同沉积生长断层的控砂作用研究——以北部湾福山凹陷永安—白莲地区流沙港组一段为例

王 苗，黄传炎，左宗鑫，林正良，王保华

(1.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074；2.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126；3.中国地质大学(武汉) 资源学院，武汉 430074； 4.中国石化 石油物探技术研究院，南京 210014)

同沉积生长断层的控砂作用研究
——以北部湾福山凹陷永安—白莲地区流沙港组一段为例

王 苗1,2，黄传炎1,3，左宗鑫2，林正良4，王保华2

(1.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074；2.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126；3.中国地质大学(武汉) 资源学院，武汉 430074； 4.中国石化 石油物探技术研究院，南京 210014)

以高精度层序地层学、沉积学、构造地质学为指导，对福山凹陷流沙港组一段进行了沉积体系的精细研究以及同沉积断层的综合分析。总结出研究区流沙港组一段主要发育3种沉积体系类型：辫状河三角洲、扇三角洲和湖泊沉积体系，包括9种沉积微相。福山凹陷永安—白莲地区流沙港组一段同沉积断裂可划分为西部伸展调节断裂系、东部走滑调节断裂系和中部变换调节断裂系。中央调节断裂带两侧断层在流沙港组一段的差异性活动，导致地层厚度中心从早期到晚期具有一个自西向东迁移的过程。通过沉积体系时空演化规律分析得出，三角洲砂体展布范围在流沙港组一段也具有明显的自西向东迁移的过程。研究表明，同沉积断层对沉积体系展布具明显的控制性，并提出了3种断层控砂模式。

高精度层序地层；沉积微相；断裂控砂；流沙港组一段；福山凹陷；北部湾盆地

断裂控砂理论起源于层序地层学中陆架坡折对低位楔、低位扇砂体的控制，在此基础上出现了构造坡折带的概念，断裂坡折带控砂及构造变换带控源理论[1-5]。断裂控砂的机制在于同沉积断裂活动导致的古地貌差异，包括构造坡折带下方形成的可供沉积物堆积的可容纳空间，以及转换断层下盘的古地貌低地对物源供给水系起着汇聚和引导作用[6-7]。在伸展断陷盆地中，同沉积断裂活动形成的构造坡折带对层序发育、沉积体系域及砂体分布起着重要的控制作用；为调节伸展变形而形成的构造变换带影响入盆水系和沉积体系分布，控制着有利圈闭和油气聚集带的形成[8-20]。

福山凹陷永安—白莲地区发育花场油气田，油气资源富集，但由于区域地质条件复杂，地震品质较差，储层的发育部位认识不清，成为制约油气勘探的瓶颈。前人对福山凹陷流一段虽开展了一定的构造和沉积方面的研究[21]，但缺乏对流一段四级层序格架下构造—地层的综合研究。本次研究围绕以上问题，综合运用岩心、单井、地震资料，在构建的四级等时地层格架基础上，以四级层序为单位进行了沉积体系的精细研究以及断裂控砂的综合分析，对于寻找砂岩储层及岩性油气藏具有重要的指导意义。

1 地质背景

福山凹陷位于北部湾盆地东南部，为中新生代的次级裂谷型凹陷，受多期构造运动，区内断裂发育、构造复杂。凹陷西北以临高控盆断裂与临高凸起相接，东部以长流断裂与云龙凸起相接，南部为海南隆起，整体呈现北断南超的箕状断陷[21]。研究区永安—白莲地区位于福山凹陷中东部，发育花场油气田，是福山凹陷重要的含油气构造带[22-23](图1)。

凹陷内古近系地层从老到新为长流组，流沙港组及涠洲组，其中流沙港组为福山凹陷油气重点勘探目的层位。在前期研究中，利用地质和地球物理资料，运用层序地层学的方法，进一步将流沙港组(Els)划分为3个三级层序，从老到新为流三段(Els1)、流二段(Els2)、流一段(Els3)，每个层序进一步划分为低位域(LST)、湖扩域(EST)和高位域(HST)。

2 沉积体系类型及发育演化特征

2.1 沉积体系类型

通过对福山凹陷永安—白莲地区岩心、单井、地震资料的综合分析，在研究区流一段识别出辨状河三角洲沉积体系、扇三角洲沉积体系和湖泊沉积体系。

2.1.1 辨状河三角洲沉积体系

辨状河三角洲沉积体系在福山凹陷流一段广泛发育，包括辨状河三角洲平原、前缘亚相，取心井主要位于前缘亚相。沉积微相类型包括水下分流河道、河口坝、远砂坝、前缘滑塌体沉积(图2a-e)。

