构造层序地层研究的新思路构造层序地层研究

构造层序地层研究的新思路构造层序地层研究

0构造研究的意义构造运动形成的界面通常是层序层的接口。结构界面中定义的层序列通常对应于二楼。作为符合油气勘探目标评估的三级地层序列，其界面也与构造运动形成的界面重叠。在某种程度上，这反映了结构分析在层序层研究中的重要性。在层序地层研究中强调不同时期断裂、褶皱和抬升剥蚀等构造因素对层序的发育及保存状况的控制作用,强调构造演化、成盆演化、层序演化、沉积演化的四位一体,就是构造—层序地层研究的思路,其实质主要有3点:(1)构造是层序发育的主要控制因素;(2)在构造格架基础上进行层序地层对比;(3)在沉积相图编制中突出构造对沉积的控制作用,突出沉积相与构造要素之间的时空配置关系。1积期后构造主要影响沉积物保存状况的因素构造活动是控制盆地基底沉降的内在因素,因此控制着可容空间的增长,这在陆相湖盆中尤为明显。构造不仅在同沉积期对层序具有重要的控制作用,在沉积期后甚至沉积期前也有一定的作用。总体上来说,沉积期前构造对层序发育的控制主要表现为对盆底地形和剩余可容空间的控制,同沉积构造主要表现为对新增可容空间的控制,沉积期后构造主要影响沉积物的保存状况(表1)。以陆相断陷湖盆为例,在某一特定层序形成之前,前期的构造作用主要影响初始盆底地形,在盆地边界断裂外侧为主要物源区,在盆地内部向陆一侧可能存在对下伏层序顶部的剥蚀,向盆一侧则有一定的剩余可容空间。这些提供了该特定层序发育的初始条件,在层序发育早期,沉积作用主要发生在具有前期剩余可容空间的区域(图1)。同沉积构造对层序发育的控制作用主要影响新增可容空间的分布,以断陷湖盆为例,各级同沉积正断裂向盆地方向逐次裂陷,新增可容空间向盆地方向逐步加大,在正断层两侧存在可容空间的突变,在沉积环境上表现为地形坡折的存在和沉积水体深度的突变,沉积响应上表现为岩相的突变(图2)。沉积期后构造对层序发育的控制作用主要表现为对沉积物保存状况的影响。剥蚀会造成目的层序的剥失和部分剥失;后期正断裂会造成目的层序的断失和部分断失;逆断裂会造成目的层序的纵向叠置(图3);后期平移断层会导致同一层序内沉积体系之间的横向错位;位于后期褶皱构造高部位的地层遭受剥蚀的可能性更大。2陆内提出剥蚀构造—层序地层对比强调在构造格架之上建立等时地层对比格架。以渤海湾盆地济阳坳陷古生界为例,由于古生界在沉积期后经历了多期的构造作用和剥蚀改造,因此构造要素分析在进行其层序地层对比中至关重要。早古生代济阳坳陷属于华北地台的一部分,总体为一套海相—海陆交互相沉积,其中寒武系为碳酸盐岩和泥页岩的交互沉积,指示陆源碎屑物质供给较充足;奥陶系以灰岩和白云岩交互为特征,为典型浅水碳酸盐岩台地沉积。奥陶系沉积后经历了加里东期的风化剥蚀,但地壳运动以整体抬升为主,横向上剥蚀厚度差异不大。晚古生代,济阳坳陷以海陆交互相含煤沉积过渡到陆相河流沉积,其后经历印支期抬升剥蚀,剥蚀强度由南西向北东有一定的增大趋势。中生代济阳坳陷以发育较小规模的陆内坳陷盆地为主。早第三纪济阳坳陷进入断陷湖盆演化阶段,同沉积断裂分隔凸起和凹陷,凸起上遭受剥蚀并为凹陷提供沉积物源。寒武系馒头组、毛庄组、徐庄组、张夏组4个组,在桩古45井到滨古2井区横向上易于对比。这些进区与判参1井之间以喜山期陡坡带的正断层相隔,断层西南方向的寒武系因埋藏深度大而未被钻揭(图4)。寒武系崮山组向上至奥陶系,在桩古45井和义古26井之间易于对比。滨古2井北东方向存在缓坡正断层,滨古2井位于正断层上升盘凸起部位,因遭受喜山期的风化剥蚀而缺失该套地层。加里东剥蚀面对下古生界地层的剥蚀强度总体上较稳定,桩古45井、义古26井、判参1井均残留中奥陶统峰峰组,只是在剥蚀厚度上存在小幅度差异,反映剥蚀古地貌上的小幅度起伏,桩古45井区峰峰组的保存厚度较薄,指示其可能位于古地貌的较高部位。