牛 濤，王 暉，范廷恩，高玉飛，胡曉慶，張宇焜

（中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

混合沉積是指硅質(zhì)碎屑與碳酸鹽巖的混合沉積，是一種沉積機理特殊而又有重要意義的沉積現(xiàn)象?；旌铣练e的研究，對了解沉積環(huán)境的沉積動力學(xué)、海（湖）平面變化、區(qū)域沉積速率、古氣候和古構(gòu)造對沉積的控制作用等都有著特殊的意義[1]。早期關(guān)于混合沉積的研究多集中在海相環(huán)境，國內(nèi)首次混合沉積研究是王國忠以涸洲島珊瑚岸礁為實例論述了現(xiàn)代碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的混合沉積作用，楊朝青、張錦泉、江茂生等人對混合沉積機理及混合沉積類型等進行了研究[2-6]，郭福生首次提出了混積層系的概念[7-8]。關(guān)于陸相混合沉積的研究近10 年來逐漸引起地質(zhì)學(xué)家的重視，在渤海灣盆地古近系沙河街組中，多個凹陷發(fā)育湖相碳酸鹽巖與陸源碎屑構(gòu)成的混合沉積，分布范圍廣泛，國內(nèi)多名學(xué)者對渤海灣盆地多個地區(qū)的混合沉積進行了系統(tǒng)研究[9-16]。相對于海相混合沉積，陸相湖盆面積小，對古地貌、物源、湖平面、氣候等因素的影響更為敏感，其混合沉積特點更為復(fù)雜。針對研究區(qū)巨厚低滲透儲層，確定其沉積特征，厘清其混合沉積模式和混積巖組分特征，為后續(xù)儲層分類評價提供重要評價參數(shù)，對“甜點”預(yù)測具有重要的意義[17-21]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

A 油田位于渤海灣盆地秦南凹陷南側(cè)，石臼坨凸起東傾末端北界斷層下降盤的斷坡帶上，表現(xiàn)為一系列北傾的斷鼻、斷塊構(gòu)造，南依石臼坨凸起，北鄰秦南生烴凹陷，背山面洼，構(gòu)造位置非常有利（圖1）。A 油田研究目的層為沙河街組的沙一、二段，平面上分為A-1、A-2、A-4、A-5、A-6 五個井區(qū)，主要沉積相類型包括扇三角洲和灘壩，巖性以陸源碎屑巖、湖相碳酸鹽巖及兩者的混合沉積為主。地層厚度152～372 m，自上而下分為I、II、III 三個油組（圖2），其中，A-4 井區(qū)和A-5 井區(qū)地層厚度326～372 m，平均砂層厚度280 m，單層最大砂體厚度204 m，儲層厚度大。

2 巖石學(xué)特征

圖1 研究區(qū)地理位置

受古地貌、古環(huán)境以及物源供給等因素的影響，A 油田發(fā)育多種巖石組合類型。A-1 井區(qū)物源主要來自西部凸起，以巖屑長石砂巖為主，局部發(fā)育碳酸鹽巖沉積。A-4、A-5 井區(qū)物源主要來自南部凸起，巖性組合復(fù)雜，包括陸源碎屑巖、碳酸鹽巖以及兩者不同程度混合形成的混積巖，其中陸源碎屑巖包括巖屑砂巖、砂質(zhì)礫巖和砂礫巖等。

2.1 碳酸鹽巖

圖2 A-5 井單井相圖

亮晶生物碎屑灰?guī)r：粒屑結(jié)構(gòu)，巖石礦物成分主要為方解石，見少量的陸源碎屑，陸源碎屑主要 為粗粒、中粒石英和長石，碳酸鹽巖成分主要為生物碎屑、亮晶膠結(jié)物，其中生物碎屑占總組分的80%，亮晶膠結(jié)物占15%，生物碎屑主要為螺化石。

亮晶鮞粒灰?guī)r：巖石成分主要為方解石、白云石等，含少量陸源碎屑。陸源碎屑主要為中粒石英及長石，少量巖屑。碳酸鹽巖成分主要是鮞粒、生物碎屑及亮晶膠結(jié)物，其中鮞粒占總組分的57%，生物碎屑占8%，亮晶膠結(jié)物占30%。

鮞粒白云巖：具有粒屑結(jié)構(gòu)，巖石礦物成分主要為顯微-隱晶白云石，微量陸源碎屑。陸源碎屑成分主要為巖屑和石英。粒屑成分主要為鮞粒，占總組分的65%，含少量介屑，介屑局部集中分布，占總組分的7%。

