0 引言

浅水三角洲近年来已成为沉积学研究以及油气勘探的热点领域。围绕着浅水三角洲的概念与分类、发育背景与主控因素、砂体形态与微相划分、内部结构与储层特征、沉积动力学与沉积模式、聚煤作用以及与油气藏的关系等，众多学者^[1-8]开展了大量的研究工作，均取得了一系列成果认识。我国浅水三角洲的研究始于20世纪80年代，之后国内学者陆续对松辽盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、塔里木盆地、四川盆地、苏北盆地及现代鄱阳湖、洞庭湖等^[9-14]多个湖盆中不同类型的浅水三角洲进行了深入分析。浅水三角洲大多发育在拗陷湖盆内，亦可发育在断陷湖盆中，但总体上国内浅水三角洲的研究主要集中于大型拗陷型湖盆，并以松辽和鄂尔多斯盆地为代表，而对广泛分布的陆相断陷湖盆则未给予足够的关注。目前只有部分学者^[15-16]对断陷湖盆萎缩期浅水三角洲的演化和沉积模式进行了较为详细的阐述，对于断陷湖盆演化的早期阶段虽已指出其具有发育浅水三角洲的可能^[4]，但尚缺乏系统的有针对性的研究和认识。本文以高邮凹陷永安地区断陷发育初期的戴一段为例，依据岩心、地球物理、分析化验资料，结合区域地质和层序背景，对断陷早期充填阶段浅水三角洲形成和发育的沉积条件及主要特征进行了深入剖析，通过总结沉积发育规律建立起陆相断陷湖盆早期浅水三角洲的沉积模式，并探讨了油气勘探意义。

高邮凹陷是一个受差异升降作用形成的南断北超、南陡北缓的箕状凹陷，面积2 670 km²。永安地区位于高邮凹陷北部斜坡带东部汉留断层附近(图 1)，油气资源丰富，是近年来江苏油田实现增储上产的重要地区。整个地区在中新生代经历了初始断拗阶段(泰州组阜宁组时期)、强烈断陷阶段(戴南组三垛组时期)和拗陷萎缩阶段(盐城组东台组时期)。如图 2所示，戴一段处于强烈断陷阶段早期，纵向上整体表现为基准面上升的湖侵水进过程，顶部发育一套作为区域标志层的高导泥岩层段。按照高分辨率层序地层学中不同级次基准面旋回的岩性、测井响应特征等^[17]可在超长期旋回(SLSC)中进一步划分出2个长期旋回(LSC)和7个中期旋回(MSC)，基本上对应于地层单元中的亚段和砂组。前人对永安地区乃至整个斜坡带戴一段的沉积认识较粗，只笼统地归结为湖盆扩张初期形成的大面积分布的三角洲前缘沉积^[18]。笔者通过系统研究，认为其具有相对特殊的地质条件和沉积特征，是三角洲体系中共性和个性的统一体，为浅水三角洲沉积。

图 1 高邮凹陷构造格局及研究区位置 Figure 1 Tectonic frameworkof Gaoyou sag and location of the study area

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GR.自然伽马；COND.电导率。 图 2 高邮凹陷区域地层及永安地区永9井戴一段地层综合柱状图 Figure 2 Synthesis column of regional stratigraphic in Gaoyou sag and the first member of Dainan Formation of Well Y9 at Yong'an area

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相对传统的经典三角洲而言，浅水三角洲的形成往往需要特殊的地质背景和沉积条件，尤其与古构造、古水体、古气候、古物源等有较大的关系。研究区戴一段沉积时期地势缓、水域广、水体浅、波动频、气候湿、物源足，具备形成浅水三角洲沉积的有利条件。

