胜坨北带沙河街组砂砾岩体物源分析

安 洁

(石油化工管理干部学院 技术培训部,北京 102218)

1 区域地质概况

胜坨油田位于东营凹陷北部陡坡带,北起陈家庄凸起,南至中央隆起带,西邻利津洼陷,东至民丰凹陷,勘探面积约230 km2,整体位于坨庄-胜利村-永安镇二级构造断裂西段(图1),属于油源丰富、油气封闭条件好的牵引背斜构造油气藏[1-4]。在沙河街组沉积时期,胜坨北带发育近岸水下扇、湖底扇等砂砾岩沉积。对碎屑岩来说,物源分析有助于恢复沉积物搬运路径和沉积盆地的演化历史[5-7],从而进一步深化对沉积成藏的认识。

图1 东营凹陷构造位置

胜坨地区沙河街组自下而上可以分为四段,即沙四段、沙三段、沙二段和沙一段,其中沙四段又可以进一步划分为沙四上亚段和沙四下亚段。沙三-沙四段沉积时期,物源体系受构造影响存在差异,胜北断层和坨94断层在沙四下亚段晚期开始发育至沙四上亚段持续活动,属于生长断层,因此,在沙四下亚段早期沉积作用主要受控于陈南断裂沙四下亚段晚期受陈南断裂及胜北断层双重影响。(图2)。

2 古地貌的特征

东营凹陷北部陡坡带具有沟梁相间的古地貌特征,胜北地区目前已经发现的古冲沟主要有宁海古冲沟和坨121古冲沟(图3)。在胜北断层下降盘,宁海古冲沟又分化为东、西两支古冲沟。对应这些古冲沟,在胜北断层附近发育了一系列来自陈家庄凸起的近岸水下扇、扇三角洲和湖底扇等砂砾岩体,如对应宁海古冲沟的坨71砂砾岩体、对应坨121古冲沟的坨76砂砾岩扇体,这些扇体都具有油气富集的有利条件。古冲沟的存在为陈家庄凸起向盆地的物源供应提供了必要的通道。同时,这种沟梁相间、沟扇对应的分布模式为寻找和追踪砂砾岩体油藏提供了重要的理论依据。

图2 胜坨地区沙四-沙三中南北向构造演化剖面

受边界断层活动的继承性和横向不均衡性的控制,胜坨地区北部陡坡带自西向东共发育4条沟、5道梁,沟内发育4个较大型扇群。其中研究区东侧的胜北断层上升盘北部共发育3条沟,即坨104沟、坨75沟、坨105沟,与之对应的3个扇分别是坨126扇、坨125扇、坨121扇;研究区西侧坨94断层上升盘北部发育1条沟,与之对应的为坨西扇(图4)。

图3 东营凹陷北部陡坡带基岩古地形图

图4 胜坨北带沟扇发育情况示意图

3 岩屑类型对比研究

来自于不同物源区的沉积物其岩屑类型会存在显著差异。通过对研究区内多口探井的岩屑类型统计,判断研究区分为东西两套物源体系,其中胜北断层上升盘表现为两种岩屑组合类型,一种为岩浆岩和变质岩岩屑类型含量较高而沉积岩岩屑类型较低的双峰型,另一种为岩浆岩和变质岩岩屑类型含量较低而沉积岩岩屑类型较高的单峰型,分别位于胜北断层西侧和东侧。胜北断层下降盘西侧沉积物岩屑类型与上升盘西侧相似,坨764继承了上升盘坨125、坨144井等特征,表现为岩浆岩含量较高,其次是变质岩,沉积岩的含量最少;胜北断层下降盘东侧与上升盘东侧相似,坨76、坨732井继承了上升盘坨137井、坨128井的特征,表现为变质岩岩屑含量较高,岩浆岩与沉积岩岩屑含量较少。因此表明,胜北断层下降盘沉积物主要来源于其上升盘(图5)。

图5 胜坨地区沙三中-沙四段岩屑特征

坨94断层上升盘岩屑类型表现为变质岩为主的单峰型,其下降盘沉积物岩屑类型与上升盘相似,坨710井、坨716井、坨719井继承了上升盘坨167井、坨134井的特点,表现为变质岩岩屑含量最高,沉积岩岩屑次之,岩浆岩岩屑最少。表明坨94断层下降盘的沉积物主要来自于其上升盘,即坨西扇(图5)。

