西湖凹陷平湖组基于沉积相标志的沉积特征研究

赵 洪，蒋一鸣，常吟善，李 帅，黎 建

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷是东海陆架盆地油气勘探的主战场，面积约5.9万km2。平湖组沉积前后经历了雁荡、瓯江及玉泉等多期构造运动造成古地貌特征复杂、沉积环境变化大，因此其沉积相难以确定。前人针对西湖凹陷的沉积相进行了大量工作，刘书会应用地震和钻井资料对平湖组沉积相进行了系统分析，认为平湖组早中期发育潮坪、近岸水下扇沉积，中晚期为辫状河三角洲沉积[1]；陈琳琳等认为平湖组中下段为浅海沉积，上段为陆相湖泊沉积[2-3]；刘成鑫认为平湖组为受潮汐作用影响的辫状河三角洲沉积[4]。目前对沉积相认识的不一致严重制约了地质研究的深入。

本文通过针对西湖凹陷29口井岩芯资料的细致观察，以沉积相标志分析为重点，结合测、录井等技术方法对单井相及沉积相进行分析，最终建立沉积相模式，以期为西湖凹陷平湖组的地质研究及勘探决策提供依据。

1 研究区概况

东海陆架盆地西湖凹陷新生界经历了多期演化过程，现今是一个北北东走向的大型负向构造单元，自西向东分为西部斜坡带、中央洼陷带和东部断阶带，中央洼陷带又可以细分为西次凹、中央反转带和东次凹[5]。

钻探揭示西湖凹陷主要发育新生代地层，自下而上划分为始新统宝石组及平湖组、渐新统花港组、中新统龙井组、玉泉组及柳浪组、上新统三潭组和更新统东海群。其中平湖组自下而上分为六段，目前大部分钻井均钻遇平四段以上地层，厚约500～1500m。本文研究的重点是钻遇平湖组地层的西部斜坡及中央反转带南部（图1）。

图1 西湖凹陷构造略图Fig.1 The structure outline map of the Xihu sag

2 沉积相和沉积环境

岩芯是反映地质沉积时期砂体特征最直接的证据，本文通过对西湖凹陷共计29口井钻遇平湖组的岩芯进行观察，以期对沉积相进行准确的判断。

2.1 沉积相标志

2.1.1 粒度分析

粒度分析是研究碎屑结构成熟度的重要指标之一，其中粒度概率累积曲线所表征的分选性是反映水动力的重要度量方法[6-7]。本次研究对西湖凹陷21口取芯井粒度进行分析表明，目的层段砂岩粒度概率曲线多为两段式，部分三段式，总体反映牵引流的特点。高截点两段式粒度概率区间在0～5Φ之间，跳跃次总体与悬浮次总体交截点值一般为3～4Φ，水动力条件相对较弱，跳跃组分一般在60%左右，斜率，分选较好，反映砂坪、河口坝等沉积环境（图2a）；低截点两段式和三段式粒度概率区间在0～5Φ之间，跳跃次总体与悬浮次总体交截点值一般为2Φ左右，水动力条件相对较强，滚动组分含量在20%左右，悬浮组分在50%左右，斜率，分选较好，反映潮道、水下分流河道等沉积环境（图2b）。

图2 西湖凹陷平湖组典型砂岩粒度特征Fig.2 Grain size characteristics of sandstone in on the Pinghu formation of the Xihu Sag

2.1.2 沉积相类型

（1）泥岩特征

沉积物颜色可以定性恢复古沉积环境水介质的氧化还原程度，泥岩原生颜色为深灰色 黑灰色 黑色等代表还原环境；红色 紫红色等代表氧化环境；浅绿色 浅红色 浅灰色 灰绿色等代表弱氧化或弱还原环境[8]。西湖凹陷平湖组泥岩颜色多见灰色、灰绿色、灰黑色和黑色，砂岩颜色以灰色、浅灰色为主，总体反映水体较浅，弱氧化到还原的环境（图3）。

（2）砂岩构造特征

层理构造、层面构造、同生变形构造、生物成因构造等砂体构造特征能很好地反映沉积环境。研究区平湖组主要的沉积构造有平行层理、交错层理、波状层理、透镜状层理，并且有较多生物碎屑、生物扰动和生物潜穴。

平湖组平行层理由几乎水平的纹层状砂岩组成，细层厚1～2mm。其特点是颗粒大小不同的多层叠覆，或是含有不同黏土矿物的纹层叠覆（图4A）；板状交错层理中纹层与层系以不同的方式同向相交，层系呈板状。大型板状交错层理在研究区较为典型（图4B），与此同时楔状交错层理也较为常见（图4C）。

研究区流水沙纹交错层理通常具明显的不对称性（图4D），浪成沙纹交错层理交错层单元的上、下界面大多相互平行，有时向一端收敛相交，而纹层则与界面大致平行，呈“人”字形（图4E）。准同生变形构造在多口井的平湖组均可见，表现为泥岩未固结成岩条件下，受水流或者风暴搅动作用，在砂岩中形成的构造（图4F）。

