辽河东部凹陷辫状河三角洲沉积体系发现及其意义

樊爱萍　杨仁超　韩作振　蔡国刚　李春华

摘要：为查明辽河坳陷东部凹陷古近系有利储集相带类型和分布规律，以钻井剖面、测井曲线分析、岩心观察和粒度分析为基础，对东部凹陷古近系沉积体系进行了全面研究。确定东部凹陷西部斜坡带具备辫状河三角洲的形成条件，并确定了辫状河三角洲沉积体系发育范围和层位，识别了辫状河三角洲沉积亚相及微相。研究认为，东部凹陷古近系辫状河三角洲沉积体系与构造活动具有很好的耦合性，河流入口常位于构造传递带内，断层带常为沉积(亚)相分界，构造坡折带为碎屑沉积物有利堆积场所，辫状河三角洲前缘砂体为最有利的储集相带。

关键词：辽河坳陷；东部凹陷；古近系；辫状河三角洲；沉积体系

中图分类号：TE212.3文献标识码：A

前言

辫状河三角洲(也称辫状三角洲)是由辫状河体系(包括河流控制的潮湿气候冲积扇和冰水冲积扇)前积到停滞水体中形成的富含砂和砾石的三角洲，其辫状分流平原由单条或多条底负载河流提供物质，是介于粗碎屑的扇三角洲和细碎屑的正常三角洲之间的一种特殊的三角洲类型，从而将辫状河三角洲从扇三角洲中分离出来，对于储层预测具有重要的理论和现实意义。

辽河坳陷东部凹陷位于渤海湾盆地东北隅，郯庐断裂从东部凹陷穿过，多级断裂构造将东部凹陷塑造为NE走向的狭长凹陷，长轴约130km，短轴平均仅为25km，面积约3000km²。东部凹陷构造位置特殊、凹陷狭长、断层复杂、岩浆活动频繁、沉积相带窄、相变快，复杂的石油地质条件使储层预测和油气勘探的难度较大。因此，对沉积体系的认识将直接关系该区油气勘探开发。辽河坳陷东部凹陷古近纪岩相古地理研究发现，辫状河三角洲沉积体系在东部凹陷西部斜坡带广泛发育，突破了前人关于该区古近系沉积体系的认识，扩大了储层预测和油气勘探范围。

1沉积背景特征

东部凹陷辫状河三角洲沉积体系沉积区距中央凸起物源区一般为10～20km，盆地坡度一般小于10m／km，以岩浆岩和变质岩为主体的中央凸起母岩区可为东部凹陷提供大量的碎屑物质。古气候资料分析表明，古近纪东部凹陷为亚热带温暖潮湿一半干旱气候，古气候条件十分利于辫状河三角洲发育，中央凸起低山一丘陵地带可发育多条河流体系。古近纪东部凹陷构造活动频繁，在区域伸展作用背景下，发育多条SE倾向正断层，将工区塑造为多级断裂分割的较宽缓斜坡。山区河流冲出山口后，由于坡度降低，流速减缓，大量碎屑物质在山口堆积，形成冲积扇。由于西部斜坡带地形较宽缓，加之冲积扇与湖泊间为宽缓的冲洪积平原所分割，难以形成扇三角洲。冲积扇末端，辫状沟道不断分叉、汇合，逐渐演化为辫状河。辫状河流进入东部凹陷湖泊后，形成广泛分布的辫状河三角洲沉积体系。因此，东部凹陷西部斜坡带具备发育辫状河三角洲沉积体系的条件。

2辫状河三角洲沉积体系

2.1辫状河三角洲平原

辫状河三角洲平原亚相主要由分流河道和河漫滩组成，潮湿气候条件下可有河漫沼泽沉积。高度的河道化、持续深切的水流、良好的侧向连续性是平原亚相的典型特征。分流河道沉积以杂色、粒粗沉积为主，分选较差、不稳定矿物含量高，底部发育冲刷充填构造。分流河道充填物宽厚比较大，剖面呈透镜状，沉积岩性以大型交错层理、平行层理砾岩、砂岩及块状砂砾岩较常见。

