渤海湾盆地黄河口凹陷明化镇组下段物源分析

李宣玥，尹太举 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

柯兰梅 （中石化石油物探技术研究院，江苏 南京210014）

李建平 （中海石油 （中国）天津分公司，天津300450）

渤海湾盆地黄河口凹陷明化镇组下段物源分析

李宣玥，尹太举 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

柯兰梅 （中石化石油物探技术研究院，江苏 南京210014）

李建平 （中海石油 （中国）天津分公司，天津300450）

针对目前黄河口凹陷物源体系发育特征不明确的问题，研究着重从构造背景分析与古水系特征、重矿物组合与ZTR参数变化规律、砂岩分异特征及泥岩颜色等4个方面入手，深入分析了黄河口凹陷明化镇组地层沉积期物源供给特征。结果表明：黄河口凹陷明化镇组沉积期受4个方向物源影响，分别来自于西北部的沙垒田凸起，东北部的渤南凸起，东南部的鲁西隆起，南部的垦东－莱北低凸起。深化物源供给体系认识对明确黄河口凹陷新近系主力层段明化镇组下段后期勘探开发具有重要意义。

黄河口凹陷；明化镇组下段；物源分析；重矿物

伴随近几年渤海海域新近系浅层勘探的不断深入，已经发现了多个油田，以新近系浅水三角洲相为主 （接近70%）。因此，加深对渤海海域浅水三角洲沉积体系的进一步研究对渤海海域的浅层勘探开发有着现实意义。其中黄河口凹陷是渤海海域的汇水中心，已有研究表明黄河口地区新近系存在大面积的浅水湖泊和浅水三角洲沉积。在黄河口凹陷勘探开发过程中，进行物源分析尤其是指出主要物源方向对沉积相及砂体展布规律研究都有重要意义［1］。笔者旨在通过一系列物源分析技术方法对黄河口凹陷明化镇组下段沉积时期的物源情况进行分析，为沉积相和砂体展布规律等研究奠定基础，从而为后期的浅层勘探开发指明方向。

1 区域地质

黄河口凹陷位于渤海海域的南部，北邻渤南凸起，南为莱北低凸起和垦东凸起，西接埕北低凸起、沙垒田突起，东临庙西凹陷、渤南凸起 （图1）。

根据渤海地区周缘现代水系分布、基岩分布特征、分水岭位置以及钻井资料，周培海将渤海海域周缘划分成14个古水系，而从目前水系分布与其古水系的对比看，具有较好的继承性。黄河口凹陷在新近纪沉积时，接受了东部庙岛水系、南部黄水河－界河水系、潍河水系以及西部古海河水系和古滦河水系所带来的沉积物。

从渤海海域周围的构造以及水系分布可以初步判断黄河口凹陷在新近系沉积时，存在东部、南部和西部方向的物源。东部的物源主要是来源于辽东地区，其通过庙岛水系，沉积物向凹陷中心推进；南部为鲁西和鲁东方向的物源，由黄水河－界河水系、潍河水系等将沉积物带入盆地内部；西部为燕山方向的物源，也有可能由古海河水系和古滦河水系将沉积物带入盆内［2，3］。

2 陆源重矿物特征

图1 黄河口凹陷地理位置图以及黄河口地区构造略图

在构造－古水系宏观分析的基础上，利用陆源碎屑重矿物组合特征分析划分物源区块，利用不同矿物含量的变化趋势指示物源搬运方向。黄河口凹陷明化镇组发育的重矿物主要包括锆石、金红石、电气石、石榴石、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、白钛矿、蓝晶石、绿帘石、十字石、榍石、角闪石、黄铁矿、重晶石、黝帘石、锐钛矿等，其中检测较多的为褐铁矿、石榴石、黄铁矿、磁铁矿；其次为电气石、绿帘石、绿泥石、白钛矿和锐钛矿。研究发现，在研究区内矿物的组合特征具有分区性 （图1，2）。

