西湖凹陷T-H区平湖—花港组湿地扇三角洲沉积研究

2015-09-12高雁飞

天然气技术与经济 2015年6期

仝燕傅恒高雁飞

（1.中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂第五油矿，黑龙江大庆 163000；2.成都理工大学，四川成都 610059；3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川成都 610059）

0 引言

东海陆架盆地西湖凹陷的T-H区（天外天、春晓及黄页区北部边缘区）沉积体系划分存在较大争议，主要有潮坪—三角洲沉积体系、河流三角洲沉积和辫状河三角洲沉积等几种观点［1-4］，初步分析几种划分方案认为：① 三角洲向海（或湖）能量减弱，而潮坪则反映向陆能量减弱，三角洲—潮坪沉积体系的划分方案使得西湖凹陷T-H区的潮坪低能带和三角洲高能带的位置混杂在一起，存在矛盾之处；② 河流三角洲沉积体系中的河流三角洲沉积相应存在河流作用，目前研究表明能够满足条件的古河流应为古长江，但已有学者对古长江汇入东海的时间进行了研究，认为古长江汇入东海的时间在中中新世或更晚［5］，始新世—渐新世东海陆架盆地就不存在一条能够提供西湖凹陷T-H区物源的古河流；③Mpherson，J.G.提出的经典辫状河三角洲概念，定义辫状河三角洲沉积与冰川有关，与冲积扇没有必然联系［6-8］；④ 根据赵澄林著沉积学原理，扇三角洲与辫状河三角洲的最大区别是辫状河三角洲侧向连接性好（几十到几千公里）［9］，研究区的（扇）三角洲侧向延伸较远；也有学者认为该区存在扇三角洲沉积体系［10］，但是扇三角洲又分为旱扇三角洲和湿扇三角洲，根据东海陆架盆地的较湿润的亚热带气候背景［11］，笔者认为研究区东海陆架盆地西湖凹陷的T-H区平湖—花港组可能存在湿地扇三角洲沉积体系，SQ3、SQ4应划分为湿地扇三角洲沉积体系，并探寻存在湿地扇三角洲沉积体系的证据。

1 研究区概况

研究区东海陆架盆地西湖凹陷是一个东陡西缓的箕形盆地（西—东“凹—凸—凹”分带，北—南“分块”构造的格局），西邻海礁—渔山隆起，东临钓鱼岛隆褶带，北、南分别与福江凹陷和基隆凹陷（钓北凹陷）相连［12］。T-H区位于西湖凹陷的西部缓坡带—盆地中部，主要为箕形盆地西部缓坡的斜坡带—平湖斜坡带南部、海礁湾斜坡带、天台斜坡带北部，以及中部的“中央反转构造带”的宁波构造—黄岩—天台构造。

2 湿地扇三角洲沉积体系划分依据

笔者以西湖凹陷始新统—渐新统亚热带沉积环境背景为基础，通过岩心资料的观察、粒度分析、岩矿成分资料整理分析、结构成熟度和成分成熟度分析、测井特征分析、地震相分析等方面研究，提出西湖凹陷T-H区SQ3、SQ4湿地扇三角洲沉积体系划分依据。

2.1 沉积环境

始新世—渐新世发生了古新世—始新世的极热事件（PETM）和渐新世的骤冷事件（Oi-1）重大气候事件，其中平湖—花港组沉积期间（约33.9 Ma）发生的骤冷事件（Oi-1）导致大气中CO2浓度继续减少并在渐新世末达到现今水平［11］32，另外东海陆架盆地西湖凹陷T-H区的孢粉化石整理研究发现平湖组以桤木粉属（Alnipollenites）为主，花港组以单（或双束）松粉属（Abietineaepioll／Pinuspoll）— 栎粉属（Quercoidites）为主，均为较喜温暖植物，说明东海西湖凹陷平湖—花港组沉积期 T-H区为较温暖的气候。通过对研究区的T-1井、T-GS1井样品的Fe2+／Fe3+分析，介于1～5的占32.3%，大于5的占64.4%，泥岩的颜色以灰色为主，未见大量的氧化色泥岩（图1、图3），说明研究区主要为还原环境［3，13］。从沉积环境上看，东海西湖凹陷 T-H区可能发育湿地扇三角洲沉积体系。

2.2 岩矿成分

通过对T-H区钻井样品的分选、圆度研究及典型井的岩矿成分分析，发现T-H区分选性为较差—中等，圆度为次棱—次圆，表明结构成熟度较低，岩矿成分鉴定与岩性定名可以看出长石等相对不稳定成分含量较高，表明成分成熟度较低［14］，且岩心观察见植物茎（图1），表明T-H区平湖—花港组为搬运距离短，距物源区较近的快速沉积，为湿地扇三角洲沉积体系存在提供进一步的证据。

2.3 岩心观察及粒度分析

1）取心井（10口）岩心观察［15］总结：① T区、C区：中砾岩，砾石成分为石英砾、变质岩砾、炭屑砾或泥质砾，砾径主要为1～5 cm，最大为6 cm，砾间充填石英质细砾和粗砂，顺层定向排列；中砂岩，局部含泥砾、含灰质或炭质纹层，见平行层理、楔状斜层理（交错层理）、大型板状斜层理，局部层理面充填炭质。细砂岩—粉砂质泥岩组成多个正旋回，见沙纹层理及同生变形构造，以及泥岩、炭质泥岩（图1）。② H区北部边缘区：中砾岩、砾石成分主要为石英砾、泥质砾，砾径主要为0.3～1.5 cm，最大为2 cm，圆度次棱—次圆；细、中砂岩，含泥砾、含炭化植物茎或条带，见同生变形构造，见小型—大型板状斜层理、平行层理；粉砂质泥岩，见同生变形构造，且泥砾定向顺序排列，泥砾颜色有红色和绿色。岩心观察总结可见T-H地区的平湖—花港组的砾岩较为发育，以粗粒沉积为主（图1）。

