渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建.pdf

第 36 卷 第 3 期2024 年 5 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.36 No.3May 2024收稿日期：2023-07-10；修回日期：2023-09-22；网络发表日期：2024-03-11基金项目：国家自然科学基金“内蒙古乌海地区奥陶系深水复合型及迁移型重力流水道形成机理”（编号：42272115）资助。第一作者：冯斌（1993），男，长江大学在读博士研究生，主要研究方向为沉积学。地址：（430100）湖北省武汉市蔡甸区大学路 111 号长江大学地球科学学院。Email：。通信作者：何幼斌（1964），男，博士，教授，主要从事沉积学方面的科研和教学工作。Email：。文章编号：1673-8926（2024）03-0084-12DOI：10.12108/yxyqc.20240308引用：冯斌，黄晓波，何幼斌，等.渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建 J.岩性油气藏，2023，36（3）：84-95.Cite：FENG Bin，HUANG Xiaobo，HE Youbin，et al.Reconstruction of source-to-sink system of the third member of PaleogeneShahejie Formation in Miaoxibei area，Bohai Bay Basin J.Lithologic Reservoirs，2023，36（3）：84-95.渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建冯斌1，黄晓波2，何幼斌1，李华1，罗进雄1，李涛1，周晓光2（1.长江大学 地球科学学院，武汉 430100；2.中国海洋石油总公司 天津分公司，天津 300452）摘要：基于钻井岩心和三维地震资料，从物源岩性、分水岭和古水系、搬运通道3个方面对渤海湾盆地庙西北地区物源特征和沉积相展布进行了分析，并通过沉积区古地貌恢复和剥蚀物源区古地貌回溯重建了古近系沙河街组三段（沙三段）沉积时期的源-汇系统。研究结果表明：渤海湾盆地庙西北地区古近系沙三段发育一个完整的近源搬运型源-汇系统，庙西北凸起为物源区，渤东凹陷为主要沉积区；庙西北凸起物源岩性包括中生界花岗岩、下元古界石英片岩及下元古界角砾岩；主分水岭沿凸起长轴呈近南北向展布，古水系散布其间，搬运通道主要为5个古沟谷和2个古断槽；渤东凹陷沙三段主要发育快速堆积的扇三角洲湖泊相沉积，岩性主要为含砾砂岩、细砂岩及泥岩，分选性和磨圆度均较差，岩石成分及矿物组合均与庙西北凸起石英片岩及花岗岩较为匹配，扇三角洲沉积体呈近东西向展布，在渤东凹陷北部以连片朵状扇三角洲为主，南部为孤立朵状。沙三段沉积期，庙西北凸起剥蚀作用具有“西强东弱”的特征，古分水岭逐渐向西迁移，凸起中部及北部物源面积大、垂向高差大，物源供给能力更强；渤东凹陷沙三段厚度为100600 m，具有东南薄、西北厚的特征，沉积中心位于区域北部，且北部地层剥蚀作用更强，向东部延伸长度可达3.2 km；扇三角洲的发育位置受控于物源区搬运通道，其发育规模则受控于物源区域面积，渤东凹陷北部及中部扇三角洲沉积体规模更大，是勘探有利区。关键词：源-汇系统；分水岭；古水系；古地貌恢复；扇三角洲；古沟谷和古断槽；沙河街组三段；古近系；庙西北地区；渤海湾盆地中图分类号：TE121.3；P618.13文献标志码：AReconstruction of source-to-sink system of the third member of PaleogeneShahejie Formation in Miaoxibei area，Bohai Bay BasinFENG Bin1，HUANG Xiaobo2，HE Youbin1，LI Hua1，LUO Jinxiong1，LI Tao1，ZHOU Xiaoguang2（1.School of Geosciences，Yangtze University，Wuhan 430100，China；2.Tianjin Branch of CNOOC，Tianjin 300452，China）Abstract：Based on drilling