聶 舟， 李 勇， 王錦程， 段潤梅， 鄭斯赫

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都610059； 2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實驗室，四川成都610059；3.大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津300280）

物源分析對確定母巖區(qū)位置、碎屑物質(zhì)搬運(yùn)路徑、古地貌、古水流和砂體展布等具有重要意義，是油氣勘探工作中非常重要的一項內(nèi)容.隨著技術(shù)的進(jìn)步，物源分析的方法越來越多，如輕礦物組合特征、重礦物組合特征、巖屑組合特征、地震屬性、重力異常、地球化學(xué)等［1-7］.

滄東凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷的南部，在古近紀(jì)始新世形成盆地，沉積孔店組地層，厚度約2 500 m，自下而上分別為孔三段、孔二段和孔一段，其中孔三段厚100 ～400 m［8-12］（圖 1）.目前的鉆井資料顯示，孔三段以紅色砂質(zhì)泥巖、礫質(zhì)泥巖為主，由于埋深較大，勘探程度較低，巖性的側(cè)向變化尚不清楚，無法確定砂體展布情況，給未來深層勘探帶來一定難度.目前對滄東凹陷孔店組物源體系已經(jīng)取得一些共識：西部滄縣隆起和東部埕寧隆起為孔店期盆地持續(xù)提供物源［13-15］.對孔二段和孔一段物源體系已經(jīng)有了較多研究［16-18］，但對孔三段物源口及物源體系尚未做過詳細(xì)研究.本次研究將綜合多種分析方法對滄東凹陷孔三段主體沉積區(qū)（圖1）的物源體系進(jìn)行分析，并對砂體展布進(jìn)行預(yù)測.

1 重力異常與古地貌分析

布格重力異常是對實測異常做高度改正、中間層改正和正常場改正后得到的異常，它反映地殼淺層和深層的地質(zhì)構(gòu)造和物質(zhì)分布.通常在山區(qū)布格重力異常為負(fù)值，在海洋為正值.重力高大多與盆地相對應(yīng)，重力低大多與山脈相對應(yīng).而地貌與重力異常之間的相互關(guān)系，在山區(qū)往往處于正均衡狀態(tài)，其重力異常值為正值；在盆地處于負(fù)均衡重力異常，其值往往為負(fù)［16-18］.在該研究區(qū)可以通過布格重力異常資料，對于古地貌的高低做一個判斷.在正值區(qū)為相對較高的地貌單元，而負(fù)值區(qū)則對應(yīng)低洼地區(qū)，通過圖1可以看出，滄東凹陷周緣發(fā)育若干個重力異常正高值區(qū)（透明區(qū)域）.另外，重力異常的高值區(qū)普遍對應(yīng)了更老的地層（特別是滄東凹陷的東側(cè)地區(qū)），反映了當(dāng)時這些地區(qū)具有較高的海拔，遭受更強(qiáng)烈的剝蝕作用，因此重力異常高值帶可以代表地貌高山區(qū)，而盆地周緣高值區(qū)之間的低值區(qū)很可能就是沉積物進(jìn)入盆地的物源口.因此結(jié)合重力異常初步判斷孔南地區(qū)的古地形的宏觀展布規(guī)律，并初步標(biāo)定11個物源口，其中孔三段主體沉積區(qū)（沉積厚度較大的地區(qū)）的物源口可能為6個.

圖1 渤海灣盆地滄東凹陷孔三段地層展布特征Fig.1 The Strata distribution characteristics of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression of Bohai bay basin

圖2 滄東凹陷孔三段輕礦物特征分布圖Fig.2 TheLight mineral distribution of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression

2 孔三段的砂巖骨架成分分析

砂巖碎屑物組分的組合特征與物源區(qū)關(guān)系密切，根據(jù)砂巖骨架（輕礦物、巖屑）成分特征的差異性，可以區(qū)分不同物源體系的展布范圍，并可以分析砂巖的成分成熟度，以此判斷碎屑物搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近.

2.1 輕礦物組合特征分析 輕礦物組分主要為石英和長石，其中長石又可分為正長石、微斜長石、斜長石.根據(jù)其在平面上的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況可以判斷物源方向、沉積物的搬運(yùn)距離.從孔三段輕礦物組合特征（圖2）可以看出，研究區(qū)存在北西部、北東部和東部3個物源方向.

1）薛官屯物源體系：石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞50%，最高可達(dá)70%，以石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)高為特征；長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜30%，以正長石為主，自北向南石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)遞增，長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)遞減，物源來自西側(cè)的滄縣隆起.

2）軍馬站物源體系：以棗54井為代表，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為10%，長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)50%，以高長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為特征，斜長石與鉀長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)，成分成熟度低.

3）王官屯物源體系：以王字號井為代表，具有長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的特點(diǎn)，長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%～50%，以斜長石為主，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，成分成熟度低.

