牛庄洼陷南坡沙三中亚段物源体系厘定

杨怀宇

(中石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015)

牛庄洼陷南坡沙三中亚段物源体系厘定

杨怀宇

(中石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015)

沙三段时期东营三角洲一直被认为是牛庄洼陷南坡的主物源体系，其南部是否存在物源通道一直存在争议。综合应用砂地比、岩石组分、重矿物及地化特征元素分析相结合，综合判别不同的物源体系特征。研究成果表明：牛庄洼陷沙三段物源体系主要为两个方向，一支为来自东部的东营三角洲体系，另一支来自南部的陈官庄三角洲体系。通过明确南部物源体系的分布范围的新认识，同时配合本区发育的多条近东西向断裂，这些对于研究区下一步构造-岩性油藏的勘探部署提出了新方向。

物源体系，聚类分析，沙三中亚段，牛庄洼陷南坡

牛庄洼陷南坡从沙三早期受到东营三角洲由西向东推进的影响，至沙三中期已控制该区成为沙三中沉积的主要物源[1-3]，受物源供给速率及古地形的影响，牛庄南坡地区砂岩沉积厚度不大，因此其南部缓坡的滨浅湖环境是否发育南部的物源体系一直存在疑问[4]，如果存在南部物源体系，两支物源是在哪些地区交汇一直认识不清。为此，笔者叠合多种物源方法来分析南部物源存在的可能性，由于南部物源配合本区发育的多条近东西向断裂易形成构造-岩性圈闭，因此南部物源的存在及其边界分析对于本区下一步勘探部署具有重要的指导意义。

1 地质背景

牛庄洼陷属于东营凹陷东南部的一个次级生油洼陷，研究区位于牛庄洼陷南部缓坡的广大地区，构造格局整体呈现为东南高，西北低的特点，本区主要发育近东西向断层，这些同生断层对于本区的沉积格局均具有一定的控制作用，但影响较小。沙三中时期来自东营三角洲由东向西推进的沉积体系在牛庄洼陷南部的宽缓斜坡背景的下倾部位沉积成为该区的主要物源体系，研究区南部是否存在供给量低的物源体系一直没有统一的认识，由于本区发育的多阶断裂切割南部物源砂体会进一步开拓本区的构造-岩性油藏的勘探，因此南部物源存在性分析及分布范围亟需深入细化研究。

2 物源分析方法及其结果

2.1 岩石学特征

研究区主物源方向来自较远的东营三角洲，其沉积物碎屑组分的成分成熟度与来自南部的物源体系存在不同，通过统计研究区的沙三中亚段砂岩的石英、长石、岩屑及反映母岩的变质岩岩屑含量发现，来自东部的砂岩成分成熟度（石英含量/（长石含量+岩屑含量））较高，另外从变质岩岩屑含量来看，来自南部广饶凸起的陈官庄三角洲（南部物源）含量较高，表明物源区母岩中含变质岩成分较高，另外从南部物源体系的碎屑组分分布来看，其物源方向存在南部与东南部两个分支方向向北及西北方向推进的特点（图1）。

图1 牛庄洼陷南坡沙三中岩石组分物源分析图

2.2 重矿物含量及分布模式

由于母岩携带的重矿物含量及其稳定性都存在不同，因此不同母岩区的碎屑岩具有不同的重矿物组合，且距离物源区越远的稳定重矿物含量较高。重矿物由于其稳定性强、耐风化，能较全地保留母岩沉积物的特征，在物源分析中具有重要作用[5-7]。

研究区选取的重矿物种类有锆石、电气石、石榴石、钛磁铁矿、黑云母、绿帘石、角闪石、榍石、金红石、十字石。由于重矿物含量数据点较少，目前有牛1、牛2、牛3、通4和通10这5口井的资料，归纳来看研究区重矿物分布特征概括为2种模式：一种是“双峰型”，表现为锆石、石榴石含量高于30%，其它矿物含量小于10%，该类分布在陈官庄以北地区，结合碎屑组分研究成果，认为是东部物源重矿物分布模式（图2a）；另一种是多峰型，表现为锆石、石榴石、钛磁铁矿、绿帘石含量为10-40%，其它矿物含量小于5%，该类分布于陈官庄以东地区，认为是南部物源重矿物分布模式（图2b）。

