劉惠民，楊懷宇，張鵬飛，韓同欣，劉鑫金

（1. 中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015； 2. 中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東 東營(yíng) 257015；3. 中國(guó)石化勝利油田博士后流動(dòng)工作站，山東 東營(yíng) 257015）

古湖泊沉積水介質(zhì)條件代表了沉積時(shí)期水體的水深、鹽度、酸堿度及氧化還原性等環(huán)境參數(shù)［1-3］，這些研究在國(guó)內(nèi)外均較為少見(jiàn)，針對(duì)沉積巖流體方面的研究大多集中于成巖后期各種流體對(duì)沉積巖的改造作用研究［4］?，F(xiàn)代湖盆和古湖盆水介質(zhì)研究表明，水體性質(zhì)與化學(xué)沉積物（如碳酸鹽、氯化物等）發(fā)育程度具有一定聯(lián)系［5-7］，同時(shí)陸源輸入的沉積物對(duì)水體亦有改造作用。因此，沉積水介質(zhì)代表了湖盆沉積物堆積時(shí)的環(huán)境介質(zhì)，水體介質(zhì)的變化則反映了由于氣候、物源和地貌等復(fù)雜地表?xiàng)l件影響下的沉積物分區(qū)差異性。

本文旨在探索沉積水介質(zhì)環(huán)境與沉積巖相組合的控制機(jī)制，建立基于古湖泊水介質(zhì)差異表征的巖相組合地質(zhì)預(yù)測(cè)方法，突破原有的“斷坡控砂”單一模型，重新厘定斷陷湖盆優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育模式及分布規(guī)律。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)東營(yíng)凹陷是渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷內(nèi)的一個(gè)陸相箕狀斷陷湖盆。陸相湖盆普遍具有面積小、近物源、多物源和幕式構(gòu)造活動(dòng)的特點(diǎn)［8］，因而發(fā)育大量礦物組成復(fù)雜的混合沉積巖類(lèi)［9-10］。東營(yíng)凹陷古近系沙河街組三段（沙三段）發(fā)育了洼陷-斜坡帶地貌背景下的三角洲-濁積巖-湖泊的沉積體系，其中牛莊洼陷、中央背斜帶和利津洼陷發(fā)現(xiàn)大量巖性油藏的探明儲(chǔ)量，東營(yíng)凹陷巖性油氣藏的勘探潛力仍有3×108~4×108t，預(yù)示著成熟老區(qū)巖性油藏仍然蘊(yùn)含著巨大的勘探潛力和廣闊的科技創(chuàng)新空間。

東營(yíng)凹陷自1996 年以后全面進(jìn)入隱蔽油氣藏勘探階段，其中沙三段巖性油藏是重要的增儲(chǔ)上產(chǎn)類(lèi)型。多年的勘探實(shí)踐成果表明，東營(yíng)凹陷洼陷帶的濁積巖遇到的主要瓶頸是地震資料難以區(qū)分灰質(zhì)泥巖與砂巖的問(wèn)題，其中巖性組合是濁積巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵因素之一［11］。另外，灰質(zhì)膠結(jié)物填充儲(chǔ)集空間造成砂巖儲(chǔ)層品質(zhì)下降亦是研究區(qū)巖性油藏勘探的重要問(wèn)題。筆者充分運(yùn)用東營(yíng)凹陷得天獨(dú)厚的豐富地質(zhì)資料，重新建立古湖泊沉積水介質(zhì)環(huán)境恢復(fù)方法，科學(xué)、準(zhǔn)確地表征古湖泊沉積水介質(zhì)環(huán)境，基于水介質(zhì)表征與巖相組合耦合，重新厘定斷陷湖盆優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育模式，指導(dǎo)洼陷帶巖性油藏的深化勘探。

