西湖凹陷平湖組基于沉積相標志的沉積特征研究

趙 洪，蔣一鳴，常吟善，李 帥，黎 建

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷是東海陸架盆地油氣勘探的主戰場，面積約5.9萬km2。平湖組沉積前后經歷了雁蕩、甌江及玉泉等多期構造運動造成古地貌特征復雜、沉積環境變化大，因此其沉積相難以確定。前人針對西湖凹陷的沉積相進行了大量工作，劉書會應用地震和鉆井資料對平湖組沉積相進行了系統分析，認為平湖組早中期發育潮坪、近岸水下扇沉積，中晚期為辮狀河三角洲沉積[1]；陳琳琳等認為平湖組中下段為淺海沉積，上段為陸相湖泊沉積[2-3]；劉成鑫認為平湖組為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲沉積[4]。目前對沉積相認識的不一致嚴重制約了地質研究的深入。

本文通過針對西湖凹陷29口井巖芯資料的細致觀察，以沉積相標志分析為重點，結合測、錄井等技術方法對單井相及沉積相進行分析，最終建立沉積相模式，以期為西湖凹陷平湖組的地質研究及勘探決策提供依據。

1 研究區概況

東海陸架盆地西湖凹陷新生界經歷了多期演化過程，現今是一個北北東走向的大型負向構造單元，自西向東分為西部斜坡帶、中央洼陷帶和東部斷階帶，中央洼陷帶又可以細分為西次凹、中央反轉帶和東次凹[5]。

鉆探揭示西湖凹陷主要發育新生代地層，自下而上劃分為始新統寶石組及平湖組、漸新統花港組、中新統龍井組、玉泉組及柳浪組、上新統三潭組和更新統東海群。其中平湖組自下而上分為六段，目前大部分鉆井均鉆遇平四段以上地層，厚約500～1500m。本文研究的重點是鉆遇平湖組地層的西部斜坡及中央反轉帶南部（圖1）。

圖1 西湖凹陷構造略圖Fig.1 The structure outline map of the Xihu sag

2 沉積相和沉積環境

巖芯是反映地質沉積時期砂體特征最直接的證據，本文通過對西湖凹陷共計29口井鉆遇平湖組的巖芯進行觀察，以期對沉積相進行準確的判斷。

2.1 沉積相標志

2.1.1 粒度分析

粒度分析是研究碎屑結構成熟度的重要指標之一，其中粒度概率累積曲線所表征的分選性是反映水動力的重要度量方法[6-7]。本次研究對西湖凹陷21口取芯井粒度進行分析表明，目的層段砂巖粒度概率曲線多為兩段式，部分三段式，總體反映牽引流的特點。高截點兩段式粒度概率區間在0～5Φ之間，跳躍次總體與懸浮次總體交截點值一般為3～4Φ，水動力條件相對較弱，跳躍組分一般在60%左右，斜率，分選較好，反映砂坪、河口壩等沉積環境（圖2a）；低截點兩段式和三段式粒度概率區間在0～5Φ之間，跳躍次總體與懸浮次總體交截點值一般為2Φ左右，水動力條件相對較強，滾動組分含量在20%左右，懸浮組分在50%左右，斜率，分選較好，反映潮道、水下分流河道等沉積環境（圖2b）。

圖2 西湖凹陷平湖組典型砂巖粒度特征Fig.2 Grain size characteristics of sandstone in on the Pinghu formation of the Xihu Sag

2.1.2 沉積相類型

（1）泥巖特征

沉積物顏色可以定性恢復古沉積環境水介質的氧化還原程度，泥巖原生顏色為深灰色 黑灰色 黑色等代表還原環境；紅色 紫紅色等代表氧化環境；淺綠色 淺紅色 淺灰色 灰綠色等代表弱氧化或弱還原環境[8]。西湖凹陷平湖組泥巖顏色多見灰色、灰綠色、灰黑色和黑色，砂巖顏色以灰色、淺灰色為主，總體反映水體較淺，弱氧化到還原的環境（圖3）。

