、快速的盆地沉降以及温暖潮湿的气候使湖平面上升,反之则下降。当沉积物注入盆地速率与湖平面控制的可容纳空间增长速率不同时,扇三角洲与辫状河三角洲的层序样式也不同[23]。当物源供给速率与可容纳空间增长速率相近时,扇三角洲与辫状河三角洲呈加积的样式,主要发生于高位域早期;当物源供给速率大于可容纳空间增长速率时,呈进积的样式,主要发生在低位域早期以及高位域晚期,由多套水流组成向上变粗的反韵律组合;当物源供给速率小于可容纳空间增长时,呈退积的样式,主要发生于快速湖侵时期,则形成多套水流组成的向上变细的正韵律组合。发育于低位域时期的扇三角洲,由于上层湖侵体系域形成的厚层泥岩遮挡,可形成良好储盖组合;发育于湖侵域时期的扇三角洲和辫状河三角洲,由于此时湖相泥广泛分布于湖盆中,而二者前缘相带的分流河道呈指状产于湖相泥中,储层被泥岩所包围,形成较好的生储盖组合;而高位域的辫状河三角洲由于离湖侵时期的凝缩段较远,且上覆常常被削截,缺乏有效的生储盖条件,往往不能较好的聚集油气。
5 箕状断陷湖盆中扇三角洲与辫状河三角洲主要特征与沉积模式箕状断陷湖盆中扇三角洲与辫状河三角洲的沉积特征均受古气候、构造—古地貌以及湖平面的联合控制,主控因素为构造—古地貌,且三个因素在控制扇三角洲与辫状河三角洲的沉积充填特征时并非孤立而是相互关联的综合影响[36]。在沉积特征差异的基础上,二者的测井曲线特征、地震反射特征以及含油气性均存在显著差异(表1),通过差异性特征对比,能更好的在钻井岩芯、野外露头、测井曲线以及地震剖面上对二者进行识别,并优选有利油气区。
扇三角洲 | 辫状河三角洲 |
古地貌 | 主断裂控制的陡坡带 | 断阶坡折带控制的缓坡带 |
物源区远近 | 近物源 | 远物源 |
搬运机制 | 重力流与牵引流双重搬运机制 | 牵引流搬运机制 |
岩性差异 | 扇三角洲平原主要为砾砂岩和杂色复成分砾岩,砾石成分复杂,可见大量暗红色泥砾,分选极差,杂基支撑。河道充填为粗砂岩和砾岩,底部为分选磨圆差的底砾。前缘相以河道特征为主,可见“漂砾”。 | 辫状河三角洲平原为颗粒支撑的砾岩和砂岩,分选磨圆均较好,河道间细粒的粉砂与细砂岩比扇三角洲更多,可见煤炭层。前缘相与平原相类似,只是粒度更细、分选更好。 |
沉积构造 | 扇三角洲平原发育冲刷—充填构造、块状层理、粒序层理为主,发育不明显的河流二元结构。 扇三角洲前缘以发育块状层理、平行层理、爬升层理为主,同生变形构造和鲍马序列较发育。 | 辫状河三角洲平原以冲刷充填构造、平行层理及大中型交错层理为主,见典型的辫状“河流二元结构”。 辫状河三角洲前缘平行层理、板状及槽状交错层理为主,同生变形构造较少。 |
测井曲线特征 | 以大量中幅箱型—钟形为主反映重力流与牵引流双重搬运,偶见局部夹微齿线形的浊流沉积 | 以大量叠置箱型为主,反映连续河道冲刷,偶见漏斗形的河口坝、远砂坝 |
地震反射特征 | 乱岗状楔形前积反射与低连续斜交前积反射 | 叠瓦状和斜交状中高连续前积反射 |
优质储层分布 | 扇三角洲前缘水下分流河道、席状砂以及前扇三角洲发育的滑塌浊积扇 | 辫状河三角洲平原辫状河道,辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝以及前辫状河三角洲浊积岩体 |
圈闭类型 | 断层—岩性圈闭,岩性圈闭 | 地层—岩性圈闭,岩性圈闭 |
其他 | 见大量植物碎片和根茎、氧化包壳 | 生物扰动较多 |
在通过对扇三角洲与辫状河三角洲的沉积特征、地球物理特征以及控制因素分析的基础上,并结合前人研究成果,建立了中国东部箕状断陷湖盆扇三角洲和辫状河三角洲沉积模式(图8)。通过该沉积模式的建立,对箕状断陷湖盆中两种三角洲的沉积过程、沉积环境和相带分布给出了直观的概括。对相似构造背景下,扇三角和辫状河三角的分析和研究提供了一定的指导作用。
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图 8 中国东部断陷湖盆扇三角洲与辫状河三角洲沉积模式Fig. 8 The depositional model of fan deltas and braided river deltas in half-graben rift lake basin of East China |
(1) 扇三角洲与辫状河三角洲作为我国东部箕状断陷湖盆短轴方向的主要沉积类型,其沉积微相差别主要体现在平原亚相带,扇三角洲平原沉积微相主要划分为:泥石流、河道充填、河道间;辫状河三角洲平原沉积微相主要划分为:分流辫状河道、河道间、天然堤、决口扇。
(2) 扇三角洲是重力流与牵引流共同作用,具大量重力流标志的沉积构造,扇三角洲平原以杂基支撑砾岩为主,总体而言其碎屑颗粒较大,反应高水动力、快速堆积的特征,与床砂大规模迁移有关的各类交错层理不常见,前扇三角洲由滑塌引起的浊流更发育。辫状河三角洲受牵引流作用,发育牵引流性质的沉积构造,颗粒支撑为主,碎屑颗粒较细,分选磨圆较好,可见大量平行层理与交错层理,辫状河三角洲平原分布面积较大。
(3) 测井曲线形态差异主要体现在平原相带,扇三角洲以大量钟形—箱型的泥石流与河道充填为特征,辫状河三角洲则以大量齿化箱型的叠置辫状河道为主。地震反射特征扇三角洲主要表现为楔形前积反射结构,根部杂乱,向湖盆方向收敛;而辫状河三角则为叠瓦状前积的反射结构,扇形特征不明显,沿古流向推进较远。
(4) 大量的勘探实例证明,扇三角洲和辫状河三角洲由于紧邻生油凹陷,在断陷湖盆中都是有利的油气储集体,总体而言辫状河三角洲由于粒度分选磨圆更好,泥质含量较低,各岩相侧向连续性更好,其含油气性好于扇三角洲。扇三角洲易形成断层—岩性油气藏、岩性油气藏,有利勘探相带为扇三角洲前缘的分流河道、席状砂以及分布于前扇三角洲的滑塌浊积扇。辫状河三角洲一般形成地层—岩性油气藏、岩性油气藏,有利勘探相带则为辫状河三角洲平原辫状河道,辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝、席状砂以及前辫状河三角洲的浊积岩体。
