北黄海盆地东部坳陷不整合类型及油气成藏模式

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石油勘探与开发2010年12月PETROLEUMEXPL0RAT10NANDDEVEL0PMENTVo1．37No．6663文章编号：1000—0747(2010)06—0663—05北黄海盆地东部坳陷不整合类型及油气成藏模式袁书坤，王英民，刘振湖。，罗宏，祝彦贺，李羊羊，陈亮。(1．中国石化集团国际石油勘探开发有限公司；2．中国石油大学(北京)资源与信息学院物探重点实验室；3．广州海洋地质调查局海洋矿产地质调查所)基金项目：国家专项“北黄海海域油气资源勘查”(基(2006)GZH001—10)摘要：北黄海盆地东部坳陷具典型的断一坳叠合性质，中、新生界不整合现象较普遍，地层缺失严重。应用井一震结合方法重新识别和标定了T、T。、T、T。和T等5个不整合界面，并分析了T；不整合界面主要的不整合类型、平面分布特征、该界面上下主要的岩性配置关系及与该界面相关的油气圈闭类型。研究表明，T界面主要发育平行不整合、削截不整合和超覆不整合，界面上下岩性组合关系主要为砂一砂、砂～泥和泥泥型；油气圈闭类型主要有4种：地层上超及下伏的不整合遮挡圈闭，被削截的单斜圈闭，地层超覆及古潜山伴生圈闭和断层与不整合面共同控制的削截、上超圈闭；与不整合相关的油气藏勘探应主要集中在坳陷内的洼陷附近。图6表1参12关键词：不整合面；超覆；削截；北黄海盆地；构造意义；油气藏中图分类号：TEl22．3文献标识码：AUnconformitytypesandhydrocarbonaccumulationmodelsintheeasterndepressionoftheNorthYellowSeabasinYuanShukun，WangYingmin，LiuZhenhu。，LuoHong，ZhuYanhe。，LiYangyang，ChenLiang。(1．SinopecInternationalPetroleumExplorationandProductionCorporation，Beijing100191，China；2．CNPCGeophysicalKeyLab，FacultyofResource&Information，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；3．GuangzhouMarineGeologicalSurvey，Guangzhou510760，China)Abstract：TheeasterndepressionintheNorthYellowSeaBasinisatypicalsuperimposedbasin，andstratigraphicunconformitiesaregreatlydevelopedinMesozoic-Cenozoicformationwithseriousdeficiencies．TheunconformityinterfacesofT1，T2，T4，T5andTgwereidentifiedonthebasisofintegratingwelldataandseismicdata．Wealsoanalyzedthemainunconformitytype，planardistribution，lithologicfeaturesoftheT5interfaceandthehydrocarbontraptypesinconnectionwithT5．Theresearchshowedthatparallelunconformity，truncationunconformityandoverlapunconformityarethemainunconformitytypesofT5，withthesand—sand，sand-mudandmudclaybeingthemainlithologicalcombinationtypesupanddowntheTinterface．