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歧口凹陷位于黄骅坳陷的中北部,广义上包括北塘次凹、板桥次凹和歧口次凹三个主要的沉降和沉积中心。古近系地层主要发育沙河街组和东营组,其中沙河街组分四段,东营组分三段。本次研究涉及该区北塘、板桥、北大港、歧口、滩海五个构造区块。近几年,随着深层、滩海和隐蔽油气藏成为该区重点勘探领域,地层研究工作不系统、不完善的问题,直接影响着各项研究工作的深度和水平,影响着勘探的水平和效果。本文在充分利用前人研究成果的基础上,综合运用岩石地层学、年代地层学、生物地层学、层序地层学、气候地层学的理论和方法,完善统一歧口凹陷古近系地层划分方案,建立歧口凹陷分单元古近系标准剖面,细分歧口凹陷古近系单元及建立对比、划分标志。主要内容及结论如下:
(1)生物—年代地层的划分与对比详细拟定了歧口凹陷及各区块古近系各地层单位的生物—年代地层划分标准;对不同区段的主要钻井进行了生物—年代—岩石地层划分和对比;对重点层段划分的古生物依据进行了讨论,如东营组三段与沙河街组一段的界线、沙河街组三段与沙河街组四段的界线。
研究发现,板深35井可作为区分沙河街组和东营组的重要参考剖面。该井2362-2523m段,见单峰华花介、近三角河北介、弯脊东营介、唇形脊东营介等介形类化石,这几种化石都是渤海湾盆地东营组常见种,而且前两者主要分布在东三段;疑源类的光面球藻属,粒面球藻属较下部地层发育;孢粉组合特点为榆粉属、栎粉属含量近等。2523-3468m段,则出现大量指示沙一段的介形类代表化石;藻类中出现了标志性属种多刺甲藻属和小古囊藻:孢粉化石中栎粉属含量明显高于榆粉属。上、下两段的孢粉、藻类和介形类都是渤海湾盆地东三段和沙一段的典型组合,具有明显区别。同时,该界线的确定修正了板桥凹陷东三段—沙一段岩性界面与其他凹陷不一致的情况。
本次研究以板深7井、板深6井、板深701井等井为代表建立了分布于沙三段下伏地层的“褶皱藻属-盘星藻属”组合,表现在褶皱藻属在组合中占优势,盘星藻属有一定数量,同时,均含有一定量的渤海藻属、副渤海藻属等渤海藻科分子。该组合与冀中坳陷沙四段上亚段已建立的“褶皱藻属-德弗兰藻属组合”和下辽河坳陷以及中原油田东濮坳陷沙四段上亚段藻类组合有很大的相似性,进而从生物化石组合的角度证实了沙四段上亚段在研究区的存在。
在整个渤海湾沿岸盆地沙三段、沙四段的分界是一个生物地层界限,划分标准是以光滑南星介或肥实美星介的灭绝作为沙四段的结束。而研究中发现,由于在歧口凹陷地层中光滑南星介或肥实美星介极为罕见,所以歧口凹陷沙三段、沙四段界限的确定应该强调化石组合的特征,而不能过分的依赖少数标志性的化石。
(2)层序地层的划分与沉积体系研究根据地震层序界面识别的标志,对研究区14条测线的目的层进行地震层序地层格架分析,结果表明研究区识别标志主要为上超和削截,并将目的层位划分为7个三级层序,自下而上分别为Sq1、Sq2、Sq3、Sq4、Sq5、Sq6、Sq7,进一步识别各层序不同体系域的划分特征,总结了各层序地层的发育样式。研究表明,该区主要发育扇三角洲、辨状河三角洲、(湖泊)三角洲、湖泊、重力流五种沉积体系,构造位置上,断控陡坡区主发育扇三角洲沉积,缓坡区主要发育辨状河三角洲、(湖泊)三角洲沉积;时间上,沙河街组时期以发育扇三角洲、辨状河三角洲为特色,东营组时期主要发育(湖泊)三角洲沉积。
研究区物源供给系统可划分为垂向物源和轴向物源两大类。垂向物源分别来自于北部沧县隆起,南部埕宁隆起;轴向物源发育于南大港、北大港潜山带,沿两个潜山发育、向两侧凹陷分散的轴向物源是潜山两侧和东端发育大型三角洲和重力流沉积的主要原因,由于潜山两侧具有北缓南陡的盆缘背景,沉积物向两侧的分配不均匀,沉积体系类型及规模不同。时间上,沙三段时期,以垂向和轴向物源供给都较发育;沙一段物源供给整体弱;东营组时期,轴向物源供给成为主要营建力量。
(3)气候地层学研究与古气候恢复本次研究首次综合利用粘土矿物、碳酸盐岩、孢粉等气候标志,总结了歧口凹陷古近系的气候变化规律和气候地层标志,指出古气候演化特征可作为该区年代地层划分与对比的标志。由于古气候的干湿交替变化,控制着物源区的风化作用类型和强度,也影响到汇入盆地的径流,进而影响盆地物源供给,因此是开展化学地层分析的基础,具有良好的应用前景。同时,黄骅坳陷新生代各时期地壳拉张量和构造沉降速率曲线,清楚的表明了歧口凹陷伸展和沉降最为明显的时期可与钙质沉积发育的高峰时期相对应,这可能意味着组成盆地碳酸盐沉积的钙质来源于海水的入侵。