谷地浊积岩与油气地势勘测范文

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作者：许怀智蔡东升孙志鹏黄安敏陈嵘李春雷何丽娟单位：中海石油有限公司湛江分公司中国海洋石油总公司

北部坳陷包括崖北凹陷、松西凹陷和松东凹陷；北部隆起包括崖城凸起、松涛凸起、崖南－陵水低凸起；中央坳陷包括乐东－陵水、北礁、松南－宝岛－长昌凹陷和松南低凸起；南部隆起包括陵南低凸起和北礁凸起和崖城凹陷；南部坳陷包括光华凹陷和甘泉凹陷。盆地经历了古近纪裂谷期、早—中新世热沉降期和晚中新世以来的新构造期3大构造演化阶段（龚再升，1997）。在古近纪裂陷阶段，盆地接受了始新统陆相、下渐新统崖城组海陆过渡、上渐新统陵水组滨—浅海沉积充填；在新近纪坳陷阶段，盆地接受了从滨浅海相到深海相的连续沉积，海水深度逐渐加深，沉积地层包括下中新统三亚组、中中新统梅山组、上中新统黄流组、上新统莺歌海组和第四系（李绪宣等，2007）。主要发育3套烃源岩，即始新世湖相、渐新世海陆过渡相和中新世半深海—深海相烃源岩（马文宏等，2008；何家雄等，2009；邵磊等，2010；孙永革等，2010）；储层主要包括：始新统—下渐新统裂陷期的河流和扇三角洲相砂岩；上渐新统断坳转换期的（扇）三角洲—滨浅海相砂岩；断后坳陷期中新统的滨海相砂岩、台地碳酸盐岩及深水浊积砂岩（何仕斌等，2007）。

中央峡谷形态与充填特征

1形态特征

中央峡谷主要发育于琼东南盆地中央坳陷带，西始莺歌海盆地东部陆坡坡折带，经乐东－陵水凹陷、松南低凸起、宝岛－长昌凹陷，向东延伸西沙海槽，终止南海西北次海盆（图1、2）。由于峡谷形成机制和沉积环境的特殊性，导致中央峡谷的几何外形和充填物在地震反射、测井响应、沉积学等方面具有显著的特征。峡谷的走向受控于海底地形，整体呈SW—NE走向，谷身平直，不发育支谷，平面上呈“S”形，总长约580km，发育面积约7000km2（图1）。在垂直或近垂直峡谷走向的地震剖面上，可见峡谷呈上宽下窄的“V”和“U”型（图3），与相邻的近于水平的弱反射同相轴明显不协调，这种不协调性是由于早期重力流的下切作用使得高位域时期发育的较细粒地层遭受侵蚀，中—晚期随着海平面的上升，在峡谷内发生碎屑物质充填，导致峡谷充填岩性与围岩有差异，围岩以近水平弱反射连续或不连续为主，而峡谷内部充填以强反射低频连续为主（图3）。峡谷的宽度和深度由上游向下游逐渐增大加深，下切地层愈来愈老，上游（经乐东－陵水凹陷）主要发育“V”型；中、下游（经松南低凸起、宝岛－长昌凹陷）发育“U”型。谷底宽约1～3km，谷顶宽6～15km，两翼倾角为18°～31°，谷深400～600m。峡谷的底界面是经过多期重力流下切侵蚀冲刷下伏地层形成的上凹不整合界面，对应于T30地震反射界面（图2、3），谷底坡度为7～30m／km。通过对峡谷底面时深转换和沿峡谷走向的深度地震剖面，经乐东－陵水凹陷和松南低凸起段的峡谷现今呈现东高西低地形特征（图4），分析认为中新世以来受到青藏高原隆升的影响，大量的红河和海南岛沉积物向莺－琼盆地卸载堆积，形成约4000～6500m厚的上新统和更新统陆架－坡折带，且渐近向SE方向迁移，地壳受到巨厚陆架－坡折带载荷与差异压实作用发生差异沉降，迫使琼东南盆地的沉降中心渐近向NW方向迁移，因此晚中新世—早上新世西高东低地形逐渐演变为东高西低地形格局。