cores and 3D seismic data，the provenance characteristics and sedimentary faciesdistribution in Miaoxibei area in the Bohai Bay Basin were comprehensively analyzed from three aspects：sourcelithology identification，reconstruction of watershed river paleo-system and transport pathways，and the source-to-sink system for the third member of Paleogene Shahejie Formation was reconstructed through the restoration冯斌等：渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建2024 年85of both paleo-geomorphological features within the sedimentary area and those within the denudation source area.The results show that：（1）A complete source-to-sink system of the third member of Paleogene Shahejie Formation has developed in Miaoxibei area，Bohai Bay Basin，with the provenance area located at Miaoxibei uplift andBodong sag serving as the main sedimentary area.The source lithologies in Miaoxibei uplift comprise Mesozoicgranite，Lower Proterozoic quartz schist，and Lower Proterozoic breccia.The primary watershed is distributedfrom south to north along the long axis of the uplift，with ancient water systems scattered within it.The maintransport pathways consist of five ancient valleys and two ancient fault troughs.Fan delta-lacustrine facies deposits of the third member of Paleogene Shahejie Formation in Miaoxibei area are mainly characterized by rapid accumulation，mainly composed of gravel-bearing sandstone，fine sandstone and mudstone，with poor sorting andgrinding degree.Rock composition and mineral association relatively match those found in quartz schist and granite located in Miaoxibei uplift.In northern Bodong sag，contiguous fan-shaped deltas dominate while isolatedones prevail in its southern part.