陆相断陷盆地物源剥蚀作用与沉积充填响应过程分析——以渤海海域428凸起沙一二段为例

摘要

剥蚀作用与沉积充填是一个动态变化的过程,也是一个复杂的动力学系统,两者之间存在必然的耦合关系.基于剥蚀-沉积体系的研究对理解物源的隆升及剥蚀作用、沉积体的形成及分布预测提供了新的线索.渤海海域428凸起东部残留基岩为二叠系泥岩夹细砂岩,西部为白垩系下统火成岩.为了查明该区真实的物源面貌、沙一二段近源扇体的发育程度及其两者之间的响应关系及动态过程,利用三维地震、钻井、测井、锆石测年和微量元素等资料,结合沉积和构造背景,运用物源示踪法、物质守恒法和断层活动速率分析等方法,在物源岩性恢复、剥蚀通量、砂砾岩沉积通量、断层活动性分析的基础上,对渤海海域428凸起围区中深层储层的物质来源、搬运及其沉积在时间和空间上的动态演化过程进行系统研究,定量探讨了古近系物源剥蚀作用与沉积响应关系及充填过程.研究发现,在整个古近系沉积过程中,东部物源区经历了白垩系泥岩—砂砾岩夹泥岩—火成岩二叠系砂泥岩互层等3个剥蚀阶段,西部物源区经历了白垩系泥岩—砂砾岩夹泥岩等2个剥蚀阶段,且东部物源区抬升-剥蚀速率比西部物源区大.沉积区的锆石测年、岩石成份、重矿物、微量元素示踪进一步分析表明:在沙一二段沉积时期,秦皇岛东4井区物源来自凸起东部物源区,处于白垩系火成岩剥蚀阶段;秦皇岛东2井区和秦皇岛29-2井区物源来自西部物源区,处于白垩系砂砾岩夹泥岩剥蚀阶段.由于东部物源区抬升速度快、剥蚀速率快,且火成岩剥蚀量大,在沉积区内更容易形成较大规模的近源砂砾岩体,砂砾岩主要沿断层活动由弱到强的方向展布.在此基础上,通过建立的剥蚀量与沉积通量的半定量关系,利用沉积模拟软件,动态地再现了428凸起物源剥蚀作用与沉积充填的全过程.沉积区东西两段不同砂砾岩发育程度及规模存在较大差异,是428凸起剥蚀作用差异化的具体体现.建立剥蚀-沉积响应关系有助于指导成熟探区进行滚动勘探,能更加准确地判断低勘探程度区中深层近源扇体富砂层位及富砂区,对减小新探区勘探评价的储层风险也具有重要意义.