鹽湖盆地淺水三角洲沉積模式——以江漢盆地潛江凹陷新溝咀組為例

萬赟來，胡明毅，2，胡忠貴，2，賈秀容，謝春安

(1.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023;2.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北 荊州 434023)

鹽湖盆地淺水三角洲沉積模式
——以江漢盆地潛江凹陷新溝咀組為例

萬赟來1，胡明毅1，2，胡忠貴1，2，賈秀容1，謝春安1

(1.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023;2.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北 荊州 434023)

本文通過巖心、測井、錄井資料，結(jié)合研究區(qū)古氣候特征、巖性特征、古生物標(biāo)志和沉積構(gòu)造特征，提出江漢油田潛江凹陷新溝咀組屬于鹽湖盆地淺水湖泊三角洲沉積。在鹽湖沉積背景下，新溝咀組沉積時期氣候相對干旱，水體較淺，無深湖-半深湖沉積，且研究區(qū)地勢平緩，傾角相對較小，在河流入湖處發(fā)育淺水三角洲沉積體系，并且發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲泥三種沉積亞相。以沉積相平面分布圖為基礎(chǔ)，建立了新溝咀組淺水三角洲沉積模式。

淺水三角洲;鹽湖盆地;新溝咀組;沉積模式

淺水三角洲通常是在水體較淺和構(gòu)造相對穩(wěn)定的陸表?；虻匦纹骄?、整體緩慢沉降的盆地條件下形成的。研究表明，不同盆地、不同地區(qū)由于所處構(gòu)造背景、盆地演化階段及物源供給特征的不同，發(fā)育不同類型的淺水三角洲沉積［1，2］。淺水三角洲的泥巖顏色以紫色、紫紅色為主，多發(fā)育在氣候相對干旱，地勢較平，坡度較小，水體較淺的背景下;氧化與還原環(huán)境交替，無典型的深湖、半深湖沉積;三角洲前緣相帶寬廣，水下分流河道發(fā)育，砂體展布有明顯的方向性。

本文以江漢盆地馬王廟地區(qū)新溝咀組為例，總結(jié)了鹽湖盆地淺水三角洲的沉積特征及相模式。

江漢盆地是中國東部的一個板內(nèi)裂谷式沉積盆地。古近系發(fā)育有大量的蒸發(fā)巖，是一個較大的內(nèi)陸鹽湖盆地。盆地內(nèi)部發(fā)育潛江凹陷、江陵凹陷等十個凹陷。潛江凹陷位于江漢盆地中部，是全盆地中基底最深、沉降速度最快的凹陷，面積為2530km2。潛江凹陷歷經(jīng)三十年的石油勘探，近2000口油田鉆井的資料統(tǒng)計表明，潛江凹陷鹽系地層厚度大，分布廣，鹽間層段油氣顯示豐富，說明鹽間地層是一種十分重要的油氣勘探目標(biāo)層段［3］。新溝咀組是潛江凹陷中主要的生油層段和主要勘探層段之一。

1 鹽湖盆地淺水三角洲沉積特征

1.1 巖性特征

新溝咀組上段為紫紅色/灰綠色泥巖、泥膏巖、石膏質(zhì)粉砂巖，下段巖性以深灰色泥巖為主，夾砂巖、泥膏巖及泥灰?guī)r，且具有以下特征:①泥巖中普遍含有白云石、方解石，砂巖中也往往含有白云石、方解石、硬石膏等礦物，泥灰?guī)r、泥膏巖中的鹽類礦物等均反映了高鹽度的鹽湖水體特征;②泥巖顏色是區(qū)分沉積環(huán)境的良好標(biāo)志，可以將灰色、灰綠色泥巖發(fā)育區(qū)定義為水下的淺湖區(qū)，將雜色泥巖發(fā)育區(qū)定義為枯水期和豐水期之間的過渡帶，將棕紅色泥巖發(fā)育區(qū)定義為水上沉積［3，4］。新溝咀組下段的Ⅰ油組和Ⅲ油組以棕色、紫色、紅色與灰色間互，反映沉積水體總體較淺，氧化還原環(huán)境交替(圖5)。Ⅱ油組以灰色-深灰色為主，表明沉積期水體相對較深，處于弱還原和還原環(huán)境;③砂巖的粒度在0.012～0.158mm之間，為粉砂-細砂巖，以粉砂巖為主。結(jié)構(gòu)成熟度較好，風(fēng)化程度中-淺。分選程度為差-中-好，以中-好為主。顆粒以懸浮-點-線接觸，以點接觸為主。顆粒呈次棱角狀-次圓狀，反映距物源較遠的三角洲-湖泊沉積特征;④碳酸鹽巖(方解石、白云石、鐵方解石和鐵白云石)膠結(jié)和硬石膏膠結(jié)的長石砂巖反映距物源相對較遠的三角洲-湖泊沉積特征。

