0 引言

在我国陆相含油气盆地中，重力流沉积是一种重要的储层，也是岩性油气藏勘探的重点领域之一^{[1, 2]}。随着深水油气勘探的不断深入，深水重力流沉积的成因一直是研究和争论的焦点：我国的湖泊重力流沉积研究主要限于各种浊积扇体^{[3, 4]}，而对于非扇沟道型浊积岩方面的研究较少；国外的研究中,在加拿大魁北克和中央阿帕拉契山以及美国文图拉盆地也发现了这类沉积^{[5, 6, 7]}。目前我国在东濮凹陷、丽水凹陷等也发现了一些轴向重力流沉积^{[8, 9]}，但早期研究大多数被解释为浊积岩;最近一些学者通过对松辽、鄂尔多斯、珠江口等盆地深水搬运方式、沉积机制和发育模式的重新认识，提出了陆相盆地中发育大规模砂质碎屑流^{[10, 11, 12]}和块体搬运体^{[13, 14]}的新认识。在歧口凹陷歧南斜坡沙一段发现了条带状的厚层砂岩沉积，但该砂体属于哪种沉积成因类型，平面分布规律如何，尚待研究。笔者在对歧口凹陷歧南斜坡5口系统取心井、70余口探井和大量地震及测井资料的综合研究基础上，对岩心相进行精细刻画，并采用地震沉积学的古地貌分析、90°相位转换、地层切片分析等方法和技术，详细阐述了歧南斜坡深水重力流沉积特征、识别标志、外部形态及空间演化，建立了发育于斜坡且由顺源断层控制的重力流沉积模式，以期为该区今后的油气勘探部署提供科学依据。 1 古地貌背景

歧南斜坡面积约900 km²，古近系为歧口断陷湖盆向西南方向的延伸部分，其南部夹持于埕宁隆起和羊三木凸起之间，北侧围限于沙三段和沙一段强烈断陷的南大港断层和张北断层之间，总体呈北东——南西走向的三角形(图 1a)。古沟槽与坡折带共同控制研究区沉积体系展布，具备重力流砂体发育的古地理背景：位于张巨河与羊三木古潜山构造带之间的低洼部位，沉积坡度陡，赵北、张北、南大港等同沉积断裂活动强度大，断层落差均在300 m以上。沙一段沉积时期，沿ch59——qn2——qn6——zh65——zh56井一线发育一个大型沟槽，沟槽内地层厚度较大，沙一段厚200～500 m，沟槽以外沙一段厚度减薄。以zh65——zh47一带，相当于赵北断层的位置为界，该界线以南为辫状河三角洲沉积，以北发育古地形突然变陡的坡折带，在古地貌图上，该带沉积厚度等值线较密集(图 1b)。坡折带控制沉积相带分异，坡折带之下于qn8——qn6——qn2井一带大规模发育重力流水道砂体(图 2)。

a.歧南斜坡沙一中顶界构造图；b.歧南斜坡沙一中亚段古地貌图。 图 1 歧南斜坡沙一中亚段构造图和古地貌图Fig. 1 Structural and Plaeogeomorphic map of mid-Es1 Member in Qinan slope

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图 2 歧南斜坡沙一中亚段沉积相剖面图(剖面位置见图图 1a)Fig. 2 Cross section showing sedimentary facies of mid-Es1 Member in Qinan slope(location shown in Fig.1a)

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重力流水道砂体是指由重力流或浊流在湖盆内的断凹或沟槽中所形成的带状碎屑砂体，它可以堆积在浅水和深水中^[15]。研究区内重力流水道砂体分布在赵北断层及其以北，主要见于沙一段，是来自埕宁隆起物源的辫状河三角洲砂体沿水下凹槽和洼地滑动、滑塌、再搬运,并沉积于歧南凹陷深水区的碎屑岩体。 2.1 岩性及沉积构造特征

