霸县凹陷文安斜坡沙河街组一、二段物源综合分析

黎 苗，吴东胜，何富贵 （长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100）

物源分析在确定沉积物物源位置及沉积物搬运路径、评价储层品质等方面具有重要作用［1-2］。经过多年勘探，霸县凹陷文安斜坡共发现了7套含油层系，其中有4套位于浅层渐新统地层中，前人对此开展了多项研究［3-5］，但对渐新统物源供给和流向方面缺乏相关探讨。为此，笔者对霸县凹陷文安斜坡沙河街组一、二段物源进行综合分析，为其地质研究提供参考。

1 区域地质背景

霸县凹陷位于冀中坳陷东部凹陷带中部，为受牛东断层活动控制的西断东超、西深东浅的继承性断陷盆地，凹陷走向为北东向，面积约5600km2［3］。文安斜坡位于冀中坳陷霸县凹陷东部，东邻大城凸起，西与霸县洼槽及马西-鄚州洼槽相邻，向南延伸到饶阳凹陷的南马庄构造带，向北以里坦断层与武清凹陷和杨村斜坡相隔。文安斜坡整体构造背景为箕状区域性西倾断陷缓坡［4］，形成于基底断块的继承性翘起作用，古近纪时期文安斜坡为一继承性构造沉积斜坡，自南向北发育4个宽缓的北西向鼻状构造，受区域沉积和构造发育控制，鼻状构造背景上沉积坡折带和挠曲坡折带发育。该区下第三系发育东营组和沙河街组地层，东营组顶界与馆陶组呈不整合接触，沙河街组内部发育沙一段上底界、沙一段下底界、沙二段底界等3个Ⅲ类层序界面。研究表明，沙一上亚段主要为辫状河沉积，沙一下亚段发育湖泊相，沙二段则为辫状河三角洲相。

2 重矿物特征

根据22口井457个砂岩样品的重矿物鉴定分析，沙河街组一、二段常见的重矿物有锆石、电气石、金红石、磁铁矿、赤褐铁矿、黑云母、磷灰石、柘榴子石、绿泥石、硬绿泥石、锐钛矿、绿帘石、角闪石、辉石等。统计资料表明，重矿物组合在该研究区具有普遍性，主要为 “锆石＋电气石＋金红石”组合，其在稳定重矿物中占有较大比例，其次为磁铁矿、赤褐铁矿，而绿泥石、角闪石、石榴子石、绿帘石、锐钛矿的百分含量较低。总体而言，对该研究区影响较大的母岩类型为岩浆岩，变质岩影响较小。由于重矿物组合具有相似性，而母岩不同的沉积物具有不同的重矿物组合，所以重矿物组合是物源变化极为敏感的指标。根据不同沉积时期水平方向上重矿物种类和含量变化的情况，可推测沉积物质来源的方向［5］。

1）重矿物ZTR指数特征 重矿物稳定系数是指重矿物中稳定重矿物的含量，其中最常用的为ZTR指数 （即极稳定矿物 “锆石＋电气石＋金红石”的百分含量），ZTR指数由小到大的方向指示物源方向［6］。因此，根据重矿物的ZTR指数可大致确定其搬运方向与搬运距离，从而判断物源方向。依据现有的重矿物资料分析，绘制了目标层沙河街组一、二段的重矿物ZTR指数等值线图 （见图1）。研究区沙一上亚段ZTR指数介于5%～15%之间，且向北东方向减小 （见图1（a））；沙二段ZTR指数介于5%到18%之间，且向北东和南东方向减小 （见图1（b））。

2）不稳定重矿物分布特征 沙河街组一、二段不稳定重矿物 （辉石＋角闪石）含量的平面等值线图如图2所示。沙一上亚段不稳定重矿物等值线展布比较规律，其指数介于5%～80%之间，且向北东方向递增 （见图2（a））；沙二段不稳定重矿物等值线有不同程度的向南转移，指数介于5%～50%之间，且向北东和南西方向递增 （见图2（b））。