（2）The denudation during the sedimentary period of Sha 3 member was pronounced in western Miaoxibei uplift and comparatively weaker in the eastern region，resulting in a gradual westward migration of the paleo-divide.The central and northern parts of Miaoxibei uplift exhibited a larger provenance area，significant vertical elevation differences，and a stronger supply capacity from the provenance.Thethickness of the third member of Paleogene Shahejie Formation in Bodong sag varies between 100 to 600 m，with thinner deposits observed in the east and south，while thicker deposits are found in the west and north.Thedepositional center is located in the northern part of Bodong sag，where strata have undergone more extensive denudation reaching up to 3.2 km towards the east.The development location of fan delta is controlled by transportchannels originating from provenance areas，while its scale is influenced by provenance size.Notably，fan deltadeposition on a larger scale predominantly occurs in the northern and middle regions of Bodong sag which represent favorable areas for exploration.Key words：source-to-sink system；watershed；ancient water system；paleogeomorphic restoration；fan delta；ancient valleys and ancient fault troughs；the third member of Shahejie Formation；Paleogene；Miaoxibei area；Bohai Bay Basin0引言源-汇系统是美国“洋陆边缘科学计划 2004”中提出的 4 个主要研究领域之一1-3，目前被广泛用于沉积相研究4-6。近年来，沉积盆地源-汇系统研究在驱动响应机制7、要素定量关系8-9、优质烃源岩预测10、优质储层预测11以及古源-汇系统重建12等方面取得了一系列丰硕的成果。然而，一方面由于陆相盆地源-汇系统复杂的地质背景，如母岩类型较多13、构造演化复杂14、古地貌隆凹相间15、多向物源注入16、各种沉积体系共生17等，导致其刻画难度较大；另一方面由于古代地质记录的局限性以及地质过程的不可逆性9，古代陆相盆地源-汇系统的重建工作尤其具有挑战性，其典型案例较少12，18。渤海湾盆地庙西北地区古近系发育多套生-储-盖组合，勘探潜力较大19。自 1978 年明确了区内渤东凹陷具备油气成藏的基本地质条件以来20，众多学者对该区及周缘地区的构造演化、层序地层以及烃源岩评价等方面都开展了系列研究。李春荣19认为渤东凹陷具有“东西分带、南北分区”的结构特征，且结构演化对生烃潜力具有控制作用；刘长海等21根据古生物孢粉资料等确定了渤东凹陷古近系沙河街组四段沉积早期环境湿热且干燥，沉积晚期具有盐度增高的淡水湖盆沉积环境；刘朋波等22基于壁心、薄片以及地震资料划分了庙西北地区沉积体系类型，但未刻画沉积体系展布边界；张参等23根据井-震资料提出渤东凹陷新近系构造变换带控制着富砂沉积体系的展布，建立了断层-地层产状耦合油气富集模式。这些研究为渤东凹陷的勘探开发做出了贡献，但因钻井资料较少，古近系沉积相研究难度较大、研究程度较低，各类富砂沉积体系展布边界有待刻画，严重制约了该区的勘探进程。以沉积学、地貌学24-25以及源-汇系统方法26-28为指导，开展渤海湾盆地庙西北地区源-汇系统研究，明确古近系沙河街组三段（沙三段）的物源特征和沉积相平面展布，重建源-汇系统，以期为该区油气勘探提供沉积学依据，推动陆相盆地古源-汇系统重建研究进展。