混合沉積研究進展與展望

李泉泉，鮑志東，肖毓祥，陳建陽，李忠誠，王振軍，劉敏昭，李卓倫，許西挺，操凡

1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

2.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249

3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

4.中國石油吉林油田分公司勘探開發(fā)研究院，吉林松原 138000

5.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，西安 710200

0 引言

混合沉積作為一種相對特殊的沉積類型，對于了解其沉積動力學及恢復沉積過程等有著特殊的意義，其產物通常是由硅質碎屑、碳酸鹽等兩種及多種組分組成的混合沉積物，且在結構構造及形成機理等方面均與單一組分的沉積物有一定差別。眾所周知，形成碳酸鹽沉積物的有利條件之一是清澈的水體，而硅質碎屑巖與火山碎屑巖等物質的注入會對碳酸鹽巖沉積造成一定的影響，即在大多數(shù)情況下，碳酸鹽沉積物不會和其他類型沉積物混合在一起。而受這種思想的影響，以往學者多對相對較純的硅質碎屑與碳酸鹽沉積物的分類、沉積相等方面較為關注[1-4]，而將混合沉積視為相對“小眾”的沉積類型而少有研究，直到20世紀50年代才提出這種沉積類型形成的假設條件，即無明顯的水深差異，灰?guī)r和泥巖是可以共存的[5]。硅質碎屑巖與碳酸鹽巖并不是兩個完全不同的領域，相反他們屬于一個連續(xù)統(tǒng)一體[6]，混合沉積物正是處于他們之間而廣泛存在，但混合沉積的發(fā)生需要在陸源供應和碳酸鹽生產之間取得平衡的狀態(tài)下進行[7]。國內外學者開始利用巖芯、鉆井、測井、地震等資料，以及對現(xiàn)代沉積、古代露頭等考察對混合沉積開展研究，研究內容包括混合沉積物的巖石類型及其劃分[8-12]、沉積過程及主控因素分析[13]、非均質性[7,14]、油氣勘探研究[15-18]等方面，近些年的研究發(fā)現(xiàn)也證明了混合沉積是一種非常普遍的現(xiàn)象[19-42]。目前國內外多是對硅質碎屑—碳酸鹽混合沉積物有所研究，而對由火山碎屑、硅質碎屑、碳酸鹽等多組分組成的混合沉積物研究相對較少。國外學者多對濱淺海混合沉積環(huán)境開展研究，而國內學者多對陸相湖泊混合沉積開展研究。本文在對國內外混合沉積研究調研的基礎上，結合吉木薩爾蘆草溝組混合沉積相關研究工作，對混合沉積物及其相關概念、沉積環(huán)境及沉積相類型、非均質性、混合沉積形成過程與主控因素、混合沉積油氣地質意義等幾個方面的研究進展進行了梳理總結，并提出了目前混合沉積所面臨的問題及展望。

1 混合沉積物及相關概念

“混合沉積物”（Mixed sediments）一詞最早來源于Mount[13]的研究報道，包含了碳酸鹽沉積物與硅質碎屑沉積物在沉積結構方面的混合，而不包括層序上純碳酸鹽巖與硅質碎屑巖的間互。國內關于“混合沉積”最早是張錦泉和葉紅專[43]定義的，其對“混合沉積”一詞的描述也是限于碳酸鹽及陸源碎屑之間，可以是由碳酸鹽和陸源碎屑結構混合組成的混積物和“純”碳酸鹽或碎屑沉積物中的相互夾層或者二者的互層以及橫向相變的混合沉積組成，此中所提及“混合物”一詞，與Mount[13]提出的“混合沉積物”一詞詞義相近。楊朝青等[9]提出“混積巖”一詞在國內也被廣泛使用，其泛指陸源碎屑巖與海相碳酸鹽巖（不包括膠結物）這兩種沉積物混合而成的巖石，黏土礦物可有可無。沙慶安[44]將混合沉積分為狹義的和廣義的，狹義的是指在同一巖層內陸源碎屑與碳酸鹽組分的混合，而廣義的混合沉積則包括了狹義的和陸源碎屑與碳酸鹽層構成交替互層或夾層的混合。郭福生等[45]類比“濁積巖”、“風暴巖”等能夠反映特殊沉積事件的名詞，認為“混積巖”一詞能夠強調其特殊的成因意義，因此有必要提出這一概念，并將這種互層和夾層組合命名為“混積層系”，認為混積層系和混積巖一起構成了廣義的混合沉積。李祥輝[46]通過對前人“混合沉積巖”、“混合沉積層系”概念的分析，認為國內這兩種概念具有欠缺之處，建議混合沉積巖概念定義為“在同一沉積環(huán)境下形成的硅質碎屑與碳酸鹽兩種組份結構成份上相互混雜和交替出現(xiàn)的沉積物”，而不單指同一層內。綜合以上對混合沉積物及其相關概念的分析，本文認為狹義的混積巖或混合沉積含義要包含兩個方面：一是巖石組分的混合，不僅限于常見的硅質碎屑組分與碳酸鹽組分的混合，也包括硫酸鹽、黏土、火山碎屑等其他組分；二是這種混合能夠表征兩種或多種異相組分在時間和空間上沉積的同時性。而廣義的混合沉積，除包含上述狹義的混合沉積，還包含混積層系，混積層系含義也包含兩個方面：一是尺度方面，包含從巖相尺度至地層尺度；二是這種混合要與沉積過程、氣候變化和或相對海平面變化相關[7]。

