谷地濁積巖與油氣地勢勘測范文
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作者：許懷智蔡東升孫志鵬黃安敏陳嶸李春雷何麗娟單位：中海石油有限公司湛江分公司中國海洋石油總公司
北部坳陷包括崖北凹陷、松西凹陷和松東凹陷；北部隆起包括崖城凸起、松濤凸起、崖南－陵水低凸起；中央坳陷包括樂東－陵水、北礁、松南－寶島－長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；南部坳陷包括光華凹陷和甘泉凹陷。盆地經歷了古近紀裂谷期、早—中新世熱沉降期和晚中新世以來的新構造期3大構造演化階段（龔再升，1997）。在古近紀裂陷階段，盆地接受了始新統陸相、下漸新統崖城組海陸過渡、上漸新統陵水組濱—淺海沉積充填；在新近紀坳陷階段，盆地接受了從濱淺海相到深海相的連續沉積，海水深度逐漸加深，沉積地層包括下中新統三亞組、中中新統梅山組、上中新統黃流組、上新統鶯歌海組和第四系（李緒宣等，2007）。主要發育3套烴源巖，即始新世湖相、漸新世海陸過渡相和中新世半深海—深海相烴源巖（馬文宏等，2008；何家雄等，2009；邵磊等，2010；孫永革等，2010）；儲層主要包括：始新統—下漸新統裂陷期的河流和扇三角洲相砂巖；上漸新統斷坳轉換期的（扇）三角洲—濱淺海相砂巖；斷后坳陷期中新統的濱海相砂巖、臺地碳酸鹽巖及深水濁積砂巖（何仕斌等，2007）。
中央峽谷形態與充填特征
1形態特征
中央峽谷主要發育于瓊東南盆地中央坳陷帶，西始鶯歌海盆地東部陸坡坡折帶，經樂東－陵水凹陷、松南低凸起、寶島－長昌凹陷，向東延伸西沙海槽，終止南海西北次海盆（圖1、2）。由于峽谷形成機制和沉積環境的特殊性，導致中央峽谷的幾何外形和充填物在地震反射、測井響應、沉積學等方面具有顯著的特征。峽谷的走向受控于海底地形，整體呈SW—NE走向，谷身平直，不發育支谷，平面上呈“S”形，總長約580km，發育面積約7000km2（圖1）。在垂直或近垂直峽谷走向的地震剖面上，可見峽谷呈上寬下窄的“V”和“U”型（圖3），與相鄰的近于水平的弱反射同相軸明顯不協調，這種不協調性是由于早期重力流的下切作用使得高位域時期發育的較細粒地層遭受侵蝕，中—晚期隨著海平面的上升，在峽谷內發生碎屑物質充填，導致峽谷充填巖性與圍巖有差異，圍巖以近水平弱反射連續或不連續為主，而峽谷內部充填以強反射低頻連續為主（圖3）。峽谷的寬度和深度由上游向下游逐漸增大加深，下切地層愈來愈老，上游（經樂東－陵水凹陷）主要發育“V”型；中、下游（經松南低凸起、寶島－長昌凹陷）發育“U”型。谷底寬約1～3km，谷頂寬6～15km，兩翼傾角為18°～31°，谷深400～600m。峽谷的底界面是經過多期重力流下切侵蝕沖刷下伏地層形成的上凹不整合界面，對應于T30地震反射界面（圖2、3），谷底坡度為7～30m／km。通過對峽谷底面時深轉換和沿峽谷走向的深度地震剖面，經樂東－陵水凹陷和松南低凸起段的峽谷現今呈現東高西低地形特征（圖4），分析認為中新世以來受到青藏高原隆升的影響，大量的紅河和海南島沉積物向鶯－瓊盆地卸載堆積，形成約4000～6500m厚的上新統和更新統陸架－坡折帶，且漸近向SE方向遷移，地殼受到巨厚陸架－坡折帶載荷與差異壓實作用發生差異沉降，迫使瓊東南盆地的沉降中心漸近向NW方向遷移，因此晚中新世—早上新世西高東低地形逐漸演變為東高西低地形格局。
