江陵凹陷沙市組蒸發巖沉積特征研究

尤 英，夏 平，余麗玲 （油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學）長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

1 區域地質背景

江漢盆地位于揚子地塊中部，受燕山期秦嶺－大別山向西南方向的強烈擠壓逆沖作用、華南地塊（江南－雪峰隆起）向北西方向的對沖碰撞作用，加之黃陵隆起形成阻擋作用，造成江漢盆地復雜的構造格局。江陵凹陷位于江漢盆地西部，是在侏羅紀末期燕山變形褶皺基底上形成的晚白堊－下第三系的凹陷背景下的斷陷盆地，北以紀山寺斷層為界，分別與河溶凹陷、荊門凹陷相接；西以問安寺斷層為界，分別與枝江凹陷、宜都鶴峰復背斜相鄰；南以白堊系剝蝕線為界，與華容隆起相接；東以清水口斷層及龍灣斷層為界，分別與丫角－新溝低凸起及陳沱口凹陷相鄰。江陵凹陷自白堊紀以來曾發育過斷陷過程，缺乏平行凹陷長軸的控凹斷層。該凹陷內存在萬城斷層等控洼斷層［1］，造成了 “廣盆多洼”的準坳陷型凹陷的構造格局。江陵凹陷沙市組是形成于亞熱帶干旱－半干旱型氣候條件下的淺湖陸源碎屑巖和鹽湖沉積，包括河流、三角洲體系、濱淺湖－半深湖砂、泥質沉積和鹽湖沉積等［2］。沙市組沉積期江陵凹陷以沉降為主，早期湖盆閉塞，蒸發量大，蒸發巖發育，在封閉、高鹽度、強蒸發環境下，沉積了巨厚的鹽系地層。晚期雨量較充沛，形成一套灰、深灰色的泥巖、泥膏巖及泥質粉砂巖和粉砂質泥巖的沉積。

2 巖性特征

沙市組鹽湖沉積主要為一套由碎屑巖、碳酸鹽巖及蒸發巖組成的內陸鹽湖沉積構造，其下段為大套白色膏鹽巖、鈣芒硝與棕色、灰色泥巖、砂巖互層夾玄武巖，上段為白色芒膏巖、芒硝巖和棕色、深灰色泥巖、砂巖互層。碳酸鹽巖由灰色白云巖、灰巖及泥灰巖組成。

2.1 碎屑巖

碎屑巖由灰色、深灰色、棕色泥巖和粉、細砂巖組成，普遍含蒸發鹽類礦物，常出現含膏泥巖、石膏質泥巖、含膏砂巖、含膏粉砂巖、石膏質砂巖和石膏質粉砂巖等過渡性巖石。此外，還含少量含有白云石、方解石等碳酸鹽類礦物，構成含灰砂巖、灰質砂巖、白云質砂巖、灰質泥巖、白云質泥巖等。

2.2 蒸發巖

蒸發巖發育普遍，除含氯化物類石鹽外，還含有種類繁多的硫酸鹽類礦物，如石膏、硬石膏、鈣芒硝、無水芒硝等，常出現鹽巖、含芒硝石膏巖、芒硝巖和含鹽石膏巖等。此外，蒸發巖常含有陸源碎屑，并有泥膏巖、含泥石膏巖等出現。

2.3 碳酸鹽巖

碳酸鹽巖由灰色白云巖、灰巖及泥灰巖組成，以灰色白云巖和灰巖為主，往往含陸源碎屑，發育不普遍。

3 韻律特征

3.1 基本含鹽韻律

由單獨鹽層及其頂底相對淡化層所組成的簡單析鹽周期稱為基本含鹽韻律，其代表1次古氣候、淡水補給量的較小周期性變化或波動。通過江陵凹陷巖性觀察和分析，識別出砂泥巖－鹽巖、泥巖－含石膏鹽巖、泥巖－含芒硝石膏巖、泥巖－含膏泥巖、泥巖－含泥石膏巖、泥巖－含鹽石膏巖、泥巖－石膏質泥巖、泥灰巖－含石膏泥巖及泥巖－石膏層9種類型的基本含鹽韻律。其中，泥巖－含泥石膏巖和泥巖－石膏質泥巖的基本韻律較常見，是緩慢咸化蒸發的鹽韻律類型，泥巖段厚度相對較大。泥灰巖－含石膏泥巖、泥巖－含膏泥巖是更為緩慢咸化蒸發的鹽韻律類型，表現為水體緩慢蒸發，鈣質達到飽和濃度后形成碳酸鹽巖沉積，接著硫酸鹽類達到飽和濃度后形成硫酸鹽類沉積。砂泥巖－鹽巖、泥巖－含芒硝石膏巖、泥巖－含石膏鹽巖、泥巖－含鹽石膏巖、泥巖－石膏層的韻律特點大體相同，均是快速咸化蒸發的鹽韻律類型，表現為淡水快速強烈蒸發，水體咸化濃度增大，鹵化物析出后形成鹽巖。上述5種鹽韻律類型的鹽巖層厚度較大，表明成鹽期蒸發量大，持續時間長，淡水注入量少。

