李 鵬，張 蕓，王 寧，呂曉偉，石富倫

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；3.長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)學(xué)院）

密集段及其在區(qū)域地層對(duì)比中的意義

李 鵬1，2，張 蕓3，王 寧1，2，呂曉偉1，2，石富倫1，2

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；3.長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)學(xué)院）

密集段是由沉積速率極低的薄層半深海、深海沉積物組成，可以從巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征、地震剖面及測(cè)井響應(yīng)等方面進(jìn)行識(shí)別。密集段在區(qū)域地層對(duì)比以及油氣成藏條件分析中發(fā)揮著重要作用，文章闡述了在地層對(duì)比中忽視密集段的存在而帶來的一些問題。以珠江口盆地白云凹陷為例，對(duì)該地區(qū)密集段的發(fā)育部位、響應(yīng)特征及其地質(zhì)意義進(jìn)行了探討。

珠江口盆地；白云凹陷；密集段；層序地層學(xué)；層序劃分

密集段（condensed section）在不同學(xué)者的文獻(xiàn)中，稱謂不同，有的稱為“凝縮層“［1］，也有的稱作“緩慢沉積段”，而徐懷大將其譯為“密集段”［2］。在本文中，筆者采用“密集段”一詞作為稱謂。

經(jīng)典的層序地層學(xué)定義密集段是以沉積速率極低（小于1～10 mm／1 000 a）為特征的一種薄層海相地層單元［3］。它們由遠(yuǎn)洋到半遠(yuǎn)洋沉積物組成，缺乏陸源碎屑物質(zhì)，是在海平面相對(duì)上升最大、海岸線海侵最大時(shí)期在外陸架、陸坡和盆地底部沉積的［3］。此外，葛銘、孟祥化認(rèn)為［4］，密集段并非泛指任何一種低速率的沉積物，而是具有等時(shí)性的層序地層學(xué)概念。因?yàn)槊芗畏从车氖窃诤Ｆ矫孀兓芷谇€上相對(duì)海平面迅速上升到最大海泛期的沉積單元，本文將詳細(xì)闡述的是在地層劃分與對(duì)比的過程中忽視密集段的存在而帶來的一些問題。最后，以珠江口盆地白云凹陷為例研究密集段在該地區(qū)的發(fā)育部位、響應(yīng)特征及其地質(zhì)意義。

1 密集段的主要特征

密集段也稱饑餓段，它是由沉積速率極低的薄層半深海、深海沉積物組成的。在沉積體系域中位于海侵和高位體系域之間的最大泛濫面，通常為海平面最高時(shí)期的沉積標(biāo)志。實(shí)際上，密集段向海一側(cè)包含了海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）遠(yuǎn)端部分（圖1）。密集段分布范圍很大，可以由盆地延伸到陸棚，成薄層且穩(wěn)定的沉積單元將濱淺海沉積與較深水的遠(yuǎn)海沉積地層聯(lián)系起來，從而作為地層劃分對(duì)比以及恢復(fù)古環(huán)境的一個(gè)關(guān)鍵沉積層段。

圖1 密集段在層序中的發(fā)育部

1.1 密集段的巖石學(xué)特征

密集段主要由暗色細(xì)粒的泥巖或油頁(yè)巖組成，在陸棚至盆地區(qū)以硅質(zhì)、泥質(zhì)遠(yuǎn)洋至半遠(yuǎn)洋沉積為主，在陸棚區(qū)則以瘤狀灰?guī)r、泥巖、磷塊巖、錳礦層等相對(duì)較深水沉積為特征。常見生物擾動(dòng)結(jié)構(gòu)，單層厚度僅數(shù)毫米到數(shù)厘米［5-10］。由于發(fā)生海解與成巖作用，密集段中常常含有多種指相礦物，如海綠石、菱鐵礦、磷灰石等。

