東營凹陷南部古近系沙四下亞段米蘭科維奇旋回驅動的湖盆環境演化與沉積響應

摘要：針對米蘭科維奇旋回驅動的濱淺湖環境演化及細粒物質沉積過程尚不明確的關鍵問題，以東營凹陷南部沙四下亞段濱淺湖細粒沉積巖為研究對象，綜合運用巖石學分析、孢粉和元素地球化學分析、頻譜和小波分析等手段，識別出穩定的米蘭科維奇旋回信號，揭示長、短偏心率及斜率周期共同驅動的濱淺湖環境演化及其對細粒物質沉積作用的控制。結果表明，在長、短偏心率負相位疊加引起的相對干旱期，季節性較弱且湖平面整體較低，淺水三角洲大面積發育，斜率升高引起的短暫湖平面上升將促使淺水三角洲向湖盆南緣周期性退積，導致水下分流河道微相的薄層粉細砂巖與灘席微相的厚層泥巖交替沉積；當淺水三角洲不發育時，濱淺湖環境中粉砂級沉積物供給不足，主要發育泥坪微相的厚層泥巖；而斜率升高引起的短暫濕潤氣候將觸發洪水事件，導致粉砂級細粒物質隨洪水進入湖盆，并在湖浪改造下堆積形成砂坪微相的薄層粉砂巖。在長、短偏心率正相位疊加引起的相對潮濕期，季節性較強且湖平面整體較高，季風作用下的沿岸流易于改造淺水三角洲砂體，導致濱淺湖環境主要發育灘壩沉積，斜率周期驅動的高頻湖平面波動將進一步引起灘脊微相的薄層粉砂巖與灘席微相的厚層泥巖頻繁更替。在長偏心率正（負）相位與短偏心率負（正）相位疊加引起的氣候過渡期，湖泊水位整體高于相對干旱期但低于相對潮濕期，季節性一般，斜率周期驅動的高頻湖平面波動主要引起河口壩微相的薄層粉砂巖與灘席微相的厚層泥巖交替沉積。

關鍵詞：米蘭科維奇旋回； 東營凹陷； 濱淺湖； 細粒沉積巖； 沉積環境

中圖分類號：TE 122"" 文獻標志碼：A" 文章編號：1673-5005（2025）02-0028-14

Environmental evolution and sedimentary response of lake basins driven by Milankovitch cycles in the lower sub-member of Member 4 of Paleogene Shahejie Formation， Southern Dongying Sag

LI Rongkun1， CAO Yingchang1， LIN Miruo1， WANG Yanzhong1， JIAO Hongyan²

（1.School of Geosciences in China University of Petroleum（East China）， Qingdao 266580， China;

2.Xianhe Oil Production Plant， Shengli Oilfield Company， SINOPEC，Dongying 257237， China）

Abstract：The evolution of sedimentary environments driven by astronomical cycle in shallow lakes， along with the depositional processes of fine-grained sediments， remains unclear. In this study， comprehensive analyses of petrology， palynology and geochemistry， as well as spectral and wavelet analyses， have been conducted on shallow-lacustrine sediments from the lower fourth Member of" Shahejie Formation in the southern Dongying Sag. The influences of eccentricity and obliquity on the evolution of sedimentary environment and the deposition of fine-grained sediments were elucidated. During arid periods driven by the negative-phase superposition of long and short eccentricity， lake levels fell， and seasonality was weak， leading to the widespread development of shallow-water deltas. On this basis， a temporary lake-level rise caused by increased obliquity further induced the periodic retrogradation of the shallow-water delta toward the southern edge of the basin. These processes ultimately resulted in the alternating deposition of thin-bedded silty fine sandstones （from underwater distributary channels） and thick-bedded mudstones （from beach mats）. When shallow water deltas were poorly developed， the supply of silt-grained sediments was insufficient， leading to deposition of thick-bedded mudstones （from mud flats） in the shallow-lacustrine environment. Subsequently， transient humid climates driven by increased obliquity triggerred flood events that transported silt-grained sediments into the shallow-lake environment. Lake waves further reworked these sediments，forming siltstones （from sand flats）. During humid periods driven by the positive-phase superposition of long and short eccentricity， lake levels rose， and seasonality was strong.Coastal currents， influenced by monsoons， reshaped the shallow-water delta， leading to formation of beach bars in the shallow-lake environment. Additionally， high-frequent lake-level fluctuations driven by obliquity resulted in the alternating deposition of thin-bedded siltstones （from beach bars） and thickly-bedded mudstones （from beach mats）. During the antiphase superposition of long and short eccentricity， lake levels were higher than that in humid periods but lower than that in arid periods. High-frequent lake-level fluctuations driven by obliquity primarily resulted in the alternating deposition of thin-bedded siltstones （from mouth bars） and thickly-bedded mudstones （from beach mats）.