2 混合沉積非均質性研究進展

非均質性一詞常用于描述儲層的地質復雜性，以及這種復雜性與流經(jīng)儲層的流體流動之間的關系[47]。沉積物中巖性及粒度變化等引起的孔隙度與滲透率的分布決定了儲層的非均質性[48]。儲層非均質性因成巖作用和巖石的機械變形而進一步復雜化，與碎屑巖相比，混合沉積物由于更多的壓實和膠結作用而遭受更迅速和廣泛的孔隙度損失[49]，雖然高孔隙度可能與深埋混合沉積地層中碳酸鹽顆粒的溶解有關[16]。此外，原生孔隙與次生孔隙受碳酸鹽顆粒與硅質碎屑顆?；旌媳壤目刂芠16,49]?？刂苾犹卣鞯膬蓚€主要巖石特性是孔隙度和滲透率，這兩者又嚴格取決于原始沉積物的結構和成分的影響，混合沉積物的組成控制著沉積物內部的沉積結構[33]，通過對吉木薩爾凹陷蘆草溝組巖芯常規(guī)孔滲數(shù)據(jù)分析，表明粉砂—細砂巖、云質粉砂巖及砂屑云巖物性相對較好，為甜點儲層的主要巖性，泥質含量增多使得物性變差，白云石含量增多可提高巖石的脆性，有利于后期的儲層改造[50-51]。

混合沉積的類型與規(guī)模對儲層特征有重要影響，不同類型的混合沉積儲層對水淹程度、產能的影響不同[14]。對于不同尺度、不同類型的混合沉積，都存在著不同程度的非均質性。狹義組分混合型混合沉積包含紋層狀混合沉積（圖1a～c）與塊狀混合沉積（圖1d～f）兩種類型，紋層狀混合沉積不同組分間呈紋層狀間互，塊狀混合沉積不同組分間呈大面積均勻分布。組分混合沉積非均質性受巖石顆粒的類型與排列方式、孔隙大小與形狀等因素控制，除此之外紋層狀混合沉積還受不同組分紋層厚度與間互密度的影響。廣義混積層系尺度包含了從巖相尺度混積層系（圖2）至地層尺度混積層系，其非均質性在垂向上的變化更為明顯。

圖1 組分混合型混合沉積（a）紋層狀泥質白云巖，紋層平直局部透鏡狀，吉36-4井，4 353.33 m，巖石薄片（-）；（b）紋層狀白云質泥巖，紋層較平直，泥質紋層間見粉砂級石英碎屑顆粒，吉36-4井，4 343.22 m，巖石薄片（-）；（c）紋層狀粉砂質白云巖，紋層平直，紋層厚約5微米，吉36-4井，4 370.87 m，巖石薄片（-）；（d）塊狀泥質白云巖，可見粉砂級石英碎屑顆粒，吉36-4井，4 348.93 m，巖石薄片（-）；（e）塊狀粉砂質灰?guī)r，可見粉砂級石英碎屑顆粒，吉36-4井，4 358.24 m，巖石薄片（-）；（f）塊狀灰質細砂巖，方解石顆粒呈現(xiàn)大面積分布，局部邊緣不規(guī)則，可見粉砂—細砂級石英碎屑顆粒，最大粒徑200 μm，可見黃鐵礦，吉36-4井，4 369.5 m，巖石薄片（-）Fig.1 Compositional mixing

3 沉積環(huán)境分析

混合沉積在各種沉積環(huán)境中有著廣泛的分布，本文在前人對不同地區(qū)混合沉積研究的基礎上，總結梳理了混合沉積形成的各類沉積環(huán)境。

3.1 海相沉積

海相沉積環(huán)境水體鹽度高，碳酸鹽巖較為發(fā)育，是混合沉積較為發(fā)育的沉積環(huán)境之一。根據(jù)海底地形和海水深度，以及陸棚區(qū)地形、水深、潮汐和波浪作用的特點，可將海洋沉積環(huán)境細分為濱海、淺海、半深海和深海4 種環(huán)境[52]。由于半深海與深海環(huán)境對于混合沉積形成機制相似，故本文將這兩種沉積環(huán)境一起討論。

（1）濱海沉積

濱海沉積位于最大風暴潮線與浪基面之間，可細分為臨濱（潮下帶）、前濱（潮間帶）、后濱（潮上帶）、海岸沙丘等亞沉積環(huán)境，受波浪和潮汐作用影響，各亞環(huán)境水動力強弱有差異，但整體屬強水動力沉積環(huán)境。潮下帶、潮間帶等具有大潮差的環(huán)境常發(fā)育硅質碎屑—碳酸鹽混合沉積[53-54]。濱、淺海相帶的混合沉積，可成為優(yōu)質儲層和烴源巖的勘探靶區(qū)[17]。