1.2 古氣候特征

古近系新溝咀組下段Ⅲ油組沉積時期，氣候較干旱，出現(xiàn)咸水湖泊-淺水三角洲環(huán)境，發(fā)育一套紅灰間互的砂泥質(zhì)沉積;Ⅱ油組沉積時期，由半干旱-干旱氣候向潮濕方向發(fā)展，湖泊水體變深，物源供給較前期增強，三角洲向前推進，發(fā)育一套以灰色-深灰色為主的泥質(zhì)砂巖;Ⅰ油組沉積時期，氣侯由潮濕向半干旱方向發(fā)展，湖泊水體變淺，出現(xiàn)咸水湖泊和淺水三角洲環(huán)境，發(fā)育一套紅灰間互的砂泥質(zhì)沉積?？傮w上，新溝咀組從Ⅲ油組到Ⅱ油組再至Ⅰ油組，氣候的變化為半干旱-干旱-潮濕-半干旱［5］(圖5)。

1.3 古生物標(biāo)志

新溝咀組下段泥巖中保存有孢粉、介形蟲、輪藻類等化石。孢粉質(zhì)量輕，在近源泥巖和吸附能力較高的濱淺湖中含量相對較高。介形蟲從淡水到半咸水環(huán)境，種類分布減少。輪藻類主要生活在湖泊、水塘等內(nèi)陸水體中，屬淡水種類，對水深和鹽度較敏感，它對于判別淺水、淡水，確定古河流和古湖泊界限都具有指向意義［6］。研究區(qū)古生物的種類和數(shù)量表明這一地區(qū)水的鹽度稍高，屬于微咸-半咸水的濱淺湖泊沉積環(huán)境。

1.4 沉積構(gòu)造

新溝咀組原生沉積構(gòu)造有底沖刷構(gòu)造、板狀層理、楔狀交錯層理、小型波狀交錯層理、平行層理、水平層理及生物擾動構(gòu)造。底沖刷構(gòu)造是分流河道沉積的證據(jù)之一，板狀交錯層理廣泛發(fā)育于三角洲前緣分流河道和淺湖砂壩沉積中，楔狀交錯層理廣泛發(fā)育于三角洲前緣分流河道和淺湖砂壩沉積中，浪成沙紋層在三角洲前緣帶和淺湖砂壩中均有發(fā)育，平行層理在三角洲和淺湖灘壩沉積體系中均發(fā)育，常與板狀交錯層理共生，在水下分流河道和淺湖砂壩中均有發(fā)育。水平層理廣泛發(fā)育于濱淺湖和三角洲相的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中(圖1，圖5)。

2 沉積微相類型及特征

研究區(qū)新溝咀組主要為一套淺水三角州沉積，進一步細分為三角洲平原與三角洲前緣和前三角洲三種亞相，其中三角洲平原以分流河道和分流間灣發(fā)育為主，局部發(fā)育天然堤，三角洲前緣以水下分流河道、水下分流間灣發(fā)育為特征，而很少發(fā)育河口壩和席狀砂微相(圖1)。

2.1 三角洲平原亞相

1.分流河道微相

研究區(qū)新溝咀組分流河道微相以砂質(zhì)沉積為主，主要由棕色/紫色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，剖面上具正韻律特征，自然伽馬曲線為齒化的箱形、鐘形(圖1)。

2.分流間灣微相

分流間灣為分流河道的凹陷區(qū)，常與湖泊相通。分流間灣微相的巖性主要由棕紫色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖組成。沉積構(gòu)造以塊狀層理、水平層理為主，生物擾動作用強烈。自然伽馬曲線以低平齒化形態(tài)為特征。

