近岸浅海环境混积模式研究

张学敏，万 欢，但玲玲，杨丽娜，魏 莉

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

根据传统的沉积学观点，陆源碎屑注入可以抑制碳酸盐矿物的产生，两者不应混存[1]。自20 世纪70 年代[2]，国外地质学家在古代及现代的沉积剖面中发现较多混合沉积现象（Button and Vos，1977；Brett and Baird，1985），自此混合沉积的研究开始。Mount（1984）首次提出“混合沉积物”概念[3]。杨朝青和沙庆安（1990）首次明确提出“混积岩”概念[4]，并用Mount 成因模式较好解释了云南曲靖中泥盆统曲靖组混积岩成因机理。20 世纪90 年代以后，海相混合沉积研究进入高峰，国外学者基于大量古今海相沉积剖面中混合沉积实例，建立典型的滨岸、浅海、陆架和深海斜坡混合沉积成因模式（Davis et al.，2003；Coffey and Read，2004；Campbell，2005；Palermo et al.，2008；Tcherep-anov et al.，2008）。国内学者多侧重陆相湖盆混合沉积研究（王宝清等，1993；蔡进功和李从先，1994；江茂生等，1996；罗顺社等，2004；董桂玉等，2007）[5]，研究集中在混合沉积机制、混积岩主控因素（海平面变化、构造升降、风暴流及浊流等事件作用、气候变化等）、不同沉积环境的沉积模式（陈子炓等，2004；孟兆鸿等，2009；徐希坤等，2009；丁一等，2013；宋章强等，2013；徐伟等，2014，2019），以及混合沉积油气地质意义（马艳萍和刘立，2003；冯进来等，2011；鄢继华等，2017；解习农等，2018；王清斌等，2019；黄健玲等，2020）等[6]。

混合沉积在海相、陆相、过渡相环境均有分布[7，8]。海相沉积环境可细分作滨海、浅海、半深海和深海环境，基于浅海陆棚沉积分析作基础，Mount 明确了混合沉积类型的形成过程及相应控制因素，陆棚上部注入碎屑流，陆棚中部是碳酸盐岩-硅质岩屑混合沉积的主要环境[9]；李祥辉研究认为混合沉积在处于碳酸盐补偿深度之上的深海环境、斜坡、深海扇环境都可能发生[9，10]；董桂玉等[11]确定湖南石门杨家坪下寒武统杷榔组三段为深水斜坡环境的混合沉积。过渡相地带陆源碎屑供应与碳酸盐沉积物交锋易形成混合沉积，孙娇鹏等研究柴东北缘古生代潮坪-碳酸盐岩台地-欠补偿盆地沉积环境混合沉积，建立碎屑岩-碳酸盐岩混积相平面组合模式[9，12]；叶茂松研究环渤中坳陷古近系沙河街组扇三角洲前缘、前扇三角洲等过渡相沉积环境，建立扇三角洲重力流驱动及扇三角洲建设-废弃互层型的混积模式[9，13]。陆相混合沉积环境主要发生在湖泊，陈世悦等[14]基于东营凹陷古近系沙河街组混合细粒沉积物研究，认为断陷湖盆混积模式主要为纹层叠加混合沉积；叶茂松[13]对环渤中坳陷古近系沙河街组一、二段滩坝混合沉积复合体研究，认为混积型滩坝是湖相混合沉积的重要微相类型。

经过国内外学者几十年研究，混合沉积在混积岩分类、复杂岩性识别、沉积环境分布、形成过程及主控因素、储层非均质性等方面取得重要进展[15-19]，对指导油气勘探和混积油气藏的发现具有重要意义。但由于混合沉积成分及特征复杂多样，混合沉积过程及成因模式具有极强的地域性，模式推广应用受到局限，亟需补充各类型混积模式地质知识库，为模式总结归类及提升提供基础。

本文以岩心观察和复杂岩性识别为基础，结合区域构造沉积背景和储层反演，开展扎格罗斯前陆盆地西缘法齐油田阿斯玛瑞组混积层沉积环境及沉积相特征分析，建立具陆源碎屑供应的近岸浅海沉积环境的混积模式，以期为海陆过渡环境混积研究提供参考。