(5) 古气候变化、构造—古地貌以及湖平面变化是扇三角洲和辫状河三角洲发育的主控因素,其中构造—古地貌是主导因素。古气候变化对它们的影响主要体现在碎屑颗粒的粒度和颜色上;构造—古地貌则主要影响扇三角和辫状河三角洲发育位置,主断裂坡折带控制的陡坡带发育扇三角洲,有利于冲积扇的短距离搬运以及直接入湖;断阶坡折带及其所形成的古地形共同控制的缓坡带辫状河三角洲,有利于辫状河的发育及向湖盆推进。除此之外湖平面与古地貌共同控制它们的沉积厚度、展布方向以及砂体分布等沉积特征;湖平面变化速率与沉积物供给速率的相对大小,控制层序地层进积、加积或退积的样式以及地层的生储盖组合。根据二者沉积特征以及控制因素,建立了中国东部箕状断陷湖盆扇三角洲与辫状河三角洲沉积模式图。
[1] | 严德夫,王华,王清晨. 中国东部第三系典型断陷盆地幕式构造旋回及层序地层特征[J]. 石油学报,2008,29(2):185-190.[Yan Defu, Wang Hua, Wang Qingchen. Episodic tectonic cycles and sequence pattern of the Tertiary rifted basins of East China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2008, 29(2):185-190.] |
[2] | 王华,廖远涛,陆永潮,等. 中国东部新生代陆相断陷盆地层序的构成样式[J]. 中南大学学报:自然科学版,2010,41(1):277-285.[Wang Hua, Liao Yuantao, Lu Yongchao, et al. Sequence architecture styles of Cenozoic continental rift basins in East China[J]. Journal of Central South University:Science and Technology, 2010, 41(1):277-285.] |
[3] | 任建业,陆永潮,张青林. 断陷盆地构造坡折带形成机制及其对层序发育样式的控制[J]. 地球科学,2004,29(5):596-602.[Ren Jianye, Lu Yongchao, Zhang Qinglin. Forming mechanism of structural slope-break and its control on sequence style in faulted basin[J]. Earth Science, 2004, 29(5):596-602.] |
[4] | Gilbert G K. Lake bonneville[C]. Reston(Virginia):U. S. Geological Survey Mongrel, 1890. |
[5] | 吴崇筠. 构造湖盆三角洲与油气分布[J]. 沉积学报,1983,1(1):5-26.[Wu Chongjun. Structural lake deltas and oil-gas distribution[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1983, 1(1):5-26.] |
[6] | 薛良清,Galloway W E. 扇三角洲、辫状河三角洲与三角洲体系的分类[J]. 地质学报,1991(2):141-153.[Xue Liangqing, Galloway W E. Fan-delta, braided delta and the classification of delta systems[J]. Acta Geologica Sinica, 1991(2):141-153.] |
[7] | 何治亮. 湖盆三角洲分类的初步探讨[J]. 石油与天然气地质,1986,7(4):385-403.[He Zhiliang. Preliminary approach of the classification of lake basin deltas[J]. Oil & Gas Geology, 1986, 7(4):385-403.] |
[8] | 朱筱敏,信荃麟. 湖泊扇三角洲的重要特性[J]. 石油大学学报:自然科学版,1994,18(3):6-11.[Zhu Xiaomin, Xin Quanlin. Important features of lacustrine fan[J]. Journal of the University of Petroleum, China, 1994, 18(3):6-11.] |
[9] | 于兴河,王德发,孙志华. 湖泊辫状河三角洲岩相、层序特征及储层地质模型——内蒙古岱海湖现代三角洲沉积考察[J]. 沉积学报,1995,13(1):48-58.[Yu Xinghe, Wang Defa, Sun Zhihua. Lithoficies types, vertical profile features and reservoir geological models of braided deltaic sandbodies in faulted lake basin——the observation on depression of modern deltas in Daihai lake, Inner Mongolia[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1995, 13(1):48-58.] |