2 混積巖相組合類(lèi)型與水介質(zhì)環(huán)境特征

礦物組成是最直接的巖石學(xué)特征，是劃分巖相的依據(jù)和分析沉積環(huán)境的基礎(chǔ)。從東營(yíng)凹陷重點(diǎn)層系沙河街組三段中亞段（沙三中亞段）、沙三下亞段的礦物組成來(lái)看，沙三中亞段的長(zhǎng)英質(zhì)礦物（石英和長(zhǎng)石）含量低于沙三下亞段，而碳酸鹽礦物（方解石和白云石）和粘土礦物含量低于沙三下亞段。東營(yíng)凹陷沙河街組三段中亞段沉積早期（沙三中沉積早期）及沙三下沉積時(shí)期發(fā)育了大量的含灰混積巖相，以紋層狀灰質(zhì)泥巖和灰質(zhì)頁(yè)巖為典型代表，由于其有機(jī)質(zhì)含量高、分布范圍廣，亦成為東營(yíng)凹陷重要的烴源巖層系；同時(shí)，這套層系發(fā)育了大量粗碎屑的重力流砂體，因而碎屑巖-碳酸鹽巖這種交互混積的巖相較為復(fù)雜。重力流砂體單層厚度一般小于5 m，并包裹于不同混積巖中，形成了基于沉積環(huán)境、水動(dòng)力差異控制下的不同巖相組合，因此有必要采用巖相組合概念開(kāi)展環(huán)境研究。

2.1 巖相組合類(lèi)型

在研究區(qū)的粗碎屑、細(xì)粒沉積巖巖相類(lèi)型及高頻層序旋回劃分的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)到縱向上具有一定尺度的巖相組合可代表具有成因聯(lián)系的沉積水體環(huán)境特征。通過(guò)研究不同級(jí)別層序?qū)旆e巖相發(fā)育的控制作用發(fā)現(xiàn)，高頻三級(jí)—五級(jí)層序劃分的依據(jù)主要是不整合面、區(qū)域性沉積水體變化及測(cè)井、元素等突變界面等，因此該級(jí)別層序可用來(lái)進(jìn)行巖相組合的預(yù)測(cè)研究，而巖相的成分、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等旋回變化往往是識(shí)別五級(jí)、六級(jí)層序的依據(jù)，因此六級(jí)層序可用于巖相成因研究［12］。本文綜合考慮巖相組合的成因與預(yù)測(cè)功能特點(diǎn)，利用五級(jí)層序的尺度來(lái)劃分巖相組合，構(gòu)成巖相的層耦組一般代表0.02 ~ 0.08 Ma，沉積厚度單元一般為2~20 m。

巖相組合類(lèi)型的劃分首先是基于重點(diǎn)巖相類(lèi)型的準(zhǔn)確判別，由于現(xiàn)場(chǎng)巖屑錄井存在難以準(zhǔn)確識(shí)別的問(wèn)題，本次研究利用東營(yíng)凹陷7口長(zhǎng)井段取心井（牛頁(yè)1、牛872、王31、利頁(yè)1、豐142、樊頁(yè)1、樊120）資料，采取了巖心標(biāo)定測(cè)井-測(cè)井識(shí)別巖性思路，分洼陷、分層系建立測(cè)井模型，應(yīng)用建立的測(cè)井模型，實(shí)現(xiàn)了東營(yíng)凹陷145 口井的沙三段巖相類(lèi)型識(shí)別。同時(shí)，基于東營(yíng)凹陷不同物源區(qū)-斜坡區(qū)-洼陷區(qū)等區(qū)域構(gòu)造帶的環(huán)境巖相變化，并綜合考慮古物源體系、古地貌、水動(dòng)力以及水介質(zhì)特征等局部差異性開(kāi)展了大量巖相組合發(fā)育規(guī)律解剖。多種巖相組合過(guò)渡區(qū)域則采取了優(yōu)勢(shì)巖相組合與具有特殊環(huán)境意義的重點(diǎn)巖相組合相結(jié)合的刻畫(huà)方法，將研究區(qū)沙三段劃分為8 種主要巖相組合類(lèi)型（圖1），每種類(lèi)型基本以1種巖相為主夾另一種巖相或以2 種巖相互層為主。其中，陸源組合有3 種，分別為塊狀砂礫巖夾塊狀泥巖（Ⅰ-1 型）、塊狀砂巖夾塊狀泥巖（Ⅰ-2 型）和塊（層）狀泥巖夾塊狀粉砂巖（Ⅰ-3型）；另外5 種為混源組合，分別為塊狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀泥巖（Ⅱ-1 型）、塊狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀（灰質(zhì)）粉砂巖（Ⅱ-2 型）、紋層狀含灰泥巖與紋層狀灰質(zhì)泥巖互層（夾粉砂巖）（Ⅱ-3 型）、紋層狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀灰質(zhì)砂巖（Ⅱ-4 型），以及層狀灰質(zhì)泥巖與紋層狀灰（云）巖互層（夾粉砂巖）（Ⅱ-5 型）?？梢钥闯觯煸唇M合的5 種類(lèi)型從Ⅱ-1 型向Ⅱ-5 型具有碳酸鹽含量逐漸變高的特征。

