劉曾勤 王英民 呂 睿 龔承林 陶崇智 黃一洺 陳玲玲 吳嘉鵬

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院 北京 102249;2.油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(xué) 北京 102249; 3.中國石油化工集團(tuán)國際石油勘探開發(fā)有限公司 北京 10083;4.中國石油大慶油田公司第一采油廠 黑龍江大慶 163112)

孟加拉扇上扇某區(qū)塊深水沉積體的特征及演化模式①

劉曾勤1,2王英民1,2呂 睿3龔承林1,2陶崇智1,2黃一洺4陳玲玲1吳嘉鵬1,2

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院 北京 102249;2.油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(xué) 北京 102249; 3.中國石油化工集團(tuán)國際石油勘探開發(fā)有限公司 北京 10083;4.中國石油大慶油田公司第一采油廠 黑龍江大慶 163112)

利用高分辨率三維地震資料分析了孟加拉扇上扇某區(qū)塊的深水沉積體特征。發(fā)現(xiàn)了六種典型地震相:下切充填相、海鷗翼狀相、楔形發(fā)散相、透明相、強(qiáng)振幅平行相和弱振幅平行相。下切充填相代表粗粒的水道充填沉積;海鷗翼狀相代表水道-天然堤復(fù)合體;楔形發(fā)散相代表細(xì)粒的天然堤沉積;透明相代表塊體搬運沉積;強(qiáng)振幅平行相代表朵葉體沉積;弱振幅平行相代表深海披覆沉積。通過對典型地震剖面特征和平面屬性分布分析可知:上扇垂向上依次沉積了朵葉體、水道和堤岸、朵葉體、水道-天然堤復(fù)合體。

孟加拉扇 深水沉積單元 地震相 演化

近10年全球石油公司在新生代被動陸緣海底扇的勘探活動劇增,如巴西邊緣、墨西哥灣和西非陸坡,油氣勘探的重點從陸架淺水區(qū)轉(zhuǎn)向陸坡深水區(qū)[1]。目前在深水濁積巖和其相關(guān)的體系中發(fā)現(xiàn)超過了1 200個油氣田。這些深水碎屑巖體系將是未來油氣勘探的主要目標(biāo)[1,2]。由于濁積巖體系在石油勘探中的巨大潛力,深水沉積過程及沉積體特征成為了深水研究領(lǐng)域的熱點和前沿。國外許多知名學(xué)者建立了典型的深水沉積模型,并指出水道充填物和沉積朵體都是潛在的油氣儲層[3～9]。

孟加拉扇與亞馬遜扇、密西西比扇等一樣都是了解沉積過程的良好場所。它們都位于被動大陸邊緣,均為細(xì)粒、富泥的扇體?？傮w來說,富泥扇分成上扇,中扇和下扇。在上扇發(fā)育大型的水道-天然堤體系,沿著斜坡搬運到中扇形成了更多彎曲的體系,最終在下扇形成了沉積朵體[6～9]。上扇頻繁的決口形成了中扇和下扇大量的水道-天然堤體系的垂向和側(cè)向疊置樣式[10,11]。重力流沿著水道-天然堤體系運動搬運沉積物。在搬運過程中,粗粒的砂體沉積了下來,細(xì)粒的物質(zhì)溢出到堤岸沉積下來。粗粒的物質(zhì)在水道和終端朵體里沉積,形成了兩種最重要的儲層[6]。因此,單個扇體和具體的構(gòu)型單元的研究可以提高儲層預(yù)測的準(zhǔn)確性[2,3,7,8]。

孟加拉扇是世界第一大扇,是研究上述問題的天然實驗室。但研究區(qū)內(nèi)巖芯和露頭稀少,沉積體的刻畫需充分挖掘高分辨率的地震資料的信息[1]。本文利用研究區(qū)的高分辨率三維地震資料來研究孟加拉扇沉積單元的特征,以期建立研究區(qū)深水沉積單元的演化模式。

