孤北洼陷沙三段与沙四段地层划分探讨

摘　要：孤北洼陷沙三段与沙四段地层划分一直没有统一的标准。本文运用构造运动和沉积环境的对应关系，分析了孤北洼陷沙三段与沙四段古生物混生的现象，认为该洼陷没有经历咸水湖盆，适合半咸水-淡水偏咸环境的沙三段古生物出现了，故存在沙三段与沙四段古生物混生的现象。通过地震相位追踪和岩电组合特征对比，确定了该洼陷沙三段与沙四段地层划分的界线。

关键词：孤北洼陷　古生物　地震　岩电组合　地层划分

孤北洼陷是渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷的一个次级构造单元，东西分别与长堤潜山、埕东凸起相邻，南北分别为孤岛凸起和桩西潜山，西南与渤南洼陷相连，呈五边形展布。

多年来，孤北洼陷沙三段与沙四段之间的划分一直没有统一的标准。有人以古生物为依据把一套暗色泥岩为主的地层都划给了沙三段，有人则以岩电组合依据为把沙三段划在第四油页岩段之下的“斜坡电阻”最低处。不同的地层认识导致对构造以及成藏的认识也必然不一样，给油气勘探开发造成不良影响。笔者运用构造运动与沉积环境的对应关系，考虑到地层划分依据的一致性，对古生物、地震以及岩电组合特征进行综合分析，从而确定了该洼陷沙三段与沙四段之间地层划分的界线。

一、地层划分存在的问题

为了弄清孤北洼陷沙三段与沙四段之间地层划分存在的问题，就必须先了解济阳坳陷区域上地层划分的依据。济阳坳陷区域上沙三段划分的依据主要有三点：其一古生物化石存在中国华北介、华北介、梯形玻璃介等化石组合；其二地震资料以T6相位为标志划在其附近位置；其三岩电组合以第四油页岩段为标志划在“斜坡电阻”最低处。

孤北洼陷目前沙三段与沙四段的划分方案主要有两种，一种是以古生物为依据的划分，另一种是以岩电组合特征为依据的划分。

以古生物为依据的划分方案把一套暗色泥岩为主的地层都划给了沙三段，沙四段为一套浅水环境沉积的灰色、灰绿色、紫红色砂泥岩交互地层。

以岩电组合特征为依据的划分方案把沙三段底界划在第四油页岩段 “斜坡电阻”最低处；沙四段上部为一套半深水环境沉积的深灰色、褐灰色泥质岩为主夹砂岩地层，下部为一套浅水环境沉积的灰色、灰绿色、紫红色砂泥岩交互地层。

由此可见，上述两种划分方案都存在问题，以岩电组合特征为依据的划分方案与区域地层划分依据更接近。它只要解决古生物化石组合不一致问题就可以了。

二、地震相位追踪

当地震波投射到两个速度和密度不同（即具有波阻抗差）的地层间的界面时，在此界面上就会产生反射（5）。也就是说，两地层间的波阻抗差越大，界面产生的反射波能量就会越强（强反射）；两地层间的波阻抗差越小，界面产生的反射波能量就会越弱（弱反射）。这里讲的地层界面应当包括年代地层界面和岩性地层界面。在地震资料解释时必须掌握的原则是：地震反射界面基本上是追踪地层沉积表面的年代地层界面，而不是岩性地层界面。这是因为只有沉积表面（包括不整合面）才是空间中连续的具有波阻抗差的界面，而岩性地层界面在客观上是指状交互的、不连续的、不平整的、人为对比的界面。目前济阳坳陷新生界内部及与中生界之间确定的反射界面有T0-8及Tr。其中，T1、T3、T7和Tr为年代地层界面，T0、T2、T4、T5、T6、T8则为岩性地层界面。

研究孤北洼陷实钻资料和地震资料发现,该洼陷整体缺失沙二段地层，沙一段与沙三段呈小角度不整合接触，地震资料则不存在T3，故T2就成为年代地层界面。研究还发现，孤北洼陷中间的“孤北鼻梁”沙三段为一套暗色泥岩夹薄层砂岩地层，不存在强反射界面，地震资料T4-T6之间为一组弱反射相位；沙四段则分为两个亚段：上亚段为一套暗色泥岩夹砂岩地层，下亚段为一套浅灰色砂泥岩交互地层，存在强反射界面，地震资料T6-T7之间为一组强反射相位。另外，这组强反射相位由低部位向高部位还存在相位削减现象，且在这组强反射相位之下又为一组弱反射相位。