古构造是决定浅水三角洲沉积的基础因素。渤海湾盆地内发育的凹陷如东营凹陷，其断陷阶段往往发生在裂陷期之后；与之不同，高邮凹陷的断陷阶段发生在前期发育有浅水三角洲的阜宁组拗陷阶段^[13]之后，纵向上具有一定的继承性，因此可为断陷早期戴一段浅水三角洲的形成提供良好的盆广坡缓的构造背景。通过构造演化平衡剖面恢复(图 3) 可以看出，戴一段时期高邮凹陷处于湖盆扩张早期，箕状结构相对简单，基底无大的起伏。尤其北部缓坡带面积大，地势低缓，与低洼带界限不明显，地层近水平状展布。此时永安地区主干断裂汉留断层尚未形成规模，不具有典型的坡折带^[19]，在局部发育小型的低幅挠曲枢纽带，起伏坡降较小。因此总的来看，研究区戴一段沉积时期地势较平缓，沉积范围广，具备形成浅水三角洲所需要的有利构造条件。

图 3 高邮凹陷过永安地区南北向构造演化剖面 Figure 3 Structural evolution sections from north to south across Yong'an area in Gaoyou sag

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古水体是判断浅水三角洲沉积的首要因素。微量元素和古生物资料^[20-21]显示：戴一段锶钡比值(Sr/Ba)为0.77~1.16，平均为0.98，并由下往上逐渐变小；生物化石中介形类属种单调，豆螺、奇片螺、河边螺等腹足类化石丰富。以上特征均反映了戴一段为经吴堡运动后由阜宁组海陆交互相向陆相湖泊转变的一种近岸浅水的淡水微咸水过渡环境。

颜色是表征沉积性质和环境的重要标志。永安地区戴一段地层可见有紫色、棕色等氧化色泥岩，并且多与暗色泥岩呈交互分布。利用沉积岩颜色指数法提取地层氧化还原属性^[22]，计算的沉积岩颜色指数以正值为主(图 4)，指示氧化弱还原环境，说明沉积时整个水深不大，古湖泊易发生来回涨落波动造成间歇性淹没和暴露。另外，薛良清等^[23]通过对戴一段湖侵后期厚层高导泥岩的微量元素、化学成分等进行实验测试分析也发现，即使在湖侵水进期，水体的变化也不是一个简单扩张的过程，而是一个不断扩大、缩小、再扩大、再缩小的过程，水体深度和水介质氧化还原性质亦发生相应的改变，这也进一步说明戴一段沉积时期湖平面存在较为广泛和频繁的升降，且影响范围较大。因此综合来看，研究区戴一段水体具有较浅且频繁动荡变化的特点，符合浅水三角洲沉积的有利水体条件。

图 4 永安地区戴一段沉积岩颜色指数分布图 Figure 4 Distribution of color index in the first member of Dainan Formation at Yong'an area

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古气候是影响浅水三角洲沉积的重要因素。戴一段的孢粉化石组合为杉粉-松粉-山核桃粉组合带，以裸子植物和被子植物花粉为主，草木植物花粉较少，代表了温热而潮湿的亚热带型气候^[24]；而湿热气候是湖盆具有敞流性的重要条件，有助于湖盆中心浅水三角洲砂体的发育^[4]。目前多数学者也认为温热潮湿的环境更有利于形成规模的浅水三角沉积^[25]。

古物源是控制浅水三角洲沉积的关键因素。尤其对于断陷湖盆来说，物源供应充足、快速沉积物补给是其形成浅水三角洲的重要先决条件^[16]。根据地区的碎屑组分和重矿物分析^[18]：戴一段沉积时期高邮凹陷北斜坡以点、线状形式存在多个不同的物源体系；永安地区沉积物主要来自东北方向的柘垛低凸起，距物源较近；柘垛低凸起在戴一段时期隆起抬升，地形高差逐渐增大，并遭受强烈的风化作用，剥蚀程度高，剥蚀量均超过1 400 m，最大可达1 600 m^[26]；因此整体上高邮凹陷以缓坡形式靠近凸起，物源丰富、供给充足、地表径流发育、规模大，满足了浅水三角洲沉积需要的有利物源条件。

永安地区戴一段虽处于断陷湖盆演化阶段，但其位于早期，仍具备形成浅水三角洲的有利地质条件。结合区域地质研究，依据实际工区岩心、测井、地震、分析化验等方面的资料，对永安地区戴一段浅水三角洲发育的主要沉积标志特征如岩石学、沉积构造、地球物理、沉积微相、砂体结构等特征进行系统分析和总结。