2充填特征
研究認為，相對海平面下降的早、中期是深切谷的形成時期，在海平面下降末期到海平面轉為上升期后，深切谷內開始出現充填（Yinglingetal．，1992；Paolaetal．，1992；Allenetal．，1993；Zaitlinetal．，1994；Wescott，1997；張桂甲等，1995；李從先等，1996；Fergusonetal．，2003）。中央峽谷充填也具有這種特征，在中新世晚期，瓊東南盆地相對海平面下降，沿中央坳陷帶發育軸向流動的大型重力流，侵蝕下伏地層，形成中央峽谷；早上新世隨著相對海平面的上升，峽谷內以溯源堆積的方式充填了鶯歌組二段的砂巖和泥巖，與下伏地層為底沖刷接觸。峽谷充填結構具有多期砂泥復合充填的特征，下部充填物以砂巖為主，泥巖較少，局部發育細礫巖；上部砂巖減少，泥巖增多，組成了一個向上變細的正旋回巖性（圖5）。下面從粒度分布、巖石類型、相序特征與沉積相4個方面論述該峽谷充填特征。
2．1粒度分布特征
W－1井和W－6井巖芯和巖屑樣品粒度統計展示了三段式概率累積分布樣式（圖6），總體上，粒度較細，由懸浮次總體、跳躍次總體和明顯過渡帶遞變懸浮次總體組成，直線段斜率由陡變緩，懸浮次總體占25％～50％；跳躍次總體占4％～30％，斜率為56°～62°，表明分選性好。這種粒度分布特征表明沉積物以懸浮載荷搬運方式為主，當流動能量降低時，隨著較粗顆粒的卸載，流體的密度和懸浮物的沉降速度隨之降低，水流的牽引作用有所增加，為重力流和牽引流共同作用的產物。在C－M圖上（圖7），C值是累積曲線上1％處對應的粒徑，M值是累積曲線上50％處對應的粒徑，樣品點群分布平行于C＝M基線，屬于粒序懸浮區，亦反映遞變懸浮沉積為主的特點，表明濁流沉積。
2．2巖石類型
依據巖芯、巖屑和地震相，將峽谷的沉積充填巖石類型劃分為礫巖、砂巖、塊體流－滑塌巖和泥巖。礫巖僅在峽谷上端的W－1井鉆遇，為一套細礫巖厚度達43cm，底部可見沖刷界面，發育板狀層理，礫石呈次棱—次圓狀，粒徑為2～6mm，分選中等，顆粒支撐，雜基為細砂巖、粉砂巖及含少量泥巖，屬顆粒流成因（圖8a）。砂巖是峽谷充填的主體，巖性為淺灰色的細、粉砂巖和泥質粉砂巖，夾薄層深灰色泥巖。據薄片鑒定，砂巖成分主要為石英、長石和巖屑，少量白云母、黑云母、海綠石以及極少量碳質碎片，其中石英占碎屑顆粒的40％～70％；長石為5％～15％，主要為鉀長石和斜長石；巖屑含量為5％～28％，主要有泥質巖屑、花崗巖、方解石和白云石等；見白鈦礦、銳鈦礦、金紅石、磁鐵礦、赤褐鐵礦、石榴子石和綠簾石等較穩定的重礦物以及重晶石、黃鐵礦等不穩定的重礦物；填隙物以泥質雜基為主，含量大于15％，屬巖屑質長石砂巖，碎屑顆粒直徑一般在0．25～0．01mm之間，呈次棱角狀至次圓，分選差至中等，以孔隙式膠結為主，顆粒以點－線接觸，孔隙類型包括粒間孔、微裂隙和粒間溶孔等，平均孔隙度為15％～33％，滲透率為11×10－3～90×10－3μm2，砂巖總體上結構成熟度較高。