[10] | 李维锋,高振中,彭德堂,等. 库车坳陷中生界三种类型三角洲的比较研究[J]. 沉积学报,1999,17(3):430-434.[Li Weifeng, Gao Zhenzhong, Peng Detang, et al. Comparative study of fan-deltas, braided-river deltas and meandering-river deltas of Mesozoic Erathem in Kuche depression, Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(3):430-434.] |
[11] | 张福顺. 白音查干凹陷扇三角洲与辫状河三角洲沉积[J]. 地球学报,2005,26(6):553-556.[Zhang Fushun. Fan delta and braided delta sediments in Baiyinchagan depression[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2005, 26(6):553-556.] |
[12] | 董福湘,赵冰仪,王志华,等. 松南十屋断陷扇三角洲和辫状河三角洲沉积体系特征[J]. 长春工程学院学报:自然科学版,2009,10(2):49-52.[Dong Fuxiang, Zhao Binyi, Wang Zhihua, et al. The Southern of Shiwu fault depression in Songliao of fan delta and braided river delta of the features of sedimentary system[J]. Journal of Changchun Institute of Technology:Natural Science Edition, 2009, 10(2):49-52.] |
[13] | Holmes A. Principle of Physical Geology[M]. London:Thomas Nelson and Sonsled, 1965:288-296. |
[14] | McPeherson J G, Shanmugam G, Moioia R J. Fan-deltas and braid deltas:varieties of coarse-grained deltas[J]. Geological Society of America Bulletin, 1987, 99(3):331-340. |
[15] | 刘招君,孙平昌,杜江峰,等. 汤原断陷古近系扇三角洲沉积特征[J]. 吉林大学学报:地球科学版,2010,40(1):1-8.[Liu Zhaojun, Sun Pingchang, Du Jiangfeng, et al. Sedimentary characters of fan delta of Paleocene in Tangyuan fault depression[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2010, 40(1):1-8.] |
[16] | 卜淘,陆正元. 湖泊辫状河三角洲特征、储集性及分类[J]. 沉积与特提斯地质,2000,20(1):78-84.[Bu Tao, Lu Zhengyuan. The characteristics, reservoir quality and types of lacustrine braid deltas[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2000, 20(1):78-84.] |
[17] | 孙龙德. 塔里木盆地库车坳陷与塔西南坳陷早白垩世沉积相与油气勘探[J]. 古地理学报,2004,6(2):252-260.[Sun Longde. Sedimentary facies and exploration of petroleum of the Early Cretaceous in Kuqa depression and Southwest depression in Tarim Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2004, 6(2):252-260.] |
[18] | 李文厚. 塔西南坳陷侏罗系的扇三角洲沉积[J]. 沉积学报,1998,16(2):150-154.[Li Wenhou. Fan delta deposits in Jurassic in the depression of the SW Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1998, 16(2):150-154.] |
[19] | 朱筱敏,邓秀芹,刘自亮,等. 大型坳陷湖盆浅水辫状河三角洲沉积特征及模式:以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组为例[J]. 地学前缘,2013,20(2):19-28.[Zhu Xiaomin, Deng Xiuqin, Liu Ziliang, et al. Sedimentary characteristics and model of shallow braided delta in large-scale:An example from Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin[J]. Earth Science Frontier, 2013, 20(2):19-28.] |
