渤海黄河口东洼古地貌对沉积相的控制作用

陈延芳，杜晓峰，王清斌，王改卫

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

1 区域地质概况

黄河口东洼位于渤海海域黄河口凹陷东部洼陷，超特征，具有有利的成藏背景（图1）。黄河口凹陷东洼古近系自下而上发育孔店组、沙河街组及东营组，其中沙河街组可进一步划分为沙一段、沙二段、沙三段，沙一段为黄河口东洼的重要勘探层系。黄河口东洼以构造脊分割成两个洼槽，一级控边断阶带控制台地，构造脊控制相带的分布。

图1 研究区区域位置

2 物源区特征

2.1 母岩特征

沙一段沉积时期物源来自渤南低凸起和莱北低凸起，北部陡坡以一级控凹断裂形成单断陡坡带，发育陡坡型辫状河三角洲，南部缓坡带发育辫状河三角洲，物源来自莱北低凸起。物源区和母岩性质是富砂沉积体能够富集的前提和基础，母岩类型对沉积体的形成具有重要的影响和控制作用，只有具备足够的物源条件，才能在物源区周围找到优质砂体[1–3]。研究区物源有来自北部的渤南低凸起和南部的莱北低凸起。根据最新的岩心、壁心和钻井资料，分析了渤南低凸起和莱北低凸起东段在沙一段沉积时期发育的母岩类型，其中，渤南低凸起的母岩类型是前寒武系花岗岩；莱北低凸起的母岩类型为中生界凝灰岩、前寒武系花岗岩以及中生界安山岩。

结合地震资料，发现不同类型基岩的地震波组特征不同。基岩类型不同，地震波特征在振幅、频率、波组连续性特征上差异较大。渤南低凸起前寒武花岗岩地震响应特征为断续、弱振幅杂乱反射，莱北低凸起中生界凝灰岩为断续强振幅反射，前寒武系花岗岩为断续 、杂乱反射，中生界安山岩为强振幅、中连续反射特征。

2.2 物源区展布与规模

物源区展布与规模影响沉积相展布规模和砂体富集程度，同时影响储层规模和差异分布。通过精细刻画渤南低凸起、莱北低凸起的古地貌，以两个凸起物源区微古地貌上的构造脊为分界线，沙一段沉积时期，高部位暴露的花岗岩、安山岩、凝灰岩为有效物源。花岗岩和安山岩为中酸性基岩，易于受到风化剥蚀而形成规模大、储集物性较好的砂体，可以作为有效物源供给砂体，利用地震特征圈定有效物源区的面积，来定量的表示物源区规模大小以及供源能力。渤南低凸起有效物源区面积约410.0 km2，其中全部为前寒武系花岗岩，全部可以作为有效供给区，物源区规模大，供给能力强，有利于形成富砂沉积体；莱北低凸起物源区面积约为340.0 km2，其中可作为有效物源的前寒武系花岗岩面积约19%。物源区的规模较小，供给能力弱，砂体局部富集。

3 古地貌特征

3.1 形态特征

渤南低凸起与莱北低凸起都是中生界以来的继承性凸起，是黄河口东洼沉积体两大主要物源。地震资料提供的沙一段底与顶的差值，结合测井声波对地层厚度进行压实矫正，恢复了沙一段沉积时期的古地貌。沙一段古地貌控制沉积相带的展布特征，古地貌特征表现为，南北向为莱北低凸起和渤南低凸起双凸夹持，东西向为构造脊分割，渤南低凸起以一级控边断层为边界，洼陷被二级东西向张性断层分割，并被构造脊分割成两个洼槽，一级控边断阶带控制的台地及构造脊控制了相带的分布。渤南低凸起边界陡坡断阶带由凸起向洼陷收敛，莱北低凸起从缓坡带过渡到沉积区（图2）。

图2 物源区沙一段沉积时期古地貌

3.2 古沟谷

沟谷是盆地输送沉积物的通道。在恢复黄河口东洼古地貌的基础上，通过研究古沟谷的类型和规模来识别沉积砂体的聚集。由于沟谷下切深度不同，古沟谷在地震剖面上表现为不同的形式，主要有V型、U 型和W 型，可以通过地震剖面形态识别[4–6]。渤南低凸起地形坡度陡，只有一种易于剥蚀的岩性（基岩），古沟谷类型繁多， 以V 型沟谷为主，次为U 型沟谷，垂直于物源方向发育，顺古沟谷方向的陡坡带及陡坡带下的第一级台阶为有利的沉积体富集区，古沟谷即是向盆地方向输送砂体的通道，又指示了古水流的流向，控制着储层的展布，砂体的差异富集。莱北低凸起物源区地势坡度较缓，并受后期构造运动多次改造，古沟谷在地震剖面上特征不明显，难以识别（图3）。

图3 古沟谷地震剖面

3.3 坡折特征

伸展走滑复合断裂带对古近纪沉积体系的控制主要表现在三个方面：①郯庐断裂走滑与东西向控洼伸展断层控制古近纪的构造古地貌，形成“两坡三洼三隆”的地貌格局，不仅影响古水流入湖后的流向，也决定了沉积体系的发育类型及展布规模；②走滑断裂派生的北东向次级断裂与东西向伸展断裂，控制了坡折带的发育，砂体顺古沟谷沿坡折带卸载；③伸展断裂古近纪持续活动，控制各层段的沉积，主导砂体发育的厚度，伸展断裂下降盘根部是分流河道的主要发育地带，砂体展布垂直于伸展断裂走向富集。