综合分析认为，T6是沙三段与沙四段之间的反射相位，T7是沙四段下部的反射相位，T7之下应该是沙四段与孔店组之间的界面。

三、岩电组合特征对比

沙四段—沙三段沉积时期的构造运动为喜马拉雅运动济阳幕。此幕从始新世早期的滨浅湖相或河流相开始，逐渐过渡到半深湖相（咸水湖或半咸水湖）、深湖相（淡水偏咸湖）、再发展到浅湖相或三角洲相，构成一个完整的沉积旋回。这次构造运动属断陷鼎盛期，萌芽、剧烈、消亡三个阶段表现都很明显，持续时间长，影响范围大，波及了整个渤海湾盆地。沙三下亚段开始沉积时构造运动进入剧烈阶段，湖盆面积迅速扩大，整个渤海湾盆地形成了一个连通的大湖盆。盆地内的大部分洼陷都达到了深湖相（淡水偏咸湖），沉积环境都会很相似。在洼陷的某一构造部位，随着水体的不断加深，沉积物的颜色会逐渐变暗，有机质丰度会逐渐提高，岩石电阻率也会逐渐抬高，从而表现出“斜坡电阻”特征。沙三下亚段第四油页岩段“斜坡电阻”的存在使区域地层对比成为可能。

1.区域对比

从东营凹陷的利津洼陷南坡、沾化凹陷的渤南洼陷南坡以及车镇凹陷的车西洼陷各选一口井与孤北洼陷的井进行对比，发现都存在沙三下亚段第四油页岩段“斜坡电阻”，岩电组合特征一致。不同的是东营凹陷的利津洼陷沙四下亚段为一套浅灰色、紫红色砂泥岩交互和一套灰色膏盐岩与泥岩交互层，沙四上亚段为暗色泥岩为主夹灰色砂岩地层；沾化凹陷的渤南洼陷沙四下亚段为浅灰色、紫红色砂泥岩交互层，沙四上亚段为暗色膏泥岩交互层；而车镇凹陷的车西洼陷和沾化凹陷的孤北洼陷沙四下亚段都为浅灰色、紫红色砂泥岩交互层，沙四上亚段则为暗色泥岩为主夹灰色砂岩地层。

2.区内对比

从孤北洼陷内不同构造部位各选一口井进行对比，发现也都存在沙三下亚段第四油页岩段“斜坡电阻”（图2），岩电组合特征一致。沙四下亚段都为浅灰色、紫红色砂泥岩交互层，沙四上亚段则都为暗色泥岩为主夹灰色砂岩地层，岩电组合特征也一致。

通过区域和区内岩电组合特征对比做出以下推断：①沙四段沉积时期东营凹陷和车镇凹陷、沾化凹陷之间是不连通的，车镇凹陷的车西洼陷和沾化凹陷的孤北洼陷也是孤立的，故岩电组合特征都不一样；而沙三段沉积时期整个济阳坳陷乃至渤海盆地都是连通的，故岩电组合特征都非常相似，都存在第四油页岩段“斜坡电阻”。②沙四段沉积时期各个洼陷都是水体不断加深、湖盆逐渐咸化的过程，但是加深和咸化的时间、程度都不一样，东营凹陷和车镇凹陷的大王北—郭局子洼陷、沾化凹陷的渤南—四扣——邵家洼陷都达到咸水环境，但东营凹陷要比车镇凹陷的大王北—郭局子洼陷、沾化凹陷的渤南—四扣—邵家洼陷早许多，而车镇凹陷的车西洼陷和沾化凹陷的孤北洼陷只达到半咸水环境。③沙三段沉积早期各个洼陷都是水体继续加深、湖盆逐渐淡化的过程。

四、结论

综合上述分析，确定孤北洼陷沙三段与沙四段的分层界线在沙三下亚段第四油页岩段“斜坡电阻”最低处，同区域地层划分一致。