古地理论文资料

TOC\o"1-3"\h\z\u32450第一章基本地质概况 2148131.1构造背景分析 287981.1.1构造演化史 2308021.1.2构造发育特点 2289891.2沉积特征 3231941.2.1沉积演化特征 353401.2.2孤南洼陷第三系地层发育情况 3273851.2.3古物源分析 4251251.3研究区层序地层划分 4142151.4古地貌分析 420574第二章物源分析 576372.1沙三下时期物源分析 511952.2沙三中时期物源分析 6237832.3沙三上时期物源分析 6324282.4沙二时期物源分析 6265892.5沉积特征及重矿物分析物源 65884第三章沉积体系类型 817883.1三角洲体系 8180673.2水下扇体系 85103.3湖泊体系 99822第四章沉积模式及有利相带预测 996744.1沉积模式 9206264.2有利相带预测 10186924.2.1沙三段有利相带预测 10229074.2.2沙二段有利相带预测 1019997结论 11基本地质概况孤南洼陷位于沾化凹陷南部见图1-1，该区西、南向陈家庄凸起主体超覆，北部以孤南断裂带与孤岛潜山披覆构造带断接，东侧和东南侧以垦东断裂带与垦东凸起－青坨子凸起毗连，西部为三合村洼陷，西南部为陈家庄凸起，南部为垦利古凸起，勘探面积约350Km2。整个地区北、东断，西、南超覆，形成典型的边界断裂带→洼陷带→斜坡带→凸起带的箕状断陷结构。1.1构造背景分析构造背景分析包括研究区和目的层段所处的构造位置和构造沉积演化阶段。构造位置首先是指研究区所属盆地类型，如断陷型盆地、坳陷型盆地或前陆盆地等；其次是指研究区所属盆地（或凹陷）内部次级构造区带，如缓坡带、陡坡带和深陷带。构造演化阶段首先是指断陷阶段，其次是指次级演化阶段，如断陷初始张裂期、深陷期或收缩期。构造活动控制着沉积格架。因此，掌握研究对象上述的构造环境对正确恢复沉积层序的分布及其内部构成有重要意义。1.1.1构造演化史孤南洼陷为一断陷型盆地，前第三纪基底经历了地台形成、地台演化和中生代裂陷三个阶段。新生代的裂陷作用可分为早第三纪断陷和晚第三纪至第四纪坳陷。自燕山运动后至新生代始新世，研究区一直处于隆升剥蚀状态。至新生代始新世，孤南洼陷东侧首先沉降，接受沉积，发育孔店组湖相细粒沉积，随后抬升再次遭受剥蚀。沙四段早－中期，该区再次沉降，接受沉积，发育紫红色碎屑岩及碳酸盐岩，至此，洼陷周边断裂对沉积已有一定的控制。沙四段沉积末期再次发生构造抬升，产生沉积间断或剥蚀。沙三段沉积期开始，洼陷周边断裂系统开始强烈活动，对沉积起显著控制作用。该时期本区处于张扭作用背景下，受东侧垦东断裂活动的影响，孤南断裂带的活动表现出明显的不均一性。孤南断层东段活动明显比西段强，沉降幅度大；而且洼陷北部断层活动明显强于南部，从而造成了整个洼陷南高北低、西高东低的构造格局。这一构造活动的差异性一直持续到沙二段沉积期末。从沙一段沉积期开始，孤南断层及垦利断层的活动趋于缓和。至沙一段沉积晚期，上述断裂活动性又增强。新近纪开始,构造应力场发生转换,洼陷周缘的断裂己不再控制沉积,洼陷充填受区域坳陷构造背景所控制。1.1.2构造发育特点构造带样式孤南洼陷为一单断型陆相断陷湖盆，可以划分为陡坡带、洼陷带和缓坡带，它的构造带样式可以表现为如图1-2所示。