Keywords： Milankovitch cycle; Dongying Sag; shallow lake; fine-grained sedimentary rock; sedimentary environment

近年來，越來越多的研究表明，米蘭科維奇旋回是驅動地球氣候演變與沉積環境演化的重要因素，地球軌道參數（偏心率、斜率、歲差）的周期性變化會驅動地球表面太陽輻射量的周期性演變^［1］，從而導致地球表面溫度和濕度的變化及海平面、氧化還原性、水體化學性質等因素的周期性演化^［2］，是控制盆地中細粒物質沉積過程的重要原因^［3-5］。起初，學者們普遍認為海相細粒沉積巖的沉積環境較為穩定，能夠有效記錄天文軌道參數的周期性變化，遂將海相細粒沉積地層中發育的沉積旋回與天文旋回引起的氣候周期性演變相聯系，來解釋海相細粒物質的沉積過程與細粒沉積巖中旋回性沉積記錄的成因機制^［6］。相對于海洋盆地，陸相湖盆面積小且靠近物源，湖相沉積物的沉積過程受氣候變化的響應更加敏感^［7］，是更為優質的環境記錄檔案。近些年，隨著陸相深水細粒沉積巖巖心的連續獲取，學者們已經成功在湖相深水細粒沉積巖中識別出了米蘭科維奇旋回信號，如西班牙東北部中新世Teruel盆地、土耳其Mudurnu-Gynük盆地、中國松遼盆地上白堊統、渤海灣盆地古近系^［8］、鄂爾多斯盆地三疊系^［9］等。但在濱淺湖沉積環境中往往因周期性的洪水事件而發育厚層的中—粗砂巖或砂礫巖^［10］，缺乏天文旋回信號識別的有利條件，因此對濱淺湖環境中天文旋回驅動的沉積環境演化過程及沉積物沉積機理的研究仍較為薄弱。渤海灣盆地東營凹陷南部地區沙四下亞段沉積地層主要發育漫湖、淺水三角洲和灘壩等沉積相類型^［11-12］。這種沉積體系往往形成于地形坡度較緩且構造沉降緩慢的淺水湖盆中^［13］，通常發育厚層泥巖夾薄層砂巖的巖性組合特征，沉積物的粒度較細、沉積厚度大，地層較為連續，是進行天文旋回信號識別的理想載體。筆者在前人研究的基礎上，以渤海灣盆地東營凹陷南部地區沙四下亞段濱淺湖細粒沉積巖為研究對象，開展天文旋回識別與古環境演化重建等研究，明確米蘭科維奇旋回驅動的湖盆沉積環境演化規律及其對細粒物質沉積作用的控制，探討濱淺湖相細粒沉積巖的垂向分布規律，預測有利勘探目標，以期為后續油氣資源的勘探開發提供一定的指導。

1 區域地質概況

東營凹陷東西長約90 km，南北寬約65 km，總面積約5700 km²（圖1（a），據勝利油田勘探開發研究院資料修改）；三面被高山環繞，其中北部為陳家莊凸起，東部為青坨子凸起，南部為魯西隆起和廣饒凸起，西部過渡到惠民凹陷。受控盆邊界斷層的控制，凹陷整體表現為“北斷南超、北陡南緩”的箕狀斷陷，是中國典型的陸相斷陷盆地之一^［14］。東營凹陷古地理位置^［9］與現今相似^［15］，其構造單元平面圖（圖1（a））及東營凹陷南北向地層剖面圖（圖1（b），據勝利油田勘探開發研究院資料修改）。

新生界古近系是油氣勘探的主要目的層，自下而上依次發育孔店組、沙河街組和東營組，根據層序地層學研究劃分為孔店組—沙四下亞段、沙四上亞段—沙二下亞段、沙二上亞段—東營組3個二級層序（圖1（c），據宋國奇等^［16］修改）。研究目的層位（沙四下亞段）位于古近系的第一個二級層序，形成于始新世早期，具有分布廣、埋藏深、厚度大、構造復雜、巖性復雜的特點，凹陷不同構造部位巖性差異較大：北部陡坡帶主要由陳家莊凸起和濱縣凸起供源，發育灰色厚層砂礫巖^［17］；洼陷帶主要發育灰色鹽巖、膏鹽巖和暗色泥巖、粉砂質泥巖；南部緩坡帶的研究區主要由南部廣饒凸起供源，因沙四下亞段沉積時期研究區的地形坡度較緩，僅在靠近廣饒凸起的湖盆南緣大量堆積砂礫巖或中—粗砂巖，而在大面積濱淺湖環境中主要以紫紅色、灰綠色或灰色的薄層粉—細砂巖和紫紅色或灰綠色的厚層泥巖頻繁互層為特征^［18］。