（2）砂巖構造特征

層理構造、層面構造、同生變形構造、生物成因構造等砂體構造特征能很好地反映沉積環境。研究區平湖組主要的沉積構造有平行層理、交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理，并且有較多生物碎屑、生物擾動和生物潛穴。

平湖組平行層理由幾乎水平的紋層狀砂巖組成，細層厚1～2mm。其特點是顆粒大小不同的多層疊覆，或是含有不同黏土礦物的紋層疊覆（圖4A）；板狀交錯層理中紋層與層系以不同的方式同向相交，層系呈板狀。大型板狀交錯層理在研究區較為典型（圖4B），與此同時楔狀交錯層理也較為常見（圖4C）。

研究區流水沙紋交錯層理通常具明顯的不對稱性（圖4D），浪成沙紋交錯層理交錯層單元的上、下界面大多相互平行，有時向一端收斂相交，而紋層則與界面大致平行，呈“人”字形（圖4E）。準同生變形構造在多口井的平湖組均可見，表現為泥巖未固結成巖條件下，受水流或者風暴攪動作用，在砂巖中形成的構造（圖4F）。

圖4 西湖凹陷平湖組典型巖芯照片Fig.4 Typical core photos on the Pinghu formation of Xihu Sag

（3）潮汐特征

西湖凹陷平湖組是否發育潮坪目前仍有較多爭論，本次研究針對巖芯相標志進行細致辨別，發現了諸多與潮汐有關的沉積構造，主要包括扁平及渾圓狀泥礫、泥沖槽構造、單黏土層及雙黏土層和羽狀交錯層理等[9-10]。

研究區常見大量呈現扁平、不規則且不連續的渾圓狀泥礫，少數情況可觀察到扁平泥礫與泥質條帶相互連接而尚未脫落的狀況，有些泥礫產狀呈明顯的雙流向排列（圖5A）。

單黏土層和雙黏土層也是典型的潮下帶潮汐作用的產物（圖5B、圖5C）。在潮間帶只能形成一層平潮期的單黏土層（圖5C），只有在潮間帶沉積物被潮溝切割較深的部位，即在低潮平潮期仍有潮水殘留的部位才能找到雙黏土層（圖5B）。研究區大潮時期形成的束狀體厚度與粒度分選明顯優于小潮時形成的束狀體。

泥沖槽構造是由于潮坪上的水流往復運動，周期性地由具一定沖刷能量的流水轉為失去能量的平潮期的靜水，使漲潮、落潮期時沖刷出來的溝糟在平潮期迅速淤塞。常可見研究區不同尺度的泥質沖槽構造切割周圍先期沉積物，沖槽內所充填的泥質物非常均勻，沒有任何沉積構造。除此之外，砂巖中常見羽狀交錯層理（圖5D）及再作用面（圖5E）。

圖5 西斜坡平湖組與潮汐有關的沉積構造Fig.5 Photographs of the sedimentary structures associated with tides on the Pinghu formation of the western slope belt

