渤海湾盆地歧口凹陷盆地结构构造及演化_周立宏

2000年3月地　球　物　理　学　进　展第15卷　第1期　渤海湾盆地构造成因观点剖析吴兴宁　周建勋(石油大学・北京地球科学系,北京　102200)摘　要:目前有关渤海湾盆地构造形成机制的解释主要有两种:伸展+走滑观点和伸展+拉分观点.这些观点从现有的断层成因模式或应力分析原理出发,强调多种应力方式或多期构造应力场的作用,动力学机制的解释比较复杂.研究表明,盆地边界几何条件(包括裂陷边界几何形态、边界断层的剖面几何形态及性质)和裂陷伸展方向是决定裂陷盆地伸展构造形成特征的关键因素,而砂箱模拟实验是研究裂陷盆地构造形成过程和机制的重要方法.关键词:伸展构造;拉分盆地;走滑断层;裂陷盆地;砂箱实验;渤海湾中图分类号:P545文献标识码:A文章编号:1004-2903(2000)0098-101　引　言渤海湾盆是地位于中国东部的新生代裂陷盆地,包括华北平原北部、渤海海域和下辽河平原3个区域单元,面积约20万km2,发育有几百米至近万米的新生代陆相沉积层,具有丰富的油气资源,是我国东部主要的油气产区之一,同时亦是现代大陆地震比较活跃的区域之一.多年来,我国各部门的地学工作者对这一盆地区的地质-地球物理场特征进行了广泛而深入的研究,并就盆地的形成机制及其动力学过程展开了讨论,如盆地伸展的动力来源及其过程,犁式正断层的成因,基底断块掀斜的动力,断陷向拗陷转化的机制等,提出了许多重要的观点和认识,但是仍有分歧意见值得深入探讨.本文拟对目前有关渤海湾盆地构造成因主要观点作简要介绍和剖析,希望能为进一步的研究提供一些启示.2　渤海湾盆地构造基本格架渤海湾盆地位于华北地区的东北部,是在古生代华北地台基底上发育的中.新生代断陷盆地,至晚第三纪转化为拗陷盆地.盆地东临胶辽隆起区,西接山西隆起区,南北分别被秦岭和燕山褶皱带所围限.其大地构造位置如图1所示.收稿日期:1999年4月22日图1　渤海湾地区构造格架图(据漆家福,1995)11隆起;21盆地中的凸起构造带;31盆地中的凹陷构造带;41盆地之间边界线;51主干伸展断层;61主干走滑断层;71海岸线在平面上,渤海湾盆地主要由翼中、黄骅等8个断陷盆地和沧县、埕宁等隆起相间排列组成,呈现出似菱形的轮廓.根据近年来油气勘探资料及已有大量地质-地球物理场资料,渤海湾盆地具有以下主要构造地质特征:(1)渤海湾盆地四周被深大断裂带所限.东有郯庐断裂带,西有紫荆关及太行山东麓断裂带,北为昌黎-宝坻断裂带,南为广饶-齐河断裂带,这些深大断裂带把整个渤海湾盆地区分割成许多大小不等的断块,从西向东排列的翼中断块、黄骅断块和辽河-渤海-济阳断块是最大一级的断块,而每一断块又被次一级断裂带分割成许多小断块,且由于掀斜活动而多成翘倾状态.这些深大断裂带对盆地的形成和发育,以及盆地的分布和沉积相带等都起着重要的控制作用.(2)渤海湾盆地内断裂系特别发育.根据资料显示主要有四组断裂系统,其中占主体的是一组走向呈北东向和北北东向延伸的基底断裂系,并具有左行雁列的展布形式,其中由各段断裂组成的太行山东麓断裂带,沧东断裂带和聊城-兰考断裂带为最大一级的雁・99・　第15卷　第1期吴兴宁等:渤海湾盆地构造成因观点剖析 列断层,而如翼中拗陷东部由河西务、牛东、任丘、马西、河间、留路、沧西等断层组成的雁列断层则为次一级;同时盆地内还存在着许多走向呈北西向和近东西延伸的断裂系,如翼中拗陷中的七里庄、南王庄和衡水等断层以及黄骅拗陷中的海河和羊三木断层等.(3)渤海湾盆地构造表现为“断陷”-“坳陷”结构,既在8个相对独立的早第三系断陷盆地之上叠覆晚第三系至第四系拗陷盆地.每一个早第三系断陷盆地又包括若干由基底正断层控制的凹陷和凸起,盆地的主边界断层常只在一侧发育,致使盆地在结构上表现为不对称性的萁状或垒堑结构,盆地内的凹陷亦多表现为由旋转平面式、铲式或坡坪式正断层所控制的半地堑结构.(4)渤海湾盆地区地壳具有层状特性,可分为上地壳、中地壳和下地壳.中地壳主要表现为低速高导层,位于15～20km 的范围内.地壳内不同层位的物质明显不同,上地壳主要为花岗岩和片麻岩,中地壳主要为中性角闪岩相,下地壳则为基性麻粒岩相.在构造伸展过程中,在不同物质成分层或不同流变层之间将产生一个低强度带,并且在较高的大地热流情况下,低速带将集中出现在上地壳与中地壳和中地壳与下地壳之间.3　主要成因观点311　伸展+走滑观点这是一种比较普遍的认识,认为渤海湾盆地是在伸展作用的同时叠加了后期走滑构造作用而形成的.但对渤海湾盆地的伸展机制和动力来源仍存在分歧,主要有两种观点:31111　主动裂陷机制马杏垣〔1〕早期根据槽台学说的观点研究了中国东部中、新生代裂陷作用和伸展构造,认为中国东部伸展作用的机制为地幔热作用即软流圈的热脉动,同时考虑到印度板块与亚洲大陆的碰撞以及太平洋的俯冲作用等.陈国达〔2〕根据地洼学说对中国东部新生代伸展盆地进行研究后认为,中国东部拉伸盆地形成于中国华北古地台活化解体所成的地洼区发展的晚期,即后地台造山的主要活动期之后,属于山间构造盆地,这时由于大地热流值相对降低,地壳相对收缩,遂产生或改造旧断层成为众多的张性或张剪性断裂及拉伸性盆地.盆地内北东、北北东向走滑断层系则是由于亚洲东部-太平洋西部岩石圈自新生代以来的应力场的特点所决定,而后者又受控于它下面的地幔应力场.地幔重力差造成地幔蠕动流所产生的右旋剪力托动上伏板块相向运移剪切形成盆地内目前这一走滑断裂组合景观.根据已有大量地质-地球物理场资料及对渤海湾盆地的祥细研究,吴振明、王同和、田在艺、漆家福等〔3-6,10〕认为渤海湾盆地为一新生代主动裂陷盆地.地幔上涌、板块俯冲引起的蠕动为渤海湾盆地的扩展提供拉张力环境,而盆地中存在的一系列北东、北北东向的走滑构造带则是由于库拉-太平洋板块对欧亚大陆的俯冲作用以及印度板块对欧亚大陆的碰撞作用所形成并叠加在伸展构造系统之上且保持自身相对独立性和统一性,同时对伸展构造系统具有一些轻微的改造作用;后期地幔的冷缩、下地壳的韧性颈缩、上地壳的构造滑移和沉积负荷等使渤海湾盆地由断陷盆地转化为统一的拗陷盆地.・001・ 地　球　物　理　学　进　展2000年　对于渤海湾盆地的伸展机制和动力来源,田在艺、漆家福等综合分析大陆岩石圈结构及盆地的构造特征,提出渤海湾盆地岩石圈伸展变形机制为上部以简单剪切伸展变形为主,下部以纯剪切伸展变形为主的“双层分层伸展模式”.在黎式正断层的水平剪切面以上的地壳内,以断裂变形方式为主,岩层的性质主要表现为脆性,地壳的伸展是通过正断层的水平拉开实现的;在拆离面以下的岩石圈部分,变形方式以黏性伸展为主,类似于塑性体在张力作用下拉薄,为岩石圈的黏性减薄作用.上层地壳以简单剪切伸展造成不对称且具有掀斜结构的断块构造系统,它控制着早第三纪断陷盆地的形成和演化;中层地壳构成上层地壳简单剪切伸展的拆离滑脱面;下层地壳及壳下岩石圈则以韧性的纯剪切为主.地幔的热作用是控制渤海湾盆地新生代裂陷作用动力学过程的主要因素,由于渤海湾盆地区的早第三纪裂陷盆地在演化历史上经历了穹窿作用→火山作用→裂陷伸展作用→热沉降作用,说明“主动”裂陷机制在渤海湾裂陷盆地的发展过程中占主导地位,板块间的碰撞和俯冲作用则控制了渤海湾地区深断裂的走滑活动及规律性的构造组合.中生代以来,中国东部大陆东侧的库拉板块及太平洋板块对亚洲大陆的俯冲作用,控制了不同时期的构造分布与盆地演化.