圖1 東營(yíng)凹陷沙三段主要巖相組合類(lèi)型Fig.1 Main types of lithofacies assemblages in the Es3，Dongying Sag

2.2 古水介質(zhì)表征方法及縱向恢復(fù)結(jié)果

2.2.1 古鹽度

古鹽度是指沉積期湖盆內(nèi)每千克水中所含溶解鹽類(lèi)物質(zhì)的量，它對(duì)于恢復(fù)沉積期的古地理環(huán)境具有重要作用［13］。古鹽度的恢復(fù)方法眾多，可分為定性-半定量方法和定量方法，其中定性-半定量方法多、定量方法少［14-15］。定性-半定量方法包括礦物巖石法、常微量元素比值法、碳氧同位素法、生物標(biāo)志化合物法等，定量方法包括考奇法、介殼微量元素恢復(fù)法、介殼體長(zhǎng)特征法等。在具體研究中，受限于資料，只能選取一種或幾種常用方法恢復(fù)古鹽度，通過(guò)對(duì)比不同恢復(fù)結(jié)果之間的關(guān)系可以提高準(zhǔn)確度。定量考奇法簡(jiǎn)便易行，適合陸相湖盆，對(duì)于精確恢復(fù)古鹽度效果很好。然而考奇法需要測(cè)試同一塊樣品的硼元素含量和粘土礦物含量，利用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算古鹽度，同時(shí)滿足同一塊樣品深度的兩種數(shù)據(jù)點(diǎn)較為稀少，因此本文綜合利用資料較全的長(zhǎng)取心井（如牛38 井、牛頁(yè)1 井等）定量恢復(fù)古鹽度，然后利用多種半定量方法與考奇法建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，從而達(dá)到恢復(fù)古鹽度的目的。研究表明，半定量方法如B/Ga、Sr/Ba 及碳、氧同位素Z值［Z=2.048（δ13C+50）+0.489（δ18O+50），無(wú)量綱］等具有較好相關(guān)性，從而豐富研究區(qū)的數(shù)據(jù)覆蓋程度。

綜合多種方法對(duì)大量取心井進(jìn)行古鹽度恢復(fù)，結(jié)果表明，東營(yíng)凹陷沙三沉積期古鹽度范圍為0～13 g/L，按照現(xiàn)代湖盆標(biāo)準(zhǔn)屬于淡水-微咸水湖的特征?？v向上來(lái)看，沙三下沉積時(shí)期古鹽度較高，分布在4～13 g/L，沙三中亞段沉積時(shí)期古鹽度相對(duì)較低，分布在0～8 g/L，因此沙三下亞段向沙三中亞段具有古鹽度逐漸變小的趨勢(shì)（圖2）。

圖2 東營(yíng)凹陷沙三段古水介質(zhì)與環(huán)境綜合柱狀圖Fig.2 Composite column chart of paleowater body and environment in the Es3，Dongying Sag

2.2.2 古水深

古水深作為表征古地貌和構(gòu)造沉降史的重要參數(shù)，一直以來(lái)都受到沉積學(xué)家的重視。目前表征古水深定性、半定量及定量方法均有［1，16］。①定性法主要根據(jù)泥巖顏色、特殊氧化還原性礦物（如碳酸鹽、石膏、黃鐵礦、菱鐵礦等）來(lái)指示水體的深、淺特征。②半定量法有元素比值法、能譜測(cè)井法及地層厚度法等，其中以元素比值（Fe/Co）法較為常用，它代表了古水體游離氧的變化，即水體相對(duì)深度的指標(biāo)［16］，半定量化數(shù)值之間可對(duì)比相對(duì)水深情況。③較為流行的定量方法為濱線軌跡法、介形蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)分類(lèi)法以及特殊古生物定水深等方法。由于特殊古生物含量相對(duì)較少，因此應(yīng)用不是很廣泛。濱線軌跡法和介形蟲(chóng)分異度法較為常用，其中，濱線軌跡法適用于依據(jù)三角洲地層結(jié)構(gòu)來(lái)表征水深，是通過(guò)準(zhǔn)確判別三角洲平原和前緣之間的濱線軌跡位置，然后利用濱線向湖與向岸的沉積物厚度進(jìn)行回剝和正演分析，獲取不同點(diǎn)的沉積物厚度和相應(yīng)的可容空間變化［1］，并通過(guò)壓實(shí)校正來(lái)實(shí)現(xiàn)古水深的恢復(fù)；介形蟲(chóng)分異度法是依據(jù)泥巖樣品中大量保留的介形種類(lèi)的分異程度在波基面附近最高，向兩側(cè)（即向岸和向湖）分異度逐漸變低的特征，實(shí)現(xiàn)古水深表征的方法［17］。