辫状河三角洲平原沉积与辫状河沉积具有继承性，不同之处在于辫状分流河道数目增加，分流河道是辫状河三角洲平原亚相内最主要的沉积类型，构成主要的地貌单元，较河漫滩也更为发育。分流河道沉积岩性主要由含砾砂岩、中一粗粒砂岩组成，单层砂体常具向上变细正粒序，但受多期辫状分流河道切割叠置影响，测井曲线上常表现为齿化的钟形。存半干旱气候条件下，河漫滩发育紫红色泥质沉积物。

2.2辫状河三角洲前缘

辫状河三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道、河口坝、远沙坝、席状砂和分流间湾等沉积微相(图1)。

(1)水下分流河道是三角洲平原辫状河道在水下的延伸部分，是辫状河三角洲的主体沉积之一，沉积物粒度较细，其他沉积特征与辫状河道极为相似。整体上向上粒度变细，单砂体厚度减薄，测井曲线上常表现为齿化的钟形。

(2)河口坝是水下分流河道携带的砂质载荷由于流速降低在河口处形成的沉积。一方面，由于流体能量较强，辫状分流河道入湖后并不立即发生沉积作用，而是在水下继续延伸一段距离，因此。河口坝多发育于离湖岸线较远处；另一方面，由于辫状河三角洲通常由湍急洪水或山区河流控制，水下分流河道迁移性较强，河口稳定较差，难以形成正常三角洲前缘的大型河口坝，故辫状河三角洲前缘河口坝往往不发育或发育规模较小。沉积岩性主要为砂岩，也可见含砾砂岩和粉砂岩，垂向上常呈下细上粗的反粒序，砂体内部发育平行层理和交错

(3)远沙坝与河口坝为连续沉积，位于河口坝的末端。相比河口坝沉积，远沙坝沉积砂体厚度较薄，岩性较细，多为细砂岩和粉砂岩。

(4)席状砂为三角洲前缘连片分布的砂体，形成于波浪作用较强的沉积环境。为先期形成的水下分流河道、河口坝等砂体被较强的波浪改造，发生横向迁移，并连接成片形成席状沉积。沉积砂体一般为粒度较细的砂岩、粉砂岩，常与泥岩互层，颗粒分选性和磨圆度较好，测井曲线上常呈指状。

(5)分流间湾沉积以悬浮沉降为主，沉积岩性一般为暗色泥岩，含粉砂泥岩及含泥粉砂岩，常发育水平层理和小型沙纹层理。河道间沉积泥岩中常夹漫溢成因孤立砂体，岩性变化较大，含砾砂岩至粉砂岩均有可能，砂岩结构成熟度一般较低。

2.3前辫状河三角洲亚相

前辫状河三角洲沉积主要为深色泥岩和粉砂质泥岩，可见水平层理。当辫状河三角洲前缘沉积速度较快时可形成滑塌成因浊积砂砾岩体，常被包裹于前辫状河三角洲或湖湘泥质沉积中。前三角洲沉积厚度一般较小，储集砂体相对不发育，测井曲线一般较平直，或表现为微齿化的漏斗状。

3沉积相带分布

通过对东部凹陷古近系地震剖面解释、典型井测井曲线和岩性剖面分析、岩心观察、岩性统计分析及系列岩相古地理编图，结合区域构造背景、构造演化特征及古气候变迁研究结果，认为辽河坳陷东部凹陷辫状河三角洲沉积体系的主要发育于古近系沙河街组沙三上亚段、沙一段和和东营组东二段。

3.1沙三上亚段

沙三七亚段辫状河三角洲沉积主要发育于西部斜坡带北部，铁匠炉一大湾北部一茨愉坨一彰驿站一带。经历沙三巾段沉积期的大规模湖侵作片J之后，随着伸展构造活动趋于微弱，基底下沉缓慢，陆源碎屑沉积体系不断向盆地内部拓展，湖泊水体不断萎缩，来源于中央凸起带的冲积扇逐渐过渡为辫状河，辫状河直接进入湖盆，形成辫状河三角洲沉积。沙三上亚段辫状河三角洲沉积砂岩一般粒

