东海西湖凹陷杭州斜坡带北部平湖组层序特征与低位扇识别及其地质意义

蔡 坤，廖凯飞

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

平湖组是东海陆架盆地西湖凹陷油气勘探的重点层系。前人对平湖组的沉积环境、沉积相、构造演化、成藏等开展了大量的研究工作[1-8]，存在不同的观点和认识，主要的工作是集中在平湖斜坡带，对杭州斜坡带北部投入研究较少[1-3]。目前杭州斜坡带北部仅有一口探井钻遇平湖组地层。随着勘探工作的进一步深入，杭州斜坡带肩负着油气储量接替区的重要任务，成为增储上产的重点区带。本次研究利用地震地质资料，运用层序地层学理论方法，结合目标区构造特点，总结杭州斜坡带北部平湖组沉积体系展布及沉积演化规律，指出有利岩性圈闭发育区，以期为杭州斜坡带的勘探提供有利的理论依据。

1 区域地质概况

西湖凹陷位于东海陆架盆地东部，西部与福州凹陷相邻，是在中生代残留盆地基础上发育起来的新生代断陷盆地。西湖凹陷基底由元古代片麻岩组成，上覆沉积地层为古新统、始新统平湖组、渐新统花港组、中新统龙井组、玉泉组、柳浪组。西湖凹陷自下向上经历了断陷期、拗陷期、反转期和区域沉降期，其中主要目的层平湖组为断陷期，花港组为拗陷期。西湖凹陷自西向东可划分为西部斜坡带、中央洼陷反转带（包括西次凹、中央反转带、东次凹）和东部断阶带等3个次级构造单元，其中西部斜坡带从南向北划分为天台斜坡、平湖斜坡和杭州斜坡。本次研究的目标区为杭州斜坡带北部（图1）。

图1 西湖凹陷区域构造单元划分及地层划分（据文献[4]修改）Fig.1 Division of structural units and stratigraphic division in the Xihu Sag area

2 层序地层格架

根据钻井和地震资料，杭州斜坡带北部平湖组划分为一个二级层序和三个三级层序，其中T30、T40为二级层序界面，T33为二级层序的最大海泛面，T32、T34为三级层序界面；平湖组从下向上依次划分为SQ1、SQ2、SQ3，分别对应平下段、平中段和平上段，每一个三级层序划分为三个体系域，分别是低位域（LST）、水进域（TST）和高位域（HST）。

2.1 层序界面、体系域界面识别标志及特征

准确识别不同性质的层序、体系域界面，并进行横向对比追踪，是进行层序划分、建立等时地层格架的关键。杭州斜坡带地区的层序界面、体系域界面划分主要依据典型地震反射结构特征（削截、顶超、上超、下超以及地震相差异）、录井及测井曲线的形态和突变特征、分析化验数据来综合分析确定。

（1）地震层序界面与体系域界面识别

各级层序和体系域界面在地震剖面上最直观可靠的识别标志为：削截、顶超、上超和下超四种超覆关系。对于平湖组的层序界面来说，目前见到的主要反射特征有削截、上超和顶超（图2、图3）。四个三级层序界面分别为T30（SB1）、T32（SB2）、T34（SB3）、T40（SB4），T30和T40为区域不整合面，T32和T34为局部不整合面，削截现象广泛发育。

图2 层序界面识别的典型地震反射剖面（测线位置见图1，测线2、3、4、6）Fig.2 Typical seismic reflection profile identified by the sequence interface

地震剖面上初始海泛面（IFS）为断裂坡折附近的第一个上超点所在的上超面（图3），伴随着下切谷的发育；最大海泛面的识别两个标志下超面+斜坡区最大的上超面（图3）。

图3 体系域界面识别的典型地震反射剖面（测线位置见图1，测线2、4）Fig.3 Typical seismic reflection profiles identified by the domain interface of the system

（2）钻井层序划分

W-1井的层序界面划分是按照钻井层序划分来确定的（图4）。W-1井钻遇大套厚层灰色砂岩夹薄层泥岩，地层堆砌样式和沉积转换界面识别比较困难，单井层序划分难度较大，本次研究利用黄铁矿、ZTR指数辅助判断层序划分。W-1井各三级层序中，缺乏低位域（LST），发育水进域（TST）和高位域（HST），最大海泛面（MFS）的位置用黄铁矿数量、ZTR值和沉积旋回转换综合判断。

图4 W-1井层序划分及沉积相Fig.4 The W-1 well sequence division and sedimentary phase diagram

黄铁矿（TeS2）在还原环境中易保存，可以用沉积物中黄铁矿的含量来反映沉积物相对氧化—还原环境，进而反映水体相对深浅。ZTR指数是指由稳定矿物锆石—电气石—金红石占透明矿物的百分含量，用来反映沉积物的成分成熟度，本文用来反映垂向上沉积物搬运距离的相对远近，进一步反映水体的相对深浅。平湖组下段时期（SQ1），下部砂岩GR值齿化程度较高，单层砂岩厚度相对较薄，水体相对动荡，上部发育厚层砂岩，水体相对稳定，GR值先变大后变小，对应水体先上升后下降，黄铁矿和ZTR数据较少，仅能参考趋势；平湖组中段时期（SQ2），黄铁矿数量从下向上先变大后变小，黄铁矿数量最大值处对应GR值最大，最大海泛面确定在该处，是沉积物向上变细退积向沉积物向上变粗进积的转换面；平湖组上段时期（SQ3），最大海泛面确定在黄铁矿数量值、ZTR指数值最大处，该处是进积向退积的转换界面（图4）。