2.2 巖屑組合特征分析 巖屑基本保持了母巖結(jié)構(gòu)的礦物集合體，能很好地反映物源區(qū)的巖石類型.薄片鑒定結(jié)果表明，巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、沉積巖巖屑均在孔三段地層出現(xiàn)，在不同地區(qū)有所差異.從巖屑特征分布圖可以區(qū)分出以下3個物源體系（圖 3）：

1）薛官屯物源體系：主要是棗字號和孔字號的井，以巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑為主，巖漿巖巖屑平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，變質(zhì)巖巖屑4%，沉積巖巖屑較少，自北西向南東巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)遞減.

2）軍馬站物源體系：巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑稍高，沉積巖巖屑較少，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，自北東向南西巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少.

3）王官屯物源體系：以王字號的井為代表，具有高巖漿巖巖屑的特點(diǎn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞25%，變質(zhì)巖巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，沉積巖巖屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%.

根據(jù)砂巖骨架成分特征，可看出：北部地區(qū)主要是長石砂巖，次為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖；東部地區(qū)主要為長石砂巖；西部地區(qū)主要是巖屑長石砂巖、個別為長石巖屑砂巖.上述特征反映出孔三段時期盆內(nèi)砂巖成分成熟度較低，碎屑物搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)，盆內(nèi)沉積物質(zhì)多來源于盆地周緣的隆起區(qū).

圖3 滄東凹陷孔三段巖屑特征分布圖Fig.3 The clastic debris distribution haracteristics of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression

3 孔三段的重礦物分析

對研究區(qū)內(nèi)6口鉆井孔三段樣品（表1），進(jìn)行了0.125 ～0.063 mm 粒級的重礦物（比重大于2.89的碎屑礦物）分析.獲得的重礦物類型主要有鋯石、電氣石、金紅石、石榴石、角閃石、黑云母、鈦磁鐵礦等.

3.1 重礦物組合分析 由于礦物之間具有嚴(yán)格的共生組合關(guān)系，重礦物組合是物源變化極為敏感的指示劑，重礦物組合分析對物源區(qū)判斷頗有用處.此外，不同的重礦物組合有著不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征，樣品所含的重礦物信息也有所差異.根據(jù)重礦物組合特征可以標(biāo)定以下2個物源體系：

1）軍馬站物源體系：從重礦物組合分布特征圖上可以看出，以孔1井位代表的物源體系重礦物組合特征與其南側(cè)五口井的重礦物組合特征具有明顯差異，結(jié)合上文砂巖骨架特征（圖4）的分析，判斷孔1井處于軍馬站物源體系的范圍內(nèi).

表1 滄東凹陷孔三段重礦物數(shù)據(jù)統(tǒng)計表Tab.1 Theheavy minerals statistics of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression

2）王官屯-東關(guān)物源體系：位于南側(cè)的五口井重礦物組合既有相似性又有一定的差異性，相似性主要表現(xiàn)為鋯石和石榴石質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，反映其王官屯物源體系和東關(guān)物源體系來自相似的物源區(qū)，根據(jù)物源方向初步推測其來自東側(cè)的埕寧隆起；差異性主要表現(xiàn)為官2井和官19井的鈦磁鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)異常高特別是靠近盆地邊緣的官19井，說明2個物源體系還是具有一定的差異性，并且在官2井地區(qū)存在混源現(xiàn)象.整體上這一地區(qū)的重礦物組合相對較復(fù)雜，表現(xiàn)為“鋯石-石榴石-電氣石-鈦磁鐵礦-金紅石-銳鈦礦-角閃石”組合，此外還有少量電氣石、綠泥石.自東向西，穩(wěn)定重礦物（鋯石、電氣石、金紅石）質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，不穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低.

3.2 重礦物ZTR指數(shù)分析 根據(jù)重礦物的穩(wěn)定性可將其劃分為：超穩(wěn)定重礦物，如鋯石、金紅石、電氣石；穩(wěn)定礦物，如磷灰石、石榴子石、十字石、鈦鐵礦等；中等穩(wěn)定礦物，如綠簾石、榍石、石榴石等；不穩(wěn)定礦物，如角閃石、陽起石、輝石、橄欖石等.穩(wěn)定重礦物抗風(fēng)化能力強(qiáng)，隨遠(yuǎn)離物源方向質(zhì)量分?jǐn)?shù)遞增，相反，不穩(wěn)定重礦物隨著遠(yuǎn)離物源區(qū)質(zhì)量分?jǐn)?shù)遞減.按上述原理，可以根據(jù)重礦物組合和重礦物ZTR指數(shù)（穩(wěn)定重礦物鋯石、電氣石、金紅石占透明重礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（越靠近源區(qū)，ZTR指數(shù)越?。﹣砼袛辔镌捶较蚣拔镌磪^(qū)位置.

由于研究區(qū)孔店組孔三段的重礦物資料很少，本次針對局部數(shù)據(jù)較多的地區(qū)作出了ZTR等值線圖（圖4），根據(jù)ZTR等值線及其數(shù)值分布可以看出，東部地區(qū)東關(guān)-王官屯-段六撥一帶，ZTR值由盆地邊緣的10% ～20%向西逐漸增高，在風(fēng)化店南側(cè)地區(qū)ZTR指數(shù)值達(dá)60%以上，這種異常高值也有可能是由于來自盆地東西兩側(cè)的物質(zhì)在此處有混源現(xiàn)象.