地震剖面上呈現為強振幅低頻連續性好反射特征，溯源逐層疊置超覆砂體的波組從溯源至順源方向由強振幅連續性好逐漸變為弱振幅連續、不連續或雜亂不規則弱的反射特征，表明砂體逐漸相變為泥巖（圖4a）；在垂直或近垂直峽谷走向的地震剖面上，砂巖表現為平行或亞平行上超充填型或丘狀上超、復合充填的強振幅低頻連續好反射特征（圖3、9）；在波阻抗剖面上，砂巖呈低阻抗特征（圖4b、9）。電測曲線上，自然伽瑪、聲波和電阻率曲線起伏劇烈，為中—高幅度，形態呈箱狀或鐘形狀（圖4、5）。依據結構特征與沉積構造，砂巖可分為塊狀細砂巖（圖8b）和平行層理粉砂巖或泥質粉砂巖（圖8c）兩類。塊狀細砂巖顆粒為次圓—次棱角狀，分選較好，以細砂為主，顆粒支撐，泥質雜基，鈣質膠結，無層理；后者砂巖顆粒磨圓度、分選性中等，雜基－顆粒支撐，厚度較薄，發育平行層理。塊體流－滑塌石為不穩定的半固結或固結的沉積物在重力作用下滑動、滑塌沉積，巖石類型為混合碎屑巖，巖屑及泥質含量較高。在地震上表現為雜亂弱或空白地震反射特征（圖3）；在波阻抗剖面上呈現中高阻特征（圖9b、c）。泥巖為灰黑色—深灰色泥巖，由薄層遠基濁積巖和深海相泥巖組成，主要成分為伊蒙混層、伊利石、高嶺石和綠泥石，發育水平層理，夾薄層粉砂巖或泥質粉砂巖。在地震剖面表現為弱振幅連續或不連續地震反射特征（圖3a、4a）；波阻抗剖面上表現為高阻抗特征（圖4b、9）；自然伽馬曲線（GR）表現為低幅度齒狀（圖5）。
2．3相序
通過巖芯觀察，按照巖石類型組合特征識別出4種相序類型。正遞變相序底部具明顯侵蝕面，一種是下部為細礫巖或細砂巖向上過渡為粉砂巖、泥巖（圖10a）。反遞變相序為下細上粗模式，下部一般為泥巖、粉砂泥巖，向上變為粉砂巖或細砂巖（圖10b）。復合遞變相序是一種由一個反遞變序列接一個正遞變序列組成，為細—粗—細韻律，下部為泥質－粉砂質泥巖－粉砂巖反遞變段，中部為細砂巖正遞變段，向上過渡到粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖段（圖10c）；另一種由一個正遞變序列上接一反遞變序列組成，為粗—細—粗韻律（圖10d）。非遞變相序主要發育在塊體流－滑塌巖相或塊狀層理細砂巖和正遞變層理粉－細砂巖中夾滑塌泥巖相，無明顯相序特征。
2．4沉積相
按照重力流成因機制、巖石類型和相序特征，將中央峽谷沉積劃分為峽谷中心、邊緣和漫溢3個微相（圖9d）。峽谷中心微相發育于峽谷中心的中、下部位，主要由濁積巖和深海相泥巖構成，是中央峽谷的主體部分。巖石類型為相互疊置的細砂巖、粉砂巖和泥質粉砂巖，夾薄層暗色泥巖，發育正、反和復合遞變相序。縱向疊置而形成的砂巖相當于鮑瑪序列的AB－ABD、AB－ACE等組合，最大厚度達100m。電測曲線特征為中—高幅度微齒箱形、鐘形或箱－鐘形組合。峽谷邊緣微相發育于峽谷兩翼的斜坡坡腳或底部，主要由塊體流和遠基濁積巖組成，發育正遞變和非遞變相序。沉積成因序列相當于鮑瑪序列的A、DE和CE組合。電測曲線特征多為鋸齒形。漫溢微相發育于峽谷頂部與谷肩，主要由半深—深海相泥巖和遠基濁積巖組成，巖石類型為泥巖和粉砂質泥巖或泥質粉砂巖。單一沉積成因序列相當于鮑瑪序列的CDE、DE和CE組合。電測曲線呈低幅微齒、齒化指形。