永安地区戴一段砂岩岩性以中细砂岩为主，砂质纯，底部岩性较粗，发育砂砾岩、中粗砂岩等；砂岩类型主要为岩屑长石砂岩或长石岩屑砂岩，颗粒成分以石英、长石和岩屑为主，另外含有少量的云母、重矿物，分选中等—好，磨圆度呈次棱角—次圆状；受靠近物源的影响，整体成分和结构成熟度中等偏低；粒度(Φ)概率曲线发育两段式和三段式(图 5)，滚动总体较少或者不发育，跳跃总体比重较大，可见代表冲刷回流的2个次总体，总体表现出浅水湖区以牵引流沉积为主和部分波浪作用的特征，重力流沉积较少见。

图 5 永安地区戴一段浅水三角洲砂体粒度概率图 Figure 5 Grain size probability graph of shallow-water delta sandbodies in the first member of Dainan Formation at Yong'an area

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通过岩心观察，永安地区戴一段发育丰富多样的沉积构造(图 6)：层理类型既有流水成因的平行层理、斜层理、沙纹交错层理、槽状交错层理等，也有波浪成因的浪成沙纹交错层理等；并可见水下分流河道的底冲刷及少量的揉皱层理等同生变形构造，代表浅水动荡、强水动力的沉积环境和较高的沉积堆积速率。另外，在岩心中发现有大量的泥砾、泥岩撕裂屑等内碎屑，主要是在三角洲前缘浅水湖面频繁升降过程中由较强的河流冲刷下切作用形成，这也是浅水三角洲沉积的重要标志特征之一。

a.永X22-1井，3 595.62 m，平行层理；b.永12井，2 834.97 m，斜层理；c.永14-1井，3 502.68 m，浪成纱纹交错层理；d.永12井，2 847.52 m，揉皱层理；e.永X22-1井，3 595.02 m，泥岩撕裂屑；f.永14-1井，3 596.8 m，泥砾；g.永14-1井，3 505.2 m，底冲刷；h.永12井，2 841.1 m，漂浮泥砾及撕裂屑。 图 6 永安地区戴一段浅水三角洲主要沉积构造类型 Figure 6 Main sedimentary structure types of shallow-water delta deposits in the first member of Dainan Formation at Yong'an area

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通过岩电对应，永安地区戴一段砂岩曲线形态主要表现为箱型、钟型和漏斗型，垂向上多见反旋回的沉积层序及砂泥交替互层；多期砂体构成反映三角洲前缘进积、加积典型层序特征的测井响应序列(图 2)，代表了浅水环境中三角洲前缘沉积砂体不断向前快速迁移、冲刷和叠置的沉积过程。由于地形平坦、物源足、水体浅，浅水三角洲常延伸较远且分布面积广，在地震剖面上多表现为典型的平行、亚平行及叠瓦状前积的地震反射结构特征，具有中弱振幅中低连续的特点，呈席状展布，未发现经典三角洲的S形前积反射地震相(图 7)。

图 7 永安地区戴一段地震反射特征 Figure 7 Seismic reflection of the first member of Dainan Formation at Yong'an area

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断陷早期平坦湿润的构造气候环境、浅水水域的频繁波动以及快速充足的物源供给等特殊的沉积作用造就了浅水三角洲相对特色的沉积微相类型及组合。浅水三角洲前缘是研究区戴一段沉积的主体，相带宽阔，砂体广布，具有一定的方向性，总体上呈北东南西向，砂体钻遇率较高，可达80%以上(图 8)。根据古地形、湖岸线以及水动力条件，可大致以枢纽带为界将前缘亚相进一步划分为内前缘和外前缘沉积，其界线一般来说并不严格。其中：内前缘基本对应平均高水位与平均低水位之间的沉积区，以水下分流河道沉积为主，局部发育河口坝、席状砂等，砂体厚度较大，平面上多呈连片状、坨状；外前缘主要位于平均低水位线以下，相带分异较完善，除水下分流河道外，河口坝、席状砂、分流间湾、前三角洲等沉积增加，砂体相对变薄，平面多呈朵状、带状等。