3.2 橫向韻律展布

江陵凹陷成鹽模式類似西藏鹽湖典型的深盆淺水成鹽模式［3］。在洼陷較深部位鹵水濃度高，達到鹵化物析出濃度后鹵化物析出，發育鹽巖、含膏鹽巖沉積；向湖盆邊緣部位過渡，鹽度較低，硫酸鹽類沉積，發育石膏巖、芒硝等；在距洼陷中心更遠的部位形成石膏質泥巖、含膏泥巖與泥巖互層沉積；在洼陷的邊緣地區碳酸鹽類沉積，發育碎屑巖－碳酸鹽巖的含鹽韻律［4］。按照沉積先后次序從盆地邊緣向中心作同心圓狀排列，即最外圍為碳酸鹽相，然后為硫酸鹽相，中部為氯化物相，形成了 “牛眼式”韻律性分帶。

圖1 鄂深13井－米2井－路13井含鹽韻律對比剖面

沙市組含鹽系以碎屑巖－蒸發巖剖面類型為主。沙市組含鹽系主要為碎屑巖－碳酸鹽巖－硫酸鹽巖－石鹽巖的成鹽序列，平面上表現為由盆地邊緣至中心依次發育碳酸鹽巖、石膏巖、芒硝、鹽巖，韻律表現為由碎屑巖－碳酸鹽巖、碎屑巖－含膏泥巖過渡為砂泥巖－石膏質泥巖－鹽巖。

根據多口井的巖心觀察和測、錄井資料，對其韻律特征進行橫向對比分析，如鄂深13井－米2井－路13井含鹽韻律對比剖面，由洼陷邊緣鄂深13井的泥巖－含膏泥巖韻律，過渡為米2井的泥巖－石膏巖的基本韻律，再到分布洼陷中心的路13井發育的泥巖－石膏質泥巖－鹽巖的基本韻律（見圖1）。同樣，鄂深12井－鄂深20井－鄂深10井－鄂深24井－鄂深5井含鹽韻律對比剖面中，分布于洼陷邊緣的鄂深12井及鄂深5井主要發育沙泥巖－含膏泥巖，往洼陷中心依次分布的鄂深20井、鄂深10井和鄂深24井分別發育泥巖－含膏泥巖、泥巖－含膏泥巖及泥巖－石膏巖 （見圖2）。因此，其橫向上韻律主要表現為從洼陷邊緣至中心依次發育砂巖－碳酸鹽巖、砂巖－含膏泥巖、砂泥巖－石膏質泥巖、砂泥巖－石膏巖及砂泥巖－鹽巖。

圖2 鄂深12井－鄂深20井－鄂深10井－鄂深24井－鄂深5井含鹽韻律對比剖面

4 蒸發巖分布規律

江陵凹陷鉆探資料表明，下第三系沙市組的膏鹽巖實鉆厚度變化很大，其原因是由于沙市組沉積時期氣候干旱，凹陷缺乏盆地周緣物源體系供給，凹陷內發育多條控洼斷層，洼陷彼此分隔、閉塞，形成 “廣盆多洼”的閉流湖盆環境。江陵凹陷沙市組蒸發巖等厚圖如圖3所示。從圖3可以看出，蒸發巖總體分布廣泛，呈西南、東部厚度小而中北部地區厚度大的趨勢。蒸發巖主要沉積在萬12井、萬6X井、鄂深24井、江參3井、陵2井、復2井、虎2井、沙15井、江深2井、路13井等井附近，具多個中心并呈環帶分布。中心厚度變化大，其中陵2井、沙15井附近沉積厚度大，復2井、虎2井、江深2井和路13井等厚度相對減薄。

該研究區鹽巖主要分布在萬12井、萬6X井、陵2井、虎2井、沙15井、路13井以及鄂深24井附近，其中虎2井、沙15井和陵2井周圍鹽巖分布范圍相對較大，萬12井、萬6X井和路13井附近鹽巖分布相對局限。根據蒸發巖分布規律分析，認為鹽巖發育區與蒸發巖分布中心大致相同。

圖3 江陵凹陷沙市組蒸發巖等厚圖

5 結 論

1）江陵凹陷在干濕頻繁交替的古氣候條件下，在高鹽度、強蒸發、還原－強還原水體中，由北部單向碎屑物源及凹陷周緣鹽源補給形成的鹽系地層沉積，為一套由碎屑巖、碳酸鹽巖和蒸發巖組成的內陸鹽湖沉積構造，鹽韻律異常發育，由9種基本含鹽鹽韻律組成鹽系地層。

2）江陵凹陷內蒸發巖橫向上呈韻律性展布特征，鹽巖主要位于洼陷中心。蒸發巖分布廣泛，呈多個中心環帶分布。鹽巖發育于多個中心并與蒸發巖分布中心大致相同，表明沙市組沉積期具有多個成鹽中心。

［1］王錦喜，劉瓊，張樹林 .江漢盆地西南緣主干斷層活動性分析 ［J］.重慶科技學院學報 （自然科學版），2005，7（3）：6－11.

［2］劉麗軍，肖建新，林暢松，等 .江漢盆地江陵凹陷沙市組層序地層與沉積體系分析 ［J］.石油勘探與開發，2003，30（2）：27－29.

［3］鄭喜玉 .西藏鹽湖 ［M］.北京：科學出版社，1988.

［4］趙海濤，陳波，劉艷 .江漢盆地沙市組蒸發巖沉積充填與成藏特征 ［J］.西南石油大學學報 （自然科學版），2010，32（2）：25－30.