2.2 层序地层格架

杭州斜坡带北部平湖组划分为三个三级层序SQ1（平下段）、SQ2（平中段）、SQ3（平上段），每个三级层序进一步划分为低位域、水进域和高位域。目标区已钻井发育在F1大断裂上升盘，主要发育各层序的水进域和高位域，低位域不发育。各三级层序低位域主要发育在F1大断裂下降盘，相较而言，SQ2沉积时期断裂活动性最强，低位域最发育（图5）。

图5 杭州斜坡带北部平湖组层序地层剖面（测线位置见图1，测线1）Fig.5 Sequence stratigraphic profile of the Pinghu Formation in the northern part of the Hangzhou slope belt

2.3 坡折特征

杭州斜坡带北部主要发育断裂坡折，主要的断裂为F1、F2和F3（图6）。目标区北部发育多级断裂坡折F2和F3，F2生长指数1.1～1.5，南部发育单一断裂坡折F1，生长指数多数在1.4之上，最高2.4。南部F1断裂的活动性明显强于北部F2断裂；其中F2和F3多级坡折之下扇体面积大，延伸范围远；F1单一坡折之下扇体面积相对较小，延伸范围较近；究期原因主要是在沉积物供应充足的情况下，断裂坡折生长指数大小决定了扇体面积的大小，断裂生长指数大扇体在断层根部堆积，平面上延伸的范围较小，断裂生长指数小，扇体在平面上延伸距离相对较远。

图6 杭州斜坡带北部断裂坡折发育情况Fig.6 Fracture development of fault slope in the northern part of the Hangzhou slope belt

3 沉积相类型及沉积特征

平湖组SQ2（平中段）沉积时期，断裂坡折活动性最强，最利于低位扇发育，故重点对SQ2沉积充填演化进行分析讨论，以SQ2为例说明目标区沉积相类型和沉积特征。目标区主要发育大型辫状河三角洲和低位扇沉积。

3.1 沉积相类型

（1）辫状河三角洲

西湖凹陷杭州斜坡带北部仅W-1井钻遇平湖组地层，该井揭示的地层及相应分析化验资料表明杭州斜坡带三角洲为近源辫状河三角洲，主要依据包括以下几个方面：（1）W-1井处于缓坡边缘，距离剥蚀区较近（图7）；（2）揭示平湖组地层厚度812 m，砂岩厚度近700 m，砂地比高达87.5%；（3）钻遇地层粗相带发育，岩性主要为中粗砂岩、含砾中砂岩和细砂岩；（4）沉积物搬运方式以滚动和跳跃为主；（5）分选中等为主，磨圆次圆—次棱为主；（6）地震反射外形主要为平行亚平行反射（图7），整体地势较为平缓，坡度较小，表现为一种“准平原化”的特点；（7）测井上表现为多期的箱型叠置的河道特征，局部可见向上反粒序的河口坝特征（图4）。

图7 W-1顺物源地震剖面（测线位置见图1，测线5）Fig.7 The W-1 seismic profile of the source of objects

（2）低位扇

目标区没有钻井钻遇低位扇沉积，根据已钻井地震相、坡折带发育情况、坡折带之上和之下明显的地震相差异，坡折带下地质体的平面展布特征，综合推测坡折带之下发育低位扇。顺W-1井物源方向，以F1断裂为界，段层上下盘地震相差异明显，下盘发育低频较连续弱反射，上盘主要为中—低频连续强反射（图7）。对比W-1井岩性组合与地震相的关系认为下降盘最有可能的岩性组合为砂泥岩互层，这预示着F1断裂下降盘砂地比较上升盘明显降低。

平面上低位扇呈扇状分布。三维立体显示反映低位扇平面上的变化，同一时期不是所用的沟谷都能发育低位扇，既有单一扇体也有低位扇群发育，平面上低位扇主要发育在三个区域，分别位于工区断裂坡折之下的北段、中段和南段；低位扇体具有一定的规模，单层扇体个数3～5个，单个扇体规模8.5～30 km2（图8）。

图8 不同期次低位扇Vp/VS反演属性Fig.8 Different periods lowstand fan Vp/VS inversion property diagram

3.2 沉积相展布及演化

基于沉积环境分析、单井相、地震相等研究，综合考虑物源水系分布、构造古地貌单元划分及沉积体空间配置分析，明确了不同时期沉积体系的平面分布规律及演化过程。

SQ2低位期，断裂坡折活动性较强，水位下降到坡折带之下，河流侵蚀坡折之上地层，发育多个下切谷，携带大量粗碎屑物质在坡折之下堆积，形成沿断裂北东东向展布的低位扇群；SQ2水进期，水位上升，跨过坡折，沉积物退积发育，西部强物源供给在盆地边缘发育辫状河三角洲，坡折处发育多个砂坝；SQ2高位期，水体缓慢上升，西部物源供应充足，地形较为平坦，辫状河三角洲自西向东进积发育，覆盖目标区的大部分空间（图9）。

图9 SQ2层序沉积充填演化Fig.9 Evolution of SQ2 sequence sedimentary filling

4 结论

（1）杭州斜坡带北部平湖组划分为三个三级层序，其中平下段为SQ1、平中段为SQ2、平上段为SQ3，每一个三级层序均划分为低位域、水进域和高位域；

（2）坡折带控制目标区低位扇的发育，低位扇沿着大断裂北东东相展布，规模较大，单层扇体个数3～5个，单个扇体规模8.5～30 km2；

（3）杭州斜坡带大断裂（F1）下降盘低位扇的识别具有重要地质意义。低位扇群规模大，紧邻生烃大洼子，是油气运聚优势区，低位期低位扇与水进期泥岩组成一套良好的储盖组合，具备有利的成藏要素，是有利的岩性圈闭发育区和重要的油气勘探方向。