（2）淺海沉積

淺海環(huán)境是混合沉積發(fā)育較為常見的環(huán)境之一[13,55-58]。早期Mount[13]以淺海陸棚沉積為基礎，分析了4 種混合沉積類型的形成過程及其相應的控制因素。受陸架遠端甚至海洋的影響，浮游生物富集，而碎屑流注入來自于陸架上部，陸架的中部是碳酸鹽—硅質碎屑混合沉積主要沉積環(huán)境[58]。

（3）半深—深海沉積

較深的水體對碳酸鹽巖沉積是一項不利因素，而李祥輝[46]認為混合沉積環(huán)境不應只限定為淺海環(huán)境，碳酸鹽補償深度（CCD）之上的深海環(huán)境以及斜坡和深海扇環(huán)境都可能發(fā)生混合沉積作用。董桂玉等[59]對湖南石門楊家坪下寒武統(tǒng)杷榔組三段混合沉積物進行研究，并判定其形成于深水斜坡環(huán)境，對于深水—區(qū)域如深水斜坡區(qū)，也有混合沉積的發(fā)現(xiàn)。

3.2 過渡相沉積

過渡地帶處于陸源碎屑供應與碳酸鹽沉積物的交鋒地帶，混合沉積也有發(fā)現(xiàn)[57,60]，且多屬于相混合沉積類型。孫嬌鵬等[60]以柴東北緣古生代為例，開展了位于潮坪—碳酸鹽巖臺地—欠補償盆地沉積環(huán)境的混合沉積研究，分析了碎屑巖—碳酸鹽巖混積相的發(fā)育特征，并總結了平面相組合發(fā)育模式。葉茂松[61]以環(huán)渤中坳陷古近系沙河街組一、二段為例，研究了扇三角洲前緣（包括水下碎屑流與河口壩）、前扇三角洲等過渡相沉積環(huán)境的混合沉積特征、內部構成及成因解釋，并且建立了扇三角洲重力流驅動混合沉積模式、扇三角洲建設—廢棄互層型混合沉積模式。

圖2 巖相尺度混積層系（a）灰質泥巖，灰?guī)r與泥巖呈紋層組互層，J10025 井，3 514.12 m；（b）含泥灰質粉砂巖，下部為紋層狀泥巖與灰?guī)r互層，中上部灰?guī)r呈透鏡狀與粉砂巖互層，J10025井，3 638.56 m；（c）含灰泥質粉砂巖，含灰粉砂巖紋層組與紋層狀泥巖紋層組垂向疊置，頂部夾灰?guī)r紋層，J10025井，3 611.66 m；（d）含灰粉砂質泥巖，含灰粉砂巖含包卷層理沉積構造，與塊狀泥巖構成混積層系，J10025井，3 630.5 mFig.2 Strata mixing of lithofacies scale

3.3 陸相沉積

常見的混合沉積物多由硅質碎屑組分與碳酸鹽組分混合形成，這就要求必須有形成硅質碎屑巖和碳酸鹽巖的環(huán)境，或者存在兩者的來源，而陸相沉積環(huán)境中除湖泊沉積環(huán)境外，很難形成碳酸鹽巖沉積，前人關于陸相混合沉積也多集中在湖泊沉積環(huán)境中，故本文對于陸相混合沉積環(huán)境的討論主要是湖泊沉積環(huán)境。

湖泊是我國廣泛發(fā)育的一種沉積類型，其規(guī)模也相差懸殊，大型湖泊的環(huán)境特點與海洋有一定相似之處，也有一定區(qū)別，相比于海洋沉積，湖泊沉積受構造與氣候活動的影響更為明顯，受控因素更多。以湖泊與海洋間連通關系，可將湖泊分為閉塞型、開闊型、半閉塞—半開闊型；以水體含鹽度可將湖泊分為淡水湖泊與咸水湖泊；以湖泊所處區(qū)域的構造活動特點，可分為斷陷型、坳陷型、斷—坳轉化型。湖泊中發(fā)育的混合沉積主要受構造和氣候控制[43]，碎屑物質供給量、水體鹽度、水動力條件、風場等因素對混合沉積形成也有一定控制作用。

目前國外對于海相混合沉積的研究居多，國內則多偏向于陸相湖泊混合沉積的研究[62-72]。陳世悅等[71]對東營凹陷古近系沙河街組混合細粒沉積物進行研究，認為湖相深水細?；旌铣练e既有物質成分上的混合，還包含紋層疊置、不均勻團塊等結構上多尺度的混合，而紋層疊置混合沉積是斷陷湖盆最主要的混合方式，氣候與水動力是控制湖相細?；旌铣练e物的主要因素?；旆e型灘壩是湖相混合沉積中重要的沉積微相類型之一，葉茂松[61]對環(huán)渤中坳陷古近系沙河街組一、二段灘壩混合沉積復合體研究時，共識別出含生物砂質碎屑灘壩、砂質鮞粒灘壩、砂質鈣藻灘壩、砂質生物碎屑灘壩與泥晶灘壩等五種灘壩混合沉積類型，并分析了每種混合沉積灘壩類型的內部構成及其成因解釋。混合沉積灘壩儲層往往也具有相對好的物性條件，在致密油儲層中常作為甜點區(qū)[68-69,72]。