1地质概况渤海湾盆地位于中国东部，是在华北陆块基底之上发育起来的陆内裂谷盆地，面积约 20104km229。盆地西为太行山隆起，东临胶辽隆起，北部以燕山隆起为界，南部为鲁西隆起30，盆地内可划分为临86岩性油气藏第 36 卷第 3 期清坳陷、黄骅坳陷、冀中坳陷、济阳坳陷、渤中坳陷以及辽东湾坳陷等 6 个坳陷构造带31（图 1a）。渤海湾盆地新生代具有多构造旋回叠加和多成因机制复合的特征，充填古近系断陷构造层系和新近系坳陷构造层32。庙西北地区位于渤中坳陷（图 1b），由庙西北凸起、庙西凹陷和渤东凹陷组成，面积约为 482 km2。庙西北凸起夹持于庙西 1 号断裂与 2号断裂之间，呈“东高西低”的半背斜构造。渤东凹陷新生代充填古近系和新近系，古近系自下而上发育孔店组、沙河街组及东营组，主要储层段沙河街组自下而上划分为沙四段、沙三段、沙二段以及沙一段（图 1c）。本文目的层段为沙三段。庙西北地区古近纪的构造演化可以划分为 4个阶段：裂陷幕（孔店组沙四段）、裂陷幕（沙三段）、热沉降幕（沙一二段）以及裂陷幕（东营组）19（图 2）。古近纪早期（沙河街组沉积时期），渤东凹陷呈现隆凹相间、各次级凹陷间孤立分布的构造格局，凹陷外部胶辽隆起物源受宏观地貌控制未推进至渤东凹陷，研究区由庙西北凸起供源9。沙三段沉积时期，渤东凹陷以强伸展断陷作用为主，NNE 向和 NE 向基底正断层伸展作用强烈，控制着凹陷内的沉积，主要控凹断裂呈 NNE 向展布19。因此，沙三段沉积时期，庙西北地区渤东凹陷和庙西北凸起构成了一个完整的源-汇系统，满足开展源-汇系统研究的地质条件。2源-汇系统特征2.1物源特征2.1.1物源岩性庙西北地区的物源区庙西北凸起潜山基岩类型主要包括中生界花岗岩，下元古界石英片岩和角砾岩。庙西北凸起南部 D-4 井揭示其基岩岩性主要为下元古界石英片岩和角砾岩；中部 D-2 井的基岩岩性主要为中生界花岗岩，顶部发育角砾岩；北部 D-1 井基岩底部为下元古界石英片岩，向上过渡为下元古界角砾岩、细砂岩和粉砂岩（图 3a）。（a）渤海湾盆地太 行 山 隆 起北京秦皇岛唐山天津冀中坳陷临清坳陷燕山隆起黄骅坳陷渤中坳陷济阳坳陷鲁西隆起辽 东 湾 坳 陷胶辽隆起0100 km02 km（b）渤东低凸起渤东凹陷庙西 1 号断裂庙西 2 号断裂庙西南凸起庙西凹陷D-1D-3D-2D-4庙 西 北 凸 起石家庄AABBCCC-1双程旅行时/s00.71.42.12.83.54.24.9新近系第四系东一段东二段东三段沙一二段沙三段沙四段孔店组渤东凸起渤东凹陷庙西北凸起庙西凹陷02 km（c）AASE图 1渤海湾盆地庙西北地区地理位置（a）、构造单元（b）及新生代典型地质剖面（c）（据文献 9 修改）Fig.1Location（a），tectonic units（b）and typical geological profile of Cenozoic（c）of Miaoxibei area，Bohai Bay Basin冯斌等：渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建2024 年87D-2 井基岩的薄片资料显示，其岩性为灰白色块状花岗闪长岩，半自形粒状结构，局部钾化显示为红色斑块（图 3b）；其主要矿物成分为石英、钾长石、斜长石、角闪石和黑云母，其中斜长石的体积分数占长石总体积分数的 65%90%，多为更长石、中长石，聚片双晶发育，蚀变严重，暗色矿物以角闪石为主，多发生绿泥石化。D-2 井区内 D-3 井的基岩薄片资料显示，其岩性主要为灰白色块状二长花岗岩，具花岗结构和二长结构（图 3c），岩石主要矿物成分为石英、钾长石、斜长石、黑云母和角闪石。庙西北凸起的地震剖面显示，中生界花岗岩以及下元古界石英片岩和角砾岩的反射特征差异明显，下元古界石英片岩及角砾岩以弱振幅、低频、断续蠕虫状反射地震相为特征（图 3d），而中生界花岗岩则表现为中强振幅、中高频杂乱反射地震相（图3e）。综上所述，庙西北凸起南、北两侧基岩均为下元古界石英片岩和角砾岩，而中部基岩为中生界花岗岩（图 4）。