图1 福山凹陷构造纲要据参考文献[23]修改。

以花场地区W117井为例进行岩心—单井沉积相综合分析，认为该井流一段发育辨状河三角洲前缘相。岩心观察表明该井2 768.3～2 773 m岩性主要为灰白色细砂—中砂岩，砂质较为纯净，平行层理发育，夹薄层黑色泥质纹层及脉状层理；在测井曲线上该段的自然伽马曲线及深感应电阻曲线均呈现出中幅漏斗型特征。综合岩心及测井曲线特征认为，该段为河口坝沉积微相。

2.1.2 扇三角洲沉积体系

福山凹陷流一段扇三角洲主要分布在研究区东部金凤—白莲地区，包括扇三角洲平原辫状河道充填—越岸沉积、平原重力流沉积、前缘滑塌性水下重力流(图2g-i)。

2.1.3 湖泊沉积体系

2.2 沉积体系发育演化特征

通过对岩心、测井、地震相以及砂分散体系的综合分析，结合前人研究资料，以四级层序为单元编制了沉积微相平面展布图(图3)，总结出研究区流一段沉积体系在时空演化中具有以下特征：

(1)研究区包括三大物源体系：南部海南隆起为主要物源，在整个流一段沉积期，沉积物供给充足，在永安、花场地区形成大范围的辫状河三角洲沉积；东北部云龙凸起为次要物源，在长流断裂下降盘形成扇三角洲沉积；花场北部地区在流一段也持续有少量沉积物供应，形成小规模的扇三角洲沉积。

图2 福山凹陷流一段沉积体系典型岩心照片

a. 辨状河三角洲前缘河口坝及远砂坝，W10井，深度为2 203.3 m，下部为灰白色细砂岩，分选磨圆较好，中部为褐红色泥岩夹薄层细砂岩，见水平纹理，上部为黑色泥岩夹薄层粉砂岩，见小型波状纹理；b. 辨状河三角洲前缘河口坝，W8井，深度为2 657.0 m，为灰白色细砂岩，反粒序，见中型交错层理；c. 辨状河三角洲前缘水下分流河道，W8井，深度为2 662.8 m，底部为含砾杂色粗砂岩，中上部为棕黄色粗砂岩，正粒序，平行层理发育；d. 辨状河三角洲前缘滑塌体，W8井，深度为2 664.3 m，黑灰色泥岩夹黄褐色粉砂岩，见滑塌变形构造；e. 辨状河三角洲前缘滑塌体，W105井，深度为2 202.8 m，下部为灰黑色泥岩，中部为黄褐色粗砂岩，上部为灰白色细砂岩与灰黑色泥岩互层，见滑塌变形构造；f. 半深湖，W105井，深度为2 203.3 m，为黑色碳质泥岩夹植物茎干化石；g. 扇三角洲平原辫状河道充填—越岸沉积，W6井，深度为2 525.0 m，下部为灰色细砂岩夹一褐色泥砾，中部为褐黑色粉砂质泥岩互层，波状纹理发育，上部为灰色中细砂岩；h. 扇三角洲平原重力流，W6井，深度为2 538.6 m，灰色中砂岩为主，混杂透镜状灰白色中细砂岩脉体，褐色—黑褐色泥质团块和条带，包卷变形层理发育；i. 扇三角洲前缘滑塌性水下重力流，W104井，3 070.4 m，黑色泥岩局部夹细砂岩，见滑塌变形构造以及脉状层理

Fig.2 Typical core photos of sedimentary systems in 1st member of Liushagang Formation, Fushan Sag

图3 福山凹陷永安—白莲地区流一段四级层序沉积相展布

3 不同断裂体系的控砂特征

研究区流一段沉积时期发育3套断裂体系：第一类为伸展调节断裂系，由临高断层所派生，主要位于凹陷西部地区，包括美台断层和永安背斜上对掉的正断层，走向近东西向，是一组主体呈张性特征的正断裂组合；第二类为走滑调节断裂系，由长流断裂所派生，主要位于东部长流断层下降盘中金凤及白莲地区，断层走向为北东东向，是一组主体呈北掉且具压扭性质的正断层组合，平面上呈现出梳状断层组合特征；第三类为变换调节断裂系，位于凹陷内花场地区，走向为北北西向，是由差异伸展作用形成同时具走滑性质。中央斜向变换带两侧断层活动性在不同阶段呈现出差异性，西部美台断层早中期活动性一直较强，末期有所减弱；而东部白莲地区走滑调节断裂早期活动性较弱，晚期有所增强，地层厚度表现为从早期到晚期厚度中心自西向东迁移。