图2 牛庄洼陷沙三中物源体系重矿物分布模式

2.3 特征元素比值及其分布特征

碎屑岩中地化特征元素在搬运和沉积作用中含量较为稳定，由于受母岩化学性质的影响，其元素特征相关性较好，在沉积区与物源区具有一定的对比性，在物源分析中具有重要作用[5-7]。操应长、徐涛玉等2008年针对东营广利西地区沙四上亚段的研究中提出了V/Co、Mg/Mn、Ni/Co、Mn/Sr、Ba/Mn、Fe/K、Ba/Sr、Mg/ Ca、Al/Na、Mg/Al这10种特征元素比值计算可较好地反映物源体系特征。考虑到牛庄洼陷与广利西同属东营凹陷东部，同时其物源区具有一定程度的相似性，上述10个特征元素比值对本区的物源研究应能取得理想的研究成果。

本文特征元素数据来自于胜利油田地质科学研究院地质测试中心利用ICP-AES方法测定的砂岩样品中的微量元素作为物源示踪指标，综合特征元素特征可以看出，相似性较强的主要分布在两个区域，一种是东部区域内的低缓峰值型的模式（牛110、王542、王541、牛21、牛16和官10），另一种是南部区域内的三峰或四峰型的模式（官11、官117、官12、梁57、史135和牛116），这两种模式代表了截然不同的两个物源体系，其中东部来自东营三角洲物源，南部来自陈官庄三角洲物源。

2.4 物源体系厘定

基于研究区古地貌和沉积背景的研究基础上，笔者应用了碎屑岩石组分、重矿物含量及元素地球化学等方法对牛庄洼陷南坡地区的物源体系进行了厘定研究，综合以上几种研究方法将本区29口取芯井的物源分析数据表明，研究区总体上发育两种类型的物源体系，其中东部物源体系具有高石英含量、低长石含量、低变质岩岩屑含量，重矿物含量表现为双峰型，特征元素表现为低缓峰值型；南部物源体系表现为低石英含量、高长石含量、高变质岩岩屑含量，重矿物含量表现为多峰型，特征元素表现为低三峰或四峰型。由图3可以看出，两支物源体系在东部边界清晰，西部在牛2-牛100井区两支物源发生了交汇，结合沉积背景和钻井情况得知，该区是三角洲前缘滑塌浊积岩集中发育区，因此物源边界较为混乱，反映了两支物源在本处交汇的特点。

图3 牛庄洼陷南坡沙三中物源综合分析图

3 油气地质意义

牛庄洼陷南坡沙三中亚段发育的三角洲主体构造类油藏基本已探明，下步应以寻找构造-岩性类隐蔽油气藏为主要勘探任务，同时“寻找难度大，勘探部署方向不明确”是制约该类油藏的主要问题。本文上述综合应用多种物源分析方法，明确研究区东部及南部2支物源体系的分布范围，在此基础上，以沙三中4砂组2小层为例，该小层统计的砂岩等厚图圈定南部三角洲展布范围及厚度，同时配合本区发育的多条近东西向同生断层，可形成多个构造-岩性圈闭，初步估算圈闭面积4.5km2，预测储量规模400万吨。因此，搞清2支三角洲物源推进方向可指导三角洲构造-岩性油藏的精细勘探，为油田的增储上产做出贡献。

4 结论

（1）本文综合应用碎屑岩石组分、重物含量及元素地球化学等方法，明确牛庄洼陷南坡沙三中亚段物源体系特征，研究表明本区存在东部和南部2支物源体系，这2支物源在官10-牛116井区存在交汇。

（2）在明确物源体系分布的基础上，勾绘南部三角洲物源砂岩厚度配合本区发育的多条近东西向断裂，初步寻找构造-岩性圈闭面积4.5km2，预测储量规模400万吨。

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A

1003-5168(2014)04-0179-02

杨怀宇（1982—），男，汉族，安徽铜陵人，博士，中国石化胜利油田分公司地质科学研究院工程师，从事油气勘探生产研究工作。