金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系沉積特征及成鹽模式

薛 輝，韓春元，朱 萍，湯小琪，楊經棟，竇連彬

中國石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘 062552

0 引言

含鹽層系是在一定成鹽周期內形成的含有鹽類礦物的沉積巖系，一般形成于干旱炎熱的氣候條件下[1-2]，同時伴有強烈的蒸發作用，其是湖盆從淡水到咸水再到鹽湖演變過程中形成的產物[3]，主要發育在湖盆相對低洼的部位[4-5]。含鹽層系常與油氣伴生，其沉積和分布對盆地內油氣聚集和成藏有較大影響[6-7]，目前，在我國渤海灣盆地[8]、四川盆地[9]、江漢盆地[10]、柴達木盆地[11]、塔里木盆地[12]等中、新生界含油氣盆地中均發現了厚度較大的含鹽層系。隨著油氣資源和鹽類資源的不斷開發利用，國內外眾多學者對含鹽層系的成因、鹽源、分布、沉積環境及其對油氣生成、運移和保存等方面的影響進行了深入研究[13-17]，但專門針對含鹽層系沉積特征和演化規律的研究較少。

金壇儲氣庫是我國第一座已投入運行的地下鹽穴儲氣庫[18]，為保障長三角地區安全平穩供氣做出了重要貢獻[19]，儲氣庫含鹽層系主要發育于阜寧組四段，受構造背景、物源供給和古氣候等因素控制，含鹽層系沉積具有長期性和多期性等特點。受勘探程度限制，前人對該區含鹽層系的研究主要集中在構造、沉積環境及古生物特征上[20-22]，而對微相特征、分布規律和控制因素研究較少。因此，深入開展含鹽層系沉積特征和發育規律研究，對鹽穴儲氣庫的選址擴建及下一步的開發利用具有重要意義。本文基于大量的鉆井、測井、地震等資料，結合巖心觀察和薄片鑒定，分析含鹽層系的巖性特征和沉積微相特征，揭示含鹽層系在層序格架內的分布規律，探討含鹽層系沉積控制因素和成鹽模式，以期為金壇儲氣庫下一步施工建設提供依據。

1 地質概況

金壇儲氣庫構造位于直溪橋凹陷，該凹陷位于蘇南隆起區常州坳陷帶金壇盆地西部，是在中生代凹陷基礎上發育起來一個箕狀凹陷[23]。凹陷東部和南部與上黃—大華隆起相鄰，北部與陵口盆地、丹陽盆地和寧鎮隆起帶相望，西部緊靠茅山推覆帶，構造整體呈北東走向，具西陡東緩、南高北低的特征。研究區地層平緩，總體向北西傾斜，傾角小于10°，邊部稍大，在20°以內，含鹽面積60.5 km2，鹽層平均埋深980 m，平均厚度144 m，平均含鹽率81.8%，屬高品位鹽巖，是建設鹽穴儲氣庫的有利區域[24-25]。

研究區形成經歷了初期拉張、中期斷陷、末期坳陷3個階段，可進一步劃分為紫陽橋--倪巷淺洼、東崗低拱、陳家莊--上白塘次洼3個次一級構造單元(圖1a)。受區域性拉張應力影響，區內普遍發育北東—南西向雁列式正斷層，自西到東分為西部斷層發育帶、中部小斷層發育帶和東部斷層發育帶[26](圖1a)。阜寧組四段含鹽層系屬于新生代古近紀古新世晚期沉積[27]，與上覆戴南組平行不整合接觸，與下伏阜寧組三段整合接觸(圖1b)。在阜寧組四段沉積早期，氣候較為濕潤，湖盆邊緣受陸源碎屑的影響，鹽度低，鹽類礦物沉積較少，多發育灰色及灰黑色泥巖、泥灰巖；中期氣候逐漸干旱，沉積灰白色、灰色、深灰色鹽巖夾膏質鹽巖，含泥鹽巖和泥灰巖；后期氣候由干旱向濕潤演變，鹽度降低，同時，大量碎屑物質的注入使湖水動蕩、渾濁，不利于鹽巖的形成和析出[28]，該時期主要沉積灰色及灰黑色泥巖、膏質泥巖夾少量泥灰巖。