筆者本次恢復(fù)古水深的方案是通過(guò)礦物成分、泥巖顏色、層理類(lèi)型及地球化學(xué)元素等方法定性分析不同水深的特征，采用濱線軌跡反演回剝法定量求取湖盆各位置的沉積水深，同時(shí)結(jié)合介形蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)分異度法及微體古生物定水深法等校正濱線軌跡法的水深范圍。為了避免古水深定量法數(shù)據(jù)點(diǎn)較少的問(wèn)題，同時(shí)擬合了Fe/Co 半定量法與定量法之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)古水深的統(tǒng)一量綱恢復(fù)。具體來(lái)說(shuō)，緩坡帶三角洲結(jié)構(gòu)主要利用可操作性強(qiáng)、資料支持程度高的濱線軌跡法，同時(shí)建立濱線軌跡法、古生物分異度法及元素法之間的校正量化關(guān)系，而陡坡帶及其他區(qū)域采用古生物分異度法和元素法明確水深分布。

綜合多種恢復(fù)古水深方法，結(jié)果表明，東營(yíng)凹陷沙三下-沙三中沉積時(shí)期古水體呈現(xiàn)了由較深—深—較淺的變化過(guò)程，沙三下水深可達(dá)到120～140 m，沙三中沉積早期水深最深達(dá)140～160 m，中-晚期水深則逐漸變淺（圖1）。

2.3 混積巖相組合水介質(zhì)特征及發(fā)育模式

混積巖的巖相組合形成于一定的水介質(zhì)環(huán)境，一方面其礦物組成、巖石類(lèi)型、沉積構(gòu)造和有機(jī)質(zhì)含量等特征受沉積水體環(huán)境控制，另一方面這些特征反映了沉積水體環(huán)境特征。因此厘清混積巖組合特征與沉積水體環(huán)境特征的耦合關(guān)系，對(duì)于分析巖相組合的成因和控制因素具有重要意義［18-19］。筆者在東營(yíng)凹陷沙三沉積期沉積水體環(huán)境恢復(fù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合古物源輸入量（長(zhǎng)英質(zhì)礦物與粘土礦物含量之和）的恢復(fù)結(jié)果，分析了5 種混積巖相組合的古環(huán)境特征及其橫向發(fā)育模式。

2.3.1 混積巖相組合水介質(zhì)特征

Ⅱ-1型（塊狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀泥巖）與Ⅱ-2型［塊狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀（灰質(zhì)）粉砂巖］：該兩類(lèi)巖相組合主要以單種塊狀灰質(zhì)泥巖巖相為主，水體環(huán)境較為相近，差異在于不同夾層類(lèi)型的塊狀泥巖或塊狀（灰質(zhì)）粉砂巖的巖相組合。從表征結(jié)果來(lái)看，這兩種巖相組合代表了中微咸水、半淺水-半深水、物源輸入量中等-強(qiáng)的物源-水體沉積環(huán)境，其中Ⅱ-2 型巖相組合較Ⅱ-1型古鹽度稍低，物源輸入量稍強(qiáng)（表1）。

表1 東營(yíng)凹陷沙三段混積巖相組合沉積環(huán)境參數(shù)Table 1 Sedimentary environment parameters of mixed lithofacies assemblages in the Es3，Dongying Sag

Ⅱ-3 型［紋層狀含灰泥巖與紋層狀灰質(zhì)泥巖互層（夾粉砂巖）］：該種巖相組合代表了中-低微咸水、深水、物源輸入量中等的物源-水體沉積環(huán)境（表1）。

Ⅱ-4 型（紋層狀灰質(zhì)泥巖夾塊狀灰質(zhì)砂巖）：該種巖相組合代表了高微咸水、半淺水-深水、物源輸入量中等的物源-水體沉積環(huán)境（表1）。