2 研究方法

在進行天文旋回研究和高分辨率元素定量分析前，為保證實驗結果的真實準確性，需先開展測井曲線、巖屑錄井與巖心描述資料的對比分析，對研究井位的巖心樣品進行深度歸位，確保巖心樣品與測井曲線之間的準確對應關系，為天文旋回與古環境演化的匹配性分析打下基礎。高分辨率元素分析的測試樣品來自于東營凹陷南部6口重點井沙四下亞段鉆井取芯段，采取20 cm的等間距測試方法，測樣點選取泥巖巖心剖開的新鮮面。筆者對新鮮面目標區域進行X射線熒光光譜（XRF）測試^［19-20］，利用“礦物模式”測試120 s獲取主量元素及相應氧化物的相對含量（SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、CaO，Mg、P2O5），利用“黏土模式”測試150 s獲取微量元素的相對含量（Mo、Zr、Sr、U、Rb、Th、Pb、Au、As、Hg、Li、Be、Sc、Se、V、Ni、Cr、Co、Mn、Ti、Cu、Zn、W、Ag、Pd、Cd、Sb、Cs、Te、Sn、Ba、Bi、Nb、Cl）。

自然伽馬測井曲線的周期變化被認為與地球軌道周期驅動的氣候變化有關^［21-24］，而且多種高分辨率古氣候替代指標對比顯示，自然伽馬測井數據的信噪比最高、穩定性最強，因此自然伽馬測井曲線是進行米蘭科維奇旋回識別的理想目標。本次研究數據分析采用的軟件是基于MATLAB平臺的Acycle v2.3，所有數據分析均在此應用中進行。在進行數據分析之前需要進行數據預處理，使用Outlier removal程序包去極值，剔除數據組中的奇異點，再采用Interpolation程序包對自然伽馬數據進行線性插值，均勻采樣間隔為0.125 m，最后使用De-trending程序包，使用LOWESS方法去除長期趨勢，對GR數據采用33%加權平均處理，以減少趨勢干擾。接下來，運用COCO（correlation coefficient）相關系數法分析地層深度域中古氣候替代指標能量譜與時間域天文模型之間的相關系數，并評估信號中不存在天文周期的零假設顯著性水平，獲得最佳沉積速率（SAR），再采用eCOCO（evolutionary correlation coefficient）法跟蹤可變SAR，使用蒙特卡洛模擬方法進行校驗無天文驅動的零假設。在最優SAR約束下，運用多窗口頻譜估計法（multi-taper method， MTM）方法進行頻譜分析，識別其中的地球軌道參數（偏心率、斜率及歲差）的旋回周期，并通過演化功率譜分析和小波分析觀察周期信號的存在與變化。應用高斯帶通濾波器提取出長偏心率、短偏心率、斜率以及歲差周期，并與理論軌道周期進行匹配，驗證地質記錄中的天文周期^［25］。

3 米蘭科維奇旋回的識別

選取研究區重點探井的自然伽馬測井曲線對沙四下亞段濱淺湖細粒沉積巖中記錄的天文旋回信號進行識別，進一步探討天文旋回驅動的濱淺湖沉積環境演化及其對細粒物質沉積過程的控制作用。前人研究表明，渤海灣盆地東營凹陷古近系沙四下亞段的沉積時期在45.4～50.5 Ma之間^［16］。該時期東營凹陷所處的古緯度約為32°N^［3］，處于北半球的中緯度地區。選取郝科1井古近系沙四下亞段自然伽馬測井數據，對其進行深度校正、去均值化和去趨勢化等預處理后，運用MTM法進行頻譜分析，選取置信度99%以上的峰值頻率，提取優勢頻率（橫坐標頻率的倒數即為相對應的旋回厚度），能夠識別出的優勢地層旋回厚度為145.8、48.6、35.7、14.7、8.2、7.9、6.8 m（圖2），旋回厚度之間的比值為21.44∶7.15∶5.25∶2.16∶1.21∶1.16∶1。該比例關系與45.4～50.5Ma理論軌道周期比值21.77∶6.72∶5.12∶2.12∶1.25∶1.18∶1對應關系較好，誤差在5%之內波動。因此，145.8、48.6和35.7 m的地層旋回厚度應分別對應405 ka長偏心率周期（E）和125、95 ka短偏心率周期（e）；14.7 m的地層旋回厚度應對應39.5 ka斜率周期（O）；82、7.9和6.8 m的地層旋回厚度應分別對應23.1 ka歲差周期（P1）、21.8 ka歲差周期（P2）和18.6 ka歲差周期（P3）。鑒于地層旋回厚度比值與理論軌道周期比值具有較高的相似性，認為東營凹陷沙四下亞段濱淺湖細粒沉積巖中記錄了較為完整的米蘭科維奇旋回。但由于沙四下亞段濱淺湖細粒沉積地層厚度較大（約200～700 m），沉積速率的快速變化可能導致不同深度段內同一軌道參數對應的地層旋回厚度發生變化，可能導致識別出的上述天文旋回信號不適用于整段沉積地層。為了保證天文旋回信號識別的準確性，進一步對沙四下亞段細粒沉積巖的沉積速率進行檢驗，觀察是否存在顯著的沉積速率轉變，必要時需進行地層分段處理，精細識別濱淺湖相細粒沉積物中記錄的天文旋回信號。

