霸县凹陷古近系层序地层构型

第２０卷第２期　岩性油气藏　Ｖ０１．２０　Ｎｏ．２　２００８年６月　ＬＩＴＨ０Ｌ０ＧＩＣ　ＲＥＳＥＲＶ０ＩＲＳ　Ｊｕｎ．２００８　文章编号：１６７３—８９２６（２００８）０２—００７４—０４　霸县凹陷古近系层序地层构型　谢晓军　，邓宏文　（１．中海石油（中国）有限公司北京研究中心；２．中国地质大学（北京））　摘要：以霸县凹陷古近系地层为例，分析凹陷的内部结构和层序地层构型。牛东断层及其导致的　凹陷结构的“东西分带”与斜坡形态的“南北分段”将霸县凹陷分为３个构造一地貌单元，即南、北、中　３段。各段的层序地层构型、物源体系发育程度、沉积体系与砂体成因类型、砂体与构造一地貌配置　样式具有明显的差异性。　关键词：牛东断层；层序地层构型；古近系；霸县凹陷　中图分类号：ＴＥ１２１．３　文献标识码：Ａ　Ｐａｌｅｏｇｅｎｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｇａｘｉａｎ　Ｓａｇ　ＸＩＥ　Ｘｉａｏｄｕｎ　，ＤＥＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｗｅｎ　（１．ＣＮＯＯＣＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｒｔｔｅｒ，ＢｅＯ＇ｉｎｇ　１０００２７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｌｅｏｇｅｎｅ　ｉｎ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｎｉｕｄｏｎｇ　ｆａｕｌｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　Ｅ—Ｗ　ｚｏｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓ－Ｎ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｄｉｖｉｄｅ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　ｉｎｔｏ　ｔｈｒｅｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ—ｇｅｏｍｏｒｐｈｉｃ　ｕｎｉｔｓ（ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈ，ｎｏａｈ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ｓｅｇｍｅｎｔ）．Ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｓａｎｄ　ｂｏｄｉｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｔｙｐｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓａｎｄ　ｂｏｄｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ—ｇｅｏｍｏｒｐｈｙ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ａｒｅ　ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｎｉｕｄｏｎｇ　ｆａｕｌｔ；ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；Ｐａｌｅｏｇｅｎｅ；Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　１　区域构造位置　凹陷形成发育与沉积充填特征起着至关重要的作　用。