2充填特征

研究认为，相对海平面下降的早、中期是深切谷的形成时期，在海平面下降末期到海平面转为上升期后，深切谷内开始出现充填（Yinglingetal．，1992；Paolaetal．，1992；Allenetal．，1993；Zaitlinetal．，1994；Wescott，1997；张桂甲等，1995；李从先等，1996；Fergusonetal．，2003）。中央峡谷充填也具有这种特征，在中新世晚期，琼东南盆地相对海平面下降，沿中央坳陷带发育轴向流动的大型重力流，侵蚀下伏地层，形成中央峡谷；早上新世随着相对海平面的上升，峡谷内以溯源堆积的方式充填了莺歌组二段的砂岩和泥岩，与下伏地层为底冲刷接触。峡谷充填结构具有多期砂泥复合充填的特征，下部充填物以砂岩为主，泥岩较少，局部发育细砾岩；上部砂岩减少，泥岩增多，组成了一个向上变细的正旋回岩性（图5）。下面从粒度分布、岩石类型、相序特征与沉积相4个方面论述该峡谷充填特征。

2．1粒度分布特征

W－1井和W－6井岩芯和岩屑样品粒度统计展示了三段式概率累积分布样式（图6），总体上，粒度较细，由悬浮次总体、跳跃次总体和明显过渡带递变悬浮次总体组成，直线段斜率由陡变缓，悬浮次总体占25％～50％；跳跃次总体占4％～30％，斜率为56°～62°，表明分选性好。这种粒度分布特征表明沉积物以悬浮载荷搬运方式为主，当流动能量降低时，随着较粗颗粒的卸载，流体的密度和悬浮物的沉降速度随之降低，水流的牵引作用有所增加，为重力流和牵引流共同作用的产物。在C－M图上（图7），C值是累积曲线上1％处对应的粒径，M值是累积曲线上50％处对应的粒径，样品点群分布平行于C＝M基线，属于粒序悬浮区，亦反映递变悬浮沉积为主的特点，表明浊流沉积。

2．2岩石类型

依据岩芯、岩屑和地震相，将峡谷的沉积充填岩石类型划分为砾岩、砂岩、块体流－滑塌岩和泥岩。砾岩仅在峡谷上端的W－1井钻遇，为一套细砾岩厚度达43cm，底部可见冲刷界面，发育板状层理，砾石呈次棱—次圆状，粒径为2～6mm，分选中等，颗粒支撑，杂基为细砂岩、粉砂岩及含少量泥岩，属颗粒流成因（图8a）。砂岩是峡谷充填的主体，岩性为浅灰色的细、粉砂岩和泥质粉砂岩，夹薄层深灰色泥岩。据薄片鉴定，砂岩成分主要为石英、长石和岩屑，少量白云母、黑云母、海绿石以及极少量碳质碎片，其中石英占碎屑颗粒的40％～70％；长石为5％～15％，主要为钾长石和斜长石；岩屑含量为5％～28％，主要有泥质岩屑、花岗岩、方解石和白云石等；见白钛矿、锐钛矿、金红石、磁铁矿、赤褐铁矿、石榴子石和绿帘石等较稳定的重矿物以及重晶石、黄铁矿等不稳定的重矿物；填隙物以泥质杂基为主，含量大于15％，属岩屑质长石砂岩，碎屑颗粒直径一般在0．25～0．01mm之间，呈次棱角状至次圆，分选差至中等，以孔隙式胶结为主，颗粒以点－线接触，孔隙类型包括粒间孔、微裂隙和粒间溶孔等，平均孔隙度为15％～33％，渗透率为11×10－3～90×10－3μm2，砂岩总体上结构成熟度较高。