研究发现，沙一段厚层块状砂岩由3种不同成因类型的砂岩相互叠置构成。现以岩心资料较全的qn6井沙一中亚段为例，简要介绍该区沙一段重力流沉积特征。研究显示，qn6井沙一中岩石类型以岩屑砂岩为主，平均体积分数石英为47%，长石为17%，岩屑为36%，以碳酸盐岩屑为主(占岩屑总量的61.2%)。岩石较低的成分成熟度及碳酸盐岩岩屑的高含量，揭示沉积区离物源区较近，且奥陶系碳酸盐岩很可能参与了物源供应。岩心观察结果显示，含碳酸盐岩砾石、砂岩砾石的砂砾岩普遍发育，砾石多漂浮于砂质沉积基质当中，次圆状，大小混杂，分选差；撕裂状泥岩碎块多见。沉积构造以块状层理、递变层理、泥岩撕裂、滑塌变形、重荷模、粒序层理常见。据3 200.79~3 403.90 m井段的粒度统计结果显示，C值(累积曲线上质量分数1%处对应的最粗颗粒粒度)为120～1 200 μm，M值(质量分数50%处对应的粒度中值)为35～330 μm，样点集中分布区间大致平行于C=M基线；粒度概率累积曲线以圆弧形为主，悬浮组分比例高，占30%～40%，或者更高^①(图 3)。上述特征显示，沙一中以重力流沉积为主，为堆积速率较快的突发性事件沉积。
①李勇. 大港埕北地区下第三系沉积相研究. 天津：大港油田勘探开发研究院,2005.

图 3 歧南斜坡qn6井沙一中亚段沉积相综合柱状图Fig. 3 General columnar section of sedimentary facies of mid-Es1 member for individual Well qn6

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进一步研究显示，该区重力流沉积至少可细分为3种不同类型。第一种为砂砾质碎屑流，以qn6井3 399.00～3 411.00 m井段为代表(图 3)，大小不等、无定向排列的砾石漂浮于砂质基质中，沉积构造多块状(3 410.12 m)、或略显正递变层理(漂浮的砾石自下而上粒径总体减小，3 399.55 m)，显示在重力作用下以基质和杂基(水、泥及砂质颗粒)支撑的块体搬运机制，以及以凝结方式快速堆积的沉积特点。这种沉积对应的测井曲线以齿化箱形或块状为主，由多个正旋回叠加而成，GR曲线显示顶底突变特征较为明显(图 3)。

第二种为滑塌沉积，以qn6井3 293.00～3 310.00 m取心井段为代表(图 3)，岩石中塑性变形较为发育，如3 294.60 m井段发育的砂质包卷变形、3 307.86 m井段薄层泥质条带的S形变形等；此外，砂岩条带的碎裂(3 295.00和3 298.00 m)、撕裂(3 297.00 m)等均可能是重力滑塌作用过程中形成的。测井曲线显示为厚度不大的齿化钟形或齿化漏斗形叠加。

第三种为浊流沉积，如qn6井3 404.27 m井段岩心所示，多个厚度为2～4 cm的韵律层相互叠置，水平层理为主，韵律层组合内部可见后期砂岩层对前期地层的轻微冲刷，顶部发育强水流侵蚀作用导致早期至少两期浊积沉积遭受侵蚀削截。因为层薄，厚度或只有20～30 cm，因此加持于块状砂岩当中者，测井曲线反映微弱；而在厚层泥岩中分布时，GR曲线表现为1～2个或多个尖峰。

由此可见，纵向上，受流体与块体双重搬运机制控制，沙一段3种重力流沉积物常互层，但以砂质碎屑流和滑塌岩两种互层组合方式最为常见。

通过岩心和测井资料对歧南地区沙一段沉积特征的分析，对后续地震沉积学研究和平面地震属性沉积学含义的认定奠定了基础。 2.2 岩相类型及其特征

宏观上,研究区深水重力流水道砂体的沉积剖面，主要为一套灰黑色湖盆泥岩夹块状砂岩和具递变层理的砂岩沉积层系。其中砂岩层组厚度一般为30～50 m。总的剖面层序为中部粗、两端细的旋回沉积。 剖面上、下部均为粉细砂岩、泥质粉砂岩和泥岩的互层沉积，中部主要由块状中、细砂岩组成(图 3)。根据岩性和沉积构造特征分析，深水重力流水道沉积主要包括以下7种岩相类型(图 4)。

图 4 歧南斜坡重力流水道垂向沉积序列Fig. 4 Vertical depositional sequence of gravity flow channel，mid-Es1 member in Qinan slope

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岩相1(块状砂岩相)：该岩相在沙一中亚段普遍发育，由细砂岩组成，含少量含砾砂岩、中砂岩，颗粒支撑与基质支撑并存，其底部粒度变粗，显示递变特征，有时甚至可变为递变——块状层理砂岩，具负荷构造，与下伏湖盆泥岩之间呈冲刷接触，因此有时可见泥岩撕裂屑散布其中。其单层厚度一般为0.5～2.0 m，最厚区间可达6.0 m。其为水动力较强且相对稳定条件下的沉积产物。

