南黄海中部隆起中-古生代地层发育新认识——基于大陆架科学钻探CSDP-02井钻探成果 张晓华;张训华;吴志强;郭兴伟;肖国林
【摘 要】南黄海中部隆起海相地层埋藏浅,是南黄海盆地油气勘探的重点,但由于缺乏钻井资料约束,中部隆起中-古生界的地层属性一直存在争议.大陆架科学钻探CSDP-02井是南黄海中部隆起第一口钻井,也是南黄海盆地钻遇地层最深的一口全取心井.本文在分析大陆架科学钻探CSDP-02井的岩心、测井和相应多道地震资料基础上,明确了中部隆起中-古生界的地层属性:在新近系充填沉积之下,依次发育三叠系下统青龙组下段、二叠系上统大隆组、龙潭组,二叠系下统孤峰组、栖霞组,石炭系船山组、黄龙组、和州组和高骊山组,泥盆系五通和志留系高家边组、奥陶系.结合地球物理测井曲线分析与区域地质认识,确定了地震反射界面T2、T8、T9、T10、T11的反射特征与对应的地质界面.中部隆起地层分布特征整体受南黄海构造运动的影响,早古生代地层平缓,断裂不发育,加里东运动造成志留系上统及中下泥盆统沉积缺失,石炭系-二叠系在中部隆起广泛发育,厚度大,二叠系最大沉积厚度约1900m,中生界残留地层分布局限,主要保存下三叠系,地层厚度变化范围较大. 【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】2018(061)006
【总页数】11页(P2369-2379)
【关键词】南黄海;中部隆起;中-古生界;地层分布;大陆架科学钻探
【作 者】张晓华;张训华;吴志强;郭兴伟;肖国林
压电陶瓷超声换能器【作者单位】中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛 266100;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266061;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;中国地质调查局南京地质调查中心,南京210016;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266061;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266061;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266061;青岛海洋地质研究所,山东青岛266071
【正文语种】中 文
【中图分类】P738
0 引言
南黄海盆地作为下扬子的主体，一直是我国海域油气勘探的重点，但至今没有重要的油气发现.经过多年的研究，地质学家对南黄海盆地的构造演化有了较深入的认识(郝天珧等，2002，2010；姚永坚等，2008；侯方辉等，2008；张训华，2008；张训华等，2014；庞玉茂等，2017).南黄海盆地海相中、古生界因遭受了印支—燕山期构造运动的抬升改造，残留在晚期盆地之下，故被称为残留盆地(刘光鼎，1997，2001；刘光鼎等，1999).中部隆起海相地层埋藏浅，是将来油气勘探重点.2005年开启的新一轮海洋地质调查工作，以南黄海区域地质研究为目标，部署了多条二维多道地震测线，获得了深部地层的有效反射，提高了地震原始资料品质，为南黄海盆地构造演化及油气资源评价等奠定了重要基础(吴志强等，2015；Pang et al., 2017a).中部隆起发育海相中-古生代地层也成为统一认识，但由于印支—燕山运动及新生代构造运动造成了陆相中、新生界盆地基底的复杂性，新近系之下的地层属性由于缺少钻井资料，一直以来颇有争议(冯志强等，2002；陈建文等，2003；李刚等，2003；张海啟等，2009；张训华等，2014).
对中部隆起地层发育的认识，一是依靠重、磁等手段讨论海相中、古生界厚度及分布特征(Zhang et al．，2007；黄松等，2010；Pang et al., 2017b)；二是结合构造演化，在地震层序划分基础上，讨论中部隆起新近系下伏地层地质年代，主要有两种观点：一种观点认为，中部隆起由于印支期的隆起和剥蚀作用导致下三叠统或下三叠统-上二叠统大隆、龙潭组剥蚀殆尽(欧阳凯等，2009；杨艳秋等，2015)；另一种观点认为，中部隆起新近系之下不仅下三叠统青龙组发育，而且发育白垩系-侏罗系(赵文芳等，2011).