[20] | 张雷. 孙吴-嘉荫盆地白垩纪沉积特征与充填序列[D]. 吉林:吉林大学,2007:45-46.[Zhang Lei. Characteristics of sedimentary and fill sequence in Cretaceous of Sunwu-Jiayin Basin[D]. Jilin:Jilin University, 2007:45-46.] |
[21] | 马洪,辛仁臣,刘豪,等. 松北宾县-绥化地区下白垩统沉积相研究[J]. 沉积学报,2009,27(4):593-605.[Ma Hong, Xin Renchen, Liu Hao, et al. Study on sedimentary facies of Shahezi Formation(Cretaceous) in Binxian fault subsidence in the Northern Songliao Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2009, 27(4):593-605.] |
[22] | 顾家裕,何斌. 塔里木盆地轮南地区三叠系扇三角洲沉积与储集层研究[J]. 沉积学报,1994,12(2):54-62.[Gu Jiayu, He Bin. Study on Triassic fan delta sedimentation and reservoir in Lunnan area, Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1994, 12(2):54-62.] |
[23] | 董福湘. 松辽盆地十屋断陷沙河子-营城组扇三角洲和辫状河三角洲发育的控制因素研究[D]. 吉林:吉林大学,2004:67-76.[Dong Fuxiang. Controlling factors of fan-deltaic and braided river-deltaic development in the Shahezi-Yingcheng Formation of Shiwu faulted-basin, Songliao Basin[D]. Jilin:Jlin University, 2004:67-76.] |
[24] | 李建平,周心怀,吕丁友. 渤海海域古近系三角洲沉积体系分布与演化规律[J]. 中国海上油气,2011,23(5):293-298.[Li Jianping, Zhou Xinhuai, Lü Dingyou. Distribution and evolution of Paleogene delta systems in Bohai Sea[J]. China Offshore Oil and Gas, 2011, 23(5):293-298.] |
[25] | 邵先杰. 辫状河三角洲-滨浅湖沉积微相及对油气分布的控制——以二连盆地阿南油田为例[J]. 新疆石油地质,2007,28(6):687-690.[Shao Xianjie. Sedimentary microfacies of braided delta-coastal shallow lake and its control on hydrocarbon distribution in Anan Oilfield, Erlian Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2007, 28(6):687-690.] |
[26] | 陈洪德,钟怡江,侯明才,等. 川东北地区长兴组-飞仙关组碳酸盐岩台地层序充填结构及成藏效应[J]. 石油与天然气地质,2009,30(5):539-547.[Chen Hongde, Zhong Yijiang, Hou Mingcai, et al. Sequence styles and hydrocarbon accumulation effects of carbonate rock platform in the Changxing-Feixianguan Formations in the northeastern Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2009, 30(5):539-547.] |
[27] | 庞雄奇,李丕龙,陈冬霞,等. 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式[J]. 古地理学报,2011,13(1):55-74.[Pang Xiongqi, Li Peilong, Chen Dongxia, et al. Characteristics and basic model of facies controlling oil and gas in continental fault basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2011, 13(1):55-74.] |
[28] | 徐振中,姚军,王夕宾,等. 海拉尔盆地苏德尔特油田兴安岭群I油层组沉积微相及其含油气性[J]. 天然气地球科学,2008,19(5):680-684.[Xu Zhenzhong, Yao Jun, Wang Xibin, et al. Sedimentary microfacies and gas/oil distribution in I oil formation in Xing'anling Group, Sudeerte Oilfield[J]. Natural Gas Geoscience, 2008, 19(5):680-684.] |
