纪友亮，王勇，李清山，胡斌

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；2.中国石化江苏油田分公司物探技术研究院，南京210046）

苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组层序发育模式及控制因素研究

纪友亮1，王勇2，李清山1，胡斌2

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；2.中国石化江苏油田分公司物探技术研究院，南京210046）

根据岩心、钻井、地震及分析化验等资料，对高邮凹陷的主力勘探层系——古近系戴南组进行了层序地层综合研究。首先，根据层序边界的识别标志对层序进行划分，将戴南组划分为3个三级层序和8个四级层序，并建立了层序地层格架。其次，建立了2种层序发育模式，一种为完整型湖泊层序发育模式，由低位体系域、湖侵体系域和高位体系域构成；另一种为不完整型湖泊层序发育模式，由低位体系域、湖侵体系域构成。最后，通过分析层序发育的控制因素，认为构造沉降速率是控制三级层序结构的主要因素之一，气候变化引起的湖平面变化和沉积物供应速率是控制四级层序结构的主要因素。

层序发育模式；层序格架；控制因素；古近系戴南组；高邮凹陷；苏北盆地

0 引言

在陆相含油气沉积盆地中，不同的层序类型和结构控制着生、储、盖组合样式及储层分布特征，而层序类型和结构又受构造活动、湖平面变化及其组合的控制［1-12］。笔者利用40口关键井的岩心和测井资料及20余条地震剖面，对高邮凹陷古近系戴南组进行层序划分，建立2种层序发育模式，并对这2种层序发育时期的构造演化特征和湖平面变化进行分析，明确不同级别层序发育的控制因素。

1 区域构造背景

高邮凹陷是苏北盆地南部东台坳陷中的一个次级凹陷，东临吴堡低凸起，西至菱塘桥低凸起，南接通扬隆起，北至柘垛低凸起，东西长约100 km，南北宽为25～35 km，面积为2 670 km2。高邮凹陷是在晚白垩世仪征运动和始新世末期吴堡运动作用下，由于断块差异升降形成的一个箕状断陷，凹陷中心偏向南面大断层一侧［13-15］。

本次研究的工区范围为高邮凹陷中东部，南北向范围为柘垛低凸起以南至边界断层，东西向范围为永安—真武一线至吴堡低凸起构造带（图1）。高邮凹陷古近系戴南组充填厚度大于1 000 m，自下而上可划分为戴一段（E2d1）和戴二段（E2d2），其中戴一段可划分为3个亚段，戴二段可划分为5个亚段（图2）。戴南组主要形成于扇三角洲和湖泊沉积环境，岩性主要为砂泥岩不等厚互层［15-16］。

图1 苏北盆地构造区划Fig.1Tectonic units of the northern Jiangsu Basin

图2 高邮凹陷古近纪地层发育特征Fig.2Stratigraphic features of Paleogene in Gaoyou Sag

2 戴南组层序地层格架

2.1 层序及体系域界面的识别标志

本次研究充分利用岩心、地震剖面和测井资料（图3～4）以及古生物标志，在戴南组共识别出4个三级层序界面，划分出3个三级层序，分别为SQ1，SQ2和SQ3。SQ1层序底界面相当于戴一段底界；SQ2层序底界面位于戴一段中部；SQ3层序底界面位于戴二段底界，顶界面相当于戴二段顶界。

图3 高邮凹陷戴南组层序地层划分（过沙25—沙14井的地震测线T30—T24）T30.戴一段底界反射；T25.戴一段下部顶界反射；T24.戴二段底界反射；T23.戴二段顶界反射Fig.3Sequence stratigraphy division of Dainan Formation across Sha 25 well and Sha 14 well in Gaoyou Sag

图4 高邮凹陷戴南组层序界面处测井曲线特征Fig.4The characteristics of logging curves at the sequence boundary of Dainan Formation in Gaoyou Sag

图5 高邮凹陷曹38井戴南组层序地层及沉积相分析Fig.5Sequence stratigraphy and sedimentary facies of Dainan Formation in Cao 38 well in Gaoyou Sag

2.2 准层序及准层序组识别

2.2.1 准层序的识别及特征

准层序（相当于五级层序）是层序地层分析中最基本的沉积单元，以湖泛面或与之对应的边界为特征。通过对研究区大量岩心资料、综合录井、测井曲线的分析，归纳出向上变粗或变细的准层序（图5、表1），其中戴一段（SQ1层序）可以划分出15个向上变粗的准层序，戴二段（SQ2层序）可以划分出26个向上变粗的准层序。

