0 引言

1995年，Holmes A^[1]在研究英格兰西海岸现代沉积时，提出了“扇三角洲”概念，即从邻近高地推进到稳定水体中的冲积扇，其沉积体系通常具有相变快、相带窄、多物源等特点^[2]。国内外学者对扇三角洲沉积体系的成因机制、形成条件、分类以及它与油气的富集关系等均做了大量的研究^[3-10]，对于扇三角洲沉积微相方面的研究，不同学者也有不同的划分方案，通常认为扇三角洲前缘水下分流河道前端的河口坝不发育或者发育规模较小^[11-14]。

近年来，在对渤海湾盆地南堡凹陷西斜坡中深层扇三角洲研究的过程中发现，在扇三角洲前缘水下分流河道前端发育一类不同于前人认识的、分布广泛且规模较大的“混合型河口坝”沉积体。本文通过对该区中深层(东二段、东三上亚段及东三下亚段)19口取心井669.5 m的钻井取心进行系统的观察与分析，结合测井相、地震相对该类“混合型河口坝”的沉积特征、坝体形态及空间展布规律进行研究，并对其成因机制进行分析，探索了其沉积学的意义，以期完善对研究区中深层储层分布规律的认识，为研究区油气藏进一步的精细勘探、评价和开发提供可靠依据，为具有类似地质背景地区储层的研究提供参考与借鉴。

1 区域沉积环境

南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷东北隅，古近纪时期，该凹陷是一个具有北断南超特征的典型箕状凹陷^[15]。南堡凹陷西部斜坡是一个发育在中、古生界基岩鼻状构造背景上、受西南庄断层及其派生断层控制而形成的潜山披覆断背斜构造带^[16]。区域构造背景上，研究区主要包括南堡凹陷5号构造带(南堡5号构造)和林雀次凹的西部斜坡带，北接南堡凹陷边界断层——西南庄断层，南部与南堡凹陷1号构造带(南堡1号构造)相连，东部与老爷庙构造带相邻(图 1)。

在区域背景上，南堡凹陷西斜坡演化过程与整个南堡凹陷区域演化相似，自中生代开始先后经历了中生代裂陷、古近纪断陷、新近纪坳陷三个大的发育阶段，不同的演化阶段地质结构及构造格局有所差异^[17-18]。盆地断陷阶段Ⅰ期为沙二段—沙三段沉积时期，是断陷湖盆深陷扩张期，研究区沉积中心与沉降中心一致，位于其北部边界断层下降盘的深凹陷区；盆地断陷阶段Ⅱ期为沙一段—东营组沉积时期，为断陷湖盆收缩期，研究区沉积中心与沉降中心向南偏移，湖泊变浅，深湖区缩小，沉积中心与沉降中心远离陡岸。总体上，研究区中深层(东二—东三段(Ed₂—Ed₃))沉积时期处于第二个断陷阶段，滨浅湖—半深湖沉积环境发育，砂体主要来自于北西、北北东和北东方向物源的扇三角洲、水下扇等粗碎屑沉积体系。

沙河街组—东营组沉积时期盆地的边界断层——西南庄断层活动强烈，研究区北部西南庄凸起持续沉降^[19]，受区域性构造应力的影响而发育多个山间沟谷。对西南庄凸起的区域综合地质研究表明，在沟谷内，下部发育高角度强振幅、近平行的中生界地层，上部发育低角度弱振幅杂乱的古近系地层，两者呈高角度不整合接触。古近系沉积时期，中生界地层遭受古水流剥蚀，沟谷内充填古近系地层的同时，沿沟谷方向不断地向研究区内进行物源供给，为其内部扇三角洲砂体沉积提供了充足的物源条件。由于研究区中—南端发育有构造坡折带，不同物源方向的水下分流河道汇聚于此，加之东营组沉积时期充沛的物源供给，所以在此处发育了多个具有反旋回沉积特征的特殊“河口坝”砂体。