2.1.2分水岭和古水系庙西北凸起顶面在差异剥蚀作用下，形成了一（a）D-4D-2D-1N地层新近系下元古界深度/m岩性GR/API0200SP/mV251001 3001 400地层新近系中生界深度/m岩性GR/API40200SP/mV-200-1001 3001 5001 400棕红色泥岩黄色高岭石质细砂岩黄色含砾粉砂岩灰色含角砾粉砂岩黄色粉砂岩黄色泥质粉砂岩绿灰色泥岩黄色细砂岩灰色泥岩灰色混合岩紫红色角闪岩灰色花岗岩灰色构造角砾岩灰色玄武岩灰色石英片岩黄色角砾岩地层新近系下元古界地层/m岩性GR/API0150SP/mV30701 3501 400400 m（c）（b）800 m双程旅行时/s0.250.751.251.752.002.50断层断层下元古界石英片岩及角砾岩中生界花岗岩庙西北凸起基岩顶面庙西北凸起基岩顶面500 m0BBCC（d）（e）SED-4D-2双程旅行时/s0.751.251.752.002.50500 m0SE（a）典型钻井基岩连井剖面；（b）花岗闪长岩，D-2 井，1 350m，正交偏光；（c）二长花岗岩，D-3 井，1 365m，正交偏光；（d）过 D-4 井地震剖面；（e）D-2 井过井地震剖面。图 3渤海湾盆地庙西北凸起基岩岩性及地震反射特征（剖面位置见图 1b）Fig.3Lithologies and seismic reflection characteristics of bedrock in Miaoxibei area，Bohai Bay Basin地层新近系古近系渐新统始新统古新统东营组沙河街组孔店组一段二段三段一段二段三段四段岩性年龄/Ma反射界面构造沉降速率/（mMa-1）808018070200130构造作用阶段及特征裂陷幕NNE 向基底断裂伸展活动变强，整体控制凹陷沉积，NE 向断裂活动减弱，对沉积作用的控制较弱热沉降幕岩石圈热沉降期，早期基底断裂控制的洼陷继承性发育，构造运动强度变弱24.627.430.332.836.038.042.065.0裂陷幕强伸展断陷期，NNE、NE 向基底正断层强烈伸展控制洼陷沉积，但 NNE 向断裂伸展占主导作用裂陷幕裂陷初期，NNE、NE 向裂陷活动，共同控制了凹陷沉积T2TU3TM3T3T4T5T6T8图 2渤海湾盆地庙西北地区古近系岩性综合柱状图9Fig.2Stratigraphic column of Paleogene in Miaoxibeiarea，Bohai Bay Basin88岩性油气藏第 36 卷第 3 期系列高点和沟道，按照其构造特征及走向，系列高点的连线即是分水岭；按照海拔从高到低、从上游到下游、总体走向不变的原则组合一系列沟道即是古水系24-25。根据分水岭的发育规模，庙西北凸起的分水岭可分为主分水岭和次级分水岭。其中，主分水岭贯通庙西北凸起沿长轴近南北向展布，整体上更靠近西南侧；次级分水岭则沿短轴方向散布，与主分水岭呈垂直或锐角相交。在分水岭的分隔作用下，古水系散布于各个分水岭之间，呈近东西向展布，在庙西北凸起南部及北部地区发育的规模较小，数量较多；在中部地区发育的规模较大，但数量少（图 5a）。2.1.3搬运通道庙西北凸起的地震相资料显示，区内发育 7 个搬运通道，分别命名为 V1V7，主要为古沟谷和古断槽。古沟谷可分为 V 型、U 型和复合型；古断槽主要为单断型。如图 5b 所示，V1 和 V6 为单断槽，V2，V3，V5 和 V7 均为沟谷，其中 V2 为复合型沟谷，V3 和 V4 为 U 型沟谷，V5 和 V7 为 V 型沟谷。整体而言，剖面中部搬运通道规模相对较大，而两侧搬运通道规模较小。2.2沉积相结合钻井岩心和地震资料，发现沉积区渤东凹陷沙三段发育一套近源搬运且快速堆积的扇三角洲湖泊沉积，岩性主要为含砾砂岩、细砂岩和泥岩（图 6）。以凹陷北部 A-1 井为例，沙三段壁心资料显示，其岩性主要为黄色含砾细砂岩、砾岩和泥岩，砾石颗粒大小不一，分选性和磨圆度均较差。该井沙三段岩心薄片观察结果显示，其岩性主要为砾质粗粒岩屑砂岩和含砾粗粒长石岩屑砂岩，颗粒粒径为 0.502.88 mm，碎屑颗粒含量高，体积分数约为 80%，胶结物和基质的体积分数均小于 10%；碎屑颗粒中矿物组分包括石英、岩屑、长石和少量云母，砾石及岩屑的主要成分为石英岩、浅粒岩、凝灰岩、花岗岩以及变质花岗岩（图 7）。对比分析发现，渤东凹陷沙三段岩石成分及矿物组合均与庙西北凸起的石英片岩及花岗岩相匹配，且分选性、磨圆度均较差，表明其物源来自于庙西北凸起，搬运距离较近且堆积速率较大。渤东凹陷沙三段沉积厚度普遍较小，在地震剖面上通常表现为一组中低频断续反射同相轴，难以判断其外部几何形态和内部反射结构（图 8），只能以振幅和连续性特征来区分扇三角洲沉积和滨浅湖沉积。其中，扇三角洲沉积的地震反射特征为中等强振幅反射，连续性中等差；滨浅湖沉积的地震反射特征为中等弱振幅反射，连续性中等好。