不整合面是识别河流相长期旋回的最重要的标志之一, 研究区新近系发育2个大型的不整合面。其中新近系底部以不整合面覆盖于古近系、中生界或古生界之上, 发育底砾岩, 一般以石英质、燧石质砾岩为特征, 相当于T₂地震反射界面, 绝对年龄值为24.6, Ma(赵澄林和陈纯芳, 2003)。顶部第四系平原组以不整合面覆盖于新近系之上, 为2.588, Ma(中国地层表, 2012)^①(①全国地层委员会《中国地层表》编委会．2012．中国地层表（试用稿）.)。 因此, 研究区新近系是以顶底不整合面为界的二级层序或超长期旋回层序(层序地层学界定), 持续时间约为22, Ma。在地震剖面上, 不整合面的识别主要根据同相轴的反射终止方式来判别, 典型的河流相地震不整合反射有削蚀、上超及顶超等3种终止类型。

埕宁隆起西北侧的地震反射剖面(图 2)显示盆地的基底界面是一个向北西倾斜的表面, 其上存在4个新近系自北西向南东超覆基底界面的上超面, 分别为馆Ⅲ 与下覆古生界之间的上超面、馆Ⅱ 与下覆古生界之间的上超面、馆Ⅰ 与下覆古生界之间的上超面、明化镇组底部与下覆古生界之间的上超面、明Ⅱ 与下覆古生界之间的上超面。这些上超面的存在表明新近系持续的向埕宁隆起超覆, 揭示了有效可容空间的持续加大。上超面是解释A/S值增大或减少趋势的可靠方法(邓宏文等, 2002), 该区持续的上超面的发育, 表明在新近纪早期本区A/S值持续向上增大, 反映出新近纪早期主要发育基准面上升半旋回。

图2

Fig.2

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	图2 渤海湾盆地黄骅坳陷缓坡带新近系底部不整合面及上超点位置图(地震剖面L1位置见图1)Fig.2 Bottom unconformity surface and location of onlap point of the Neogene of gentle slope belt in Huanghua Depression, Bohai Bay Basin(location of seismic profile L1 in Fig.1)

底冲刷面是基准面快速下降造成河道大范围下切或使地表长期暴露而形成的地层不连续面, 在该界面上常发育以河床砾岩、含砾砂岩为主的粗碎屑沉积物。复合砂体是河道反复侵蚀、沉积形成的叠置性产物, 是在基准面上升初期或下降末期且叠置有较短周期基准面升降变化中形成的。在研究区河流相地层中保留的大套复合砂体为基准面上升初期形成的, 其底界为层序界面。冲刷面及其以上的大型复合河道砂体在地震剖面上表现为多条密集、连续分布的同相轴。钻井统计表明, 研究区最厚的复合河道砂体是在馆陶组底部的复合砂体, 最大可达110, m, 其次是馆Ⅰ 底部的复合砂体, 大多数的厚度在30~60, m之间, 少数达到80, m, 其余的馆Ⅱ 、明Ⅰ 、明Ⅱ 、明Ⅳ 及明上段底部的复合砂体厚度平均在20, m左右。

大型洪泛面在地震、测井和钻井剖面上明显是最具有等时意义的地层界面, 一般显示为厚层的洪泛泥岩段, 在测井和录井资料上, 在该界面下为退积型准层序组, 在界面上为进积型准层序组, 在地震剖面上为可追索的强振幅、高连续、分布广泛的地震反射, 其下的地层呈上超, 其上往往存在上覆层的系列下超点。在岩性上通常有粉砂和泥的披复层或有机质碎屑披覆层, 钙质含量高, 其上常发育古土壤层, 洪泛面附近沉积物的固结程度迅速变化, 垂向粒序突然颠倒。在辫状河沉积体系中, 由于后期河道的强烈侵蚀或地层遭受暴露剥蚀, 洪泛面位于层序的上部接近顶界面的位置或与顶界面重合, 甚至缺失洪泛面。在曲流河沉积中, 洪泛面位于层序的中上部, 为基准面上升与下降的转换面。根据层序界面和洪泛面可将河流相地层划分为基准面上升半旋回和基准面下降半旋回(邓宏文等, 1997)。