从断层上升盘牛驼镇凸起仍存在孔店组和沙四　霸县凹陷位于冀中坳陷东部凹陷带中部，为受　段地层判断，断层在该时期活动规模可能并不大。　牛东断层活动控制的西断东超、西深东浅的继承性　断层可能形成于沙三段沉积早期，并一直持续到古　断陷盆地。凹陷西邻牛驼镇凸起，以牛东断层与凸　近系末期，沙三段沉积末期或沙二段沉积时期曾经　起为界；向东过渡为文安斜坡；北以霸县二台阶和　强烈活动口，　。　里澜断层分别与廊固凹陷、武清凹陷相隔；南以徐　２．１牛东断层发育的差异性　水一安新横向调节带与饶阳凹陷相隔。凹陷走向为　牛东断层走向、平面组合形态、活动时间与活　北东向，东西宽约７０　ｋｍ，南北长约８０　ｋｌｎ，勘探面积　动强度在平面上的不均衡特征十分明显，自南向北　约５　６００　ｋｍ　具有分段特征。　南段位于白洋淀洼槽北部，走向为近ＥＷ向，　２　牛东断裂与地层分布特征　又称牛南断层，是冀中坳陷安新一文安一级横向调　节带的组成部分。牛南断层由数个断距较小的正断　牛东断裂作为霸县凹陷一级控边断裂对霸县　层组成，单个断层作用较弱，断面较缓，下降盘地层　收稿日期：２００７—０９－２８；修回日期：２００７—１１－０６　作者简介：谢晓军，１９７８年生，男，博士，２００５年毕业于中国地质大学（北京），主要从事层序地层与沉积储层研究工作。地址：（１０００２７）北京　市东城区东外小街６号海油大厦４０８室。电话：（０１０）８４５２５３２３。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｅｘｊ＠ｃｎｏｏｃ．ＣＯｔＩ１．ｃｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８丘　谢晓军等：霸县凹陷古近系层序地层构型　７５　变形弱，仅在断层附近有微弱的拖曳作用；古近纪　开始活动，但强度较弱，后期改造作用不明显。南段　主要控制孔店组、沙四段和部分沙三段地层。　中段位于郑洲一高家堡一岔河集地区西侧，走　向为ＮＮＥ向，为控制霸县凹陷发育的主要段落，被　与其斜交、走向为ＮＥＥ向的米黄庄断层和岔７１井　北断层分割为３部分。在岔７１井北断层以南及至　米黄庄断层一岔７１井北断层之问，牛东断层断面　较陡。米黄庄断层以北的牛东断层，断面呈三段式，　具有坡折式变化趋势，其下降盘变形强烈，地层翘　倾幅度较大。３段断层右行斜列，反映了后期改造的　剪切应力场特征。中段活动时问比南段稍晚，变形　较强，下降盘普遍见有断背斜形态，并且具有多期　活动的特点。　北段位于岔河集北部霸县二台阶一带，走向为　ＮＥＥ向，断层呈台阶状。早期断面宽缓，向深部被后　期断层截切，下降盘地层翘倾幅度大，可见沙四段　顶部削截现象。台阶上保留的地层主要为寒武系一　奥陶系以及孔店组一沙四段和沙三段。晚期断层的　断面上陡下缓，下降盘地层保存较全，发育沙三段、　沙二一沙一段、馆陶组和明化镇组地层。北段断层　活动时间最晚，主活动期在新近纪，其下降盘形成　霸县凹陷新近纪的沉积中心，新近系地层沉积厚度　达１　９８７　ｍ。　２．２牛东断层与斜坡形态的“南北分段”性　文安斜坡在新生代演化过程中自始至终受牛　东断层的控制，牛东断层的分段特征导致盆地基底　南北方向活动的差异性直接影响与其对应的文安　斜坡的形态与坡度。根据斜坡形态和构造特征，文　安斜坡可以分为３段：台山断层以北至里澜断层为　北段；台山断层以南至文２８井断层为中段；文２８　井断层以南至凹陷边界区域为南段（图１）。　２．２．１斜坡南段　对应于牛东断裂的南段，包括议论堡、长丰镇、　史各庄３个ＮＷ向的断裂鼻状构造带。由于牛南断　裂活动时问早、强度弱，对文安斜坡影响不大。