麗水凹陷古新統沉積相研究新認識*

孫中強 陳志豪 申雯龍 史江龍 劉龍龍 張金亮 葉丹丹 李奕信

(1. 嶺南師范學院地理科學學院 廣東湛江 524048； 2. 中海石油(中國)有限公司上海分公司 上海 200335；3. 中國石油勘探開發研究院西北分院 甘肅蘭州 730020； 4. 北京師范大學地理科學學部 北京 100875)

麗水凹陷位于東海陸架盆地西南部，前人沉積地質等方面不少研究表明該凹陷具備形成大中型油氣田的條件[1-2]。而在實際勘探開發過程中對古新統沉積體系類型的認識還存在爭議。侯國偉 等[3]通過對鉆井巖心、構造及物源供給等分析，認為麗水凹陷明月峰組下段發育低位扇，主要分布于海相低位體系域中，其形成過程受控于沉積環境、斷裂坡折帶和沉積層序等因素。王存武 等[4]通過對巖心、測井、地震、古生物與構造等沉積因素的分析，提出麗水凹陷古近系明月峰組發育三角洲、扇三角洲、重力流及海洋體系等4種主要沉積體系，東緣陡坡區域以扇三角洲發育為主，西緣緩坡區域主要發育三角洲及受次級斷層控制的滑塌重力流。王紅巖 等[5]認為麗水凹陷西次凹古新統明月峰組下段發育遠岸水下扇，為該區沉積厚度大、物性好、含油氣性活躍的優質儲層。可見針對麗水凹陷古新統沉積相還缺乏較為統一的認識。

本次在前人研究基礎上，通過巖心觀察和描述、薄片鑒定、地震、遺跡化石鑒定以及沉積層序刻畫等多種分析手段，對麗水凹陷古新統沉積相進行了系統研究，確定了麗水凹陷古新統不同物源體系下的沉積體系類型，研究結論可為勘探有利區的篩選提供沉積方面的參考。

1 地質概況

東海陸架盆地位于中國東海大陸架，西鄰閩浙隆起，東為釣魚島隆褶帶，總體呈北東-南西向展布[6]。麗水凹陷是在中生代殘留盆地基底上發育起來的具有典型的新生代東斷西超特點的斷陷盆地[7-8]，整體位于東海陸架盆地的西南部，西鄰閩漸隆起區，北接錢塘凹陷和漁山隆起，東部以雁蕩凸起為界與福州凹陷相隔，具體可分為五個次級構造單元：麗水西次凹、麗水東次凹、靈峰凸起、麗水南次凹和麗水南凸起(圖1a)[6]。凹陷主要受北東-南西向的多級斷裂系統控制，本次研究區主要分布于麗水東西次凹和靈峰潛山附近。目前，研究區共有18口鉆井，主要位于西次凹、東次凹和靈峰潛山附近(圖1b)。

圖1 麗水凹陷構造位置圖(a)和麗水凹陷主要井位(b)Fig.1 Location of Lishui sag(a) and well positions of Lishui sag(b)

麗水凹陷構造地質背景與東海陸架盆地保持一致，大致可分為5個構造演化階段包括：晚白堊世的初始斷陷階段，晚白堊世末期至古新世的強斷陷階段，古新世末期斷-拗轉換階段，始新世早期至末期的拗陷階段和新近紀至第四紀的區域沉降階段[9-14](圖2a)。鉆井資料表明凹陷的基底為中生代噴出巖、侵入巖與中元古代變質巖，目前鉆遇的沉積地層由老到新主要有白堊系、古近系、新近系與第四系[10-14]。本次研究的目的層位主要為古近系古新統的月桂峰組、靈峰組和明月峰組地層，其中靈峰組和明月峰組各分為上段和下段(圖2b)。

圖2 麗水凹陷構造演化史剖面與地層柱狀圖(據張田、侯國偉 等[8,11]修改)Fig.2 Tectonic evolutionary history sections and sequence stratigraphic chart of Lishui sag (modified according to Zhang, Hou， et al.[8,11])