Ⅱ-5 型［層狀灰質(zhì)泥巖與紋層狀灰（云）巖互層（夾粉砂巖）］：該種巖相組合代表了高微咸水、淺水-半淺水、物源輸入量中等-弱的物源-水體沉積環(huán)境（表1）。

2.3.2 混積巖相組合發(fā)育模式

從南北向巖相組合分布模式來(lái)看（圖3），粗碎屑砂體（三角洲-濁積巖）由斜坡向洼陷區(qū)方向推進(jìn)，各個(gè)巖相組合分區(qū)雖然具有平面交匯、縱向疊加的特征，然而在某一特定時(shí)期各巖相組合仍具有集中分布的特征，整體規(guī)律表現(xiàn)為從盆緣-斜坡-洼陷方向?yàn)棰?1型、Ⅰ-2 型、Ⅰ-3 型、Ⅱ-1 或Ⅱ-2 型、Ⅱ-5 型、Ⅱ-4 型及Ⅱ-3 型的分布規(guī)律。具體來(lái)看，盆地邊緣為物源充足的三角洲發(fā)育區(qū)，主要發(fā)育了Ⅰ-1 型和Ⅰ-2 型，斜坡區(qū)處于前三角洲-半深湖碎屑巖與碳酸鹽巖混積的主要場(chǎng)所，水體為半淺水-半深水。物源供應(yīng)充足地區(qū)表現(xiàn)為低微咸水，供應(yīng)不足地區(qū)表現(xiàn)為以化學(xué)沉積為主的含灰混積巖相組合，由岸向湖依次發(fā)育Ⅱ-1 型或Ⅱ-2型、Ⅱ-5型、Ⅱ-4型。研究發(fā)現(xiàn)，洼陷中心富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖往往不如洼陷邊緣-斜坡帶多，洼陷中心發(fā)育更多的為Ⅱ-3 型。同時(shí)，由于受到重力流事件沉積的影響，砂體碎屑流、濁流和泥質(zhì)濁流等多種遠(yuǎn)距離事件搬運(yùn)的參入造成了各主要巖相分區(qū)中的巖相類(lèi)型含有粗碎屑夾層等，這些外來(lái)重力流對(duì)湖盆規(guī)模較大的細(xì)?；旆e巖相組合分區(qū)影響不大，僅僅代表了局部巖相組合的含夾層的差異性。

圖3 東營(yíng)凹陷沙三段巖相組合發(fā)育模式Fig.3 Development model of lithofacies assemblages in the Es3，Dongying Sag

3 含灰?guī)r相組合沉積控制因素

3.1 水介質(zhì)分區(qū)與巖相組合的耦合分布

針對(duì)沉積期水體的古鹽度與古水深這兩種介質(zhì)參數(shù)，綜合現(xiàn)代湖盆的劃分標(biāo)準(zhǔn)以及研究區(qū)的分布區(qū)間進(jìn)行水體分區(qū)劃分，古鹽度分為淡水（＜1 g/L）、低微咸水（1～3 g/L）、中微咸水（3～6 g/L）及高微咸水（＞6 g/L）4 種，古水深則分為淺水（＜50 m）、半淺水（50～70 m）、半深水（70～100 m）及深水（＞100 m）4 種。這樣，通過(guò)古鹽度與古水深分區(qū)之間的組合可以劃分為10 個(gè)典型的水介質(zhì)分區(qū)。