Hydrocarbontrapsaremainlyfourkinds，includingthestratigraphicoverlapandunderlyingunconformitytraps，truncatedmonoclinictraps，trapsassociatedwithstratigraphicoverlapandburiedhill，andtrapsassociatedwiththefaultsandunconformity．Oilandgasexplorationrelatedtounconformityinthisregionshouldbeconcentratedinthevicinityofsagswithinthedepression．Keywords：unconformitysurface；overlap；truncation；NorthYellowSeaBasin；tectonicsignificance；hydrocarbonaccumulation为界，东与西朝鲜湾盆地相连，西与渤海湾盆地相望，1研究区概况面积约1．5×10km。北黄海盆地可划分为东部坳北黄海是指山东半岛、辽东半岛和朝鲜半岛之间陷、东部隆起、中部坳陷、中一西部隆起、西部坳陷及南的半封闭海域，为呈北东向展布的浅海。北黄海按地部坳陷群等6个一级构造单元L2](见图1)，其中东部坳形可以分为4个单元，即：辽南岸坡、山东半岛岸坡与陷中生代地层最发育，面积大约5200km。东部坳陷台地、西朝鲜湾潮流沙脊群以及北黄海中部盆地。北的形成经历了多期复杂的构造运动，坳陷内主要地层黄海区域是中国研究程度最低的海区，地质构造十分界面的上超下削接触关系明显，中、新生代最大沉积厚度复杂，构造上属中朝地台l1]。可达8000m；晚侏罗世一白垩纪沉积为河湖相砂泥岩，北黄海盆地是发育在印支燕山运动时期中朝板最厚可达6000m，是坳陷中主要的烃源岩和储集岩；古块区域隆起背景之上的中生代坳陷盆地及新生代断陷近系为河流相及浅湖半深湖相沉积，夹储集层；新近纪盆地叠合盆地，南、北分别以刘公岛隆起、海洋岛隆起以来沉积稳定的湖相、河流三角洲相和海相地层_3]。 664石油勘探与开发·油气勘探VoI．37NO．6图1北黄海盆地构造区划图迄今为止，中朝双方在该区域均做了大量的地质2不整合类型及分布地球物理研究工作。1977年至今，朝鲜在西朝鲜湾共钻探16口井，发现了侏罗系烃源岩，并在侏罗系和白东部坳陷的形成与演化起始于三叠纪的区域性上垩系中获工业油流。其中，610井于井深2284．56～隆。上侏罗统沉积期是研究区中生代第一次大规模、2305．00m的白垩系砂岩中测试获日产油60t；606井大范围的伸展裂陷期，其中充填了河流沉积物和火山碎于侏罗一白垩系测试获日产油31t、产水18m。，取得屑岩，在半潮湿气候条件下成为一个大而深的开放型淡了北黄海油气勘探的重大突破。中方至今没有钻井。水湖泊的发育场所。上侏罗统沉积末期受燕山运动(Ⅲ北黄海盆地经历了多期区域性构造运动，形成了幕)的影响，发生强度较大的构造挤压运动，引起了坳陷多旋回的构造沉积组合以及多个区域不整合界面。经的首次构造反转和沉积间断。该期构造挤压作用具有差钻井、地震资料综合对比分析，认为北黄海盆地东部坳异性，坳陷的东部和中部抬升较高，受剥蚀作用强，其余地方相对低洼，剥蚀量小。挤压作用下形成了一系列轴陷主要发育T。、T、T、T。及T等反射界面(见表1)。向近北东的平行褶皱，背斜的顶部地层被剥蚀。下白垩结合目前已钻探井分析，研究区主要目的储集层为中统沉积期是第二次裂陷阶段，气候干燥，沉积物补给有生代地层，尤其是T不整合界面附近的地层。故在该限，坳陷主要充填陆相红层，同时部分地区发育间歇性浅区开展不整合类型研究对今后的勘探部署具有指导意水盐湖。该时期下白垩统分布明显受断裂控制，范围有义。本文重点研究北黄海盆地东部坳陷中生界上侏罗限，大部分地区依然处于抬升剥蚀状态。晚白垩世末期，统顶面不整合(K+E／J。)对油气运移、聚集和成藏受燕山运动(IV—V幕)的影响，东部坳陷发生区域性挤的作用。压抬升，之前形成的地层遭受严重剥蚀。