图2 黄河口凹陷明化镇下段组分区重矿物含量图

A区：渤1井、渤7井区，其褐铁矿和独居石的含量占明显优势，其次为石榴石、黄铁矿及褐铁矿，该区的重矿物组合主要有绿帘石－石榴石－十字石－黝帘石、磁铁矿－绿帘石、石榴石－锆石－电气石、黑云母－榍石，所对应的母岩类型为变质岩、中基性岩浆岩、沉积岩、酸性岩浆岩。第1种矿物组合的含量为21.2%，为该区主要的重矿物组合，反映了研究区的主要母岩为变质岩。

B区：渤8井、渤9井、渤10井、渤11井、渤12井区，则变为石榴石和黄铁矿的含量最高，其次为褐铁矿和磁铁矿，该区的重矿物组合为石榴子石－锆石－电气石、榍石－电气石－磁铁矿、绿帘石－石榴子石、角闪石－绿帘石－磁铁矿。第1种重矿物组合的含量为28.6%，反映的母岩为沉积岩，第2种组合的母岩为酸性岩浆岩，而第3种组合的母岩类型为变质岩，第4种组合反映的母岩为中基性岩浆岩。因此该地区的母岩为混合型，主要为沉积岩，其次为酸性岩浆岩、变质岩及中基性岩浆岩。

C区：渤13井、渤16井及渤17井区，重矿物以褐铁矿含量最高为特征，其次为绿帘石、磁铁矿、石榴石、黄铁矿，此外还见少量的角闪石、锆石、白钛矿、电气石、绿泥石、榍石。重矿物组合类型有绿帘石－石榴子石－角闪石、绿帘石－磁铁矿、石榴子石－电气石－锆石、榍石－电气石－角闪石。第1种组合占重矿物的30.8%，反映的主要母岩类型为变质岩，第2种组合为中基性岩浆岩，第3种组合反映的母岩类型为酸性岩浆，第4种组合的母岩为沉积岩。

D区：渤18井区，重矿物以黄铁矿及褐铁矿为主，其次为绿帘石、赤铁矿及少量的电气石、锆石、黝帘石及白钛矿。重矿物组合类型为绿帘石－黝帘石，因此，该重矿物组合反映的母岩类型为变质岩。

黄河口凹陷围岩中的沙垒田突起、渤海突起、埕子口突起在太古代－早元古代发育结晶岩系。岩性均为变质程度较高的花岗岩化、混合岩化作用强烈的混合岩——碎裂混合岩、眼球混合岩、黑云母花岗片麻岩等。在下古生界，沙垒田突起、渤海突起、埕子口突起发育白云岩、灰岩、白云质泥岩、粉砂岩等。中生界在渤海海域分布广、厚度大，西部地区 （包括沙垒田凸起及埕北低凸起）主要为一套陆相杂色碎屑岩夹煤层，如杂色砂砾岩，凝灰质砂砾岩夹紫红色、灰色、深灰色泥岩、煤核碳质泥岩；东部（包括渤南凸起）为一套火山岩，主要为安山岩、粗面安山岩、安山质凝灰岩、角山安山岩夹少量火山碎屑岩及薄层泥岩。鲁西隆起为一套巨厚的中深度变质岩，主要由片麻岩、变粒岩和角山岩组成，普遍遭受区域变质作用及混合岩化作用，形成了各种变质岩及混合岩。这与A、B、C、D区重矿物组合所判定的母岩类型有较好的对应关系，因此在明化镇组下段沉积期，研究区的A区为沙垒田突起提供物源；B区所对应的物源区为渤南凸起；D区的物源区为鲁西隆起；而C区推测其物源为垦东－莱北低凸起。

3 陆源重矿物ZTR指数分析

重矿物ZTR指数是指重矿物中最稳定的3种矿物——锆石 （Z）、电气石 （T）和金红石 （R）占透明重矿物中的百分含量。它代表重矿物的成熟度，是判别矿物成熟度的指标［4，5］。对黄河口凹陷明化镇组下段样品的重矿物统计，结果表明，ZTR指数低值区位于研究区东北部以及南部 （渤10井、渤18井等），均在10% 以下；而高值区处于西北及东南区域 （如渤3井、渤16井等），均在20% 以上，最高达44%。从西北方向ZTR指数从4%增大到12%，东南方向从3%增大到21%，ZTR指数增大和不稳定矿物含量减小，表明研究区西北部以及东南部各存在一支物源。而东北部以及南部的ZTR指数变化不明显，不具指示意义。