連續窗口相關系數法（COCO、eCOCO）是一種基于蒙特卡洛模擬的零假設（H0）檢驗方法。COCO分析了地層深度域中古氣候替代指標能量譜與時間域天文模型之間的相關系數，并評估信號中不存在天文周期的零假設顯著性水平，其中COCO峰值段所對應的沉積速率代表最佳沉積速率，且可以否定無天文周期信號的原假設，并可以進一步采用eCOCO法跟蹤沉積速率變化COCO法^［26］。利用COCO法估算的沉積速率分別出現了22～25 cm/ka和38～41 cm/ka兩個峰值區間，平均速率分別為23和39.5 cm/ka（圖3（a）），兩者的H0的置信水平均低于0.001顯著性水平（圖3（b）），可以否定沒有天文旋回信號參與的零假設試驗。通過eCOCO法進一步分析發現，整段地層的沉積速率主要分布于22～25 cm/ka和38～41 cm/ka（圖3（c）），與COCO法分析得出的沉降速率區間具有較好對應性，且識別出的沉積速率可信度較高，且H0的顯著性水平均低于0.001（圖3（d））?；谏鲜龇治鼋Y果，郝科1井沙四下亞段濱淺湖細粒沉積巖的沉積速率確實發生了明顯變化。

根據eCOCO法的分析結果，郝科1井古近系沙四下亞段存在兩次顯著的沉積速率轉變，因此將沉積地層劃分為3段進行討論，即上段3500～3750 m（①）、中段3750～4100 m（②）、下段4100～4235 m（③）（圖3（c）、（d））。將這3段地層分別進行MTM頻譜分析（圖4），在上段中能夠識別出的優勢旋回厚度有54.4、17.1、15.2、6.1、3.7、3.3、2.8 m（圖4（a）、（b）），旋回厚度之間的比值為19.43∶6.11∶5.43∶218∶1.32∶1918∶1；中段中能夠識別出的優勢旋回厚度有145.8、48.6、35.7、14.7、8.2、79、68 m（圖4（c）、（d）），

旋回厚度之間的比值為21.44∶715∶5.25∶2.16∶1.21∶116∶1；下段中能夠識別出的優勢地層旋回厚度102.8、28、215、8.6、5.9、4.4、4.2 m（圖4（e）、（f）），旋回厚度之間的比值為24.48∶667∶5.12∶2.05∶1.4∶1.05∶1。3段地層的優勢旋回厚度比值關系均與45.4～50.5Ma理論軌道周期比值21.77∶6.72∶512∶2.12∶1.25∶118∶1具有良好的對應關系?；?段地層中天文旋回信號的識別結果，進一步開展以405 ka為基準的天文調諧，發現天文調諧計算的沉積速率與eCOCO法得出的沉積速率吻合度較高（圖4 （b）、（d）、（f）），證實了沉積地層中天文旋回信號識別的可靠性^［27］。

4 米蘭科維奇旋回驅動的濱淺湖沉積環境演化規律

通過對研究區沙四下亞段細粒沉積巖的自然伽馬數據進行頻譜分析，發現偏心率與斜率周期的信號強度較大（圖2、4），暗示偏心率和斜率周期對研究區濱淺湖沉積環境演化具有較強的驅動作用?，F今用于重建古環境的代用指標主要包括孢粉代用指標和元素代用指標。對于孢粉代用指標而言，由于植物群落的生長發育直接受控于古氣候環境，不同的植被類型發育于特定的自然條件和地理帶，對溫度和濕度條件反應敏感^［28］，且植物的生殖細胞孢粉質輕量多，易于廣泛保存^［29］，故孢粉的類型組合及其豐度是指示古氣候的重要而有效的指標。孢粉譜中表征喜暖氣候的植物類型多以榆屬、櫟屬、樺屬、椴屬、山核桃屬為主，常見的喜冷植物類型為云杉屬、冷杉屬和落葉松屬等。為明確孢粉的氣候指示意義，依據MAT（年均溫：反映各植被類型最適宜發育的溫度區間）、CMT（最冷月均溫：限定了植被發育的最低溫度）和PER（最暖月均溫：限定了植被發育的最高溫度）3個指標將上述化石孢粉劃分為5個大類，其中根據溫度指示意義的不同可將化石孢粉劃分為喜熱組、喜溫組、廣溫耐寒組3個類別，根據濕度指示意義的不同可將化石孢粉劃分為旱生組和喜濕組兩個類別^［30］。