印支阶段,在华北地区主要形成一些北东、北北东向的压性褶皱;燕山运动早期,太平洋板块向北扩张及向北移动,推动库拉板块强烈向亚洲大陆边缘消减,本区受北西向挤压应力,形成北东、北北东向压性左旋平移构造;晚白垩世至早第三纪,库拉板块与太平洋板块间的洋脊消减,洋脊附近的热板块以低角度伸入亚洲大陆内部,形成这一时期北东、北北东向的张性构造;晚第三纪,太平洋板块由北北西向运动转为北西西向运动,亚洲东部边缘外洋壳中的北北西向转换断层转变为新的俯冲消减带,中国东部构造性质转为压扭性右旋剪切.上述板块边界作用力传递到盆地内的区域应力场是盆地内断裂发生走滑活动的动力源.而晚白垩世至早第三纪渤海湾盆地构造应力场发生转变的直接地球动力过程主要来自深部地幔穹起.此外,渤海湾盆地由断陷向拗陷的转化,其原因在于深部热动力作用的变化,亦即上地幔及岩石圈热衰减作用是断陷盆地向拗陷盆地转化的主导因素,其实质是由于热散失,岩石圈发生热收缩,上地幔体部分转变为固相岩石圈以及上地幔内矿物相变引起纵向收缩〔4,6,10,20〕.31112　被动裂陷机制胡朝元等〔21〕通过对渤海湾盆地地质结构及岩石圈层结构的研究,特别是通过对渤海湾盆地区莫霍面隆起进行几何图解,认为渤海湾盆地是岩石隆起与裂开的结果,而后者又是由板块活动引起的区域应力场而产生的.即由区域性引张应力场所产生的被动展盆地.根据渤海湾地区凹陷的沉降幅度大致与结晶基底断裂拉开的水平距离相等这一认识,通过对北京-东营经过五凸六凹46条正断层和唐山-潍坊经过五凸六凹30条正断层两条剖面的计算,由断裂拉开的水平距离分别约为57km 和30km ,这与幔隆引起拉张相比相差近20倍.所以渤海湾断陷盆地的形成单纯用幔隆上升、底辟作用进行解释值得商议,渤海湾较低的地隆起,即使再加上地幔柱引起的热膨胀拱起,也不足以导致现今渤海湾盆地的形成,如此大幅度拉开诱发的断陷盆地,不可能在单纯的地幔柱的底辟作用与热膨胀作用中找到真正的形成动力,而只能是岩石隆起与裂开的结果,后者又是由板块活动引起的区域引张应力而产生的.此外,我国许多盆地的实例也说明拉张盆地与地幔隆起间并无必然・101・　第15卷　第1期吴兴宁等:渤海湾盆地构造成因观点剖析 的因果关系,地幔隆起上面并非必然出现水平拉张断陷盆地,如塔里木,四川盆地等.并提出下面适合于中国东部及渤海湾盆地区的地应力模式:印度板块以北东30°向欧亚大陆碰撞,太平洋板块以南西50°方向、菲律宾板块以北西290°方向并以印度板块向北压力之一半朝欧亚大陆俯冲.赵重远、刘池洋等也认为由于渤海湾盆地的形成受前后两期不同性质应力的作用,所以在形成机制上同世界典型的裂谷盆地相比有所不同,为一被动性的裂谷盆地〔8,9〕.首先,渤海湾盆地先是在左旋剪切挤压应力作用下形成复式背斜隆起,后在拉张和右旋剪切应力作用下沿原先的破裂面滑移拉开,生成许多不对称箕状拗陷,使早期盆地形态呈现出严重分割局面,并不象典型裂谷盆地的形成那样先是地壳被拉伸变薄产生拗曲,进而发生引张断陷成盆地;其次,渤海湾盆地的形成并没有经过象典型裂谷盆地那样起源于地幔垫的隆起,最后导致地壳拱张破裂生成裂谷盆地,而目前渤海湾盆地下面的地幔隆起现象可能是后生的,即当华北地区在左旋剪切挤压应力作用下成为一个复式背斜隆起时,由于隆起本身的支撑减小了地壳对地幔的压力,地幔便局部向上拱升,后来当渤海湾盆地沿着先期断裂滑离,地壳因而被拉伸变薄时,地幔便进一步向上隆升;再次,因为渤海湾盆地的中生代基底断裂大部已切穿岩石圈,所以当其拉开时,岩石圈断块会很快具有较自由的边界,从而可较充分地进行均衡调整,并进而达到在均衡作用支配下的全面下沉.在太平洋板块向欧亚大陆俯冲所形成的区域构造应力作用下,渤海湾盆地在由左旋剪切作用生成的中生代构造基础上,经由第三纪的拉张和右旋剪张作用将地壳沿先已存在的断裂拉开,下陷而成.此外,陈发景等〔17〕也认为中国东部中、新生代断陷盆地并非大西洋型主动裂谷,而是与板块俯冲、碰撞作用有关的被动裂谷.312　伸展+拉分观点李鹏举等〔7〕通过对渤海湾盆地构造特征及拉分盆地的研究与比较,认为渤海湾盆地是在早期伸展的背景上叠加了后期的走滑拉分作用而形成的伸展-拉分型复合盆地.渤海湾盆地四周被深大断裂所围限,位于其东西两侧的郯庐断裂带和太行山东麓断裂带对渤海湾盆地的形成和发育都起着非常重要的作用.中生代晚期,由于库拉板块向东亚边缘俯冲带进行了北西向的斜向俯冲,产生一系列北北东向的断裂,俯冲的应力传递导致郯庐断裂及一系列与其近平行的北北东向断裂具有左行平移的性质(徐嘉伟,1980).郯庐断裂带及太行山带(紫荆关断裂、太行山东麓山前断裂)受北西-南东向近水平挤压,断裂带具有压剪性质,表现为左行平移-逆断活动〔19〕,其中郯庐断裂带错距最大可达740公里〔8〕.在接受俯冲挤压作用的同时,中国东部陆壳也普遍经受伸展作用,沿着上述北北东向断裂产生一系列早期断陷,至始新世,太平洋板块由北北东向俯冲转为北西西向俯冲,此间,中国东部陆壳伸展、减薄作用也逐步加强,受北西-南东向近水平拉张和北东-南西向挤压作用,郯庐断裂带呈张剪性质,表现为右行平移-正断活动〔19〕,渤海湾盆地开始呈现出拉分盆地的特征.由于印藏碰撞滑移线效应和日本海扩张所产生的压应力至太行山已大大衰减,所以渤海湾盆地西界太行山东麓断裂的平移特征不明显,但在总体・201・ 地　球　物　理　学　进　展2000年　上渤海湾盆地仍表现为明显的拉分盆地的构造形态特征〔7〕.以上是目前对渤海湾盆地形成机制所提出的两种基本观点.此外,王伟锋等提出区域帚状构造应力场作用的观点,认为渤海湾地区在区域帚状构造应力场的作用下,形成巨型翼鲁帚状构造体系,且其不同级序的构造成分均具有帚状构造体系特征,帚状构造的生成和发展不仅控制了该区的构造格局,而且控制了沉积发育、油气生成和分布(王伟锋,1996).张抗〔16〕提出大陆扩张和蠕散的观点,认为渤海湾盆地的形成不是起因于太平洋板块向大陆的俯冲挤压,而是其向洋的扩张和蠕散,有着“主动的”和独特的构造演化规律.4　讨　论渤海湾盆地是我国东部重要的含油气盆地,盆地具有“N ”形的边界轮廓,内部断层走向变化复杂.盆地北部、西部和南部以N E ～NN E 向断层占优势,盆地中部以近EW 向断层为主导,同时还明显存在NW 向断层组合.根据盆地NN E 向的总体展布特点,目前多数学者比较普遍地支持渤海湾盆地主体NW -SE 向伸展作用形成裂陷盆地的解释(马杏垣等1983,赵重远1984,Hellinger 等1985,陈国达1988,孟庆任等1993,漆家福等1995,李鹏举等1995),但这一观点难以解释其中的近EW 向的和近NW 向的断层组合.于是对于这些难以用NW ～SE 向伸展作用解释的构造组合,同时根据盆地的外形轮廓特点,用右行走滑变形叠加(胡朝元,1982,赵重远,1984,漆家福等,1995)、或拉分作用叠加(李鹏举等,1995)加以解释,这样使得盆地构造的动力学机理分析变得比较复杂,同时也缺乏有力实际资料的支持.首先,盆地内部除了紧邻东侧郯庐断裂带的地震剖面上发现有可靠证据的断层外,其余部位很少发现有可靠证据支持的走滑断层或走滑带〔26〕,目前解释的走滑带多是根据雁列断裂带加以推测,而事实表明走滑带可以形成雁列断层,但雁列断层的成因并非限于走滑变形一种,故它并非是走滑带存在的确凿证据.