泌阳凹陷核桃园组古地貌恢复及其对沉积体系的控制

罗顺社，周 彪，段长江,孟 颖,刘 俊

泌阳凹陷核桃园组古地貌恢复及其对沉积体系的控制

依据三维地震数据体、钻井分层及声波时差数据，利用残留地层厚度和剥蚀量方法恢复了核桃园组各段的古地貌。分析结果表明，古地貌单元包括古隆起、下切沟谷、断槽沟谷、断裂转换带、陡坡断裂坡折带、沉积斜坡坡折带、凹陷；在构建完整物源供给系统的前提下,古地貌单元及其组合样式对沉积体系有着明显的控制作用，主要表现是在隆起-断槽沟谷-沉积斜坡坡折带-凹陷组合样式中，受断槽沟谷和沉积斜坡坡折带耦合控制，在斜坡坡折带上大规模的发育辫状河三角洲沉积；在隆起-下切沟谷-陡坡断裂坡折带-凹陷和隆起-断裂转换带-陡坡断裂坡折带-凹陷组合样式中，受下切沟谷和陡坡断裂坡折带控制，在沟谷下方发育规模和砂体展布方向不一的扇三角洲沉积体系，具有沟扇对应特征；在深凹区由于缺乏耦合的搬运通道,则发育半深湖沉积体系。

泌阳凹陷; 核桃园组; 古地貌; 古地貌组合样式; 沉积体系

1 区域地质概况

泌阳凹陷是我国东部地区南襄盆地中的一个小型凹陷，其基底属于秦岭褶皱带的褶皱基底，新生代由于受南部北西西向的唐河-栗园断裂和东部北东向的泌阳-栗园断裂的共同作用，形成了南陡北缓的扇形箕状断陷盆地。根据凹陷的古构造地貌特征和现今构造格局，可以将泌阳凹陷划分为南部陡坡带、中部深凹带和北部斜坡带。研究区内所钻遇的地层自上而下依次为第四系平原组、上第三系上寺组及下第三系廖庄组、核桃园组、大仓房组和玉皇顶组。研究层位核桃园组是湖盆相对稳定沉积时期，以较深湖相的泥岩、砂岩及白云岩沉积为主，根据岩石组合、沉积旋回及岩性特征，自上而下将核桃园组分为3段，即核一段、核二段和核三段(包括核三上亚段、核三下亚段)。

2 古地貌恢复

目前对古地貌恢复的研究大都停留在定性阶段，沉积记录资料越多则恢复精度越高，其成果表征是古地貌图，它是指盆地发育某一时期的某个界面上等深度线所表示的该界面表面凹隆状态图。古地貌恢复需要借助残留地层厚度、剥蚀厚度、压实校正和古水深等研究参数[1]，笔者主要进行残留地层厚度的求取和剥蚀量恢复。

2.1残留地层厚度求取

依据泌阳凹陷南部陡坡带的三维地震数据体及钻井分层数据,在Landmark软件中对核三下亚段、核三上亚段、核二段和核一段的顶底进行层位解释，然后在Doublefox 软件中进行变速成图得到各地层的残留地层厚度平面图(见图1)。

2.2剥蚀量恢复

泌阳凹陷充填沉积物主要为古近系核桃园组,在凹陷范围内核桃园组各段间基本为连续沉积,地层的剥蚀主要发生在古近纪与新近纪之间(即廖庄组沉积之后),因而只对廖庄组地层进行剥蚀量计算。首先对全区测井资料进行挑选，然后用测录井资料进行泥岩段识别，并截取相应的声波时差测井曲线段与深度交汇(见图2)，并做了相应的平面分布图(见图3)。

