江汉盆地潜江凹陷盐湖浅水三角洲沉积特征与发育模式

易晶晶,陈科霏

(1.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院, 湖北 武汉 430223; 2中国地质大学资源学院，湖北 武汉 430074)

Fisk(1954, 1961)最早将河控三角洲分为深水三角洲和浅水三角洲。Donaldson(1974)和Coleman et al. (1982)将浅水三角洲划分为上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘与前三角洲4个亚相。三角洲前缘亚相还可以进一步划分为以水下分流河道为主的内前缘和以席状砂为主的外前缘。Postma(1990)在低能盆地中识别出8种浅水三角洲单元。研究表明浅水三角洲与深水三角洲存在明显的差异(Reading, 1996)。对现代浅水三角洲的研究，例如，里海的伏尔加河三角洲(Kroonenberg， et al., 1997；Overeem， et al., 2003)、澳洲北部的Burdekin河三角洲(Fielding， et al., 2006)、中国鄱阳湖的赣江三角洲(张昌民等, 2010; Huang， et al., 2014)，有助于增强人们对古代浅水三角洲沉积模式及储层方面的认识。Overeem， et al. (2003)认为浅水三角洲的地形坡度平缓，平均坡降只有5cm/km(Kroonenberg， et al., 1997)。因此河流入湖(海)的顶托作用较弱，所形成的三角洲前缘砂体延伸距离较远(Overeem， et al., 2003)。Fielding，et al. (2006)认为浅水三角洲不具有向上变粗的反粒序旋回。近年来，对浅水三角洲的研究逐渐增多，涉及浅水三角洲的形成动力、沉积构成、内部结构和控制因素等多个方面(Lemons， et al., 1999; Plint, 2000; Hoy， et al., 2003; Olariu， et al., 2006; Porebski， et al., 2006; Ganil， et al., 2007; Keumsuk， et al., 2007;Garcia-Garcia， et al., 2011)。浅水三角洲砂体是中国陆相坳陷盆地重要的油气储层，前人对这些浅水三角洲沉积体系开展了一系列的研究，如松辽盆地(赵翰卿，1987；姚光庆等，1995；楼章华等，1998；吕晓光等，1999；韩晓东等，2000；王家豪等，2012；朱筱敏等，2012)、鄂尔多斯盆地(邹才能等，2008；韩永林等，2009；席胜利等，2009)、四川盆地(刘柳红等，2009)、渤海湾盆地等(朱伟林等，2008；张昌民等，2010；周心怀等，2012；王德英等，2012；揣媛媛等，2013；Xu， et al., 2019)。

江汉盆地潜江凹陷发育浅水三角洲沉积体系，目前该盆地浅水三角洲沉积特征、发育模式及储层精细表征研究较为薄弱，制约了研究区滚动勘探进程和后期开发效果。此外，江汉盆地潜江组沉积时期，湖盆水体盐度较大，浅水三角洲的形成演化和发育模式与淡水环境存在异同点。笔者基于三维地震、钻测井、岩心和地球化学资料，明确潜江凹陷浅水三角洲沉积特征与砂体分布，建立潜江凹陷盐湖浅水三角洲形成机理与发育模式。

1 区域地质背景

周返地区位于潜江凹陷潜北地区蚌湖生油凹陷的南部斜坡，其构造位置位于周返断裂构造带，北部紧邻王广浩断裂构造带，以控洼周矶断层为界，构造格局整体表现为地层自北西向南东抬升的断阶(图1)。由于紧邻蚌湖、周矶生油洼陷，烃源岩厚度大，有机质类型好，转化率高，周矶地区具备良好烃源条件。潜江组沉积时期，潜三、四段6个油组14个砂组的砂体在该区范围内分布，具备良好储集条件(陈玉明等, 2004)。同时，周矶断层沿断层面的派生小断层可以形成多个小幅度背斜、断鼻、断块圈闭，并且多个油组砂岩自北西向东南方向尖灭，与构造背景配合，易形成各种类型的复合型油藏。目前，研究区已发现周矶油田等多个含油区块，具有较大的滚动勘探潜力(图2)。

图1 潜江凹陷区域构造位置示意图Fig.1 Schematic diagram of regional tectonic setting of the Qianjiang depression

图2 潜江凹陷北部地区勘探成果图Fig.2 Exploration results in the northern area of the Qianjiang depression

