南堡凹陷东营组构造层序地层分析及其油气地质意义

南堡凹陷东营组构造层序地层分析及其油气地质意义

本文以翔实的地质、岩芯和测井以及覆盖整个研究区的高分辨率三维地震资料为工作基础，应用构造地层学、层序地层学、油气地质学，沉积体系分析多种理论相结合。以构造活动对沉积、层序及油气聚集的控制作用研究为主线，分析了研究区断层体系特征及其活动性，建立了研究区目的层段的层序地层格架，并针对南堡凹陷东营组沉积体系类型及其演化规律进行了系统分析，对比分析了研究区的层序地层结构特征，归纳了研究区在构造控制下的层序、沉积发育和油气成藏模式，最终实现构造-层序-沉积-成藏一体化研究的思路，并指出南堡凹陷东营组勘探的有利目标区域。

论文主要内容包括如下几个部分：第一章主要讨论了论文选题的目的与意义，总结了构造地层学、陆相层序地层学以及石油地质学国内外研究现状和前沿，结合构造-层序和构造-沉积这一国际盆地分析技术热点，提出了构造-层序-沉积-成藏一体化研究的思路。并结合南堡凹陷勘探研究现状，和地震、地质等资料情况论证了在南堡凹陷开展构造层序地层研究的可行性和重要意义，并介绍了论文的研究思路。

总体上，断层体系特征及其活动性研究是研究断层对层序构成样式、沉积及油气聚集的控制的基础，而层序地层研究是沉积体系分析的前提，正确地识别各级层序地层界面、建立高精度层序地层格架是本文研究的重要内容，精细对比不同单元的层序、沉积发育特征、厘定沉积—层序与断层活动响应关系、探讨油气聚集与幕式主干断层活动之间的响应关系是本文研究的最终目标。本研究拟采取层序地层学“点—线—面—体—时”和断陷盆地“断层活动—层序—沉积—油气聚集”相结合的研究方法。

第二章介绍了南堡凹陷的基本地质概况，南堡凹陷是位于渤海湾盆地黄骅坳陷北部的一个中新生代盆地，属于渤海湾盆地中油气资源丰富的小型凹陷。该凹陷东北部以柏各庄控盆断层为界与柏各庄凸起、马头营凸起毗邻；西北部以西南庄控盆断层为界与西南庄、王老庄凸起为邻；南部缓坡与沙垒田凸起呈超覆关系。

该凹陷内总的构造格局呈NNE向，面积约1932km~2。南堡凹陷古近系经历

了4幕构造运动，东营组层序对应着4幕构造运动中的最后一幕，处于凹陷的断坳转换阶段，储层发育，具有十分重要的勘探意义。

第三章对南堡凹陷的构造特征进行了分析，在认识南堡凹陷是一个北断南超的典型箕状断陷湖盆的基础上，将盆地结构总体划分为北部凸起带、北部断控陡坡带(西南庄断层和柏各庄断层下降盘)、中央背斜构造带(南堡2、3、4号构造带)和南部缓坡带。并对南堡凹陷主要断裂进行了分级和活动性研究，将凹陷内的断裂可以划分为3个级别，其中控凹断裂西南庄断层和柏各庄断层为一级断裂、高柳断裂、南堡1号断裂、南堡2号断裂、南堡3号断裂、南堡4号断裂等控次凹断裂；与主干断裂同生的次级调节断裂及新构造运动形成的断裂为三级断裂。

此外，对主干断裂西南庄断层和柏各庄断层以及高柳断层进行了断层活动性研究，西南庄断层具有明显的分段性，可以划分为3段，其中东段最早发育与柏各庄断层共同控制南堡凹陷早期的沉降中心；中段和西段后期活动强烈，在西段形成了南堡5号滚动背斜构造带，而中段与东段交界处形成老爷庙横向背斜构造。老爷庙横向背斜的定型期为Ed期，这与高柳断层在该时期的强烈活动将西南庄断层东段分割为两部分活动，导致中段和东段两个快速沉降带夹持密不可分；柏各庄断层的分段性活动不明显，直至高柳断裂发育才导致其沉降表现为南北两个部分不同的特征；综合西南庄断层和柏各庄断层的活动性研究以及相关地质特征