地震剖面上呈现为强振幅低频连续性好反射特征，溯源逐层叠置超覆砂体的波组从溯源至顺源方向由强振幅连续性好逐渐变为弱振幅连续、不连续或杂乱不规则弱的反射特征，表明砂体逐渐相变为泥岩（图4a）；在垂直或近垂直峡谷走向的地震剖面上，砂岩表现为平行或亚平行上超充填型或丘状上超、复合充填的强振幅低频连续好反射特征（图3、9）；在波阻抗剖面上，砂岩呈低阻抗特征（图4b、9）。电测曲线上，自然伽玛、声波和电阻率曲线起伏剧烈，为中—高幅度，形态呈箱状或钟形状（图4、5）。依据结构特征与沉积构造，砂岩可分为块状细砂岩（图8b）和平行层理粉砂岩或泥质粉砂岩（图8c）两类。块状细砂岩颗粒为次圆—次棱角状，分选较好，以细砂为主，颗粒支撑，泥质杂基，钙质胶结，无层理；后者砂岩颗粒磨圆度、分选性中等，杂基－颗粒支撑，厚度较薄，发育平行层理。块体流－滑塌石为不稳定的半固结或固结的沉积物在重力作用下滑动、滑塌沉积，岩石类型为混合碎屑岩，岩屑及泥质含量较高。在地震上表现为杂乱弱或空白地震反射特征（图3）；在波阻抗剖面上呈现中高阻特征（图9b、c）。泥岩为灰黑色—深灰色泥岩，由薄层远基浊积岩和深海相泥岩组成，主要成分为伊蒙混层、伊利石、高岭石和绿泥石，发育水平层理，夹薄层粉砂岩或泥质粉砂岩。在地震剖面表现为弱振幅连续或不连续地震反射特征（图3a、4a）；波阻抗剖面上表现为高阻抗特征（图4b、9）；自然伽马曲线（GR）表现为低幅度齿状（图5）。

2．3相序

通过岩芯观察，按照岩石类型组合特征识别出4种相序类型。正递变相序底部具明显侵蚀面，一种是下部为细砾岩或细砂岩向上过渡为粉砂岩、泥岩（图10a）。反递变相序为下细上粗模式，下部一般为泥岩、粉砂泥岩，向上变为粉砂岩或细砂岩（图10b）。复合递变相序是一种由一个反递变序列接一个正递变序列组成，为细—粗—细韵律，下部为泥质－粉砂质泥岩－粉砂岩反递变段，中部为细砂岩正递变段，向上过渡到粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩段（图10c）；另一种由一个正递变序列上接一反递变序列组成，为粗—细—粗韵律（图10d）。非递变相序主要发育在块体流－滑塌岩相或块状层理细砂岩和正递变层理粉－细砂岩中夹滑塌泥岩相，无明显相序特征。

2．4沉积相

按照重力流成因机制、岩石类型和相序特征，将中央峡谷沉积划分为峡谷中心、边缘和漫溢3个微相（图9d）。峡谷中心微相发育于峡谷中心的中、下部位，主要由浊积岩和深海相泥岩构成，是中央峡谷的主体部分。岩石类型为相互叠置的细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩，夹薄层暗色泥岩，发育正、反和复合递变相序。纵向叠置而形成的砂岩相当于鲍玛序列的AB－ABD、AB－ACE等组合，最大厚度达100m。电测曲线特征为中—高幅度微齿箱形、钟形或箱－钟形组合。峡谷边缘微相发育于峡谷两翼的斜坡坡脚或底部，主要由块体流和远基浊积岩组成，发育正递变和非递变相序。沉积成因序列相当于鲍玛序列的A、DE和CE组合。电测曲线特征多为锯齿形。漫溢微相发育于峡谷顶部与谷肩，主要由半深—深海相泥岩和远基浊积岩组成，岩石类型为泥岩和粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。单一沉积成因序列相当于鲍玛序列的CDE、DE和CE组合。电测曲线呈低幅微齿、齿化指形。