岩相2(变形层理砂泥岩相)：主要由暗色泥岩和泥质粉砂岩的撕裂屑组成，其基质为砂、细砾颗粒和泥质物，块状混杂，滑塌型变形层理发育，故推测其为碎屑流或滑塌作用的产物。

岩相3(叠覆冲刷砂岩相)：主要由中、细砂岩组成，底部具冲刷面，以鲍马Taa序列重复出现为特征。

岩相4(平行层理砂岩相)：主要由中、细砂岩组成，不同粒级的砂岩间互形成的平行层理。

岩相5(递变层理粉细砂岩相)：由粉砂岩——中砂岩组成，并以粉细砂岩为主。底部常具负荷构造，与下伏泥岩层呈突变接触，一般厚3～6 cm。以细粒砂岩作为基质，粗粒砂岩体积分数向上逐渐减少，为不稳定高流态水流快速沉积的产物。

岩相6(波状层理粉细砂岩相)：由粉细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩间互组成，具有明显的波纹层理，呈断续或连续状，层理有变形。

岩相7(暗色泥岩相)：水平层理发育，局部含砂质团块，为较深水沉积。

重力流水道中心微相主要由灰色块状中砂岩相、递变层理细砂岩相、叠覆冲刷砂岩相及变形层理砂泥岩相组成；而水道边缘及漫溢沉积由薄层波状层理粉细砂岩相和暗色泥岩相组成，砂泥互层发育。 2.3 地震反射及砂体展布特征

刘正华等^[15]研究指出，重力流水道砂体作为有利的勘探开发目标，在进行重力流水道砂体勘探部署时，应选择水道主体部位进行钻探。笔者利用地震沉积学技术方法对研究区重力流水道的平面几何形态、内部结构及纵向演化进行研究，可落实不同时期水道的主体部位，对油气勘探开发部署、挖掘剩余资源潜力具有重要意义；还采用地震沉积学的两项经济实用的关键技术(90°相位化和地层切片)，对主水道的平面分布格局及纵向演化进行了研究。

从垂直重力流水道的90°相位地震剖面可以看出，qn8井位于水道砂体侧翼，通过这口井的标定，明确了歧南斜坡沙一段水道砂体的地震反射特征，即具有典型水道冲刷-充填反射特征，水道复合砂体下凸上平，内部结构清晰，一般呈不连续的透镜体展布，为多个透镜状砂体叠置的侧积复合体，存在明显的侧向迁移，单个水道砂体间往往被较厚的泥岩所分隔。根据地震反射外形的不同可进一步细分为“透镜状”、“梭状”和“蠕虫状”(图 5a)。其中：“透镜状”地震相呈底凹顶凸型，为下切水道的典型地震响应特征，通常对应于水道中心微相；“梭状”地震相呈“顶凹底凹”或“顶平底凹”的“梭状”外形特征，反映单期或多期突发性高能碎屑流对下伏地层的侵蚀冲刷；“蠕虫状”地震相是由同一位置不同时期的水道垂向叠加、侧向上向同一方向小幅度迁移而形成。

图 5 歧南斜坡90°相位地震剖面与典型地层切片解释Fig. 5 90°phase and interpretation of stratal slices in Qinan slope

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以沙一段(Es₁)顶界和底界地震反射同相轴分别作为上、下标志层，以90°相位化地震数据体为基础资料，在沙一段内部等比例内插出100个近似等时的界面，制作100张地层切片，分析地质时间界面(相对等时)的沉积古地貌及沉积微相特征。现对挑选的3张具有代表性、可以清晰反映重力流水道沉积地貌特征及纵向演化的地层切片进行分析。