图1 东海陆架盆地西湖凹陷T-H（北部）平湖—花港组岩心照片图

2）粒度分析显示西湖凹陷T-H区的岩性以中—细砂岩为主，含砂砾岩、粗砂岩次之，以H区的H2-2S-1井为例（图2），见粗砂（0Φ～1Φ）、主体为中砂、细砂（1Φ～3Φ），极细砂（3Φ～4Φ）次之、细粉砂（5Φ～8Φ）再次之、含有粘土（＞8Φ），T-H区的平湖—花港组镜下鉴定的砂岩粒度主要为中—细粒砂岩（图3），与粒度分析的粒度以较粗的中、细砂为主相吻合。粒度概率曲线为较明显的湿地扇三角洲前缘的水下分流河道（二段式）粒度概率曲线［16］，跳跃总体与悬浮总体的交截点范围存在变化，一般在2.5Φ～3.5Φ，跳跃主体（可能存在少量0Φ～1Φ的滚动载荷）斜率较大反应分选差，悬浮总体分选也较差，存在混合过渡段，反应水流状态复杂［17］，结合岩心观察所见的大量砾石、平行层理及小型斜层理，应为扇三角洲前缘亚相。另外，T-C区重点井T-C1、T-C4、T-C2、T-C3、T-C5、T-1、T-2、T-3、T-4砂地比均大于50，尤其是T-C3的SQ4砂地比值为72、T-C2的SQ3砂地比值为67、T-2的SQ3砂地比值为68，进一步证明了T-H区的平湖—花港组SQ3、SQ4存在湿地扇三角洲沉积体系。

图2 东海陆架盆地西湖凹陷黄岩地区平湖—花港组粒度概率曲线图（H2-2S-1井）

2.4 岩性、电性特征

在层序地层研究［18］基础上，根据湿地扇三角洲微相的典型岩性、测井特征，识别出湿地扇三角洲平原亚相的分流河道微相，其岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩，测井曲线为底部突变的箱形或钟形。湿地扇三角洲前缘亚相的水下分流河道微相，其岩性主要为粉—细砂岩，测井曲线为底部突变的箱形或钟形，河口坝微相，其岩性主要为细砂岩，测井曲线为底部渐变顶部突变的漏斗形［19］。前湿地扇三角洲亚相的席状砂微相，其砂体厚度相对较薄，笔者将其定为前湿地扇三角洲席状砂。岩性主要为粉砂岩、泥质粉砂岩与泥岩互层，测井曲线为中幅指状或手套状。扇三角洲的沉积微相的岩性、电性特征较明显，有力地证明了T-H区平湖—花港组可能存在湿地扇三角洲沉积。

图3 东海西湖凹陷T-H区平湖—花港组薄片鉴定图

2.5 地震相分析

以西湖凹陷T-H区S06qy20a-93qy5测线为例，西湖凹陷平湖—花港组东侧D隆褶带主要发育近岸水下扇，见清晰的楔形体（研究区外，不做详细分析），西部缓坡带地震相分析见大量前积现象（图4），近西湖凹陷T-H区的西部隆起海礁—渔山隆起区前积特别发育，平湖组的三级层序SQ1、SQ2、SQ3均发育典型的叠瓦状前积，花港组的三级层序SQ4、SQ5、SQ6叠瓦状前积更发育，且规模较大，SQ4的叠瓦状前积同向轴延伸较远；向盆地方向前积也较为发育，平湖组的SQ1、SQ2、SQ3均发育近S形前积，前积同向轴延伸较远，花港组三级层序SQ4、SQ5见前积现象，但是规模相对较小，SQ6前积现象不明显，但是其向盆地方向整体加厚，说明前积可能发育（图4）。T-H区平湖—花港组由西向东（物源区向盆地）整体上前积发育［14］6551，结合岩心观察见大量砾岩、低成分成熟度、较低的结构成熟度及还原沉积环境。进一步证明研究区存在湿地扇三角洲沉积相，根据砂地比值，湿地扇三角洲沉积相应主要发育在平湖组的三级层序SQ3和花港组的三级层序SQ4。

图4 东海陆架盆地西湖凹陷平湖—花港组典型前积（箭头指向前积下倾向）图

3 结论

1）通过古生物分析、古气候研究、沉积环境分析及岩矿成分分析，发现东海陆架盆地西湖凹陷T-H区为亚热带湿润气候环境、还原沉积环境，及低成分成熟度，证明研究区可能发育湿地扇三角洲沉积体系。

2）通过岩心资料、岩性资料研究，发现东海陆架盆地西湖凹陷T-H区平湖—花港组的岩性粒度较粗，且见大量砂砾岩、含砾砂岩、砾岩，且分选性、磨圆度及岩矿成分分析显示研究区的平湖—花港组的结构成熟度差—中等、成分成熟度低，表明研究区为短距离搬运的近物源快速沉积。粒度概率累积曲线为较典型的扇三角洲前缘水下分流河道的二段式曲线，并根据岩性、电性识别出扇三角洲沉积相的典型微相，结合T-H区平湖—花港组地震相分析的大规模叠瓦状—近S形前积（W-E），且前积侧向延伸较远，砂地比统计表明研究区的砂地比普遍较高，且T-C区一些井SQ3、SQ4远大于50%，进一步说明东海西湖凹陷T-H区西部缓坡构造带的平湖—花港组存在湿地扇三角洲沉积体系，尤其东海西湖凹陷T-H区西部缓坡带SQ3、SQ4应划分为湿地扇三角洲沉积体系。

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