2.2.2 准层序组的识别及特征

戴南组存在3类准层序组：进积式、加积式和退积式（图6）。进积式准层序组由灰黑色泥岩和砂岩互层组成，自下而上单层砂岩厚度和砂泥比均增大，出现在三角洲前缘；自然电位曲线表现为厚层高幅复合箱形、漏斗形［图6（a）］。加积式准层序组表现为垂向上单层砂岩厚度和砂泥比均基本不变，反映水体深度无明显变化；自然电位曲线具有明显的相似性，包络线呈箱形［图6（b）］。退积式准层序组自下而上单层泥岩厚度增加，砂泥比值降低，反映沉积水体变深的叠加样式［图6（c）］。

表1 高邮凹陷戴南组准层序类型划分及其特征Table 1Classification and characteristics of parasequences of Dainan Formation in Gaoyou Sag

图6 高邮凹陷戴南组准层序组类型划分Fig.6Classification of parasequence sets of Dainan Formation in Gaoyou Sag

图7 高邮凹陷戴南组层序划分方案Fig.7Sequence stratigraphy divition scheme of Dainan Formation in Gaoyou Sag

2.3 层序划分

根据地震、测井、钻井资料中层序界面及湖泛面识别标志，将高邮凹陷中东部戴南组划分为3个三级层序。在三级层序内部，共划分出8个四级层序及若干准层序（参见图5、图7）。

三级层序主要是由构造幕、气候旋回及物源供给等导致的三级湖平面变化所产生的不整合面及其对应的整合面为边界的等时地层单元［1-12］。戴南组的三级层序内部虽然整体上表现出相似的旋回变化规律，但受物源供给变化的影响，地层累积厚度、岩性特征及沉积体系类型等均存在较大差异［16-20］。

（1）SQ1

该层序底界面为吴堡运动不整合面，地震剖面上对应T30反射轴（参见图3），界面之下地层削截特征明显，之上地层上超特征明显。该层序岩性主要为不等厚互层的浅灰、灰色粉砂岩，不等粒砂岩及含砾砂岩与棕色、灰色、深灰色泥岩，垂向上形成由粗到细再到粗的完整旋回。该层序在断阶带主要发育扇三角洲沉积，缓坡带主要发育三角洲沉积，深凹带由半深湖—深湖及浊积扇沉积构成，凹陷长轴方向为滨浅湖沉积。

（2）SQ2

从地震剖面上看，该层序底界面对应T25反射轴下部，不整合仅在盆地边缘可见，界面上、下地震反射波组特征存在明显差异，内部表现为低频、强振幅、高连续平行反射，而SQ1层序表现为中—弱振幅、连续性较差及杂乱—空白反射（参见图3）。SQ2层序在南部断阶带发育近岸水下扇及扇三角洲沉积，缓坡带发育三角洲沉积，深凹带发育重力流沉积，凹陷长轴方向主要为滨浅湖及半深湖沉积。该层序下部岩性为不等厚互层的浅灰色、灰色砂岩与浅灰、灰黑色泥岩，上部以分布广泛的灰黑色“五高导”泥岩为特征，整体上表现为由粗到细的沉积旋回。该层序仅发育低位体系域和湖侵体系域，缺失高位体系域。

（3）SQ3

该层序底界面对应区域性不整合面，地震剖面上对应T24反射轴（参见图3），存在削截现象；在东部陈堡地区及深凹带的次凹部位，表现为戴二段超覆在戴一段之上；顶界面为真武运动形成的区域性不整合，为戴南组与三垛组分界，地震剖面上相当于T23反射轴，该界面之上存在上超，之下存在削截现象。层序SQ3在断阶带主要发育扇三角洲沉积，缓坡带主要发育三角洲沉积，深凹带发育浊积扇沉积。该层序岩性为互层的浅灰色砂岩与暗红色、棕色泥岩，局部地区与黑色泥岩呈不等厚互层，真武部分地区发育膏岩，垂向上表现为由粗到细再到粗的完整旋回。该层序发育低位体系域、湖侵体系域及高位体系域。

3 戴南组层序发育模式及控制因素

3.1 层序发育模式

根据层序发育是否完整，可将其发育模式划分为完整型断陷湖泊层序和不完整型断陷湖泊层序。

3.1.1 完整型断陷湖泊层序

SQ1和SQ3层序为完整型断陷湖泊层序，由低位体系域、湖侵体系域和高位体系域构成［图8（a）］。低位体系域由加积式准层序组构成，缓坡带主要发育三角洲沉积，陡坡带主要发育扇三角洲沉积；湖侵体系域由退积式准层序组构成，缓坡带主要发育三角洲沉积，陡坡带主要发育湖底扇沉积，较深湖面积明显扩大；高位体系域由进积和加积式准层序组构成，缓坡带主要发育三角洲沉积，陡坡带主要发育扇三角洲沉积，湖泊沉积范围缩小。该类层序缓坡带地层薄，发育上超和顶超；陡坡带地层厚，发育断层上超。此种类型层序发育时期，构造活动相对平缓，层序样式受构造活动控制。