中央峡谷控制因素与充填演化

1控制因素

水下重力流的形成需要充沛的物源供给、足够的坡度、水深和一定的触发机制。中新世印度洋中脊的快速扩张，引发印－澳板块向NNE俯冲引起青藏高原初次隆升，形成了NWW向展布的青藏－闽粤初始高原（葛肖虹等，2010）；在17～3．6Ma高原被剥蚀夷平、准平原化（李吉均等，2001），为中国南海盆地提供了充沛物源。此时，来自西北部的红河和海南岛大量碎屑物质快速向莺－琼盆地堆积，形成了巨厚的中新统以及陆架－陆折体系，为重力流形成提供物质基础、足够的坡度与水深，并且古近纪以来琼东南盆地中央凹陷带继承发育SW—NE向的负向盆底地形也是中央峡谷形成的地形地貌的必要条件。晚中新世青藏高原第三次隆升（Zhongetal．，1995）和NW向移动的菲律宾海板块前缘的吕宋岛弧与欧亚板块在台湾岛地区发生碰撞（Sibuetetal．，2004），迫使琼东南盆地在晚中新世基底隆升，相对海面快速下降；而且在约5．5Ma左右红河断裂发生大规模右旋走滑反转事件（Allenetal．，1984；Leloupetal．，1993；Ranginetal．，1995；Leeetal．，1998；Rephmaretal．，2001；孙珍等，2003；向宏发等，2007；张秉良等，2009），触发莺歌海盆地东部陆架—陆坡（扇）三角洲和低位楔沉积物发生崩裂、滑塌与滑移，形成以细碎屑物质为主的间歇性重力流沿琼东南盆地中央坳陷带流动，随着流速增加动能亦不断增大，重力流侵蚀下切能力愈来愈强，老地层经历多期侵蚀下切形成大型的中央峡谷。

2充填演化

岩石类型、相序、沉积相时空分布记录着峡谷形成与演化，根据峡谷的沉积填充特征与沉积相分布规律，峡谷经历了下切、浊积砂岩充填和泥岩充填3个演化阶段。

下切阶段，晚中新世晚期琼东南盆地基底隆升，相对海平面剧烈下降，以及红河断裂发生大规模右行走滑反转构造事件，触发莺歌海盆地东南区域陆架坡折带发育（扇）三角洲和低位楔沉积物发生大规模崩裂、滑塌与滑移，形成以细碎屑物质为主的高密度重力流沿琼东南盆地中央坳陷带负向海底地形快速流动，经历多期向源侵蚀下切下伏地层，形成长约580km，谷顶宽6～15km，谷深400～600m，底面为区域不整合面的中央峡谷（图11a、b，图2）。

浊积砂岩充填阶段，早上新世相对海平面迅速上升，重力流流速降低，携碎屑物质的能力减弱，峡谷从侵蚀下切过程转变为卸载堆积，接受了峡谷中心和边缘相沉积，大量间歇性浊流和颗粒流以及块体流屑物质在峡谷内开始堆积；随着海面持续上升，峡谷上游以后退滑塌而生长，中、下游以溯源堆积方式充填了相互叠置的多期近基浊积砂岩，构成下粗上细的退积层序（图11c）。泥岩充填阶段，随着海侵范围加大，峡谷接受了漫溢相沉积，半深—深海相泥岩和远基浊积岩充填满峡谷，开始漫溢出峡谷，浸没谷肩，峡谷演化逐步衰退至终结，结束充填史，被海相沉积覆盖埋藏（图11d）。

油气地质意义

中央峡谷不仅是琼东南盆地由潜水区向深水区输送沉积物的重要通道，而且也是碎屑物质卸载堆积的场所，这与油气成藏有着密切关系。勘探证实琼东南盆地是富烃盆地，发育始新世湖相，渐新世海陆过渡相和中新世半深海—深海相3套烃源岩。峡谷内的中心相发育多期储集物性较好的浊积砂岩，具有较高的孔隙度和渗透率，可做为优质储层；漫溢相的半深—深海相泥岩和远基浊积岩为有效盖层。