从层位上看，研究区重力流水道砂体主要位于沙一上亚段中下部与沙一中亚段，在No.58地层切片(图 5b)上对应于沙一中亚段下部沉积。此时处于初始湖泛期，半深湖区重力流水道贯穿工区南北，规模大；重力流水道明显分为两支，自南向北发育，主水道位于qn8与qn2——qn6——qn7井之间，到qn6井以北两支水道开始合并。该期水道对应的地震相为典型的梭状(顶平底凹型)和“蠕虫状”(图 5a)，反映水道能量大，对下伏地层侵蚀作用显著。到No.38地层切片(图 5c)上，对应于沙一中亚段上部地层切片，此时已达到最大湖泛期，两支水道向西摆动，规模减小，呈南北向顺直延伸，几乎平行前行，前端终于qn2井附近，延伸长度约9.5 km，东侧新发育1～2支，延伸距离短，与前期切片(图 5a)上反映的水道格局比较，此时的2支水道均向西摆动了约50 m。其中：西支由早期的沿zh65——qn8东侧分布，此时已经迁移到zh65——qn8连线的西侧；而东支水道此时也已经迁移到了qn6——qn2一线之西，两支水道的地震相均为梭状(顶凹底凹型)，反映重力流对下伏基底地层的强烈侵蚀(图 5a)。在No.17地层切片(图 5d)上，对应于沙一上亚段中下部沉积，为高水位沉积期，经历前期沙一中的填平补齐沉积作用之后，此时地形已经较为平坦，发育三条辫状水道，水道较早期向东迁移，规模仍然较大，水道砂体形成分叉、合并、连片、并行等多种组合形式。

比较上述3幅不同时期的典型地层切片可以看出，歧南斜坡沙一段重力流水道自下而上经历了由东而西、再由西而东的演化历程；揭示湖盆古地貌早期平坦，后由于南大港等控盆断层的强烈活动，导致湖盆低最洼处西迁，再后来由于构造活动减弱及填平补齐作用，湖盆底形又复平坦的过程。就各期重力流水道而言，总的特征是延伸距离小，一般不超过15 km；水道延伸方向受古地貌控制呈向东弯曲的宽缓弧形，但弯曲度总体较小。与断裂强烈活动相一致的湖盆最大扩展期，水道沿洼槽低洼处近乎顺直展布，弯曲度很小，能量大，对下伏地层侵蚀切割明显。 3 重力流水道微相划分及沉积模式

在古地貌背景的约束下，在对重力流水道沉积特征研究的基础上，利用地震属性分析、地震储层反演及三维可视化等手段，制作了重力流水道的平面分布图(图 6)。剖面上砂体形态在地震反演图上显示条带状不连续透镜状展布，内部结构清晰，为多个透镜状砂体叠置的侧积复合体，存在明显的侧向迁移(图 6a)。通过对研究区地震属性提取与计算，我们发现在水道砂体分布范围内均方根振幅、绝对振幅平均值、弧长、带宽对水道砂体均较为敏感。在均方根振幅图上，重力流水道发育区为明显的强振幅的反射特征，沙一中沉积时期，主水道位于qn2——qn6——qn7井与qn8井之间，南从zh40、zh41井，北到qn3井，该区域内均方根振幅属性值较高(图 6b)。在透视图上，重力流水道砂体规模巨大，为多期水道叠加复合而成；同一时期可以同时发育多个水道砂体，不同水道砂体间可以交叉、合并(图 6c)。在此基础上，得出沉积体系平面分布图，沙一中亚段重力流水道砂岩体主要分布在张北、南大港断裂带形成的凹槽内和缓坡带辫状河三角洲砂体的前端，沿呈长条状或带状分布，单期水道宽度为450～1 000 m，平均厚度3 m左右，重力流水道具有纵向上多期次叠加、平面上连片分布的特点，按照重力流成因机制，歧南地区重力流水道可划分为水道中心、水道边缘和水下漫溢等3种沉积微相(图 6d)。

a.过zh47井近东西向反演剖面；b.歧南斜坡重力流水道均方根振幅属性图； c.歧南斜坡重力流水道立体透视图；d.歧南斜坡重力流水道沉积微相平面分布图。 图 6 歧南斜坡沙一中亚段重力流水道空间展布特征Fig. 6 Distribution of gravity-flow channel in mid-Es1 member in Qinan slope

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水道中心微相为重力流水道的主体部分，具有带状定向分布的特点，岩性主要由相互叠置的块状砂岩、递变层理砂岩、变形层理砂泥岩组成，与下伏岩层呈侵蚀突变接触。GR曲线特征为箱形或钟形(图 7a)。

a.水道中心微相，qn8井；b.水道边缘微相，qn6井；c.水下漫溢微相，qn2井。 图 7 歧南斜坡沙一段重力流水道测井曲线特征Fig. 7 Well logs for the gravity channels in the first member of the Shahejie Formation in Qinan slope

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水道边缘微相分布于水道两侧翼，由浊流漫出水下堤岸而形成，岩性主要为粉细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与泥岩的互层沉积。发育平行层理、波状层理及揉皱构造，可见砂泥纹层互层构造。GR曲线特征为微幅漏斗形或微幅齿形(图 7b)。 3.3 水下漫溢微相