图 8 永安地区戴一段平面沉积相展布(MSC5) Figure 8 Sedimentary facies distribution of the first member of Dainan Formation at Yong'an area(MSC5)

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水下分流河道相对发育并构成主要的骨架砂体和微相类型，是浅水三角洲富有特色的、有别于正常三角洲的主要特征。研究区戴一段水下分流河道主要由中粗砂、细砂岩组成，局部含砾，垂向上以正韵律为主，发育槽状交错层理、平行层理、斜层理等，底部具冲刷面、含泥砾等滞留沉积。水下分流河道砂体在浅水动荡水体环境中向前推进，受河流、波浪和沿岸流冲刷改造作用的影响会遭受不同程度的席状化。根据改造程度的不同可分为未席状化、弱席状化、中等席状化和强席状化等类型^[27](图 9)；并随着水流能量及河道规模的改变表现出高幅厚箱型-中高幅钟型-中幅圣诞树型-低幅薄箱型-低幅薄钟型等多种测井相类型。

a.未席状化(永12井)：河流高建设性导致垂向上多期河道冲刷叠置，厚度大、岩性粗，构成复合正韵律，发育平行层理、斜层理等，底冲刷较强，曲线呈箱型或受泥砾影响呈浑圆型；b.弱席状化(永14-1井)：河道保存较完整，由中、细砂岩组成，砂体较厚，以正韵律为主，发育平行层理、交错层理等，具明显底冲刷，曲线表现为钟型，受泥砾影响底部突变不明显；c.中等席状化(永13井)：河道完整性变差，由细砂岩组成，砂厚中等，垂向上呈正韵律，发育浪成交错层理等，底冲刷变弱，测井曲线形态表现为中幅钟型；d.强席状化(永13井)：河道受改造影响砂体厚度较薄，由粉、细砂岩组成，具正韵律，发育波状层理、脉状层理等，呈弱的底冲刷，测井曲线表现为低幅钟型或指型。F.细砂岩; M.中砂岩.C.粗砂岩。VSP.自然电位。 图 9 永安地区戴一段浅水三角洲水下分流河道的席状化 Figure 9 Sheetlization of subaqueous distributary channels of shallow-water delta deposits in the first member of Dainan Formation at Yong'an area

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河口坝也是研究区重要的储集砂体类型之一，一般由中细砂、细粉砂岩组成，分选磨圆较好，沉积构造反映河湖交互作用的特点，测井曲线多表现为漏斗形、齿化漏斗形。河口坝在内前缘处常被河道冲刷侵蚀，发育较为局限，而在外前缘处保留较完整。由于浅水三角洲沉积水体浅、供给足、水道作用强，水下分流河道一般延伸较远，可直接分布在河口坝、席状砂和前三角洲泥之上，因此容易造成垂向相序不连续，并在不同沉积区形成多种类型的沉积组合。