4 混合沉積形成過程

Mount[13]以鑲邊臺地沉積背景將混合沉積過程分為間斷混合、相混合、原地混合與母源混合四種類型，之后國內外學者在此基礎上，補充完善了適合于各自研究區(qū)塊的混合沉積模式。

4.1 間斷混合

Mount[13]將由高強度的間歇事件引發(fā)形成的混合沉積稱之為間斷混合。他以鑲邊臺地為沉積背景，介紹了間斷混合型混合沉積過程（圖3），風暴等引起海平面升降，在最大風暴潮線附近，海水侵蝕珊瑚礁或淺灘復合體的沉積物，并將它們重新沉積在以硅質碎屑為主的瀉湖環(huán)境中，形成混合沉積物；風暴還可將潮下帶陸源碎屑泥質沉積物與灰（云）泥攜帶至潮坪處形成混合沉積物，這些混合沉積物的沉積構造既受風暴流輸送物質的控制，也受原沉積環(huán)境的控制。

間斷混合沉積環(huán)境廣泛，作用方式多樣，Tucker[73]在對挪威南部晚前寒武紀潮下帶混合沉積物研究中發(fā)現(xiàn)了細粒石英砂巖，分析其是由風暴潮從近岸搬運至潮下環(huán)境中。Halfaret al.[74]通過對墨西哥南方加利福尼亞灣溫暖環(huán)境的現(xiàn)代碳酸鹽—硅質碎屑混合沉積進行研究，發(fā)現(xiàn)這種混合現(xiàn)象是由于短期風暴或颶風事件所導致的間斷性攪拌所致。楊朝青等[9]通過對云南曲靖中泥盆統(tǒng)曲靖組的混合沉積物構造、組分、沉積環(huán)境等研究，認為其是由風暴引起的海洋近岸地帶間斷混合沉積。丁一等[66]通過對川中龍崗地區(qū)下侏羅統(tǒng)混合沉積的研究，發(fā)現(xiàn)縱向剖面結構上，風暴介殼和風暴砂可以疊置于任何淺湖—半深湖微相之上，表明了風暴沉積的隨機性。

4.2 相混合

依據(jù)瓦爾特相序定律，在橫向上碳酸鹽巖相與硅質碎屑巖相之間過渡區(qū)域，在垂向上會形成混合沉積[13]。這種混合沉積范圍廣泛，在礁前、礁后、礁間沉積環(huán)境，潮坪等近岸地帶與潮下帶之間沉積環(huán)境（圖4），例如：1）遮蔽硅質碎屑型瀉湖的碳酸鹽巖灘復合體一側；2）硅質碎屑潮坪臨近潮下帶碳酸鹽巖沉積物區(qū)域；3）接受風成作用供給不同成分的海岸沙丘與潮坪；4）位于火山島側向的生物碎屑淺灘，接受來自鄰近地區(qū)的火山碎屑沉積物；5）硅質碎屑沙丘廣泛分布的潮汐海峽處，居住著很多鈣質骨架生物。加利福尼亞灣的La Paz 地區(qū)臨近淺海灣與中陸架環(huán)境，碳酸鹽巖層與硅質碎屑層交互沉積[36]。這種相混合類型既可以產生組分混合的混合沉積物也可以產生地層尺度的混積層系。

據(jù)Mount[13]研究中描述本應該漸變且廣泛存在的相混合沉積，觀察到的卻多為突變型相混合沉積，分析其原因為淺海陸架地區(qū)相變是由于陸架坡度等沉積條件的改變，所以碳酸鹽與硅質碎屑沉積相間多為突變接觸，而漸變型相混合更好地記錄了橫向上沉積相的遷移變化。

圖3 鑲邊臺地背景下的間斷型混合沉積過程[13]Fig.3 Discontinuous mixed deposition under the background of rimmed platform[13]

圖4 鑲邊臺地背景下的相混合沉積過程[13]Fig.4 Facies mixed deposition under the background of rimmed platform[13]

葉茂松[61]在對環(huán)渤中坳陷沙河街組混合沉積研究時，提出了扇三角洲重力流驅動混合模式與扇三角洲建設—廢棄互層型混合模式。前者是在重力流的驅動下將近岸或淺湖區(qū)原生沉積的生物碎屑顆粒，搬運至扇三角洲前緣及前扇三角洲處形成混合沉積，如果考慮到重力流的形成機制，也可將其劃分至間斷型混合沉積類型。后者受陸源碎屑供給的影響形成建設—廢棄互層型扇三角洲混合沉積。這兩種混合沉積模式都可歸類為相混合沉積。

4.3 原地混合

在硅質碎屑沉積背景下，與原地或準原地死亡的鈣質生物組合所組成的混合沉積稱為原地混合。由于其形成過程包含了局部原地形成的沉積物，故稱之為原地混合沉積。原地混合最常見于潮下陸源泥巖環(huán)境，在這些環(huán)境中，軟體動物、有孔蟲、苔蘚蟲、腕足類、棘皮動物和鈣質藻類等生物，在穴居生物和弱潮汐作用下，與陸源泥混合在一起（圖5）。

