渤海湾盆地北段辽河坳陷馆陶组地层沉积模式

杨彦东

(中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

引 言

渤海湾盆地辽河坳陷是新生代断陷盆地，其新近纪馆陶组地层是断陷发育进入坳陷期后形成的一套稳定分布的粗碎屑沉积，厚度一般为80～220 m，由盆地两侧向中间、由北向南略有增厚。岩性主要为含砾中粗砂岩和不等粒砂岩，其次为砾岩、砾状砂岩和中—细砂岩等，偶见泥质砾岩，纯泥岩层少见。视电阻率曲线为大段高阻微齿状形态，极易识别，录、测井经常以此为地层划分标准层。由于该组地层沉积时，盆地已进入坳陷期，因此断裂构造不发育，仅在盆地中部的兴古潜山一带和东部凹陷北段等局部有少量断层，断距小、延伸短，截至目前，尚未发现有利油气聚集的构造“圈闭”，长期以来很少有人对其进行深入研究。

辽河坳陷主要含油气层位是新生代古近纪沙河街组和东营组，由于该坳陷馆陶组地层沉积的特殊性，目前国内外还没有可借鉴的研究案例。因此，本文对辽河馆陶组沉积模式进行了针对性研究，力争恢复真实古地理，为该地层的勘探开发提供一定的参考。

1 区域沉积背景

辽河坳陷位于渤海湾盆地北段，是沿郯庐断裂发育起来的一个中、新生代盆地。中生代沉降中心位于现今的西部凸起一带，呈串珠状沿北东方向展布，到新生代，沉降中心东移，形成以中央凸起为界的东、西两大凹陷，北接大民屯凹陷。新生代古近纪末期盆地整体抬升夷平，新近纪早期，辽河坳陷进入整体坳陷期，馆陶组地层就是在这一时期沉积的。新近纪以来，辽河坳陷缓慢沉降，未经过剧烈的构造运动，因此沉积厚度稳定，构造平缓，甚至断层也较少见。

这里需要注意，古近纪末期盆地抬升露出水面，遭受剥蚀夷平。而新近纪早期盆地整体沉降，但是辽河坳陷所处位置仍在水平面以上，却接受了大范围的沉积。这是由于盆地抬升时抬升幅度的差异，北部更高，向南形成较大的坡度，谷地中河流的剥蚀速度大于沉积速度，经过漫长的地质时期，最终形成北高南低的夷平原。之后盆地整体沉降，北部下降得快，使得整个盆地向南的坡度变缓，河水流速降低，沉积速度大于剥蚀速度，并且温暖湿润的气候所产生的丰沛水源(不排除雪山融水)，为巨量碎屑的运载创造了条件，因此形成了巨厚的山间盆地粗碎屑沉积体系。

2 沉积体分布形态

辽河坳陷新生代为一沿北东走向的狭长盆地，新近纪，也就是馆陶组沉积时期，盆地主体宽一般为60～70 km，南北长大于230 km。北至大民屯凹陷，南部向南伸入渤海湾。

通过钻井与地震资料统计，在面积近15000 km2的范围内，“整体均匀”的覆盖了厚度为80～220 m(取值为目前已有钻探资料的区域)的馆陶组砂砾岩体，仅在东部凹陷驾掌寺以南相变为沙泥互层沉积，到盖州滩一带基本为大段泥岩。盆地中心部分厚度最大，向两侧山前和北部大民屯凹陷厚度减薄，大范围一般厚度为110～180 m，平均为143 m(不均匀分布95口井平均值)，通过对馆陶组底界夷平面埋深分析认为，沉积厚度变化主要是盆地沉降的非均匀性造成的，小范围看厚度变化不大。近似“地毯式”沉积体分布形态，不支持冲积扇或湿地扇相沉积模式。

随机取沉积体上的一点(杜84块)为分析对象，馆陶组沉积时期，杜84块距离当时最近的山口约为22 km，距现今该处山口约为26 km，该山口发育冲积扇，规模较小，纵向、横向均为4 km左右。扇体规模小，主要与供源距离有关。统计显示，一些大的扇体或三角洲沉积，其供源纵深往往在几百至上千公里。辽河坳陷西南段西侧山脚距离闾山分水岭仅为20 km左右，碎屑供源范围有限。由此推断馆陶组沉积时期，受水系纵深距离的限制，山前冲积扇规模不会太大，其扇根和扇中难以到达位于距山脚22 km外的杜84块以及更远的盆地中央区域，基本可以排除该区为冲积扇沉积的可能性。

3 沉积物岩石学特征

3.1 沉积物岩性特征

岩心资料分析表明，研究区岩石中碎屑含量在95%以上，泥质含量一般在5%以下，储层物性较好，孔隙度平均为32%，渗透率平均为5 μm2。岩石成分以石英、长石、岩屑为主，分别占碎屑总量的44.8%、34.7%和20.5%。岩性为中、酸性喷出岩、浅成岩、花岗质岩、石英岩、动力变质岩、硅质岩、碳酸盐岩等，偶尔可见沉积岩砾石，主要岩屑成分与凹陷周边山系母岩成分一致(周边山系主要为太古界动力变质岩、元古界碳酸盐岩、中生界花岗岩和中酸性喷出岩等)。主要为中粗砂岩和含砾不等粒砂岩，占总量的65%以上，其次为砾岩、砾状砂岩和中细砂岩等，偶见泥质砾岩和薄泥岩夹层，反映出强水动力作用的沉积特征。根据录井和测井资料显示，盆地边部与中间、南部与北部大范围内沉积岩性差异不大，未见扇根、扇中、扇端和相邻扇间应有的岩性差异。