2 “混合型河口坝”沉积特征及展布规律

通过对研究区单井岩心相和测井相的综合分析，除了在扇三角洲上识别出水下分流河道、河道间等常见沉积微相类型外，同时在扇三角洲前缘的坡折带上识别出一类特殊的“混合型河口坝”沉积类型。本文重点对该沉积微相类型的沉积特征、空间展布规律及形成机理进行探讨。

2.1 沉积特征

通过对南堡凹陷西斜坡中深层19口井钻井取心的精细描述与分析发现，该区中深层一系列岩心表现出由多个小级别反、正复合旋回组成的整体向上变粗的反旋回沉积特征：下部为还原色(灰黑色、黑色)泥岩与泥质粉、细砂岩互层，界面往往富含片状炭屑，且部分岩心出现微弱的波状交错纹层，代表了较深水的扇三角洲前缘和半深湖沉积环境；向上则呈现出泥层越来越薄、而砂岩层逐渐增多且增厚的特点，整体呈现反旋回的特征。这种反旋回的沉积组合又呈现出多期次、多旋回叠加的特点。

NP509井东三下亚段3 754.22~3 747.03 m的连续钻井取心展示了这种特殊的“混合型河口坝”基本沉积特征：1)沉积旋回为典型的反粒序，岩性由下部的泥岩、粉砂岩向上渐变为细砂岩、中砂岩和粗砂岩等。图 2中的B处为扇三角洲前缘的席状砂微相，其岩性为灰色薄层的粉—细砂岩与深灰色泥岩互层；向上逐渐过渡为较厚层的细砂岩、中粗砂岩(图 2A处)，展现出一个完整的单期“混合型河口坝”沉积过程。2)砂岩主要为块状构造，沉积构造不发育或不明显。图 2中的C和E处均为块状砂岩，但是其内部出现多期从薄层粉砂质泥岩向块状中粗砂岩过渡的反粒序特征，砂岩中可见砖红色泥砾。3)块状砂岩与其顶、底接触的泥岩界面均为岩性突变面，具有剪切性质，但无冲刷、侵蚀现象(图 2中a、b两块岩心)。此外，NP509井3 350.7~3 343.5 m处的岩心素描与镜下照片从微观上也展示了此种突变面特征：下部为含砂泥岩且具有很好的成层性，炭屑顺层条带状展布；上部为含泥屑中—粗砂岩，结构成熟度低，二者界面突变，无冲刷痕迹(图 3)。4)在砂泥岩互层段，常发育具有重力流沉积特征的砂球(砂枕)、微幅度重核模-火焰构造(图 2中e、f两块岩心)。5)这种“混合型河口坝”多为多期单一反旋回坝体在垂向上相互叠置而形成的复合体(图 2)。这些特征反映出此处的“混合型河口坝”并非常规意义上受河流和湖泊共同作用、发育楔状交错层理和前积纹理等沉积构造特征的沉积体，而是具有典型砂质碎屑流沉积特征^[20-22]。

单期沉积坝体下部发育的厚度为3~15 cm的黑色纹层状泥层代表了滞水环境下的垂向加积作用；泥岩层之上，从深灰色泥质粉—细砂岩过渡到中—粗砂岩，再过渡到细砂岩，可能记录了一次洪水事件沉积：下部逆粒序与上部正粒序沉积，代表了洪水主导下的沉积作用由逐渐增强然后再衰弱的过程(图 4a)；坝体中下部的砂泥岩互层段发育平行层理、波状交错层理(图 4b)；坝体中上部的厚层块状砂岩中夹薄层泥质纹层，块状砂岩中可见到植物碎屑和富含有机质的炭屑(图 4c)、与层面近于平行或低角度斜交的泥砾(图 4d)，在薄层泥质纹层中发育重力流成因的微幅度重荷模-火焰构造(图 4e)；另外，坝体上部的块状砂岩中还见到泄水构造和泥质“飘砾”(图 4f)；而这些沉积特征反映了该类坝体也具有异重流沉积的特点^[23-25]，因此认为，研究区这种特殊“混合型河口坝”是由砂质碎屑流和异重流共同作用的重力流混合沉积坝体。