本段　斜坡形态以及古近系沉积主要受近ＳＮ向展布的马　西一陵城断层、梁召镇断层和长丰镇断层强烈活动　的影响，组成一个顺向阶梯状断裂组合。地形坡折　十分清楚，斜坡形态陡而窄，具有“断坡”特征。在　斜坡中段过渡部位，由于马西一陵城断层、长丰镇　与梁召镇断层断距明显小，地形未发生明显坡折，　且构造简单，形态上呈明显的宽而缓的斜坡背景。　图１霸县凹陷南北分段性示意图（据文献［１］修改）　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓ－Ｎ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　１－牛东断层；２．里澜断层；３．台山断层；４．文２８断层；５．米黄庄断层　６．岔７１北断层；７．马西断层；８．梁召镇断层；９．长丰镇断层　２．２．２斜坡中段　对应于牛东断裂的中段，包括苏桥南鼻状构造　带和苏桥断裂潜山构造带。苏桥南受基底断块掀斜　作用影响最为明显。文安斜坡形态较为宽缓。在牛　东断层强烈活动过程中，基底的差异翘倾活动在斜　坡带中段形成一系列受牛东断层控制的反向断层，　形成反向断阶和堑垒相问的断块，使斜坡形态复杂　化。断裂性质、活动时问与强度、对古近系沉积的控　制作用与斜坡南段断裂有明显的区别。　２．２．３斜坡北段　对应于牛东断裂北段的二台阶，包括信安镇断　裂潜山构造带。受基底断块掀斜作用影响较弱，形　成的一系列ＮＥ向断层对斜坡形态的改造作用较中　段弱，斜坡形态主要受ＮＷ向北掉的台山断层的影　响变得陡而窄，主要为ＮＥ方向向ＳＷ方向倾斜。　２．３牛东断层与凹陷结构的“东西分带”性　牛东断层具有生长断层性质，下降盘断块以单　断翘倾作用为特征，断块自西向东的掀斜造成凹陷　古近系沉积时期基底西陡东缓、西深东浅的不对称　箕状结构特征。基底结构控制着霸县凹陷古近系沉　积时期构造一地貌单元的东西分带性。由于霸县凹　陷东西向较窄，加之古近系早期陡坡物源体系不甚　发育，因而陡坡带不清晰。陡坡与洼陷带不易区分，　洼槽带逐渐向斜坡带过渡，因而自西向东大致划分　为洼槽带、洼槽与斜坡之间的过渡带（以下简称为　过渡带）、斜坡带。不同构造一地貌单元古近系沉积　厚度和地层成因序列迥异。　维普资讯 http://www.cqvip.com

７６　２．３．１　洼槽带　岩性油气藏　第２０卷第２期　砂岩组合。　洼槽带紧邻牛东断层分布。由于牛东断层下降　盘活动强烈，各层序地层厚度大，湖泊水体深，近物　源、短物源呈楔状几何形态的扇三角洲、近岸水下　扇发育，形成以深灰色泥岩、油页岩为主夹砂砾岩　沉积组合。　２．３．２斜坡带　３　凹陷古近系层序地层构型的“南北　分区”性　牛东断层及其导致的凹陷结构的“东西分带”　与斜坡形态的“南北分段”性将霸县凹陷分为３个　构造一地貌单元，即南、北、中３段。古近系沉积时　期，各段层序地层构型、物源体系发育程度、沉积体　系与砂体成因类型、砂体与构造一地貌配置样式不　同，由此导致各区隐蔽圈闭和构造一岩性或地层复　合圈闭形成背景以及成因类型的差异性＿３Ｉ４］。　３．１南段层序地层构型特征　斜坡带远离断层分布。喜山运动之前，与洼槽　对应的文安斜坡为西抬东倾、西高东低的单斜，地　层产状与现今恰好相反。喜山运动之后，受牛东断　裂大幅度的单断翘倾作用，文安斜坡逐渐变成东抬　西倾、东高西低的斜坡。斜坡低部位古近系逐层向　斜坡超覆，斜坡高部位未接受沉积或在后期抬升过　程中遭受剥蚀。斜坡带物源规模较大，向盆地推进　距离较远，以继承性发育的三角洲、辫状河三角洲　受安新一文安横向调节带走向与活动性质的　控制，牛南断裂活动相对较弱，古近系中早期凹陷　南区东断西超的箕状结构不十分明显，具有似深　“蝶状”形态（图２）。