據文獻[19]修改。

2 含鹽層系沉積相標志

2.1 巖石學標志

2.1.1巖石類型

據研究區44口測錄井資料分析及2口取心井巖心觀察表明，阜寧組四段含鹽層系巖石類型復雜多樣，主要為石鹽巖，其次為硫酸鹽巖、碳酸鹽巖和泥巖，少量粉砂巖。

1)石鹽巖。石鹽巖是含鹽層系中主要的巖石類型，體積分數約占80%，呈灰色、灰白色、灰黑色，玻璃光澤，巖性致密，質地較純，發育層狀構造(圖2a，b)和塊狀構造(圖2c)。薄片觀察鹽巖晶體以細晶、中粗晶及不等粒結構為主(圖2d)，局部見巨晶結構。該類巖石常形成于地勢低洼、水體受限、鹽度高的靜水沉積環境中。

2)硫酸鹽巖。研究區內硫酸鹽巖以淺灰色或灰白色石膏為主，局部見鈣芒硝和無水芒硝，巖心觀察發現石膏多呈星點狀(圖2e)、斑狀或團塊狀分布，常夾雜在鹽巖和泥巖之間，發育透鏡狀、塊狀及條帶狀等構造類型(圖2f)。薄片觀察石膏晶體呈厚板狀(圖2g)，以細晶結構為主。此類巖石主要發育于水體循環受限且蒸發量遠遠大于補給量的封閉靜水環境中。

3)碳酸鹽巖。主要有以下2種類型：①灰巖，灰色或暗灰色，塊狀或條帶狀(圖2h)，發育水平或波狀泥質紋層，見縫合線構造，此類巖性不純，含較多泥質，主要分布在含鹽層系頂、底部，形成于水動力條件較弱的局限、半局限靜水環境中；②白云巖，灰白色，主要由細晶或粉晶白云石構成，晶粒細小，一般為0.05～0.10 mm，見少量泥質，發育塊狀、層狀及紋層狀構造(圖2i)，遍布于含鹽層系各類巖石中，與灰巖沉積環境相似。

4)泥巖。工區內泥巖顏色多樣，棕紅色、灰色、灰黑色，多發育水平層理(圖2j)，也見少量波狀層理、緩波狀層理，泥裂構造，薄片觀察泥巖樣本孔徑細小，大多呈星點結構，裂縫發育，多被石膏充填(圖2k)，嘗之略帶咸澀味，不同程度的含鈣質、膏質和鹽質，泥巖巖性特征及構造特征說明沉積時水體較淺[29]，氣候干旱。

a. 層狀鹽巖，水平層理，JK8-5井，1 105.53 m；b. 層狀鹽巖，韻律層理，JK8-5井，1 032.78 m；c. JK8-5井，鹽巖塊狀分布, 1 074.61 m;d. 中粗晶鹽巖，JK3-3井，1 150.63 m；e. 灰白色石膏巖，呈大小不一的星點狀，JK8-5井，1 132.61 m；f. 泥巖夾薄層狀石膏條帶，JK8-5井，1 146.9 m；g. 硬石膏顆粒，JK3-3井，948.23 m；h. 微晶灰巖，暗灰色，具水平或波狀紋層，見縫合線構造，JK8-5井,1 225.6 m；i. 泥晶白云巖，灰白色，水平紋層， JK3-3井，1 205.4 m；j. 泥巖，水平層理，JK8-5井，1 187.5 m；k. 含膏泥巖，石膏充填裂縫，JK3-3井，1 155.44 m；l. 泥質粉砂巖，見緩波狀沙紋層理，JK8-5井，1 035.69 m；m. 泥質粉砂巖，卷曲變形，JK8-5井，998.54 m；n. 條帶狀石膏與泥巖互層，韻律層理，見微小斷層，JK3-3井，1 178.46 m；o. 含膏泥巖，見透鏡狀層理，JK8-5井，1 052.2 m；p. 泥質粉砂巖，見揉皺變形及粉砂質條帶及泥巖撕裂屑，JK3-3井,1 168.9 m；q. 泥巖，見石鹽晶體印痕及假晶，方解石填充，JK3-3井，970.48 m；r. 白云巖中見石膏結核，成層分布，JK8-5井，1 165.8 m。

圖2 金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系巖心及鏡下照片

Fig.2 Salt-bearing sequence core picture and photomicrographs of Member 4 of Funing Formation in Jintan gas storage

5)粉砂巖。在研究區分布較少，依據成分可劃分出以下2種類型：①泥質粉砂巖，灰白色、白色，見紋層向上傾斜的小型沙紋層理和變形層理(圖2l，m)，前者主要發育在湖盆邊緣的低能環境中，后者是未固結的沉積物在重力作用下發生滑動變形，形成的變形構造，并伴隨快速沉積作用[30]，多分布在湖盆邊緣斜坡帶等沉積環境中;②鈣(云)質粉砂巖，灰色、灰黑色，分選較好，發育水平層理，沉積于水動力條件較弱的靜水還原環境。