3.2 砂岩粒度特征

根据曙一区2口井粒度资料分析表明，馆陶组沉积碎屑较粗，砂岩粒度中值一般为0.22～0.65 mm，平均为0.42 mm。分选中等—较好，分选系数一般为1.26～1.67，平均为1.45。该区沙一、二段砂岩分选系数平均为1.90(近源辫状河沉积)，沙三段砂岩分选系数平均为2.30(扇三角洲和湖底扇沉积)。从分选系数来看，馆陶组碎屑分选性远高于近源的沙一、二段和沙三段沉积，说明其碎屑搬运距离更远，其所含砾石直径一般为10～60 mm，最大可达200 mm以上。砾石磨圆度一般为圆—次圆状，而在近源的沙一、二段和沙三段沉积物中，砾石磨圆一般为次圆—次棱角状，也反映出搬运距离的不同。馆陶组地层中分选较好的中砂岩与现今该凹陷西侧山前冲积沉积的重泥质混杂沙砾岩有较大区别，不符合冲积扇的近源快速沉积特征。粒度正态概率曲线主要有2类:一类为由跳跃段与悬浮段组成的两段式，是牵引流型，占76%，其中跳跃段含量一般为70% ～90%，分选角一般为50～60°，粒度区间小，一般为0.1875～0.5000 mm，悬浮组分的分选差，粒度区间跨度大，一般为0.0078～0.2500 mm;另一类是密度流型累计概率曲线，低斜率，分段不明显，占总样品的24%，粒度区间跨度大，一般为0.0078～4.0000 mm。综合环境分析认为，该概率曲线特征反映了干旱期短时洪流(类泥石流)的沉积特点。

3.3 沉积构造

通过馆陶组取心井岩心观察发现，该沉积体由下到上岩性具有分段性，每段沉积韵律不同，有完整的正沉积韵律，底部由较粗的岩性开始，向上逐渐变为较细粒的砂岩;还有一些不完整韵律段，大多数缺少向上部细粒过渡的沉积，而是粗岩性与细岩性直接接触，分析为后期沉积时，水流对先期沉积的冲蚀所致。另外，还常见块状的砾状砂岩和砂砾岩。

沉积构造主要有平行层理、斜层理、交错层理、韵律递变层理、块状层理等，除此之外，还见有反映密度流的杂乱块状泥质砂砾岩，岩心中未见质纯的泥岩层。以上沉积构造表现出强水动力牵引流作用的沉积特征，并具有较远的搬运距离。

3.4 沉积古气候环境分析

根据取心井岩心观察，馆陶组砂岩为灰白色，偶见灰绿、黄灰色泥岩夹层，厚度一般为3～10 m，基本上无红色色调，同时未见钙质结核等强烈蒸发条件下的特征物质，而黏土矿物组合为高岭石—伊利石—蒙皂石—绿泥石组合，与潮湿—半潮湿气候下的黏土矿物组合特点相同，以上均反映了馆陶组沉积时期为潮湿—半潮湿气候环境陆上沉积，这与馆陶组大范围、强水流、充分的物源碎屑供给关系十分密切。偶见的干旱期短时洪流(类泥石流)沉积应为地史时期的局部小气候变化所致。

4 馆陶组沉积模式确定

以上研究为馆陶组沉积相确定奠定了基础，基本排除了以重力流沉积为主的冲积扇相、以砂岩较细粒沉积夹泥岩为主的曲流河相和以砂泥岩互层沉积为特征的三角洲相、湖相，初步判断其应该是一种以辫状河沉积为主的强水动力粗碎屑沉积。

综合沉积古地貌分析、沉积体岩石学结构特征研究及综合现代沉积模式考察结果认为，辽河坳陷馆陶组沉积为山间辫状河冲积平原相模式(图1)，倾斜的谷底平原广泛发育辫状河，两侧山前发育一系列小型冲积扇。由此可以推断，馆陶组沉积物源可分为两部分:一部分为水系上游母岩区(大民屯凹陷以北，馆陶组沉积时期该处仍为剥蚀区);另一部分为沿谷底两侧山前的冲积碎屑。既有远源的，也有近源的，因此沿河谷横向和走向沉积物粒度没有明显的粗细变化，同时对分选较好的细粒砂岩的形成和巨量碎屑物的来源也有了合理解释。广泛发育的辫状河使地层具有大范围的岩性均一性和沉积厚度稳定性。

从沉积发育史分析，馆陶至今，盆地一直处于坳陷阶段，未经历大的构造运动，水系具有继承性特点，现今辽河坳陷发育的辽河、大辽河、绕阳河、太子河等曲流河，就是馆陶组沉积时期的辫状河生长“老化”的结果，发育的曲流河泛滥平原沉积就是馆陶组时期辫状河冲积平原演化的结果。

图1 辫状河山间盆地沉积模式实例(卫星地图)

5 结论

(1)辽河坳陷馆陶组为一泛连通体沉积，难以形成油气圈闭，较少有人对其进行深入研究，但其发育的非常规油藏地质储量很可观。精细的地质研究对提高开发效果十分必要。

(2)地质研究以沉积模式为基础，借助卫星地球对现代沉积进行观察分析，“将今论古”，综合研究确定辽河馆陶组为山间辫状河冲积平原相模式，为今后深入解剖其含油地质体奠定了基础。

(3)油田开发地质研究以实用为准则，但基础理论研究也是必须的，可以起到事半功倍的效果。文中提出的干旱期短时洪流(类泥石流)沉积，将对SAGD开发过程中物性夹层的认识与描述起指导作用。

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