2.2 混積巖

混積巖在A-4、A-5 井區(qū)廣泛分布，是主力油層段的主要巖石類型。

含陸源碎屑白云巖：粒屑結(jié)構(gòu)，巖石礦物成分主要為白云石，占總礦物成分的80%，含少量陸源碎屑，陸源碎屑成分主要為石英和噴出巖巖屑，含少量長石。粒屑成分主要為鮞粒和生物碎屑，其中鮞粒成分20%，生物碎屑15%，少量砂屑。

含生物碎屑鮞粒云巖：粒屑結(jié)構(gòu)，巖石礦物成分主要是白云石，巖石組構(gòu)主要為鮞粒及生物碎屑，含少量陸源碎屑。鮞粒占總組分的60%，鮞粒主要為表鮞，鮞核主要為細粒及中粒的陸源碎屑；生物碎屑占總組分的15%，陸源碎屑成分主要是石英及火成巖巖屑。

白云質(zhì)砂巖和白云質(zhì)礫巖：粒屑結(jié)構(gòu)，陸源碎屑成分主要為火成巖巖屑，含少量石英巖屑，偶見泥巖巖屑。白云質(zhì)成分包括鮞粒、生物碎屑和白云質(zhì)膠結(jié)物，鮞粒主要為表鮞，生物碎屑多為螺或介形蟲碎片。在陰極發(fā)光條件下，碎屑巖鮞核發(fā)雜色光，生物碎屑及表鮞圈發(fā)桔紅色光，粒間白云石膠結(jié)物發(fā)桔黃-黃色光。

3 混合沉積類型及其沉積動力學(xué)分析

混合沉積是指陸源碎屑和碳酸鹽巖的混合沉積而不是成巖作用或以后經(jīng)改造的假混合[6]。前人把混合沉積分成多種混合類型，但是通過巖性組合特點分析，湖相混積巖往往是由多種混積類型相互疊加、頻繁交替而形成的。研究區(qū)內(nèi)A-4、A-5 井區(qū)混積巖厚度達百米，其巖性組合復(fù)雜，橫向變化快，井間差異大。

混合沉積的直觀表現(xiàn)是來自明顯不同沉積相類型的多種巖性的混合，不同沉積相類型產(chǎn)生的碎屑顆?；蛟爻练e，或在水流作用下遷移到相鄰相沉積區(qū)，或在風(fēng)暴等作用下發(fā)生遠距離遷移。通過研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)混合沉積主要是由于扇三角洲、砂質(zhì)灘壩、鮞粒灘、生物碎屑灘等不同沉積相類型同時發(fā)育造成的。本文結(jié)合前人的混合沉積模式研究成果，根據(jù)巖性組合特征和空間分布規(guī)律將混積類型細分為四種：相突變混合沉積、相過渡帶混合沉積、以碎屑巖相為主的混合沉積、以碳酸鹽巖相為主的混合沉積。

3.1 相突變混合沉積

相突變混合沉積是由正常沉積事件形成，受物源巖性、基準面升降、水體環(huán)境等因素影響，與上下巖石在成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造方面為突變關(guān)系。如A2 井III 油組沉積時期，物源供給不足，陽光充足，水體較為安靜，適宜于碳酸鹽巖沉積，生物大量繁殖。當基準面突然上升或下降，水體環(huán)境發(fā)生變化，不適宜生物生長和碳酸鹽沉積，在物源供給不足的情況下主要為泥質(zhì)沉積。由于該時期湖平面的頻繁、快速升降，水體環(huán)境不斷發(fā)生變化，形成了垂向上碳酸鹽巖和泥巖或灰質(zhì)泥巖互層的巖石組合，不同巖性之間為突變接觸（圖3a）。

3.2 相過渡帶混合沉積

相過渡帶混合沉積是沉積物沿著不同相之間的擴散邊界混合，在相過渡帶內(nèi)形成的混合沉積，碳酸鹽巖與碎屑巖互層也包括在內(nèi)。這種混合沉積類型形成的混積巖類型一般是狹義的混積巖，即兩種或兩種以上不同的巖石組分不同程度的混合，沉積規(guī)模不大，單層厚度為2～4 m，在垂向上表現(xiàn)為混積巖層，或混積巖與泥巖或碎屑巖互層，少見純碳酸鹽巖層。如A4 井II 油組沉積時期，在以扇三角洲沉積為主的沉積背景下，在前緣局部隆起區(qū)或水下分流河道間發(fā)育碳酸鹽巖沉積，沉積物類型包括鮞粒灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r，在波浪和水流作用下，未固結(jié)的碳酸鹽顆粒與碎屑巖顆粒向相周邊遷移，兩種不同巖石組分的碎屑在相過渡帶處發(fā)生不同程度的混合（圖3b）。