1 地質(zhì)概況

孟加拉扇覆蓋了整個孟加拉灣,北至孟加拉國的大陸斜坡,西至印度東部的大陸斜坡,東至Sunda海溝和印緬山脈-安達(dá)曼尼科巴山脈之間的Sunda俯沖帶的增生楔(圖1)。孟加拉扇的沉積是從北部的早始新世開始的,扇體從此至今不斷向南進(jìn)積。扇體起始于1 400 m水深的20°N,遠(yuǎn)端邊界是水深5 000 m處的7°S。扇體的長度達(dá)2 800 km,寬度介于1 430 km(15°N)和830 km(6°N),在陸架坡折附近地層的最大厚度達(dá)到了16 km。孟加拉扇覆蓋的面積2.8 X 106～3.0 X 106km2,沉積物總量達(dá)到了12.5 X 106km3,是名副其實的世界第一大扇[10,11]。研究區(qū)主體位于孟加拉扇上扇區(qū),位于現(xiàn)今SONG峽谷右側(cè)(圖1a)。目前研究區(qū)水深均在1 000 m以上,屬于陸坡深水區(qū)。研究區(qū)的地層可以分為典型的四個層序,主要以海相沉積為主(圖1b)。

2 孟加拉扇上扇沉積體的典型特征

2.1 上扇地震相類型

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育了六種典型地震相,分別對應(yīng)于不同深水沉積單元。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Outline of the study area

(1)下切充填相(圖2a)呈亞平行狀、中-強(qiáng)振幅,反射特征明顯。地震剖面上其邊緣接觸呈U或V型。此地震相與楔形發(fā)散相緊密相連。相帶發(fā)育的地區(qū)一般位于沉降中心。相帶的橫向?qū)挾茸兓艽?垂向上厚度高達(dá)400 ms。

水道發(fā)育早期,主要表現(xiàn)為侵蝕作用。水道內(nèi)部的充填物通常為雜亂的強(qiáng)振幅反射,解釋為沉積物重力流的滯留性粗粒沉積或者水道壁滑塌體,其中也夾雜有深海泥等細(xì)粒沉積物,地震剖面上變現(xiàn)為U或V型.übscher[14]和Schwenk[15]通過對孟加拉扇的聲納和高分辨地震資料分析,認(rèn)為本地區(qū)的下切充填相為水道充填沉積,故將研究區(qū)的下切充填相解釋為侵蝕水道。

(2)海鷗翼狀相(圖2b)以丘形、強(qiáng)-中振幅反射,中間具有微弱的下切特征,因極像海鷗的翅膀,故稱“海鷗翼狀相”。

Weimer定義水道-堤岸復(fù)合體為一個地層中所有水道、堤岸和溢岸的集合體[16]。本文采用Flood等的概念,系指一個水道及其對應(yīng)堤岸的復(fù)合體[17]。加積型水道形成的時候由于沉積物供應(yīng)充足,堤岸沉積非常發(fā)育,使得整個水道-堤岸體系呈丘形或“鷗翼形”,所以本文將海鷗翼狀相解釋水道-天然堤復(fù)合體。

(3)楔形發(fā)散相(圖2c)以傾斜、弱振幅為特征,一般下超在下伏地層上,有時呈波狀起伏的特征,通常發(fā)育在下切充填相的兩翼。地震振幅一般從底部向上變?nèi)?意味著是從粗到細(xì)的正旋回序列。下部高密度粗粒濁流和上部低密度細(xì)粒濁流的分異沉積造成了堤岸的粒度變化。此類地震相解釋為細(xì)粒堤岸沉積。

圖2 研究區(qū)內(nèi)地震相類型Fig.2 Seismic facies architectural elements in the study area,upper Bengal Fan

圖3 研究區(qū)內(nèi)各沉積單元在E-W剖面上的疊置關(guān)系Fig.3 The vertical pattern of sedimentary elements along E-W profile