原地混合多發(fā)育組分混合的混合沉積物。多米尼加共和國Cibao 盆地硅質碎屑陸架內的碳酸鹽沉積物，以及意大利南部第四紀的混合沉積物均屬于原地混合沉積類型[33,36-37,39,75]。此外，藻類能夠產生碳酸鈣并且捕捉碎屑物質，也屬于原地混合[13]，當湖流、沿岸流所攜帶的陸源碎屑物質不足以抑制藻類生長時，藻類分泌的鈣質或者促使水介質沉淀出鈣質并黏結吸附碳酸鹽，也能捕獲粉砂、黏土等陸源碎屑物質以及火山碎屑物質等從而形成混合沉積物。有學者認為這種藻混合沉積類型可單獨劃分為一種混合沉積類型[76]，筆者認為其仍應該屬于原地混合類型。

4.4 母源混合

Price[77]通過對希臘Othris 地區(qū)中生代大陸邊緣碎屑碳酸鹽巖進行研究時發(fā)現(xiàn)，此地區(qū)鈣質砂巖和礫巖沉積物可能來源于斷層斜坡、或上升的基底與原沉積物沉積改造而來，并提出這樣的混合沉積碳酸鹽巖不能反映當時的古環(huán)境條件。Mount[13]對此類主要由構造作用控制的在原地與另一種組分混合再沉積所形成的混合沉積稱之為母源混合。Dorseyet al.[78]通過對墨西哥洛雷托盆地上新世地層混合沉積的研究，發(fā)現(xiàn)盆地邊界由高角度斷層控制，這為混合沉積提供了碎屑物質，并強調這是控制混合沉積形成的主控因素之一。

5 混合沉積作用的主控因素

5.1 氣候因素

氣候因素影響著碳酸鹽巖的生產、硅質碎屑沉積物的供應和沉積物的分布[79-82]。Leeset al.[83-84]通過對赤道和南北緯度60°間的現(xiàn)代碳酸鹽巖研究，將其劃分為三類：綠藻類和珊瑚為主的綠藻類組合、主要由綠藻組成的綠藻組合、主要由有孔蟲和軟體動物組成的有孔蟲群等，并認為鹽度和溫度是控制這些碳酸鹽巖組合形成的主要因素。Roberts[85]通過對熱帶環(huán)境干旱與濕潤條件下的三個不同地區(qū)進行研究，發(fā)現(xiàn)氣候與構造因素對混合沉積環(huán)境硅質碎屑與碳酸鹽沉積物之間的轉變有很強的控制作用。Wilson[86]通過對構造、礦物學、成巖和地球化學指標等研究，為溫帶條件下的混合沉積提供了相對重要的海洋、氣象信息。氣候對陸源碎屑的控制主要表現(xiàn)在通過降雨量影響物源的供給以及能量程度上，當降雨量小時，河流等攜帶入海（湖）的陸源碎屑就少，有利于碳酸鹽的生成，而周期性的暴洪事件等可將大量陸源碎屑物質帶入碳酸鹽沉積區(qū)形成混合沉積，暴洪過后，降雨量減小，攜帶入海（湖）的陸源物質減少，又有利于碳酸鹽的生成，這樣便長期保存混合條件的存在，此外，氣候還可通過冰期、間冰期的變化來影響海平面的變化，從而影響混合沉積[43]?？傮w而言，干旱氣候條件下碳酸鹽巖較為發(fā)育，濕潤氣候條件下硅質碎屑沉積物供應較為充足，因此，熱帶及溫帶區(qū)域間歇型干旱—濕潤型氣候條件更有利于混合沉積的形成。盡管溫暖的水體環(huán)境有利于碳酸鹽巖的形成，但這也不是絕對的控制條件，Betzleret al.[27]對冷水地區(qū)的碳酸鹽巖沉積進行了研究，發(fā)現(xiàn)冷水地區(qū)也有混合沉積的形成。

圖5 鑲邊臺地背景下的原地混合沉積過程[13]Fig.5 In situ mixed deposition in the background of rimmed platform[13]

關于氣候因素對混合沉積形成的控制作用，前人開展了大量研究。Andréet al.[87]提出了一種溫帶地區(qū)發(fā)生的潮汐控制的碳酸鹽—硅質碎屑混合沉積模式。Rankey[88]通過對美國西部賓夕法尼亞系—二疊系混合碳酸鹽—硅質碎屑地層進行研究，分析了相對海平面升降與氣候變化之間的關系以及對混積層系發(fā)育的控制，海平面較高時多伴隨著季節(jié)性氣候，而低海平面時期多伴隨著干旱型氣候，由此在斜坡區(qū)，上傾端更多保留了季節(jié)性氣候環(huán)境特征，而下傾端只有在海平面相對較低時裸露，更多保留了干旱型氣候特征。