断陷分割充填期（ＳＱ１一ＳＱ２：孔　店组和沙四段）与断陷扩张深陷期（ＳＱ３一ＳＱ５：沙三　段）沉降中心没有紧邻牛东断裂分布，而在郑洲构　造带一郑洲洼槽一带。斜坡带由于受梁召镇断层和　长丰镇断层的影响，形成断裂坡折带，坡度较陡，沉　体系为特征，形成浅水湖相泥岩与砂岩交互组合。　２．３．３过渡带　过渡带处于洼槽与斜坡的过渡部位，临近斜坡　带一侧分布。其物源主要受斜坡带供给。以三角洲、　辫状河三角洲前缘或前三角洲沉积以及三角洲前　缘沉积物再搬运作用形成浊积体发育为特征，形成　浅湖、较深水湖相夹三角洲前缘砂岩与重力流成因　Ｍ４　积厚度也相对较大。沙一段（ＳＱ７）沉积之前马西断　文３７　１．０　２．Ｏ　３．Ｏ　４．０　Ｅ　河道一冲积平原　圆辫状三角洲　扇三角洲　圈滩砂露目豳冲积扇　圆半咸水湖　图滨湖亚相　圈浅湖亚相　＿较深湖亚相医；　断层　圃层序界面　田上升半旋回　口下降半旋回　图２霸县凹陷南段层序地层构型与沉积相图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆａｃｉｅｓ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　层以东地区表现为西超东断的特征，而在马西断层　以西地区则表现为双断双超的充填样式。沙一段至　东营组末期层序构型受牛东断层的影响较为明显，　带物源充足。ＳＱ３（沙三下段）低位域沉积时期，扇三　角洲发育，三角洲前缘超覆于任丘潜山北侧倾末端　的东侧。ＳＱ４（沙三中段）湖侵体系域发育，以油页岩　总体上表现为西断东超的充填特征。沉积和沉降中　心在白洋淀洼槽一带，斜坡沉积厚度薄或缺失。　孔店组、沙四段和沙三段（ＳＱ１－－ＳＱ５）沉积时　期，在来自西南方向物源体系的影响下，鄞洲构造　或灰色泥岩夹浊积扇为特征。ＳＱ５（沙三上段）沉积　晚期在区域抬升构造运动作用下，盆地可容纳空间　减少，形成辫状河三角洲一湖沼一滨浅湖沉积体　系，鲕粒滩、泥滩或滩砂发育。ＳＱ６（沙二段）沉积时　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８—缸　谢晓军等：霸县凹陷古近系层序地层构型　受严重剥蚀。　３．２中段层序地层构型特征　７７　期在郭洲局部地区出现半封闭湖相，发育含泥膏岩　沉积。ＳＱ７（沙一段）在区域抬升、剥蚀夷平的背景下　开始接受沉积，随着基底进一步沉降，可容纳空间　凹陷中段层序地层构型受牛东断裂中段控制。　由于古近系时期该段断裂活动强烈，断面较陡，断　块翘倾作用明显。对应的文安斜坡带中段斜坡形态　明显，凹陷西陡东缓的箕状形态十分清晰。各层序　均具有明显西断东超特征，沉降中心和沉积中心临　近牛东断层下降盘的洼槽带分布，层序地层构型与　增加，低位域发育，但厚度较薄，主要为辫状河三角　洲沉积。湖侵体系域和高位体系域发育，高位域以　三角洲砂体和滨浅湖滩坝沉积为特征。东营组沉积　时期，区域抬升作用明显增强，湖区范围缩小，冲积　平原一河流相范围扩大，东一段沉积时期以大范围　的冲积平原一河流相为特征，在斜坡大部分地区遭　南段有明显的不同（图３）。各层序在洼槽带湖侵体　岔８０　文古２　国河道一冲积平原圆辫状三角洲　圈滩砂圈近岸水下扇　豳冲积扇圈湖底扇圈火山岩　圈浅湖亚相　ｌ较深湖亚相ｌ　；三三］断层　囤层序界面　圈上升半旋回　田下降半旋回　图３霸县凹陷中段层序地层构型与沉积相图　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆａｃｉｅｓ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　系域发育，以厚层深水湖相泥岩发育为特征，层序　至东一段全部为河流一冲积平原相。　的不对称结构特征明显；过渡带层序的沉积旋回结　３．