依据不整合面、上超面、大型河道底部冲刷面、大型复合砂体等标志对河流相长期旋回层序界面进行识别, 同时还利用岩心和测井曲线特征对中、短期旋回层序界面进行识别。在实际操作过程中, 一般先在岩心上识别出短期旋回层序界面:小型冲刷面、沉积物物粒度由细到粗转变为由粗到细的转变面, 并在相应测井曲线段上对应标定, 然后在指定井段的测井曲线上根据曲线形态和短期旋回叠加样式判断中期旋回层序界面。在研究区地层的测井曲线中主要包括2种短期旋回叠加方式:一种是由多个短期旋回组成的加积或退积型叠加方式的低幅曲线突变为反映退积的短期旋回叠合的高幅箱形或钟形曲线, 代表水体由相对较深突变浅的沉积模式; 另一种为代表基准面下降的进积型短期旋回叠加方式渐变为代表基准面上升的退积型短期旋回叠加方式。这2种转换面都可作为中期旋回层序界面。

依据上述各级层序界面和洪泛面的识别标志, 将研究区新近系划分为1个超长期旋回层序、7个长期旋回层序和若干中短期旋回层序(图 3)。

图3

Fig.3

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	图3 渤海湾盆地黄骅坳陷港11井新近系层序地层划分Fig.3 Sequence stratigraphic division of the Neogene of Well Gang 11 in Huanghua Depression, Bohai Bay Basin

在层序划分的基础上, 选择以长期旋回层序的二分时间单元分界线(即层序界面和最大洪泛面)为进行等时地层对比的优选位置, 以长期旋回层序为基本单元对本区新近系进行层序地层划分、等时对比, 建立层序地层格架。以南北向自新埕1井至张参1井联井剖面为基础, 根据对其层序划分与内部构成的分析, 结合地震剖面, 建立了黄骅坳陷缓坡带新近系河流相长期旋回层序地层格架(图 4)。

图4

Fig.4

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	图4 渤海湾盆地黄骅坳陷缓坡带新近系长期旋回层序划分与对比(地震剖面L2位置见图1)Fig.4 Division and correlation of long-term cycle sequences of the Neogene of gentle slope belt in Huanghua Depression, Bohai Bay Basin(location of seismic profile L2 in Fig.1)

由盆地内部向隆起区, 层序缺失的程度加大, 底部3个层序在新埕1井完全缺失, 剖面沉积厚度递减。层序LS1、LS2、LS3发育辫状河相, 层序结构为只保留基准面上升半旋回的非对称型。在LS4至LS7层序内, 剖面各井都发育曲流河相, 层序结构为基准面上升半旋回大于下降半旋回的不完全对称型。剖面上各井发育的旋回对称性顺物源方向呈逐渐变好的趋势。

在层序地层格架的基础上, 以最大洪泛面为标志将层序中的沉积间断面和不整合面拉平, 做出了黄骅坳陷缓坡带新近系等时年代地层格架(图 5), 展示了黄骅坳陷缓坡带的层序地层序列、沉积间断面及其在时空上的分布特征:研究区发育1个区域性不整合面, 层序界面清楚, 下部地层上超现象明显; 馆陶组3个长期旋回层序缺失基准面下降半旋回沉积, 由北向南层序厚度减小, 层序缺失程度增强。

图5

Fig.5

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	图5 渤海湾盆地黄骅坳陷缓坡带新近系层序地层格架(a)与年代地层格架(b)Fig.5 Sequence stratigraphic framework(a) and chronostratigraphic framework(b) of the Neogene of gentle slope belt in Huanghua Depression, Bohai Bay Basin

1)馆陶组层序地层模式。古近系沉积后, 东营运动使盆地基底抬升, 造成区域地层基准面下降, 东营组不同程度地遭受剥蚀, 形成广泛分布的不整合, 底砾岩发育。之后, 盆地整体坳陷, 区域基准面上升, 堆积了新近系馆陶期以辫状河沉积为主的地层。