1 区域地质背景

扎格罗斯盆地为中东地区主要含油气盆地之一，新生代期阿拉伯大陆与欧亚大陆发生碰撞，形成托罗斯-扎格罗斯山带，中新世-上新世期间碰撞作用达高峰，形成托罗斯-扎格罗斯冲断带、山前褶皱带和未褶皱区的前陆盆地环境，扎格罗斯前陆盆地即由扎格罗斯-托罗斯造山运动形成的前陆带组成[20]，研究区法齐油田构造位置处于扎格罗斯前陆盆地西缘，地理位置处于伊拉克东南侧两伊边界附近。

法齐油田阿斯玛瑞层沉积于第三纪渐新世-中新世，古地理演化显示阿斯玛瑞层沉积期，受阿拉伯板块向欧亚板块俯冲、阿尔卑斯构造运动影响，古特提斯洋闭缩，大面积海退使阿拉伯台地隆升成陆，仅在扎格罗斯山前凹陷残余海相沉积，古地形西南高、东北低，法齐油田处于近岸浅海环境，西侧的阿拉伯台地提供陆源碎屑供应，为碳酸盐岩和陆源碎屑的混合沉积提供较好沉积环境及物质条件。

2 混合沉积环境识别

2.1 混积岩性识别

法齐油田阿斯玛瑞组分为三套地层：第一套地层（A 油组）：以白云岩为主，厚度50 m 左右；第二套地层（B 油组）：以砂泥岩和白云岩互层为主，厚度100 m左右；第三套地层（C 油组）：以砂泥岩为主。阿斯玛瑞B 油组为碳酸盐岩和陆源碎屑混积层，岩性成分极其复杂，应用中子-密度-伽马图版识别出9 种主岩性：石膏、石膏质云岩、泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、白云质砂岩、白云岩、砂质白云岩、灰岩。白云质砂岩和砂质白云岩为典型混积岩。

2.2 混积环境识别

岩性及层理构造指示阿斯玛瑞组混积层为碳酸盐岩潮坪与碎屑岩潮坪互层的混积潮坪沉积。

岩性上，碳酸盐岩与碎屑岩交互沉积，发育云质砂岩、砂质白云岩、砂质石灰岩等复合岩性，指示近岸沉积；硬石膏团块（见图1）、准同生白云岩广泛发育，指示干旱、暴露、盐化沉积环境，潮坪环境受气候条件控制明显，波斯湾地区普遍发育典型干旱盐化潮坪；红褐色与灰绿色泥岩交替出现（见图2），指示水上与水下环境频繁交替；砂岩主要为细砂或中砂，粗砂不太发育，指示潮坪潮上带及潮间带沉积。

图1 含石膏团块白云岩

图2 红褐色泥岩与灰绿色泥岩交替

层理构造上，取心井大部分氧化色泥岩具干裂（见图3），岩心见硬石膏暴露而致干裂多边形（见图4），碳酸盐岩中发育扁平状内碎屑或角砾（见图5），指示潮坪潮上带沉积；岩心见生物爬迹、钻孔等生物扰动构造及薄层状生物碎屑层，属潮坪相潮间带、潮下带产物，生物碎屑层中厚壳蛤个体小、壳薄，指示环境受限的海相沉积；岩心见潮汐水流冲刷形成的底部滞留沉积、冲刷面；羽状交错层理（见图6）具双向性、指示双向水流环境；泥质砂岩发育脉状层理、波状层理、透镜状层理及砂泥互层水平层理，指示水动力强弱交替的潮间带；中厚层至块状灰泥石灰岩、颗粒石灰岩生物扰动强烈（见图7），水平虫孔常见，双向交错层理发育，指示潮间带或潮下带沉积。