(4)透明相(圖2d)以弱反射、雜亂為特征,一般處于強(qiáng)振幅平行相的后方。濁流和碎屑流等術(shù)語被用來描述塊體搬運沉積物和滑塊的某些方面的特征。由于缺少巖芯和鉆井?dāng)?shù)據(jù),對地震所反映出的沉積體避免使用具有過程意義(碎屑流和濁流)的術(shù)語,各種類型的滑塊(旋轉(zhuǎn)體、滑移體和推覆體)通常是可以接受的術(shù)語[18,19]。塊體搬運沉積由滑動、滑塌、碎屑流組成的塊體,通常具有強(qiáng)烈的變形,成層性差。在地震剖面上塊狀搬運沉積呈雜亂、弱振幅反射。透明相能有效地指示塊狀搬運沉積。

(5)強(qiáng)振幅平行相(圖2e)包括了很多平行、強(qiáng)振幅的反射同相軸。這些強(qiáng)振幅一般是與弱振幅平行相共生,甚至在研究區(qū)內(nèi)全部呈強(qiáng)振幅平行狀。強(qiáng)振幅平行相解釋為朵體沉積,這與 Lopez[2]、Schwenk[15]的結(jié)論是不一樣的。他們的研究區(qū)強(qiáng)振幅平行反射一般上超在楔形發(fā)散相之上,意味著強(qiáng)振幅相是濁流從堤岸溢出在水道間的低洼處形成的沉積。而本研究區(qū)內(nèi),強(qiáng)振幅平行相一般與弱振幅平行相共生,意味著是濁流在分支水道末端卸載沉積的產(chǎn)物。

(6)弱振幅平行相(圖2f)以弱反射、平行-亞平行狀為特征。研究區(qū)內(nèi)該地震相可以與海鷗翼狀相、強(qiáng)振幅平行相和楔形發(fā)散相共生,在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布,成層性好。解釋為深海披覆沉積,根據(jù)其弱振幅反射推測巖性為頁巖。

由于收入分配和公共資源分配的社會公平內(nèi)涵基本相同，因此引進(jìn)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的洛倫茲曲線法[34]，定義為一種反映老年人口累計比例p與對應(yīng)占有的養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施資源比例間的關(guān)系.完全平等線L(p)=p是通過(0，0)和(1，1)的斜率為1的線段，當(dāng)老年人口和擁有的養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施資源的比例為p時，養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施資源是平等分配的.但在一般情況下，L(p)會位于完全平等線下方，離完全平等線越遠(yuǎn)，則表示養(yǎng)老服務(wù)資源和人口分布之間的空間失配程度越高，區(qū)域不平等程度越大，反之越小.

2.2 沉積單元的垂向分布特征

選取了研究區(qū)內(nèi)南-北和東-西向的兩條地震剖面(圖1)進(jìn)行解釋,在此基礎(chǔ)之上分析研究區(qū)內(nèi)平面上各沉積單元的特征。

(1)E-W剖面(圖1)

E-W剖面含有六種地震相:下切充填相、海鷗翼狀相、楔形發(fā)散相、透明相、強(qiáng)振幅平行相和弱振幅平行相(圖3)。底部單元A具有厚達(dá)200 ms的朵體沉積(強(qiáng)振幅平行相),被上部單元B的水道(下切充填相)下切了10 ms左右,水道的堤岸沉積不明顯,很可能被后期的沉積侵蝕掉了。

圖4 研究區(qū)內(nèi)各沉積單元在S-N剖面上的疊置關(guān)系Fig.4 The vertical pattern of sedimentary elements along S-N profile

剖面單元C的水道在下伏的泥質(zhì)沉積上下切深達(dá)150 ms,堤岸沉積發(fā)育。堤岸沉積殘留厚度從100 ms到150 ms。因為單元C的堤岸受到了后來單元D的侵蝕。單元D發(fā)育水道和堤岸。水道下切在先前的單元B上;右側(cè)的堤岸下超在單元C的堤岸上,厚度變化范圍較大,從50 ms到250 ms;左側(cè)的堤岸厚度變化較小,基本在200 ms左右。