在馆陶组初期黄骅坳陷缓坡带断裂依然活动, 发育大型不整合面, 沉积厚度小, 沉积物分布范围小。受主控断层的影响形成了古地形坡折, 穿过坡折带, 地形坡度具有明显突变, 整体表现为坡度小、多级坡折的古地貌特征。在低角度多断缓坡控制下, 其层序地层模式表现为:在基准面上升初期, 基准面处于坡折带之下时, 物源供给多而可容空间小, A/S< 1, 河道频繁侵蚀、沉积, 叠置成大型复合砂体。当基准面上升至坡折带以上时, 辫状河沉积层逐渐向缓坡带上超。在基准面下降期, 由于构造抬升, 可容空间迅速减小, 缓坡带处于侵蚀冲刷状态, 下降半旋回缺失, 表现为冲刷间断面。故馆陶期的层序为仅保留上升半旋回的结构类型(图 6-a)。

2)明化镇组层序地层模式。在稳定缓坡的控制下, 地层分布范围广, 沉积厚度大, 明化镇组呈披盖状覆盖于凸起和凹陷中, 缓坡带内地形高差较小。在基准面上升期, 河流相沉积物迅速覆盖整个缓坡, 形成向缓坡逐渐上超的较细粒的曲流河沉积。在基准面下降期, 缓坡带沉积具有“ 平盆浅湖” 的特点, 在碎屑物质供给相对不充分的条件下形成以曲流河为主的沉积, 由于无明显坡折, 在缓坡带的暴露带多发生过路不沉积现象, 无明显的下切, 侵蚀作用较弱, 下降半旋回的沉积得以保存。故明化镇期的层序结构为上升半旋回大于下降半旋回的不完全对称型(图 6-b)。

黄骅坳陷缓坡带新近系沉积体系在时间上和空间上具有一定演化特征。经过了古近纪构造抬升, 盆地边缘隆起强烈, 发生强烈侵蚀作用, 埕宁隆起作为物源供给区, 缺少沉积。在新近纪盆地发生热沉降, 从而馆陶期在不整合面上形成了一套粒度粗、快速堆积的辫状河沉积体系(图 7)。LS1沉积期研究区东南部仍然发生侵蚀剥削作用, 无沉积, 其余大部分地区为粗粒辫状河沉积, 在研究区北部发育小型辫状河三角洲和湖泊沉积。随着超长期基准面继续抬升, 可容空间进一步增大, 物源区向盆地边界后退, 地形趋于平缓, LS2、LS3沉积期沉积范围不断扩张, 研究区已无剥蚀区, 除北部发育逐渐扩大的湖泊沉积外, 其他区域仍然以辫状河沉积为主。研究区馆陶组的河道砂体在横向和纵向上频繁切割、叠置, 厚度大, 平面上呈连片分布, 各层序地层平均砂岩百分含量大于50%, 单砂体平均厚度8.20, m, 叠置砂体平均厚度46.56, m, 平面上砂体复合带平均宽度达2987.07, m。

图7

Fig.7

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	图7 渤海湾盆地黄骅坳陷缓坡带新近系沉积演化过程及充填模式Fig.7 Sedimentary evolution and filling model of the Neogene of gentle slope belt in Huanghua Depression, Bohai Bay Basin

到明化镇组沉积时期, 盆地继续沉降, 充填更趋平缓, 地层呈披盖式分布于馆陶组辫状河沉积之上。LS4沉积期由于物源区整体后退, 河道宽度变细, 曲率增加, 主要为远源的曲流河沉积, 研究区内湖泊面积扩大到最大, 河流入湖处形成连片分布的浅水曲流河三角洲。LS5、LS6沉积期湖泊向北逐渐萎缩, 曲流河三角洲朵体规模逐渐缩小, 到LS7沉积期研究区内湖泊和三角洲完全消失, 仅发育多条曲流河自南向北贯穿全区, 河道以外是广泛发育的泛滥平原。研究区明化镇组中泥岩十分发育, 河道砂体多呈孤立状分布于泛滥平原泥岩中(图 7), 各层序地层平均砂岩百分含量小于30%, 单砂体平均厚度6.62, m, 叠置砂体平均厚度19.21, m, 平面上砂体复合带平均宽度为836.94, m。