图4 西湖凹陷平湖组典型岩芯照片Fig.4 Typical core photos on the Pinghu formation of Xihu Sag

（3）潮汐特征

西湖凹陷平湖组是否发育潮坪目前仍有较多争论，本次研究针对岩芯相标志进行细致辨别，发现了诸多与潮汐有关的沉积构造，主要包括扁平及浑圆状泥砾、泥冲槽构造、单黏土层及双黏土层和羽状交错层理等[9-10]。

研究区常见大量呈现扁平、不规则且不连续的浑圆状泥砾，少数情况可观察到扁平泥砾与泥质条带相互连接而尚未脱落的状况，有些泥砾产状呈明显的双流向排列（图5A）。

单黏土层和双黏土层也是典型的潮下带潮汐作用的产物（图5B、图5C）。在潮间带只能形成一层平潮期的单黏土层（图5C），只有在潮间带沉积物被潮沟切割较深的部位，即在低潮平潮期仍有潮水残留的部位才能找到双黏土层（图5B）。研究区大潮时期形成的束状体厚度与粒度分选明显优于小潮时形成的束状体。

泥冲槽构造是由于潮坪上的水流往复运动，周期性地由具一定冲刷能量的流水转为失去能量的平潮期的静水，使涨潮、落潮期时冲刷出来的沟糟在平潮期迅速淤塞。常可见研究区不同尺度的泥质冲槽构造切割周围先期沉积物，冲槽内所充填的泥质物非常均匀，没有任何沉积构造。除此之外，砂岩中常见羽状交错层理（图5D）及再作用面（图5E）。

图5 西斜坡平湖组与潮汐有关的沉积构造Fig.5 Photographs of the sedimentary structures associated with tides on the Pinghu formation of the western slope belt

2.2 沉积相类型划分及特征

本文在大量前人研究成果的基础上，通过对岩石类型、结构、构造、垂向组合关系以及测井曲线特征的分析，识别出研究区海陆过渡的沉积体系的3种沉积相、7种亚相。

2.2.1 潮控三角洲相

研究区潮控三角洲主要分布在西部斜坡带中高带，随着西部海礁隆起物源区的河流注入潮汐作用较强的区域，潮汐对三角洲砂体的形成起着重要的控制作用[11-12]。

西部斜坡带三角洲平原除分流河道沉积砂岩外，主要沉积物以泥岩为主，且有机碳含量丰富，沼泽沉积微相大面积发育，其沉积物为煤或者炭质泥岩。

三角洲前缘受潮汐作用强，双向的潮汐流和河流洪水的冲刷作用，将河流携带来的沉积物在河口的前方改造成线状潮汐沙坝，沉积微相主要为水下分流河道和河口坝。研究区水下分流河道以细砂岩为主，含砾石及泥砾，常见平行层理、楔状交错层理、板状交错层理、块状层理等，整体为正粒序特征，并在每期河道底部见冲刷面。粒度概率曲线为低截点两段式和三段式，伽马曲线特征多为高幅箱形或钟形。由于河道受双向潮汐流的冲刷作用，河道改道迁移不明显，常为多期河道叠加，一般厚度在10～45m；河口坝岩性以细砂岩为主，含砾石，常见平行层理、流水沙纹层理、浪成沙纹层理等，见生物扰动构造及植物碎片。整体上为反粒序特征。粒度概率曲线多为高截点两段式，伽马曲线特征多为漏斗形或者指化漏斗形。在平面上多呈指状放射分布，其长宽比较大。

研究区前三角洲以黑色、灰黑色泥岩为主，粉砂质泥岩次之，有机质含量较高。可见到滑塌构造，生物潜穴等。

2.2.2 潮坪相

研究区潮坪发育在西部斜坡带中低带坡度极缓的海岸区，其发育受波浪作用较弱的中-强潮差海岸，与海湾、泻湖、河口湾以及受潮汐影响的三角洲环境伴生[13-14]。

潮上带水体能量较弱，主要沉积微相为泥炭坪和泥炭沼泽，沉积物为煤或炭质泥岩，砂体以细砂岩为主，总体粒度较小，局部发育少量的含砾细砂岩。

潮间带是研究区平湖组主要沉积相类型，受涨、落潮的影响，特别是下部受潮沙影响较大，能量相对中等。发育有泥坪、混合坪、砂坪和潮道等沉积微相[15]。其中泥坪多为灰黑色、黑色泥岩、泥质粉砂岩，常含炭质，并可见生物潜穴；混合坪以较薄的砂泥互层为主，常见透镜状层理，压扁层理等潮汐层理，伽马曲线特征为中低幅指形，电阻率曲线呈低幅平直状，没有幅度差；砂坪的岩性以细砂岩为主，厚度一般在5～20m。在每期旋回的顶部含有砾石，每期砂坪呈现反粒序特征，常见平行层理、波状层理、单黏土层等沉积构造，粒度概率曲线多为高截点两段式，伽马曲线特征为高幅箱形或漏斗形；潮道以岩性以中细砂岩为主，粗砂，砾石次之，常见泥砾富集及石英质砾石条带状分布，厚度一般在10～35m。潮道垂向上多为正粒序，粒度概率曲线多为低截点两段式或三段式，伽马曲线特征微高幅度箱形或钟形。