图1 泌阳凹陷南部陡坡带核一段-核三下亚段现今残留厚度平面分布图

图2 B76井深度与声波时差交汇图

图3 泌阳凹陷南部陡坡带廖庄组后期剥蚀量平面分布图

3 古地貌演化

3.1古地貌单元识别

古地貌单元包括古隆起、古坡折带、古沟谷、古断层和古凹陷等[2]。研究区识别的古地貌单元有古隆起、古坡折带、古沟谷及古凹陷。古沟谷包括断槽沟谷、下切沟谷和断裂转换带；古坡折带主要为陡坡断裂坡折带、沉积斜坡坡折带。古地貌演化分析表明，各单元的时空分布及其耦合关系是构造运动、地层沉积沉降和剥蚀压实综合作用的结果,其中构造运动占据十分重要的地位[3]。研究区核三下亚段至核一段是泌阳凹陷主断陷期的强烈断陷和断陷萎缩阶段，而不同的断陷阶段的古地貌特征有所差异。

3.2核三段古地貌特征

1)核三下亚段 核三下亚段沉积时期边界断裂活动强度大，山高水深，沉积物补给欠饱和-饱和，凹陷持续强烈下沉，北西向唐河-栗园以断裂活动为主,而北东向栗园-泌阳断裂活动较弱,主要起调节作用。古沟谷有6条,在南部为桂岸下切沟谷、平氏断裂转换带、杨桥下切沟谷，在东部为梨树凹、下二门下切沟谷，而在东北部为断槽沟谷(见图4)。古坡折带为受控断裂控制的桂岸、平氏、下二门陡坡断裂坡折带及东北部的沉积斜坡坡折带。

2)核三上亚段 核三上亚段沉积时期的构造运动跟核三下亚段基本相似，不过相对于核三下亚段，其沉降活动逐渐减弱。南部上升盘物源区大规模山体垮塌、滑坡，为湖盆沉积提供充足的物质基础，而断层下降盘的大幅度沉降则为陆源碎屑物质的堆积提供更多的可容空间，仍以北西向张性断裂为主，北东向断层在下掉过程中主要起调节作用。古沟谷有7条,在南部为桂岸下切沟谷、平氏断裂转换带、杨桥下切沟谷、栗园下切沟谷，在东部为梨树凹下切沟谷和下二门下切沟谷，而在东北部为断槽沟谷，其中南部古沟谷有向东摆动的趋势(见图5)。古坡折带为受控断裂控制的桂岸、平氏、杨桥、栗园、梨树凹、下二门陡坡断裂坡折带及东北部的沉积斜坡坡折带。

图4 核三下亚段古地貌与沉积体系匹配关系图

图5 核三上亚段古地貌与沉积体系匹配关系图

3.3核二段古地貌特征

核二段跟核三段一样，其边界断裂活动强度大，山高水深，沉积物补给欠饱和-饱和，凹陷持续强烈下沉，出现较深的湖沉积，不过核二段相对核三段沉降活动有所减弱。从核二段的古地貌与沉积体系匹配关系图上可以看出，古沟谷有6条,在南部为桂岸下切沟谷、平氏断裂转换带、杨桥下切沟谷、栗园下切沟谷，在东部为梨树凹下切沟谷，而在东北部为断槽沟谷(见图6)。

3.4核一段古地貌特征

核一段沉积时期为断陷萎缩阶段，湖泊水体变浅，边界断裂活动强度减弱，凹陷转为不均衡的缓慢抬升，沉积中心向东迁移。沉降中心由北西向转为北北东向，与盆地东缘断层近于平行。古沟谷有6条,在南部为桂岸下切沟谷、平氏断裂转换带、杨桥下切沟谷、栗园下切沟谷，在东部为梨树凹下切沟谷，而在东北部为断槽沟谷(见图7)。古坡折带为受控断裂控制的桂岸、平氏、杨桥、栗园、梨树凹陡坡断裂坡折带及东北部的沉积斜坡坡折带。