剖面中間的單元E約為150 ms的強(qiáng)振幅平行相,推測為朵體沉積。這就意味著單元E的沉積相帶與下伏地層有了巨大的變化,反映了海平面上升,水道發(fā)育位置靠近陸架方向。單元F直接覆蓋在單元E之上,厚度約為200 ms。單元F為塊體搬運沉積,侵蝕了下伏的地層,并還存在一些強(qiáng)振幅殘留沉積。單元G又是一期濁流沉積,水道口卸載形成的朵葉體覆蓋在單元F之上。單元G的厚度較薄,基本上都在50 ms之下。

圖5 地層的均方根振幅特征Fig.5 RMS amplitude characteristics of the studied formation

單元H為丘狀,推測為水道-堤岸復(fù)合體。中間厚度達(dá)150 ms,向兩側(cè)逐漸減薄尖滅。沉積體類型又一次發(fā)生了重大改變,推測當(dāng)時海平面可能下降了,濁流長距離運動。位于剖面最上方右側(cè)的單元I在研究區(qū)內(nèi)呈單翼狀楔形相,推測為另一支在研究區(qū)外,故解釋為水道-堤岸復(fù)合體,平均厚度100 ms左右。剖面最上面左側(cè)的體系J中央具有微弱的下切特征,兩翼逐漸由厚變薄,解釋為水道-堤岸復(fù)合體。

(2)S-N剖面

單元B為水道(下切充填相)和堤岸沉積(楔形發(fā)散相)。水道的下切能力強(qiáng),深達(dá)300 ms,但未切穿單元B;右側(cè)的堤岸延伸到了研究區(qū)外,左側(cè)的堤岸殘留厚度平均200 ms左右。單元C的水道具有多期下切特征,但整體上下切的深度不大,約為100 ms;左側(cè)和右側(cè)的堤岸沉積交接在一起,整體厚度較小,從50 ms到100 ms;右側(cè)堤岸下超在體系B之上。

剖面中間左側(cè)的單元D覆蓋在單元C之上,厚度變化不大,250 ms左右。單元D為強(qiáng)振幅平行相的朵體沉積,與下伏的水道和堤岸沉積存在較大的差別,同時也印證了E-W剖面的推測,此時海平面處于上升期。右側(cè)的單元E下超在單元D之上。單元E的朵體沉積較薄,約為100 ms,意味著此時濁流發(fā)育的時間較短。

剖面最上面的單元F中間具有下切特征,向兩側(cè)沉積厚度減薄,解釋為水道-堤岸復(fù)合體。單元F與下伏地層沉積相的差異,也佐證了E-W剖面的結(jié)論。海平面下降,陸架暴露,峽谷中的濁流長距離流動。

2.3 沉積體平面特征

沉積體具有不同的振幅特征:水道和朵體沉積表現(xiàn)為強(qiáng)振幅特征;水道-堤岸復(fù)合體體現(xiàn)為中-強(qiáng)振幅;堤岸表現(xiàn)為中-弱振幅。明確沉積體特征之后,結(jié)合均方根振幅屬性的平面分布可以確定沉積單元的平面展布特征(圖5):SQ1研究區(qū)主體以朵體沉積為主,研究區(qū)西部發(fā)育水道和堤岸(圖5a);之后SQ2發(fā)育水道和堤岸體系(圖5b);SQ3以連續(xù)性較差的朵體沉積為主(圖5c);SQ4發(fā)育水道-堤岸復(fù)合體(圖5d)。

2.4 研究區(qū)內(nèi)上扇的沉積演化特征

圖6 孟加拉扇上扇沉積演化特征Fig.6 The evolution of depositional system in the upper Bengal fan

雖然E-W剖面(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)和S-N剖面沉積體(A、B、C、D、E、F)的沉積樣式和發(fā)育的期次不同,但它們都揭示了共同的疊置關(guān)系。均方根振幅屬性的平面分布進(jìn)一步確定了沉積體的分布規(guī)律.Q1以強(qiáng)振幅平行相的朵葉沉積為主,濁流發(fā)育時間長,厚度大(圖6a).Q2以下切充填相的水道和楔形發(fā)散相的堤岸沉積為主。水道變化為多期遷移的特征,從工區(qū)的東南向西北方向遷移(圖6b).Q3以強(qiáng)振幅平行相的朵葉體沉積為主,偶加滑動、滑塌和碎屑流形成的塊體搬運沉積(圖6c).Q4以海鷗翼狀相的水道-堤岸復(fù)合體沉積為主(圖6d)。