周返地区钻井钻遇地层自下而上为：古近系潜江组、荆河镇组、新近系广华寺组、第四系平原组。其中潜江组细分为4段：潜四段(分为潜四上段和潜四下段)、潜三段、潜二段、潜一段。周返地区潜江组沉积时期，物源主要来自西北部荆门凹陷，源远流长的古水系从西北向东南流入周矶地区。单向物源的特点制约了周矶地区的砂岩分布，整体上砂岩由周矶断层往南，逐渐减薄。在潮湿气候条件下，西北荆门物源供给充沛，携砂水体可推进至返湾湖断层南部；干旱气候条件下，西北物源供给贫乏，砂岩则只在周矶断层下降盘近断层部分地区有零星分布，整体发育范围有限。在气候干湿交替的情况下，周返地区地层岩性组合也呈现有规律的变化，形成了盐韵律和砂泥岩的交互沉积(表1)。

表1 周返地区地层简表Tab.1 Table of strata in Zhoufan area

2 古地貌分析

古地貌恢复包括构造恢复、地层厚度恢复两部分。不考虑岩性、地层压实等因素时，地层真厚度大的区域代表古地貌低洼区域；地层真厚度小近似代表古地貌古高点。根据追踪不同沉积期的地震解释标志层，采用已钻井速度平面网格化转化为深度平面图，利用上下两层相减可得到不同时期段的相对古地貌图，纵向精度与已钻井在实钻厚度上基本吻合。

根据沉积地层厚度、古地形地貌古水体深度等分析，认为受古地貌及古水流控制，周返地区存在北部单向双物源。潜江组沉积时期，源远流长的荆门水系由西部高场及北部王场2个洼槽进入周返地区，碎屑物质在周返地区卸载沉积。潜四上段沉积时期，潜江凹陷断层活动较弱，沉积地形平缓，坡度不大，沉积水体较浅，西北部物源在平缓的古地形下向东南方向延伸较远，沉积地层厚度差异小，表现为平板式(图3)。

图3 周返地区潜四上段古地貌图Fig.3 Paleogeomorphology of Eq41 in the Zhoufan area

3 砂体发育特征

3.1 岩心观察与粒度分析

潜四上段沉积时期发育大段泥(页)岩，泥岩颜色较纯，但颜色不是很深，例如，周13井潜四上段为灰色、灰绿色泥岩，反映沉积水体较稳定，但水体较浅。在周30、周16井区均见到冲刷面，主要为三角洲前缘水下分流河道。此外，可见块状层理、槽状层理、平行层理、交错层理、波状层理等三角洲前缘典型沉积构造，且泥岩中常见干裂(图4)。

周30井潜四上段砂岩储层粒度分析的累计概率曲线具有明显的两段式，跳跃总体占80%左右，为典型的牵引流沉积特征。该段砂体粒度分析的C-M图以递变悬浮搬运(QR)为主，C值与M值相关性强，表明沉积速率较快，水流作用以阵发性的湍流为主，进而推测该砂体为洪水期的决口水下分流河道砂体(图5)。

3.2 单井和连井相分析

过西部斜坡、中部洼陷和东部隆起的连井剖面显示主要沉积物源来自于西北部，纵向上可以划分为多个三角洲-盐湖沉积旋回。三角洲沉积时期，物源向湖盆推进较远，主要为三角洲前缘亚相，包括水下分流河道、河口坝和席状砂等微相类型；盐湖沉积时期，物源供给不足，盐湖广泛发育，盐岩层厚度较大(图7)。

a.周13井Eq41大套泥页岩；b.周16-4-6Eq43冲刷面；c.周13-1，Eq41，平行层理及旋转纹理；d.周13，Eq41，小型槽状层理；e.周16-1，Eq41，小型波痕；f.周16-1，Eq41，干裂图4 岩心观察沉积构造照片Fig.4 Sedimentary structure observed in the core

图5 周30井潜41油组砂岩概率累计曲线与C-M图解Fig.5 Sandstone probability cumulative curve and C-M diagram of Eq41 from Well Z30

图6 周30井单井相图Fig.6 Single well facies diagram of Well Z30

图7 高20-周30斜-2-周16-周19x-王55井Eq32-43连井相剖面图Fig.7 Well-tie facies profile of Eq32-43 of Well G20-Z30-2-Z16-Z19x-W55