中央峽谷控制因素與充填演化
1控制因素
水下重力流的形成需要充沛的物源供給、足夠的坡度、水深和一定的觸發機制。中新世印度洋中脊的快速擴張，引發印－澳板塊向NNE俯沖引起青藏高原初次隆升，形成了NWW向展布的青藏－閩粵初始高原（葛肖虹等，2010）；在17～3．6Ma高原被剝蝕夷平、準平原化（李吉均等，2001），為中國南海盆地提供了充沛物源。此時，來自西北部的紅河和海南島大量碎屑物質快速向鶯－瓊盆地堆積，形成了巨厚的中新統以及陸架－陸折體系，為重力流形成提供物質基礎、足夠的坡度與水深，并且古近紀以來瓊東南盆地中央凹陷帶繼承發育SW—NE向的負向盆底地形也是中央峽谷形成的地形地貌的必要條件。晚中新世青藏高原第三次隆升（Zhongetal．，1995）和NW向移動的菲律賓海板塊前緣的呂宋島弧與歐亞板塊在臺灣島地區發生碰撞（Sibuetetal．，2004），迫使瓊東南盆地在晚中新世基底隆升，相對海面快速下降；而且在約5．5Ma左右紅河斷裂發生大規模右旋走滑反轉事件（Allenetal．，1984；Leloupetal．，1993；Ranginetal．，1995；Leeetal．，1998；Rephmaretal．，2001；孫珍等，2003；向宏發等，2007；張秉良等，2009），觸發鶯歌海盆地東部陸架—陸坡（扇）三角洲和低位楔沉積物發生崩裂、滑塌與滑移，形成以細碎屑物質為主的間歇性重力流沿瓊東南盆地中央坳陷帶流動，隨著流速增加動能亦不斷增大，重力流侵蝕下切能力愈來愈強，老地層經歷多期侵蝕下切形成大型的中央峽谷。
2充填演化
巖石類型、相序、沉積相時空分布記錄著峽谷形成與演化，根據峽谷的沉積填充特征與沉積相分布規律，峽谷經歷了下切、濁積砂巖充填和泥巖充填3個演化階段。
下切階段，晚中新世晚期瓊東南盆地基底隆升，相對海平面劇烈下降，以及紅河斷裂發生大規模右行走滑反轉構造事件，觸發鶯歌海盆地東南區域陸架坡折帶發育（扇）三角洲和低位楔沉積物發生大規模崩裂、滑塌與滑移，形成以細碎屑物質為主的高密度重力流沿瓊東南盆地中央坳陷帶負向海底地形快速流動，經歷多期向源侵蝕下切下伏地層，形成長約580km，谷頂寬6～15km，谷深400～600m，底面為區域不整合面的中央峽谷（圖11a、b，圖2）。
濁積砂巖充填階段，早上新世相對海平面迅速上升，重力流流速降低，攜碎屑物質的能力減弱，峽谷從侵蝕下切過程轉變為卸載堆積，接受了峽谷中心和邊緣相沉積，大量間歇性濁流和顆粒流以及塊體流屑物質在峽谷內開始堆積；隨著海面持續上升，峽谷上游以后退滑塌而生長，中、下游以溯源堆積方式充填了相互疊置的多期近基濁積砂巖，構成下粗上細的退積層序（圖11c）。泥巖充填階段，隨著海侵范圍加大，峽谷接受了漫溢相沉積，半深—深海相泥巖和遠基濁積巖充填滿峽谷，開始漫溢出峽谷，浸沒谷肩，峽谷演化逐步衰退至終結，結束充填史，被海相沉積覆蓋埋藏（圖11d）。
油氣地質意義