2.1.2 沉積構造

1)層理構造

① 塊狀層理。在石鹽巖和膏巖中普遍發育(圖2c)，不具任何紋層特征，內部物質均勻，在組分和構造上都沒有分異現象，反映沉積時水動力較強，為水體閉塞、咸化程度較高的湖水動蕩沉積。

② 水平層理。由呈直線狀且平行于層面的紋層組成(圖2j)，多出現在細粒碎屑巖、泥巖和碳酸鹽巖中，說明形成時水體比較穩定，屬于低能環境。

③ 韻律層理。是由成分、結構、顏色等性質不同的薄層作有規律地重復出現而組成的層理，紋層的厚度一般小于4 mm，研究區存在兩種類型：一種在石鹽巖地層中較為常見，構成韻律的各個單層的物質基本一致，只是顏色深淺不一，實質上是暗色層和淡色層交替組成(圖2b)，反映沉積時氣候季節性變化；另一種在石膏和泥巖薄互層中常見(圖2n)，二者平行排列，交替構成韻律，其中膏巖在水體強烈濃縮、蒸發的環境中形成，泥巖是水體淡化階段形成的產物。

④ 復合層理。在膏巖、砂巖和泥巖互層中常見，見波狀層理、透鏡狀層理(圖2o)、脈狀層理，反映沉積時高能水體和低能水體交替出現。

⑤ 包卷層理。主要發育在含鹽層系下部薄層粉砂巖層中，沉積紋層呈卷曲狀(圖2p)，是沉積物在固結成巖之前發生塑性變形形成[31]，主要發育湖盆邊緣。

⑥ 滑塌層理。在湖盆邊緣斜坡上未固結的軟沉積物在重力作用下滑塌而產生揉皺變形(圖2p)，主要發育在泥質粉砂巖中，內部見少量泥礫或泥巖撕裂屑，推測應為湖底重力流沉積。

2)化學成因構造

①石鹽晶體印痕及假晶。研究區石鹽晶體印痕及假晶常見(圖2q)，多出現紫紅色泥巖中，反映了經常性暴露的沉積環境，屬于內陸型干旱鹽湖沉積。

②結核。是巖石中自身礦物的集合體，在成分、結構、顏色等方面與圍巖明顯不同，研究區結核成分主要為石膏，核徑一般為2～5 mm，形狀不規則，可單獨存在，也可平行層面成群分布(圖2r)，多發育在泥巖中，說明沉積時水體蒸發作用強烈，氣候炎熱干旱。

2.1.3 孢粉標志

依據S26、J9、ZK02井的鉆孔資料發現：研究區阜寧組四段含鹽層系中孢粉發育，以被子植物花粉為主，花粉顆粒分數在47.9%～71.6%之間，裸子植物花粉較少，約占5.0%～20.0%，蕨類孢子顆粒分數在10.0% 以內，說明沉積古氣候為熱帶—亞熱帶的氣候[32-33]；同時在湖盆周圍檢測出許多耐鹽、耐干旱的麻黃粉，進一步說明沉積時氣候炎熱干燥，湖盆水體蒸發作用強烈，鹽度較高。

2.2 測井相標志

對比研究區取心井段巖性和電性特征，建立含鹽層系中不同巖性的測井識別標準(表1)。并依據伽馬曲線的形態、幅度，將研究區測井相劃分為箱形、漏斗形、鐘形、齒形及平直形5種類型。

表1 金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系主要巖性測井響應特征

1)箱形。該類型測井相在研究區較為常見，自然伽馬曲線平緩、低幅，局部齒化，形態呈箱狀，頂底均為突變接觸，箱形形態(圖3a)。相對于圍巖，其自然伽馬曲線值極低，一般小于20 API；電阻率高值；中子曲線小于0.0%；密度低值，一般不超過 2.1 g/cm3。對應的巖性主要為石鹽巖、石膏巖、膏質鹽巖、泥質鹽巖、白云質膏巖，箱形說明蒸發作用強烈持續，主要為膏坪、鹽坪沉積環境。