图3 泥裂

图4 石膏与泥岩干裂多边形

图5 扁平状内碎屑或角砾

图6 羽状交错层理

图7 生物扰动强烈

3 混合沉积相特征

基于岩心相及测井相分析，混积潮坪相分为潮上带、潮间带及潮下带亚相，细分为砂坪、泥坪、膏泥坪、云坪、膏云坪、（粉）砂质云坪、潮汐水道、灰坪、颗粒滩、砂质灰坪、砂泥坪、云质粉砂坪等微相。混积潮坪剖析为碎屑岩潮坪、碳酸盐岩潮坪和岩性混积潮坪。碎屑岩潮坪主要包括潮上带泥坪、膏泥坪、砂泥坪微相，潮间带潮汐水道、砂坪、砂泥坪微相，潮下带潮汐水道、砂坪、水下沙坝微相；碳酸盐岩潮坪主要包括潮上带泥坪、（泥）云坪、膏云坪微相，潮间带潮汐水道、灰坪、颗粒滩微相，以及潮下带潮汐水道、颗粒滩微相；岩性混积潮坪主要包括潮上带（粉）砂质云坪、云质粉砂坪微相和潮间带砂质灰坪、云质砂坪微相。潮坪混积形式有2种：（1）碎屑岩潮坪和碳酸盐岩潮坪纵向上多旋回叠置混积；（2）碳酸盐岩及陆源碎屑在岩性上混合沉积（如白云质砂坪、砂质云坪、砂质灰坪）形成岩性混积潮坪。

4 混积潮坪展布特征

平面上，碎屑潮坪与碳酸盐岩潮坪具明显分带性，可直接毗邻、也可通过岩性混积潮坪衔接（见图8），主要呈片状展布；研究区主要发育潮上带及潮间带沉积，潮上带泥坪一般与潮间带砂坪、潮汐水道通过砂泥坪连接，形成典型的碎屑潮坪平面相序，潮上带云坪与潮间带灰坪、颗粒滩、潮汐水道连接形成典型的碳酸盐岩潮坪，潮上带云坪可与大规模的砂坪通过（粉）砂质云坪、云质砂坪衔接，形成碳酸盐岩潮坪-岩性混积潮坪-碎屑潮坪的混积潮坪平面相序。

图8 B4-3 小层沉积微相平面图

纵向上，既有同类型潮坪潮间带、潮上带连续沉积，也有不同类型潮坪的潮间带、潮上带交互沉积；指示沉积期，海平面升降转换频繁，但整体以海退为主，仅间歇性海侵；海退期陆源碎屑供应多，碎屑潮坪较发育，海侵期陆源碎屑供应少，碳酸盐岩潮坪、岩性混积潮坪较发育。

5 研究区的近岸浅海沉积环境混积模式

建立具陆源碎屑供应的近岸浅海沉积环境混积模式（见图9），陆上暴露地区气候干旱，盐沼石膏、蒸发白云岩广泛发育，近岸地带存在大规模陆源碎屑，陆棚边缘或陆棚高能浅水障壁滩背后局限成泻湖，受潮汐作用影响致大规模混积潮坪沉积。

图9 混积潮坪沉积模式图

碎屑岩潮坪位于陆源碎屑物质供应较多的浅水区，原陆源碎屑滩或废弃三角洲受潮汐改造形成碎屑岩潮坪沉积；碳酸盐岩潮坪位于陆源碎屑物质供应较少的浅水区，环境洁净、温暖，碳酸盐岩易沉积，经双向潮汐水流作用，将原地生碳酸盐岩沉积物进行改造，特大风暴潮时潮汐水流及波浪将半深水-深水陆棚区碳酸盐岩碎化、搬运、再沉积，形成内碎屑、鲕粒、生物碎屑、球粒等颗粒灰岩及灰泥石灰岩；岩性混积潮坪位于浅水的碎屑岩潮坪和碳酸盐岩潮坪交汇区，该区存在陆源碎屑供应以及碳酸盐岩搬运，受潮汐水流和波浪改造作用碎屑岩和碳酸盐岩沉积物相互混杂并沉积，经后期成岩作用形成混积岩。