而對于元素相關指標而言，在不同的自然環境下，不同元素的分解、遷移、富集和匱乏等特征不同，因此元素含量在沉積物中的波動在一定程度上反映沉積時的環境條件。沉積巖中元素的遷移富集規律主要受其自身物理化學性質、形成環境以及風化作用過程等因素的控制，部分元素含量對沉積環境變化有著較高的敏感度，同時受成巖作用、后生作用的影響較小，可作為沉積背景識別的重要指標，為古鹽度、氧化-還原條件、古氣候等沉積環境以及沉積物源和大地構造背景的變遷提供可靠信息。Ca、Mg、K、Na、Sr和Ba等是喜干的元素，而Fe、Mn、V、Ni、Cr和Co等是喜濕的元素，反映不同的古氣候，因此可以用干濕指數C值指示古氣候條件^［31］。C值越大氣候越暖濕，反之則越干旱。Fe元素在高溫干燥氣候下易被氧化，其化合物通常在河口或濱海聚集；Mn元素較穩定地存在于離子溶液內，通常遠岸聚集，因此ωFe/Mn（ωA/B表示A、B兩元素的質量比，下同）既可以用來指示古水深也可以反映氣候的干濕變化，即高值指示潮濕環境，低值指示干旱環境。Rb為喜濕型元素，Sr為喜干型元素，其比值可以有效、靈敏地反映古氣候的變化，即高值指示潮濕環境，低值指示干旱環境^［32］。Fe、Co為同族元素，它們的物理、化學性質相近，但近岸處Fe沉淀比例高于Co，隨水體逐漸加深，Co含量逐漸增加。因此，可依據ωFe/Co值推斷沉積物的離岸距離，即ωFe/Co值增大，水體變淺；ωFe/Co值減小，水體加深。ωSr/Ba比值常被用以判別相對古水深，Sr通常在較深水環境富集，Ba通常富集于近岸淺水環境，因此ωSr/Ba值與古水深呈正相關關系。ωV/（V+Ni）比值可有效指示沉積水體的氧化還原環境^［33］。其中ωV/（V+Ni）gt;0.84為還原環境；ωV/（V+Ni）介于06～0.84為弱氧化環境；ωV/（V+Ni）lt;0.6為氧化環境。

根據郝科1井沙四下亞段孢粉數據與元素分析，長偏心率和短偏心率處于高值時期溫度指標和濕度指標相對較高（圖5（a）），而ωSr/Ba比值較低，指示氣候相對潮濕，湖平面較高，水體鹽度相對較?。幌喾?，長偏心率和短偏心率處于低值時期溫度指標和濕度指標相對較低，而ωSr/Ba比值較高，指示氣候相對干旱，湖平面較低，湖水鹽度相對較高（圖5（a））。因此偏心率周期對研究區氣候的溫濕變化及湖盆水體鹽度均具有顯著的控制作用。

在此基礎上，為了進一步探究斜率與歲差對古環境演化的控制作用，筆者在研究區重點探井的泥巖段使用高精度手持XRF元素分析的手段，獲取間隔為20 cm的元素含量分布序列，再選取C值、

ωFe/Mn、ωRb/Sr、ωFe/Co、ωSr/Ba、ωV/（V+Ni）等多種古環境替代指標進行高分辨率古環境演化重建（圖5（b））。研究結果表明，在偏心率驅動的古環境演化背景下，斜率周期可以進一步在約40 ka的時間尺度上驅動古環境高頻震蕩。在斜率高值時期，C值、ωRb/Sr值較高，指示相對潮濕環境的出現，ωFe/Mn、ωFe/Co值較高，ωSr/Ba值較低，指示此時水深增大；反之，在斜率低值時期，C值、Rb/Sr比值較低，指示較為干旱的環境，ωFe/Mn、ωFe/Co值較低，ωSr/Ba值較高，指示此時水深減小?？梢娤鄬τ跉q差周期，斜率周期對沙四下亞段湖盆沉積環境具有更顯著的控制作用。在斜率高值時，出現短暫的氣候潮濕，此時湖平面升高；斜率低值時，出現短暫的干旱氣候，湖平面隨之下降。因此，在偏心率控制的幾十萬年尺度上長期的古環境波動背景下，斜率周期還可在萬年尺度上進一步引起高頻的環境震蕩。