1.2 密集段的生物化學(xué)特征

密集段的地球化學(xué)特征比較復(fù)雜，這可能與緩慢沉積或無沉積作用（由水進(jìn)引起）、局部湖水條件、氣候等的相互作用有關(guān)。密集段中含有大量的有機(jī)質(zhì)，具有巨大的生烴潛力，是有利的烴源巖，故進(jìn)行有機(jī)碳總量（TOC）的取樣的測(cè)試中，此處TOC值往往會(huì)達(dá)到峰值。密集段往往是古生物比較富集的層段，常含豐富的多種多樣的浮游和底棲生物組合，古生物化石在陸坡至盆地地區(qū)以浮游生物的聚集式密集保存為特征，如硅質(zhì)巖中的反射蟲和泥質(zhì)巖中的筆石、竹節(jié)石、菊石等；在陸棚區(qū)則以密集的較深水生物遺跡化石、保存完整而豐富的原位底棲介殼化石為特征［11-18］。并常表現(xiàn)為沉積作用和生態(tài)環(huán)境的轉(zhuǎn)換層，由下伏的淺水沉積及與海侵作用相伴生的底棲生物群落變?yōu)樯钏蜉^深水沉積及與之伴生的浮游生物組合。

2 密集段的識(shí)別

2.1 地震識(shí)別

利用地震方法在三維空間內(nèi)識(shí)別密集段是我們最常用的方法之一。由于受分辨率的限制，地震剖面上目前只可以識(shí)別到三級(jí)或者三級(jí)以上層序所對(duì)應(yīng)的密集段。在不同的體系域內(nèi)，對(duì)應(yīng)不同的發(fā)育層位、空間規(guī)模和展布，密集段在地震剖面上所對(duì)應(yīng)的識(shí)別特征亦不相同（圖2）。

高位體系域（HST）內(nèi)：往往會(huì)出現(xiàn)進(jìn)積層序組，是海（湖）平面緩慢下降的過程中，沉積作用向盆地?cái)U(kuò)張，地層大規(guī)模的前積而形成的。體系域內(nèi)部，前積斜層的底界面（下超面）是密集段存在的一個(gè)標(biāo)志［15］。密集段在前積斜層的前端及遠(yuǎn)端發(fā)育。

圖2 密集段的地震識(shí)別標(biāo)志

海侵體系域（TST）內(nèi)：出現(xiàn)退積層序組，是在海（湖）平面迅速上升過程中，沉積物供應(yīng)速率降低，沉積作用向陸地方向退縮而形成。退積層序組的頂部和前端是密集段發(fā)育的區(qū)帶。此外，上超點(diǎn)的出現(xiàn)以及層序厚度向盆地內(nèi)部方向迅速減薄時(shí)，都預(yù)示著盆地中心的深水區(qū)發(fā)育細(xì)粒沉積物為主的密集段。

2.2 測(cè)井識(shí)別

通過測(cè)井資料和綜合錄井資料，可以比較容易的識(shí)別到密集段（圖3），主要通過以下判別方法進(jìn)行識(shí)別。

圖3 密集段的測(cè)井響應(yīng)及其巖心特征

2.2.1 測(cè)井曲線反映的特征

（1）密集段由于富含磷灰石，海綠石的灰色泥巖或頁(yè)巖，會(huì)呈現(xiàn)高自然伽馬的顯著特征。

（2）密集段為薄層鈣質(zhì)泥頁(yè)巖或灰?guī)r組成時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低自然電位，高電阻，高密度，高聲波的反映。

（3）如果密集段是比較純的海湖相泥巖組成，在測(cè)井曲線上則會(huì)顯示出低自然電位和低電阻的標(biāo)志層。

（4）密集段發(fā)育的部位常常位于測(cè)井響應(yīng)向上變細(xì)到向上變粗的的轉(zhuǎn)折處［19-20］。

（5）密集段是在最大海泛期形成的，其測(cè)井曲線表現(xiàn)穩(wěn)定。

2.2.2 通過識(shí)別體系域來間接識(shí)別密集段

通過長(zhǎng)期的研究得知，密集段在層序內(nèi)部正好是海（湖）侵體系域晚期到高水位體系域早起沉積的這套地層。因此，準(zhǔn)確把握體系域的空間展布，就可以正確的識(shí)別出密集段。體系域的識(shí)別依據(jù)主要有準(zhǔn)層序疊加方式、砂泥巖比率、顏色的變化等。海（湖）侵體系域內(nèi)準(zhǔn)層序組以退積型為主，向上泥巖比率高，泥巖顏色變深；高水位體系域早期準(zhǔn)層序組以進(jìn)積型為主，向上砂巖比率高，泥巖顏色開始變淺。而退積型向進(jìn)積型轉(zhuǎn)換的過渡層段正是我們要識(shí)別的密集段。