图8 高邮凹陷戴南组层序发育模式Fig.8Sequence models of Dainan Formation in Gaoyou Sag

3.1.2 不完整型断陷湖泊层序

SQ2层序为不完整型断陷湖泊层序，其内部只发育低位体系域和湖侵体系域，不发育高位体系域［图8（b）］。低位体系域由加积式准层序组构成，缓坡带主要发育三角洲沉积，陡坡带主要发育扇三角洲沉积；湖侵体系域由退积式准层序组构成。该类层序缓坡带地层薄，发育上超和削截；陡坡带地层厚，发育断层上超。SQ2层序沉积时期，高邮凹陷发生大规模的湖侵，低位体系域之上发育了大面积的湖侵泥岩，而高位体系域沉积时期，气候干旱，湖平面迅速下降，高位体系域来不及沉积或在沉积规模较小的情况下（钻井剖面上无法识别）就开始发育SQ3层序的低位体系域，最终导致其直接叠覆在SQ2层序的湖侵体系域泥岩之上。

3.2 层序发育控制因素分析

高邮凹陷属于陆相断陷盆地，由于具有多物源、多沉积中心、相变快、相带窄、水域面积小及变化大等特点，层序发育受构造沉降、沉积物供给、气候及湖平面变化因素的影响［1-12］。

3.2.1 构造因素

在陆相裂陷盆地中，构造作用不仅控制着盆内的沉降速率、可容纳空间的变化和沉积充填，还控制着沉积古地貌及沉积物的来源等，从而对沉积体系域的发育和分布、层序界面及层序构成样式产生明显的控制作用［13-15］。

高邮凹陷戴南组构造活动研究表明，不同三级层序发育时期构造活动对可容纳空间和湖平面变化均有重要的控制作用（图9）。SQ1层序沉积时期，盆地基底的沉降是间歇式的，由于盆地基底的2次突然沉降，引起可容纳空间的2次突然增加（图9），因此SQ1层序的结构包含2个进积式准层序组（参见图5）。SQ2层序沉积前，由于构造沉降和边界断裂的断陷拉张作用，形成可容纳空间，之后沉积了SQ2层序的低位体系域［图9、图10（a）］；SQ2层序沉积中期，由于构造继续沉降和湖水的持续供给，水体加深，湖泊发生扩张，可容纳空间增大，形成一系列反映湖进的退积序列［图9、图10（b）］；SQ2层序沉积末期，边界断裂活动加强，导致陡坡带基底下降明显，缓坡带湖岸线向陡坡方向迁移并发生湖退，形成层序界面和SQ3层序的低位体系域［图9、图10（c）］。SQ3层序沉积早期，由于构造沉降和边界断裂的断陷拉张作用，形成可容纳空间，之后沉积了SQ3层序的低位体系域［图10（a）］；SQ3层序沉积中期，构造继续沉降和湖水持续供给，水体加深，湖泊发生扩张，可容纳空间增大，形成一系列反映湖进的退积序列［图10（b）］；SQ3层序沉积末期，构造活动逐渐减弱，可容纳空间基本不再增加，由于沉积物的强烈进积，形成高位体系域［图10（d）］，从而形成完整的层序模式。

图9 高邮凹陷戴南组构造沉降引起的可容纳空间变化Fig.9Changes of accommodation space caused by tectonic subsidence during the sedimentation of Dainan Formation in Gaoyou Sag

图10 高邮凹陷控陷断裂活动对可容纳空间及湖平面变化的控制作用Fig.10The control of faults activities on accommodation space and lake level changes in Gaoyou Sag

3.2.2 沉积物供给

沉积物的充填和构造沉降可使沉积中心有规律地迁移，也可使层序地层厚度有规律地迁移［20-23］，从而造成低位体系域和高位体系域中扇体朵叶在横向上有规律地叠置、迁移。高邮凹陷戴南组沉积期，控陷边界断裂强烈活动时期会造成强制性湖退，从而导致缓坡带湖岸线向凹陷中心移动，沉积物不断向湖盆中心推进，而沉积中心向陡坡带迁移。另外，对于高频层序而言，沉积物的迁移摆动也会造成同一时期不同地区准层序组叠加样式的改变。例如，由于同一物源三角洲朵叶横向摆动，在戴二段沉积早期，富20井表现为退积式准层序组，而富54井表现为进积式准层序组。

3.2.3 气候及湖平面变化

气候变化是湖平面变化的重要控制因素之一，其对湖泊影响较为明显。湖泊的淡水补给量与蒸发量和地下渗流量决定着湖盆内部水体容量的多少，这种此消彼长的作用与气候干湿变化有直接关系，而这种干湿周期性的变化又与气候的变化周期有关。显然，气候周期性变化是影响层序发育样式的因素之一［24-26］。