坡折带的类型及组合样式复杂多样，分类方案也较多[7–10]。根据坡折带的断裂组合样式，渤南低凸起坡折类型为单断陡坡型、断阶型；莱北低凸起坡折带为断阶缓坡坡折。坡折带是古地貌中重要的输砂通道，研究区内发育的坡折带控制相带的类型和展布特征，渤南低凸起单断陡坡带沟谷发育，优势输砂方向集中，陡坡型断阶带砂体富集程度高；断阶缓坡带沟谷不发育，缓坡坡折缓而广，砂体分散，不容易集中，富集程度较低，储层相对较差，相带分布范围小，单期砂体薄。研究区断阶陡坡型坡折带发育多期次的辫状河三角洲沉积体系，物源充足，砂体非常发育，缓坡坡折带发育辫状河三角洲沉积体系。

4 砂体展布规律

4.1 砂体分布差异性

渤南低凸起西段地形陡，古沟谷发育且数量多。优势砂体运输方向为地貌低势区，古水流流向集中，近距离搬运，砂体卸载面积大，物源充足，推送距离远，随着向洼陷推进含砂率逐渐降低，但整体含砂率高，粒度粗，发育厚层、中厚层粗砂岩，以砂砾岩、中粗砂岩为主，位置不同，岩性差异较大，陡坡带古地貌地形坡度陡，砂体富集程度高。36–1–1 井位于扇体主体位置，含砂率约为80.5%，物源供给充足，沙一段揭示了一套粒度粗分选差的厚层砂砾岩储层，单层砂体厚度可达18.0 m。而在扇端位置的36–2–1 井，以薄层砂岩和泥岩互层为主，岩性以中细砂岩为主，最大厚度为7.5 m； 36–2–w 井位于扇体边缘，沙一段钻遇含砾细砂岩、含螺砂屑云岩与含生物碎屑砂岩为主的混合沉积，碳酸盐岩发育的最大厚度可达6.0 m。研究表明，远离物源区的扇体边缘，砂岩碎屑物质的间歇性供给，发育特殊的混合沉积相带。

莱北低凸起为平缓的斜坡带地形，宽缓的地质背景，使得砂体较为分散，只在局部富集，且厚度较薄，范围较小，以粉细砂岩为主，与泥岩薄互层沉积，分选较好。

4.2 沉积相特征

通过对该区古近纪沉积体系分析表明，渤南凸起沟谷发育明显，渤南陡坡带发育前积结构的近源辫状河三角洲沉积（图4），地震上表现为明显的前积特征，沉积相带为快速堆积的近源辫状河三角洲沉积。莱州低凸起北部坡度缓，主要发育延伸距离较远的辫状河三角洲沉积，地震反射特征呈低角度前积。

4.2.1 陡坡带辫状河三角洲

渤南低凸起断裂下降盘发育的陡坡带辫状河三角洲，物源的输入主要受陡坡坡折控制，断裂控制沉积相带展布。由于陡坡斜坡带紧邻边界断层，可容纳空间大，物源区供给充分，近源粗碎屑物质沿古水流源源不断地输入，补给充足，三角洲范围广，面积大，距边界断层较近的36–1–1 井，砂体多期垂向叠置，水动力条件强，地震反射特征为高频连续反射（图4）。斜坡带之下的一台阶，由于地形平缓，可容纳空间小，沉积速率慢，表现为中弱振幅低连续前积反射。36–2–1 井及36–2–w 井位于同一台阶上。

图4 地震相特征

4.2.2 断阶缓坡控制的辫状河三角洲

莱北低凸起断阶缓坡背景上发育了二、三级次级断裂。缓坡带古地貌类型的可容纳空间相对较小，莱北低凸起的有效物源面积相对较小，辫状河三角洲沿缓坡带向黄河口东洼推进，规模较小，富砂储层的地震响应特征为中强振幅低频透镜状反射。

4.2.3 扇体边缘间歇性物源供给发育混合滩

扇体边缘带36–2–w 井沙一段、沙二段钻遇含砾细砂岩、含螺砂屑云岩与含生物碎屑砂岩为主的混积滩，镜下可见完整的鲕粒均匀分布。地震特征分析表明，以渤南低凸起为物源的辫状河三角洲沿伸展断裂带推进到北部隆起带之上，由于远离物源区，多期三角洲砂体在沉积物源供给的间歇期，受后期波浪改造作用形成含生物碎屑的混积滩。其展布规模受古地貌及砂体物源供给控制，分布局限，面积约8.0 km2。这些都充分说明了伸展断裂带对该区古地貌及沉积体系具有明显的控制作用（图5）。地震相表现为强振幅高连续特征。

图5 沙一段沉积相展布特征

5 结论

（1）渤海黄河口东洼有两大物源体系，一为北部的渤南低凸起，另一个为南部的莱北低凸起，且都发育易被侵蚀的前寒武系花岗岩，具有物源供给的能力。

（2）渤海黄河口东洼的沉积砂体富集差异性受物源及古地貌（古沟谷、坡折带）共同控制。陡坡带的辫状河三角洲主要受物源供给能力的影响，混合滩发育受限于微古地貌的形态，分布范围较小；莱北低凸起缓坡断阶带的供源能力有限，砂体较为分散，只在局部富集。