3.天然堤微相

天然堤位于河道兩側(cè)，向河道方向一側(cè)較陡，向外一側(cè)較緩。由棕紫色薄層泥質(zhì)粉砂巖組成，發(fā)育水平層理，波狀層理和生物鉆孔。

2.2 三角洲前緣亞相

1.水下分流河道微相

由于盆地地形十分平緩，湖泊水動力相對較弱;而河流水動力較強，水下河道向湖泊中心方向延伸，形成水下分流河道微相［7］。淺水三角洲的分流河道十分發(fā)育，分流河道是水上平原分支河道入湖后繼續(xù)做慣性運動的水下延伸部分，它與淺水三角洲平原分流河道砂具有許多相似之處，所不同的是水下分流河道側(cè)向上與之伴生的是經(jīng)湖浪改造的席狀砂。淺水三角洲的骨架砂體是分流河道砂體，分流河道砂體是淺水三角洲中砂層的集中發(fā)育帶，而不是在淺水三角洲前緣的河口壩、席狀砂。水下分流河道在新溝咀組下段Ⅱ油組和Ⅲ油組廣泛發(fā)育，以淺灰色/灰白色粉砂巖為主，常夾少量粉砂質(zhì)泥巖條帶，粒度從下到上由粗變細，剖面上具有正韻律或復(fù)合韻律特征(圖1)，發(fā)育底沖刷構(gòu)造，楔形交錯層理，板狀交錯層理，平行層理及波狀和浪成紗紋層理。自然伽馬測井曲線表現(xiàn)為箱形或鐘形，箱形說明水動力較強，鐘形說明水動力較弱(圖1)。

圖1 馬斜27井淺水三角洲前緣亞相沉積序列剖面圖Fig.1 Vertical sedimentary sequence through the shallow-water delta front subfacies deposits in the Maxie-27 well

2.水下分流間灣微相

由于淺水湖泊三角洲主要由建設(shè)性扇體構(gòu)成，在平面上多呈鳥足狀，常發(fā)育水下分流間灣。分流間灣的水動力環(huán)境平靜，沉積物以泥質(zhì)成分為主，且水體淺，常暴露于地表，受季節(jié)氣候作用影響較大。該區(qū)水下分流間灣主要為灰色/深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖，發(fā)育塊狀層理、水平層理和透鏡狀層理，測井曲線表現(xiàn)為自然伽馬高值段和低幅平滑或齒化形態(tài)(圖1)。

2.3 前三角洲相

前三角洲相由前三角洲微相組成，主要發(fā)育灰色、深灰色泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖、云質(zhì)灰質(zhì)泥巖構(gòu)成。以水平層理和塊狀層理為主，粒度曲線主要為細粒的單-懸浮總體。

3 沉積相平面分布特征

根據(jù)單井沉積微相分析、連井沉積相和砂體對比分析，編制了新溝咀組下段3個油組的沉積相平面展布圖(圖2)。

圖2 潛江凹陷新溝咀組Ⅰ油組沉積相平面展布圖1.相邊界;2.分流河道;3.水下分流河道;4.分流間灣;5.灘壩;6.濱、淺湖(前三角洲)Fig.2 Plamar distribution of the sedimentary facies in the Xingouzui Formation1=facies boundary;2=distributary channel;3=subaqueous distributary channel;4=interdistributary bay;5=beach bar;6=littoral-shallow lake(prodelta)

Ⅲ油組沉積時期水體較淺，受東北部和西北部物源影響(以東北部物源為主)，發(fā)育水下分流河道、河口壩和席狀砂微相。Ⅱ油組沉積時期，水體深度加大，三角洲向前推進，仍以東北部物源為主，發(fā)育水下分流河道主河道沉積。主河道展布面積廣，分支河道向前延伸，其側(cè)緣發(fā)育分流間灣微相，河口壩和席狀砂微相少見，為濱淺湖和淺水三角洲沉積。Ⅰ油組沉積時期，研究區(qū)屬于中亞熱帶半干旱氣候，水體淺，水體鹽度較前期升高，介形蟲含量減少。為氧化和還原環(huán)境交替的淺水三角洲沉積環(huán)境(圖2)，砂體以分流河道砂體為主，成朵狀直向和側(cè)向的大面積遷移，延伸寬廣。由于淺水三角洲主要受河流作用控制，因而其砂體往往順流向分叉展布，表現(xiàn)出明顯的方向性。

