引言

混合沉积作为一种特殊的沉积现象，与单纯陆源碎屑沉积或碳酸盐岩相比，受多重因素控制，模式更为复杂，且目前研究程度相对薄弱^[1-7]。然而，混积储层作为油气储集层的勘探价值却不容忽视，勘探发现，位于港东凸起构造上的板桥油田，经白7井在沙河街组一段混积储层测试^[8]，获得日产气789.0 m$^3$；位于莱州湾凹陷南斜坡带的KL油田在沙河街组三下亚段发现1 840$\times$10$^4$ t原油地质储量，测试证实日产油可达370 t。针对该区混合沉积开展研究，不论是在理论上完善沉积学内容和体系，还是对现实中指导矿产资源勘探开发都具有重大意义。

“混合沉积物”最早由Mount于1984年提出^[9-11]，1990年，杨朝青等将这种混合沉积物界定为“混积岩”，用以表述陆源碎屑与碳酸盐组分混合沉积的产物^[12-14]。此后，郭福生又将陆源碎屑岩与碳酸盐岩岩层之间频繁交替形成的混积层系纳入混积范畴^[15]。本文所讨论的混合沉积即包括上述的混积层系和混积岩。近年来，有关混合沉积的研究主要集中于探讨海平面变化及构造升降对混合沉积的影响上，针对湖相的混合沉积研究则相对薄弱，仅有少数研究报道，如罗顺社等对渤南洼陷沙四段陆源碎屑与碳酸盐混合沉积特征与模式的研究^[2]、马艳萍等对大港滩海区古近系湖相混积岩成因与成岩作用特征的研究^[3]等。对河流-湖泊过渡相的混合沉积研究几乎处于空白状态。本次研究的混合沉积为此种过渡相产物，受构造运动、湖平面变化、沉积水动力强弱、古地貌、古气候、物源供应多重因素影响，目前对于研究区混合沉积条件、沉积特征以及沉积模式认识不清，极大限制了该区混合沉积油气藏的勘探评价与开发。

本次在综合分析构造演化、古气候和古地貌背景基础上，利用钻井、壁芯、薄片、扫描电镜、粒度分析以及古生物等资料，开展目的层准层序组划分，在层序框架约束下对沉积环境、沉积特征进行详细描述，分析不同沉积环境下的混合沉积产物特征，明确其混合沉积机理及演化模式，进而指导该区混合沉积储集层的勘探评价与开发，进一步丰富该区混合沉积研究理论。

1 研究区概况

KL油田位于莱州湾凹陷南斜坡(图 1)，于新近系馆陶组和古近系沙河街组均获得较好的油气显示，本次研究目的层位为古近系沙河街组三段下亚段(以下简称沙三下亚段)，广泛发育陆源碎屑与碳酸盐混合沉积。

据区域构造演化研究^[16]，在沙三期，KL油田构造形态为向莱州湾凹陷方向倾斜的宽缓斜坡带，且微构造发育，洼、隆明显，易形成封闭的“清静”环境，为沉积碳酸盐创造条件。

KL油田沙三下亚期为辫状河三角洲沉积，受区域构造背景控制，该时期湖平面表现阶段性变化^[17]。古生物分析表明，下部代表较深水的渤海藻科含量丰富，且为半咸水环境；上部代表浅水的盘星藻属含量丰富，多见介壳。同时，沙三下亚段中落叶阔叶树的栎粉属、胡桃科含量丰富，湿生的山毛榉粉属和暖温带湿生的桤木粉属含量一般，反映该区为半湿润的亚热带气候。受气候影响，湖平面、河流径流量兼具频繁波动特征。

2 地层层序格架

受沉积构造影响，研究区沉积水动力和物源供应具有周期变化特征，其结果体现在储层纵向发育的差异上。钻井揭示(图 2a)，Ⅱ、Ⅲ油组以薄层为主，Ⅰ油组发育较厚储层，储层发育厚度占地层厚度20%，该时期整体物源供给一般。为了更加细致认识该区纵向上沉积变化，对目的层段开展地层层序格架研究。

根据地震、钻井、测井及古生物分析，将目的层划分为两个四级层序(图 2a，图 2c)，其中Ⅱ、Ⅲ油组为湖侵体系域，Ⅰ油组为低位体系域(图 2a)，储层主要发育Ⅰ、Ⅱ油组。Ⅱ油组期，受构造和气候共同影响，湖平面较深且波动，据2井1 145.5 m粒度概率累积曲线特征，可知河流开始间歇作用但仍较弱，供应的陆源碎屑物质以粉砂、泥为主，形成薄层陆源碎屑岩沉积。

Ⅰ油组期，受构造调整作用，研究区快速抬升，湖平面变浅，据2井1 107.0 m粒度概率累积曲线双跳跃总体特征，可知此时期河流作用增强，陆源碎屑供应充足，形成较厚沉积，以细砂级颗粒为主。

