源-汇系统中的构造-沉积耦合作用:以恩平17凹陷文昌组为例,对沉积分布及烃类含量的定量约束

《Geomorphology》:Tectono-sedimentary coupling in source-to-sink systems: Quantitative constraints on depositional distribution and hydrocarbon implications from the Wenchang Formation, Enping 17 Depression

【字体: 时间:2026年02月15日 来源:Geomorphology 3.3

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  本研究基于三维地震、钻井及测井数据,结合地震沉积学与定量分析方法,在源汇系统约束下,揭示恩平17凹陷陡坡带温尝组沉积分布规律,识别断层控制冲积扇(FCGs)和侵蚀主导冲积扇(EDGs),定量分析集水面积(A)、地形坡度(H)、盆地长度(L)等参数,证实FCGs具有更强沉积供给能力,其控制的冲积扇规模大、前积体连续性好,形成优质源储盖组合,指出陡坡带冲积扇前缘为油气运移聚集的有利区带,为断陷盆地油气勘探提供新方法与新依据。

  
王光旭|裴俊玲|彭光荣|吴伟|李全|刘伟卿|邢志峰|余静
华东理工大学地球与行星科学学院,中国南昌,330013

摘要

基于三维(3D)地震、钻井和测井数据,本研究利用地震沉积学和定量分析方法,在源-汇系统的约束下,探讨了恩平17凹陷陡坡带文昌组的沉积分布模式,并预测了潜在的烃类勘探区域。通过重建文昌组沉积时期的古地貌,识别出两种沉积物运输路径:断层控制的沟壑(FCGs)和以侵蚀为主的沟壑(EDGs)。在研究区域,陡坡带以连续的扇三角洲平原和前缘沉积为特征,而半深湖相源岩则形成于凹陷内部。定量分析表明,集水区面积(A)、地形起伏(H)和盆地长度(L)是表征不同集水区沉积物供应强度的关键参数,其中FCGs具有更强的沉积物供应能力。根据“沟壑-扇体”对应关系,由FCGs控制的扇体规模较大,前缘沉积发育良好且连续性强,与相邻的源岩共同形成了有利的源-储-盖组合。因此,恩平17凹陷陡坡带的扇三角洲前缘分布区具有有利于烃类迁移和聚集的条件,从而成为潜在的勘探目标。本研究丰富了源-汇系统的定量分析方面,阐明了源-汇系统通过构造-沉积耦合对汇区沉积分布的控制作用,并为全球类似沉积环境的断层盆地烃类勘探提供了参考。

引言

以往关于断层盆地沉积的研究主要集中在盆地内部的沉积区域,对基于过程的沉积学关注较少。然而,随着源-汇系统理论的发展(Allen, 2008; S?mme et al., 2009; Carter et al., 2010; Lin et al., 2015; Zhu et al., 2017; Gong et al., 2018),越来越多的研究者认识到研究不应局限于沉积区域,而应采取宏观视角,强调源区、运输系统和汇区之间的综合联系(Han et al., 2017; Li et al., 2024)。源-汇系统描述了沉积物从侵蚀源(源区)到盆地内沉积地点(汇区)的整个迁移过程(Romans et al., 2016)。过去十年中,关于源-汇系统内各要素之间的匹配关系及其对沉积体控制的研究主要是定性的。尽管定量研究相对较少(Hu et al., 2020),但目前已成为研究的重点(Liu et al., 2016a; Cao et al., 2023)。因此,当前的研究应侧重于过程沉积学,特别是源-汇系统的定量分析,以指导烃类勘探。更重要的是,构造过程与沉积过程之间的相互作用(即构造-沉积耦合)对整个过程有深远影响(Covault et al., 2010; Clift and Jonell, 2021),决定了沉积物供应速率、运输路径的几何形态以及沉积的空间模式。作为典型的断层盆地,恩平凹陷及其周围的源区和运输系统为研究“源-汇”系统对断层盆地沉积分布的影响提供了重要案例。
20世纪70年代开始的恩平凹陷北部抬升区的烃类勘探尽管历经多年努力仍未获得商业性石油流(Wu, 2022)。2016年,在该区域的埋藏丘陵披覆构造带发现了A油田,随后在其北部发现了B和C油田,证实了北部断层阶地带的烃类勘探潜力(Zhang et al., 2021)。珠江口盆地(PRMB)的始新世文昌组是一种关键的半深至深湖相,作为烃类源岩。目前朱I凹陷发现的地质储量中有超过90%来自文昌组的这些半深至深湖相源岩(Zhang et al., 2019)。熊等人的研究(Xiong et al., 2020)表明,北部抬升区的原油主要来源于恩平17凹陷文昌组的半深湖相源岩。然而,随着对该地区古近纪地层的勘探成熟度提高,也发现了多个古近纪烃类储层(He et al., 2023a)。因此,恩平凹陷的古近纪文昌组不仅是重要的烃类生成层,也具有巨大的古近纪烃类聚集勘探潜力。
烃类勘探实践表明,断层盆地中的烃类聚集过程非常复杂,促使研究者提出了多种近源和远源烃类聚集模型。徐等人(Xu et al., 2014)在恩平凹陷南部抬升带提出了“接力型”烃类迁移模型,他们利用多级砂体作为烃类迁移的“中转站”,以及带有次级断层的不整合面作为运输系统,将下层烃类源岩与上层储层连接起来,从而形成远源烃类聚集。田等人(Tian et al., 2020)在阳江凹陷提出了“源-断层-圈闭”耦合的近源聚集模型,该模型主要受断层与源岩的连通性和圈闭效果的控制。作为恩平凹陷的主体,恩平17凹陷与其西北部的恩平-阳江低抬升区接壤,形成了一个研究源-汇系统的“天然实验室”。Gawthorpe和Leeder(2000)还提出,裂谷盆地的填充结构受到多种因素的复杂相互作用影响,包括基底演化、排水和集水区演化以及气候变化。无论是近源还是远源烃类聚集模型,烃类源岩都是烃类生成的基础。断层或砂体作为迁移路径,砂体也充当烃类的汇聚载体,而圈闭是烃类聚集的关键因素。所有这些成分紧密相连,并受源-汇系统的控制。因此,明确源-汇系统对恩平17凹陷沉积分布模式的控制将有效指导后续的烃类勘探工作。
尽管以往关于恩平17凹陷文昌组的研究提供了有关其地层、岩相分布和烃类存在的宝贵见解,但我们仍缺乏在不同构造条件下源-汇系统演化过程的全面和定量理解。本研究采用基于3D地震和井数据的地震沉积学和定量分析方法,旨在重建沉积古地貌,识别沉积物运输路径,分析凹陷内的沉积分布,并定量表征不同集水区的沉积物供应强度。这种综合方法有助于建立源-汇系统约束下的文昌组沉积模型,并预测潜在的烃类勘探区域。本研究的主要贡献有三点:(1)利用集水区面积、地形起伏和盆地长度等关键参数量化不同集水区的沉积物供应强度;(2)揭示了不同时期古地貌演变对沉积分布模式的控制;(3)阐明了综合源-汇系统如何控制沉积分布,从而直接影响烃类储层的发育。这项研究增强了人们对断层盆地构造-沉积耦合的理解,并为全球类似环境下的勘探提供了启示。