其次,盆地东侧的郯庐断裂带只是一条中生代的大型左行走滑带,最大走滑量达740km 之多,但其新生代的右行走滑量却很小,仅十公里左右,而盆地西侧边界的紫荆关断裂的右行走滑量更是很小,故两者产生右行走滑拉分对渤海湾盆地的构造形成不会产生比较显著的影响.由于裂陷盆地构造通常具有复杂的平面展布特征和剖面组合形式,导致了地震勘探资料解释、构造几何学研究和运动学机制分析方面具有较大的难度.对于渤海湾盆地这种复杂构造面貌的成因机制,上述学者多是强调是多种应力作用方式、或多期构造应力场作用的结果,未能重视盆地边界几何形态的重要影响作用,这种解释大多是基于断层形成的Anderson 模式、或小变形条件下所获得的岩石变形知识的一种推测,与之有关的实验研究方面的工作很少,动力学机制的解释也不够简洁.自60年代以来开始重视用砂箱实验方法研究裂陷盆地构造的形成过程和机制,而且近年来的研究〔27-32〕表明,盆地边界几何条件(包括裂陷边界几何形态、边界断层的剖面几何形态及性质)和裂陷伸展方向是决定裂陷盆地伸展构造形成特征的关键因素,而不同岩性地层的岩石力学性质差异所起的作用・301・　第15卷　第1期吴兴宁等:渤海湾盆地构造成因观点剖析 十分次要.边界几何条件不仅决定了构造的剖面样式,而且控制构造的平面展布特征,复杂的边界几何条件可以导致裂陷伸展盆地内部复杂的构造变形面貌.图2　膝状刚性边界裂陷均匀伸展砂箱实验模型(a )模型底面装置示意图,(b )模型侧面装置示意图,(c )模型顶面变形面貌,(d )模型侧面变形面貌・401・ 地　球　物　理　学　进　展2000年　根据一些砂箱实验研究结果,有迹象表明渤海湾盆地内部复杂的构造面貌可能与其复杂的边界几何形态有很大关系,同时渤海湾盆地裂陷伸展的方向并非一定就是NW ～SE向〔27-28〕.膝状刚性边界裂陷均匀伸展模型显示(图2),同一伸展变形过程可因盆地伸展边界方向的变化,在裂陷盆地内部形成不同走向的正断层,断层走向随着盆地伸展边界方向的改变而转向,这些不同走向的正断层并非是不同期次构造变形的产物.由此可见,如能深入开展针对渤海湾盆地新生代构造的砂箱实验研究,可望能为其构造成因和动力学机制的深入研究提供更多新的启示和依据.参　考　文　献〔1〕马杏垣等,中国东部中、新生代裂陷作用与伸展构造,地质学报,1983,57(1):22～321〔2〕陈国达,中国东部后地台造山带新生代盆地成因一解,大地构造与成矿学,1988,12(1),1～41〔3〕李德生,渤海湾含油气盆地的地质构造特征与油气分布,李德生石油地质论文集,19921〔4〕田在艺等,渤海湾盆地构造变形分析及其拗陷机制,河北地质学院学报,1991,14(1):1～181〔5〕田在艺等,渤海断陷盆地拉张量分析与油气潜力,石油学报,1990,11(2):1～121〔6〕漆家福等,渤海湾新生代裂陷盆地的伸展模式及其动力学过程,石油实验地质,1995,17(4):316～3231〔7〕李鹏举等,渤海湾盆地东濮凹陷的形成及断裂构造研究,南京大学学报(自然科学),1995,31(1):128～1391〔8〕赵重远,渤海湾盆地的构造格局及其演化,石油学报,1984,5(1):1～181〔9〕刘池洋,渤海湾盆地构造演化及其特点,《西北大学地质系成立四十五周年学术报告会论文集》,19871〔10〕王同和,渤海湾盆地中、新生代应力场的演化与古潜山油气藏的形成,石油与天然气地质,1986,7(3):273～2801〔11〕冯锐等,华北地区地壳构造与地震活动,地质学报,1989,63(2):111～1241〔12〕余钦范,华北地区航磁图象处理结果和地震构造解释,地震地质,1989,11(4):5～141〔13〕孙继源等,华北地区板内构造与深部过程初探,地质科技情报,1992,11(1):4～131〔14〕徐锡伟等,华北及其领区块体转动模式和动力来源,地球科学,1994,19(2):129～1381〔15〕徐杰等,关于我国东部大陆NWW 向华北-东海新生代裂陷盆地系雏议,现今地球动力学研究及其应用,1994,187～1931〔16〕张抗,亚洲东部新生代的扩张及其大地构造意义,海洋地质与第四纪地质,1988,8(3):25～341〔17〕陈发景等,中国东部中、新生代伸展构造特征及地球动力学背景,地球科学(中国地质大学学报),1996,21(4):357～3651〔18〕刘国栋等,华北北部地区上地幔构造及其与新生代构造活动的关系,中国科学(B 辑),1982,(12):22～321〔19〕庄培仁等,华北盆地(北部)中、新生代构造应力场及盆地形成发展机制分析,石油实验地质,1985,(3).・501・　第15卷　第1期吴兴宁等:渤海湾盆地构造成因观点剖析 〔20〕吴振明等,中国东部中、新生代主要裂谷盆地的演化及评议,石油实验地质,1985,7(1):60～691〔21〕胡朝元,渤海湾盆地的形成机理与分布特点新议,石油实验地质,1982,4(3).〔22〕万天丰等,中国东部中、新生代板内变形构造应力场及其应用,地质出版社,19931〔23〕陆克政等,构造物理模拟实验及其在油气勘探中的应用,石油大学(北京)构造地质研究室,19981〔24〕周建勋等,黄骅盆地屺东-白东新生代构造形成演化过程的物理模拟,石油大学(北京)构造地质研究室,19981〔25〕刘桂群等,郯庐断裂带的断裂活动对渤海东部中、新生代裂谷盆地发育的控制作用,青岛海洋大学学报,1988,18(2):96～1041〔26〕王平,拉张型盆地内的压性剪切断层———渤海湾盆地第三系断层力学性质小议,石油勘探与开发,1986,(3).〔27〕周建勋,基于平面砂箱实验对黄骅盆地新生代构造成因的新解释,大地构造与成矿学(1999印刷中).〔28〕周建勋,漆家福,陆克政,边界方向对伸展盆地正断层走向的影响———来自砂箱实验的启示,地质科学(1999印刷中).〔29〕Braun.J.,Att.G.E ,Scott. D.L.,McQueen.H.,Beasley. A.R.,A simple kinematicmodel for crustal deformation along two -and three -demensional listric normal faults derived form scaled laboratory experiments ,Jour.Struct.G eol.,1994,16(10):1477～14901〔30〕McClay.K.R.,White.M.J.,Analogue modelling of orthogonal and oblique rifting ,Marine andPetroleum ,1995,12(2):137～1511〔31〕Saltzer.S. D.,Boundary conditions in sandbox models of crustal extension :an analysis using distinctelements ,Tectonophysics ,1992,215(3～4):349～3621〔32〕K eep.M.,McClay.K.R.,Analogue modelling of multiphase rift systems ,Tectonophysics ,1997,273(3～4):239～2701・601・ 地　球　物　理　学　进　展2000年　。

歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析卷(V olume)34,期(Number)4,总(SUM)127页(Pages)520～528.2010.11(November.2010)大地构造与成矿学GeotectonicaelMetallogenia歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析荣辉.,肖敦清,白小鸟,王书香,孙家宁,杜玉梅(1.中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室/资源学院,湖北武汉430074;2.中国石油大港油田分公司勘探开发研究院,天津300280)摘要:歧口凹陷中部古近系沙三一亚段是重要的含油层段,其内部发育水下扇沉积体系.本文通过岩心,测井,地震资料及室内分析测试等手段,对研究区水下扇沉积体系进行了精细解剖.研究发现其内部可识别出扇面水道,非限制性朵叶体和开阔湖泊三种成因相组合,其中扇面水道由主干扇面水道和分支扇面水道两种成因相构成,非限制性朵叶体由近端朵叶体和远端朵叶体两种成因相构成.主干扇面水道切割近端朵叶体,将沉积物向盆地内部输送,在坡折带其所携带的沉积物可能在重力作用下发生再次分配,形成新的扇面水道和非限制性朵叶体;分支扇面水道多发育于远端朵叶体上部,被开阔湖泊泥岩所包围.在区域背景及生物相资料分析基础上,指出沙三一亚段歧口凹陷中部处于断陷盆地的裂陷幕,在构造坡折带或陡坡带.由于断层活动等因素影响,在半深湖一深湖背景下形成水下扇沉积体系.歧口凹陷沙三一亚段水下扇沉积体系的研究对于该区有利储集体预测具有重要指导意义.关键词:歧口凹陷;古近系;沙三段;水下扇中图分类号:P542;P539.2文献标识码:A文章编号:1001一l552(2010)04_0520.09在陆相断陷盆地中水下扇沉积体系往往由于具有良好的储集性及有利的成藏条件,而受到国内外学者的广泛关注(孙永传,1980;Galloway,1998; RichardandBowman,1998;张盟和田景春,1999;Catuneanueta1.,2002;陈守建等,2007;侯艳平等,2008;徐振中等,2008;吴小红等,2009).目前对陆相湖盆中水下扇沉积构成要素,成因机制,沉积模式等方面的研究已经较为成熟,为这类储层的预测和解释提供了重要指导.渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙三段广泛发育水下扇沉积体系(张服民和简宗渝,1981;赖婉琦和顾家裕,1984;陈纯芳等,2001;李廷辉等,2005;严德天等,2007;程立华等,2008),然而,对其内部成因相构成及空间配置规律研究显得非常薄弱,制约着该区域油气储层的预测精度及勘探领域的进一步扩大.本文通过岩心,测井,地震资料分析及室内测试等方法,对歧口凹陷古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成进行研究,以阐明其内部成因相构成及空间配置关系,对指导该区水下扇沉积体系中有利储集相带的预测具有重要意义.1地质背景歧口凹陷位于渤海湾盆地中部,是渤海湾盆地中,新生代伸展构造区的次级构造单元(图1a),其具有”南北分块,东西分带”的构造格局(金振奎等,2002).歧口凹陷中部由北东向的板桥,歧北,歧南3个半地堑凹陷和其间的北大港,南大港两个半地垒凸起组成,其东西向地质剖面呈不对称的箕状半地堑形态,具有”西断东超”,”北断南超”的特点(图收稿日期:2010—07—15基金项目:中国石油天然气股份有限公司重大专项课题(No:2008E-0601).第一作者简介:荣辉(1984一),男,博士研究生,主要从事层序地层学与储层地质学研究.Email:*******************第4期荣辉等:歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析52llb).沙三一亚段沉积期具有明显的北西断南东超的半地堑样式,北东向断层控制能力强,盆缘断裂的控制作用强烈,断层对沉积的控制作用明显.歧口凹陷中部沙河街组可分为沙三段,沙二段和沙一段(图lc).沙三段可进一步分为下,中,上3个亚段即沙三三亚段,沙三二亚段和沙三一亚段, 分别对应三个三级层序即SQ1,SQ2和SQ3(王华等,2009;严德天等,2008).沙三三亚段(SQ1)主要为深灰色半深湖一深湖相泥岩与灰褐色油页岩的不等厚互层,夹少量灰岩及油页岩,靠近北部陡坡带的边缘部位发育厚层砾岩,砂岩,厚度为100～l50m左右;沙三二亚段(SQ2)以泥岩,泥质粉砂岩,灰质泥岩为主,夹砂岩薄层,厚度为400～500m;沙三一亚段(SQ3)以泥岩为主,含泥质灰岩,沉积厚度为400～450m(图lc).本文研究的沙三一亚段是目前歧口凹陷寻找岩性圈闭的有利层段,其内部水下扇沉积体系发育,是断陷湖盆深陷扩张阶段在深湖一半深湖环境中以重力流成因为主的事件性沉积. (c)地层剖面旋回层序单元构造演化系统组段细柱三毂二级阶段沙SQ6加速——-.断由坳Ill转ll幕换SQ5初始期沙J沙——下古河渐沙新一SO4停滞近统段街Il沙:SO3减弱系二断组I幕陷沙期=SQ2加速=沙1:S01初始三始新统a.歧口凹陷中部构造格局;b.歧口凹陷中部构造一沉积剖面;c.歧I】凹陷中部沙三段层序地层及构造演化,图l歧口凹陷中部构造格局及地层充填演化Fig.1StructuralframeworkandfillingsuccessioninthemiddleoftheQikousa g2水下扇沉积体系内部构成歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部可识别出扇面水道,非限制性朵叶体和开阔湖泊三种成因相组合,其中扇面水道由主干扇面水道和分支扇面水道两种成因相构成,非限制性朵叶体由近端朵叶体和远端朵叶体两种成因相构成(表1).本文对水下扇体系中各成因相的岩性组合,粒度分布,测井响应及地震反射等特征进行了细致研究.2.1扇面水道2.1.1主干扇面水道主干扇面水道往往呈复合体形式产出,单一河道砂体厚度一般在5～15m,正韵律特征明显.以块状砾岩,含砾中一粗砂岩或中一粗砂岩为主,其中砾岩内部砾石呈次棱角状一次圆状,具有一定的定向,522第34卷表l歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系的成因相构成Table1Geneticfaciesinsubaqueousfandepositionalsys- teminthefirstsub-memberofthePaleogenicSha3memberinthemiddleoftheQikousag大小混杂,砾石大小0.5～5cm,分选性差(图2a,图2b);含砾中一粗砂岩或中一粗砂岩中概率累积曲线以四段式或三段式为主,其中下部颗粒直径区间在一2～lOqb,滚动总体占3%左右,跳跃总体占50%左右,跳跃一悬浮过渡总体占15%左右,悬浮总体占20%左右(图3a);上部颗粒直径区间在1～10,滚动总体不发育,跳跃总体占65%左右,悬浮总体占20%～30%(图3b);整体分选较差,但自下而上分选变好.单个主干扇面水道测井陆线往往表现为齿化或弱齿化钟形或箱形(图4a).主干扇面a.主干扇面水道,砾岩,砾石具有一定的定向性,分选差,呈次圆状,板深881井;b.主干扇面水道,含砾粗砂岩,分选差,板深35井,单偏光;c.分支扇面水道,液化变形构造,港深76井;d.分支扇面水道,含砾细砂岩中的交错层理,港深46井;e.近端朵叶体下部的含砾粗砂岩,分选差一中等,塘38井;f.远端朵叶体中的细砂岩和粉砂岩,发育波状层理,塘38井;g.开阔湖泊中的生物化石,包括介形虫等,旺29井.图2沙三段水下扇沉积体系岩石学特征ng.2Petrologiccharacteristicsofthesubaqueousfandepositionals~teminth efirstsub-memberofthePaleogenicsha3member第4期荣辉等:歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析523水道是沉积物向盆地运输的通道,其复合体地震反射在走向上为反楔状外形,轴向上多为加积充填,形态为槽状,内部为强振幅低频率断续反射.2.1.2分支扇面水道分支扇面水道复合体规模相对较小,单一河道砂体厚度一般在1～3m,对下伏细粒湖泊背景沉积冲刷作用明显,呈正韵律.下部以含砾中细砂岩或中细砂岩为主,多呈块状,局部见液化变形构造(图2c),中上部以中细砂岩或粉砂岩为主,发育交错层理(图2d);分支扇面水道概率累积曲线以三段式为主,颗粒直径区间在1～10,其中跳跃总体占30%,跳跃一悬浮过渡带约占50%,悬浮总体约占20%,分选中等(图3c,图3d).单个分支扇面水道测井曲线呈齿化箱形或钟形(图4b),部分呈漏斗形.分支扇面水道复合体充填结构向两侧衍变为强振幅连续反射,见侧向加积或迁移特征(图5).a,b.主干痢面水道概率累积曲线特征,下部滚动总体发育;而上部滚动总体不发育,跳跃总体相对发育,板深35井;c,d.分支扇面水道,以三段式发育为主,跳跃一悬浮过渡总体发育,板深35井;e,f远端朵叶体,下部滚动总体发育;而上部滚动总体不发育,悬浮总体相对发育.图3沙三一亚段水下扇沉积体系各成因相粒度分布特征Fig.3Particlesizedistributionofthegeneticfaciesinsubaqueousfandepositi onalsysteminthefirstsub?memberofthePaleogenicSha3member2.2非限制性朵叶体非限制性朵叶体在研究区最为常见,它的典型特征是与背景湖泊细粒沉积互层,单层厚度不大,多在0.5～5m之间.其分布于扇面水道周缘,地震反射特征为强振幅中频率连续反射,以平缓丘状或斜交前积为主(图5).2.2.1近端朵叶体近端朵叶体含砾粗砂岩或含砾中细砂岩为主,总体上分选差一中等.多呈正韵律,下部往往以块状细砾岩为主,砾石大小多在0.5～4cm之间(图2e),而上部往往以含砾中细砂岩为主,交错层理发育.测井曲线多呈指状或高幅齿形(图4c,图4d). 2.2.2远端朵叶体远端朵叶体以灰色一深灰色细砂岩,粉砂岩和泥质粉砂岩为主,发育小型交错层理或脉状层理(图2f).概率累积曲线以两段式或三段式为主;下部多为三段式,颗粒直径区间在0～10,其中滚动总体占0.5%左右,跳跃总体占65%左右,悬浮总体占30%左右;上部多为两段式,颗粒直径区间在1～lOqb,其中跳跃总体和悬浮总体相当,各占50%(图3e,图3f);整体上分选好,但自下而上分选有变好的趋势.测井曲线呈高幅指状.2.3开阔湖泊开阔湖泊是水下扇沉积的背景部分,它主要包鳃舯加∞加瞄鳃∞加∞弱加m:瞄舳∞—:暑加m以524第34卷震72(b)港2027唐21RTGRRT0一O03?-------一9一5—205?--?—--————20 厂._一≥一I冬_’一一>己(<声.■-_≤,‘r岛翮===lf-●__n__--一—一昌昌昌一...一.■一l,..一_分支扇面水: (e)板(f11R1_sP-lom2O.27——19.5一l0-<l一{2850..2”,r>)7lI!?垒E}2900d{I—I—垒皇一/三二==二..三ll>■—一7={5,/(;-2></.)=■…:l一i=>:咖{}————一一|一l/——<.I==;,远端朵叶1《:呈平直形围[[]田E]三]口二]日田目砂砾岩含砾不等粒砂岩细砂岩粉砂岩泥质粗砂岩质粉砂岩粉砂质泥岩泥岩页岩鲕粒灰岩白云质灰岩图4沙三一亚段水下扇沉积体系测井响应特征Fig.4Wellloggingofthesubaqueousfandepositionalsysteminthefirstsub? memberofthePaleogenicSha3member3E唇4皑I荽4图5沙三一亚段水下扇沉积体系的地震反射特征(L3177,削面位置见图6)Fig.5Seismicreflectioncharacteristicsofthesubaqueousfandepositionalsy steminthefirstsub?memberofthePaleogenicSha3member第4期荣辉等:歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析525括深湖和半深湖两种成因相.