与断陷湖盆萎缩期相似，断陷盆地构造层序的阶段性和多变性^[28]使得断陷早期浅水三角洲受环境层序变化及基准面旋回和沉积体积分配影响较大，与沉积物补给通量及可容纳空间之间有着密切的相关性，并可形成多样的、表现丰富的储层砂体成因类型、叠加展布样式等。在纵向和平面上呈现出一定的演变规律，如图 10所示。研究区戴一段沉积物源供给充足，当基准面较低时或在内前缘沉积的近河口处，沉积物可容纳空间与补给量的比值(即A/S值)较小( < 1)，河道不稳定，表现为较强的下切冲刷和频繁的迁移改道，砂体在垂向上相互叠置、侧向上彼此切割，形成截削式叠加的宽槽状水下分流河道沉积组合；另外，早期的河口坝被后期河道冲蚀而残留的局部还可形成下残坝上河的沉积组合，这在水槽模拟实验中也有所体现^[29]；剖面上多期砂体一般为“线-线”接触，砂体较厚，呈交错切叠的互层式、多层式结构，平面上分布广泛，近于片状、毯状，连续性较好，在空间上可构成“拼合板型”的叠置样式。随着基准面相对变高或逐渐远离岸区、向湖推进，A/S值增加(≈1)，此时河道冲刷侵蚀能力减弱，以侧向增生为主，垂向上可形成较为完整的水下分流河道或者完整的坝上河沉积组合，局部呈弱席状化、中等席状化特点；剖面上砂体间多“点-线”接触，呈简单叠加的单边式、多边式结构，平面上为朵状、坨状分布，连续性中等较好，总体可构成近“迷宫型”的空间叠置样式。当基准面处在较高位置或在外前缘沉积的末端时，沉积动力变弱，A/S值较大( > 1)，河流携带的沉积物容易卸载堆积，形成一定规模的河口坝沉积，河道的席状化程度增强，叠覆在河口坝之上，可形成上残坝上河的复合砂体，也可继续过渡为孤立的坝和河，甚至演变成席状砂；剖面上骨架砂体“点-点”接触或不接触，呈相对窄薄的搭接式、透镜式结构，平面上多为带状、枝状分布，砂体连通性较差，总体则构成“孤立型”的空间叠置样式。

A.沉积物可容纳空间; S.沉积物补给量。 图 10 永安地区戴一段浅水三角洲沉积砂体结构演化特征 Figure 10 Evolutional characteristics of sandbody architecture of shallow-water delta deposits in the first member of Dainan formation at Yong'an area

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通过综合分析永安地区戴一段地层的地质背景、沉积特征和分布规律等，建立起断陷湖盆早期浅水三角洲的沉积模式(图 11)。戴一段处于断陷扩张早期，地形相对平缓、水体较浅且变化频繁、气候温暖潮湿、物源多而供给足，使得沉积处于补偿和过补偿状态，A/S值较正常三角洲普遍偏小，进积作用强；河道的不断左右摆动和水面的频繁前后波动在斜坡带广阔的湖泊区形成大面积分布的浅水三角洲前缘沉积，根据古地形及水体变化可进一步划分出内、外前缘沉积，水下分流河道构成主要的骨架砂体；受断陷演化早期特殊多变的沉积环境影响，浅水三角洲沉积在微相组合、砂体成因类型及分布样式等表现出较为明显的时空演化规律。其中：在浅水三角洲内前缘，入湖河流发生较强的垂积叠置和侧积迁移，河道砂体规模较大，呈连续分布；外前缘沉积相带增加，具渐变性，河道在向湖延伸过程中席状化程度升高，最终或逐渐尖灭消失，或在末端形成砂坝沉积，或散开形成前缘薄层席状砂；另外，随着由近岸向远岸、A/S值由低到高，纵向砂体组合可呈现出截削式叠加河道—下残式坝上河—完整式河道—完整式坝上河—上残式坝上河—孤立式坝和河的演变趋势，剖面砂体结构也表现为迁移交错叠加式—简单叠加式—搭接式、透镜式的变化特征，平面砂体形态则由毯状、坨状过渡为朵状、带状，而形成的空间叠置样式也逐步由“拼合板型”向“迷宫型”、“孤立型”转变。

图 11 高邮凹陷永安地区戴一段断陷早期浅水三角洲沉积模式 Figure 11 Depositional model of shallow-water delta in the early rifting stage of the first member of Dainan Formation at Yong'an area of Gaoyou sag