3 混合沉积特征

混合沉积岩作为一种特殊的沉积产物，分类和命名一直存在争议，最早由Mount采用四端元方案进行分类^[9-11]，杨朝青、张雄华等采用三端元方案进行分类^{[12-14, 18]}，郭福生将混积层系纳入混合沉积范畴^[15]。梁宏斌等对混合沉积进行总结，并划分为组分混合沉积、互层混合沉积以及夹层混合沉积3类^[19]，本次沿用梁宏斌等分类方案对该区的混合沉积特征进行阐述。

3.1 岩性特征

根据壁芯、薄片观察，在沙三下亚段识别出泥晶云岩、泥晶灰岩、细砂岩、粉砂岩、含云细砂岩及含云粉砂岩6种岩性(图 3)。其中细砂岩、粉砂岩、含云细砂岩及含云粉砂岩主要发育Ⅰ油组，为低位域沉积产物；泥晶云岩、泥晶灰岩主要发育在Ⅱ油组，为湖侵体系域湖平面波动情况下的沉积产物。

(1) 泥晶云岩、泥晶灰岩。岩石主要成分为白云石或方解石，具有泥晶结构。陆源碎屑成分主要为片状云母以及极细小的石英、长石碎片成定向分布；可见藻类碎屑、细小球团粒和鲕粒，均匀散落于白云石中，总体表明一种低能稳定沉积环境。据薄片、扫描电镜照片可知，孔隙发育中等，主要为晶间孔隙和球团粒内孔，样品微裂缝发育，多条微裂隙纵横交错，平均宽度约0.03$\sim$0.20 mm，微裂缝连通性好。

(2) 粉砂岩、细砂岩。岩石成分主要为石英和长石，少量石英岩岩块、白云母碎片和斜长石，具有细砂-粉砂结构。碎屑颗粒磨圆一般，多呈次圆-次棱角状，颗粒线接触，颗粒支撑，白云母多具长轴定向分布特征。填隙物可见白云石和泥质。据薄片、扫描电镜照片可知，岩石孔隙较发育，主要为粒间孔，少量次生粒间孔隙和颗粒内溶蚀孔，连通性较好。

(3) 含云粉砂岩、含云细砂岩。主要由陆源碎屑、白云石组成。陆源碎屑主要见石英，少量钾长石和白云母碎片，石英、长石呈条带状或“似楔状”富集分布，粒径在0.07$\sim$0.12 mm；白云石以内碎屑为主，具有球粒状特征，粒径在0.05$\sim$0.16 mm，与陆源碎屑混杂分布。据薄片、扫描电镜照片可知，岩石孔隙发育一般，发育垂直于纹层分布的微裂隙，延伸较短，缝宽在0.01 mm左右。

3.2 混和沉积组合特征

在岩性识别基础上，进行井上标定，将研究区混合沉积组合模式分为两大类，互层式混合模式与组分式混合模式(图 4)。

3.3 互层式混合

互层式混合模式主要是泥晶灰岩、泥晶云岩与泥岩交互出现，局部可见粉砂岩薄层，有两种组合样式。此类样式粒度极细，陆源碎屑具有长片形状、定向分布特征，表现为漂浮搬运方式。伽马、电阻曲线表现为尖峰状，具有刺刀状特征。总体反映水体较深、能量很弱的“清静”沉积环境，当湖平面上升时，研究区沉积水体不受外界扰动，既清又静时发生碳酸盐沉积，当水体安静、不清时发生泥质沉积。当湖平面下降时，研究区沉积水体受到外界注入水体影响，以漂浮方式搬运的粉砂级陆源碎屑物质在研究区沉积(图 5)。

3.2.2 组分式

根据互层式混合模式叙述，在河流与湖泊过渡环境中发生组分式混合沉积(图 6)，主要含白云质和灰质砂岩两种组合样式，多见生物碎屑。此类沉积粒度细，陆源碎屑以细粒级为主，表现为跳跃悬浮搬运方式，而碳酸盐岩主要以球状颗粒形式存在，具有内源碎屑特征，主要为受干扰后搅动起的碳酸盐岩小球粒；浅水介壳类生物碎屑发育，且已碳酸盐化。伽马、电阻率曲线表现为齿状箱型或钟型，局部由于碳酸盐含量较高，出现较高的尖峰。总体反映的是湖平面下降期、低-中能量、陆源碎屑物质供应充分的沉积环境。如湖平面下降、河流稳定注入到研究区沉积水体，当洪水期来临，沉积未固结碳酸盐岩被搅动形成球粒，与搬运的陆源碎屑细粒物质混杂，形成组分式混合模式。

4 混合沉积成因及演化模式

自混合沉积概念提出以来，关于混合沉积成因认识众说纷纭^{[12, 18, 20-21]}。本文在结合前人研究成果和研究区沙三下亚段实际资料的基础上，根据混合沉积的成分、结构、沉积构造等因素，将本区混积岩成因类型划分为相缘渐变式混合沉积及原地混合沉积。