西部永安地区断层在剖面(图4a)上的形态为向北下降的断阶，主干断裂为美台断裂，其断距及在平面上的延伸范围均较大；地震剖面表现为，在美台断裂下降盘地震同相轴增多，地层厚度明显增大；岩心揭示主要为辫状河三角洲前缘相，由大套灰黑色泥岩夹薄层细砂岩，美台断层上升盘岩心揭示为辫状河三角洲平原相，由大套杂色砂砾岩和泥岩组成，因此，美台断裂控制着沉积亚相的分布范围。中部花场地区地层在剖面(图4b)上总体呈宽缓背斜，左翼较右翼陡倾，核部具地垒构造，地层厚度呈现出中间薄，两边厚的特征；根据钻井中砂岩百分含量统计显示，近南北向的斜向变换断层控制着砂体的展布范围，该断层下降盘砂岩百分含量明显高于上升盘。东部白莲地区走滑调节断层在剖面(图4c)上表现为向北掉的断阶，断面较陡，在流一段沉积晚期，断层下降盘一侧地层厚度明显增大，地震剖面上表现为前积地震相，高位扇三角洲砂体顺着东西向调节断层向盆内推进；砂岩百分含量图揭示，该断层控制砂岩展布范围，即砂岩百分含量高值集中在断层下降盘。

图4 福山凹陷典型剖面断层形态

图5 福山凹陷流一段构造古地貌单元组合样式及其对沉积砂体的控制作用

综上所述，研究区流一段3套同沉积断裂体系对沉积体系展布特征具有明显的控制性(图5)。西部大型东西向断裂——美台断裂控制着沉积亚相，沿断层北侧(下降盘方向)为辫状河三角洲前缘亚相，南侧(上升盘方向)为平原亚相。中部花场地区北西—南东向的调节断裂起着物源入口的作用，使砂体呈斜向运移。东北部由长流断裂走滑作用派生出的近东西向次级断层控制着该地区扇三角洲体系的展布，表现为砂体沿着断层向盆内不断推进。

4 结论

(1)研究区流沙港组一段主要发育3种沉积体系：辨状河三角洲沉积、扇三角洲沉积和湖泊沉积。包括9种沉积微相，分别为辨状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝、远砂坝、前缘滑塌体沉积，扇三角洲平原辫状河道充填、越岸沉积、重力流沉积，扇三角洲前缘滑塌性水下重力流沉积，半深湖湖泊沉积。辨状河三角洲沉积体系位于南部斜坡带，是最主要的沉积体系类型；扇三角洲沉积体系位于白莲北部及花场北部陡坡带地区；湖泊沉积体系主要位于花东至白莲北部地区。

(2)研究区流沙港组一段同沉积断裂可划分为西部伸展调节断裂系、东部走滑调节断裂系和中部变换调节断裂系。这3套同沉积断裂体系在流一段活动性强，对沉积体系的展布范围具有较强的控制作用。另外，东西部断裂体系的差异性活动，导致地层厚度中心、沉积体系展布从早期到晚期具有一个自西向东迁移的过程。

(3)提出了3种不同断裂体系对砂体展布特征的控制模式：永安地区多级断阶带控砂——西部美台断裂控制辫状河三角洲平原与前缘亚相；花场地区构造变换带控砂——调节断层起着物源入口的作用，控制沉积物运移方向；白莲地区走滑调节带控砂——近东西向次级断层控制着扇三角洲体系的展布形态。

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(编辑 黄 娟)

Controls of synsedimentary faults on sedimentary filling of 1st member of Liushagang Formation in Yongan-Bailian areas in Fushan Sag, Beibuwan Basin

Wang Miao1,2, Huang Chuanyan1,3, Zuo Zongxin2, Lin Zhengliang4, Wang Baohua2

(1.KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResourcesofMinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China; 2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China;3.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China;4.SINOPECGeophysicalResearchInstitute,Nanjing,Jiangsu210014,China)

The comprehensive analyses of the sedimentary systems and synsedimentary faults in the 1st member of the Liushagang Formation in the Fushan Sag were made based on high-resolution sequence stratigraphy, sedimentology and structural geology. 3 sedimentary systems were concluded including braided river delta, fan delta and lacustrine sedimentary system. 9 sedimentary microfacies were classified. The synsedimentary systems in the 1st member of the Liushagang Formation in the Yongan-Bailian areas of the Fushan Sag were divided into the western extending accommodation fault system, the eastern strike-slip accommodation fault system and the central transfer fault system. The differential activities of the faults on each side of the central transfer fault system resulted in the migration of formation thickness center, migrating from west to east in the 1st member of the Liusha-gang Formation. The space-time evolution regularities of sedimentary systems indicated that the main delta sand body also migrated from west to east in the 1st member of the Liushagang Formation. The development of synsedimentary faults controlled the distribution of sedimentary systems and 3 controlling patterns were concluded.

high-resolution sequence stratigraphy; sedimentary microfacies; fault-controlling sand body; 1st member of Liushagang Formation; Fushan Sag; Beibuwan Basin

1001-6112(2014)02-0194-06

10.11781/sysydz201402194

2013-05-20；

2014-01-22。

王苗(1985—)，女，硕士，助理工程师，从事沉积盆地分析研究工作。E-mail: wangmiaowx.syky@sinopec.com。

教育部“构造与油气资源”重点实验室开放基金(TPR-2010-12)资助。

TE121.3

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