2.2 沉積相類型劃分及特征

本文在大量前人研究成果的基礎上，通過對巖石類型、結構、構造、垂向組合關系以及測井曲線特征的分析，識別出研究區海陸過渡的沉積體系的3種沉積相、7種亞相。

2.2.1 潮控三角洲相

研究區潮控三角洲主要分布在西部斜坡帶中高帶，隨著西部海礁隆起物源區的河流注入潮汐作用較強的區域，潮汐對三角洲砂體的形成起著重要的控制作用[11-12]。

西部斜坡帶三角洲平原除分流河道沉積砂巖外，主要沉積物以泥巖為主，且有機碳含量豐富，沼澤沉積微相大面積發育，其沉積物為煤或者炭質泥巖。

三角洲前緣受潮汐作用強，雙向的潮汐流和河流洪水的沖刷作用，將河流攜帶來的沉積物在河口的前方改造成線狀潮汐沙壩，沉積微相主要為水下分流河道和河口壩。研究區水下分流河道以細砂巖為主，含礫石及泥礫，常見平行層理、楔狀交錯層理、板狀交錯層理、塊狀層理等，整體為正粒序特征，并在每期河道底部見沖刷面。粒度概率曲線為低截點兩段式和三段式，伽馬曲線特征多為高幅箱形或鐘形。由于河道受雙向潮汐流的沖刷作用，河道改道遷移不明顯，常為多期河道疊加，一般厚度在10～45m；河口壩巖性以細砂巖為主，含礫石，常見平行層理、流水沙紋層理、浪成沙紋層理等，見生物擾動構造及植物碎片。整體上為反粒序特征。粒度概率曲線多為高截點兩段式，伽馬曲線特征多為漏斗形或者指化漏斗形。在平面上多呈指狀放射分布，其長寬比較大。

研究區前三角洲以黑色、灰黑色泥巖為主，粉砂質泥巖次之，有機質含量較高。可見到滑塌構造，生物潛穴等。

2.2.2 潮坪相

研究區潮坪發育在西部斜坡帶中低帶坡度極緩的海岸區，其發育受波浪作用較弱的中-強潮差海岸，與海灣、瀉湖、河口灣以及受潮汐影響的三角洲環境伴生[13-14]。

潮上帶水體能量較弱，主要沉積微相為泥炭坪和泥炭沼澤，沉積物為煤或炭質泥巖，砂體以細砂巖為主，總體粒度較小，局部發育少量的含礫細砂巖。

潮間帶是研究區平湖組主要沉積相類型，受漲、落潮的影響，特別是下部受潮沙影響較大，能量相對中等。發育有泥坪、混合坪、砂坪和潮道等沉積微相[15]。其中泥坪多為灰黑色、黑色泥巖、泥質粉砂巖，常含炭質，并可見生物潛穴；混合坪以較薄的砂泥互層為主，常見透鏡狀層理，壓扁層理等潮汐層理，伽馬曲線特征為中低幅指形，電阻率曲線呈低幅平直狀，沒有幅度差；砂坪的巖性以細砂巖為主，厚度一般在5～20m。在每期旋回的頂部含有礫石，每期砂坪呈現反粒序特征，常見平行層理、波狀層理、單黏土層等沉積構造，粒度概率曲線多為高截點兩段式，伽馬曲線特征為高幅箱形或漏斗形；潮道以巖性以中細砂巖為主，粗砂，礫石次之，常見泥礫富集及石英質礫石條帶狀分布，厚度一般在10～35m。潮道垂向上多為正粒序，粒度概率曲線多為低截點兩段式或三段式，伽馬曲線特征微高幅度箱形或鐘形。

研究區潮下帶處于低潮線以下，沉積物位于水下，受到各種潮流及漲落潮的影響。床砂載荷的砂級物質是其主要沉積類型，主要發育砂坪和潮道微相，沉積厚度較大。此外還發育潮下近源風暴沉積。如X2井巖芯自下而上依次為侵蝕底面、粗粒滯留沉積、粒序層、紋層段和泥巖段并見有風暴成因的泥巖撕裂屑（圖6）。

圖6 X2井第四次取芯巖性剖面Fig.6 Lithologic section of X2 well (fourth)

2.2.3 海灣相

針對西湖凹陷中央帶南部的平湖組沉積相研究認為，其主要為水體相對封閉，且與正常海有一定連通的海灣相沉積環境。巖性以細砂巖為主，粉砂質泥巖次之。巖芯中常可以見塊狀深灰色泥巖、水平層理的粉砂質泥巖、炭質黑色泥巖和含煤深灰色泥巖等類型。

3 沉積相模式

本文在本次研究的基礎上，結合前人古生物及古水體等研究成果進行沉積相帶展布劃分[16-17]。西部斜坡帶沉積相以潮坪為主，潮間帶范圍最大，在不同部位形成幾個潮控三角洲，在中央反轉帶，沉積相主要為半封閉海灣相。在平湖組四段沉積時期，半封閉海灣相的面積相對較大，海岸更靠近西側凸起，西部斜坡帶沉積相主要為潮坪相，未發育潮控三角洲。平湖組三段沉積時期，海水面積及海岸位置與平湖組四段大致相同，半封閉海灣相的面積略有減小，推測西部斜坡帶X12井區及X13井區位置發育有三個潮控三角洲；平湖組一二段沉積時期，海岸位置向東遷移，在X12井區、X5井區及X13井區井區位置發育四個潮控三角洲，且潮控三角洲規模較三段大（圖7）。