4 砂岩厚度及百分含量的平面分布

依据沉积序列和测井响应特点，黄河口地区明化镇组下段划分出5个四级层序，自上而下命名为SSⅠ、SSⅡ、SSⅢ、SSⅣ、和SSⅤ。经统计，明化镇组下段各个层位的岩心录井数据，并计算砂体厚度及砂岩百分含量，图3表示了黄河口凹陷明化镇组下段SSⅠ沉积旋回中砂岩厚度及砂岩百分含量平面分布的情况。

明化镇组下段SSⅠ旋回砂层组沉积期间，盆地内砂岩主体分别从西北部、东部以及南部向盆地中部推进。西北部区域分布有3个朵状砂体，在盆地东部及南部砂岩厚度呈东西向及南北向带状分布，最大厚度达50m（图3）。研究区西北部、东部及南部的砂岩百分含量较高，其中西北部最高，达到了40%，由此看来，SSⅠ旋回沉积时期物源主要来自西北部、东部以及南部方向。

明化镇组下段SSⅡ旋回砂层组沉积时期，西北方向砂体厚度增大，最大厚度达到60m，由西北向东南条带状分布，南部方向的砂体由南向北分为2个朵状向盆地内部延伸，并且延伸较远。该层的砂岩百分含量比SSⅠ旋回时期要高，在西北部最高达到50%，至东向西呈鸟足状分布，此时，西北方向的物源影响范围大，成为了主要物源。因此，在SSⅡ旋回时期，物源主要来自于西北部及南部方向。

图3 黄河口凹陷明化镇组下段SSⅠ旋回砂体厚度 （左）与百分比 （右）等值线图

明化镇组下段SSⅢ旋回砂层组沉积期间，盆地内部的砂体从西北部、东北部以及南部向盆地中心推进。该时期的西北方向砂体的发育规模较前两期要小，在东北方向出现条带状砂体。西北部的砂岩百分含量依然达到了最大值40%。在SSⅢ旋回沉积时期，研究区主要发育西北部、东北部以及南部物源。

明化镇组下段SSⅣ旋回沉积期间，砂体呈朵状从东北、东南、西北以及南部向盆地中心推进。西北部砂体进入盆地后分5支向盆地内部推进，顺东南方向洼陷中心厚度逐渐降低，并在洼陷北部再次形成一个高值区，厚度达到40m，而南面1支砂体的砂岩百分含量达到最大值40%。因此可以认为黄河口凹陷在明化镇组下段SSⅣ旋回沉积期间发育西北、东北、东南及南部物源。

明化镇组下段SSⅤ旋回沉积期间，西北部砂体的厚度以及百分含量都达到了最大，分别为50m及50%，东北部以及南部的砂体规模较之前都有所减小，显然西北物源的影响范围大，超过了南部以及东北部物源，成为该时期的主要物源。

5 泥岩颜色的平面分布

泥岩颜色能指示沉积环境的氧化－还原条件，通常与沉积物处于水上或水下环境及水体的深度有关［6］。一般来说，红色或棕色代表的是氧化环境，灰绿色代表的是弱还原环境，而黑色或深灰色代表的是强还原环境。

黄河口凹陷新近纪沉积时，特别是在中新世后期之后在盆地已基本填平补齐，形成一个统一的坳陷，盆地内原有隆起也经前期的剥蚀及盆地统一的沉降作用而与凹陷基本持平，盆地基本上成了一个连续、完整的沉降区，中间基本未被分隔。明化镇组下段就是在这一背景下缓慢沉降接受沉积的，因而水体很浅，泥岩颜色大多为红色色调。