由于峡谷内岩性在横向与纵向的变化，并在峡谷谷壁遮挡、断层错断遮挡和底辟作用等因素控制下，峡谷内主要发育隐蔽岩性和构造－岩性复合两大类圈闭。沿峡谷底界面逐层叠置超覆的砂岩可以形成贯穿整个中央凹陷在横向上长距离连续发育、纵向上相互叠置连通的砂岩复合体，成为油气长距离运移的优势输导体；峡谷的下伏地层发育底辟、断裂以及峡谷内部断裂为油气运移提供了垂向运移通道。因此，中央峡谷充填体系具有优越的油气成藏条件，根据峡谷内的圈闭类型，可将峡谷内可能发育的油气藏划分为隐蔽岩性和构造－岩性复合油气藏。

隐蔽岩性油气藏：分布于峡谷内浊积水道砂体和浊积扇体内部的岩性变化易形成岩性圈闭，这些浊积砂体在充填方式上表现为沿峡谷底界面向溯源方向逐层叠置超覆，顺源方向渐变为远基浊积岩尖灭于深海相泥岩中，常形成指状尖灭砂体；在横向上亦尖灭在深海相泥岩中或上超于深海相泥岩的峡谷谷壁，易形成岩性上倾尖灭或砂岩透镜体油气藏（图4b）。构造－岩性油气藏：浊积砂体在断层或底辟等构造因素作用下形成的构造－岩性复合油气藏，峡谷内主要发育四种构造－岩性圈闭：背斜圈闭，峡谷以丘状上超或复合充填，形成具有背斜形态的圈闭（图9a）；透镜体圈闭，由于晚期水道或块体流将早期席状砂体侵蚀切割成相互独立砂体，具有中间厚两翼薄的透镜状特征，形成典型低幅度构造－岩性圈闭，W－6井证实该类油气藏（图9b）；断层－岩性圈闭，沿峡谷走向的条带状浊积砂体在其上倾方向受到垂直峡谷或者斜交断层切割，断层在侧向与岩性变化结合起到了遮挡封堵作用，易形成断裂和岩性共同控制的断层－岩性圈闭（图9c）；底辟拱升和刺穿圈闭，软泥和岩浆岩等流体侵入与上拱，使峡谷内砂体发生变形与变位，可以形成岩体刺穿、底辟拱升相关圈闭（图9d）。

结论

（1）中央峡谷位于琼东南盆地中央坳陷带，西起始于莺歌海盆地东部陆坡，东终止于南海西北次海盆，平面上呈“S”形，剖面上呈对称或不对称上宽下窄的“V”和“U”型。

（2）峡谷以溯源堆积方式充填了相互叠置的多期砂岩和泥岩，下部以砂岩充填为主，泥岩较少，局部发育细砾岩；而向上泥岩充填逐渐增多，砂岩充填减少；在垂直或近垂直峡谷走向的地震剖面上，峡谷充填主要表现为平行或亚平行上超充填型或丘状上超、复合充填特征；沿峡谷走向的地震剖面上，充填主要表现为向溯源方向逐层叠置超覆特征。

（3）峡谷沉积划分为中心、边缘和漫溢3个微相。中心微相主要由砾岩和砂岩组成，砾岩属颗粒流成因，砂岩是浊流成因，发育正、反和复合递变相序；边缘微相主要由块体流－滑塌岩组成，发育非递变相序；漫溢微相主要由半深—深海相泥岩组成。

（4）峡谷经历了下切、浊积砂岩充填和泥岩充填三大演化阶段，在浊积砂岩充填阶段发育多期储集物性较好近基浊积砂体被半深—深海相泥岩包裹并具有良好的油气运移通道，具备优越的成藏条件，可形成隐蔽岩性油藏或构造－岩性复合油藏。