氣候因素對于混合沉積的分布也有著一定的控制作用，相較于海相沉積環(huán)境，氣候對湖相沉積環(huán)境的控制因素更為明顯，湖泊對溫度變化較為敏感，不同季節(jié)由于水溫的變化水體會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，由此水體上下會產生不同的物理化學變化，形成明暗相間的季節(jié)性紋層（圖1）。陳世悅等[71]對湖相深水細粒物質的混合沉積作用進行了探討，認為混合沉積作用類型多且往往受多個因素同時控制，氣候及水動力條件是控制細?；旌铣练e發(fā)育的最主要因素，氣候引起湖水性質變化及水體分層，從而控制不同類型細粒物質的絮凝沉降及化學沉積。吳因業(yè)等[69]以柴達木盆地古近系為例，研究了干旱氣候封閉－咸化湖盆混合沉積儲層致密油的分布。除了季節(jié)對湖泊水體的影響而產生分層現(xiàn)象，間隔性氣候對碳酸鹽巖生產與碎屑巖供應的影響也對混合沉積的分布起著直接的控制作用，混積層系中的碳酸鹽巖發(fā)育層段可能由于間歇性干冷氣候引起的硅質碎屑供應減少，而硅質碎屑層段則可能是由于濕熱氣候而引起源區(qū)大量硅質碎屑供應而形成的[7]。對于巖相級別硅質碎屑與碳酸鹽規(guī)律性重復的混積層系，這種重復與由歲差軌道旋回驅動的冷濕和冷干氣候事件有關[80]。趙燦等[89]對下剛果盆地Albian階Sendji組混積巖的研究為例，通過頻譜分析的方法，證實了受米蘭科維奇旋回影響的氣候因素對混合沉積的影響。

5.2 構造因素

構造因素對混合沉積的物源供給、沉積過程、規(guī)模等多方面均有一定的控制作用。構造升降活動控制著物源區(qū)和沉積區(qū)的分布和狀態(tài)，從而很大程度上控制了物源的供給量和供給方向，這對陸源碎屑沉積、碳酸鹽沉積和混合沉積都很重要。在區(qū)域構造抬升和全球相對海平面下降時，物源區(qū)暴露遭受剝蝕，為沉積區(qū)帶來碎屑物質。Dolan[90]提出在構造相對活躍地區(qū)，物源區(qū)構造的抬升與沉降是控制硅質碎屑或碳酸鹽沉積物盆地旋回的一個主要因素。準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組下甜點中富含凝灰質組分，分析表明構造活動引起的火山噴發(fā)為混合沉積物提供了火山碎屑物質，火山碎屑物質入湖水解為水生生物提供營養(yǎng)物質，為有機質富集提供了物質基礎，構造活動對甜點的分布起到了一定的控制作用。

構造因素對于混合沉積類型有著一定影響，對于相混合沉積類型，當構造抬升及相對海平面下降時，物源區(qū)遭受剝蝕為海岸（湖岸）帶來碎屑物質，超覆于構造平緩期形成的碳酸鹽巖之上，如此循環(huán)往復則形成砂—灰/云巖相混合型混積層系。對于母源型混合沉積，構造作用更是直接控制因素，當構造隆起，遭受剝蝕時，在原地與另外一種組分的沉積物共同沉積，形成母源型混合沉積。

構造邊界樣式對湖相混合沉積類型有著直接的影響。湖盆邊界類型大致可分為三種類型（圖6）：第一種盆地邊界具有明顯坡度變化（圖6a），盆地具有明顯的三分結構即斜坡緩坡區(qū)、斜坡陡坡區(qū)、深湖盆地；第二種盆地邊界斜坡無明顯的坡度變化（圖6b）；第三種類型盆地斜坡區(qū)具有活動斷層（圖6c）。三分型湖盆邊界與陸架、陸坡、深海平原的三分結構相似，沉積特點具有一定相似性，斜坡緩坡區(qū)受相對湖平面變化影響較大，易形成薄互層型混積層系，混合沉積類型以相混合居多；斜坡陡坡區(qū)古地形坡度大，易形成重力流，多為間斷型或相混合型混合沉積；深湖盆地多發(fā)育細粒混合沉積，也有滑塌型混合沉積。邊界類型為緩坡型湖盆沉積特征與三分型湖盆緩坡區(qū)沉積特征有一定相似性。邊界受生長斷層控制的湖盆一般為湖盆形成較早時期，斷陷型湖盆陡坡一側易遭受風化剝蝕，而緩坡一側可形成混合沉積[63]。

古隆起、微幅度構造等古地貌對混合沉積也有一定控制作用。Bastoset al.[91]以巴西東部陸架邊緣為例，研究了陸架古地貌對硅質碎屑—碳酸鹽混合沉積的控制作用。古隆起對灘壩沉積、碳酸鹽巖沉積及混合沉積均有一定影響，蘇靜等[64]對深湖亞相中發(fā)育的混合沉積進行研究，判定其為灰?guī)r、白云巖、礫石的粗碎屑深水重力流型沉積體系，由盆地周圍的碳酸鹽巖隆起區(qū)上升及盆地邊緣斷裂活動控制形成。