上古生界除在滨古2井区剥蚀缺失外,该套地层在横向上还是易于对比的,石炭系本溪组由西向东有微弱的减薄趋势,也反映出加里东剥蚀面具有东高西低的古地貌特征,本溪组地层超覆其上而起到填充补齐作用。上古生界沉积期后遭受印支期剥蚀,该期剥蚀强度在横向上有明显的变化,由东向西上古生界地层残余厚度增大,除滨古2井遭受喜山期风化剥蚀而缺失该套地层外,由东向西,桩古45井、义古26井、判参1井、曲古1井保存的上古生界顶部层位依次变新,分别为山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组,说明印支期桩45井地区为隆升高部位。曲古1井石千峰组直接与奥陶系地层接触,原因是上古生界下部地层被喜山期断层所断失。与古生界台地沉积不同,中生界盆地为分布较为局限的陆内坳陷,在桩45井区发育中生界沉积,说明中生界盆地的形成与印支期抬升后地壳的回返有一定关系。新生界分布主要受控于喜山期正断层,在凸起上遭受继承性风化剥蚀,随剥蚀强度差异,喜山期剥蚀面可能依次剥至印支剥蚀面、加里东剥蚀面甚至震旦剥蚀面之下,从而使地层记录中仅保留有喜山期剥蚀面。在构造格架基础上建立层序地层对比格架,可以综合构造和沉积因素,能更合理地解释地层缺失、地层厚度和沉积相的变化,从而实现构造、成盆、层序、沉积演化分析的一体化,所建立的层序地层空间对比格架更切合地层的实际情况。3上古生界石炭系在建立构造—层序地层对比格架基础上,所编制的沉积相图,既能体现构造与层序及沉积演化之间的成因联系,又能体现构造与地层分布、沉积相展布之间的空间配置关系和时间演化特征,从而使层序地层的研究与储层、烃源岩、圈闭条件等成藏条件的评价更紧密地结合。济阳坳陷下古生界浅海台地相碳酸盐岩是潜山油藏的主要储集岩性,风化壳下的中奥陶统峰峰组是最重要的储集岩系;上古生界由下至上由海相、海陆交互相含煤沉积演化为陆相河流沉积,其中上石炭统太原组为主要的含煤层系,是重要的气源岩,故分别以太原组和峰峰组作为主要的生储层系作构造—层序沉积相图(图5)。坳陷内部中奥陶统峰峰组地层除喜山期正断层导致地层在局部断失之外,总体保存较全,而在坳陷西北界断层上升盘、中部陈家庄凸起和南部广饶凸起上,由于遭受喜山期长期剥蚀而缺失该组地层。由东北向西南依次发育碳酸盐岩开阔台地、局限台地及膏云质潮坪沉积,反映当时水深总体不深,盆底地形由西南向东北有所降低。陈家庄凸起周缘、桩古地区和广饶凸起北东翼峰峰组发育喜山期风化壳,沉积相为有利于溶蚀的开阔台地相,是有利的潜山储层发育区;向西南至惠民凹陷,沉积相以局限台地和膏云坪为主,形成溶蚀孔隙的难度较大,主要发育加里东期风化壳,形成的溶蚀孔隙在长期埋藏过程中多被后期充填,受喜山期风化改造趋弱,因此潜山的储层条件较差。上古生界石炭系太原组残余地层的分布范围明显小于寒武系馒头组,在西北部埕宁隆起、陈家庄凸起和义和庄凸起该套地层的剥失范围明显加大。沉积相以碳酸盐岩局限台地、灰泥质泻湖和泥炭沼泽为主,局限台地以发育碳酸盐岩和泥页岩为特征,主要分布于坳陷东部,其余大部分地区主要发育沼泽相,是有利的气源岩发育区,说明上古生界煤层气勘探具有良好的前景。义155井区具“洼中隆”的构造特征,沉积相为利于生烃的沼泽相,上古生界煤层气勘探已获重要突破,惠民凹陷上古生界地层的保存条件好,且为有利的生气相带,其南部斜坡为天然气运移的有利指向区,有较好的勘探前景。4同沉积构造的控制(1)构造对层序发育的影响不仅表现在同沉积期,在沉积期前和沉积期后也有重要的控制作用:沉积期前构造对层序发育的控制主要表现为对盆底地形和前期剩余可容空间的控制;同沉积构造主要表现为对新增可容空间的控制;沉积期后构造主要影响沉积物的保存状况。(2)构造—层序地层