2 沉積物源分析

物源是沉積體系發育的基礎，本次研究利用重礦物ZTR指數(穩定重礦物/透明重礦物)分析目的層位物源方向，同時對重礦物的組合特征進行了分析[10]，通過對麗水凹陷80個樣品的鑒定和統計分析可知，古新統砂巖中發育20余種類型的重礦物，其中鋯石、電氣石、石榴子石、綠簾石、金紅石及重晶石為主要組合，不同礦物含量變化較大。ZTR指數分析表明：井I為0.77，井C為0.8，井F為0.84，井B為0.87，井D為0.87，井E為0.96，穩定重礦物的含量從閩浙隆起和雁蕩山凸起向凹陷逐漸增大，由此可見麗水凹陷物源主要來自東部的雁蕩山凸起，閩浙隆起的西北部和西南部(圖3)。

針對麗水凹陷這樣的少井地區，可參考地震剖面反射特征推斷古水流方向，分析物源方向。麗水凹陷地震內部反射特征可見明顯的平行、發散、前積等反射結構和透鏡狀、丘狀等形態，其中前積和透鏡狀等反射可指示古水流前進方向，并將其投影到玫瑰花圖中，玫瑰花圖中不同象限方向可指示沉積物堆積方向[15]，圖4A—A′、B—B′、C—C′剖面均可見明顯的前積反射，表明古新統古水流來自東部雁蕩山凸起和閩浙隆起的西北、西南方向，透鏡狀反射指示河道可能存在，指示明月峰和靈峰組古水流來自西北方向(圖4D—D′)，據此，將84條地震剖面反射特征的方位平面投影繪制玫瑰花圖，側面驗證研究區物源主要來自閩浙隆起西北部和西南部及雁蕩山凸起(圖4)。

圖3 麗水凹陷古新統重礦物ZTR指數平面分布圖Fig.3 Distribution of Paleocene heavy mineral ZTR index in Lishui sag

圖4 麗水凹陷古新統地震反射特征Fig.4 Seismic reflection characteristic of Paleocene in Lishui sag

3 沉積相類型

綜合多方面相標志，認為麗水凹陷古新統西北部物源方向主要發育浪控三角洲，西南物源方向和東部物源方向主要發育河控三角洲。

3.1 浪控三角洲

3.1.1巖石學特征

研究區古新統西北部物源區沉積巖石類型以巖屑砂巖和長石巖屑砂巖為主，少量長石砂巖和巖屑長石砂巖(圖5a)。從不同層位分析：明月峰組砂巖以巖屑砂巖、長石巖屑砂巖為主(圖5b，井C、E、F、G、H、J)；靈峰組以巖屑砂巖和長石巖屑砂巖為主(圖5c，井C、E、F)；西北部物源區未鉆遇月桂峰組地層。依據砂巖類型可知麗水凹陷古新統沉積物總體上石英含量中等，巖屑占據次要組分，反映巖石礦物組分中穩定礦物組分石英經較近距離的搬運后受波浪水動力的淘洗得以保留，巖屑組分雖經歷波浪水動力作用，但由于物源距離可能較近，使得其保留一定的含量，符合浪控沉積特征。

圖5 麗水凹陷古新統砂巖類型三角圖Fig.5 Triangular plot of Paleocene sandstone types in Lishui sag

3.1.2巖心微相

典型的巖心沉積構造是沉積相類型確定的直接依據。如海相和湖相沉積具有相似之處，二者均可發育浪控濱岸沉積體系，常見有沖刷面、槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理、沙紋層理等多種沉積構造；規模巨大的海灘交錯層和風暴交錯層，則是海相沉積的典型特征；青魚骨狀交錯層和潮汐黏土層構造，是潮汐沉積的重要標志[16]。

研究區鉆井巖心發育多種典型沉積構造，如井G明月峰組發育突變面、塊狀層理(圖6，a1～a2)，井H靈峰組發育有平行層理、變形層理、波狀層理、透鏡狀層理及沙紋層理等(圖6，a3～a7)，為典型浪控濱岸沉積構造，且在各井段均有發育，未見典型的潮汐沉積構造。

圖6 麗水凹陷古新統巖心典型沉積構造Fig.6 Paleocene core typical sedimentary structures of Lishui sag