高邮凹陷戴南组不同层序发育时期气候具有明显的差异。戴一段沉积时期，整体处于温暖、潮湿的亚热带气候。戴一段沉积早期，气候相对较干旱，凹陷规模较小，形成SQ1层序的低位体系域，发育了冲积扇、扇三角洲及三角洲的较浅湖盆沉积；随着气候逐渐变得温暖、潮湿，湖平面不断上升，沉积物供给充足，形成了SQ1层序的湖侵及高位体系域；戴一段沉积末期，气候较之前更为湿热，湖平面快速上升，导致水体加深，形成了凹陷内广泛分布的SQ2层序顶部的湖侵体系域泥岩（“五高导”泥岩），这一时期形成了三角洲-扇三角洲-湖底扇-湖泥的沉积体系组合。戴二段沉积时期仍处于温暖湿润的亚热带气候，但是在该段中、上部均出现了生活于干旱气候高盐环境的生物种属（麻黄属花粉、浪花介等），说明戴二段中后期降雨量减少，湖平面下降，水体变浅，气候逐渐变得干旱，从而影响了沉积作用。这一时期南部断裂带的近岸水下扇及深凹带的湖底扇沉积减少，形成了冲积扇-扇三角洲-三角洲及半封闭湖湾的沉积体系组合。

4 结论

（1）高邮凹陷戴南组可划分为3个三级层序，其中戴一段可划分为2个三级层序（SQ1和SQ2）和3个四级层序，戴二段可划分为1个三级层序（SQ3）和5个四级层序。

（2）高邮凹陷戴南组三级层序可划分为完整型断陷湖泊层序和不完整型断陷湖泊层序。SQ1和SQ3层序为完整型断陷湖泊层序，由低位体系域、湖侵体系域和高位体系域组成；SQ2层序为不完整型断陷湖泊层序，仅发育低位体系域和湖侵体系域，缺失高位体系域。

（3）高邮凹陷中东部戴南组沉积时期为陆相湖泊沉积。戴一段早期（SQ1层序）主要发育扇三角洲、三角洲和滨浅湖沉积体系；戴一段晚期（SQ2层序）主要发育近岸水下扇、扇三角洲、三角洲和深湖—半深湖沉积体系；戴二段时期（SQ3层序）主要发育三角洲、扇三角洲、湖底扇和浅湖—半深湖沉积体系。

（4）层序发育的主要控制因素是构造沉降速率、气候变化引起的湖平面变化和沉积物供应速率。在构造沉降稳定和气候稳定的条件下，发育完整体系域的沉积层序；在构造不稳定和气候突变的条件下，发育不完整体系域的沉积层序。

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（本文编辑：涂晓燕）

Study on sequence models and controlling factors of Paleogene Dainan Formation in Gaoyou Sag,northern Jiangsu Basin

JI Youliang1，WANG Yong2，LI Qingshan1，HU Bin2
（1.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Geophysical Research Institute of Jiangsu Oilfield Company，Sinopec，Nanjing 210046，China）

According to core,drilling,seismic data and laboratory analysis,this paper carried out a comprehensive study on sequence stratigraphy of Paleogene Dainan Formation in Gaoyou Sag.The sequences were divided into three third-order sequences and eight fourth-order sequences accorded to the identifying mark of sequence boundary,and the sequence strtigraphy framework was established.Two kinds of sequence models were established.One is a completed lacustrine sequence model,and it is composed of lowstand system tract,transgressive system tract and highstand system tract.Another is an uncompleted lacustrine sequence model,and it is composed of lowstand system tract and transgressive system tract.At last,the controlling factors to the sequence development were analyzed.It is considered that the tectonic subsidence is the main controlling factors for the third-order sequence structure,and that the lake level change caused by the climate and the rate of sediments supplying are the main controlling factors for the fourth-order sequence in this area.

sequence models；sequence framework；controlling factor；Paleogene Dainan Formation；Gaoyou Sag；northern Jiangsu Basin

TE121.3

A

1673-8926（2014）04-0009-07

2014-04-20；

2014-05-25

国家自然科学基金项目“地质历史时期储层物性参数恢复”（编号：41272157）、国家重大科技专项“中西部前陆盆地构造地质与沉积储层特征”（编号：2011ZX05003-002）和“复杂储层构型精细表征与建模”（编号：2011ZX05009-003）联合资助

纪友亮（1962-），男，博士，教授，博士生导师，主要从事沉积学和石油地质学方面的教学与科研工作。地址：（102249）北京市昌平区府学路18号中国石油大学地球科学学院。E-mail：jiyouliang@tongji.edu.cn。