圖6 湖盆邊界構造樣式Fig.6 Lake basin boundary structure pattern

5.3 水動力及相對海（湖）平面變化

海（湖）平面相對升降與水動力變化對過渡環(huán)境及較淺水環(huán)境的混合沉積有較明顯影響，海（湖）平面升降變化直接控制著岸線的遷移軌跡，濱岸沉積環(huán)境受海岸地貌特征及海（湖）平面升降變化可劃分為不同水動力的次級環(huán)境。海（湖）平面變化對碳酸鹽生產率有著直接的影響，當海水深度在50～100 m 以內，有利于碳酸鹽沉積物大量生成，且海水上升速率相近或略大于礁等生物生長速率時，更適合光和生物的大量繁殖[92]。海（湖）平面變化對陸源碎屑的供應也有著明顯的控制，當海平面下降時，碳酸鹽產率明顯下降，加之陸源硅質碎屑的供應對碳酸鹽的生產有一定抑制作用，使得當海平面下降及位于低位體系域時期，以硅質碎屑沉積物為主。對于陸源碎屑供給及海洋水體的動力學特點如波浪、海流、潮流對濱岸及淺海陸棚地區(qū)的混合沉積影響較大[43,93]，它們能破壞并搬運各種沉積物，在一定部位堆積下來，形成互層或夾層狀的混積層系。吉木薩爾凹陷蘆草溝組上甜點發(fā)育灘壩微相，其平面形態(tài)呈坨狀分布[68]，分析表明可能與波浪對早期沉積物的改造有關，說明水動力變化等對非常規(guī)油氣甜點區(qū)平面的展布有一定控制作用。Yoseet al.[94]強調了相對于陸架海平面位置及變化速率對混合碳酸鹽—硅質碎屑沉積的影響。在濱岸沉積環(huán)境下，漲潮時期水流攜帶潮下帶碳酸鹽沉積物超覆于潮上—潮間帶硅質碎屑沉積物之上，易形成以硅質碎屑沉積物為主的相混合型混合沉積物，退潮時期水流攜帶潮上—潮間帶硅質碎屑沉積物至潮下帶碳酸鹽沉積物之上，易形成以碳酸鹽沉積物為主的相混合型混合沉積物。高頻次的湖平面變化會形成薄互層型混積層系，并且會影響硅質碎屑層與碳酸鹽巖層間的比重[7]。而Puga-Bernabéu áet al.[95]認為對于地層級別混積層系，主要受相對海平面變化控制。

5.4 風場

風作為大氣流場活動的表現(xiàn)形式，是一種重要的地質營力，在碎屑巖與碳酸鹽巖沉積環(huán)境都廣泛存在，對沉積體系的展布有著重要的控制作用[96]。對于碎屑巖沉積體系的控制作用，可在母源區(qū)對母巖進行風化剝蝕，并作為一種搬運介質將碎屑物質搬運至沉積區(qū)。在湖泊及海洋等沉積區(qū)，風力的大小直接控制著風暴浪基面的深度，臺風等所引起的風暴浪波及深度可達近百米甚至更深，具有巨大能量的風暴浪在向岸方向傳播時會形成壅水，水平面大幅提升，對沿岸地帶產生強烈的沖刷；當風力減弱，風暴回流將攜帶大量沖刷下來的物質，呈懸浮狀態(tài)向海洋（湖泊）搬運，形成密度流沉積[96]。

風場對于硅質碎屑—碳酸鹽混合沉積物的形成，有著一定的控制作用，在風力的作用下所產生的沿岸流、風暴流等在坡度較緩的斜坡區(qū)，會產生大規(guī)模范圍的間斷混合、相混合現(xiàn)象，從而產生混合沉積。Halfaret al.[74]通過對墨西哥南方加利福尼亞灣溫暖環(huán)境的碳酸鹽—硅質碎屑現(xiàn)代混合沉積進行研究，研究發(fā)現(xiàn)這種混合現(xiàn)象是由于短期風暴或颶風事件所導致的間斷性攪拌所致，這些從海岸線巖石剝蝕而來的粗?；◢弾r和火山碎屑巖物質搬運到較淺水的碳酸鹽工廠中，隨著在低于40 m 水深的碳酸鹽外陸架相的混合，碳酸鹽沉積物與橄欖灰砂質和粉砂質硅質碎屑巖交互。

風力對于陸相火山碎屑巖從各火山機構搬運至遠距離處沉積起著重要作用，其大小和速度直接控制著火山碎屑巖尤其是凝灰?guī)r的搬運距離，在搬運過程中，火山物質又受其本身粒度與密度的控制，而產生不同的降落速度形成差異性沉降。準噶爾盆地內部二疊紀時期發(fā)育大量火山機構[97]，吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組發(fā)育凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r以及凝灰質混合沉積物，對于含有火山碎屑組分混合沉積物的形成，風力是一個重要的控制因素。

6 混合沉積的油氣地質意義

近年來隨著國內外學者對混合沉積的深入研究，其富含的油氣資源也逐漸引起人們注意[17,50,66,69,98-100]?；旌铣练e由于其獨特的形成過程，其儲層往往具有致密的特點，混合沉積油氣資源作為非常規(guī)油氣類型之一，對于非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)有著重要的意義[98]。