其岩性主要为灰色,深灰色泥岩,夹杂薄层粉砂质泥岩;内部含有丰富的生物化石(图2g),包括介形虫,鱼鳞,鱼类等.开阔湖泊典型的测井曲线特征是平直形或微齿化平直形(图4f).3水下扇沉积体系空间展布规律3.1水下扇沉积体系空间展布规律歧口凹陷中部钻井资料主要集中在西南部,而其东北部滨海地区普遍为少井区或无井区.针对这(b)厘譬杂嚣26oa.砂体空间展布规律;b.水下扇沉积体系中分支扇面水道砂体侧向迁移地震反射特征(T3278,剖面位置见图6a);C.水下扇沉积体系中砂体的均方根振幅特征,属性提取范围置见图6a蓝色线框内.图6歧口凹陷中部沙三一亚段水下扇砂体空间展布特征Fig.6Distributionofsandinthesubaqueousfaninthefirstsub-memberoftheP aleogenicSha3memberinthemiddleoftheQikousag526第34卷种情况,以已有的钻孔资料为基础,通过地震相和地震属性的相互结合,相互佐证,重点对少井区和无井区的滨海地区进行了砂体追踪,刻画出沙三一亚段水下扇砂体的展布形态及特征(图6a,6b,6c).歧口凹陷中部砂体的空间展布主要受控于沧县隆起边缘带的三个朵体即葛沽,小站和沈青庄及北部朵体,其中以小站朵叶体规模最大(图6a).在砂体精细刻画的基础上,结合测井,古生态,岩心,地震相各单因素分析,恢复研究区沙三一亚段沉积体系域面貌,进而揭示水下扇沉积体系的空间展布规律(图7).水下扇沉积体系在宏观上呈楔状体直接伸入到湖相泥岩中.主干扇面水道切割非限制性朵叶体,将沉积物向盆地内部输送,在断裂坡折带其所携带的沉积物可能在重力作用下再次得到强化,形成新的扇面水道和非限制性朵叶体;分支扇面水道多发育于远端朵体上部,其呈透镜状被开阔湖泊泥岩所包围(图7).总体上,水下扇砂体与开阔湖泊泥岩呈砂,泥岩不等厚互层,这种结构是纵向上组成多套自生自储成藏组合的物质基础.北部大神堂物源向南越过新港一海河断裂至歧口凹陷中部时,演化为水下扇沉积体系.沧东断裂内侧的小站朵叶体向盆地推进时,沉积物在断裂坡折带发生再次分配,演化为新的水下扇体系(图7).3.2水下扇沉积体系的控制因素前人通过占生物资料已经证实歧口凹陷中部沙三段以半深湖一深湖发育为主(陈仲勤,1985).本文通过对歧口凹陷中部沙三一亚段岩心中泥岩和粉砂质泥岩保存的生物信息进行研究,总结区内生物相特征,发现沿沧县隆起带附近生物相以华北介(Huabeinia),纺锤玻璃介(Fusocandona),渤海藻属(Bohaidina)等为主,显示该区以半深湖沉积为主,而在研究区中部或东部往往可见完整的鱼化石或鱼鳞,反映该区以深水湖泊沉积为主(图7).因此,研究区水下扇均发育于半深湖一深湖背景中.图7歧口凹陷中部沙三一亚段水下扇沉积体系空间展布特征Fig.7Distributionofthesubaqueousfaninthefirstsub—memberofthePaleo genicSha3memberinthemiddleoftheQikousag第4期荣辉等:歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部构成分析527研究区构造和古地理背景研究表明,沿沧县隆起带向盆地中心,古地貌上存在两个较大的构造坡折带,分别受沧东断层和大张坨断层控制(图7).这种结构导致水下扇砂体的分布呈多级状发育(图6).东北部新港地区水下扇的发育受海河新港断层的控制.该区沙三一亚段时期断层的转换带控制砂体的走向,分割北大港潜山的具有走滑特征的断层是控制沉积物再分配的重要构造带.总体来看,沙三一亚段沉积期,歧口凹陷中部处于断陷盆地的裂陷幕时期,断层活动性强,在断层活动地区,水下扇沉积体系发育.在近岸一侧,以主干扇面和近端朵叶体为主,向盆地方向逐渐过渡为分支扇面水道和远端朵叶体;同时,主干扇面水道所携带的沉积物在远岸坡折带附近被再次搬运并形成新的水下扇沉积体系,在凹陷的中心部位沉积,其与近端的水下扇在成因,形态和岩性等方面基本相似,只是远岸水下扇体碎屑物颗粒相对较细.4结论与认识(1)歧口凹陷中部古近系沙三一亚段水下扇沉积体系内部可识别出扇面水道,非限制性朵叶体和开阔湖泊三种成因相组合,其中扇面水道由主干扇面水道和分支扇面水道两种成因相构成,非限制性朵叶体由近端朵叶体和远端朵叶体两种成因相构成.(2)在水下扇沉积体系中,其在宏观上呈楔状体直接伸入到湖相泥岩中;主干扇面水道切割非限制性朵叶体,将沉积物向盆地内部输送,在断裂坡折带其所携带的沉积物可能在重力作用下再次得到强化,形成新的扇面水道和非限制性朵叶体;分支扇面水道多发育于远端朵体上部,其呈透镜状被开阔湖泊泥岩所包围.(3)沙三一亚段歧口凹陷中部处于断陷盆地的裂陷幕,在构造坡折带或陡坡带,由于断层活动等的影响,在半深湖一深湖背景形成水下扇沉积体系.参考文献(References):陈纯芳,郑浚茂,王德发.2001.板桥凹陷沙三段沉积体系与物源分析.古地理,3(1):55—62.陈守建,李荣社,计文化,赵振明,孟勇,史秉德.2007.昆仑造山带晚泥盆世沉积特征及构造古地理环境.大地构造与成矿学,31(1):44—51.陈仲勤.1985.黄骅坳陷早第三纪沙河街组三段沉积环境分析.海洋地质与第四纪地质,5(2):37—5O.程立华,吴胜和,宋春刚,闰海军.2008.黄骅坳陷马东地区古近系重力流水道相储层特征研究.西安石油大学学报(自然科学版),23(6):33—41.侯艳平,朱德丰,任延广,庄新国.2008.贝尔凹陷构造演化及其对沉积和油气的控制作用.大地构造与成矿学,32 (3):300—307.金振奎,邹元荣,张响响,蒋春雷.2002.黄骅坳陷古近系沙河街组湖泊碳酸盐沉积相.古地理,4(3):11—18.赖婉琦,顾家裕.1984.渤海湾含油气盆地中的浊积岩.沉积,2(4):47—56.李廷辉,梁惠兰,胡永军,常德双,孔凡东,姚以泰,赵春段. 2005.关家堡滩海区近岸水下扇体研究及勘探意义,4O (5):561—564.孙永传.1980.水下冲积扇——一个找油的新领域.石油实验地质,2(3):32—41.王华,白云风,黄传炎,严德天,刘彦博,陈思,向雪梅,廖计华,夏存银,赵淑娥.2009.歧口凹陷古近纪东营期古物源体系重建与应用.地球科学——中国地质大学学报,34(3):448—456.吴小红,吕修祥,加东辉,滕玉波,赖维成.2009.辽中凹陷东营组重力流发育机制及沉积构成.西南石油大学(自然科学版),31(4):18—23.徐振中,陈世悦,姚军,王永诗.2008.济阳坳陷中生代构造活动与沉积作用的时空关系.大地构造与成矿学,32 (3):317—325.严德天,王华,王家豪,王清晨.2008.黄骅坳陷沙河街组层序地层样式及隐蔽圈闭预测.中国矿业大学,37 (1):30—37.严德天,王华,肖敦清,王家豪,廖远涛.2007.黄骅坳陷中部沙三段沉积体系分析.石油勘探与开发,34(3):328—334.张服民,简宗渝.1981.黄骤盆地早第三纪沉积史与环境特征.石油与天然气地质,2(2):141—156.张萌,田景春.1999,近岸水下扇的命名,特征及其储集性. 岩相古地理,19(4):42—52.Catuneanu0,HancoxPJ,CairnerossBandRubidgeBS. 2002.Foredeepsubmarinefansandforebulgedeltas:Oro—genicoff—loadingintheunderfilledKarooBasin.JournalofAfricanEanhSciences,35(4):489—502.GallowayWE.1998.Siliciclasticslopeandbaseofslopedepo—sitionalsystems:Componentfacies,stratigraphicarehitec—tureandclassification.AAPGBulletin,82(4):569—595. RiehardMandBowmanM.1998.Submarinefansandrelated depositional:Variabilityinreservoirarchitectureandwire—linelogcharacter.MarineandPetroleumGeology,15:821—839.528犬’斟谴名成矿il}第34卷ArchitectureoftheSubaqueousFanDepositionalSystemin theFirstSub-memberofthePaleogenicSha3Memberin theMiddleoftheQikouSagRONGHui,XIAODunqing,BAIXiaoniao’,WANGShuxiang,SUNJianingandDUYumei(1.MOEKeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResources/FacultyofE arthResources,ChinaUniversityofGe—osciences,Wuhan430074,Hubei,China;2.ResearchInstituteExplorationa ndDevelopment,PetroChinaDagangOilfieldCompany,死nnjin300280,China)Abstract:Thesubaqueousfandepositionalsystemdevelopedinthefirstsub-memberofthePaleogenicSha3mem-berisanimportantoil-bearingreservoirinthecenteroftheQikousag.Basedon integratedwellcore,drilling,seismic,andlabanalysis,threetypesofgeneticfaciesassociationswereidenti fiedinthesubaqueousfandeposi?tionalsystems,i.e.,feederchannel,unconfinedlobe,andlakedeposit.Thefee derchannelswereformedwithtwotypesofgeneticfacies,i.e.,mainfeederchannel,distributaryfeederchann e1.Theunconfinedlobescomposeoftwotypesofgeneticfacies,i.e.,proximallobesanddistallobes.Thesedimen tsweretransportedtothebasin throughthemainfeederchannelsthatcuttheproximallobes,andmighthavebe endistributedbythegravityintheslope-breakzoneandformednewfeederchannelsandunconfinedlobes.Distr ibutaryfeederchannelsusuallydevel—opedintheupperpartofthedistallobesandsurroundedbymudstoneintheopen lake.Analysisoftheregional backgroundandbiologicaldatashowthatthecentralpartoftheQikousagwasi nchasmicstagewhenitreceivedthe firstsub—memberofPaleogeneSha3membersediments.Thefaultactivityi ntheslope—breakzoneresultedinsuba—queousfandepositionalsystemsdevelopedinthesemi—deeplake.Keywords:Qikousag;paleogene;Sha3member;subaqueousfan。