3.3 以碎屑巖相為主的混合沉積

以碎屑巖相為主的混合沉積是指碳酸鹽巖沉積物在波浪或水流的作用下遷移到碎屑巖沉積相中而形成的混合沉積。這種混合沉積類型是形成A-4 井區(qū)厚層混積巖的主要原因，受碳酸鹽巖沉積規(guī)模、不同相類型之間的距離、水體環(huán)境等多種因素影響，形成的混積巖中碳酸鹽巖組分比例變化大。如A4 井I 油組沉積時期，物源供給充足，主要發(fā)育扇三角洲沉積，沉積規(guī)模大；同時A-5 井區(qū)發(fā)育灘壩沉積，包括鮞粒灘，生物碎屑灘，碎屑灘和混積灘，在波浪、水流等作用影響下，A-5 井區(qū)的碳酸鹽巖顆粒向A-4 井區(qū)遷移形成混積巖。A-5 井區(qū)的碳酸鹽巖沉積規(guī)模大，兩個井區(qū)間距離近，A-4 井區(qū)長期受A-5 井區(qū)碳酸鹽巖沉積的影響，在垂向上沉積了厚達百米的混積巖，混積巖中碳酸鹽的含量為13.0%～38.0%（圖3c）。

3.4 以碳酸鹽巖相為主的混合沉積

以碳酸鹽巖相為主的混合沉積是指碎屑巖沉積在波浪或水流的作用下遷移到碳酸鹽巖沉積相中而形成的混合沉積。這種混合沉積類型是A-5 井區(qū)形成厚層混積巖的主要原因，與碎屑巖相混合沉積相同，受碎屑巖沉積規(guī)模、不同相類型之間的距離、水體環(huán)境等多種因素影響，形成的混合沉積中碎屑巖成分比例變化大。如A-5 井區(qū)I 油組沉積時期，其碳酸鹽巖沉積顆粒向A-4 井區(qū)遷移的同時，A-4井區(qū)的碎屑顆粒也在波浪和水流的作用下向A-5井區(qū)遷移。由于碳酸鹽巖沉積受碎屑巖供給量敏感程度高，當碎屑巖遷移量大或A-5 井區(qū)物源供給程度增強時，碳酸鹽巖沉積會減少甚至停止，但整體沉積還是以碳酸鹽巖沉積為主，其中混積巖中的碳酸鹽巖的含量為4.0%～82.0%，平均碳酸鹽巖含量為42.2%（圖3d）。

圖3 陸源碎屑與碳酸鹽巖混合沉積類型

4 混合沉積模式

綜合研究認為A 油田在沙一、沙二段沉積時期，在古氣候條件、古地貌、物源等多因素的綜合控制下發(fā)育扇三角洲、灘壩等沉積相類型。在II、III 油組沉積時期湖體范圍小，物源供給充足，沉積坡度大，主要發(fā)育扇三角洲相，以碎屑巖沉積為主，局部發(fā)育碳酸鹽巖沉積。由于碳酸鹽巖沉積規(guī)模小，與碎屑巖混積形成的混積巖厚度薄。I 油組沉積時期，隨著湖平面上升，兩個物源區(qū)供給強弱不一，A-1井區(qū)西部物源整體物源供給不足，以泥巖沉積為主；A-4 井區(qū)物源供給充足，沉積物向湖推進距離大，沉積范圍擴大，扇體規(guī)模大，局部發(fā)育有小規(guī)模碳酸鹽巖沉積；受古地貌以及物源供給間歇性等因素影響，A-5 井區(qū)發(fā)育灘壩沉積，包括碎屑灘、鮞粒灘、生物碎屑灘、混積灘。在波浪和湖流作用下，不同沉積相類型沉積物相互擴散混合形成了研究區(qū)內(nèi)復(fù)雜的巖性組合（圖4）。

圖4 A 油田沙一、沙二段I 油組沉積模式

5 結(jié)論

（1）渤海灣盆地A油田古近系沙一、沙二段II、III 油組主要為扇三角洲沉積，以陸源碎屑沉積為主。I 油組沉積時期，扇三角洲、砂質(zhì)灘壩、鮞粒灘、生物碎屑灘等多種沉積相類型發(fā)育，湖相碳酸鹽巖與陸相碎屑巖的混合沉積發(fā)育，混合沉積規(guī)模大，混合沉積是造成該地區(qū)巖性復(fù)雜的主要原因。

（2）根據(jù)不同巖性的組合特征和空間分布規(guī)律，將研究區(qū)的混合沉積類型細分為相突變混合沉積、相過渡帶混合沉積、以碎屑巖相為主的混合沉積和以碳酸鹽巖相為主的混合沉積，其中后兩者為研究區(qū)的主要混合沉積類型。