李杭兵，顧 超，羅家群，石正勇，劉 鵬

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司，河南南陽 473132）

南華北盆地橫跨華北地臺南緣和秦嶺-大別褶皺帶北緣兩個大地構(gòu)造單元，屬于疊加在古生代華北克拉通巨型坳陷之上的中、新生代斷-坳盆地。二級構(gòu)造單元主要有開封坳陷、太康隆起、周口坳陷、豫西隆起和信陽-合肥坳陷等。其中，周口坳陷為南華北盆地的最大坳陷[1]，勘探程度相對較高，已在古近系、下白堊統(tǒng)、石炭-二疊系三個層系試獲低產(chǎn)工業(yè)油流，是目前南華北盆地油氣顯示井最多、顯示級別最高的坳陷。

譚莊凹陷為周口坳陷中帶西部的一個凹陷，北以臨潁-鄲城凸起為界，東與沈丘凹陷相通，南抵平輿-太和凸起，西與舞陽、襄城凹陷毗鄰，整體呈NWW 向展布（圖1），是在華北古生界臺地基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的中、新生代疊合凹陷。勘探揭示區(qū)內(nèi)發(fā)育上古生界石炭二疊系、中生界中下侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)、新生界古近系等多套勘探層系。其中，下白堊統(tǒng)是區(qū)內(nèi)油氣勘探最為現(xiàn)實的目的層系，沉積厚度約5 000 m，自下而上可劃分為巴村組、永豐組（永豐組上段和永豐組下段）、商水組，永豐組是區(qū)內(nèi)主要的含油層系和勘探層系[2]。

物源分析是盆地沉積相研究工作中最基本、最重要的工作。為進一步明確譚莊凹陷下白堊統(tǒng)永豐組的物源體系，本文利用碎屑巖類分析、重礦物組合、砂礫巖分布特征[3-9]等方法對譚莊凹陷下白堊統(tǒng)永豐組物源進行了分析，明確了永豐組沉積時期不同井區(qū)的母巖類型及物源方向。

圖1 譚莊凹陷構(gòu)造區(qū)劃

1 碎屑巖類分析法

巖屑是母巖的碎塊，巖屑的類型及含量能夠準確反映物源區(qū)的巖性、風(fēng)化作用的類型、程度及搬運距離。因同一物源，各巖屑類型及所占的比例應(yīng)該存在一致性，所以本文主要通過對凹陷周緣基底地層特征、各類巖屑類型及組合特征的統(tǒng)計分析進行物源特征研究。

譚莊-沈丘凹陷周緣早白堊世造山帶發(fā)育，東為界首凸起，北為臨潁-鄲城凸起，南為平輿-太和凸起，周緣造山帶既限定了湖盆的發(fā)育范圍，又是沉積物來源的主要供給區(qū)。臨潁-鄲城凸起鉆遇上古生界探井有周參 7、8、9、13 等井，通過對周參7 井、周參8 井及周參13 井上古生界砂巖巖屑成分的統(tǒng)計，巖屑的成分以變質(zhì)巖為主，含少量火成巖。平輿-太和凸起則主要發(fā)育火成巖，其中，周淺1 井自 984 m 鉆遇一套厚度較大的角閃安山巖和安山質(zhì)火山碎屑巖，層位為巴村組。

譚莊凹陷內(nèi)巖石地球化學(xué)特征與周緣造山帶基本相同，早白堊世其北部鄲城地區(qū)主要為變質(zhì)巖發(fā)育區(qū)，其南部平輿地區(qū)主要為火成巖發(fā)育區(qū)（圖2）。

通過對譚莊凹陷永豐組巖石中碎屑組分，即石英、長石、巖屑及巖屑中沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的含量進行統(tǒng)計，并編制永豐組上、下層段各探井的碎屑組分含量直方圖。結(jié)果表明，下白堊統(tǒng)永豐組砂巖巖屑組分整體上以巖漿巖（火山巖+火山碎屑巖）為主，變質(zhì)巖次之，沉積巖微量。

由圖3 可知，研究區(qū)內(nèi)各探井永豐組下段的巖屑以火成巖為主，但巖屑種類和碎屑含量存在一定的差異。其中，雙樓田鼻狀構(gòu)造帶的周15 井、周21井、周23 井、周參12 井等均具有較高的火成巖含量，呈南部平輿地區(qū)物源的特點。位于該構(gòu)造帶西北側(cè)的周18 井變質(zhì)巖巖屑含量10.3%，火成巖巖屑含量3.6%，以變質(zhì)巖巖屑為主，呈北部鄲城地區(qū)和南部平輿地區(qū)混合物源特征，并以北部鄲城地區(qū)物源為主。位于該構(gòu)造帶中間北側(cè)的巴1 井火成巖和變質(zhì)巖巖屑含量均較高，其中，火成巖含量稍高于變質(zhì)巖含量，推測巴1 井區(qū)為來自南部平輿地區(qū)和北部鄲城地區(qū)的混合物源。推測周18 井區(qū)與巴1 井區(qū)物源相似。