2.2 空间展布特征

针对该类混合坝体空间展布特征的研究主要在四级层序格架内进行，以波阻抗反演属性储层预测为指导，以单井、单期沉积微相标定为约束点，通过井间精细对比，研究单期和多期叠置混合坝体的几何形态和空间展布规律。本文以东三下SQ7-Ⅳ四级层序内的砂体为例，对这种混合坝体空间展布特征进行说明。

在东三下SQ7-Ⅳ沉积时期，研究区主要受来自于NW、NNE和NE这3个方向物源的扇三角洲沉积体系控制，主要发育扇三角洲前缘和半深湖亚相。扇三角洲前缘上7条主要的水下分流河道控制了砂体的沉积，而这种整体上具有反旋回沉积特征的混合坝体主要位于水下分流河道前端的半深湖沉积环境内，平面上，混合坝体的形态主要呈舌状和朵状(图 5)。在顺物源方向的连井剖面上，对单期混合坝体以四级层序SQ7-Ⅳ顶部为对比基准进行层拉平后发现，后期沉积的砂体不断越过前期的砂体向湖盆方向前积；由于受物源供给量、不同期次洪水能量、同期洪水强弱的周期性变化以及砂体滑塌能量等多因素共同影响，砂体在向前搬运的过程中会卸载在不同的位置，进而沿物源方向呈现出不同形态的混合坝体。当物源供给量相对不足、水流能量较强时，砂体会搬运至较远的位置而形成“琵琶”型的混合坝体(图 6a-①)；当砂体主要受单次周期性变化的洪水影响时，砂体会在洪水能量由强转弱处卸载量最大而形成“纺锤”型的混合坝体(图 6a-②)；当砂体主要受瞬时性的滑塌事件沉积影响时，砂体主要在斜坡底部就近沉积而形成“反琵琶”型的混合坝体(图 6a-③)；当物源供给和砂体搬运能量都相对充足时，砂体会由近及远持续卸载、搬运而形成“条带”型混合坝体(图 6a-④)。在横切物源方向上，由于受到不同分支河道的控制，混合坝体多呈现出相互独立的“透镜状”(图 6b)。

3 成因与演化过程

由于研究区位于控凹断层西南庄断层的下降盘，中、古生界具有基岩鼻状构造形成的斜坡背景，且研究区的中—前方发育构造坡折带，具备完整的扇三角洲沉积体系发育条件，因此，扇三角洲前积层配合原有的构造坡折带古地貌易于形成陡峭的斜坡，为后期混合坝体的发育提供良好的背景。

结合古地貌特征对该区沉积体系进行研究发现，具有上述沉积构造特征的坝体往往位于研究区中—南部扇三角洲前缘水下分流河道前端河口的位置，处于扇三角洲前缘和半深湖的过渡相带。分析认为：当洪流能量较强时，其携带的沉积物流经扇三角洲前缘坡折河口处时，面临宽阔环境会卸载一小部分沉积物形成常规河口坝，大部分沉积物会随洪流继续搬运至较远处的半深湖乃至深湖相环境，形成舌状异重流沉积为主的坝体(图 7a)；当洪流能量较弱时，洪流携带的沉积物在流经扇三角洲前缘坡折河口处，受到宽阔环境的湖水顶托作用而就近沉积，形成朵叶状异重流沉积为主的坝体；另外，扇三角洲前缘河口处的砂体经过不断的积累，在受到地震、火山、风暴等外力触发或自身重力的影响时，向湖突出的沉积单元发生铲状滑塌，在湖水润滑作用下，呈面状、席状向半深湖高速流动而形成朵状砂质碎屑流为主的坝体(图 7b)。受发生频率的影响，洪水成因的异重流更容易发生，所以在砂质碎屑流为主的坝体中常会夹杂异重流沉积；反之，在异重流沉积为主的坝体中亦可发现滑塌成因的砂质碎屑流沉积。因此，这种纵向上有序的、反旋回为主的进积组合序列与扇三角洲前缘环境的分流间湾、席状砂及半深湖-深湖相的泥等微相一道共同构成了研究区特有的重力流混合坝体。