古近纪早期是表1北黄海盆地东部坳陷重要不整合界面及构造层序划分研究区又一次大规模伸展裂陷期，新近系沉积范围逐渐地质时代代纪(世)构造运动不整合面构造层扩大，广泛发育湖泊和河流一三角洲沉积体系，在坳陷西北边缘超覆于暴露的上侏罗统及下白垩统之上_|]。新近纪N喜马拉雅上构造层新生23一一运动Ⅱ一⋯．T依据K+E+。／J。不整合面(T)的形成过程及其E3喜马拉雅一代古近纪-33—一～T，～中构造层地震反射特征的不同，由东部坳陷的中心向边缘，主要E运动I265一一燕山运动一发育了3种不整合类型，即平行不整合、削截不整合和由白垩纪K1Ⅳ一V超覆不整合(见图2)。生l45—一燕山运动一—T。～下构造层代侏罗纪J3Ⅲ16l一一燕山运动一平行不整合指因地壳垂直抬升引起海退使已沉积前侏罗纪AnJI一Ⅱ盆地基底地层遭受剥蚀后，又因地壳下降引起海进再次接受沉 2010年12月袁书坤等：北黄海盆地东部坳陷不整合类型及油气成藏模式665积时形成的不整合。该不整合的上下地层产状几乎相同，但其问具有侵蚀证据。界面反射能量弱，界面上下反射波与界面反射波趋于平行。此种不整合主要分布在坳陷沉积中心位置，紧邻近北东、北北东向大断裂。削截不整合是已沉积的地层发生大范围掀斜，地层翘倾端遭受风化剥蚀，之后再接受沉积时形成的不整合。剖面上不整合面上下地层为角度微角度不整合接触，地震反射界面起伏不平，反射清楚，能量较强但连续性较好，界面之下有时发育绕射波等(见图3a)。主要分布在坳陷东北凸起边缘及坳陷西侧局部挤压抬升隆起剥蚀区。超覆不整合指随着湖平面不断上升，后期沉积地层上超于古地貌斜坡形成的不整合。界面反射波与下伏地层图2北黄海盆地东部坳陷不整合类型分区图(f侏罗统顶界)反射近于平行，界面上的反射逐层向斜坡上超(见图3b)。图3北黄海盆地东部坳陷K与J之间削截和超覆不整合地震反射特征该界面主要分布在坳陷的西北、北部的缓坡带。3不整合面岩性组合特征根据钻井分析，T界面上下地层岩性旋回特征非常(a)砂-泥接触(b)砂一砂接触(c)泥一砂接触清楚，从东部坳陷边缘向坳陷的中心位置方向，Tj界面由下至上从“反正旋回”转化为“正正旋回”。其成因可能在于先前形成的上侏罗统顶部层序在构造反转期遭岩受的差异剥蚀作用。坳陷西北边缘因抬升幅度不大，剥蚀量小，保留了较全的高位域层序，地层呈现反旋回特征；相反，邻近洼陷处遭受剥蚀作用强，整个高位域地层被剥蚀殆尽，呈现低位域和湖侵域组成的正旋回特征。结合地震反演成果及坳陷不同构造位置沉积地层的发育特点分析，研究区不整合面上下岩性组合关系(见图4)具有以下特点：在坳陷斜坡带或内部凸起附近，主要为砂一砂、砂一泥、泥一泥型组合关系；在洼陷至斜坡过渡带附近，往往受北东向展布的地貌坡折带和控盆边界断层影响，组合关系常为砂泥型；在坳陷南部洼陷内主要为泥一泥型。4与不整合相关的油气圈闭及成藏模式不整合相关油气圈闭的形成主要与超覆、削截不 石油勘探与开发·油气勘探Vo1．37No．6(a)地层上超及下伏的不整合遮挡圈闭(b)被削截的单斜圈闭(c)地层超覆及古潜山伴生圈闭(d)断层与不整合面共同控制的削截、上超圈闭圈E]泥岩砂岩髓蜀国不整合油气运移方向图5东部坳陷与不整合界面相关的圈闭类型地层上超及下伏的不整合遮挡圈闭(见图5a)和被山圈闭[i]lj；盆地拉张接受沉积期。在古潜山侧翼容易形削截的单斜圈闭(见图5b)在本区最常见．多发育在前成地层上超圈闭，两者往往相伴生。中生界基底T、白垩系底T和新生界底T等不整合断层与不整合面共同控制的削截、上超圈闭(见图面附近。前中生界基底T是长期地层沉积间断面。不5d)主要见于T、T及T不整合面附近。该类油气圈整合面发育处于成熟一晚年期，被剥蚀地层起伏不平，闭除了受不整合遮挡外，侧向上主要受封闭性断裂控局部被夷为平地或较大的古地形斜坡，从而形成削截制。在侧向上砂、泥岩对接的部位，往往能形成好的遮单斜圈闭或地层上超、下伏不整合遮挡油气圈闭。挡条件；砂、砂对接时，往往能和断裂、不整合面一起形地层超覆及古潜山伴生圈闭(见图5c)多发育在东成好的油气输导通道。部坳陷东北部局部凸起的T不整合面附近。从目前已针对T不整合界面圈闭特征，结合钻井资料及过钻穿中生界的钻井来看，前中生界基底主要以石灰岩井的折线地震剖面(剖面位置见图2)反演成果，推测油或变质岩为主(如401井、61l井等)，石灰岩地层暴露气运移成藏模式如图6所示。