３北段层序地层构型　构比较对称；斜坡带层序结构具明显的不对称性，　北段层序地层构型受牛东断层北段霸县二台　构成层序的高位体系域发育。　阶的控制。在霸县二台阶上升盘为西超东断，下降　中段层序ＳＱ１，ＳＱ２（孔店＋沙四段）沉积时期湖　盘至斜坡带仍具有西断东超结构，发育在斜坡带的　区明显比南段范围大。洼槽带水体深，发育湖底扇　台山断层对古近系控制不很明显。二台阶以上为层　沉积。斜坡带以河流一冲积平原沉积为主，过渡带　序ＳＱ１和ＳＱ２（孔店＋沙四段）沉降中心，二台阶以　则以滨浅湖泥质沉积为特征。ＳＱ３一ＳＱ５（沙三段）沉　下为古近系晚期与新近系沉降中心（图４）。二台阶　积厚度比南段薄，ＳＱ３沉积时期以河流一冲积平原　上霸１１井揭示沙三段直接与馆陶组不整合接触，　与滨浅湖相为特征。ＳＱ４沉积时期湖侵体系域发育，　沙四段沉积特征与廊固凹陷类似，为较深水湖相，　主要为辫状河三角洲一浊积扇一滨浅湖一较深水　深灰色泥岩连续沉积厚度可达１００　ｍ以上，说明牛　湖沉积体系。ＳＱ５沉积时期主要为辫状河三角洲沉　东断层北段在古近系早中时期尚未形成，二台阶是　积，高位体系域斜坡带火山活动较活跃；ＳＱ６（沙二　在第三纪晚期的构造反转作用下形成的。构造运动　段）沉积特征与南段明显不同，以辫状河三角洲一　的结果为在二台阶上古近系地层只保留孔店组、沙　滨浅湖沉积为主，洼槽带局部发育扇三角洲沉积体　四段和部分沙三下的地层。同时，二台阶的形成使　系。层序ＳＱ７（沙一段）沉积特征与南段相似，但低位　断层下降盘的可容纳空间急剧增大，成为古近系晚　域发育较差，厚度更薄，在洼槽带发育有浊积扇；斜　期沙一段（ＳＱ７）、东营组（ＳＱ８－－ＳＱｌＯ）和新近系沉　坡带高位域三角洲仍很发育。东营组沉积时期，湖　降中心与沉积中心，霸深１井钻遇３　８００　ｍ仍为东　区范围明显缩小，以河流一冲积平原相沉积为主，　营组地层。　（下转第１１８页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

１１８　岩　性　油　气　藏　第２０卷　第２期　（上接第７７页）　圈河道一冲积平原　口圜火山岩　三角洲平原囹断层　回三角洲前缘图层序界面　口滩砂　＿滨湖亚相　圈浅湖亚相　一较深湖亚相　上升半旋回　口下降半旋回　图４霸县凹陷北段层序地层与沉积相图　Ｆｉｇ・４　Ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆａｃｉｅｓ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂａｘｉａｎ　Ｓａｇ　４　结　论　（１）凹陷西侧一级控边断裂——牛东断层使凹　陷形成西陡东缓、西深东浅的不对称箕状结构特　造一地貌配置样式具有明显的不同。　参考文献　［１］杨明慧，刘池阳，孙冬胜，等．冀中坳陷的伸展构造系统及其构　征，自西向东大致划分为洼槽带、过渡带、斜坡带。　（２）牛东断层的分段活动特征导致盆地基底南　北方向活动的差异性直接影响与其对应的文安斜　坡的形态与坡度。　造背景［Ｊ］．大地构造与成矿学，２００２，２６（２）：１１３—１２０．　［２］杨明慧，刘池阳，杨斌谊，等．冀中坳陷古近纪的伸展构造［Ｊ］．地　质论评，２００２，４８（１）：５８—６０．　［３］邓宏文，王红亮，祝永军，等．高分辨率层序地层学——原理及　应用［Ｍ］．北京：地质出版社，２００２．　（３）牛东断层及其导致的凹陷结构的“东西分　带”与斜坡形态的“南北分段”性将凹陷分为３个构　［４］邓宏文，王红亮，王居峰，等．层序地层构成与层序控砂、控藏的　相似特征——以三角洲一浊积扇体系为例［Ｊ］．石油与天然气　地质，２００４，２５（５）：４９１—４９４．　造一地貌单元。各段中古近系层序地层构型、物源体　系发育程度、沉积体系与砂体成因类型、砂体与构　（编辑　于惠宇）