圖2 譚莊凹陷周緣巖屑特征平面展布

圖3 下白堊統(tǒng)永豐組下段碎屑組分含量直方圖

圖4 下白堊統(tǒng)永豐組上段碎屑組分含量直方圖

由圖4 可知，雙樓田構(gòu)造帶周15 井、周參12井、周23 井、周14 井永豐組上段的巖屑含量具有相似性，均以火成巖巖屑為主。其中，周參12 井火成巖巖屑含量最高，為53.8%，變質(zhì)巖巖屑含量2.1%；周14 井長石和巖屑含量較低，但巖屑中火成巖含量較高，為35.0%，變質(zhì)巖巖屑含量1.0%；周23 井火成巖巖屑含量較低，為25.2%，變質(zhì)巖巖屑含量2.3%，均呈南部平輿地區(qū)物源的特點。但巴1 井巖屑含量較低，且變質(zhì)巖巖屑含量高于火成巖巖屑含量，進一步表明巴1 井區(qū)在永豐組上段沉積時期的物源為鄲城地區(qū)和平輿地區(qū)的混合物源。

綜上所述，譚莊凹陷在永豐組沉積時期發(fā)育南部平輿地區(qū)火成巖物源和北部鄲城地區(qū)變質(zhì)巖物源兩大物源區(qū)。其中，碎屑巖類組分分析表明，巴1 井區(qū)和周 18 井區(qū)均為南北雙向混合物源，周參12 井、周14 井、周15 井和周23 井均為南部平輿地區(qū)物源。

2 重礦物組合特征

碎屑重礦物組合對物源反映十分敏感，且由于重礦物自身穩(wěn)定性高，相對其他碎屑沉積物受風(fēng)化、搬運和成巖作用影響較小，可作為物源分區(qū)的重要標志[10-11]。碎屑沉積物中重礦物的總體特征取決于母巖的性質(zhì)、水體的動力條件和重礦物的搬運距離。在物源相同、古水流體系一致的碎屑沉積物中，碎屑重礦物的組合應(yīng)具有相似性，而母巖區(qū)不同的碎屑沉積物則應(yīng)具有不同的重礦物組合。

譚莊凹陷永豐組重礦物均以石榴石+鋯石、磁鐵礦+赤褐鐵礦組合為主，但不同層段、不同井區(qū)重礦物組合含量有所差異。

由圖5 可知，永豐組下段沉積時期，雙樓田構(gòu)造帶周15 井磁鐵礦+赤褐鐵礦組合特征與其他井較相似，但石榴石+鋯石含量和ZTR 指數(shù)均很低，與其他井具有明顯差異，分析認為該井距離物源區(qū)較近；周參12 井、周18 井和周21 井具有相似的石榴石+鋯石和磁鐵礦+赤褐鐵礦組合含量，且三口井具有相似的ZTR 指數(shù)，但周18 井、周21 井的磁鐵礦+赤褐鐵礦組合含量與周參12 井相比也具有一定差異。初步分析認為永豐組下段沉積時期，南部平輿地區(qū)物源具有東西兩個分支，其中，周15 井、周18 井和周21 井來自同一物源分支的可能性較大，主要受南部平輿地區(qū)西分支物源的影響，周15 井距離物源較近，周18 井和周21 井距離物源相對較遠；周參12 井則主要受南部平輿地區(qū)東分支物源的影響。巴1 井石榴石+鋯石、磁鐵礦+赤褐鐵礦組合特征及ZTR指數(shù)均明顯不同于其他井，其中，石榴石+鋯石組合含量及ZTR 指數(shù)均最大，分析認為巴1 井區(qū)主要受北部鄲城地區(qū)物源影響。

圖5 下白堊統(tǒng)永豐組下段重礦物含量直方圖

由圖6 可知，永豐組上段沉積時期，雙樓田構(gòu)造帶周 15 井石榴石+鋯石組合含量和磁鐵礦+赤褐鐵礦組合含量及ZTR 指數(shù)均較低，表明了距離物源較近；周14 井、周23 井、周參12 井各組分的分布具有相似性，其中，石榴石+鋯石組合總體含量偏低，磁鐵礦+赤褐鐵礦組合總體含量較高，具有較好的相似性，與永豐組下段沉積時期物源特征基本一致，主要受南部平輿地區(qū)物源影響；巴1 井和周18 井石榴石+鋯石、磁鐵礦+赤褐鐵礦組合含量均相似，其中，指示母巖為變質(zhì)的石榴石含量均較高，且具有較大的ZTR 指數(shù)，推測兩井物源方向一致，主要受北部鄲城地區(qū)的物源影響。