3 區(qū)域地層對(duì)比

密集段是在利用層序地層學(xué)研究大陸邊緣盆地并建立大陸邊緣層序模式的過程中提出來的。因此，密集段又被稱作是大陸邊緣層序年代確定和對(duì)比的鑰匙［2］，在區(qū)域地層對(duì)比以及油氣成藏條件分析中，發(fā)揮著重要作用。在此，本文將詳細(xì)闡述在地層分析中忽視密集段的存在而帶來的一些問題。

（1）在確定地層年代格架時(shí)，如果漏掉了密集段，就可能人為錯(cuò)誤的解釋出不整合面。在對(duì)某工區(qū)進(jìn)行地層年代分析中，取得某一口井的巖心資料，將其進(jìn)行取樣分析來測(cè)定整套地層各個(gè)層段的年限。假設(shè)我們每隔10 m取樣一次，經(jīng)化驗(yàn)分析測(cè)得結(jié)果如圖4所示。由于密集段是暗色、細(xì)粒的泥巖或者油頁(yè)巖組成的薄層，沉積連續(xù)性很強(qiáng)，在密集段上下取樣時(shí)，巖層年代跨度會(huì)很大。所以，在沒考慮到密集段存在的情況下，很可能會(huì)將密集段（圖中A、B處）誤認(rèn)為是層序界面（巨大不整合）。因此，當(dāng)取樣檢測(cè)時(shí)突然出現(xiàn)年代跨度很大的一段地層時(shí)，我們要對(duì)該地層進(jìn)行更精細(xì)的取樣，如每隔2 m對(duì)該層段再進(jìn)行取樣，得到的結(jié)果應(yīng)該是該地層的年代是連續(xù)的。而真正的不整合面地層是有缺失的，地層年限是不連續(xù)的。

（2）密集段與下伏地層通常為整合接觸，因此，往往含有更加豐富的浮游生物化石。除巖性、粒度之外，生物化石也是重要的相標(biāo)志。在進(jìn)行相解釋時(shí)如果不考慮密集段的因素，往往會(huì)造成錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。如圖4所示，通過鉆井取心后，在圖中A、B處分別發(fā)現(xiàn)大量深水古生物化石群，可以基本判定兩段地層都為深水沉積。此時(shí)如果沒有根據(jù)同一口井的測(cè)井和地震資料來綜合分析，就可能將整套地層解釋為連續(xù)深水環(huán)境，而把層序界面附近出現(xiàn)的砂體判定為深水環(huán)境下形成的濁積砂體。而實(shí)際上，如果考慮到密集段的存在的話，砂體是在層序邊界附近出現(xiàn)，應(yīng)為淺水環(huán)境，有可能是河流三角洲砂體?？梢?，正是由于沒有考慮密集段的存在，在沉積相劃分時(shí)錯(cuò)誤地將淺水相砂體解釋為深水相。

圖4 盆地某井位巖心資料

4 實(shí)例分析

珠江口盆地位于中國(guó)南海的陸架上，屬于被動(dòng)大陸邊緣裂谷盆地，由四大構(gòu)造單元組成（圖5）。在珠江口盆地油氣勘探的長(zhǎng)期過程中，地震測(cè)線密度較大，在相當(dāng)多的地區(qū)已實(shí)現(xiàn)了三維覆蓋，隨著探井?dāng)?shù)量不斷的增加，在層序地層方面取得了大量的研究成果。在惠州地區(qū)中新統(tǒng)地層中確定了25個(gè)具有等時(shí)特征的層序界面，劃分出24個(gè)有地層分層意義層序，初步建立了惠州凹陷（12 000 km2的范圍）中新統(tǒng)層序地層格架。