3.3 砂体平面分布特征

4 盐湖浅水三角洲沉积模式讨论

通常采用Sr/Ba值来反映湖盆水体盐度，潜江凹陷部分样品Sr/Ba大于1，反映湖盆水体盐度较大，与钻遇的盐岩层相吻合。Mn/Fe值可用来反映湖盆水体深度，与江汉盆地其他凹陷相比，潜江凹陷Mn/Fe值较大，水体深度较浅(图9)。总的来说，潜江凹陷潜江组沉积时期具有盐湖浅水的沉积环境。

浅水三角洲在中国陆相坳陷盆地广泛发育，前人研究主要集中在淡水湖盆环境。张昌民等(2010)将浅水三角洲划分为2种类型：①分流河道型浅水三角洲，三角洲的主体为天然堤，三角洲呈现出明显的树枝状，各朵体分散、不连续。②分流砂坝型浅水三角洲，三角洲的主体是分流砂坝，砂体呈朵状、坨状，基本上呈片状分布。沿浅水三角洲延伸方向，分流河道可以依次表现出以下特征：①稳定性曲流型分流河道。②游荡性网状型分流河道。③渐弱性改造型分流河道(朱筱敏等，2012)。在浅水三角洲向湖盆推进过程中，受湖水顶托作用，分流河道不稳定性增加，导致河道的反复决口、改道和分叉，逐渐演变成多条分流河道。浅水三角洲河口坝发育程度较低，主要有2个原因：①河口坝的形成需要较强的湖水改造作用，而浅水湖泊水动力较弱，难于形成河口坝发育的水动力条件。②浅水三角洲建设性较强，使得河道向湖盆方向延伸速度较快，河口沉积物改造作用较强，早期的河口坝难以保存下来(朱伟林等，2008)。由于湖面整体快速下降，伴随季节性、周期性湖面频繁波动，三角洲前缘的河口砂坝和水下分流河道被冲刷-回流和沿岸流强烈改造，在三角洲前缘平缓浅水区形成大面积分布的席状砂(楼章华等，1999)。此外，浅水三角洲席状砂也有可能是河道扩展化及水流分散后呈面状流的结果，或是由于洪水期河道中粗粒物质在河道间直接沉积的结果(朱伟林等，2008)。

相比之下， 潜江凹陷盐湖水体较淡水具有高盐度(盐度35‰)、高密度的特点，碎屑物质借助盐湖水体强携砂能力长距离搬运，发育复杂的沉积微相组合。河流自西北物源方向汇入到盐湖水体，相对高密度的携砂水团下沉形成水下分流河道砂体或浊积砂体，相对低密度的携砂水团在湖盆盐水的顶托作用下呈悬浮状或漂浮状进一步向湖盆方向搬运，在远岸处形成滩坝砂或席状砂体。因此，研究区主要发育浅水三角洲前缘水下分流河道、河口坝、席状砂、远砂坝等多种微相类型，并建立了盐湖远岸浅水三角洲前缘复合沉积模式(图10)。精细的沉积相研究和砂体分布样式(如水下分流河道、席状砂等)为研究区滚动勘探和后期开发提供了理论依据。

图8 周返地区沉积微相平面展布图Fig.8 Plane distribution of the sedimentary microfacies of in the Zhoufan area

图9 湖盆水体盐度与水体深度指标Fig.9 Indexes of salinity and depth of lake basin water

图10 盐湖不同成因砂体的搬运机制Fig.10 Transportation mechanism of sand bodies of different origins in salt lakes

5 结论

潜江凹陷潜江组发育块状层理、槽状层理、平行层理、交错层理、波状层理等典型沉积构造，砂岩粒度累计概率曲线呈两段式，跳跃总体占80%左右，C-M图以递变悬浮搬运为主，水流作用较强，主要为三角洲前缘亚相，包括水下分流河道、河口坝、席状砂、远砂坝等多种微相类型。

研究区湖相泥岩颜色较浅，局部井见浅红色泥岩，且泥岩中常见干裂，Mn/Fe值反映水体深度较浅，Sr/Ba值反映湖盆水体盐度较大，因此潜江凹陷潜江组沉积时期为盐湖浅水沉积环境。

潜江凹陷潜江组沉积时期碎屑物质借助盐湖水体强携砂能力长距离搬运，相对高密度的携砂水团下沉形成水下分流河道砂体或浊积砂体，相对低密度的携砂水团在湖盆盐水的顶托作用下呈悬浮状或漂浮状进一步向湖盆方向搬运，在远岸处形成滩坝砂或席状砂体，据此建立了研究区盐湖远岸浅水三角洲前缘复合沉积模式。