在沉積構造識別的基礎上，麗水凹陷古新統共劃分出7種巖石相：細粒至粗粒塊狀層理砂巖相(Sm)，細粒至粗粒交錯層理砂巖相(St)，細粒至中粒板狀層理砂巖相(Sp)，極細粒至細粒沙紋層理砂巖相(Sr)，極細粒至細粒平行層理砂巖相(Sh)，水平層理粉砂巖和泥巖相(Fl)，塊狀層理泥巖相(Fm)，不同的巖石相組合構成了不同沉積相帶的沉積序列，這是沉積相分析的關鍵相標志[17-21]。

研究區D井明月峰組2 285～2 290 m層段，自下而上識別出Sr、Sp、Sr和St;E井明月峰組2 248.5～2 258.2 m，自下而上識別出Sm和St；E井2 289.5～2 294.2 m和2 295.1～2 296.6 m，識別出Sm、Sr、Sm，均具有厚層、連續沉積和多種沉積構造特征，指示浪控砂壩沉積序列(圖7)。E井明月峰組2 258.2～2 259.8 m，發育Fl和Fm，2 286～2 289.5 m和2 294.2～2 295.1 m，主要為Fm沉積，具有細粒泥質沉積夾薄層粉細砂沉積特征，為壩間灣沉積(圖7)。

注：M—泥巖；Ss—粉細砂巖；Fs—細粒砂巖；Ms—中粒砂巖；Cs—粗粒砂巖；G—砂礫巖。圖7 麗水凹陷古新統巖心微相Fig.7 Core microfacies of different formations in Paleocene of Lishui sag

3.1.3測井相

測井曲線的不同特征可以輔助判別沉積微相。通過對自然伽馬(GR)、聲波時差(AC)和電阻率(RD)曲線的形態、變化幅度和齒化特征進行對比分析可知：西次凹測井識別出連續箱型-中高幅度-中等齒化(明月峰組，井E、L)、箱型-中高幅度-中等齒化(明月峰組，井H、E)、箱型-中高幅度-深度齒化(月桂峰組，井F、K)和箱型-中等幅度-深度齒化(靈峰組，井J、K)4種測井相，指示巖性中細粒、受一定程度擾動、厚度不一且較連續的砂巖沉積，為浪控砂壩沉積，指型-中等幅度-深度齒化(靈峰組，井L、K)和指型-中等幅度-中等齒化(靈峰組，井F、K)2種測井相，指示薄層、細粒沉積，為席狀砂沉積，順直型-低幅-中等齒化測井相(明月峰組，井F、K)，指示砂壩間泥巖沉積(圖8)。通過典型測井相的劃分可以較為有效地識別砂泥巖變化，輔助劃分沉積微相。

3.1.4單井沉積序列

單井沉積序列刻畫主要從測井、巖性、沉積構造等方面進行，有效識別不同沉積相的沉積特征。此外，生物活動形成的生物遺跡可反映不同的沉積環境，進而輔助判別沉積相[22-23]，遺跡種屬和生物擾動指數是生物遺跡分析的重要方面，生物擾動指數等級從 0(無生物擾動)到6(完全生物擾動)，指示生物遺跡豐度[22,24-25]。

西次凹E井明月峰組由老到新發育沙紋層理細砂巖、淺灰色波狀層理泥巖、灰色塊狀層理和沙紋層理細砂巖、深灰色泥巖、淺灰色—深灰色泥巖夾薄層粉細砂巖、灰色交錯層理細砂巖、灰色—深灰色泥巖含砂質條帶等巖性，自然伽馬曲線高低值特征與巖性發育相匹配，總體上發育大段質地較純砂巖。此外，該井靈峰組發育少量的生物遺跡化石，主要有石針跡和根跡，井E偶見生物擾動，以1級為主，出現在明月峰下段，說明生物種屬較少，活動強度較低，側面反映當時的環境可能不適合生物生存或生物遺跡在浪控環境下反復淘洗難以保存(圖9)。