第45卷 第1期Vol.45, No.1, 77‒862016年1月GEOCHIMICAJan., 2016收稿日期(Received): 2015-03-19; 改回日期(Revised): 2015-05-09; 接受日期(Accepted): 2015-06-08 基金项目: 国土资源部公益性行业科研专项经费项目(201211060)作者简介: 张念礼(1991–), 男, 硕士研究生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。

E-mail: zhangnl1991@ * 通讯作者(Corresponding author): LI Shuang-lin, E-mail: lishuanglin5335@; Tel: +86-532-80778389渤海湾盆地歧口凹陷及其邻区海底沉积物酸解烃地球化学异常特征及其成因类型张念礼1,2,3, 李双林2,3*, 程日辉1, 龚建明2, 王建强2(1. 吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春 130061; 2. 青岛海洋地质研究所, 山东 青岛 266071; 3. 国土资源部 海洋油气资源与环境地质重点实验室, 山东 青岛 266071)摘 要: 为查明渤海湾盆地歧口凹陷及其邻区海底沉积物酸解烃地球化学异常特征及成因类型, 并探讨异常区与深部油气的关系以及构造对异常区分布的影响, 对研究区100个站位进行了地球化学柱状样取样, 获得100组酸解烃和52组酸解烃碳同位素数据。