水下漫溢微相属事件性砂体能量减弱消失所为，此处水道已不发育，岩性以泥岩为主夹薄层细粉砂岩，发育波状层理、水平层理以及水平互层层理。GR曲线为平直段偶夹齿形组合形态分布特点(图 7c)。 3.4 沉积模式

依据歧南斜坡岩心相资料，建立了重力流水道垂向沉积序列沉积模式(图 4)，但在实际剖面中一般发育不全，或者多次重复出现。具有反旋回沉积序列的剖面一般位于重力流水道的边缘，系由水道从它处逐渐迁移而来所造成。如果沉积剖面位于水道的中心部位，则显示向上变细的正旋回沉积序列，这反映了水道逐渐填充或迁移废弃的过程。但需指出，由于重力流的冲蚀作用，水道中心部位的沉积序列往往不完整，多发育块状砂岩互相叠置的特点。

综合分析岩心、测井、地震和沉积相等资料，建立了歧南斜坡的重力流沉积模式(图 8)。在箕状断陷盆地背景下，受张北、南大港断裂构造影响，在沙一段沉积时期，歧南斜坡发育地势相对较低的断槽或沟槽，发育于盆地缓坡边缘的辫状河三角洲沉积体系顺着缓坡向盆地深断陷带大幅推进；到达深湖后，在地震、火山或水动力机制的诱导下，先后出现了滑塌沉积→砂质碎屑流沉积→浊流沉积，也就是说研究区深湖——半深湖中发育的大规模深水块状砂岩应该是以砂质碎屑流为主，少量浊积岩和滑塌岩伴生的重力流沉积组合。砂体顺着断槽进行搬运并发生沉积，从而在较深水环境中形成一系列平行盆地长轴方向、顺断层走向分布的条带状重力流水道沉积。在湖盆内部因大断裂而产生的断凹或沟槽对重力流水道砂体的形成和分布起着重要的控制作用。

图 8 歧南斜坡重力流水道沉积模式Fig. 8 Sedimentary model of gravity flow channel，mid-Es1 member in Qinan slope

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重力流水道沉积是一种在较深水条件下形成的储集体。从其储集条件看，储集层厚度大,物性较好，qn6井的平均孔隙度为16.7%，ch59井的平均孔隙度为10.9%，且歧南斜坡沙一中亚段埋深处于晚成岩A亚期，次生孔隙较发育^[15]。从烃源岩和油气运移条件看，由于重力流水道沉积形成于较深水环境，为深水泥岩所包围，源储一体，因此具备自生自储的条件；另外，由于其依附于张巨河古潜山带大断层分布，断层作为良好的油气运移通道，可将深部油源产生的油气运移至重力流水道储集体中。从圈闭条件看，由于重力流水道改道频繁，被废弃的水道便形成了砂岩透镜体岩性圈闭，在斜坡及倾末部位形成上倾尖灭型圈闭。因此，歧南斜坡沙一中重力流水道砂岩具有极佳的油气成藏条件。

qn6井的成功钻探表明，沿张北、南大港大断层分布的重力流水道沉积具有良好的成藏条件，重力流水道作为一类新的砂体，并未大规模钻探；研究区是一个重要的油气勘探区域，相对优质储集层主要分布在水道中心微相^[15]。 5 结论

1)歧南斜坡沙一段重力流水道砂体发育，发育砂砾质碎屑流、滑塌体及浊流沉积3种类型沉积物重力流，以砂砾质碎屑流占主体。沉积剖面可识别出7种岩相类型，水道主体主要由块状中细砂岩相、递变层理粉细砂岩相、叠置冲刷砂岩相和变形层理砂泥岩相组成。

2)应用地震沉积学的研究方法分析了主水道的平面分布格局及纵向演化，应用地层切片、反演与三维可视化技术确定了空间展布形态。重力流水道砂体呈条带状分布，形成孤立、分叉、合并、并行等多种组合方式，具有纵向上多期次叠加、平面上连片分布的特点。

3)建立了发育于斜坡且由顺源断层控制的重力流沉积模式，可划分出水道中心微相、水道边缘微相和水道漫溢微相，水道中心以发育正旋回沉积序列为主，水道边缘具有反旋回沉积序列的剖面。

4)重力流水道砂体为大段暗色泥质岩所夹持，生储盖组合条件优越，是歧南斜坡重要的储油砂体类型。