度较粗，沉积厚度较大，砂岩厚度一般为100～200m，为东部凹陷主要有利储集相带之一。

3.2沙一段

东部凹陷辫状河三角洲沉积在沙一段沉积期进入盆地腹地后，由于坡度进一步变缓，冲积扇逐渐演变为辫状河沉积。因构造传递带常为地势低洼之处，放河流入湖口常位于构造传递带内。因断层附近坡降较大，沿断层走向方向常常为沉积最为发育：沙一下亚段沉积期，湖泊水体较浅，湖泊范围较小，辫状河三角洲沉积主要分布于铁匠庐一大湾一朱家房子一老观坨一肖寨门一带；沙一中亚段沉积期，随着基底的下沉，发生较大规模湖侵，辫状河三角洲沉积在西部斜坡带广泛分布，新开、黄金带、于楼、热河台、茨榆坨等地也均发育较大规模辫状河三角洲沉积；沙一上亚段沉积格局与沙三中亚段基本一致，但随着盆地充填作用的不断进行，湖泊水体逐渐变浅，以进积沉积作用为主的辫状河三角洲的沉积规模较大。

3.3东二段

东营组二段沉积期，盆地在强烈的走滑作用下，基底再次发生沉降，湖侵作用再次发生。东一期普遍发育于西部缓坡带的辫状河流体系，受湖侵作用的影响，垂向相变为辫状河三角洲，造成本期辫状河三角洲沉积体系在东部凹陷西部斜坡董家岗以北地区再次发育，主要分布于董家岗、铁匠庐、大湾、老观坨、茨榆坨及头台子等地。

4沉积模式

辽河坳陷东部凹陷西部斜坡带辫状河三角洲沉积体系广泛发育，总结其发育模式如图2所示：来自中央凸起的山区河流首先在山口形成冲积扇，(亚)相的分界处。多级正断层产生的构造斜坡带增加了沉积物可容纳空问，使碎屑沉积物多堆积于靠近构造传递带附近的斜坡带上。陆相滨浅湖沉积中，由于湖泊水体较浅，可容纳空间较小，辫状河三角洲可以快速向前推进，加之湖水范围受构造运动、古气候、物源供给等多重因素影响，湖泊的范围在较长的地质历史中常发生较大规模的进退转换，故辫状河三角洲前缘砂体可以延伸较远，尤其在湖泊相对枯水期，辫状河三角洲前缘常能延伸形成较大规模的鸟足状建设性三角洲。

5地质意义

辫状河三角洲沉积体系的发现，对于辽河坳陷东部凹陷古近系油气勘探、开发具有重要的指导意义。①与扇三角洲相比，辫状河三角洲发育规模较大，砂体分布范围广，砂体厚度大，拓展了东部凹陷储集砂体的预测范围，扩大了勘探靶区；②辫状河三角洲有相对稳定的河口，砂体分布范围易确定，勘探风险相对扇三角洲较低；③辫状河三角洲沉积岩性以砂砾岩、粗粒砂岩为主，与扇三角洲相比，辫状河三角洲沉积砂岩分选好，磨圆度高，杂基含量少，成分成熟度高，储层物性好，储层评价表明，东部凹陷辫状河三角洲沉积砂体一般为I类储层，辫状河三角洲前缘砂体则以IA类为主，是东部凹陷古近系最为有利的储集相带。

6结论

(1)辽河坳陷东部凹陷西部斜坡带断裂构造活动较强，地形坡度宽缓，湖岸线距离中央凸起物源距离较大，加之亚热带温暖潮湿一半干旱型古气候，使东部凹陷西部斜坡带具备了广泛发育辫状河三角洲沉积的有利条件。

(2)沉积相研究表明，辽河坳陷东部凹陷古近系辫状河三角洲由三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲亚相组成，发育分流河道、河漫滩、水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂和分流间湾等沉积微相，并确定了其沉积模式。

(3)沉积相分布研究表明，东部凹陷辫状河三角洲主要发育于古近系沙河街组沙三上亚段、沙一段和东营组东二段，平面上，主要分布于靠近中央凸起带的西部斜坡带。

(4)东部凹陷古近系辫状河三角洲沉积体系的发现突破了前人关于该区沉积体系为扇三角洲的传统认识，从而扩大了储层预测和油气勘探的范围，为进一步的勘探、开发工作指明了方向。

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编辑董志刚