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浅水三角洲是一种特殊的三角洲类型，其形成一般需要特定的沉积条件并表现出相对特色的沉积特征，因此在研究过程中也产生了多样的沉积模式。笔者通过广泛调研发现，所建立的永安地区戴一段断陷早期浅水三角洲沉积模式在很多方面可与其他模式比对，具有一定的代表性和广泛性：从底形条件和河口性质上来说，其类似于以柴达木古近系为代表的走滑挤压拗陷型盆地发育的浅水三角洲^[30]，二者都处于构造演化阶段的早期，古地形总体平缓，局部起伏，后期构造存在一定活动性，会伴有断层发育，可形成局部挠曲带及断裂坡折带等，河口区水体浅且动荡，水动力强；在沉积作用和发育特征上，其与鄂尔多斯缓坡带的浅水三角洲模式比较类似^[31]，受A/S值变化的影响都较大，并表现出丰富多变的沉积样式，其中内、外前缘沉积与鄂尔多斯缓坡带的“台型前缘”、“盆型前缘”大致对应。通过对照类比，整体上断陷早期浅水三角洲沉积模式既具有通常意义上以大型拗陷盆地为代表的典型浅水三角洲沉积的一般特征，又有自身的一些差异和特点。一般而言，大型拗陷型盆地浅水三角洲往往构造稳定，基底缓慢沉降，河流具高建设性，河口坝等不甚发育^[9]；而断陷早期由于构造相对活跃，地形局部起伏，湖区水深变化大，湖浪等水流较强，因此容易形成指示一定坡度且相对动荡的河口坝沉积及同生变形等构造，并且受环境变化较为敏感，相带分异类型较为丰富。野外露头也表明浅水三角洲前缘沉积中并非仅有水下分流河道，也常常有河口坝、席状砂等多类型砂体并存^[32]。

勘探证实，我国浅水三角洲油气赋存量大，具有广阔的勘探开发前景^[33]。浅水三角洲通过河道的进积和湖岸线的周期性变迁可进行大范围搬运，甚至延伸至湖盆内部，砂体分布广，不仅丰富了湖泊中心砂体类型，也开启了寻找隐蔽油气藏的新领域。永安地区油气成藏具有就近聚集的特点，戴一段砂体直接覆盖在阜四段有效烃源岩之上，顶部发育较厚的湖侵高导泥岩，构成良好的生储盖组合；同时，戴一段在吴堡运动后不整合于阜四段地层之上，之间为区域的三级层序界面，与后期产生的大量断层组合一起可以有效扩大浅水三角洲砂体与烃源岩之间的接触面积，为油气的有效排出和运移提供便利。因此对永安地区戴一段来说，良好的成藏配置进一步增加了在深部寻找浅水三角洲岩性油气藏的可能，洼陷带的勘探潜力值得探索，未来有必要加大浅水三角洲储层预测等方面的研究工作；另外，研究区浅水三角洲的提出和研究也同时为整个高邮凹陷斜坡带戴一段的沉积认识提供了一定的启示和参照，并可拓宽区域勘探的领域和范围。

1) 永安地区戴一段处于断陷湖盆演化的早期，沉积时构造地形较为平缓、水域宽广、水体浅且湖面波动频繁、气候温暖湿润、具敞流性，物源区剥蚀量大、地表径流发育、供给充足，具备有利于形成浅水三角洲沉积的地质背景和沉积条件。

2) 永安地区戴一段浅水三角洲为近源沉积，整体成分和结构成熟度中等偏低；粒度概率曲线反映牵引流为主的特征；砂岩中发育强水动力沉积构造；垂向上多期砂体构成进积、加积的组合序列，具平行、亚平行及叠瓦状地震反射；以前缘亚相为主体，相带宽阔，可分为内、外前缘沉积，水下分流河道构成主要骨架砂体；沉积过程中受A/S值变化的影响较大，形成特色多变的砂体成因类型、沉积组合、叠置样式和空间分布特征，表现出较明显的演化规律。

3) 结合永安地区戴一段的浅水三角洲沉积条件和特征建立了断陷湖盆早期浅水三角洲的沉积模式，对照类比表明该模式与其他浅水三角洲沉积模式之间既有相似，又表现出自身的特殊性。浅水三角洲砂体分布广、延伸远，已成为寻找岩性隐蔽油气藏的重要目标。浅水三角洲沉积认识的提出有助于拓展油气勘探的领域和范围，对永安地区乃至高邮凹陷斜坡带的油气滚动勘探开发具有重要的指导意义。