相缘渐变混合沉积指沉积物沿不同相之间的扩散边界发生侧向迁移摆动而产生的混合^[18]，本文描述的互层式混合即属于此种类型，由于受湖平面升降控制，碳酸盐岩沉积环境在平面上迁移摆动，纵向上碳酸盐岩与泥岩或粉砂岩交互出现。当湖平面上升时，研究区沉积水体较深且不受河流水体扰动，水体既清又静，有利于发生碳酸盐沉积；当水体受外部因素影响，比如风、降雨带来大量灰尘，此时水体虽然安静，但是已经不是“清水”，有利于发生泥质沉积。

原地混合沉积指堆积在陆源碎屑基底之内或之上的碳酸盐组分与陆源碎屑物质的混合沉积^[18]，组分式混合属于此种类型。湖平面浅，且强河流水动力作用条件下，原地碳酸盐岩沉积物或生物碎屑被侵扰搅动，与陆源碎屑混杂沉积而形成。湖平面浅、河流稳定注入到研究区水体且物源供应充足的沉积背景下，当洪水期来临时，沉积未固结碳酸盐岩被搅动形成小球粒，与河流搬运的陆源碎屑细粒物质混杂；当枯水期来临时，河流作用变得微弱，沉积水体清净，发育碳酸盐岩沉积，进而为下一期的陆源碎屑与碳酸盐岩混合创造条件。

混合沉积作模式复杂，沉积过程受多重因素控制^[22-25]。研究区位于河流-湖泊过渡相位置，具有宽缓斜坡、亚热带湿润气候背景，受构造调整和气候影响，湖平面与河流水动力周期性变化，研究区层序发育湖侵体系域和低位域沉积。Ⅲ油组时期湖平面深，为湖侵体系域，KL油田位于前三角洲亚相向湖相演变的过渡位置，沉积物以泥级碎屑为主，储层不发育；Ⅱ油组时期湖平面较深，仍为湖侵体系域，KL油田位于三角洲前缘亚相与前三角洲亚相的过渡位置，湖平面波动且河流作用微弱，陆源碎屑物质以粉砂、泥为主，受湖平面升降控制，碳酸盐岩沉积环境在平面上迁移摆动，纵向上呈碳酸盐岩与泥岩或粉砂岩交互出现特征，形成互层式混合模式。Ⅰ油组时期湖平面浅，发育低位域层序，KL油田位于三角洲前缘亚相边缘位置，该时期河流作用较强，陆源碎屑供应充足，以细砂级颗粒为主。洪水期，沉积未固结碳酸盐岩被搅动形成小球粒，与河流搬运的陆源碎屑细粒物质混杂，形成成分式混合模式；枯水期，河流作用变得微弱，沉积水体清净，发育碳酸盐岩沉积，进为下一期的陆源碎屑与碳酸盐岩混合创造条件(图 7)。

综上所述，古地貌、古气候是研究区沙三下亚段混合沉积形成的基础，构造调整、气候调节下的湖平面升降、水动力强弱变化以及陆源碎屑物源供应是形成混合沉积的关键。

5 结论

(1) 综合沉积构造演化、古地貌、古气候等区域沉积背景，在层序格架的约束下研究KL油田沙三下亚段沉积环境，认为混合沉积是在宽缓斜坡、亚热带湿润气候背景，兼具湖平面、物源、水动力条件周期性变化条件形成。

(2) 根据研究区沙三下亚段壁芯、薄片及扫描电镜等资料，认为研究区包括相缘渐变与原地混合两类混合沉积，包括两种沉积模式和4种组合样式。互层混合模式发育在Ⅱ油组，主要为泥晶灰岩、泥晶白云岩与泥岩互层；组分混合模式发育Ⅰ油组，主要含白云质和灰质砂岩两种组合样式。

(3) 裂陷期和走滑断裂调整作用、宽缓斜坡与亚热带湿润气候背景下，湖侵体系域和低位域均可形成混合沉积，且表现不同沉积特征。湖侵体系域时(Ⅱ油组)，受湖平面升降影响，碳酸盐岩沉积环境发生侧向迁移，为相缘渐变沉积类型，形成互层混合模式，储集层主要为泥晶灰岩和泥晶白云岩，孔隙主要为晶间孔隙、球团粒内孔和微裂缝，微裂缝纵横交错；低位域时湖平面较低(Ⅰ油组)，河流作用增强以及陆源碎屑物质供应充足，原地沉积碳酸盐岩被侵扰搅动与陆源碎屑混杂，为原地混合沉积类型，形成以陆源碎屑为主的成分混合模式，储集层有含云细砂岩、含云粉砂岩以及细砂岩，孔隙主要为粒间孔，可见微裂隙垂直于纹层分布，延伸较短。