3 結(jié)論

通過對孟加拉上扇研究區(qū)的地震相及沉積體分析,獲得了以下結(jié)論:

(1)基于研究區(qū)內(nèi)的高分辨率地震資料,在孟加拉扇上扇部位識別了6種地震相:下切充填相、海鷗翼狀相、楔形發(fā)散相、透明相、強(qiáng)振幅平行相和弱振幅平行相。

(2)依據(jù)地震相結(jié)構(gòu)同時結(jié)合深水沉積體特征,下切充填相為水道充填沉積;海鷗翼狀相為水道-天然堤復(fù)合體;楔形發(fā)散相為堤岸;透明相為塊體搬運沉積;強(qiáng)振幅平行相為朵葉體;弱振幅平行相為深海披覆沉積。水道和朵葉體的強(qiáng)振幅特征表明巖性是粗粒的砂體,有可能是良好的油氣儲層。

(3)在垂向上,SQ1以朵葉體沉積為主,濁流發(fā)育時間長,厚度大.Q2以水道和堤岸沉積為主。主要發(fā)育兩期水道,從工區(qū)的東南向西北方向遷移.Q3以朵葉體沉積為主,偶加滑動、滑塌和碎屑流形成的塊體搬運沉積.Q4以水道-堤岸復(fù)合體沉積為主。

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The Architecture and Evolution of Deepwater Sedimentary Elements in One Study Area w ithin Upper Bengal Fan

LIU Zeng-qin1,2WANG Ying-min1,2LüRui3GONG Cheng-lin1,2TAO Chong-zhi1,2HUANG Yi-ming3CHEN Ling-ling1,2WU Jia-peng1,2
(1.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing 102249; 2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249; 3.International Corporation of Petroleum Exploration and Development.SINOPEC,Beijing 100083; 4.The First Production Factory,Daqing Oilfield Corporation,PetroChina,Daqing,Heilongjiang 163112)

Like Amaon fan and Mississippi fan,Bengal fan is a favorable field for investigating sedimentary process in deepwater.Considering lacking coring and well data,high-resolution 3D seismic data from the study area was analyzed to study the architecture and evolution of sedimentary elements on the upper Bengal Fan.the area of interestbelonged to deep-water region,and stratigraphy was formed in marine deposition.Six typical seismic facies have been identified,which were incised channel fill facies,gullwing-shaped facies,wedge-shaped divergent facies,transparent facies,high-amplitude parallel facies and low-amplitude parallel facies.Seismic Facies 1 was interpreted as coarsegrained deposits of abandoned channels.Seismic Facies 2 represented channel-levee complex.Seismic Facies 3 was interpreted as fine-grained levee sediments.Seismic Facies 4 represented mass transport deposits.Seismic Facies 5 was interpreted as lobes,which was different from sheet sand interpreted by predecessors.Seismic Facies 6 represented hemipelagic drapes and fills.On seismic profile lobex and channels display high amplitude,which means coarse lithology deposition,and may be good reservoirs.Through analysis of S-N and E-W seismic profiles reflection charateristics,seismic attribute planeform,we revealed the sedimentary evolution:during the period of SQ1,lobes were deposited,and turbidute flow tansported sediments far into basin;main deep-water elements of SQ2 were channels and levees,with channelmigrating from SE to NW;Sedimentary elements of SQ3 were lobes,locally MTDs originated from slides,slumps and debris flow;channel-leveed complexmainly dominated the stratigraphy of SQ4.

Bengal fan;deepwater sedimentary elements;seismic facies;vertical pattern

劉曾勤 男 1985年出生 碩士 層序地層學(xué) E-mail:luckhappyboy@163.om

P512.2

A

1000-0550(2012)01-0084-08

①國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃項目(編號:2009CB219407);國家自然科學(xué)基金項目(批準(zhǔn)號:40572067)資助。

2010-11-05;收修改稿日期:2011-01-15