圖7 西湖凹陷西斜坡平湖組沉積相模式（平一二段）Fig.7 Sedimentary model on the Pinghu formation of the western slope belt（P1-P2）

4 結論

（1）西湖凹陷西斜坡平湖組沉積相為海陸過渡的沉積體系，潮控三角洲、潮坪和海灣等3種沉積相，三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲、潮上帶、潮間帶、潮下帶和半封閉海灣等7種亞相。

（2）西部斜坡帶沉積相以潮坪為主，潮間帶范圍最大，形成多個潮控三角洲；在中央反轉帶洼陷帶，沉積相主要為半封閉海灣相，東側由于缺乏井資料，根據其地勢較陡，推測發育有扇三角洲沉積。

參考文獻(References)

[1]劉書會,王寶言,劉成鑫. 西湖凹陷平湖地區平湖組沉積相的再認識[J]. 油氣地質與采收率,2009,16(3):1-3.Liu S H, Wang B Y, Liu C X. The recognition about sedimentary facies in Pinhu formation of Pinghu region[J].Petrolum Geology and Recovery Efficiency, 2009,16(3):1-3.

[2]陳琳琳,王麗順. 東海西湖凹陷始新統平湖組沉積層序特征及控相機制討論[J]. 上海地質,1995,16(2):51-61.Chen L L, Wang L S. Analysis of depositional sequence and controlling facies machnism in Pinghu formation, Xihu sag, East China Sea[J].Shanghai Geology, 1995,16(2):51-61.

[3]陳琳琳. 東海西湖凹陷平湖組沉積環境演化[J]. 海洋地質與第四紀地質,1998(4):69-78.Chen L L. Depositional environment evolution of Pinghu formation in Xihu depression the East China Sea[J].Marine Geology &Quaternary Geology, 1998(4):69-78.

[4]劉成鑫. 東海平湖油氣田平湖組沉積相研究[J]. 海洋石油,2010,30(2):9-13.Liu C X. Study on sedimentary facies for Pinghu Formation in Pinghu oil and gas field in East China Sea Basin[J].Offshore Oil,2010,30(2):9-13.

[5]趙麗娜,陳建文,張銀國,等. 東海西湖凹陷平湖構造帶平湖組沉積特征[J]. 世界地質,2008,27(1):42-47.Zhao L N, Chen J W, Zhang Y G, et al. Sedimentary characteristics of Pinghu formation in Pinghu structural belt of Xihu depression,East China Sea[J].Global Gelolgy, 2008,27(1):42-47.

[6]袁靜,杜玉民,李云南. 惠民凹陷古近系碎屑巖主要沉積環境粒度概率累積曲線特征[J]. 石油勘探與開發,2003,30(3):103-106.Yuan J, Du Y M, Li Y N, et al. Probability cumulative grain size curves in terrigenous depositional environments of the Paleogene in Huimin Sag[J].Petroleum Exploration and Development,2003,30(3):103-106.

[7]王國光,王艷忠,操應長,等. 臨邑洼陷南斜坡沙河街組三角洲沉積微相粒度概率累積曲線組合特征[J]. 油氣地質與采收率,2006,13(6):30-32.Wang G G, Wang Y Z, Cao Y C, et al. The combination characteristics of cumulative probability curves of grain size in sedimentary microfacies of delta of Shahejie formation in south slope of Linyi subsag[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2006,13(6):30-32.

[8]張文防,戴霜,劉海嬌,等. 六盤山地區下白堊統紅色綠色泥巖地球化學特征及氣候環境[J].地球科學進展,2012,27(11):1236-1244.Zhang W F, Dai S, Liu H J, et al. The geochemistry of the early cretaceous red and green mudstones, liupanshan group, Liupanshan area and its implications on the climate[J].Advances in Earth Science, 2012,27(11):1236-1244.