结果表明, 各站位酸解烃含量均具有甲烷(AC 1)＞乙烷(AC 2)＞丙烷(AC 3)＞丁烷(AC 4)＞戊烷(AC 5)的特点, 饱和烃指标之间决定系数达0.7以上, 表明这些组分可能具有相同的来源。

对数据的分析表明, 研究区烃类气体的成因类型总体上属于热成因, 微生物对饱和烃的贡献有限。

根据计算得出的异常下限圈定了4个AC 1和4个AC 2异常区。

C 1/(C 2+C 3)-C 2/(C 3+C 4)图解表明, 研究区深部油气属性应该为凝析气或油。

大庆石油地质与开发Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing2023 年 10 月第 42 卷第 5 期Oct. ，2023Vol. 42 No. 5DOI ：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202301049渤海湾盆地南堡凹陷沙河街组一段泥页岩微观孔隙特征及其主控因素秦德超1 汤济广1，2胡美玲3 张玥1 冯涛1（1.长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100；2.非常规油气省部共建协同创新中心，湖北 武汉430100；3.中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北 任丘062552）摘要： 为阐明渤海湾盆地南堡凹陷沙河街组一段湖相页岩的微观孔隙结构，深化泥页岩储集性能认识，通过氩离子抛光扫描电镜、恒速压汞及低温氮气吸附实验等方法，对沙一段泥页岩微观孔隙结构进行深入研究。

结果表明：沙一段泥页岩储层储集空间以粒间孔、晶间孔、粒内孔、溶蚀孔及微裂缝为主，部分储集空间被有机质充填，发育少量有机质溶孔；储层微米级孔隙以大孔隙（孔隙半径≥100 μm ）和微小孔隙（孔隙半径<50 μm ）为主，纳米级微孔隙以微孔（孔隙半径<10 nm ）为主；喉道以粗喉道、细喉道和微细喉道为主，非均质性较强；受地层异常高压及脆性矿物含量的影响，泥页岩储层岩石脆性较强，裂缝较发育，物性较好，有利于后期的页岩油气开采；由于泥页岩有机质成熟度较低，部分烃类物质滞留于储层中，堵塞了部分孔隙，降低了孔喉连通性。

研究成果可为南堡凹陷页岩油有利区的优选提供理论依据。

关键词：喉道；孔隙；泥页岩；页岩油；孔喉结构；沙一段中图分类号：TE122.2+3 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）05-0047-10Micro⁃pore characteristics and its main controlling factors of shale inSha 1 Member of Shahejie Formation in Nanpu Sag of Bohai Bay BasinQIN Dechao 1，TANG Jiguang 1，2，HU Meiling 3，ZHANG Yue 1，FENG Tao 1（1.School of Geosciences ，Yangtze University ，Wuhan 430100，China ；2.Cooperative Innovation Center ofUnconventional Oil and Gas ，Yangtze University ，Wuhan 430100，China ；3.Research Institute of Exploration and Development ，PetroChina Huabei Oilfield Company ，Renqiu 062552，China ）Abstract ：In order to clarify micro -pore structure of lacustrine shale in Sha 1 Member of Shahejie Formation in Nan‑pu Sag of Bohai Bay Basin ， and to deepen the understanding of shale reservoir performance ， micro -pore structure of shale in Sha 1 Member is finely characterized by means of argon -ion polishing SEM ， constant -rate mercury intru‑sion and low -temperature nitrogen adsorption experiments. The results show that reservoir space of shale reservoir in Sha 1 Member of Shahejie Formation is mainly composed of intergranular pores ， intercrystalline pores ， intragranu‑lar pores ， dissolution pores and microfractures. Some reservoir spaces are filled with organic matter ， developing small amount of organic matter dissolved pores. Micron -scale pores in reservoir are mainly macropores （pore radius≥100 μm ） and micropores （pore radius<50 μm ）. Nano -scale micropores are dominated by micropores （pore radius<收稿日期：2023-01-31 改回日期：2023-05-15基金项目：“十三五”国家科技支撑计划项目“大型油气田及煤层气开发”子课题“我国含油气盆地深层油气分布规律与资源评价”（2017ZX05008-006）。

第35卷第3期2023年5月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.35No.3May 2023收稿日期：2022-05-09；修回日期：2022-07-20；网络发表日期：2022-10-12基金项目：中国石油天然气股份有限公司前瞻性与基础性重大科技项目“不同类型大气田（区）成藏主控因素及领域评价”（编号：2021DJ0605）资助。

第一作者：曾旭（1987—）男，中国石油大学（北京）在读博士研究生，高级工程师，研究方向为非常规油气地质、含油气盆地分析。

地址：（102249）北京市海淀区学院路中国石油勘探开发研究院。

Email ：**********************。

文章编号：1673-8926（2023）03-0040-11DOI ：10.12108/yxyqc.20230304引用：曾旭，卞从胜，沈瑞，等.渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙三段页岩油储层非线性渗流特征［J ］.岩性油气藏，2023，35（3）：40-50.Cite ：ZENG Xu ，BIAN Congsheng ，SHEN Rui ，et al.Nonlinear seepage characteristics of shale oil reservoirs of the third memberof Paleogene Shahejie Formation in Qikou Sag ，Bohai Bay Basin ［J ］.Lithologic Reservoirs ，2023，35（3）：40-50.渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙三段页岩油储层非线性渗流特征曾旭1，2，卞从胜1，沈瑞1，周可佳2，刘伟1，周素彦3，汪晓鸾3（1.中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油大学（北京），北京102249；3.中国石油大港油田公司，天津300280）摘要：通过高压压汞与低温气体吸附实验，结合核磁共振在线检测系统和驱替实验，对渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙三段页岩油储层的渗流特征进行了研究。

渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙一段物源—沉积体系重建吕琳;焦养泉;吴立群;鲁超;荣辉;汪小妹【摘要】采用布格重力异常手段宏观地区分物源区和沉积区,根据重矿物特征分析物源区位置及影响范围,依据地震反射特征识别物源运移方向,通过砂分散体系精细分析和表征物源—沉积体系特征,并利用岩石地球化学资料进一步佐证物源—沉积体系分析。

综合研究表明,渤海湾盆地歧口凹陷沙一段时期存在五个物源区,分别为葛沽物源、小站物源、增福台物源、钱圈物源和北大港潜山物源。

葛沽物源为板桥次凹提供沉积物,且沉积物主体呈两支向歧口主凹进一步推进;小站物源、增福台物源和钱圈物源影响范围较小,均呈两支进入板桥次凹;北大港潜山物源为歧北次凹提供沉积物,向马棚口和高尘头地区推进时物源频繁分叉。