北部靠近孤南断层为陡坡带，东部靠近孤东凸起及垦东凸起为陡坡带，西南部陈家庄凸起以及南部垦利凸起为缓坡带，中间为主要的洼陷带。（2）孤南洼陷东西部沉积厚度差异孤南洼陷受孤南断层控制，但由于孤南断层是一条早期活动的跨区域断层，其活动性在东段和西段有明显的差异。在孔店组～沙四段沉积时期，孤南断层西段活动不明显，沙四段从孤北洼陷向该区超覆，覆盖孤南洼陷西部地区，沉积厚度不大，表现为缓坡超覆性质；孤南洼陷东则厚度明显，其孔店组～沙四段沉积表现为北厚南薄的楔状体，超覆于中生界地层之上。在沙三段～沙二段沉积期中，孤南断层西段的地层厚度一直比东段小。（3）沉降中心位于洼陷的东端普通单断洼陷的沉降中心一般在洼陷的中段靠主断层一侧，由于受东部北东向断层的影响，孤南洼陷的沉降中心位于东端，沿洼陷轴向，断陷构造层的厚度由东向西减薄，成为不对称的洼陷。泥岩颜色能指示沉积环境的氧化还原条件，这通常与沉积物处于水上或水下环境及水体的深度有关。具有红色色调的泥岩一般代表水上或水体很浅的沉积环境产物，暗色泥岩则表示沉积环境水体较深。不同的物源体系成份各不相同，对岩层中的泥岩会产生影响，而且不同的物源体系可能产生不同的泥岩颜色。据此，可以区分不同的物源体系，并且确定物源方向。通过统计LSC1层序层段的泥岩颜色，做泥岩颜色分布简图，如图2-2所示。从图中观察：含褐色、棕红色泥岩以及油泥岩的区域主要分布于孤南洼陷东侧，可以表明该区物源具有统一的来源方向：孤东凸起和垦东凸起；洼陷西侧的泥岩主要显现浅灰色-灰色，可以表明该区物源具有统一的来源方向：洼陷西侧孤岛凸起区域；洼陷中心区域的泥岩以深灰色-暗色为主，表明是深水环境沉积，且在局部区域出现褐色、紫红色泥岩，这些褐色、紫红色泥岩肯定含有来源于氧化环境的物质，也可以从另一方面佐证沙三下段发育滑塌浊积砂体。从该图可以看出，在沙三下早期，各个方向的凸起已经开始对洼陷提供物源。根据以上分析，本文认为沙三下时期孤南洼陷的主物源为垦东凸起，次物源为孤岛凸起，物源范围大；垦利古凸起及孤东凸起仅提供少量物源，物源所波及的范围小。2.2沙三中时期物源分析沙三中亚段是在沙三下段湖泊迅速扩张后的沉积。沙三中亚段沉积初期，湖泊扩展最大，K12-B13井一带的隆起逐渐被湖水所淹没，孤南洼陷基本全部覆盖于水下，北缘的孤南断裂继续活动，控制沉积。孤南洼陷东侧斜坡在沙三中亚段沉积初期仍露于水面上，中晚期则逐渐被湖水淹没，成为水下斜坡带。该亚段沉积期，物源供应充足，充填作用逐渐增强，含砂率总体较高。根据砂岩百分含量分析得出，该时期主物源为洼陷西侧孤岛凸起的区域、垦东凸起，东部孤东物源仅提供少量物源。2.3沙三上时期物源分析沙三上亚段与沙三中亚段具有继承性。尽管沙三上亚段沉积早期有一次较大规模的水进，但湖盆迅速淤浅，含砂率高，砂岩含量丰富，以砂岩、粉砂岩、含砾砂岩夹泥岩沉积为主。通过对该时期砂岩百分含量分析可知：沙三上亚段时期孤南洼陷的主物源为东侧垦东凸起，次物源为西侧孤岛凸起，东侧孤东凸起物源较少。2.4沙二时期物源分析沙二段沉积时，水体进一步变浅，直至出露水面遭受剥蚀，该时期沉降中心稳定，主要位于洼陷东部，西侧缓坡带局部出现小的沉积中心，沉积层总体表现为从北向南减薄的楔状体，洼陷整体沉积厚度不大，但该时期砂岩含量显著增加，整个洼陷内“满盆皆砂”，物源仍然以垦东凸起及孤岛凸起为主，且孤东凸起提供的物源量增大。