2)漏斗形。此種測井相在含鹽層系下部較為常見，自然伽馬曲線值下大上小，形態呈漏斗狀，幅度上高下低，頂部突變、底部漸變(圖3b)。自然伽馬值一般為15～45 API；電阻率下大上?。恢凶訛?.0%～0.3%；密度一般為2. 1～2.5 g/cm3。自下而上巖性由泥巖、膏質泥巖向膏巖、石鹽巖變化，說明沉積時水體逐漸咸化。

3)鐘形。該類測井相在含鹽層系上部較為常見，與漏斗形特征相反，自然伽馬曲線值下小上大，曲線幅度下高上低(圖3c)，形態為鐘形，頂部漸變接觸，底部突變接觸。測井曲線的響應特征與漏斗形相似，對應的巖性下部為石鹽巖、石膏巖，向上過渡為碳酸鹽巖、鹽(膏)質泥巖、泥巖等，說明水體鹽度逐漸降低，代表中心膏鹽巖亞相向邊緣帶砂泥巖亞相轉變的沉積環境。

4)齒形。該類測井相表現為自然伽馬曲線幅度變化較大，曲線呈尖峰或較圓滑的指狀形態，頂底都為突變接觸(圖3d)。此種曲線特征對應巖性為膏(鹽)巖與泥巖間互，膏(鹽)巖段自然伽馬曲線值低，一般在10～30 API之間；密度中低值，一般小于2.2 g/cm3；電阻率曲線高值；泥巖段自然伽馬曲線高值，一般大于90 API；密度中高值，大于2.4 g/cm3；中子高值，大于10.0%；電阻率曲線中低值。齒狀形態中膏(鹽)巖單層厚度一般小于3 m，說明沉積時湖水咸淡變化頻繁，干旱與濕潤氣候交替出現。

a. 箱形；b. 漏斗形；c. 鐘形；d. 齒形；e. 平直形。

5)平直形。此類測井相在含鹽層系頂部較為常見，伽馬曲線形態平滑—較平滑、高值(圖3e)，大于100 API；密度中高值，一般大于2.5 g/cm3；中子高值，大于25%；電阻率曲線低值。對應的巖性多為泥巖，夾膏質、粉砂質和鈣質條帶，屬于低能靜水沉積環境。

2.3 地震相標志

含鹽層系密度低，孔隙不發育，地震波傳播速度與碎屑巖差異明顯(圖4)。進一步分析發現，含鹽層系中不同的巖性組合在地震剖面上具有不同的反射特征，通過井的地震剖面可以看出，研究區主要發育3種地震相(圖5)。

1)平行狀。此類反射特征主要發育在低洼區域，如陳家莊—上白塘次洼，該區屬于湖盆中心，水體安靜，咸化程度最高，沉積物分異度相對較高，成層性也較好[34]，該區以鹽坪微相為主，多期次鹽巖縱向疊置，橫向成層分布。同時，因石鹽巖密度低，平均為2.08 g/cm3，速度平均為4 450 m/s，與圍巖具有較強的波阻抗差異，所以，在地震剖面上石鹽巖表現為強振幅、高連續平行—亞平行反射結構。平行狀地震相在單井上巖性主要為灰白色石鹽巖、鈣芒硝質鹽巖及灰白色含膏鹽巖，夾薄層棕紅色泥巖或灰色含膏泥巖，測井曲線整體表現為高幅箱形和齒化箱形。碎屑巖中平行狀地震相主要發育在濱淺湖區域，水體條件弱，沉積環境穩定，沉積物均勻垂向加積，同石鹽巖平行狀地震相相比，碎屑巖平行狀地震相中地震反射強度要弱得多，同向軸弱連續，在厚層泥巖段甚至表現為空白反射，主要為分布均勻的薄砂巖和厚層泥巖互層。

2)雜亂丘狀。主要發育在水下隆起區域，如東崗低拱，該區水體較淺，波浪作用強，成層性差，在地震剖面上表現為中等—強振幅圖(圖5)；同時，因鹽巖具有較強的可塑性，極易發生揉皺變形和“鹽流動”現象[10]，地震同向軸表現為丘狀不連續—雜亂反射特征。結合R9井測井相(圖5)，發現沉積物類型多樣，巖性主要為灰黑色塊狀鹽巖、灰色泥質灰巖、紫紅色泥巖，測井曲線形態表現為漏斗形。碎屑巖中雜亂丘狀地震相主要發育在水體較淺的環境中，反映沉積物在搬運過程中快速卸載，同向軸具不規則、連續性差的反射特征，中—強振幅，多發育在近岸水下扇、沖積扇環境中，巖性顆粒較粗，主要為粗砂巖、細礫巖。

