近岸淺海環(huán)境混積模式研究

張學(xué)敏，萬(wàn) 歡，但玲玲，楊麗娜，魏 莉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

根據(jù)傳統(tǒng)的沉積學(xué)觀點(diǎn)，陸源碎屑注入可以抑制碳酸鹽礦物的產(chǎn)生，兩者不應(yīng)混存[1]。自20 世紀(jì)70 年代[2]，國(guó)外地質(zhì)學(xué)家在古代及現(xiàn)代的沉積剖面中發(fā)現(xiàn)較多混合沉積現(xiàn)象（Button and Vos，1977；Brett and Baird，1985），自此混合沉積的研究開(kāi)始。Mount（1984）首次提出“混合沉積物”概念[3]。楊朝青和沙慶安（1990）首次明確提出“混積巖”概念[4]，并用Mount 成因模式較好解釋了云南曲靖中泥盆統(tǒng)曲靖組混積巖成因機(jī)理。20 世紀(jì)90 年代以后，海相混合沉積研究進(jìn)入高峰，國(guó)外學(xué)者基于大量古今海相沉積剖面中混合沉積實(shí)例，建立典型的濱岸、淺海、陸架和深海斜坡混合沉積成因模式（Davis et al.，2003；Coffey and Read，2004；Campbell，2005；Palermo et al.，2008；Tcherep-anov et al.，2008）。國(guó)內(nèi)學(xué)者多側(cè)重陸相湖盆混合沉積研究（王寶清等，1993；蔡進(jìn)功和李從先，1994；江茂生等，1996；羅順社等，2004；董桂玉等，2007）[5]，研究集中在混合沉積機(jī)制、混積巖主控因素（海平面變化、構(gòu)造升降、風(fēng)暴流及濁流等事件作用、氣候變化等）、不同沉積環(huán)境的沉積模式（陳子炓等，2004；孟兆鴻等，2009；徐希坤等，2009；丁一等，2013；宋章強(qiáng)等，2013；徐偉等，2014，2019），以及混合沉積油氣地質(zhì)意義（馬艷萍和劉立，2003；馮進(jìn)來(lái)等，2011；鄢繼華等，2017；解習(xí)農(nóng)等，2018；王清斌等，2019；黃健玲等，2020）等[6]。

混合沉積在海相、陸相、過(guò)渡相環(huán)境均有分布[7，8]。海相沉積環(huán)境可細(xì)分作濱海、淺海、半深海和深海環(huán)境，基于淺海陸棚沉積分析作基礎(chǔ)，Mount 明確了混合沉積類型的形成過(guò)程及相應(yīng)控制因素，陸棚上部注入碎屑流，陸棚中部是碳酸鹽巖-硅質(zhì)巖屑混合沉積的主要環(huán)境[9]；李祥輝研究認(rèn)為混合沉積在處于碳酸鹽補(bǔ)償深度之上的深海環(huán)境、斜坡、深海扇環(huán)境都可能發(fā)生[9，10]；董桂玉等[11]確定湖南石門楊家坪下寒武統(tǒng)杷榔組三段為深水斜坡環(huán)境的混合沉積。過(guò)渡相地帶陸源碎屑供應(yīng)與碳酸鹽沉積物交鋒易形成混合沉積，孫嬌鵬等研究柴東北緣古生代潮坪-碳酸鹽巖臺(tái)地-欠補(bǔ)償盆地沉積環(huán)境混合沉積，建立碎屑巖-碳酸鹽巖混積相平面組合模式[9，12]；葉茂松研究環(huán)渤中坳陷古近系沙河街組扇三角洲前緣、前扇三角洲等過(guò)渡相沉積環(huán)境，建立扇三角洲重力流驅(qū)動(dòng)及扇三角洲建設(shè)-廢棄互層型的混積模式[9，13]。陸相混合沉積環(huán)境主要發(fā)生在湖泊，陳世悅等[14]基于東營(yíng)凹陷古近系沙河街組混合細(xì)粒沉積物研究，認(rèn)為斷陷湖盆混積模式主要為紋層疊加混合沉積；葉茂松[13]對(duì)環(huán)渤中坳陷古近系沙河街組一、二段灘壩混合沉積復(fù)合體研究，認(rèn)為混積型灘壩是湖相混合沉積的重要微相類型。

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者幾十年研究，混合沉積在混積巖分類、復(fù)雜巖性識(shí)別、沉積環(huán)境分布、形成過(guò)程及主控因素、儲(chǔ)層非均質(zhì)性等方面取得重要進(jìn)展[15-19]，對(duì)指導(dǎo)油氣勘探和混積油氣藏的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。但由于混合沉積成分及特征復(fù)雜多樣，混合沉積過(guò)程及成因模式具有極強(qiáng)的地域性，模式推廣應(yīng)用受到局限，亟需補(bǔ)充各類型混積模式地質(zhì)知識(shí)庫(kù)，為模式總結(jié)歸類及提升提供基礎(chǔ)。