沙二时期各个凸起的物源供应较充足。尤以垦东凸起物源范围最大、最广，与孤东凸起物源局部交汇，洼陷西侧及北侧孤岛凸起供应的物源，所波及的范围也有所扩大。2.5沉积特征及重矿物分析物源（1）沉积区岩石学特性挑选几口岩石学特征比较明显且在洼陷的位置宜于说明物源方向的井，详细分析研究区碎屑矿物特征。洼陷缓坡带-孤南41井区：岩性主要为含砾不等粒岩屑砂岩，次棱角状磨圆，分选性中-差，可见9×10mm的大砾石，砾石含量10~30%，成分主要为喷出岩、石英岩和结晶岩屑。石英40-47%，长石15-33%，岩屑19-38%。岩屑成分主要为石英岩、结晶岩、中酸性喷出岩屑，见泥质岩、粉砂岩屑等。石英岩屑为缝合线接触和镶嵌接触的多晶石英。从岩屑分析可知，孤南41井长石、岩屑含量较高，岩屑成分主要为石英岩、结晶岩、中酸性喷出岩屑，最稳定重矿物组合，母岩主要为太古界片麻岩和中生界岩浆岩，物源主要来自陈家庄凸起，部分物源来自孤岛凸起。垦东凸起一侧-垦东55井、垦东63井、垦东631井区：岩性主要为中细粒（长石）岩屑砂岩、细粒岩屑长石砂岩，粒度一般为0.13-0.50mm，分选中-差。石英10-50%，集中在40%±，长石20-40%，一般32%±，岩屑31-68%，一般30%±。岩屑成分主要为石英岩、中酸性喷出岩、结晶岩和动力变质岩屑，见泥质岩、粉砂岩屑等。该井区岩石分选性中-差，石英含量低，长石、岩屑含量高，岩屑成分主要为石英岩、中酸性喷出岩和动力变质岩屑等，见不稳定绿帘石重矿物。综合构造、沉积特征，该井区物源为垦东凸起。孤东凸起一侧-孤东6、孤东18井区：岩性主要为岩屑长石砂岩，细粒为主，其次为粗粉砂岩，分选中-好，棱角-次棱角状，粉砂岩见微细层理，有的可见交错层理，常见泥屑。石英50-60%，部分波状消光强，偶见二轮回石英，长石22-38%，岩屑6-34%。岩屑成分主要为石英岩、中酸性喷出岩、结晶岩等，见碎裂石英岩和泥质岩屑，黑云母较多，个别达19%。重矿物以绿帘石和石榴石，尤以前者为主，含量较高，个别可达1-2%，推测母岩以太古界变质岩为主，尚有中生界喷出岩等。孤岛凸起一侧-渤78井区：岩性主要为细粒长石砂岩，次棱角状磨圆，分选中，粒度一般为0.13-0.25mm，石英50-58%，长石37-42%，岩屑3-10%。岩屑成分主要为石英岩和喷出岩屑。（2）重矿物分析重矿物在岩石中的含量很少，一般不超过1%。根据重矿物的稳定性可将其划分为：超稳定重矿物，如金红石、锆石、电气石；稳定矿物，如磷灰石、石榴子石（铁少）、十字石、钛铁矿等；中等稳定矿物，如绿帘石、榍石、石榴石（富铁）等等；不稳定矿物，如角闪石、阳起石、辉石等；超不稳定矿物，如橄榄石。稳定矿物抗风化能力强、分布最广，随着远离物源区含量相对升高，相反，随着远离物源区，不稳定矿物含量降低。正是依据这一原理，重矿物研究是常用来判断物源方向的主要方法之一，是判断物源方向及物源分区的重要标志。综合沉积区岩石特征以及重矿物分析，认为：孤南41井区（孤南洼陷西侧缓坡带）：长石、岩屑含量较高，岩屑成分主要为石英岩、结晶岩、中酸性喷出岩屑，最稳定重矿物组合。母岩主要为太古界片麻岩和中生界岩浆岩，物源主要来自古垦利以及陈家庄凸起。垦12、垦古2井区（孤南洼陷西侧缓坡带靠近垦利古凸起及陈家庄凸起）：该井区石英含量少，长石含量高，岩屑含量变化大，岩屑成分为灰岩、砂泥岩、石英岩、结晶岩、中酸性喷出岩屑等，物源来自陈家庄凸起。