3)舌形孤立狀。在湖盆邊緣靠近茅山推覆帶區域，該區屬于沉積過渡區域，在地震上表現為短軸、中—弱振幅、連續性差的反射特征，含鹽層系內部同向軸不連續，整體呈舌形孤立狀，具有陣發性重力流成因特征[35]。結合J10井測井相，發現舌形孤立狀地震相在巖性上混雜特征明顯，主要巖性為粉砂巖、泥質粉砂巖，夾少量鹽巖，測井曲線形態表現為齒形。碎屑巖中舌形孤立狀地震相主要發育在濱淺湖環境中，水動力條件不穩定，物源供給有限，在地震剖面上弱振幅，同向軸有反射終止和分叉現象，波動起伏小，連續性差，橫向范圍比地層厚度大，反映弱水流沉積，巖性主要為厚層泥巖夾少量細砂巖和粉砂巖。

圖4 金壇儲氣庫阜寧組四段不同巖性密度與速度交會圖

圖5 金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系地震反射特征

3 沉積相類型及分布特征

3.1 沉積相類型

通過對2口取心井的巖心觀察，結合測井相和地震相，認為研究區含鹽層系屬于鹽湖沉積產物，可識別出中心膏鹽巖、過渡帶碳酸鹽巖、邊緣帶砂泥巖3種亞相，7種微相(表2，圖6)。

3.1.1 中心膏鹽巖亞相

1)鹽坪。研究區鹽坪微相主要分布在陳家莊—上白塘次洼，該區受盆地周緣水流影響較小，陸源碎屑少，地勢低洼，水體受限。巖性以石鹽巖、含泥鹽巖及泥質鹽巖為主，研究區鹽坪微相中石鹽巖多被有機質浸染而成灰黑色，玻璃光澤或油脂光澤，以塊狀和韻律層理為主，自然伽馬曲線多呈箱形(圖6)，鹽坪微相在含鹽層系中段廣泛發育，厚度變化較大，在洼陷中心部位最厚，向兩端減薄尖滅。

表2 金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系沉積相類型

2)膏坪。膏坪主要發育在湖盆內部相對低洼的地區，該區屬浪基面以下的靜水沉積環境，氣候干旱，水體循環受限，蒸發作用強烈，膏坪常與鹽坪共生，巖性主要為灰色或灰白色石膏巖，含少量無水芒硝和鈣芒硝，沉積構造以塊狀和透鏡狀層理為主。平面上主要分布在陳家莊—上白塘次洼邊緣地區，縱向上主要分布在含鹽層系頂底部，厚度為6.0～30.0 m，平均為15.6 m。膏坪微相在測井曲線上表現為自然伽馬曲線低值，形態整體表現為箱形或齒化箱形(圖6)。

3.1.2 過渡帶碳酸鹽巖亞相

1)灰云坪?；以破褐饕l育在東崗低拱附近的淺水地帶，該區受地勢阻隔，湖水循環受到一定的限制，與外界交換不暢，水體能量弱?；以破簬r性主要為白云巖、灰質云巖、膏質云巖，偶夾云質灰巖和灰巖，水平層理發育，灰云坪巖性不純，質地較脆，晶間孔發育，局部發育溶蝕孔、縫，在測井曲線上表現為自然伽馬曲線中低值，多呈小幅箱形(圖6)。

Rs.淺側向電阻率。

2)泥灰(云)坪。泥灰(云)坪縱向上主要分布在含鹽層系的頂、底部，平面上主要發育在湖盆邊緣靠近茅山高地的局限或半局限靜水環境中，該區水體周期性淡化，鹽度較低，巖性以深灰色泥質灰巖為主，夾薄層泥質云巖，發育水平層理、塊狀層理，見紋層狀泥質條帶和縫合線構造，自然伽馬曲線值較大，多呈漏斗形(圖6)。

3.1.3 邊緣帶砂泥巖亞相

1)含鹽(膏)泥坪。含鹽(膏)泥坪主要發育在湖盆邊緣濱岸帶較淺水成鹽區，水體鹽度整體較低，沉積的鹽(膏)巖晶粒細小，薄而質雜，多為灰黑色，薄層狀，少數條帶狀。含鹽(膏)泥坪巖性以含鹽泥巖為主，含少量含膏泥巖和鈣芒硝質泥巖，在自然伽馬曲線上表現為低幅背景下的齒形高值(圖6)。