[29] | 鲍志东,赵立新,王勇,等. 断陷湖盆储集砂体发育的主控因素——以辽河西部凹陷古近系为例[J]. 现代地质,2009,23(4):676-682.[Bao Zhidong, Zhao Lixin, Wang Yong, et al. The main control factors of sandbody reservoir development in rift-subsidence lake Basin:An example from the Paleogene West sag of Liaohe Basin[J]. Geoscience, 2009, 23(4):676-682.] |
[30] | 高剑波,钟建华,徐小林,等. 阿尔金断裂为边界的盆地斜坡带扇三角洲[J]. 沉积学报,2004,22(2):206-215.[Gao Jianbo, Zhong Jianhua, Xu Xiaolin, et al. The fan delta in the Altun slope bounded by the Altun Rift System in the Qaidam Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2004, 22(2):206-215.] |
[31] | 岳信东,林春明,李艳丽,等. 二连盆地白音查干凹陷下白垩统腾格尔组沉积相[J]. 沉积学报,2008,26(4):593-601.[Yue Xindong, Lin Chunming, Li Yanli, et al. Sedimentary facies in the Early Cretaceous Tenggeer Formation of Baiyinchagan, Erlian Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2008, 26(4):593-601.] |
[32] | 胡受权. 古气候变迁对泌阳断陷湖盆陆相层序发育的影响[J]. 江汉石油学院学报,1998,20(1):1-6.[Hu Shouquan. Influence of paleoclimatic changes on development of terrigenous sequence in Biyang fault-depressed lacustrine basin[J]. Journal of Jianghan Petroleum Institute, 1998, 20(1):1-6.] |
[33] | 胡受权,郭文平,杨凤根,等. 试论控制断陷湖盆陆相层序发育的影响因素[J]. 沉积学报,2001,19(2):256-262.[Hu Shouquan, Guo Wenping, Yang Fenggen, et al. Study on influential factors of terrigenous sequence formation and development in fault-depressed lacustrine basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2001, 19(2):256-262.] |
[34] | 李茂,李胜利,姜平,等. 北部湾盆地涠西南凹陷涠11区流一段扇三角洲沉积特征及控制因素[J]. 现代地质,2013,27(4):915-924.[Li Mao, Li Shengli, Jiang Ping, et al. Sedimentary characteristics of fan deltas and the dominated factors in W11 area of 1st member of Liushagang Formation in Weixinan depression, Beibuwan Basin[J]. Geoscience, 2013, 27(4):915-924.] |
[35] | 林畅松,潘元林,肖建新,等. "构造坡折带"——断陷盆地层序分析和油气预测的重要概念[J]. 地球科学,2000,25(3):260-265.[Lin Changsong, Pan Yuanlin, Xiao Jianxin, et al. Structural slope-break zone:Key concept for stratigraphic sequence analysis and petroleum forecasting in fault subsidence basins[J]. Earth Science, 2000, 25(3):260-265.] |
[36] | 徐长贵,许效松,丘东洲,等. 辽东湾地区辽西凹陷中南部古近系构造格架与层序地层格架及古地理分析[J]. 古地理学报,2005,7(4):449-459.[Xu Changgui, Xu Xiaosong, Qiu Dongzhou, et al. Structural and sequence stratigraphic frameworks and palaeogeography of the Paleogene in central-southern Liaoxi sag, Liaodongwan Bay area[J]. Journal of Palaeogeography, 2005, 7(4):449-459.] |