总的来说，南黄海中部隆起经过多年油气勘探，地震资料品质有了很大提高，但由于在中部隆起，新近系沉积直接覆盖在下伏中-古生代地层之上，形成一个反射系数高达0.3～0.5的强反射界面，对地震波的向下传播起强烈屏蔽作用，使得达到深部地层的地震波能量明显衰减，造成深部地震资料品质较差(吴志强等，2011)，这使得中-古生代地层的区域对比难度大.且中部隆起在2015年之前一直没有钻井，缺乏钻井约束地震资料，中部隆起中-古生代地层的岩性、物性不清，因此对中部隆起地层属性、沉积特征和储层发育的认识多具推断性，影响了该区的油气资源评价.
1 地质概况
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南黄海盆地是在古生界残留盆地基础上发育的中、新生代盆地，是海相中-古生界和陆相中-新生界的叠合盆地.盆地自北向南依次划分为 “三隆两坳”五个构造单元，即千里岩隆起、北部坳陷、中部隆起、南部坳陷和勿南沙隆起.中部隆起总体上呈东西向展布，南部与南部坳陷相接，北部与北部坳陷相连，西北与千里岩隆起相邻，西南与苏北盆地滨海隆起相靠，东部与勿南沙隆起接触，是一个继承性的古隆起.到目前为止，在南黄海盆地共有8口井钻遇了海相中-古生界，其中6口钻井分布在南黄海盆地南部坳陷和勿南沙隆起，大陆架科学钻探CSDP-02井是中部隆起第一口钻遇中-古生界的钻井(图1).
大陆架科学钻探CSDP-02井位于南黄海废黄河口外海域，距离海岸线最近约100 km，连云港以东约170 km.在综合分析大陆架科学钻探项目有关第四系、新近系的研究成果，南黄海海域油气资源调查、南黄海前第三系油气资源前景研究、南黄海中部隆起和滩海区海相地层油气资源战略选区等项目研究成果基础上，CSDP-02钻井井位坐标为：东经121°15′41″，北纬34°33′18.9″，位于南黄海中部隆起西部XQ09-2测线与XQ09-4测线交点处.该井于2015年开始钻探，截至2016年4月初，钻井进尺深度达2033.58 m(海底起算)，钻穿古生界石炭系；截至2016年9月，该钻井进尺深度达2843.18 m(海底起算)，钻穿泥盆系，钻遇志留系高家边组及部分奥陶系，并完成2843.18 m全取心和地球物理测井.
2 研究思路
本文充分利用CSDP-02井的岩心、测井和钻井资料以及重新处理的XQ09-2测线多道地震资料，结合区域地质认识，首先对CSDP-02井进行合成地震记录制作和层位标定，在分析研究区地层-构造是不同时期、不同沉积作用及构造特征叠合盆地的地质认识的基础上，对比邻区区域地震剖面，对XQ09-2测线相关地震-地质层位进行解释.根据钻探取心描述结果，以及不同岩性在地球物理测井曲线上的变化规律及不同地质时代地层的曲线组合特征，结合区域地质规律进行分析，确定各地质时代界面，明确地震反射波组T2、T8、T9、T10、T11的反射特征，结合区域构造演化和剖面闭合解释，得到中-古生代地层厚度图，阐述中部隆起中-古生代地层分布特征.
3 地震-地质层位新认识
为建立中部隆起的地震-地质层位系统，进一步研究中部隆起地区地层发育特征，首先要分析钻井、测井资料，明确地层的纵向分布和岩性特征.