的分析，确定了南堡凹陷以西南庄断层伸展活动为主，柏各庄断层左旋走滑调整为辅的盆地形成机制。

第四章主要研究构造对层序地层格架的控制作用，首先建立起了全区的古近系层序地层格架，并对东营组进行最大洪泛面的识别追踪。采取地震层序、钻井层序研究相结合，在研究层段充填沉积中可识别出12条主要的等时界面，其中一级层序—层序组界面2个，二级层序—层序组界面3条，三级层序—层序组界面3条，最大洪泛面4个，其中：①识别一级层序—层序组界面2个：Es35底界面、Ng底界面；②识别二级层序—层序组界面3个：Es33底界面、Es1底界面、Ed3底界面；③识别三级层序—层序界面3个：Ed3上底界面、Ed2底界面、Ed1底界面；④识别东营组三级层序内部的最大洪泛面4个：Ed3下mfs、Ed3

上mfs、Ed2mfs、Ed1mfs。

并在此基础上，将东营组层序可以划分为3种不同的层序地层格架样式，它们是在控凹断裂和凹陷内二级断裂的差异性活动下形成的，对层序的形成和内部充填有着不同的控制作用：①东部层序地层格架样式，主要包括高柳构造带和南堡4号构造带。整个格架受控于西南庄断层或柏各庄断层与高柳断层形成的断阶构造样式。

最显著的特征是由于高柳断层在东营组层序发育期的强烈活动引起高柳断层上升盘的强烈翘倾而导致高柳地区形成一个孤立湖盆，独立接收沉积并最后充填。整个东部地区的物源主要来源于侧翼的柏各庄断层。

②中部层序地层格架样式，主要包括老爷庙构造带、林雀次凹和南堡2号构造带。物源主要来源于南北两个方向，在东营组发育期北部扇三角洲十分发育，而南部的辫状河三角洲沉积发育规模也较大，一直延伸到南堡2号构造带附近。

③西部层序地层格架样式，主要包括南堡5号构造带和南堡2号构造带，在南堡5号构造带发育大量的反向调节断层，物源主要从西部缓坡带侧向供应为主；而南部物源一直延伸到南堡1号构造带附近。综合分析南堡凹陷东营组层序地层结构，建立了东营组层序构成样式，认为南堡凹陷层序地层的形成主要是受到构造坡折带的控制作用，在南堡凹陷主要发育3种构造坡折带类型，分别是断坡带、枢纽带和断弯带。

①南堡凹陷的断坡带按照断裂坡折带分布的部位可以分为陡坡断裂坡折带

和缓坡断裂坡折带，前者主要是南堡凹陷北部边界西南庄断层和柏各庄断层，以及东营组层序发育中后期高柳断层控制下形成的；后者主要是南堡凹陷南部缓坡带的坡折类型。根据控制坡折带的断层组合样式的不同，又可将陡坡断裂坡折带划分为单阶式断裂坡折带和多阶式断裂坡折带。

单阶式断裂坡折带主要是指东营组层序发育中后期高柳断层控制部位，或西南庄断层和柏各庄断层未发育调节断层的部位；多阶式坡折带主要是控凹断裂和内部调节断层共同控制的部位(如老爷庙构造带)。②弯折带是由于沿半地堑式盆地陡坡带的控凹铲式正断层滑动导致断层上盘(缓坡带)弯折变换使沉积斜坡坡

度发生明显变化的地带，用于描述盆地级别的箕状断陷控制模式，而断弯带是由于变形距离较近，铲式断层活动时，枢纽变形位置变形强烈并形成破裂形成断层，并造成地貌上的差异。

南堡凹陷南堡5号构造带发育于西南庄断层西段下降盘，整体为一个滚动背斜，由于西南庄断层西段的强烈活动且变形受到南堡1号构造带的限制，从而发育了断弯型坡折带。这种坡折带形成两个可容纳空间增加位置，一个受西南庄断层直接控制，另一个是受到由调节断层即南堡5号断层下降盘控制的可容纳空间。