4 特征元素含量比值

特征元素法的理论基础是黏土及粉砂级全岩样品可以反映沉积物的物源,这种方法可以有效地避免矿物组成及水动力等因素影响,从而突出物源信息[8-11]。

4.1 研究样品及资料来源

主要选取研究区19口井近111个样品的ICP-AES(电感耦合等离子矩——原子发射光谱分析)法所测得的Zn、Co等13种元素的分析化验结果，并根据结果选取了Ni/Co等10个特征元素比值作为物源示踪指标。

4.2 特征元素含量比值分布模式

通过绘制沉积区特征元素比值分布图确定物源方向。通过对研究区19口井分别计算Ni/Co、V/Co等比值,绘制研究区的特征元素分布图,得到以下结论(图6):

(1)研究区东侧胜北断层上下盘发育的砂砾岩扇体其特征元素表现为单峰型,Mg/Mn比值为高值,一般大于60,其他比值均小于5。

(2)研究区西侧坨94断层上下盘发育的砂砾岩扇体其特征元素表现为弱双峰型或三峰型,Mg/Mn、Al/Mg比值为高值,其中Mg/Mn比值最高,一般大于10但小于40,与东部物源特征元素含量比值分布模式相比,Mg/Mn比值相对较小,Fe/K和Al/Na的比值略有上升。

5 砂砾岩百分含量

通过绘制沉积岩层砂砾岩的百分含量判断物源和古水流方向。坨94断层上升盘发育的砂砾岩体来自其北部凸起,物源方向为南北走向或西北-东南走向,胜北断层上升盘的砂砾岩体来自于陈家庄凸起,物源方向大体一致,都为南北向(图7)。坨94断层下降盘的砂砾岩扇体均来源于其上升盘,胜北断层下降盘的砂砾岩扇体均来源于其上升盘或与上升盘对应的陈家庄凸起。

图6 胜坨地区沙四段特征元素含量比值分布模式

图7 胜坨地区沙四段物源方向

6 物源体系特征

通过以上沙三中-沙四段沉积时期的构造背景、古地貌特征以及沉积特征的分析,建立该地区物源模式(图8)。胜北断层对应的胜坨北部共发育3个大型的古冲沟,坨94断层对应的胜坨北部上升盘共发育一个大型古冲沟,上升盘发育的4个大型砂砾岩砂体与四扇有沟扇对应的关系。根据砂体形态和岩屑类型及特征元素分析并结合砂砾岩含量的变化发现,四扇中坨西扇与坨东三扇差异较大,坨东三扇虽有差异,但并不明显,扇体规模受古冲沟规模的影响,即大沟对大扇,小沟对小扇的特点。下降盘发育的砂砾岩砂体与上升盘有一一对应的关系(图8),这些砂砾岩体均是由上升盘的砂砾岩体滑塌至下降盘形成。

图8 胜坨地区沙四-沙三物源模式图

7 结 论

(1)胜坨地区上升盘古地貌具有沟梁相间的特点,其上发育的砂砾岩体具有沟扇对应的特点,北部陡坡带自西向东共发育了4条沟、5道梁,沟内发育了4个较大型扇群。胜北断层上升盘北部共发育3个古冲沟:即坨104沟、坨75沟、坨105沟,其中坨75沟规模较小,与3个古冲沟相对应的3个扇分别是坨126扇、坨125扇、坨121扇;坨94断层上升盘北部发育了一个坨西古冲沟,与之对应的为坨西扇。扇体的大小规模与古冲沟的规模一一对应。

(2)通过岩屑类型对比、特征元素含量比值以及砂砾岩含量几种方法分析认为,胜北断层上升盘的砂砾岩体来自于陈家庄凸起,物源方向大体为南北向,下降盘的砂砾岩扇体均来源于其上升盘或与上升盘对应的陈家庄凸起。坨94断层上升盘发育的砂砾岩体来自其北部凸起,下降盘的砂砾岩扇体均来源于其上升盘,即坨西扇。