5 湖盆環境演化約束下濱淺湖相細粒沉積巖的沉積過程

5.1 濱淺湖相細粒沉積巖的沉積特征與垂向分布

在天文旋回識別與古環境演化重建基礎上，進一步明確濱淺湖細粒沉積巖垂向分布特征與沉積環境演化規律的匹配關系，探究湖盆環境演化約束下濱淺湖細粒物質的沉積過程。研究區沙四下亞段主要發育厚層泥巖夾薄層砂巖的巖性組合特征（圖6）；根據細粒沉積巖的顏色、顆粒結構與沉積構造等特征，劃分出3種典型的沉積相類型，分別為淺水三角洲相、洪水-漫湖相和濱淺湖灘壩相（圖6（a）～（c））。

5.1.1 淺水三角洲相

該類沉積相中可識別出水下分流河道微相，河口壩微相及分流間灣微相。水下分流河道微相主要發育分選磨圓中等的粉—細砂巖，測井表現為自然電位曲線呈鋸齒鐘形或箱型（圖6（a）），常見沉積構造為沖刷面、灰綠色泥礫、正粒序、平行層理、槽狀交錯層理和楔狀交錯層理（圖6（d））等，垂向以正粒序組合為特征，粒度概率曲線為二段式（圖6（e））。河口壩微相主要發育分選磨圓較好的粉砂巖或粉細砂巖，自然電位曲線呈頂部蓋狀的漏斗形（圖6（a）），常見沉積構造為反粒序、波狀層理、上攀層理、生物擾動（圖6（f））、浪成沙紋交錯層理（圖6（g）、（h））等，垂向以反粒序為主，未被波浪強烈改造。分流間灣微相主要沉積塊狀構造的紫紅色或灰綠色泥巖或粉砂質泥巖，自然電位曲線常表現為箱型特征（圖6（a））。

5.1.2 濱淺湖灘壩相

該類沉積相中可識別出灘脊微相和灘席微相。灘脊微相主要發育分選磨圓較好的粉—細砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，自然電位曲線呈漏斗型或復合型，常見沉積構造為反粒序、浪成沙紋交錯層理和生物擾動等（圖6（b））。灘席微相主要發育分選磨圓均較好的粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖，自然電位曲線呈漏斗型或復合型，常見沉積構造為浪成沙紋交錯層理和生物擾動等（圖6（b））。

5.1.3 洪水-漫湖相

該類沉積相中可識別出砂坪微相、混合坪微相和泥坪微相。砂坪是發育于低水位高能帶的沉積砂體，主要為棕紅色和紫紅色細砂巖和粉砂巖，自然電位曲線常呈漏斗形或指形特征（圖6（c）），常見沉積構造為楔狀交錯層理、浪成沙紋交錯層理（圖6（i））、生物擾動構造（圖6（j））及波狀層理（圖6（k））等?；旌掀菏翘幱诟咚缓偷退恢g的過渡沉積，普遍發育粉砂質泥巖及泥質粉砂巖，自然電位曲線常呈箱型特征，垂向上表現粉砂巖—泥巖薄互層的巖性疊加樣式（圖6（c））。泥坪是處于高水位低能帶環境下沉積的紫紅色粉砂質泥巖和泥巖，自然電位曲線常呈箱型特征，以塊狀構造為主（圖6（c））。

在米級尺度上，根據不同沉積相類型在垂向上的疊置關系，可識別出淺水三角洲相與濱淺湖灘壩相交替沉積的特征，這種垂向疊置關系與偏心率周期具有良好的匹配性（圖7）。在偏心率低值期，氣候相對干冷，湖平面較低，主要發育淺水三角洲相。偏心率高值期，氣候相對暖濕，湖平面升高，對應于濱淺湖灘壩相沉積。在單一沉積相內，也可識別出明顯的旋回性沉積記錄，其與斜率周期存在良好的對應性。以淺水三角洲相為例，斜率低值驅動的干旱氣候背景下主要發育水下分流河道微相，而斜率高值引起的短暫濕潤氣候往往對應于灘席微相的沉積（圖7（a））；在濱淺湖灘壩相中，斜率高值與低值時期分別對應于灘席微相與灘脊微相的沉積（圖7（a））；在洪水-漫湖相中，斜率高值與低值期分別主要發育泥坪和砂坪微相（圖7（b））。