基于錄井巖屑、鉆井取心及測(cè)井曲線綜合識(shí)別等方法，利用460余口（其中測(cè)井識(shí)別井145口）井孔資料編制了研究區(qū)沙三中亞段巖相組合分布圖（圖4）；同時(shí)，基于研究區(qū)126 口取心井的微量元素、粘土礦物X 衍射、古生物介形蟲(chóng)、碳氧同位素等分析測(cè)試資料，利用古水介質(zhì)恢復(fù)方法完成了研究區(qū)古水介質(zhì)平面分區(qū)圖（圖5）。從東營(yíng)凹陷沙三中沉積早期的水介質(zhì)分區(qū)與巖相組合分區(qū)來(lái)看，二者的分布具有一定規(guī)律性，主要表現(xiàn)在圍繞湖盆水體的環(huán)帶狀水體分區(qū)與環(huán)帶狀巖相組合分區(qū)具有耦合性，此外，不同物源區(qū)攜帶的水體差異造就了沉積物巖相組合的差異性。具體來(lái)看，從不同物源區(qū)特征來(lái)看，來(lái)自東部的東營(yíng)三角洲物源區(qū)自東南向西北推進(jìn)，水體環(huán)境以淡水-淺水為主，反映了陸源淡水水體攜帶三角洲砂體推進(jìn)的過(guò)程。該區(qū)巖相組合主要以Ⅰ-1型和Ⅰ-2型為主，反映了塊狀碎屑巖穩(wěn)定輸入的發(fā)育區(qū)，而來(lái)自北部的勝北地區(qū)及南部廣饒北坡物源區(qū)水體分區(qū)有差異，這兩個(gè)物源區(qū)發(fā)育了高微咸水-淺水的介質(zhì)環(huán)境，該區(qū)巖相組合除了根部的Ⅰ-1型和Ⅰ-2型之外，扇體前方一般還發(fā)育Ⅱ-2型，反映了該區(qū)扇體富灰的巖相特征。廣大斜坡區(qū)的陳官莊地區(qū)、廣利地區(qū)、平方王地區(qū)及金家地區(qū)等物源輸入影響較小的位置，古鹽度向盆地方向由低微咸向中微咸漸變，同時(shí)水深由半淺水向半深水逐漸轉(zhuǎn)變，該區(qū)巖相組合向盆地方向具有由Ⅱ-1 型或Ⅱ-2 型向Ⅱ-4 型變化的特征。另外，中央背斜帶、物源供應(yīng)量極少且水深變化較小的區(qū)域易形成Ⅱ-5 型巖相組合。洼陷區(qū)則主要為低微咸水-深水的介質(zhì)環(huán)境，主要巖相組合以Ⅱ-3 型為主（圖4）。由此來(lái)看，無(wú)論從物源區(qū)水體分區(qū)到環(huán)帶狀湖盆水體分區(qū)均對(duì)巖相組合分區(qū)具有一定控制作用。

圖4 東營(yíng)凹陷沙三中沉積早期巖相組合分區(qū)Fig.4 Zonation map of lithofacies assemblages in the early Es3，Dongying Sag

3.2 控制因素

3.2.1 沉積水介質(zhì)控制因素

基于現(xiàn)代湖泊水體差異的研究表明［18］，在一些極大湖泊或者海洋環(huán)境中，還得考慮湖面加熱、差異壓力、假潮以及重力、潮汐等作用，在內(nèi)陸的季節(jié)性湖泊中，一般主要考慮大氣氣候冷、熱、干、濕條件，陸源碎屑供應(yīng)量以及部分深部流體等因素對(duì)沉積水體的影響［20］。對(duì)于濟(jì)陽(yáng)坳陷古氣候的恢復(fù)，相關(guān)學(xué)者做了大量研究［21-23］。古氣候的變化總會(huì)在當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境中留下相關(guān)信息，通過(guò)測(cè)試沉積物中的孢粉種類(lèi)和數(shù)量、沉積物粒度變化、碳氧同位素、碳酸鹽和有機(jī)質(zhì)豐度等參數(shù)［22］，可有效定性或半定量恢復(fù)古氣候的變化規(guī)律。據(jù)朱宗浩（2000）對(duì)東營(yíng)凹陷孢粉溫度-濕度的研究［23］，研究區(qū)沙四上-沙一沉積時(shí)期屬于亞洲季風(fēng)氣候，東營(yíng)凹陷整體表現(xiàn)為濕熱、干溫的氣候交替，沙三沉積期整體為溫?zé)岘h(huán)境，溫差變化較小，相比之下干燥-潮濕程度變化較大。從氣候影響水體的成因來(lái)看，通過(guò)對(duì)氣候干濕指數(shù)的恢復(fù)結(jié)果與鹽度、水深參數(shù)進(jìn)行分析，當(dāng)氣候潮濕程度高時(shí)，湖盆水體可容空間較大，湖盆水體更深，陸源淡水輸入強(qiáng)，造成該時(shí)期水體鹽度整體偏低；當(dāng)氣候處于干燥期，湖盆水體更淺、鹽度更高。從縱向時(shí)間尺度上來(lái)看，沙三下沉積時(shí)期氣候相對(duì)較為干燥，湖盆水體相對(duì)較深（100～140 m），外來(lái)水系注入少，造成該時(shí)期盆地的古鹽度整體較高（4～12 g/L），沙三中沉積時(shí)期氣候更為潮濕，早期水體更深達(dá)到（140～160 m），隨后迅速變淺（＜100 m），且外來(lái)水系攜帶碎屑沉積物供應(yīng)量更多，造成該時(shí)期的古鹽度更低（2～8 g/L）。