T界面之下，不整合遮地表极易遭受风化剥蚀，在不整合面下形成裂缝性潜挡油气圈闭极其发育，在北东和北西方向的测线上可401图6北黄海盆地东部坳陷与T界面相关的油气运移成藏模式图(剖面位置见图2) 2010年12月袁书坤等：北黄海盆地东部坳陷不整合类型及油气成藏模式667见典型的潜山油气圈闭；Ts界面之上，在北东向测线上residualbasinsinnorthernYellowSea[J]．ProgressinGeophysics，2005，20(3)：757-76O．可见砂岩上超尖灭油气圈闭。烃源岩主要集中在上侏罗[3]刘振湖，高红芳，胡小强，等．北黄海盆地东部坳陷中生界含油统上部大套暗色泥岩段l】引。盖层主要是下白垩统3套气系统研究[J]．中国海上油气(地质)，2007，19(4)：229—233．LiuZhenhu，GaoHongfang，HuXiaoqiang，eta1．Astudyonthe红褐色灰质泥岩段及始新统灰色粉砂质泥岩。油气在上MesozoicpetroleumsysteminEastdepression，NorthYellowSea侏罗统内主要沿断裂发生垂向运移，当遇到T不整合界basin[J]．ChinaOffshoreOilandGas(Geology)，2007，19(4)：面后发生侧向运移，故油气输导体系具有典型的断层一不229233．整合组合特征。一般陆相断陷盆地内的油气侧向运移距[43李廷栋，奠杰，许红．黄海地质构造与油气资源[J]．中国海上油气(地质)，2003，17(2)：79—83．离较短，同时研究区断裂的发育也会影响油气的侧向运IiTingdong．MoJie，XuHong．Geologicalstructuresand移距离，因此勘探与不整合相关的油气藏应该主要集中petroleumresourcesinYellowSea[J]．ChinaOffshoreOiland在坳陷内的洼陷附近，遵循“洼陷控油”理论。Gas(Geology)，2003，17(2)：79-83．[5]李文勇，李东旭，夏斌，等．北黄海盆地构造演化特征分析FJ]．5结论现代地质，2006，20(2)：268—276．LiWenyong，LiDongxu，XiaBin，eta1．Characteristicsof综合分析了地震、钻井、录井及测井等资料，在中、structuralevolutioninNorthYellowSeabasin[J]．Geoscience，2006，2O(2)：268276．新生界内重新识别和标定T、T。、T、T和T等5个[6]李文勇，李东旭，王后金．北黄海盆地构造几何学研究新进展主要不整合界面，并据不整合地质理论划分了下、中、_J]．地质力学学报，2006，12(1)：12-22．上部3个构造层序。IiWenyong，LiDongxu．WangHouiin．NewprogressinthestudyoftectonicgeometryoftheNorthYellowSeabasin[J1．上侏罗统顶部不整合面(K+E+。／J。)全区分布，JournalofGeomechanics，2006，12(1)：1222．主要有平行不整合、削截不整合和超覆不整合3种类E7]蔡东升，冯晓杰，张川燕，等．黄海海域盆地构造演化特征与中、型，各不整合界面在地震反射剖面上特征明显。古生界油气勘探前景探讨[J]．海洋地质动态，2002，18(11)：23—24．CaiDongsheng，FengXiaojie，ZhangChuanyan，eta1．Tectonic研究区上侏罗统顶部不整合面(K+E+。／J。)上evolutionarycharacteristicsandMesozoicandPaleozoicpetroleum下岩性组合关系主要有砂一砂、砂一泥、泥一泥型，并随距explorationprospectsintheYellowSeabasins[J]．Marine离坳陷中心位置不同而有所变化。GeologyIetters，2002，18(11)：2324．