图 5b 地震剖面位置渤 东 凹 陷庙 西 北 凸 起庙 西 凹 陷I I海拔/km-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5（a）（b）庙西北凸起潜山顶面盆地基底NEV1V2V3V4V5V6V7II 双程旅行时/s1.01.51.82.12.404 km02 km图 5渤海湾盆地庙西北地区构造特征（a）及庙西北凸起搬运通道特征（b）（据文献 9 修改）Fig.5Tectonic features of Miaoxibei area（a）andtransport pathway characteristics of Miaoxibeiuplift（b）in Bohai Bay Basin渤东凹陷庙西北凸起A-1A-2B-2B-1D-1D-3D-2D-4C-1CCBB02.55.0 km连井剖面下元古界石英片岩及角砾岩中生界花岗岩地震剖面井名断层图 4渤海湾盆地庙西北凸起基岩岩性特征Fig.4Lithological characteristics of bedrock inMiaoxibei area，Bohai Bay Basin冯斌等：渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建2024 年89提取渤东凹陷沙三段层间地震属性，并以 A-1井和 B-1 井的钻井资料进行标定。结果显示，最大振幅地震属性对富砂沉积体响应较好，扇三角洲沉积表现为异常高振幅特征（图 9a），可以有效地识别出来；研究区南部发育孤立朵状扇三角洲，北部则以连片朵状扇三角洲为主，中部扇三角洲发育规模较大，两侧规模较小（图 9b）。3源-汇系统重建在源-汇系统要素分析的基础上，通过沉积区古地貌恢复和剥蚀物源区古地貌回溯18，重建庙西北地区沙三段沉积时期的源-汇系统。3.1沉积区古地貌恢复沉积地层古地貌恢复方法主要包括地球物理法33、印模法34、压实厚度恢复法35、剩余厚度法29和地层趋势法36-37，其中，印模法及地层趋势法在陆相盆地中应用较为广泛。印模法不仅考虑了沉积前构造的影响，还可以将古地貌进行定量表示，但不能有效恢复剥蚀量；地层趋势法正好弥补了印模04 km双程旅行时/s渤东凸起渤东凹陷庙西北凸起庙西凹陷0.61.21.82.43.03.64.24.8C-1 井SET2T3T8第四系新近系东一段东二段东三段沙一二段沙三段沙四段孔店组盆地基底沙三段TU3TM3T5T6AA图 8渤海湾盆地庙西北地区典型地震剖面（剖面位置见图 1b）Fig.8Typical seismic profile of Miaoxibei area，Bohai Bay BasinA-1B-1GR/API015SP/mV-301002 8002 700黄色含砾凝灰质砂岩黄色含砾细砂岩黄色凝灰质细砂岩黄色中砂岩黄色细砂岩黄色钙质粉砂岩棕红色泥岩紫褐色泥岩灰色灰质泥岩绿灰色玄武岩灰色泥岩黄色粉砂岩黄色泥质粉砂岩黄色含砾粗砂岩地层沙二段沙三段中生界深度/m岩性相扇三角洲地层沙二段沙三段深度/m岩性相滨浅湖扇三角洲滨浅湖GR/API4015SP/mV-10402 1502 2002 2502 900图 6渤海湾盆地渤东凹陷古近系沙河街组三段沉积相连井剖面（剖面位置见图 4）Fig.6Well-tie sedimentary profile of the third member of Paleogene Shahejie Formation in Bodong sag，Bohai Bay Basin01 cm（e）（a）（b）（c）（d）01 cm01 cm400 m400 m（a）含砾细砂岩，2 209.0 m；（b）砾岩，2 229.6 m；（c）砾岩，2 234.0 m；（d）砾质粗粒岩屑砂岩，2 209.0 m；（e）含砾粗粒长石岩屑砂岩，2 211.0 m。图 7渤海湾盆地渤东凹陷 A-1 井古近系沙河街组三段储层岩石学特征Fig.7Petrology characteristics of the third member ofPaleogene Shahejie Formation of wellA-1 in Bodong sag，Bohai Bay Basin90岩性油气藏第 36 卷第 3 期法的不足，该方法可以准确地恢复剥蚀量（图 10）。因此，在陆相湖盆中常使用印模法结合地层趋势法来恢复沉积地层古地貌。本文在此基础上，再以钻井和测井资料进行压实校正。