2)泥坪。泥坪微相主要發育在湖盆邊緣低能的弱水動力環境中，處于湖水洪水面與枯水面之間，偶爾會暴露出水面，沉積巖性粒度較細，以白云質泥巖、鈣質泥巖、泥巖為主，多發育水平層理，見泥裂構造，泥坪微相在自然伽馬曲線上表現為低幅高值，平直形(圖6)。

3)灘砂。灘砂微相主要發育在湖盆邊緣靠陸一側的淺水地區，受陸源物質供給影響，主要巖性為泥質粉砂巖和鈣質粉砂巖，常呈條帶狀夾雜在泥巖之間，見緩波狀或波狀層理，研究區灘砂微相發育較少，在自然伽馬曲線上表現為齒形低值(圖6)。

3.2 分布特征

金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系自下而上構成一個完整的沉積旋回，縱向上具有多期成鹽、咸淡周期性交替等特點。在單井層序特征及沉積特征分析的基礎上，將阜寧組四段含鹽層系劃分為3個亞段(圖7)，不同層段內含鹽層系在縱向和平面上的演化規律如下。

含鹽層系沉積早期(SQ1)，即鹽下硫酸鹽-碳酸鹽亞段沉積時期(圖8a)，該時期氣候由潮濕逐漸演變為干旱，主要發育過渡帶碳酸鹽巖亞相和邊緣帶砂泥巖亞相，TST(湖侵體系域)由短期湖侵形成的向上加深的四級旋回組成，主要發育泥坪微相；HST(高位體系域)時期湖平面下降，蒸發作用較強，發育過渡帶碳酸鹽巖亞相，主要沉積泥灰(云)坪、含鹽(膏)泥坪、泥坪等微相。平面上(圖8a)，在湖盆邊緣R6井以西地區，水體鹽度低，鹽類礦物不發育，主要發育邊緣帶砂泥巖亞相，東部主要為泥坪、灰云坪微相；在湖盆中心JK10-1井區，水體咸化程度較高，發育中心膏鹽巖亞相，主要發育鹽坪微相，該時期鹽巖厚度較薄，在10.30～31.10 m之間，平均18.31 m，在JK7-11井區鹽巖厚度最大，向四周鹽層厚度減薄。

含鹽層系沉積中期(SQ2)，對應中部鹽巖亞段(圖7)，該時期氣候持續干旱，湖水濃縮，主要發育中心膏鹽亞相夾邊緣帶砂泥巖亞相。底部TST整體屬低能沉積，灰云坪、泥灰(云)坪微相發育，巖性主要為灰巖、泥質灰巖，以齒形為主；HST由眾多向上變淺的四級旋回疊置組成，箱形或齒化箱形，縱向上構成一個進積—加積序列。平面上(圖8b)，研究區主要發育中心膏鹽巖亞相，以鹽坪微相為主，在湖盆邊緣發育膏坪微相。該時期鹽坪微相廣泛發育，厚度較大，在153.50～198.99 m之間，平均175.60 m，在JK10-1、JK5-6等井區為鹽湖沉積中心，石鹽巖厚度最大，向四周減薄，在研究區周邊零星發育灰云坪、含鹽(膏)泥坪和泥坪微相。

含鹽層系沉積后期(SQ3)，對應鹽上硫酸鹽-碳酸鹽亞段(圖7)，該時期氣候由干旱向濕潤演變，湖平面快速上升，水體淡化，主要發育TST。該時期主要發育泥坪、灰云坪、泥灰(云)坪等微相(圖8c)，石鹽巖不發育。

4 含鹽層系沉積控制因素

4.1 古地貌

研究區古地貌具有“一隆兩洼” 構造格局：西部紫陽橋—倪巷淺洼、東部陳家莊—上白塘次洼和夾于二者之間的東崗低拱，疊合古地貌圖和鹽巖厚度等值線圖(圖9)，發現含鹽層系沉積特征受古地貌控制明顯，古地貌條件決定盆地周緣淡水補給程度，從而控制含鹽層系沉積微相類型及分布。

西部紫陽橋—倪巷淺洼緊鄰茅山推覆帶，陸源碎屑多，淡水補給量大，鹽巖不發育，如R6井位于該區湖盆邊緣，發育邊緣帶砂泥巖亞相，沒有鉆遇鹽層。中部東崗低拱受古隆起影響，在一定程度上抑制了西部陸源碎屑向湖盆內部作長距離搬運，平面上越靠近物源區鹽巖越不發育，厚度越?。煌瑫r由于該區水體經常淡化，沉積的鹽巖相對薄而質雜，泥質體積分數相對較高，縱向上鹽巖、泥灰巖與泥巖互層，橫向上鹽巖分布不穩定，逐漸向西部、北部尖滅。東部陳家莊—上白塘次洼遠離西部物源，陸源碎屑供給較少，是湖盆沉積沉降中心，主要發育鹽坪微相，該區沉積鹽巖較厚，在170.00～280.00 m之間，平均為198.32 m，泥巖夾層少。