综合岩芯、录井、测井和古生物等沉积成因标志,认为板桥次凹发育扇三角洲沉积体系,歧口主凹和歧北次凹发育深湖浊流体系。

%Accoding to the characteristics of the Bouguer gravity anomalies,the source and deposition areas were macroscopically distinguished in this paper.Based on the characteristics of heavy mineral,the location and extent of the source areas were described.In addition,the direction of the sources were determined on the basis of seismic reflection characteristics.Furthermore,the characteristics of provenance-sedimentary system were finely pictured by the distribution of sandbody,and could be further verified through geochemical characteristics.Different ways exerted respective superiority,and various means revised each other,the provenance-sedimentary system of the first member of the Paleogene Shahejie Formation in the Qikou sag of the Bohai bay basin was reconstructed by these ways.The results suggestedthat,there were five sources in the first member of Shahejie Formation in the Qikou sag,that were Gegu source,Xiaozhan source,Zengfutai source,Qianquan source and Beidagang buried hill source.The Gegu source was the largest source in the Qikou sag,the direction was overall the northwest to southeast,it provided sediments for Banqiao sag,and the sediments were further promoted into Qikou sag mainly in two directions but terminated at the downthrow wall of the Qizhong fault,the migration direction of the source location evolved from the southwest to the northeast in the first member of the Shahejie Formation,but the scale of the migration is small.The Xiaozhan source developed along Xiaozhan to Baishuitou area,the extent was small,the sediments were promoted into Banqiao sag in SSE and SE,the migration direction of the source location evolved from northeast to southwest.The scale of the Zengfutai source was limited which was influenced by the Dazhangtuo fault,the sediments filled into the Banqiao sag,and the source location migrated along northeast.The location of the Qianquan source was unstable,the migration direction of the source location evolved from west to northeast,the extent of migration was large scale,the sediments were promoted into Banqiao sag in two directions.The sediments of the Beidagang buried hill source were carried to the Qibei sag along the downthrow wall of the Gangxi and Gangdong fault and extended to the Zhangbei fault which showed from northwest to southeast,and being frequent bifurcation when impelled into Mapengkou and Gaochentou bined with well cores,drilling,logging and paleobiology,it showed that Banqiao sag developed fan delta sedimentarysystem which was controlled by the Cangdong fault,that included fan delta plain,fan delta front and front-fan delta.The Qikou sag developed deep-lake turbidite sedimentary system which was influenced by the strong activity of Changlu fault,it was involved from the sandbody of the fan delta sedimentary system which controlled by the Gegu source.The Qibei sag developed deep-lake turbidite sedimentary system located in the background of the semi deep-lake and deep-lake controlled by the Gangxi and Gangdong fault.The distribution of sedimentary system was obviously influenced by the direction,shape and extent of the source area.The research proved that this comprehensive analysis of multi-methods was effective for the reconstruction of provenance-sedimentary system.【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】10页(P629-638)【关键词】歧口凹陷;沙一段;物源—沉积体系【作者】吕琳;焦养泉;吴立群;鲁超;荣辉;汪小妹【作者单位】中国地质大学资源学院,武汉430074;中国地质大学资源学院,武汉430074 中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室,武汉430074;中国地质大学资源学院,武汉430074;中国地质大学资源学院,武汉430074;中国地质大学资源学院,武汉430074;中国地质大学资源学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TE121.3物源-沉积体系重建是含油气盆地分析中的一项重要工作,在确定物源区位置、性质、沉积物搬运路径和整个盆地的沉积作用、构造演化以及储层品质评价等方面都具有重要的意义[1,2]。

歧口凹陷构造成因类型陈宪保【摘要】歧口凹陷埋藏深度深,剩余资源量多,勘探潜力大,具备了形成大型油气田的石油地质条件.歧口凹陷典型构造成因类型分为构造成因和坡折成因两种,构造成因分别为差异沉降和断块掀斜构造、重力滑脱褶皱构造、走滑扭动构造三种成因,坡折带成因分别为构造坡折带、断裂坡折带、挠曲坡折带、沉积坡折带、侵蚀坡折带、古地貌坡折带构造六种成因.%Qikou sag of Dagang oilfield is located very deeply beneath the earth,and there is more remaining resource,and great potential in exploration.It is very possible to find a large oil and gas fields in such geological structure.Genetic types of typical structure of Qikou sag can be divided into two:structural causes and slope break causes.Structural causes can be divided into three types:the differential settle-ment and tilt block structure,the gravitational decollement fold structure,and the strike-slip shear structure.Slope break belt causes can be divided into six types:the structure slope break belt,the fracture slope break belt,the deflection slope break belt,the sedimentary slope break belt,the erosion slope break belt,and the ancient landform slope break belt.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2015(025)006【总页数】5页(P59-63)【关键词】歧口凹陷;构造成因;坡折成因;坡折带【作者】陈宪保【作者单位】大港油田勘探开发研究院,天津大港 300280【正文语种】中文【中图分类】P5460 引言黄骅坳陷是渤海湾盆地的一个重要含油气盆地，是我国东部大型复杂富油气叠合盆地之一，总面积18 716 km2。

石油勘探与开发2019年10月PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.46 No.5 869 文章编号：1000-0747(2019)05-0869-14 DOI: 10.11698/PED.2019.05.06渤海湾盆地歧口凹陷滨海断鼻断-砂组合模式与油气成藏周立宏，韩国猛，董越崎，石倩茹，马建英，胡瑨男，任仕超，周可佳，王锦程，司维柳（中国石油大港油田公司，天津 300280）基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（2016ZX05006）摘要：基于地震、测录井等资料，以渤海湾盆地歧口凹陷滨海断裂下降盘的滨海断鼻为对象，开展断裂特征、砂体展布及断-砂组合与油气成藏分析，揭示断陷湖盆断裂发育区的油气富集规律。

研究结果表明，滨海断鼻新生代构造特征具有东西分带性，西段断裂主体区构造简单，东段帚状断裂区构造复杂，发育多组断裂。

断裂演化的差异控制了砂体的空间展布，砂体在断鼻中段顺港东断裂下降盘的断槽带呈大面积连片分布，形成顺向型断-砂组合模式，而断鼻东段断裂活动时期较晚，砂体受古地貌控制呈多期次北南向指状展布，与断裂匹配形成垂向型断-砂组合模式。

断裂与砂体、油源及盖层的配置关系决定了油气的垂向输导能力、平面展布及纵向分布特征，在断鼻中段及东段分别形成了单条主断裂供烃-断砂顺向匹配-多层系立体含油和断裂系复式输导-断砂垂向匹配-条带状叠置含油两种油气成藏模式，控制了滨海断鼻油气分布和富集程度的差异。

图10表3参48关键词：渤海湾盆地；歧口凹陷；滨海断鼻；控砂机制；断-砂组合；油气成藏；控藏机理中图分类号：TE122.1 文献标识码：AFault-sand combination modes and hydrocarbon accumulation in Binhaifault nose of Qikou Sag, Bohai Bay Basin, East ChinaZHOU Lihong, HAN Guomeng, DONG Yueqi, SHI Qianru, MA Jianying, HU Jinnan,REN Shichao, ZHOU Kejia, WANG Jincheng, SI Weiliu(Dagang Oilfield Company, PetroChina, Tianjin 300280, China)Abstract:Based on seismic and logging data, taking the downthrow fault nose of Binhai fault in Qikou Sag as the object of study, we analyzed fault characteristics, sand body distribution, fault-sand combinations and hydrocarbon accumulation to reveal the hydrocarbon enrichment law in the fault-rich area of fault depression lake basin. The results show that the Binhai Cenozoic fault nose is characterized by east-west zoning, the main part of the western fault segment is simple in structure, whereas the broom-shaped faults in the eastern segment are complex in structure, including several groups of faults. The difference of fault evolution controls the spatial distribution of sand bodies. The sand bodies are in continuous large pieces in the downthrow fault trough belt along the Gangdong Fault in the middle segment of the fault nose, forming consequent fault-sand combination; whereas the fault activity period of the eastern part of the fault nose was later, and the sand bodies controlled by paleogeomorphology are distributed in multi-phase north-south finger-shaped pattern, forming vertical fault-sand combination pattern matching with the fault. The configuration between faults and sand bodies, and oil sources and caprocks determine the vertical conductivity, plane distribution and vertical distribution of oil and gas. Two oil and gas accumulation modes, i.e. single main fault hydrocarbon supply-fault sand consequent matching-oil accumulation in multi-layers stereoscopically and fault system transportation-fault sand vertical matching-oil accumulation in banded overlapping layers occur in the middle and eastern segments of the fault nose respectively, and they control the difference of oil and gas distribution and enrichment degree in the Binhai fault nose.Key words:Bohai Bay Basin; Qikou Sag; Binhai fault nose; sandstone development mechanism; fault-sand combination; oil and gas accumulation; reservoir control mechanism引用：周立宏, 韩国猛, 董越崎, 等. 渤海湾盆地歧口凹陷滨海断鼻断-砂组合模式与油气成藏[J]. 石油勘探与开发, 2019, 46(5): 869-882.ZHOU Lihong, HAN Guomeng, DONG Yueqi, et al. Fault-sand combination modes and hydrocarbon accumulation in Binhai fault nose of Qikou Sag, Bohai Bay Basin, East China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2019, 46(5): 869-882.870 石油勘探与开发·油气勘探Vol. 46 No.50 引言陆相断陷盆地以构造特征复杂、砂体展布空间变化快为典型特征[1-3]，油气的富集程度受断裂活动[4-6]、砂体展布[7-10]、沉积体系[11-15]等多因素共同控制与影响。