古物源性質(zhì)及輸入量對(duì)于湖盆水體的鹽度起到較為關(guān)鍵的控制作用。從物源性質(zhì)來(lái)看，盆緣剝蝕區(qū)存在幾支大型物源注入，其中最大的一支來(lái)自盆地東南部的東營(yíng)三角洲，該水系攜帶的大量淡水沉積物造成該區(qū)處于淡水水體分區(qū)，相比之下勝北陡坡地區(qū)坨154井區(qū)和廣饒北坡通20井區(qū)發(fā)育了奧陶系潛山碳酸鹽巖的物源貢獻(xiàn)［24-25］，該物源剝蝕區(qū)古生界碳酸鹽巖因大氣淡水溶蝕的高鹽度水體注入至湖盆內(nèi)，形成了這兩個(gè)區(qū)域的高微咸水區(qū)。除此之外，利用巖石組分三端元（長(zhǎng)英質(zhì)、粘土及碳酸鹽）中的長(zhǎng)英質(zhì)和粘土陸源成分含量作為陸源輸入量的大小進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)隨著陸源碎屑物源輸入量的增大，古鹽度減小，同時(shí)隨著水體深度的增加，陸源物源輸入量稍有減少，形成了盆地邊緣往湖盆中心古鹽度整體增大的趨勢(shì)。

另外，基于圖5 中央背斜帶史8—梁42 等井區(qū)發(fā)育的高微咸水-半深水環(huán)境，認(rèn)為該區(qū)域的高鹽度水體可能是由于中央背斜帶活動(dòng)較強(qiáng)的大型帚狀斷裂溝通了深部沙四下鹽湖沉積物的流體，其主要證據(jù)有斷裂帶周緣巖心中的脈狀方解石（成巖期形成）碳、氧同位素Z值明顯高于方解石膠結(jié)物（沉積期形成），表明斷裂帶周緣可能有鹽水上涌成因的碳酸鹽，另外中央背斜帶地區(qū)沙三段地層水類(lèi)型主要為氯化鈣型（沙四段也為氯化鈣型）。因此，沙四下亞段鹽湖環(huán)境沉積的大量鹽（膏）巖溶解水體造就了中央背斜帶周緣高微咸水分區(qū)的形成。

3.2.2 沉積水介質(zhì)環(huán)境與混積巖相組合

東營(yíng)凹陷沙三段混積的巖相組合中，碳酸鹽含量一般小于50%，縱向分析得知沙三下與沙三中沉積早期富灰程度更高，同時(shí)這兩個(gè)層系也是包裹了烴源巖的重力流砂體重點(diǎn)發(fā)育層段，其碳酸鹽富集程度影響了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度及有效儲(chǔ)層品質(zhì)［26］。從古水介質(zhì)環(huán)境來(lái)看，碳酸鹽富集程度明顯受控于較高的水體鹽度，東營(yíng)凹陷沙三下和沙三中沉積早期相較于上部層系普遍具有更高的古鹽度。從外部環(huán)境來(lái)看，該時(shí)期外來(lái)水體注入少、氣候更加干燥，這種環(huán)境形成的高鹽度水體沉積了更多的碳酸鹽巖；從平面分布來(lái)看，盆緣區(qū)既有淺水-高鹽度區(qū)亦有淺水-低鹽度區(qū)，而鹽度大且穩(wěn)定的區(qū)域處于半淺水-半深水區(qū)，鹽度相對(duì)較低的區(qū)域往往為深水區(qū)（圖5）。分析認(rèn)為，半深水-淺水區(qū)受氣候影響更為強(qiáng)烈，形成水體動(dòng)蕩、鹽度較高的碳酸鹽發(fā)育區(qū)，而深水區(qū)光合作用析出的碳酸鹽由于水體較深造成稀釋而鹽度變低，且未完全液化的重力流砂體攜帶淡水輸入造成鹽度變低，從而形成碳酸鹽含量較低的發(fā)育區(qū)。

圖5 東營(yíng)凹陷沙三中沉積早期古湖泊水介質(zhì)分區(qū)Fig.5 Zonation map of paleowater body in the early Es3，Dongying Sag