3.1.5地震反射特征

少井或無井地區沉積相研究可借助地震沉積學分析方法進行，地震反射特征是沉積相確定的重要參考依據[26-27]。研究區地震剖面的內部反射特征主要表現為：弱到強振幅均有出現，斜坡帶和古新統上部地層連續性較好，靠近斷層附近連續性較差，內部結構可見明顯的平行、發散等反射結構，偶見透鏡狀、丘狀等形態，其中過K井和H井的剖面E—E’顯示明顯的透鏡狀和丘狀反射形態，推測為相對獨立的砂體分布，符合浪控三角洲砂壩沉積形態特征(圖10E—E’)，此外，H井沉積序列剖面顯示的巖心沉積特征和地震反射特征可以較好的對應。

3.2 河控三角洲

3.2.1巖石學特征

研究區古新統西南物源區和東部物源區巖石類型以巖屑砂巖為主，少量長石巖屑砂巖(圖5a)，其中明月峰組砂巖以巖屑砂巖為主，少量長石巖屑砂巖(圖5b，井C)，靈峰組以巖屑砂巖為主(圖5c，井C)，月桂峰組以巖屑砂巖為主，少量長石巖屑砂巖(圖5d，井C、I)。巖石類型中石英含量有所降低，巖屑占據次要組分，與其水動力分選、改造不強和距離東部雁蕩山凸起較近有關，西南物源區的巖石類型則和全區基本一致，符合河控沉積特征。

圖8 麗水凹陷古新統測井相特征Fig.8 Paleocene logging facies characteristic of Lishui sag

圖9 麗水凹陷E井明月峰組沉積特征柱狀圖Fig.9 Sedimentological signatures of Mingyuefeng Formation in Well E of Lishui sag

3.2.2巖心微相

西南和東部物源區鉆井巖心同樣發育多種典型沉積構造，如西南物源區C井的靈峰組地層發育交錯層理、塊狀層理、平行層理等(圖6，b1～b3)，月桂峰組發育粒序層理、沖刷面、透鏡狀、波狀層理等(圖6，b4～b7)，西南物源區的B井月桂峰組發育斜層理、沖刷面(圖6，b8)，靈峰組發育交錯層理、局部泥巖碳化(圖6，b9～b10)，東部物源區I井月桂峰組地層發育突變面、槽狀交錯層理、粒序層理、沙紋層理(圖6，b11～b14)，明月峰組地層發育變形層理、波狀層理及透鏡狀層理等(圖6，b15～b17)。以上各井沉積構造中未見典型的潮汐沉積構造，泥巖碳化和沖刷面、交錯層理等沉積構造顯示較為明顯的河控沉積特征。

圖10 麗水凹陷浪控三角洲前緣(E—E’)和河控三角洲前緣(F—F’)地震反射特征Fig.10 Seismic reflection characteristic of wave-dominated deltas front(E—E’)and fluvial-dominated delta front(F—F’)deposits in Lishui sag

西南物源區和東部物源區古新統地層在沉積構造識別的基礎上劃分出7種巖石相。西南物源區C井月桂峰組3 758～3 764 m，自下而上識別出Sm、Fl、St、Sm、St、Sm、Fm、St、Sm，顯示為多個分流河道的疊置，分流河道之間夾泥質沉積；C井靈峰組3 338.8～3 344 m，自下而上識別出Fm、Sr、Sm、Sr和Fm，指示三角洲前緣砂壩沉積序列；C井靈峰組3 147.2～3 153.0 m，自下而上識別出Fl、Sm、Fm和Sm，Sm指示席狀砂沉積特征，Fl及薄層Sm、Fm互層則指示分流間灣沉積(圖7)。東部物源區I井月桂峰組3 640.0～3 643.8 m，自下而上識別出Fm、Sm、Sr、St、Sr、St、Sh、和St，不同的巖石相組合顯示疊置分流河道，底部Fm為泥質沉積；I井月桂峰組3 643.8～3 647.8 m，自下而上識別出Fl、Fm、St、Sr、St和Fm，砂質沉積顯示逆序特征，為前緣河口砂壩沉積，頂底為泥質沉積；I井明月峰組2 772.2～2 776.3 m，主要識別出Sm和Fm，Sm為席狀砂沉積，Fm為分流間灣泥質沉積(圖7)。