图1 重矿物ZTR指数等值线图

图2 不稳定重矿物 （辉石＋角闪石）含量

3 砂岩岩矿特征

碎屑组分及其组合特征与物源区关系密切。在搬运过程中，随着搬运距离的增加，碎屑组分中的石英含量逐渐增加，长石和岩屑的含量逐渐减少，岩石的成分成熟度和结构成熟度增高［7］。该研究区沙一上亚段主要岩性为长石岩屑砂岩，在其西部分布有一定范围的岩屑长石砂岩，其中沙一下亚段的西部局部有小范围的长石砂岩，北部为大范围的岩屑砂岩，而沙一上亚段则在东部分布有小范围的岩屑砂岩（见图3（a））。与之形成鲜明对比的是，沙二段主要岩性为岩屑长石砂岩，其东部有大面积的长石砂岩分布，在中部以及北部有局部长石岩屑砂岩 （见图3（b））。

综上所述，由东向西砂岩岩性分区表现为岩屑砂岩→长石岩屑砂岩→岩屑长石砂岩→长石砂岩，显示沉积物来源于东部方向。

图3 霸县凹陷文安斜坡岩性分区图

4 石英含量特征

石英抗风化能力强，既抗磨又难分解，在大部分岩浆岩和变质岩中其含量较高，是碎屑岩中发布最广的一种碎屑矿物。石英在搬运过程中与稳定重矿物相似，其百分含量随着搬运距离的增加而升高［8］。沙一上亚段石英含量在11%～45%之间，且向东和北东方向减小，同时在南部出现了小范围的低值（见图4（a））；沙二段石英含量在16%～48%之间，并主要向北东方向减小，而南部出现局部高值是受来自西南方向的次要物源的影响 （见图4（b））。

图4 文安斜坡砂岩石英含量平面等值线图

5 岩屑含量分布特征

岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体，虽然由于岩石的成分、结构等因素的影响，使其风化稳定性存在着较为明显的差异，但总的来说，岩屑抗风化能力弱，易分解破碎，其百分含量随搬运距离的增加而降低，即沿着物源方向岩屑含量百分比呈递减变化［8］。沙一上亚段中岩屑含量在35%～68%之间，分别向北西方向、北北东方向递减 （见图5（a））；同理，依据等值线形态判断，认为沙二段则受东北方向及东部物源的影响，其次受到南南东方向物源的影响 （见图5（b））。

图5 霸县凹陷文安斜坡岩屑含量分布图

6 结 论

1）文安斜坡东部大城凸起为该区沉积的补给区，母岩类型以岩浆岩为主，变质岩影响较小。

2）文安斜坡沙河街组一、二段主要发育北东、南东2个物源入口，其中主要物源分布于文安斜坡北东部 （文安城以东地区），次要物源分布于南东部 （长丰镇以东区域）。

［1］姜在兴．沉积学 ［M］．北京：石油工业出版社，2003．

［2］赵红格，刘池洋 ．物源分析方法及研究进展 ［J］．沉积学报，2003，21（3）：409-411．

［3］高仁安，霸县凹陷文安斜坡构造特征与圈闭评价研究 ［D］．北京：中国地质大学 （北京），2010．

［4］龙小军，胡望水，李涛，等 ．霸县凹陷文安斜坡断裂特征研究 ［J］．石油地质与工程，2011，25（2）：5-8．

［5］王建瑞，刘趁花，郭永军，等 ．冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡潜山油气成藏模式与勘探发现 ［J］．海相油气地质，2012，10（1）：35-40．

［6］周健，林春明，李艳丽，等 ．苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区古近系戴南组物源分析 ［J］．沉积学报，2010，28（6）：1117-1125．

［7］张立强 ．饶阳凹陷新近系馆陶组物源方向分析 ［J］．吉林大学学报 （地球科学版），2012，33（2）：321-326．

［8］彭国亮，吴朝东 ．松辽盆地北部上白垩统嫩江组二、三段物源分析 ［J］．北京大学学报 （自然科学版），2009，46（4）：44-50．