垦东55、垦东63、垦东631井区（孤南洼陷东侧陡坡带靠近垦东凸起）：岩石分选性中-差，石英含量低，长石、岩屑含量高，岩屑成分主要为石英岩、中酸性喷出岩和动力变质岩屑等，见不稳定绿帘石重矿物。综合构造、沉积特征，该井区物源为垦东凸起。孤东6、孤东18井区（孤南洼陷东侧陡坡带靠近孤东凸起）：物源来自孤东凸起。综合上述各种物源分析的方法，结合前人的研究成果，认为：沙三下至沙三上时期，孤南洼陷主物源为垦东凸起及孤岛凸起，孤东凸起物源供应不是很充足，洼陷局部有来自陈家庄凸起以及沙三下早期发育的垦利古凸起的物源；沙二时期，洼陷沉积厚度相对较薄，物源供应主要以垦东凸起和孤岛凸起为主，孤东凸起相对沙三时期物源供应明显增大。因此，整个目的层段，孤南洼陷的物源供应以垦东凸起及孤岛凸起为主，周围孤东凸起、早期发育的垦利古凸起及陈家庄凸起只在一定时期提供物源。各个物源区在不同的时期提供的物源水平不同，从而会影响洼陷内沉积体系的展布。沉积体系类型以吴崇筠、薛书浩沉积体系分类为基础，考虑到水下扇的重要性，故从原湖泊相中独立出来，在孤南洼陷内识别出3种沉积体系：三角洲体系（扇三角洲、辫状河三角洲）、水下扇体系（近岸水下扇、滑塌浊积砂体）和湖泊体系。3.1三角洲体系三角洲体系是孤南洼陷沙二～沙三时期沉积充填最别具特色的沉积体系。由于受盆地构造背景、构造带特征、物源特征等多方面因素的影响，在盆地不同的构造部位其三角洲体系发育的类型和特征不同，同一构造部位在不同的沉积基准面变化旋回过程中也可发育不同的三角洲沉积。经测井相、地震相和岩心观察研究，孤南洼陷沙二～沙三段三角洲体系发育：扇三角洲相、辫状河三角洲相。（1）扇三角洲相扇三角洲是指冲积扇推进到海或湖泊中形成的三角洲沉积。扇三角洲相常分布于湖泊的陡岸带，特别是断陷湖盆收缩期陡岸带的浅水环境。物源近、坡降陡、水体浅是扇三角洲发育的主要条件。孤南洼陷扇三角洲主要发育在盆地东侧垦东断裂下降盘，孤南断裂下降盘和孤东凸起一侧。其岩相组合为一套由含砾砂岩、粗砂岩及细砂岩为主与灰色泥岩组成的向上变粗的反旋回结构，如图3-1。扇三角洲相也有三带结构，即扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲。在三带中，扇三角洲平原往往发育很狭窄，前缘带成为主体，并以水下分流河道为骨架，河口砂坝不很发育。孤南洼陷内的扇三角洲主要发育扇三角洲平原亚相和扇三角洲前缘亚相，微相类型主要为水下分流河道、河道间和河口坝。（2）辫状河三角洲相辫状河三角洲是由辫状河道入湖所形成的三角洲沉积体，一般沿湖盆的短轴方向发育。我国东部箕状断陷盆地较缓斜坡带第三系沙河街组发育有辫状河三角洲沉积，它可分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘、辫状河前三角洲三种亚相。孤南洼陷沿孤南断层西北部及古垦利凸起一侧发育辫状河三角洲，其岩性组合主要表现为含砾砂岩、细砂岩及深灰色-灰色泥岩，SP曲线为齿状、箱状（如图3-2）。亚相类型主要为辫状河三角洲平原亚相和辫状河三角洲前缘亚相，微相主要以河口坝、远砂坝、水下分流河道和分流河道间为主。3.2水下扇体系水下扇是湖盆重力流沉积的总称，是指重力流所携带的沉积物，在湖泊内发生卸载而形成的扇形堆积体或沉积体。