3.2.3測井相

測井相分析表明，西次凹識別出箱型-中高幅度-深度齒化(月桂峰組，井C)、連續箱型-中高幅度-中等齒化(月桂峰組，井B)和箱型-中高幅度-中等齒化(靈峰組，井B)3種典型測井相，具有連續砂巖、多層序疊置特征，指示分流河道沉積，鐘型-中高幅度-深度齒化(靈峰組，井C)和漏斗形-中高幅度-中等齒化(月桂峰組，井B)2種典型測井相，為較厚層砂巖沉積特征，指示砂壩沉積，指型-中等幅度-中等齒化測井相(靈峰組，井C)，指示薄層席狀砂沉積，順直型-低幅-中等齒化測井相(靈峰組，井C)，指示河道間灣泥質細粒沉積(圖8)；東次凹識別出連續箱型-中高幅度-中等齒化(明月峰組，井A)、鐘型-中高幅度-中等齒化(明月峰組，井I)、箱型-中高幅度-深度齒化(明月峰組，井A)和箱型-中等幅度-深度齒化(明月峰組，井I)4種測井相，具備正韻律、多層序疊置特征，指示分流河道沉積，漏斗形-中高幅度-深度齒化測井相(月桂峰組，井I)，反韻律特征，指示河口砂壩沉積，指型-中等幅度-中等齒化測井相(靈峰組，井A)，具備薄層、細粒沉積，指示席狀砂沉積，順直型-低幅-中等齒化測井相(靈峰組，井I、M)，泥質沉積為主，指示分流間灣沉積(圖8)。

3.2.4單井沉積序列

西次凹D井靈峰組由老到新發育灰色波狀層理及透鏡狀層理砂泥互層、淺灰色塊狀層理細砂巖、淺灰色細砂巖夾泥質條帶、灰色交錯層理細-中砂巖、黑色泥巖夾透鏡狀砂巖、灰色粉砂巖夾泥質條帶或泥屑、灰色沙紋層理泥質粉砂巖、淺灰色至灰色塊狀層理細砂巖夾薄層深灰色泥巖，自然伽馬曲線高低值特征與巖性發育相匹配。該井靈峰組發育大量生物遺跡化石，主要有雙杯跡、通心粉管跡、節狀蛇形跡、古藻跡、漫游跡、根珊瑚跡、石針跡、羅塞尼跡、根跡等(圖11)。其中雙杯跡常移居海侵和過路面，也常見于分流河口壩、瀉湖和潮坪環境，通心粉管跡常見于海灘-上臨濱環境，節狀蛇形跡常見于砂坪、海灣、前濱-上臨濱環境，古藻跡可見于邊緣-整個海洋，漫游跡可見于非海相-深的遠濱，根珊瑚跡常分布于高能的臨濱-后濱，石針跡常見于砂坪-前濱、微咸-淺海、陸地、深海等環境，羅塞尼跡則出現在大陸邊緣-整個海洋，根跡既可以出現在大陸-河流-三角洲平原，也可以是上臨濱的海岸根系[22-23]。由此可見，這些生物遺跡種屬所常分布的沉積環境并不固定，依據遺跡化石分析沉積環境可作為一項輔助指標。該井生物遺跡擾動強度較高，0～6級分布不等，以2～5級為主，出現在月桂峰和靈峰組下段。高生物擾動強度主要出現在3 337～3 345 m、3 347 m等層段，以4～6級為主，生物擾動高強度一定程度上說明沉積時期或沉積后生物種屬豐富，活動劇烈(圖11)。

圖11 麗水凹陷C井靈峰組沉積特征柱狀圖Fig.11 Sedimentological signatures of Lingfeng Formation in Well C of Lishui sag

東次凹I井月桂峰組由老到新發育深灰色泥巖夾薄層砂巖、灰色交錯層理和沙紋層理粉砂巖、灰色交錯層理細砂巖、深灰色泥巖、灰色沙紋層理粉細砂巖、灰色交錯層理細砂至中粗砂巖，自然伽馬曲線高低值特征與巖性發育相匹配，砂巖層理部分層段出現反韻律層序。明月峰組由老到新發育薄層砂巖、灰色泥巖和薄層砂巖互層沉積。該井發育少量生物遺跡化石，主要有柱管跡、沙蠶跡、節狀蛇形跡、古藻跡、藻管跡、漫游跡等，生物擾動較均一，主要出現在月桂峰組和明月峰組上段，以1級為主且分布較為均勻(圖12)。