本文以巖心觀察和復(fù)雜巖性識(shí)別為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造沉積背景和儲(chǔ)層反演，開(kāi)展扎格羅斯前陸盆地西緣法齊油田阿斯瑪瑞組混積層沉積環(huán)境及沉積相特征分析，建立具陸源碎屑供應(yīng)的近岸淺海沉積環(huán)境的混積模式，以期為海陸過(guò)渡環(huán)境混積研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

扎格羅斯盆地為中東地區(qū)主要含油氣盆地之一，新生代期阿拉伯大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞，形成托羅斯-扎格羅斯山帶，中新世-上新世期間碰撞作用達(dá)高峰，形成托羅斯-扎格羅斯沖斷帶、山前褶皺帶和未褶皺區(qū)的前陸盆地環(huán)境，扎格羅斯前陸盆地即由扎格羅斯-托羅斯造山運(yùn)動(dòng)形成的前陸帶組成[20]，研究區(qū)法齊油田構(gòu)造位置處于扎格羅斯前陸盆地西緣，地理位置處于伊拉克東南側(cè)兩伊邊界附近。

法齊油田阿斯瑪瑞層沉積于第三紀(jì)漸新世-中新世，古地理演化顯示阿斯瑪瑞層沉積期，受阿拉伯板塊向歐亞板塊俯沖、阿爾卑斯構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，古特提斯洋閉縮，大面積海退使阿拉伯臺(tái)地隆升成陸，僅在扎格羅斯山前凹陷殘余海相沉積，古地形西南高、東北低，法齊油田處于近岸淺海環(huán)境，西側(cè)的阿拉伯臺(tái)地提供陸源碎屑供應(yīng)，為碳酸鹽巖和陸源碎屑的混合沉積提供較好沉積環(huán)境及物質(zhì)條件。

2 混合沉積環(huán)境識(shí)別

2.1 混積巖性識(shí)別

法齊油田阿斯瑪瑞組分為三套地層：第一套地層（A 油組）：以白云巖為主，厚度50 m 左右；第二套地層（B 油組）：以砂泥巖和白云巖互層為主，厚度100 m左右；第三套地層（C 油組）：以砂泥巖為主。阿斯瑪瑞B(yǎng) 油組為碳酸鹽巖和陸源碎屑混積層，巖性成分極其復(fù)雜，應(yīng)用中子-密度-伽馬圖版識(shí)別出9 種主巖性：石膏、石膏質(zhì)云巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、白云質(zhì)砂巖、白云巖、砂質(zhì)白云巖、灰?guī)r。白云質(zhì)砂巖和砂質(zhì)白云巖為典型混積巖。

2.2 混積環(huán)境識(shí)別

巖性及層理構(gòu)造指示阿斯瑪瑞組混積層為碳酸鹽巖潮坪與碎屑巖潮坪互層的混積潮坪沉積。

巖性上，碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積，發(fā)育云質(zhì)砂巖、砂質(zhì)白云巖、砂質(zhì)石灰?guī)r等復(fù)合巖性，指示近岸沉積；硬石膏團(tuán)塊（見(jiàn)圖1）、準(zhǔn)同生白云巖廣泛發(fā)育，指示干旱、暴露、鹽化沉積環(huán)境，潮坪環(huán)境受氣候條件控制明顯，波斯灣地區(qū)普遍發(fā)育典型干旱鹽化潮坪；紅褐色與灰綠色泥巖交替出現(xiàn)（見(jiàn)圖2），指示水上與水下環(huán)境頻繁交替；砂巖主要為細(xì)砂或中砂，粗砂不太發(fā)育，指示潮坪潮上帶及潮間帶沉積。

圖1 含石膏團(tuán)塊白云巖

圖2 紅褐色泥巖與灰綠色泥巖交替

層理構(gòu)造上，取心井大部分氧化色泥巖具干裂（見(jiàn)圖3），巖心見(jiàn)硬石膏暴露而致干裂多邊形（見(jiàn)圖4），碳酸鹽巖中發(fā)育扁平狀內(nèi)碎屑或角礫（見(jiàn)圖5），指示潮坪潮上帶沉積；巖心見(jiàn)生物爬跡、鉆孔等生物擾動(dòng)構(gòu)造及薄層狀生物碎屑層，屬潮坪相潮間帶、潮下帶產(chǎn)物，生物碎屑層中厚殼蛤個(gè)體小、殼薄，指示環(huán)境受限的海相沉積；巖心見(jiàn)潮汐水流沖刷形成的底部滯留沉積、沖刷面；羽狀交錯(cuò)層理（見(jiàn)圖6）具雙向性、指示雙向水流環(huán)境；泥質(zhì)砂巖發(fā)育脈狀層理、波狀層理、透鏡狀層理及砂泥互層水平層理，指示水動(dòng)力強(qiáng)弱交替的潮間帶；中厚層至塊狀灰泥石灰?guī)r、顆粒石灰?guī)r生物擾動(dòng)強(qiáng)烈（見(jiàn)圖7），水平蟲孔常見(jiàn)，雙向交錯(cuò)層理發(fā)育，指示潮間帶或潮下帶沉積。