圖4 滄東凹陷孔三段重礦物組合及重礦物特征分布圖Fig.4 The heavy mineral assemblage and distribution of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression

4 孔三段地震屬性與物源區(qū)分布

由于目前孔三段砂巖骨架成分分析和重礦物分析井的數(shù)量有限，對無數(shù)據(jù)地區(qū)的物源體系無法進(jìn)行分析，因此本次將利用三維地震數(shù)據(jù)資料對孔三段進(jìn)行進(jìn)行波形分類、相干屬性等地震屬性分析，從而揭示研究區(qū)物源分布特點(diǎn).從滄東凹陷孔店組孔三段波形分類圖可以看出，研究區(qū)明顯存在3類顏色形態(tài)組合（圖5），分別為黑色、灰白顏色混合區(qū)和條紋狀顏色混雜區(qū)，其中黑色片區(qū)反映的是以湖泊相沉積為主，、灰白顏色組合區(qū)為三角洲、沖積體系沉積，具有線性特征的條紋狀顏色混雜區(qū)則主要指示的是斷層.由此，可以推測出在孔三段沉積時期，盆地邊緣共發(fā)育6個粗碎屑楔狀體，代表了這一地區(qū)的6個物源體系.滄東凹陷孔店組孔三段沿層相干屬性圖（圖6）可以進(jìn)一步驗證著6個物源體系.

圖5 孔三段地震波形分類屬性圖Fig.5 The property of earthquake waveform classification of the Third Member of Kongdian Formation

圖6 孔三段沿層地震相干屬性圖Fig.6 The following layer seismic coherence attribute of the Third Member of Kongdian Formation

5 孔三段的砂體分散體系分析

砂體展布是判別物源區(qū)的重要方法之一，水系發(fā)育的地區(qū)往往也是砂體發(fā)育的地區(qū)，砂體厚度較大，砂地比相對較高，砂體收斂的方向常常能指示出物源區(qū)的位置.通過對砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的特征可以判斷物源口的位置和物源體系的范圍.

本次對砂體展布的分析，一方面對有井地區(qū)通過分析砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的空間變化區(qū)分其不同的物源體系；另一方面，結(jié)合上文對物源口、輕礦物、巖屑、重礦物的分析，特別是地震屬性的分布特征，同時考慮地層厚度（圖1）反映的盆地內(nèi)古地貌特征，對沒有井的地區(qū)進(jìn)行砂體預(yù)測，為以后對該地區(qū)孔三段的勘探提供依據(jù).

1）薛官屯物源體系：該物源體系在滄14井—棗34井—棗新58井一線砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%以上，推測其西側(cè)靠近盆地邊緣的地區(qū)砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到40% ～50%，主體砂體呈NW—SE向延伸長8～9 km，寬4～6 km（圖7）.

圖7 大港滄東凹陷孔店組孔三段砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線圖Fig.7 The sandstone percentage composition contour line of the Third Member of Kongdian Formation in Cangdong depression of Dagang

2）軍馬站物源體系：該物源體系在沿孔27井—軍2井一線砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)約30%，推測其東側(cè)靠近盆地邊緣的地區(qū)砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到40%～50%，主體砂體呈NE—SW向延伸，長7～8 km，寬4～6 km（圖7）.

3）東關(guān)物源體系：該物源體系砂巖厚度平均＞40 m，最大厚度可達(dá)87 m，砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于40% ～50%，砂體自東向西延伸，寬5～8 km，長9～11 km（圖7）.

4）王官屯物源體系：該物源體系砂體規(guī)模相對較小，呈朵狀，在王21井附近砂巖累計厚度超過100 m，自南東向北西延伸（圖7）.

5）舍女寺物源體系：該物源體系砂體規(guī)模最大，砂體呈朵狀沿盆地邊緣分布，東西寬約8 km，南北寬度超過12 km（圖7）.

6）滄州物源體系：該物源體系目前尚無孔三段的井資料，砂巖展布主要根據(jù)地震屬性資料，砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)自西向東逐漸降低，推測其主體砂體的砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% ～40%（圖7）.

6 結(jié)論

綜上所述，通過對滄東凹陷孔三段主體沉積區(qū)物源體系的分析，初步獲得以下幾點(diǎn)認(rèn)識：

1）根據(jù)重力異常法與古地貌分析法，初步標(biāo)定了滄東凹陷孔三段沉積時期主體沉積區(qū)在東西兩側(cè)各發(fā)育3個物源口.

2）綜合重力異常法與古地貌分析法、砂巖骨架成分分析法、重礦物分析法、地震屬性分析法、砂體分散體系分析法，確定了孔三段主體沉積物區(qū)共發(fā)育6個物源體系，并詳細(xì)標(biāo)定了其分布范圍.

3）根據(jù)地震屬性特征和古地貌分析，首次對孔三段主體沉積區(qū)內(nèi)無井資料地區(qū)的砂體規(guī)模和空間展布進(jìn)行了預(yù)測，對今后的勘探具有重要指導(dǎo)作用.