5.2 濱淺湖相細粒沉積巖的沉積演化過程

前人研究多將單一軌道參數變化與沉積環境演化之間建立成因聯系^［34］，但近期研究逐漸證實湖盆環境演化及細粒物質的沉積過程其實受到了多個軌道參數的共同影響，如在北非的上新世—更新世湖盆中識別出偏心率與斜率調幅周期的正相位疊加引起的極端潮濕氣候^［35］；又如在東亞的始新世湖盆中識別出偏心率與斜率調幅周期同相位及反相位的疊加現象，在斜率調幅均達到極大值時期，偏心率調幅處于極大和極小值時分別出現了極端潮濕（還原性強）和相對干旱（還原性相對較差）兩種差異性明顯的沉積環境特征^［36］。因此，地球軌道參數的疊加效應對沉積環境演化將造成顯著影響，進一步控制細粒物質的沉積過程。由于沙四下亞段沉積時期，偏心率和斜率對東營凹陷濱淺湖沉積環境演化均具有顯著的控制作用，筆者遂進一步討論長偏心率、短偏心率與斜率共同驅動的環境演化對濱淺湖細粒物質沉積過程的控制作用。

5.2.1 相對干旱期

長、短偏心率的極小值疊加導致地球表面接收到的日照量較低，氣候干冷，季節性不強，湖平面整體較低；河流攜帶的沉積物易于向湖盆中心持續推進，形成淺水三角洲相和洪水-漫湖相沉積（圖8（a））。在淺水三角洲相沉積時期，當斜率處于低值時期，氣候相對干旱，降雨量較低，湖泊水位仍位于低值，三角洲砂體整體向湖盆中心推進，在研究井位處主要發育水下分流河道微相的薄層粉細砂巖（圖7（a））；在此基礎上，斜率的逐漸升高將導致長期干旱背景下出現短暫的濕潤氣候，促使降雨量的短暫上升并伴隨著湖平面的升高，這將引起三角洲砂體向湖盆南緣不斷退積，最終在研究井位處沉積河口壩微相的薄層粉砂巖或粉砂質泥巖，以及灘席微相的厚層泥巖（圖7（a））。在洪水-漫湖相沉積時期，淺水三角洲不發育^［18］，斜率高值時期的短暫濕潤氣候將導致降雨量升高并觸發洪水事件，短暫洪水事件帶來的粉砂質沉積物被湖浪進一步改造，在研究井位處形成沿岸線分布的條帶狀砂坪或混合坪沉積，發育厚度較薄的粉細砂巖（約0.2 m）；在斜率低值時期，降雨量逐漸減少且湖平面相對較低，水道不發育且物源供給不足，研究井位處于強氧化環境，以泥坪微相為主，發育厚層的紫紅色泥巖（圖7（b））。

5.2.2 相對潮濕期

長、短偏心率的極大值疊加導致地球表面接收到的日照量顯著增大，氣候暖濕，季節性增強且湖平面整體較高。在該氣候背景下，沉積物供給量充足，但湖平面的升高將導致淺水三角洲砂體向湖盆南緣不斷退積；在此基礎上，季節性增強引發了沿東-西方向的季風作用^［37］，同時伴隨著東西方向上沿岸流作用的加強，持續改造淺水三角洲砂體，進而在濱淺湖環境中形成大面積的灘壩相沉積（圖8（b））。在長期的濕潤背景下，斜率降低將引發短暫的干旱氣候，湖平面短暫下降，促使淺水三角洲砂體向湖盆中心推進，能夠將相對粗顆粒的沉積物搬運至研究井位處；再在沿岸流的作用下，淺水三角洲前緣的薄層粉砂巖發生側向搬運沉積，形成灘脊微相（約0.2 m）。相反，在斜率升高的過程中，降雨量逐漸增大并伴隨著湖平面的持續升高，淺水三角洲砂體不斷向湖盆南緣退積，研究井位處的粉砂級細粒沉積物供給量相對減少且顆粒粒度更細，在沿岸流的作用下發育灘席微相的厚層泥巖和少量薄層粉砂巖（圖7（a））。