渤东凹陷沙三段的地震资料显示，区域西部以断控边界为主，同相轴接触关系以上超为主，削截作用总体较弱，地层边缘侵蚀作用也较弱（参见图 8），古地层边界保存相对较好。根据古地貌恢复结果，沙三段厚度为 100600 m，具有东部、南部薄，西部、北部厚的特征；沉积中心位于北部，该区域（如 B-2 井周缘）地层剥蚀作用相对较强，向东部延伸距离最长，可达 3.2 km（图 11）。3.2剥蚀物源区古地貌回溯在经典地貌学理论中，物源区剥蚀主要表现为2 个方面：一是源区高度的降低24，二是分水岭的迁移25（图 12）。在前人对剥蚀演化模式研究的基础上，结合研究区物源区残余地貌特征，以源-汇系统沉积物回填思路为指导26-28，追溯源区高度变化和分水岭迁移特征，即可回溯物源区的古地貌特征。对庙西北凸起的地貌特征进行分析，结果（参见图 5a）表明，分水岭东西两侧斜坡是不对称的。现代地貌学观点认为，分水岭两侧斜坡不对称的原因主要有 3 个：其一，构造因素的影响，剥蚀区岩层构造常常控制山坡的坡度，不对称的褶皱两翼必然引起分水岭两侧地形的不对称；其二，岩性的差别或断层的影响；其三，不对称侵蚀基准面的影响，相邻流域侵蚀基准面位置的高低和到分水岭的距离不等，也可能造成分水岭两侧的坡度不对称24-25。庙西北地区构造特征（参见图 8）表明，庙西北凸起西侧坡度较为平缓，断裂规模较小、数量多，为渤东凹陷的缓坡带；庙西北凸起东侧坡度较大，断裂规模较大且角度较高，为庙西凹陷的陡坡带。结合地质背景19以及断陷盆地构造发育史的一般规律38可知，在渤东凹陷的裂陷初期，庙西北凸起两侧的坡度就是不对称的。研究区周缘沉积充填特征和规模表明，渤东凹陷古近系的厚度和平面分布范围均较大，而庙西凹扇三角洲边界渤东凹陷庙西北凸起庙西凹陷A-1A-2B-2B-1D-1D-2D-3D-4C-1（a）（b）断裂主分水岭次分水岭井名（钻遇沙三段）井名（钻遇基底）搬运通道扇三角洲前缘主体扇三角洲前缘远端滨浅湖深湖半深湖花岗岩石英片岩及角砾岩庙西凹陷扇三角洲边界渤东凹陷庙西北凸起A-1A-2B-2B-1D-1D-3D-2D-4C-105 km05 km高振幅低图 9渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段最大振幅地震属性（a）及沉积相（b）展布特征Fig.9Seismic attributes（a）and sedimentary facies（b）of the third member of Paleogene Shahejie Formation inMiaoxibei area，Bohai Bay Basin剥蚀地层残余地层盆地基底侵蚀削截不整合D0D5D1D7D6D4D3D2D8注：D0D8为区分典型界面的代号，不涉及具体地区和层位。图 10地层趋势法恢复剥蚀量模式（据文献 36 修改）Fig.10Erosion restoration pattern by stratigraphictrend method冯斌等：渤海湾盆地庙西北地区古近系沙河街组三段源-汇系统重建2024 年91陷古近系的厚度及平面分布范围均较小。根据源-汇系统的物质守恒39-40，这表明在古近纪庙西北凸起两侧的剥蚀程度是不均匀的，其西侧遭受的剥蚀作用比东侧更强，主分水岭在不均匀剥蚀以及不对称侵蚀基准面的作用下逐渐向东侧迁移。在此基础上，结合地震剖面特征，追溯庙西北凸起的侵蚀过程（图 13a）。首先，在分水岭迁移模式以及源-汇系统物质守恒的约束下，重建庙西北凸起古地貌；然后，在地貌学的约束下，借助仿真数字差异侵蚀模拟以及三维等比例仿真流体模拟绘制物源区古水系；最后，组合古水系与扇三角洲沉积体对应的古水系。结果表明，庙西北凸起中部古水系发育规模较大、延伸距离较长且支流较多，而其南部及北部古水系发育规模较小、延伸距离短、支流少。3.3重建结果综合沉积区古地貌恢复、沉积体系展布特征以及物源区古地貌的回溯，重建庙西北凸起沙三段沉积时期的源-汇系统（图 13b）。结果表明，古近纪庙西北凸起西部剥蚀作用较强，东部剥蚀作用较弱，主分水岭逐渐向东部迁移，中部及北部物源面积大，垂向高差大，物源供给能力强；物源区发育的各类搬运通道与渤东凹陷扇三角洲沉积体在分布上具有匹配关系；渤东凹陷南部以发育孤立朵状扇三角洲为主，而北部则以连续的朵状扇三角洲为主，受物源区域面积的控制，北部及中部扇三角洲沉积体的发育规模更大，勘探开发潜力更大。