圖5 珠江口盆地區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

通過巖心、測(cè)井資料及地震資料的分析，發(fā)現(xiàn)密集段在該區(qū)廣泛發(fā)育。在整個(gè)工區(qū)范圍內(nèi)，密集段具有低電阻率、高自然伽馬值的測(cè)井響應(yīng)。在靠近物源區(qū)的西江凹陷（XJ-A井、XJ-B井）沉積相帶以河流相-三角洲平原沉積為主，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，水體較淺，在這一沉積環(huán)境下，可容納空間小，沉積物供給充足，沉積以厚層砂質(zhì)沉積為主，其沉積微相以三角洲平原分支水道為主。在自然伽馬曲線上，往往呈現(xiàn)出厚層的箱形。此處自然伽馬曲線在層序界面上下均為箱型，發(fā)育在其間的密集段以薄層高幅泥質(zhì)夾層為主要特征（圖6）。在離物源較遠(yuǎn)地區(qū)（PY-A井），沉積相以三角洲前緣沉積為主，水動(dòng)力條件較弱，在該沉積環(huán)境中，可容納空間大，沉積物供給不足，沉積以砂泥互層為主要特征。在自然伽馬曲線上，層序界面之下為漏斗形河口砂壩-遠(yuǎn)砂壩沉積，界面之上為直線形前三角洲泥質(zhì)沉積。這是因?yàn)橹榻谂璧氐匦纹露容^小，在層序界面之上，海平面上升過程中岸線向陸方向迅速遷移，致使可容納空間迅速增加，沉積物供給不足，該處的密集段以暗色頁(yè)巖沉積為主（圖6）。

圖6 SQ2層序內(nèi)部密集段的追蹤

通過對(duì)密集段的識(shí)別，在惠州凹陷新近系的珠江組SQ2層序內(nèi)部追蹤到最大海泛面（MFS18.5 Ma），最大海泛面在地震剖面上主要表現(xiàn)為一個(gè)收斂面，往往是下超面。朝陸方向最大海泛面可以和層序界面相重合。最大海泛面之上為高位體系域，最大海泛面之下為水進(jìn)體系域。由于密集段的巖性細(xì)，多為暗色泥巖，古生物的門類和豐度較高，在測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征為：高自然伽馬、低自然電位、尖峰狀高電阻、低密度、聲波時(shí)差高值、位于測(cè)井曲線總體變化趨勢(shì)的拐點(diǎn)處。多具有區(qū)域可對(duì)比性，可作為最大海泛面的重要標(biāo)志［21-34］。

在白云凹陷（圖6），沉積完SQ1后，海平面下降到SQ2坡折以下，開始發(fā)育SQ2的低位體系域，在低位發(fā)育初期海平面緩慢下降，隨后在海平面逐步回升的過程中，由于物源供給充分，這時(shí)發(fā)育的是斜坡楔狀體，地震上表現(xiàn)為前積反射結(jié)構(gòu)。在海平面進(jìn)一步上升，越過坡折開始發(fā)育海侵體系域，地震上表現(xiàn)為上超式反射特征。此時(shí)層序頂部和前端是密集段發(fā)育的區(qū)帶。海侵之后開始發(fā)育高位體系域，隨著海平面的下降，高位發(fā)育前積。密集段在高位前積斜層的前端及遠(yuǎn)端發(fā)育。

5 結(jié)論

（1）密集段具有顏色深、粒度細(xì)、沉積速率低、富含微量元素和生物化石、具有低電阻率、高自然伽馬值的測(cè)井響應(yīng)、地震剖面上具有下超反射等特征。

（2）密集段在地層對(duì)比、沉積微相劃分和層序解釋中都具有非常重要的作用。

（3）珠江口盆地為我國(guó)目前存在的新生代最典型的海相盆地，它是伴隨著南海的形成演化而形成。經(jīng)過大量的地震剖面解釋，結(jié)合測(cè)井和地化等資料，發(fā)現(xiàn)密集段在盆地北部三角洲-濱岸-陸棚沉積，盆地南部陸架邊緣三角洲-半深海沉積中都有發(fā)育。其中惠州凹陷新近系的珠江組SQ2層序內(nèi)部最大海泛面（MFS18.5 Ma）附近，密集段的地震反射特征最為明顯。

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TE111.3

A

1673-8217（2012）06-0005-05

2012-07-12；改回日期：2012-09-05

李鵬，1985年生，2009年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)電子信息工程專業(yè)，在讀碩士研究生，現(xiàn)從事儲(chǔ)層沉積學(xué)、層序地層學(xué)研究?；痦?xiàng)目：國(guó)家“十二五”重大專項(xiàng)（2011ZX05023-002-007）資助。

吳官生