4 古地貌对沉积体系的控制

古地貌及物源供给方式是影响沉积体系发育及分布的重要因素。不同类型和成因的古沟谷古坡折带和其他古地貌单元在时空耦合,组成面貌迥异的物源供给系统,从而影响沉积体系发育的类型、规模和展布特征等[4]。研究区核桃园组各段识别出的古地貌的组合样式有隆起-下切沟谷(或断槽沟谷)-陡坡断裂坡折带(或沉积斜坡坡折带)-凹陷、隆起-断裂转换带-陡坡断裂坡折带-凹陷。在隆起-下切沟谷(或断槽沟谷)-陡坡断裂坡折带(或沉积斜坡坡折带)-凹陷组合样式中，泌阳凹陷东北部一带受断槽沟谷和沉积斜坡坡折带耦合控制，沿着断槽的方向在斜坡坡折带上发育大规模的辫状河三角洲沉积，砂体延伸较远，沉积体系规模和展布在整个核桃园组基本相似(图4～7)。在隆起-下切沟谷(或断槽沟谷)-陡坡断裂坡折带(或沉积斜坡坡折带)-凹陷组合样式中，桂岸、杨桥、栗园及东部的梨树凹(东部的下二门和南部的桂岸、杨桥)下切沟谷与下方陡坡断裂坡折带耦合,顺着沟谷的方向在陡坡坡折带上发育扇三角洲沉积。物源区沟谷的分布及其侵蚀时期影响了沉积相类型和规模，其南部的陡坡坡折带扇体的延伸方向受到该区沟谷方向的制约，导致核三下亚段-核一段扇体的延伸方向呈北西方向逐渐向东过渡的趋势。核三段、核二段南部的平氏地区构成最大的物源供给系统，其古地貌组合样式为隆起-断裂转换带-陡坡断裂坡折带-凹陷，断裂转换带的输送能力明显强于其他类型的沟谷，导致该沉积系统中发育的扇三角洲沉积体系延伸，分布范围广泛，扇三角洲沉积体系在陡坡断裂坡折带及凹陷沉积扇三角洲前缘(图4、5)。核一段由于北西向的唐河-栗园断层活动减弱，北东向的栗园-泌阳断层活动大大增强，对沉积作用发挥主控作用，东部的梨树凹陡坡坡折带上发育扇体规模比核二段有所增大(图6、7)。中部安棚一带由于缺乏耦合的搬运通道,构建不了完整的物源供给系统,其对应的深凹区域则发育半深湖、深湖滨浅湖沉积体系。

图6 核二段古地貌与沉积体系匹配关系图

图7 核一段古地貌与沉积体系匹配关系图

5 结 语

在明确地层剥蚀类型和恢复方法的基础上, 依据三维地震数据体、钻井分层及声波时差数据，利用残留地层厚度和剥蚀量方法恢复了核桃园组各段的古地貌。恢复的古地貌特征表明, 研究区可识别的古地貌组合样式包括隆起-下切(或断槽)沟谷-陡坡断裂坡折带(或沉积斜坡坡折带)-凹陷、隆起-断裂转换带-转换构造坡折带-凹陷、隆起-断槽沟谷-沉积斜坡坡折带-凹陷。核桃园组古地貌与沉积体系的对应关系表明，沉积体系的类型、规模和展布等均严格地受古地貌的控制,在能够构建完整物源供给系统的前提下,不同的古地貌组合分别发育相应的沉积体系。因此，古地貌单元及其组合样式对沉积体系和储层的预测和识别具有重要的指导作用。

[1]赵俊兴, 陈洪德, 时志强.古地貌恢复技术方法及其研究意义——以鄂尔多斯盆地侏罗纪沉积前古地貌研究为例[J].成都理工学院学报, 2001,28 (3):260-266.

[2]吴贤顺，樊太亮.从古地貌谈层序格架中储层的发育规律[J].地球学报，2002,23(3)：259-262.

[3]王家豪，王华，赵忠新，等.层序地层学应用于古地貌分析——以塔河油田为例[J].地球科学，2003，28(4)：425-430.

[4]加东辉，徐长贵，杨波，等.辽东湾辽东带中南部古近纪古地貌恢复和演化及其对沉积体系的控制[J]. 古地理学报，2007，9(2)：155-166.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.007

P512.2

A

1673-1409(2012)04-N019-04

2012-02-16

罗顺社(1961-)，男，1983年大学毕业，博士，教授，现主要从事沉积学方面的教学与研究工作。