t1时刻山体顶面t2时刻山体顶面t3时刻山体顶面t1时刻山体高度t2时刻山体高度t3时刻山体高度沉积物物源山体t1t2t3（a）Et1时刻山体顶面t2时刻山体顶面t3时刻山体顶面t4时刻山体顶面t1时刻分水岭位置t2时刻分水岭位置t3时刻分水岭位置t4时刻分水岭位置分水岭迁移路径物源山体（b）E图 12物源侵蚀过程中高度的降低（a）和分水岭的迁移（b）（据文献 24-25 修改）Fig.12Decrease in height（a）and migration of water sheds（b）during erosion of sources厚度/m1 2001 1001 000900800700600500400300200100渤东凹陷庙西北凸起庙西凹陷A-1A-2B-2B-1D-1D-2D-3D-4C-125025030020015010015015020015025010010050200250300渤东凹陷庙西凹陷庙西北凸起残余地层边界原始地层边界A-1A-2B-2B-1D-1D-2D-3D-4C-1300250200100200150150200250150150200250（b）（a）0510 km100井名（钻遇沙三段）井名（钻遇基底）残余地层边界原始地层边界厚度等值线/m0510 km图 11渤海湾盆地渤东凹陷古近系沙河街组三段残余地层厚度（a）和原始地层厚度（b）Fig.11Residual stratigraphic thickness（a）and original stratigraphic thickness（b）of the third member ofPaleogene Shahejie Formation in Bodong sag，Bohai Bay Basin92岩性油气藏第 36 卷第 3 期4油气勘探意义传统沉积相研究方法主要是利用钻井、测井资料标定各类地球物理特征，以明确岩相或沉积相的展布边界41-43，但在钻井数量较少的低勘探程度地区，源-汇系统思路的应用效果更好44-46。以庙西北地区为例，综合利用钻井资料和地震属性特征只能确定沙三段沉积相特征，而结合源-汇系统研究，进一步发现物源区发育的搬运通道和沉积区发育的扇三角洲沉积体具有较好的匹配关系，且物源区面积的大小控制着扇三角洲沉积体的发育规模。以往研究表明，各类搬运通道如基岩顶面的古沟谷和古断槽是继承性发育的，平面位置不会发生大的变化24-25，残余物源的地貌、构造特征同样是继承性侵蚀的产物44-46。因此，在缺乏钻井资料时，可以采用搬运通道信息来标定地球物理参数，进而明确各类富砂沉积体系的发育位置，而物源区的供源面积大小则可以指明对应富砂沉积体发育规模的相对大小。在源-汇系统中，物源母岩的物理性质、渗透性、抗风化性、矿物成分和化学特性可以直接影响物源的供源能力和储层的储集性能40，47。比如，碳酸盐岩的风化产物通常以溶解的形式被输送到沉积盆地48-49，碎屑颗粒相对较少，供源能力较弱，往往不能形成大规模沉积体，且经成岩作用改造后，钙质胶结作用强，储层相对致密，不利于优质储层的发育50-52；花岗岩的侵蚀以面蚀、沟蚀和崩蚀为主，供源能力较强，碎屑含量也较高53-54，石英等刚性矿物颗粒的含量高，则抗压实作用强，有利于原生孔隙的保存，为中深层优质储层的形成提供了基础条件。5结论（1）渤海湾盆地庙西北地区沙三段沉积时期发育一个完整的近源搬运型源-汇系统，由物源区庙西北凸起和沉积区渤东凹陷构成。（2）研究区内的物源区庙西北凸起的基岩主要为中生界花岗岩、下元古界石英片岩和下元古界角砾岩，刚性矿物含量高，沉积时原生孔隙得以保存，为中深层优质储层的形成提供了基础条件；主分水岭沿凸起长轴呈近南北向展布，次级分水岭顺凸起短轴呈近东西向展布，古水系散布于分水岭之间，呈近东西向展布；物源搬运通道包括古沟谷和古断槽，古沟谷可分为 V 型、U 型和复合型，古断槽则以单断型为主，各类搬运通道均呈近东西向展布，在凸起中部发育的数量少但规模大，而在凸起南北两侧发育数量多但规模较小。（3）研究区内的沉积区渤东凹陷沙三段发育一套近源搬运、快速堆积的扇三角洲湖泊沉积，岩性以含砾砂岩、细砂岩和泥岩为主，区域南部扇三角洲沉积以孤立朵状为主，北部则以连片朵状为主；沉积中心在北部，区域剥蚀作用更强，被剥蚀地层向东延伸可达 3.2 km。（4）研究区沙三段沉积期源-汇系统中庙西北凸起侵蚀作用呈“西强东弱”的特征，分水岭的平面位置自西向东迁移；搬运通道的分布与渤东凹陷扇三角洲沉积体分布具有较好的对应关系，而扇三角洲沉积体的规模受物源面积控制，庙西北凸起中部及北部物源面