以上分析可知，巖相組合中的絕大多數(shù)碳酸鹽應(yīng)形成于沉積期水介質(zhì)的化學(xué)沉積成因，湖水古水介質(zhì)全面影響著碳酸鹽的分布。然而，由于岸邊多支物源體系的注入會(huì)造成湖盆短軸近距離和長(zhǎng)軸遠(yuǎn)距離的陸源碎屑沉積，湖盆邊緣的水體攜帶泥砂注入到盆內(nèi)勢(shì)必影響物源通道附近甚至整個(gè)盆地的水體性質(zhì)，同時(shí)這些沉積物會(huì)造成物源注入通道周緣的巖相組合差異性。巖相及其組合中的長(zhǎng)英質(zhì)和粘土礦物發(fā)育程度受控于陸源輸入量，而巖相中的碳酸鹽則受控于水體介質(zhì)特征。由此來(lái)看，物源供應(yīng)量與沉積水介質(zhì)之間存在相輔相成的交互響應(yīng)。

4 油氣勘探意義

東營(yíng)凹陷沙三段濁積巖油藏自1996 年以后全面進(jìn)入隱蔽油氣藏勘探階段，盡管目前仍具有較大的勘探潛力，但地球物理預(yù)測(cè)頻頻失利，因而亟需深入的地質(zhì)分析來(lái)提高探井成功率。從古水介質(zhì)的角度來(lái)看，淺水、半深水和深水的古鹽度變化依次表現(xiàn)為淡水、低微咸水、中微咸水（局部高微咸水）-低微咸水的變化規(guī)律，由此來(lái)看，濁積巖下一步勘探的重點(diǎn)方向?yàn)榍叭侵薷浇牡绊憛^(qū)（Ⅰ-2型、Ⅱ-2型）和洼陷中心的淡水稀釋區(qū)（Ⅱ-3型）。

此外，由于重點(diǎn)濁積巖層系發(fā)育時(shí)期為沙三中沉積早期和沙三下沉積期，盆地整體古鹽度較高（均值＞4 g/L）導(dǎo)致地層中灰質(zhì)含量（均值＞18%）較高，這種古水體環(huán)境的巖相組合以混積的Ⅱ-3型、Ⅱ-4型和Ⅱ-5型為主，尤其是Ⅱ-4 型。有利的沉積坡折（即斜坡-洼陷較深水區(qū)域）以及重力流卸載沉積區(qū)（優(yōu)質(zhì)厚層砂體未完全液化形成的低微咸水區(qū)）成為濁積巖發(fā)育的重點(diǎn)區(qū)域。綜合認(rèn)為，中微咸-半深水、中微咸-深水及低微咸-深水這3個(gè)水介質(zhì)分區(qū)為有利砂體沉積區(qū)，可開(kāi)展地震精細(xì)描述，從而有效剔除受厚層灰質(zhì)泥巖發(fā)育區(qū)影響的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問(wèn)題。

5 結(jié)論

1）綜合考慮粗碎屑和細(xì)粒沉積巖類(lèi)型及環(huán)境成因，將研究區(qū)沙三段劃分為8種巖相組合，平面分布規(guī)律表現(xiàn)為由岸向湖依次發(fā)育Ⅰ-1型、Ⅰ-2型、Ⅰ-3型、Ⅱ-1型或Ⅱ-2型、Ⅱ-5型、Ⅱ-4型和Ⅱ-3型。

2）通過(guò)多種量化表征方法恢復(fù)東營(yíng)凹陷沙三沉積期的古鹽度及古水深介質(zhì)條件。研究表明，該時(shí)期東營(yíng)凹陷古鹽度在1～13 g/L，湖盆整體為微咸水湖（據(jù)現(xiàn)代湖盆標(biāo)準(zhǔn)），沙三下與沙三中沉積早期較晚期鹽度高，斜坡帶鹽度較盆緣帶、深洼陷區(qū)鹽度更高。從古水深表征來(lái)看，沙三下與沙三中沉積早期水深較晚期更深。

3）從水介質(zhì)分區(qū)與混積巖相組合的耦合關(guān)系來(lái)看，高鹽度沉積水體是碳酸鹽物質(zhì)的主要來(lái)源，另有少量來(lái)源于成巖流體的改造。陸源輸入與水介質(zhì)環(huán)境共同控制了巖相組合的分布，且陸源輸入量與沉積水介質(zhì)之間存在相輔相成的交互響應(yīng)。