明化镇组下段泥岩在研究区的西北、东南、东北以及南部有大范围的杂色、棕褐色区域，相对西北、南部区域，东北及东南部区域，杂色、棕褐色范围较小，表示可能在西北部存在着1个影响范围较小的物源，并且向盆地中心延伸，泥岩颜色逐渐变浅。从重矿物组合、ZTR指数、砂岩厚度、砂岩百分含量以及物源的继承性来看，泥岩颜色分析物源方向与之前的分析结果相符，显示了黄河口凹陷在明化镇组时期存在西北、东北、东南以及南部4个方向的物源。

6 结 论

1）利用构造背景和古水流的分析可以提供大致的物源方向，建立起大致的物源框架，初步判定研究区存在东部、西部以及南部3大物源。

2）通过重矿物类型和组合、ZTR含量变化趋势可用以确定物源搬运方向，可以得出黄河口凹陷在明化镇组下段沉积时期存在3个大的方向物源，分别来自西北部沙垒田突起，东部渤南凸起以及东南部的鲁西隆起，而南部推测还有来自垦东－莱北低凸起的物源。

3）而利用详细的岩石学分析特别是砂岩厚度展布及砂岩百分含量分布的分析对比，是判断黄河口凹陷地区物源方向的主要依据，肯定了来自西北、东部及南部的物源，同时还得出该凹陷东部物源分为东北部物源以及东南部物源。

4）泥岩颜色的平面分布可印证物源供给和搬运方向与古地理环境的关系，泥岩颜色分析物源方向与之前的分析结果相符，显示了黄河口地区在明化镇组时期存在西北、东部、东南以及南部4个方向的物源。

［1］王昌勇，郑荣才，王海红，等.鄂尔多斯盆地姬塬地区长6油层组物源区分析 ［J］.沉积学报，2008，26（6）：933～938.

［2］代黎明，李建平，周心怀，等.渤海海域新近系浅水三角洲沉积体系分析 ［J］.岩性油气藏，2007，19（4）：75～81.

［3］樊德华.黄河三角洲入海口地区近地表地层特征与沉积模式 ［J］.石油与天然气地质，2009，30（3）：282～286.

［4］Ramamohanarao T，Sairam K，Venkateswararao Y，et al.Sediment logical characteristics and depositional environment of Upper Gond－wana rocks in the Chintalapudi sub－basin of the Godavari valley，Andhra Pradesh，India ［J］.Journal of Asian Earth Sciences，2003，21 （6）：691～703.

［5］王明磊，张廷山，王兵，等.重矿物分析在古地理研究中的应用——以准噶尔盆地南缘中段古近系紫泥泉子组紫三段为例 ［J］.中国地质，2009，36 （2）：456～464.

［6］旷红伟，高振中，穆朋飞.准噶尔盆地夏盐凸起石南31井区下白垩统清水河组一段物源分析 ［J］.古地理学报，2008，10（4）：371～378.

Provenance Analysis of the Lower Member of Minghuazhen Formation in Huanghekou Sag of Bohaiwang Basin

LI Xuan－yue，YIN Tai－ju，KE Lan－mei，LI Jian－ping（First Author's Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jinzhou434023Hubei，China）

For determining the ambiguous problems of the provenance system of Huanghekou Sag，the characteristics of provenances of the lower member of Minghuazhen Formation in Huanghekou were analyzed by emphatically studying the geotectonic background，the ancient drainage systems，heavy mineral combination，ZTR parameter variation rules，differential of sandstone and mudstone colors.The results show that the depositional period of Minghuazhen Formation is influenced by provenances from four different directions，they come from Saleitian bugle in northwest，Bonan bugle in the southeast and Luxi bugle in the northwest and the Kendong－Laibei low bugle in the south.It is of great significance of deeply understanding the Neogene provenances system in the lower member of Minghuazhen Formation in Huanghekou Basin for oil exploration and development.

Huanghekou Sag；lower member of Minghuazhen Formation；provenance analysis；heavy mineral

TE121.3

A

1000－9752 （2012）02－0036－05

2011－10－12

国家自然科学基金项目 （41172106）。

李宣玥 （1988－），女，2008年大学毕业，硕士生，现主要从事储层沉积学方面的研究工作。

［编辑］ 宋换新