区域地质概述

珠江口盆地是全球构造活动最频繁和最复杂的地区之一(Zhuo et al., 2015)。朱I凹陷的盆地结构受到高角度和低角度正断层的双重控制,这些断层将其分为东部的高角度断层凹陷区(>30°)和西部的低角度断层凹陷区(<30°),恩平凹陷属于后者。位于朱I凹陷最西端(图1),恩平

地震和井数据

本研究使用的数据包括3D地震数据和钻井-测井信息。2011年至2016年间,中国海洋石油总公司(CNOOC)在恩平凹陷进行了两轮3D地震勘探(Liu et al., 2016b),获取了约10,700平方公里的地震数据。地震数据具有特定的采集参数:道间距为25.0×25.0米;主频率约为50赫兹;最大双向旅行时间(TWT)

恩平17凹陷周边文昌组沉积时期的古地貌重建

恩平17凹陷的陡坡带主要受一条NE向的控陷断层和一条NS向的走滑断层的控制。在凹陷内部,陡坡带文昌组的地层都终止于断层处。恩平-阳江低抬升区几乎没有文昌组的残留地层。凹陷内的文昌组各段地层都发生了位移

不同集水区沉积物供应强度的定量分析

为阐明不同集水区沉积物供应强度的差异,本研究选择了三个形态测量参数:A、H和L。对不同沉积时期的参数变化进行了统计分析(表1),并定量表征了每个集水区的沉积物供应强度(表5)。
根据三类形态测量参数的实际测量结果,包括最大值、最小值、平均值、中位数和标准差

结论

  • (1)
    在恩平-阳江低抬升区识别出两种沉积物运输路径:FCGs和EDGs。FCGs较宽且较深,在处理相同沉积负荷时具有更大的沉积物运输能力。
  • (2)
    本研究定量表征了不同地貌条件下不同集水区的沉积物供应强度,发现沉积物供应强度与A、H和L之间存在显著的正相关关系。
  • (3)
    源-汇系统

CRediT作者贡献声明

王光旭:撰写——原始草稿、软件、方法论、概念化。裴俊玲:撰写——审阅与编辑、方法论。彭光荣:验证、监督。吴伟:撰写——审阅与编辑、方法论、资金获取、概念化。李全:软件。刘伟卿:资金获取。邢志峰:调查。余静:调查。

未引用参考文献

Huang et al., 2023

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(项目编号:42372170和42472055)的支持。我们衷心感谢中国海洋石油总公司深圳分公司提供的相关数据。同时,我们也感谢期刊编辑(陈中原)和三位匿名审稿人的见解和努力,他们提高了手稿的质量。
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