4 淺水三角洲沉積相模式

根據(jù)新溝咀組下段沉積期區(qū)域地質(zhì)背景和湖平面升降引起的沉積相演化階段，建立了淺水三角洲沉積相模式，其沉積基本特征如下(圖3):

(1)通過對研究區(qū)古氣候特征、巖性特征、古生物標(biāo)志和沉積構(gòu)造特征分析，認(rèn)為潛江凹陷新溝咀組屬于鹽湖盆地淺水三角洲沉積。

(2)研究區(qū)發(fā)育大量的鹽類礦物，新溝咀組的淺水三角洲發(fā)育于地勢較平坦、氣候較干旱、水體較淺的鹽湖沉積的背景下。新溝咀組下段的Ⅰ油組和Ⅲ油組以棕色，紫色，紅色與灰色間互。氧化還原環(huán)境交替，無典型的深湖、半深湖沉積。

圖3 新溝咀組下段淺水三角洲沉積模式Fig.3 Sedimentary model for the shallow-water delta in the lower part of the Xingouzui Formation

(3)研究區(qū)的淺水三角洲沉積主要發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相沉積，其中以三角洲前緣相帶為主，微相以水下分流河道微相為主，其側(cè)緣多發(fā)育分流間灣，河口壩和席狀砂不發(fā)育。分流河道砂為淺水三角洲的骨架砂體，且具有明顯的方向性。

圖4 新溝咀組下段鹽盆地淺水三角洲典型沉積特征照片F(xiàn)ig.4 Representative sedimentary characteristics of the shallow-water delta deposits in the lower part of the Xingouzui FormationIII oil measures:interbedded red(or brown and purplish red)and grey sandy and muddy deposits;II oil measures:grey to dark grey sandy and muddy deposits;I oil measures:interbedded red(or brown and purplish red)and grey sandy and muddy deposits.A.Brown sandstone and conglomerate and siltstone with parallel beddings and basal scour structures in the delta front distributary channel microfacies at the depth of 1792.86 m in the Ma-17 well;B.Oil seepage-bearing grayish brown siltstone with ripple and wavy beddings in the delta front subaqueous distributary channel microfacies at the depth of 1899 m in the Ma-36 well;C.Brown gypsum-bearing siltstone with tabular cross-beddings in the littoral-shallow lake sandbar microfacies at the depth of 1654 m in the Ma-17 well

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Sedimentary model for the shallow-water delta deposits in the salt lake basin:An example from the Xingouzui Formation in the Jianghan Basin，Hubei

WAN Yun-lai1，HU Ming-yi1，2，HU Zhong-gui1，2，JIA Xiu-rong1，XIE Chun’an1
(1.Institute of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou 434023，Hubei，China;2.Key Laboratory of Oil Resources and Exploration Technology under the Ministry of Education，Yangtze University，Jingzhou 434023，Hubei，China)

The Xingouzui Formation in the Qianjiang depression，Jianghan Oil Field is interpreted to be assembled by the shallow-water lacustrine delta deposits in the salt lake basin in terms of core examination，well logs，palaeoclimate，lithology，palaeontology and sedimentary structures.During the deposition of the Xingouzui Formation，the climates were relatively dry;the lake water was relatively shallow，and no abyssal-bathyal deposits were laid down.There occur the shallow-water delta depositional systems in the inlets，in which the delta plain，delta front and prodelta mud subfacies are recognized.The subaqueous distributary channel deposits are relatively developed as framework sandstones in the shallow-water delta.The shallow-water delta is mainly controlled by fluviation，and the sandstones are aligned as bands.The results of research in this study result in the construction of planar distribution of sedimentary facies and sedimentary model for the shallow-water delta，and thus have assisted in further exploration and development of the Jianghan Oil Field.

shallow-water delta;salt lake basin;Xingouzui Formation;sedimentary model

1009-3850(2011)02-0055-06

2010-10-15;改回日期2011-04-20

萬赟來(1987－)，女，長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)在讀碩士生

P618.130.2

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