在大陆环境沉积盆地中，此类重力流多见于断陷湖盆沉积期的深水区。（1）近岸水下扇相断陷湖盆在构造古地理背景上有三分特征，即边界主控断层控制的陡坡带、缓坡带和深陷带，近岸水下扇是由近源洪水携带大量陆源碎屑直接入湖，并在湖盆边缘陡坡带深水环境中形成的水下扇形体，以粒度变化大、分选性差为特征。其沉积厚度和沉积范围受边界断层的裂陷活动和断面坡角控制，一般发育于断裂活动强烈，边界断层坡角大的陡岸。根据构造位置的不同，近岸水下扇可分为：陡坡带近岸水下扇、缓坡带近岸水下扇。孤南洼陷沙三段近岸水下扇主要发育于北侧孤南断层的下降盘以及靠近孤东断裂一侧。发育类型为陡坡带近岸水下扇，主要由含砾砂岩、细砂岩夹薄层深灰色泥岩组成，图3-3。该工区内近岸水下扇亚相类型主要为内扇和扇中。（2）滑塌浊积砂体陆相断陷盆地中，陡坡带的冲积扇、近岸浊积扇、扇三角洲和沿盆地长轴方向的三角洲前方浅水区砂体在沉积底盘处于不稳定状态下，受构造运动、水动力等多种因素影响下，很容易产生滑塌再搬运沉积的滑塌砂体。一般形成薄层浊积砂岩，由细粒砂岩、粉砂岩与泥岩互层，发育不完整的鲍马序列，这些砂体呈透镜状或席状。在平面上，滑塌浊积砂体被半深湖、深湖相泥岩、油页岩所包围。自然电位曲线呈微齿化箱形、钟形、箱形组合及指形，幅度以中等为主，图3-4。孤南洼陷北侧在LSC1层序（沙三下段）时期发育辫状河三角洲-滑塌浊积砂体、近岸水下扇-滑塌浊积砂体沉积。以辫状河三角洲为物源的滑塌浊积砂体的粒度相对较细，沉积剖面中以砂岩、粉砂岩及暗色泥岩为主，砂岩中常出现不完成的鲍马序列，并普遍发育有明显滑动和滑塌作用的特征标志。以近岸水下扇或扇三角洲为物源的滑塌浊积砂体，其成分与提供其物源的扇体类似，粒度比后方的扇三角洲细，但仍含大量的粗碎屑物质。沉积剖面中以砂砾岩、砂岩和深灰色泥岩的互层为主，并发育滑动和滑塌构造等。由于孤南洼陷内辫状河三角洲或近岸水下扇前端快到洼陷中心位置处地形坡度突然增大，部分砂体滑塌，再搬运形成滑塌浊积砂体，图4-16中为辫状河三角洲前方形成的滑塌浊积砂体，图4-14-b中有近岸水下扇和辫状河三角洲前方形成的滑塌浊积砂体。3.3湖泊体系湖泊体系是指以湖泊作用占优势的沉积体系。它是除河流、三角洲、水下冲积扇以外湖域内所有的沉积作用过程的总和。根据湖泊水体深度，湖泊体系可以分为滨湖、浅湖、半深湖与深湖四个亚相。孤南洼陷沙三下亚段沉积期湖泊发育最广，沉积厚度最大，是该区主要的深湖发育阶段，深湖泥岩沉积达数百米。沙三中亚段～沙二段，基本上没有大套深湖泥岩沉积，显示在这些沉积期因周边粗碎屑物强烈进积，湖泊迅速淤浅，以滨浅湖沉积为主，深湖分布极为局限。沉积模式及有利相带预测4.1沉积模式根据孤南洼陷的沉积充填特点、沉积背景及沉积相类型，建立了适合孤南洼陷的沉积模式，图4-1。（1）受孤南断层控制的近岸水下扇沉积模式由于边界主控断层活动都比较剧烈，因此该断层附近水体比较深，从断层上升盘供应的物源直接进入较深水区域，形成近岸水下扇沉积。由于地形较陡，水下扇前缘砂体，受重力作用易滑塌形成滑塌浊积扇沉积。由于主控断层上下盘之间高差太大，该凸起类型往往不能提供大量的物源，而主要提供零星分布的点物源。孤南断层下降盘主要发育这种沉积模式。（2）斜坡带控制的辫状河三角洲沉积模式发育在洼陷缓坡带，以辫状河三角洲的多期进积或退积叠置为特征，经常遇到早期的三角洲前缘被晚期的三角洲平原、或早期的三角洲平原被晚期的三角洲前缘改造的现象。