圖3 泥裂

圖4 石膏與泥巖干裂多邊形

圖5 扁平狀內(nèi)碎屑或角礫

圖6 羽狀交錯(cuò)層理

圖7 生物擾動(dòng)強(qiáng)烈

3 混合沉積相特征

基于巖心相及測(cè)井相分析，混積潮坪相分為潮上帶、潮間帶及潮下帶亞相，細(xì)分為砂坪、泥坪、膏泥坪、云坪、膏云坪、（粉）砂質(zhì)云坪、潮汐水道、灰坪、顆粒灘、砂質(zhì)灰坪、砂泥坪、云質(zhì)粉砂坪等微相。混積潮坪剖析為碎屑巖潮坪、碳酸鹽巖潮坪和巖性混積潮坪。碎屑巖潮坪主要包括潮上帶泥坪、膏泥坪、砂泥坪微相，潮間帶潮汐水道、砂坪、砂泥坪微相，潮下帶潮汐水道、砂坪、水下沙壩微相；碳酸鹽巖潮坪主要包括潮上帶泥坪、（泥）云坪、膏云坪微相，潮間帶潮汐水道、灰坪、顆粒灘微相，以及潮下帶潮汐水道、顆粒灘微相；巖性混積潮坪主要包括潮上帶（粉）砂質(zhì)云坪、云質(zhì)粉砂坪微相和潮間帶砂質(zhì)灰坪、云質(zhì)砂坪微相。潮坪混積形式有2種：（1）碎屑巖潮坪和碳酸鹽巖潮坪縱向上多旋回疊置混積；（2）碳酸鹽巖及陸源碎屑在巖性上混合沉積（如白云質(zhì)砂坪、砂質(zhì)云坪、砂質(zhì)灰坪）形成巖性混積潮坪。

4 混積潮坪展布特征

平面上，碎屑潮坪與碳酸鹽巖潮坪具明顯分帶性，可直接毗鄰、也可通過(guò)巖性混積潮坪銜接（見(jiàn)圖8），主要呈片狀展布；研究區(qū)主要發(fā)育潮上帶及潮間帶沉積，潮上帶泥坪一般與潮間帶砂坪、潮汐水道通過(guò)砂泥坪連接，形成典型的碎屑潮坪平面相序，潮上帶云坪與潮間帶灰坪、顆粒灘、潮汐水道連接形成典型的碳酸鹽巖潮坪，潮上帶云坪可與大規(guī)模的砂坪通過(guò)（粉）砂質(zhì)云坪、云質(zhì)砂坪銜接，形成碳酸鹽巖潮坪-巖性混積潮坪-碎屑潮坪的混積潮坪平面相序。

圖8 B4-3 小層沉積微相平面圖

縱向上，既有同類型潮坪潮間帶、潮上帶連續(xù)沉積，也有不同類型潮坪的潮間帶、潮上帶交互沉積；指示沉積期，海平面升降轉(zhuǎn)換頻繁，但整體以海退為主，僅間歇性海侵；海退期陸源碎屑供應(yīng)多，碎屑潮坪較發(fā)育，海侵期陸源碎屑供應(yīng)少，碳酸鹽巖潮坪、巖性混積潮坪較發(fā)育。

5 研究區(qū)的近岸淺海沉積環(huán)境混積模式

建立具陸源碎屑供應(yīng)的近岸淺海沉積環(huán)境混積模式（見(jiàn)圖9），陸上暴露地區(qū)氣候干旱，鹽沼石膏、蒸發(fā)白云巖廣泛發(fā)育，近岸地帶存在大規(guī)模陸源碎屑，陸棚邊緣或陸棚高能淺水障壁灘背后局限成瀉湖，受潮汐作用影響致大規(guī)模混積潮坪沉積。

圖9 混積潮坪沉積模式圖

碎屑巖潮坪位于陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)較多的淺水區(qū)，原陸源碎屑灘或廢棄三角洲受潮汐改造形成碎屑巖潮坪沉積；碳酸鹽巖潮坪位于陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)較少的淺水區(qū)，環(huán)境潔凈、溫暖，碳酸鹽巖易沉積，經(jīng)雙向潮汐水流作用，將原地生碳酸鹽巖沉積物進(jìn)行改造，特大風(fēng)暴潮時(shí)潮汐水流及波浪將半深水-深水陸棚區(qū)碳酸鹽巖碎化、搬運(yùn)、再沉積，形成內(nèi)碎屑、鮞粒、生物碎屑、球粒等顆粒灰?guī)r及灰泥石灰?guī)r；巖性混積潮坪位于淺水的碎屑巖潮坪和碳酸鹽巖潮坪交匯區(qū)，該區(qū)存在陸源碎屑供應(yīng)以及碳酸鹽巖搬運(yùn)，受潮汐水流和波浪改造作用碎屑巖和碳酸鹽巖沉積物相互混雜并沉積，經(jīng)后期成巖作用形成混積巖。