[8]马文涛，於文辉，张世晖．北黄海盆地地质构造特征及其演化在上侏罗统顶部不整合面(K+E+。／J。)附近主[J]．海洋地质动态，2005，21(11)：2127．要发育地层上超及不整合遮挡等4种油气圈闭，并推MaWentao，YuWenhui，ZhangShihui．Structuralfeaturesand测了与不整合遮挡和不整合上超相关的典型油气成藏evolutionofNorthYellowSeaBasin[J]．MarineGeologyLetters，2005，21(11)：21—27．模式。[9]杨勇，查明，洪太元，等．不整合分类研究进展与新型分类方案研究区断裂及地层不整合极其发育，故具有丰富的[J]．地层学杂志，2007，3l(3)：288295．油气输导体系，有利于油气的垂向及侧向运移，在该区开YangYong，ZhaMing，HongTaiyuan，eta1．Typesofunconformitiesandtheirclassification[J]．Journalof展与不整合面相关油气藏勘探具有很好的前景。Stratigraphy，2007，31(3)：288295．研究区断裂极其发育，在有利于油气垂向运移的同[10]陈发景，张光亚，陈昭年．不整合分析及其在陆相盆地构造研究时也会阻碍油气的侧向远距离运移，故建议进行与不整中的意义口]．现代地质，2004，l8(3)：269275．ChenFajing，ZhangGuangya，ChenZhaonian．Unconformity合相关的油气藏勘探时，应首先考虑坳陷内的洼陷区。analysisanditssignificanceinthestudyofcontinentalbasintectonics[J]．Geoscience，2004，18(3)：269-275．致谢：本研究得到刘振湖、陈亮、钟广见、刘金萍、[n]付广，许泽剑，韩冬玲，等．不整合面在油气藏形成中的作用[J]．大庆石油学院学报，2001，25(1)：14．郭丽华、胡小强及涂广红的大力帮助，邱燕和黄悍东教FuGuang，XuZejian，HanDongling，eta1．Roleofsurfaceof授也给本文提了很多建设性意见，在此表示感谢!unconformityinformationofoilorgasreservoirs[J]．JournalofDaqingPetroleumInstitute，2001，25(1)：卜4．参考文献：[12]MassoudMS，KinopsSD，ScottAC，eta1．Oilsourcerock[1]蔡乾忠．横贯黄海的中朝造山带与北、南黄海成盆成烃关系[J]．potentialofthelacustrineJurassicSinuijuformation，westernKoreaBayBasin[J]．OffshoreOil，1994，14(1)：18．石油与天然气地质，2005，26(2)：185～l92．CaiQianzhong．RelationshipbetweenSino—KoreanorogenicbelttraversingYellowSeaandbasinevolutionandhydrocarbon第一作者简介：袁书坤(1982一)，男，湖北宜昌人，硕士，中国石化集团generationinNorthandSouthYellowSeabasins[J]．Oil＆Gas国际石油勘探开发有限公司工程师，主要从事盆地分析、层序地层及沉积Geology，2005，26(2)：185—192．学方面的综合研究工作。地址：北京市海淀区学院路35号世宁大厦507[2]陈洁．北黄海前新生代残留盆地勘探潜力分析[J]．地球物理学室，邮政编码：100191。E-mail：skyuan@sipc．cn；yskl982@l63．com收稿日期：200906—11修回日期：2O10O9—28进展，2005，20(3)：757760．ChenJie．Potentialanalysisofexplorationforpre—cenozoicmarine(编辑王大锐绘图李秀贤)