研究区的孤岛凸起西段缓坡带属于这种沉积特征。（3）受垦东断层控制的扇三角洲沉积模式主要分布于受东部垦东断裂控制的区域，与在孤南断层和垦利断层的下降盘发育的扇体相比，该扇体分布的范围较广，往往发育多期扇体的进积叠置，向盆地中部推进时常常与西部推进的三角洲沉积混源。在特定的沉积背景下，从物源区到沉积区往往具有一定的沉积充填组合模式，根据确定的沉积模式图，总结出孤南洼陷主要的充填形式有3种：①近岸水下扇—滑塌浊积砂体—深湖-半深湖泥质沉积；②扇三角洲—滑塌浊积砂体—深湖-半深湖泥质沉积；③辫状河三角洲—滨浅湖沉积—深湖-半深湖泥质沉积；孤南洼陷缓坡带主要发育辫状河三角洲，不同时期表现为不同的沉积方式：退积型或加积型沉积。陡坡带主要发育有供给水道的近岸水下扇及扇三角洲，在近岸水下扇及扇三角洲前方由于构造、水动力等因素会形成滑塌浊积砂体。4.2有利相带预测由于不同沉积相带物源供给的能量不同，其沉积物岩性配置（砂泥岩比率）、分选、磨圆，以及成岩作用程度不同，造成储集层物性的差别。根据陈世悦等（2004）对沾化凹陷储层物性与沉积微相之间关系的研究，能量较强的（扇）三角洲前缘河口坝、水下分流河道的样品点均在中-高渗透率区；能量稍弱的前缘席状砂及浊积扇中扇辫状水道样品点处于中—低渗透率区；低能的三角洲前缘分流间湾、浊积扇外扇及中扇辫状水道间的样品点则属于低—特低渗透率区，显示了出沉积相对储层物性的控制作用。孤南洼陷是济阳拗陷沾化凹陷的一个次级洼陷。区内分布有孤岛油田、孤东油田、河滩油田、红柳油田等。随着勘探工作的不断深入，孤南洼陷成为增储的重点研究区。通过以上对洼陷沙二至沙三段目的层段沉积体系的平面分析，简单进行有利相带的预测。4.2.1沙三段有利相带预测沙三段包括沙三下、沙三中及沙三上3个亚段，每个亚段发育的沉积相类型具有继承性。发育的沉积相类型主要包括：洼陷西侧缓坡带发育的辫状河三角洲，东侧陡坡带发育的扇三角洲，北侧陡坡带发育的近岸水下扇，洼陷中心发育的滨浅湖、深湖-半深湖相以及滑塌浊积砂体。沙三下沉积时期，以深湖-半深湖沉积相为主，洼陷带发育的暗色泥岩及粉砂质泥岩是较好的生油岩系，沙三中以及沙三上时期洼陷带主要以浅湖相为主，但其生油岩的质量和丰度远不及沙三下时期的深湖-半深湖相。洼陷西侧靠近孤岛凸起发育的辫状河三角洲沉积相，其平原及前缘亚相部分（孤南24-孤南41井；渤783-孤南18井），自沙三下时期开始发育，至沙三上时期一直存在，有大量的河口坝、远砂坝以及分流河道砂发育，可以成为良好的储油性能。每个时期发育的辫状河三角洲虽然范围有所不同，但总体而言，延伸性好，受断层影响小，可以成为孤南洼陷较好的储集区。靠近洼陷东侧垦东凸起发育的扇三角洲平原及前缘部分（垦东96-垦89-垦东63-垦东58井），在孤南洼陷的特点是：砂质粒度适中，分布范围广，延伸好，具备良好的油气储集条件。而且扇三角洲相在沙三下早期，邻近同层的深湖-半深湖亚相，油源充足，可以成为洼陷有利的油气富集地带。靠近洼陷北侧孤南断层发育的近岸水下扇，其分布范围不是很广，但其砂质粒度适中，也可以成为较好的储集带。沙三下早期洼陷带发育的滑塌浊积砂体（孤南133井；孤南182-孤南38井；孤东282井；垦东62-垦斜923），周围被暗色泥岩以及油泥岩包围，显透镜状分