圖6 下白堊統(tǒng)永豐組上段重礦物含量直方圖

平面上，永豐組上段沉積時期，距離凹陷南部邊緣越近鋯石含量越低；由南向北，距離凹陷南部邊緣越遠，鋯石含量越高。東西方向上，周15 井-周14 井區(qū)和周23 井-周參12 井區(qū)鋯石含量相對較低，認為南部物源具有東西兩個供給分支方向（圖7）。同時，距離凹陷南部邊緣越近石榴石含量越低；由南向北，距離凹陷南部邊緣越遠，石榴石含量越高，周18 井和巴1 井含有變質(zhì)成分的石榴石含量偏高，結(jié)合區(qū)域巖性特征，具有北部物源的特征。東西方向上，周15 井-周14 井區(qū)和周23 井-周參12井區(qū)石榴石含量也相對較低，同樣反映出南部物源存在東西兩個主要供給分支方向。

圖7 下白堊統(tǒng)永豐組上段物源分布疊合展布

綜上所述，區(qū)域上周18 井和巴1 井以北部鄲城地區(qū)物源為主，周參12 井、周14 井、周15 井、周21井、周23 井等均以南部平輿地區(qū)物源為主，同時南部物源可進一步劃分為東西兩個主要供給分支方向。

3 砂礫巖分布特征

盆地中砂巖和礫巖發(fā)育程度、厚度變化、分布以及砂礫含量可以提供古流向、母巖類型和物源區(qū)方位等重要信息。因此，本文從研究對象的特點出發(fā)，對砂礫巖厚度、分布、含量及礫巖中礫石顆粒大小與物源的關(guān)系進行探討。

3.1 砂礫巖厚度

下白堊統(tǒng)統(tǒng)計資料表明，雙樓田構(gòu)造及鄰區(qū)永豐組上段各井砂礫巖厚度為198.7～561.5 m，其中周14 井厚 561.5 m，周 15 井厚 415.0 m，周 18 井厚328.5 m，周23 井厚261.0 m，周參12 井厚236.0 m，巴1 井厚241.2 m，周21 井厚198.7 m。平面上，距離凹陷南部邊緣越近砂礫巖累計厚度越大；由南向北，距離凹陷南部邊緣越遠，砂礫巖厚度逐漸減薄。在東西方向上，西側(cè)周15 井-周14 井區(qū)和東側(cè)周23 井區(qū)砂礫巖厚度相對較大（圖7）。

譚莊凹陷永豐組下段的砂礫巖厚度統(tǒng)計資料同樣具有上述變化特征，進一步表明南部物源存在東、西兩個主要供給分支方向。通過對譚莊凹陷下白堊統(tǒng)不同層位砂礫巖累計厚度和分布特征分析，在早白堊世永豐組上段至商水組沉積時期，物源供給和古水流發(fā)育是較為固定的，發(fā)育著來自西側(cè)（周15井至周14 井一線）和東側(cè)（周參12 井至周23 井一線）的兩個物源供給和古水流方向；巴1 井則位于該東側(cè)物源供給的最遠端。

3.2 砂礫巖含量

砂礫巖含量等值線圖也是分析古水流與物源特征的主要依據(jù)之一。下白堊統(tǒng)統(tǒng)計資料表明，雙樓田構(gòu)造及鄰區(qū)永豐組上段各井砂礫巖含量為35.0%～79.8%，其中周14 井為79.8%，周15 井為68.7%，周18 井為56.1%，周23 井為53.3%，周參12 井為48.2%，巴1 井為38.8%，周21 井為35.0%。平面上，距離凹陷南部邊緣越近砂礫巖含量越高；由南向北，距離凹陷南部邊緣越遠，砂礫巖含量逐漸降低；東西方向上，西側(cè)的周15 井-周14 井區(qū)和東側(cè)的周23 井-周參12 井區(qū)砂礫巖含量相對較高（圖7）。

與砂礫巖厚度分布相比，砂礫巖含量的大小基本吻合于各層段的砂礫巖厚度的分布特征，即砂礫巖厚度大的地區(qū)，其對應(yīng)的砂礫巖含量高。所以時空上砂礫巖含量的分布等同于砂礫巖厚度所反應(yīng)的物源與古水流方向特征。

4 結(jié)論

（1）譚莊凹陷下白堊統(tǒng)沉積時期的物源主要來自于北部鄲城凸起和南部平輿凸起，且南北物源區(qū)碎屑組分不同，其中，南部平輿地區(qū)碎屑組分以火成巖為主，北部鄲城地區(qū)碎屑組分以變質(zhì)巖為主。

（2）綜合永豐組碎屑組分分布、重礦物組合特征及砂礫巖分布特征等資料分析的結(jié)果，雙樓田構(gòu)造帶的周15 井、周14 井、周21 井、周23 井、周參12 井等主要受南部平輿地區(qū)物源影響；周18 井、巴1 井呈現(xiàn)南北混合物源特征，并以北部鄲城地區(qū)物源為主。

（3）南部平輿地區(qū)物源可進一步劃分為東西兩個供給分支方向，其中，周15 井-周14 井區(qū)物源以西分支為主，周23 井-周參12 井區(qū)物源以東分支為主。