[9]鄧宏文,鄭文波. 珠江口盆地惠州凹陷古近系珠海組近海潮汐沉積特征[J]. 現代地質,2009,23(5):767-775.Deng H W, Zheng W B. Depositional characteristics of offshore tidal deposits in the lower tertiary Zhuhai formation,Huizhou depression, Pearl river mouth basin[J].Geoscience,2009,23(5):767-775.

[10]趙寧,鄧宏文. 珠江口盆地惠州凹陷A區塊珠江組下段和珠海組濱岸-潮汐沉積儲層特征及物性評價[J]. 現代地質,2009,23(5):835-842.Zhao N, Deng H W. Characteristics and physical property evaluation of shoreline-tidal depositional reservoirs of lower Zhujiang member and Zhuhai formation in block A of Huizhou depressin, Pearl river mouth basin[J].Geoscience, 2009,23(5):835-842.

[11]何幼斌,高振中,張興陽. 塔中地區中-上奧陶統內波內潮汐沉積與油氣勘探[J]. 海相油氣地質,2002,7(4):33-40.He Y B, Gao Z Z, Zhang X Y. Middle-upper ordovician internaowave and internao-tide deposits and their significance of petroleum geology in the central tarim basin[J].Marine Origin Petroleum Geology, 2002,7(4):33-40.

[12]趙霞飛,胡東風,張聞林,等. 四川盆地元壩地區上三疊統須家河組的潮控河口灣與潮控三角洲沉積[J]. 地質學報,2013,87(11):1748-1762.Zhao X F, Hu D F, Zhang W L, et al. Tide-dominated estuarine and deltaic deposition of the upper-triassic Xujiahe formation in the Yuanba area, Sichuan basin[J].Acta Gelolgica Sinica,2013,87(11):1748-1762.

[13]郭英海,劉煥杰,賈進華. 平溝礦區山西組潮控三角洲-河流沉積及聚煤特點[J]. 煤田地質與勘探,1998(5):10-13.Guo Y H, Liu H J, Jia J H. The tidal delta-fluvial sedimentation and coal accumulation of Shanxi formation in Pingou mining area, south-western edge of inner Mongolia[J].Goal Geology &Exploration, 1998(5):10-13.

[14]周懇懇,牟傳龍,梁薇,等. 湘西北龍山、永順地區龍馬溪組潮控三角洲沉積的發現——志留紀“雪峰隆起”形成的新證據[J]. 沉積學報,2014,32(3):468-477.Zhou K K, Mou C L, Liang W, et al. Tide-dominated deltaic deposits in lungamachi formation, Longshan-Yongshun regions,northwestern Hunan: The initial sedimentary responses to outset of “Xuefeng uplift” [J].Acta Sedimentologica Sinica,2014,32(3):468-477.

[15]李鐵松,李從先. 潮坪沉積韻律與沉積間斷[J]. 同濟大學學報,1995,23(1):53-58.Li T S, Li C X. Tidal flat depositional rhythm and diastem[J].Journal of Tongji University, 1995,23(1):53-58

[16]張建培,徐發,鐘韜,等. 東海陸架盆地西湖凹陷平湖組-花港組層序地層模式及沉積演化[J]. 海洋地質與第四紀地質,2012(1):35-41.Zhang J P, Xu F, Zhong T, et al. Sequence stratigraphic models and sedimentary evolution of Pinghu and Huagang formations in Xihu trough[J].Marine Geology & Quaternary Geology, 2012(1):35-41.

[17]周倩羽,沈文超,張信,等. 西湖凹陷古近系平湖組聚煤環境特征及模式[J]. 河北工程大學學報(自然科學版),2016,33(1):105-107.Zhou Q Y, Shen W C, Zhang X, et al. The coal-accmumlating environments characteristics and coal-forming pattern of Pinghu formation (Paleogene) in Xihu depression[J].Journal of Hebei University of Engineering (Natural Science Edition),2016,33(1):105-107.