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论文以歧口凹陷为研究区,以古近系沙河街组一段为研究对象,以层序地层学、构造地层学及沉积学为理论指导,在等时层序地层格架的基础上,开展沙一段同沉积期的沉降速率及古地貌特征分析;同时在充分总结和利用前人研究成果的基础上,进行了沉积体系分析。最终探讨古地貌对沉积体系的控制作用研究,提炼出古地貌单元组合样式及其对沉积的控制作用模式。本论文共分六章:
第一章主要介绍了论文选题的目的与意义,古地貌的研究现状,歧口凹陷的勘探现状及论文的研究思路。古地貌和物源区的分布,控制着盆地的充填方式和沉积体系的空间配置,进而对油气藏的形成和分布起着主导控制作用。本文拟通过构造活动-沉降速率-古地貌-沉积体系的思路来研究古地貌。
第二章介绍了歧口凹陷的区域地质特征。歧口凹陷位于黄骅坳陷中部,南起埕宁隆起北坡,北至北大港潜山构造带,西到孔店构造带,东临歧口沿岸带,勘探面积约1500km2。黄骅坳陷是新生代基础上发展起来的坳陷,经历了初始断陷、扩张断陷、稳定发展、衰减和坳陷五个发展阶段。沙一段时期位于断陷稳定发展期,盆缘断裂活动减弱,盆缘坡度变缓。沙一段时期湖盆范围最广。沉降幅度南北有差别,南部地区较为稳定,沉积厚度不大,碎屑物质供应不足;而中部由于受边界断层活动的影响,沉积厚度大。
第三章主要建立了歧口凹陷沙一段等时层序地层格架。依据比较典型的削截、上超、下超和顶超等地震层序界面识别标志和测井曲线上的基值明显突变的特征,通过层位的精细标定,井震结合,建立了沙一段的等时地层格架,将歧口凹陷沙一段划分为3个三级层序:SQEs1x、SQEs1z、SQEs1s。通过精细解释闭合3150km2三维工区内的层序界面,绘制了沙一段三个层序的残余地层等厚图,并详细分析了其展布特征和发育情况。
第四章重点是沉积体系分析。在充分总结和利用前人研究成果的基础上,结合对岩芯观察、三维地震资料解释和钻井岩性测井曲线资料,通过岩心沉积相、单井沉积相研究及典型地震相提取和地震属性分析,总结出歧口凹陷沙一段时期主要发育5种沉积体系类型。具体包括:重力流、湖泊、生物礁滩、辫状河三角洲和扇三角洲等沉积体系类型。
第五章主要进行了沉降速率和古地貌特征分析。通过EBM盆地模拟系统对歧口凹陷古近系进行沉降史模拟,并分析了沉降速率在时空上的变化。沉降中心位于控凹断层下降盘,受到断层的控制。从整体沉降速率来看,沉降速率具有北部大,南部较小的特征。从SQEs1x至SQEs1s,沉降中心逐步向东北迁移,并汇聚至歧口深凹沉降中心;且早期沉降快,晚期逐渐减缓。
通过计算盆地的沉降量,恢复了歧口凹陷沙一段同沉积期的原始地貌形态,并通过petrel软件精细表征了歧口凹陷的微地貌。识别出了古凸起、古凹陷、古沟谷和古坡折等古地貌单元。从SQEs1x至SQEs1s,各层序沉积时期的古凸起、古坡折和古沟谷变化较小,均继承性发展;唯有古凹陷有少许变化和迁移的迹象,从SQEs1x层序到SQEs1s层序,歧北次凹和歧南次凹古凹陷越变越浅,这也与各层序发育时期的沉降中心的变化规律不谋而合,恰恰响应了在一个构造幕内构造沉降速率从快到慢的变化规律。
通过沉降速率平面图与古地貌图的对比,我们可以看出,沉降速率中心即古凹陷的中心,沉降速率越大,古凹陷越深,而沉降速率小的地方,则为相对凸起的地带;沉降中心迁移,则古凹陷深度中心随之迁移。总之,盆地构造的阶段性演化、构造沉降速率变化、同沉积构造活动对盆地的可容纳空间、古地貌形态等都可产生深刻的影响。
第六章主要阐述了古地貌对沉积的控制作用研究。通过古地貌与沉积体系的匹配关系分析,认为歧口凹陷沙一段古地貌对沉积体系的控制往往与构造活动息息相关,可以用“源沟控砂”四个字来概括,即物源方向和古构造格架控制了砂体的展布。一般而言,砂体往往限制在正地貌单元(古凸起)之间,主要分布于微正地貌一微负地貌单元(古坡折,古凹陷)中,而终止于负地貌单元(凹陷)中。古地貌对沉积体系的控制主要表现在:
①不同级次的物源体系导致沉积体类型和规模的差异。边界控盆同沉积正断层的区段性活动样式对断陷盆地沉积物输入系统有重要的控制作用,在不同构造体系的转换带部位形成断裂转换带,往往长期继承性发育,是最大的物源输导体系;古凸起主要为小型物源区;古隆起若与沟谷共生,往往是次一级的物源区,否则则对注入盆地的水流起到限制、阻挡作用。
②物源区沟谷体系的分布制约了沉积砂体的位置及规模(大沟对大扇,小沟对小扇),在不同构造体系的转换带部位形成的断裂转换带是最大最稳定的沟谷体系。走滑断裂虽然对沉积体系类型影响不大,但容易形成断槽,有利于改善物源的输导,增加沉积体系的规模和分布范围。
③坡折带类型和断裂组合样式决定了沉积砂体的类型、规模及分布。多级断阶坡折带常为古水系入湖处,相应地发育大型的三角洲沉积体系;断裂陡坡带由于来自上升盘的水系短小,输入到凹陷的沉积物量有限,因此只能在断层下降盘形成规模较小并沿断层分布的扇体。
通过古地貌对沉积体系的控制作用研究,在研究区内识别了5种古地貌组合样式:隆起-断裂转换带-凹陷组合,隆起-梳状断裂转换带-多级断阶构造坡折-凹陷组合,凹陷-大型断槽-凹陷组合,凸起-断裂沟槽-陡坡断裂坡折-凹陷组合和水下低隆起-生物礁滩组合等古地貌单元组合样式,并提炼了这5种构造古地貌组合样式对沉积砂体的控制作用模式。
整体上,歧口凹陷沙一段处于断坳转换期,断陷活动趋于稳定的发展阶段,边界控凹断层仍然活动强烈,控制了沉降速率的变化以及沉积的中心。构造(同沉积断裂)通过控制古地貌形态来实现对沉积的控制。同沉积断裂及其组合样式对盆内沉积体系的发育分布起到重要的控制作用,而古地貌组合样式则控制着沉积砂体的成因、富集位置及规模大小。