网络数字电视直播图1 南黄海盆地构造区划及CSDP-02井钻探位置图Fig.1 Tectonic division of the South Yellow Sea basin and the location of well CSDP-02
3.1 CSDP-02井地层属性
作为中部隆起第一口钻井，CSDP-02井完成全取心2843.18 m，这为确定中部隆起的地层属性提供了直接证据.CSDP-02井的分层是在该井岩心描述、古生物化石分析基础上，综合邻近南部坳陷WX5-ST1井和勿南沙隆起区的CZ35-2-1井分层数据以及南黄海盆地地层发育特征的基础上确定的(图2).在中部隆起，海底面至629 m，主要是新近系未固结沉积物，速度1500～2200 m·s-1，密度低.新近系以下依次发育中生界下三叠统、古生界二叠系、石炭系、晚泥盆系、早志留系和奥陶系.虽然CSDP-02井未钻遇中生界侏罗系，但根据对地震剖面的解释推测认为，在中部隆起局部地区有中生界侏罗系分布.
为进一步研究中部隆起地层的地震-地质特征，利用CSDP-02井的分层数据及XQ09-2测线多道地震数据，提取与地震资料主频相当的雷克子波，采用测井声波时差数据计算速度，密度采用测井密度值，对该井进行了合成地震记录标定(图3).在钻井揭示的深度内，明确了中部隆起的中-古生代地层、地层厚度、埋藏深度以及地球物理特征.针对研究的目的层段，对合成地震记录进行了局部微调，主要从波组特征、波形特征等方面进行对比，使合成记录与地震记录的相关性进一步提高.声波测井是对深度采样的，由于测井资料受井径、
井深环境等因素的影响，合成地震记录的振幅与地震剖面的反射振幅的对比不能完全一致，VSP (Vertical Seismic Profile，垂直地震剖面)测井资料可以提供更加准确的时深关系.
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图2 大陆架科学钻探CSDP-02地层发育及岩心描述简表(据蔡来星等，2017修改)Fig.2 Simplified sequence strata and core description of well CSDP-02 of the “Continental Shelf Drilling Program” (Modified from Cai et al., 2017)
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图3 CSDP-2井合成地震记录标定Fig.3 Synthetic seismogram calibration of well CSDP-02
图4 CSDP-02井测井曲线特征Fig.4 Log curve characteristics of well CSDP-02
(1)三叠系
青龙组(T1q)：岩性以灰、深灰泥晶灰岩、含泥泥晶灰岩与灰质泥岩互层为主，青龙组上部地层中见少量紫红、黄棕泥岩、泥灰岩夹薄层链条状灰岩.CSDP-02井揭露的青龙组厚度254 m，底界埋深863 m.从合成地震记录标定来看，青龙组标定在弱振幅的波峰反射同相轴下缘(图3).青龙组在测井曲线上呈高速度、高密度特征，层速度4767 m·s-1，密度2.5～2.7 g·cm-3，电阻率整体幅值中低值，自然伽马整体幅值低值.艾金梅
(2)二叠系
大隆组(P2d)：大隆组岩性主要由灰泥岩、浅灰细砂岩、灰含灰泥岩、含灰砂岩组成，厚度仅52 m，底界埋深915 m.从合成地震记录标定来看，大隆组标定在弱振幅的波峰反射同相轴上(图3).从图4可以看出，大隆组电阻率幅值、自然伽马幅值均明显变高，呈山峰状，大隆组声波速度和密度与青龙组相比变化不大，即二者之间并不存在明显的波阻抗界面.
龙潭组(P2l)：CSDP-02井揭露的龙潭组厚度721 m，底界埋深1636 m.主要岩性为大段灰、深灰泥岩与灰、灰白中-细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩的互层沉积，泥岩、砂岩厚度均较大.从合成地震记录标定来看，龙潭组标定在弱振幅的波峰反射同相轴上(图3).测井曲线特征分析可知，龙潭组层速度4236 m·s-1，密度2.2～2.5 g·cm-3.深、浅侧向电阻率曲线在该段上部、下部均为平缓低值，在该段中部出现小幅度的尖峰高值.自然伽马曲线为多个低值-高值的旋回组合，是砂泥岩沉积的典型特征(图4).
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