SQ1. 沉積早期；SQ2. 沉積中期；SQ3. 沉積后期；HST. 高位體系域；TST. 湖侵體系域。

4.2 水體開放程度

水體開放程度作為化學沉積最重要的影響因素之一，直接決定湖盆水體類型及水體交換情況[36]。阜寧組四段沉積早期，金壇盆地處于斷陷湖盆階段，湖盆沉降，受四周高地阻隔，水體循環受限，開放程度逐漸減弱，縱向上整體表現為逐漸變淺的水退沉積序列，由邊緣帶砂泥巖亞相—過渡帶碳酸鹽巖亞相—中心膏鹽巖亞相轉變(圖10a)，巖性由鹽度低的巖性逐漸過渡為鹽度高的巖性轉變。

a. SQ1時期；b. SQ2時期；c. SQ3時期。

阜寧組四段沉積晚期，研究區總體表現為坳陷沉積特征，東北部與蘇北濱淺海直接連通，水體淡化，開放程度逐漸增大，在膏鹽巖之上依次沉積碳酸鹽巖、砂泥巖。整體表現為逐漸變深的水進沉積序列，沉積巖性從鹽度高的巖性逐漸過渡為鹽度低的巖性(圖10b)，縱向上沉積序列表現為中心膏鹽巖亞相—過渡帶碳酸鹽巖亞相—邊緣帶砂泥巖亞相。

4.3 湖平面變化

湖平面變化對含鹽層系沉積特征控制明顯。一方面，湖平面通過控制沉積環境從而控制含鹽層系在平面上的相態展布。通過分析含鹽層系中泥巖樣本的硼元素含量，利用科奇公式計算古鹽度[37]，發現不同研究區古鹽度呈規律變化，即自沉積中心向外古鹽度逐漸降低。陳家莊—上白塘地區古鹽度超過40.0‰，屬于超咸水沉積環境，該區沉積厚層狀石鹽巖，屬于中心膏鹽巖亞相；在東崗低拱地區，古鹽度分布在26.8‰～38.5‰之間；平均為32.4‰，為咸水沉積環境，該區主要發育泥灰巖、膏質云巖等，屬于過渡帶碳酸鹽巖亞相；再往外紫陽橋--倪巷淺洼到湖盆邊緣，古鹽度值最低，多小于15.0‰，為淡水—微咸水沉積環境，蒸發巖不發育，屬于邊緣帶砂泥巖亞相。金壇地區鹽巖主要圍繞盆地沉積中心呈環帶狀分布，在平面上隨沉積環境變化向四周減薄尖滅，不斷相變。

圖9 金壇儲氣庫阜寧組四段古地貌與鹽巖厚度疊合圖

另一方面，湖平面周期性上升和下降，在巖性剖面上表現為泥巖類、碳酸鹽巖類和石鹽巖類交替出現[38]，研究區含鹽層系自下而上構成一個較完整的成鹽旋回，依次經歷湖退鹽類凝聚期、枯水鹽類富集期、水進水體淡化期(圖11)。湖退鹽類凝聚期，即阜寧組四段沉積早期(SQ1)，氣候開始變得干旱，湖平面降低，湖水咸化，該時期以泥巖和碳酸鹽巖沉積為主；在枯水鹽類富集期(SQ2)，氣候干旱，蒸發作用強烈，湖水鹽度不斷增加，鹽巖開始大量沉積，同時，伴隨水體溶液反復出現淡化作用，在厚層鹽巖內部常夾雜淡化巖(含泥鹽巖、無水芒硝質鹽巖、泥巖)；水進水體淡化期(SQ3)，即阜寧組四段沉積末期，氣候濕潤，降雨量增加，湖平面上升，大量碎屑物質的注入，造成湖水鹽度不斷降低，不利于鹽巖的沉積。

a. 逐漸咸化沉積序列； b. 逐漸淡化沉積序列。

5 含鹽層系成鹽模式

金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系垂向沉積演化具有一定的規律性，自下而上構成一個完整成鹽旋回，水體環境整體表現為淡化—濃縮—淡化過程[39]。通過對阜寧組四段含鹽層系沉積相特征和演化規律綜合分析，在沉積控制因素分析基礎上，認為研究區含鹽層系存在局限型和廣覆型2種成鹽模式，2種模式垂向上完整或不完整疊加形成厚層含鹽層系。