5.2.3 氣候過渡期

氣候過渡期的溫度與濕度整體處于相對干旱期與相對潮濕期之間，湖平面相對較高但季節性一般，沿東西方向的沿岸流作用相對于相對潮濕期減弱，淺水三角洲沿南-北方向上的沉積物持續供給仍是濱淺湖環境中細粒沉積物不斷堆積的重要原因，最終在研究井位處主要發育淺水三角洲相中河口壩微相與濱淺湖灘壩相中的灘席微相（圖7（a））。在氣候過渡期湖平面相對較高的背景下，斜率減小將導致短暫的干旱氣候出現，降雨量減小且湖平面短暫降低，淺水三角洲砂體整體向湖盆中心不斷推進，在研究井位處主要發育河口壩微相的薄層粉砂巖和粉砂質泥巖；相反，在斜率逐漸升高的過程中，氣候濕度增大且降雨量持續增多，導致湖平面的不斷上升，淺水三角洲砂體向湖盆南緣退積，研究井位處粉砂級細粒物質供給量不足，主要發育灘席微相的厚層泥巖。

基于渤海灣盆地東營凹陷南部地區沙四下亞段地層單井相、沉積相、沉積環境演化和旋回地層學的綜合分析，揭示了長偏心率、短偏心率與斜率共同驅動的古沉積環境演變，明確了古環境演化約束的沙四下亞段細粒沉積物沉積演化過程，發現在長偏心率、短偏心率及斜率極小值疊加引起的相對干旱時期，頻繁發育水下分流河道微相的薄層砂巖；在長偏心率極大值（極小值）、短偏心率極小值（極大值）及斜率極小值疊加引起的氣候過渡期，發育河口壩微相的薄層砂巖沉積，均可能作為研究區后續油氣資源勘探開發的有利位置。

6 結 論

（1）渤海灣盆地東營凹陷南部地區沙四下亞段濱淺湖沉積地層發育厚層泥巖夾薄層砂巖的巖性組合特征，可識別出3種沉積相類型，分別為淺水三角洲相、濱淺湖灘壩相和洪水-漫湖相。該套細粒沉積巖中穩定記錄了米蘭科維奇旋回信號，指示沙四下亞段濱淺湖沉積環境演化與細粒物質沉積過程受到天文旋回驅動。長偏心率、短偏心率及斜率周期共同控制了濱淺湖沉積環境的演化過程。長偏心率與短偏心率的正相位疊加時期，溫度與濕度顯著上升，湖泊水位處于高值且水體鹽度較低，季節性較強；相反，長偏心率與短偏心率的負相位疊加時期，溫度、濕度及湖平面顯著降低，湖水鹽度隨之升高，季節性較弱。在偏心率周期驅動的長期沉積環境演化背景下，斜率周期將在更短的時間尺度上引起干旱-潮濕氣候震蕩及高頻湖平面波動。

（2）長、短偏心率與斜率周期共同驅動的古環境演化控制了濱淺湖細粒物質的沉積過程。在長、短偏心率負相位疊加引起的相對干旱期，湖平面整體較低，季節性較弱，主要發育淺水三角洲相和洪水-漫湖相等兩種沉積相類型。在淺水三角洲發育時期，斜率周期驅動的短暫湖平面升高促使淺水三角洲周期性地向湖盆南緣退積，導致水下分流河道微相的薄層砂巖與灘席微相的厚層泥巖交替沉積；在淺水三角洲不發育時，斜率周期引起的濕度波動將周期性地觸發洪水事件，引起砂坪微相的薄層粉砂巖與泥坪微相的厚層泥巖頻繁更替。在長、短偏心率正相位疊加引起的相對潮濕期，湖平面整體較高，季節性較強，季風條件下的沿岸流作用將持續改造淺水三角洲砂體，導致濱淺湖環境中主要發育灘壩相沉積，在此基礎上斜率周期驅動的高頻湖平面波動導致研究井位處粉砂級細粒沉積物的供給量周期性變化，引起灘脊微相的薄層粉砂巖與灘席微相的厚層泥巖交替沉積。在長偏心率正（負）相位與短偏心率負（正）相位疊加引起的氣候過渡期，湖泊水位處于相對干旱期與相對潮濕期之間，季節性一般，斜率引起的高頻湖平面震蕩通常引起河口壩微相的薄層粉砂巖與灘席微相的厚層泥巖頻繁更替。

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（編輯 修榮榮）

基金項目：國家自然科學基金項目（42488101，42072161）

第一作者：李榮堃（1994-），男，博士研究生，研究方向為油氣地質工程。E-mail：1308745376@qq.com。

通信作者：操應長（1969-），男，教授，博士，博士生導師，研究方向為沉積學、層序地層學及油氣儲層地質學。E-mail：cyc8391680@163.com。

林敉若（1994-），男，博士后，博士，研究方向為細粒沉積學和頁巖油氣勘探。E-mail：upc_linmiruo@163.com。

引用格式：李榮堃，操應長，林敉若，等.東營凹陷南部古近系沙四下亞段米蘭科維奇旋回驅動的湖盆環境演化與沉積響應［J］. 中國石油大學學報（自然科學版），2025，49（2）：28-41.

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