圖12 麗水凹陷I井明月峰組和月桂峰組沉積特征柱狀圖Fig.12 Sedimentological signatures of Mingyuefeng Formation and Yueguifeng Formation in Well I of Lishui sag

3.2.5地震反射特征

西次凹過B井地震剖面反射特征顯示弱到強振幅均有出現，古新統上部地層連續性較好，靠近潛山附近連續性較差，內部結構可見明顯的前積反射結構，說明可能存在三角洲沉積(圖10F—F’)，井B的鉆井沉積序列剖面和地震反射特征對應較好。

4 沉積體系展布

麗水凹陷古新統沉積受西北、西南和東部物源控制，浪控三角洲主要發育在西北部，規模大；河控三角洲主要發育在東部和西南部，規模相對較小(圖13)。自月桂峰組到明月峰組整體表現為海侵-海退環境[10]，兩種類型三角洲也隨水位和物源規模變化而有所不同。

4.1 月桂峰組沉積體系展布

月桂峰組西北部物源方向主要發育浪控三角洲沉積，以前緣沉積為主，主要位于西次凹緩坡帶，河流供屑能力稍弱，河口地區受到較強的波浪和沿岸流作用加之盆地地形及水動力條件影響，前緣沉積被改造而形成一系列條帶狀分布，與河口分離，呈北東-南西向的沿岸砂壩和席狀砂，分布于E、G、J井等區域(圖14)。西南物源方向發育河控三角洲沉積，分布于B、C井區域，此方向河流供給能力稍強，以分流河道、三角洲前緣和前緣席狀砂沉積為主。東次凹發育河控三角洲，以I、B、C井區域為代表，主要發育三角洲前緣沉積，部分層段為前三角洲沉積，巖性整體粒度中等偏細，分流河道、前緣砂壩、河口砂壩、席狀砂及分流間灣等沉積微相發育。

圖13 麗水凹陷古新統沉積模式[10,24,28]Fig.13 Sedimentary model of Paleocene in Lishui sag[10,24,28]

4.2 靈峰組沉積體系展布

靈峰組沉積體系的展布相較于月桂峰組規模有所縮小，浪控三角洲前緣沉積主要分布在西北部物源區，沉積砂體與河口分離，沿岸砂壩和席狀砂呈北東-南西向分布，但砂體規模較小，零星分布于J、K、G等井周邊(圖14)。河控三角洲主要發育在東部物源方向的斜坡帶和西次凹的西南物源方向，規模均有所縮小，東部物源區以A井為代表，以前緣席狀砂沉積為主，三角洲主體靠近雁蕩山凸起，西南物源區以B、C井為代表(圖14)。靈峰組砂體規模的縮小受沉積環境的影響較大，靈峰組沉積時期麗水凹陷相對海平面呈上升趨勢，沉積體系呈退積趨勢[9-10,23]。

圖14 麗水凹陷古新統沉積相平面分布Fig.14 Distribution of sedimentary microfacies of Paleocene in Lishui sag

4.3 明月峰組沉積體系展布

月桂峰組西次凹發育浪控三角洲，前緣沉積被改造成條帶狀，與河口分離，呈北東-南西向的沿岸砂壩和席狀砂，西南物源和西北部物源區均發育，受相對海平面下降的影響，砂體規模有所增大，明月峰組砂體縱向連續性好，可作為良好的油氣儲層[9-10,23]。河控三角洲主要發育于東部物源區的A、I井區附近，三角洲規模較小，井點以前緣沉積為主，三角洲主體靠近雁蕩山凸起。

5 結論

麗水凹陷古新統沉積體系發育受多物源控制，其中西北物源的浪控三角洲沉積，主要以浪控砂壩-席狀砂沉積為主，西南物源和東部物源的河控三角洲沉積，以前緣和前三角洲沉積為主。浪控三角洲主要分布于西次凹中北部，各層位均有分布，河控三角洲主要分布于東次凹，西次凹西南部的靈峰組下段和月桂峰組。不同沉積相分布為麗水凹陷古新統巖性-地層油氣藏的形成提供了良好的儲集砂體，是有利區帶篩選的基礎。