研究区潮下带处于低潮线以下，沉积物位于水下，受到各种潮流及涨落潮的影响。床砂载荷的砂级物质是其主要沉积类型，主要发育砂坪和潮道微相，沉积厚度较大。此外还发育潮下近源风暴沉积。如X2井岩芯自下而上依次为侵蚀底面、粗粒滞留沉积、粒序层、纹层段和泥岩段并见有风暴成因的泥岩撕裂屑（图6）。

图6 X2井第四次取芯岩性剖面Fig.6 Lithologic section of X2 well (fourth)

2.2.3 海湾相

针对西湖凹陷中央带南部的平湖组沉积相研究认为，其主要为水体相对封闭，且与正常海有一定连通的海湾相沉积环境。岩性以细砂岩为主，粉砂质泥岩次之。岩芯中常可以见块状深灰色泥岩、水平层理的粉砂质泥岩、炭质黑色泥岩和含煤深灰色泥岩等类型。

3 沉积相模式

本文在本次研究的基础上，结合前人古生物及古水体等研究成果进行沉积相带展布划分[16-17]。西部斜坡带沉积相以潮坪为主，潮间带范围最大，在不同部位形成几个潮控三角洲，在中央反转带，沉积相主要为半封闭海湾相。在平湖组四段沉积时期，半封闭海湾相的面积相对较大，海岸更靠近西侧凸起，西部斜坡带沉积相主要为潮坪相，未发育潮控三角洲。平湖组三段沉积时期，海水面积及海岸位置与平湖组四段大致相同，半封闭海湾相的面积略有减小，推测西部斜坡带X12井区及X13井区位置发育有三个潮控三角洲；平湖组一二段沉积时期，海岸位置向东迁移，在X12井区、X5井区及X13井区井区位置发育四个潮控三角洲，且潮控三角洲规模较三段大（图7）。

图7 西湖凹陷西斜坡平湖组沉积相模式（平一二段）Fig.7 Sedimentary model on the Pinghu formation of the western slope belt（P1-P2）

4 结论

（1）西湖凹陷西斜坡平湖组沉积相为海陆过渡的沉积体系，潮控三角洲、潮坪和海湾等3种沉积相，三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲、潮上带、潮间带、潮下带和半封闭海湾等7种亚相。

（2）西部斜坡带沉积相以潮坪为主，潮间带范围最大，形成多个潮控三角洲；在中央反转带洼陷带，沉积相主要为半封闭海湾相，东侧由于缺乏井资料，根据其地势较陡，推测发育有扇三角洲沉积。

参考文献(References)

[1]刘书会,王宝言,刘成鑫. 西湖凹陷平湖地区平湖组沉积相的再认识[J]. 油气地质与采收率,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]陈琳琳,王丽顺. 东海西湖凹陷始新统平湖组沉积层序特征及控相机制讨论[J]. 上海地质,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]陈琳琳. 东海西湖凹陷平湖组沉积环境演化[J]. 海洋地质与第四纪地质,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]刘成鑫. 东海平湖油气田平湖组沉积相研究[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]赵丽娜,陈建文,张银国,等. 东海西湖凹陷平湖构造带平湖组沉积特征[J]. 世界地质,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]袁静,杜玉民,李云南. 惠民凹陷古近系碎屑岩主要沉积环境粒度概率累积曲线特征[J]. 石油勘探与开发,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]王国光,王艳忠,操应长,等. 临邑洼陷南斜坡沙河街组三角洲沉积微相粒度概率累积曲线组合特征[J]. 油气地质与采收率,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]张文防,戴霜,刘海娇,等. 六盘山地区下白垩统红色绿色泥岩地球化学特征及气候环境[J].地球科学进展,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]邓宏文,郑文波. 珠江口盆地惠州凹陷古近系珠海组近海潮汐沉积特征[J]. 现代地质,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]赵宁,邓宏文. 珠江口盆地惠州凹陷A区块珠江组下段和珠海组滨岸-潮汐沉积储层特征及物性评价[J]. 现代地质,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,张兴阳. 塔中地区中-上奥陶统内波内潮汐沉积与油气勘探[J]. 海相油气地质,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]赵霞飞,胡东风,张闻林,等. 四川盆地元坝地区上三叠统须家河组的潮控河口湾与潮控三角洲沉积[J]. 地质学报,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,刘焕杰,贾进华. 平沟矿区山西组潮控三角洲-河流沉积及聚煤特点[J]. 煤田地质与勘探,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]周恳恳,牟传龙,梁薇,等. 湘西北龙山、永顺地区龙马溪组潮控三角洲沉积的发现——志留纪“雪峰隆起”形成的新证据[J]. 沉积学报,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]李铁松,李从先. 潮坪沉积韵律与沉积间断[J]. 同济大学学报,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]张建培,徐发,钟韬,等. 东海陆架盆地西湖凹陷平湖组-花港组层序地层模式及沉积演化[J]. 海洋地质与第四纪地质,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,张信,等. 西湖凹陷古近系平湖组聚煤环境特征及模式[J]. 河北工程大学学报(自然科学版),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.