局限型成鹽模式見圖12a，其主要發育在阜寧組四段沉積早期，該時期氣候逐漸干旱，湖平面不斷降低，湖盆蒸發量大于補給量，水體鹽度開始增加，由淡水湖相向鹽湖相轉變。該成鹽演化模式可分為3個階段：早期湖盆沉降，氣候濕潤，在靠近物源區茅山高地的紫陽橋—倪巷淺洼地區，有陸源碎屑供給，沉積砂泥巖，在地貌相對較低的紫陽橋—倪巷淺洼和陳家莊—上白塘次洼，水體較深，沉積深色的泥巖、膏質泥巖，在古地貌相對較高的東崗低拱地區，沉積灰質泥巖、泥灰巖；中期相對湖平面開始下降，湖水濃縮，鹽度增高，在洼陷區發育膏質碳酸鹽巖、石膏巖、石鹽巖沉積，隆起區發育鹽質碳酸鹽巖沉積，湖盆邊緣發育砂泥巖沉積；晚期蒸發作用強烈，湖水鹽度較高，高鹽度的湖水由淺水區流向湖盆中心深水區[40]，在紫陽橋—倪巷淺洼和陳家莊—上白塘次洼區域沉積鹽巖，東崗低拱發育鹽質碳酸鹽巖，湖盆邊緣發育泥灰坪。局限型成鹽模式中鹽巖分布范圍局限，集中發育于古地貌低洼區，單層鹽巖厚度也相對較薄。

廣覆型成鹽模式見圖12b，其主要發育在阜寧組四段沉積中期，該時期湖盆閉塞，氣候干旱，強烈的蒸發作用導致湖水不斷濃縮，主要發育局限鹽湖相。該成鹽演化模式也分為3個階段：早期湖水鹽度相對較低，在湖盆邊緣靠近物源區有零星碎屑巖沉積，以泥巖為主，砂巖分布局限，泥灰坪分布范圍較廣，在湖盆洼陷區發育鹽質泥巖，低隆區發育灰質泥巖；中期湖水鹽度增加，低洼區發育鹽質膏巖及鹽巖沉積，低隆區發育鹽質碳酸鹽巖沉積，湖盆邊緣發育碳酸鹽巖沉積，泥灰坪和砂泥巖分布范圍進一步變??；晚期湖水鹽度最高，超過石鹽析出臨界飽和度，在低洼區和隆起區均廣泛發育石鹽巖，湖盆邊緣發育鹽質碳酸鹽巖沉積，砂泥巖和泥灰坪分布局限。廣覆型成鹽模式中鹽巖分布范圍較大，鹽巖厚度受古地貌控制差異明顯，在湖盆中心區域厚度最大，往四周減薄。

圖11 金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系沉積特征和古環境變化

a. 局限型成鹽模式；b. 廣覆型成鹽模式。

6 結論

1)金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系巖石類型多樣，可劃分為石鹽巖、硫酸鹽巖、碳酸鹽巖、粉砂巖、泥巖5種類型，發育6種層理構造和2種化學成因沉積構造，具有箱形、鐘形、齒形、漏斗形及平直形5種測井相特征，發育平行狀、雜亂丘狀、舌形孤立狀3種地震相特征。

2)金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系屬于鹽湖沉積，可劃分出中心膏鹽巖、過渡帶碳酸鹽巖、邊緣帶砂泥巖3種亞相，鹽坪、膏坪、灰云坪、泥灰(云)坪，含鹽(膏)泥坪、泥坪、灘砂7種微相。縱向上可劃分3個層序，不同層序內部鹽巖沉積特征和分布規律各異。

3)金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系沉積控制因素包括古地貌、水體開發程度和湖平面變化等，古地貌控制含鹽層系沉積微相類型和分布特征，水體開放程度控制沉積序列演化和巖性組合，湖平面變化控制含鹽層系沉積分布和發育規律。

4)金壇儲氣庫阜寧組四段含鹽層系存在局限型和廣覆型兩種成鹽模式，每種模式包含3個演化階段，不同成鹽模式中鹽巖的演化規律和分布范圍不同，局限型成鹽模式中鹽巖分布局限，集中分布在低洼區，廣覆型成鹽模式中鹽巖分布范圍較大，低洼區和隆起區都廣泛發育。