混合沉積尤其是細?；旌铣练e常具有緊鄰烴源巖或源儲一體，良好的源儲配置關系等條件，為混合沉積物中富含油氣奠定了基礎。準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組為細?；旆e致密儲層，地質資源豐富[99]，大量的巖芯實驗數(shù)據(jù)分析表明巖性與物性及含油性間有著較好的相關性[50]。張寧生等[100]根據(jù)沉積構造產狀將柴達木盆地南翼山混積巖儲層劃分為三種類型，認為儲層物性方面變形層理混積巖優(yōu)于水平層理混積巖，而塊狀層理混積巖較差需要構造裂縫改善才能提高其含油氣性。何娟等[14]通過研究混合沉積儲層非均質性，分析了其對油氣開發(fā)的影響。馮進來等[17]提出了與油氣儲層相關的湖相和海相混合沉積相模式示意圖，較為直觀地顯示了混合沉積的油氣地質意義。吳因業(yè)等[69]對柴達木盆地古近系湖相混合沉積開展了層序地層學及沉積相方面的研究，發(fā)現(xiàn)為湖侵—高位體系域的演化為湖相混積致密油儲層提供了有利相帶。這些研究表明混合沉積過程及其形成環(huán)境對混合沉積中油氣的差異性聚集與分布有著明顯地控制作用。

7 混合沉積研究展望

混合沉積自20世紀50年代進入人們的視線，在混合沉積物巖石分類、復雜巖性識別、沉積環(huán)境分布、形成過程及主控因素、儲層非均質性、油氣勘探等多方面均有一定研究，但受其成分復雜、沉積環(huán)境多變、控制因素多樣等各方面影響，仍有一些問題需要解決，這些問題的解決對于了解混合沉積成因、恢復古環(huán)境、完善沉積動力學研究、指導油氣勘探等多方面有著重要的意義。

（1）碳酸鹽沉積物形成的有利條件之一是清澈的水體，而混合沉積物的形成需要在硅質碎屑組分與碳酸鹽組分平衡的狀態(tài)下形成，以往多是定性評價硅質碎屑對碳酸鹽沉積物形成的影響，定量表征硅質碎屑注入對碳酸鹽沉積物形成的影響程度，了解硅質碎屑擴散機制對混合沉積中碳酸鹽沉積物形成的影響，能夠更好地了解混合沉積物的成因。

（2）目前對火山碎屑、硅質碎屑、碳酸鹽等多組分組成的混合沉積物研究相對較少，解析多組分混合沉積物各方面研究與硅質碎屑—碳酸鹽混合沉積物間的差異，以及各組分在混合沉積形成過程中的相互關系，對于摸清混合沉積物的形成過程及古環(huán)境的恢復，有著重要意義。

（3）利用測井資料進行混合沉積物巖性識別，是常見的一種技術手段，對于混積程度高及多組分的混合沉積物，常規(guī)的測井曲線交會圖法無法實現(xiàn)對復雜巖性的有效識別，需利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡法、Fisher 判別方法等計算方法減小同類巖性地層測井響應差異，增大不同巖性測井響應差異，通過大量的樣本點深度學習，從而實現(xiàn)對混合沉積物巖性的識別?；旌铣练e復雜巖性的識別有助于混合沉積沉積相研究，成為混合沉積油氣勘探提供指導。

（4）前人對不同混合沉積環(huán)境進行了層序研究工作，受海平面相對變化影響對于邊界具有明顯構造坡折的地區(qū)，容易劃分不同的層序類型，而對于湖相深水細?；旌铣练e，發(fā)育紋層型組分混合沉積與巖相級別混積層系，目前各種層序地層學理論對這類混合沉積的適用性有限，而生物地層學、分子地層學等深水細粒物質層序成因方面也不完善，亟需建立一套適用于深水細?；旌铣练e體系的層序地層學理論，以期分析層序對深水細?；旌铣练e體系的控制作用。

（5）對于混合沉積模式目前認可度較高的是基于淺海陸棚沉積環(huán)境所提出的，包括間斷混合、相混合、原地混合與母源混合四種，其他環(huán)境的混合沉積模式也多是應用此模式或在此基礎上修改完善，對于湖相混合沉積環(huán)境目前還沒有完全適用的沉積模式，各種沉積環(huán)境建立成熟的沉積模式，對于復建混合沉積過程，明確混合沉積體系展布，預測儲層空間分布等有著重要意義。

（6）為了更好地了解混合沉積，前人分析了控制混合沉積形成的各種因素，但大多是進行定性分析，若能從定性向定量發(fā)展，對于摸清各種因素對混合沉積形成的影響，各種類型混合沉積形成原因，完善混合沉積動力學等有著突出的貢獻。

（7）混合沉積巖性復雜，成巖作用復雜，使得混合沉積儲層非均質性強，確定影響主要巖相的成巖作用類型，恢復成巖作用演化序列，摸清孔隙演化規(guī)律，對于混合沉積儲層非均質性研究，混合沉積優(yōu)質儲層預測，指導油氣勘探與開發(fā)有著重要的作用。