中央峽谷不僅是瓊東南盆地由潛水區向深水區輸送沉積物的重要通道，而且也是碎屑物質卸載堆積的場所，這與油氣成藏有著密切關系。勘探證實瓊東南盆地是富烴盆地，發育始新世湖相，漸新世海陸過渡相和中新世半深海—深海相3套烴源巖。峽谷內的中心相發育多期儲集物性較好的濁積砂巖，具有較高的孔隙度和滲透率，可做為優質儲層；漫溢相的半深—深海相泥巖和遠基濁積巖為有效蓋層。
由于峽谷內巖性在橫向與縱向的變化，并在峽谷谷壁遮擋、斷層錯斷遮擋和底辟作用等因素控制下，峽谷內主要發育隱蔽巖性和構造－巖性復合兩大類圈閉。沿峽谷底界面逐層疊置超覆的砂巖可以形成貫穿整個中央凹陷在橫向上長距離連續發育、縱向上相互疊置連通的砂巖復合體，成為油氣長距離運移的優勢輸導體；峽谷的下伏地層發育底辟、斷裂以及峽谷內部斷裂為油氣運移提供了垂向運移通道。因此，中央峽谷充填體系具有優越的油氣成藏條件，根據峽谷內的圈閉類型，可將峽谷內可能發育的油氣藏劃分為隱蔽巖性和構造－巖性復合油氣藏。
隱蔽巖性油氣藏：分布于峽谷內濁積水道砂體和濁積扇體內部的巖性變化易形成巖性圈閉，這些濁積砂體在充填方式上表現為沿峽谷底界面向溯源方向逐層疊置超覆，順源方向漸變為遠基濁積巖尖滅于深海相泥巖中，常形成指狀尖滅砂體；在橫向上亦尖滅在深海相泥巖中或上超于深海相泥巖的峽谷谷壁，易形成巖性上傾尖滅或砂巖透鏡體油氣藏（圖4b）。構造－巖性油氣藏：濁積砂體在斷層或底辟等構造因素作用下形成的構造－巖性復合油氣藏，峽谷內主要發育四種構造－巖性圈閉：背斜圈閉，峽谷以丘狀上超或復合充填，形成具有背斜形態的圈閉（圖9a）；透鏡體圈閉，由于晚期水道或塊體流將早期席狀砂體侵蝕切割成相互獨立砂體，具有中間厚兩翼薄的透鏡狀特征，形成典型低幅度構造－巖性圈閉，W－6井證實該類油氣藏（圖9b）；斷層－巖性圈閉，沿峽谷走向的條帶狀濁積砂體在其上傾方向受到垂直峽谷或者斜交斷層切割，斷層在側向與巖性變化結合起到了遮擋封堵作用，易形成斷裂和巖性共同控制的斷層－巖性圈閉（圖9c）；底辟拱升和刺穿圈閉，軟泥和巖漿巖等流體侵入與上拱，使峽谷內砂體發生變形與變位，可以形成巖體刺穿、底辟拱升相關圈閉（圖9d）。
結論
（1）中央峽谷位于瓊東南盆地中央坳陷帶，西起始于鶯歌海盆地東部陸坡，東終止于南海西北次海盆，平面上呈“S”形，剖面上呈對稱或不對稱上寬下窄的“V”和“U”型。
（2）峽谷以溯源堆積方式充填了相互疊置的多期砂巖和泥巖，下部以砂巖充填為主，泥巖較少，局部發育細礫巖；而向上泥巖充填逐漸增多，砂巖充填減少；在垂直或近垂直峽谷走向的地震剖面上，峽谷充填主要表現為平行或亞平行上超充填型或丘狀上超、復合充填特征；沿峽谷走向的地震剖面上，充填主要表現為向溯源方向逐層疊置超覆特征。
（3）峽谷沉積劃分為中心、邊緣和漫溢3個微相。中心微相主要由礫巖和砂巖組成，礫巖屬顆粒流成因，砂巖是濁流成因，發育正、反和復合遞變相序；邊緣微相主要由塊體流－滑塌巖組成，發育非遞變相序；漫溢微相主要由半深—深海相泥巖組成。
（4）峽谷經歷了下切、濁積砂巖充填和泥巖充填三大演化階段，在濁積砂巖充填階段發育多期儲集物性較好近基濁積砂體被半深—深海相泥巖包裹并具有良好的油氣運移通道，具備優越的成藏條件，可形成隱蔽巖性油藏或構造－巖性復合油藏。