这种混合坝体一般发育在扇三角洲的建造时期，即相对湖退期和湖侵的早期这两个阶段，而在湖进期相对不发育。图 8展现了这种坝体的形成与演化过程：扇三角洲建设初期，其前缘亚相水下分流河道末端发育朵状砂质碎屑流或异重流沉积(图 8a)；图 8b中，A —A′—B—B′展示了分流河道的形成及壮大的过程，C—C′—D—D′为重力流混合坝体的初期发育阶段；随着扇三角洲进一步建造，分流河道末端-朵状砂质碎屑流或异重流沉积进一步推进和扩大(图 8c)；图 8d中，4个剖面展示了分流河道进一步推进和扩大的过程，其中的A—A′和B—B′表明分流河道逐步消失，而C—C′和D—D′则表明这种重力流混合坝体逐步形成。

4 沉积学意义

研究表明，发育在南堡凹陷西斜坡中深层扇三角洲前端具有反旋回沉积特征的砂坝并非常规意义上的河口坝，而是由洪水成因的异重流砂体和滑塌成因砂质碎屑流砂体与扇三角洲前缘的分流间湾、席状砂及半深湖相泥等一道共同组成的混合型河口坝。目前的勘探表明，研究区这种混合坝体具有较大规模、较好的储集物性和较好的含油气性，本文的研究可以对前人关于扇三角洲前缘水下分流河道前端河口坝不发育或者发育规模较小^[11-14]的认识加以补充和完善。

本文引入洪水成因的异重流沉积来解释扇三角洲(亦可以拓展到三角洲)前端的前缘斜坡区砂体成因，打破了该区主要发育外力“触发型”的浊流与碎屑流砂体的常规认识。这对细化三角洲前缘砂岩储层单元与发育期次的深入研究具有一定的意义。

另外，异重流作为一种重要的深水重力流类型，其形成与发育对深水重力流砂体的形成机制、展布特征、砂体间的连通性以及作为油气储集单元的储层质量都具有非常大的影响。目前对研究区异重岩的研究表明，由于其砂、砾岩经过长期搬运、成熟度较高、砂泥比适中，其中块状砂岩具有较好的物性，孔隙度高达20%以上，可以作为良好的油气储集层。然而，现阶段我们对于异重流流体特征及异重流成因的深水重力流砂体的认识还比较薄弱，因此对其深入、系统的研究，将会为深层岩性油气藏勘探提供新的视角，对现阶段非常规油气的勘探开发具有十分重要的指导意义。

5 结论

1) 南堡凹陷西斜坡中深层主要发育来自于NW、NNE和NE方向物源的扇三角洲沉积体系，不同物源方向的扇三角洲水下分流河道汇聚于研究区中—南端构造坡折带，为大量特殊型的“混合型河口坝”的形成提供了丰富的物质基础和良好的地质背景。

2) 研究区扇三角洲前缘主要处于半深湖的沉积环境中，在前缘斜坡处，河道的约束作用减弱，在洪流或者外力触发作用等多因素的影响下，碎屑流在流出分流河道末端后面临宽阔环境，继而发散就近沉积或继续搬运至半深湖乃至深湖沉积，形成舌状或朵状的异重流和砂质碎屑流沉积混合体。这些重力流沉积体与前缘环境的水下分流间湾、席状砂、半深湖—深湖相泥等微相一道，共同构成了该区垂相上有序的、反旋回为主的“混合型河口坝”。

3) 这种重力流混合坝体主要位于扇三角洲前缘水下分流河道的前端，平面上主要呈舌状或朵状的形态；沿物源方向的剖面上主要呈条带状、琵琶状、反琵琶状及纺锤状4种形态；在横切物源的方向上主要呈相互独立的透镜状。