海洋油气田勘探开发过程中，石油钻探平台的安全就位和顺利施工与海底工程地质条件密切相关。因此，研究和正确识别工程地质层的垂向序列特征和横向分布规律，可为海洋油气勘探装置和海底设施的安全就位和设置提供基础资料。

我国的海洋石油天然气勘探开发已走过了数十个年头，海洋地质工作者为确保石油钻探平台安全就位和施工而开展了大量井场调查研究工作，做出了不可忽视的贡献^[1-5]。但到目前为止，人们对井场地质条件的研究多侧重于单个井场的评价，对构成工程地质条件的基础——地层内在因素和规律研究甚少。摸清井场工程地质层的成因和层序特征，并巧妙地利用这些客观规律指导今后的井场工程地质调查工作，将具十分重要的实际意义。

东海西湖凹陷中南部海区是目前东海油气资源较为丰富的区域之一，“平湖”“春晓”两大油气田位于其中，已开展海洋井场工程地质调查约有数十个，而且随着油气勘探开发的深入发展，海洋工程地质调查必将随之跟进。本文试图通过对西湖凹陷中南部区域工程地质层层序特征和成因的研究，为今后井场调查工作提供一些技术思路。

1 层序地层学特征

上海海洋地质调查局曾在20世纪90年代先后开展过1:50万和1:20万比例尺的区域工程地质调查，完成浅地层剖面侧线8 000 km之多。经解释研究，在海底以下近100 ms时间深度内至少可识别出五套反射波组，自上而下依次命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个层组，每个层组均代表一个自上而下由陆及海的沉积旋回^[6]。

Ⅰ层组：是海底面下第一个反射层组，内部结构单一，遍布全海区，近岸区多在厚度50~60 m，在区内的沉积厚度一般为1~2 m，最厚可达5.5 m，呈席状产出。浅地层反射剖面因受气泡脉冲效应影响而显示不清，高频的3.5 kHz剖面上可清晰显示^[6]，沉积物以细砂为主，多见含有贝壳碎片。

Ⅱ层组：位于Ⅰ层组之下，可分为上下两个亚层组，即Ⅱ1亚层组和Ⅱ2亚层组，Ⅱ1亚层组多以前积斜交反射结构为主，前积层序呈上部平缓发散下部收敛状特点。Ⅱ2亚层组振幅中等、频率稍低、连续性中等，呈平行一亚平行状反射结构，底部可见碟状充填特征。

Ⅱ层组的地震相特征，自下而上为一套浅海一前三角洲至三角洲前缘相序列(图 1)。

Ⅲ层组：多伏于Ⅱ层组之下，当局部区域缺失Ⅱ层组时，直接伏于Ⅰ层组之下，Ⅲ层组是全区最发育的层组之一，可分为上下两个亚层组，即Ⅲ1、Ⅲ2亚层组，上部Ⅲ1亚层组属晚期高水位体系域，为乱岗状至斜交充填状反射结构，亦见有S形斜交前积状反射结构，前积反射波向外海方向渐趋平缓，局部见有河谷充填结构；下部Ⅲ2亚层组属海进体系域，多为平缓坡状及平行状结构。Ⅲ层组自下而上为一套浅海一前三角洲、三角洲前缘或三角洲平原序列(图 1)。

Ⅳ层组：位于Ⅲ层组之下，由晚期高水位体系域和海进体系域组成，可分为上下两部分，即Ⅳ1、Ⅳ2亚层组。Ⅳ1亚层组为一套斜交前积结构与乱岗状反射结构，反射波连续性较差，振幅强弱不规则。Ⅳ2亚层组振幅中等一强，频率中等，连续性较好，以似水平状至微发散状反射结构为主(图 2)。地震相显示：Ⅳ2亚层组为一套浅海一前三角洲反射波特征，上部Ⅳ1亚层组为三角洲前缘或三角洲平原特征的序列结构。

Ⅴ层组：多位于Ⅳ层组之下，局部常见Ⅲ层序直接覆盖于Ⅴ层序之上(图 3)。Ⅴ层组由两期高水位体系域和海进体系域组成(图 4)，暂划分为Ⅴ1亚层组与Ⅴ2亚层组。Ⅴ1亚层组以高水位体系域为主，中、上部显示为斜交状或乱岗状反射结构，下部见有连续性较好的平行状发射结构，解释为海进体系域。Ⅴ2亚层组以海进体系域为主，剖面反射结构以连续性较好的平行状发射波为特征，顶部发育有厚度不大的乱岗状或斜交前积状反射结构，解释为高水位体系域。两个亚层组在125°15′E向陆方向渐合并为一套层组，反映了当时海平面升降的脉动性，在外陆架区其变化频率相对较高。

Ⅴ层序组以下，实际上还有Ⅵ层组存在。总结区内浅地层剖面反射结构和地震相特征，浅地层剖面揭示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五套反射层组，实际上反映了五个沉积旋回，每一套反射层组均由一套海进体系域至高水位体系域组成，但期间往往存在一定时期的沉积间断，每一个旋回不能完整保存。

2 钻孔地层层序和沉积环境特征

区内已完成的孔深30~50 m地质浅钻有数十个，其中大部分用于土层的物理力学性质分析，少数钻孔作了地层学方面的测试和实验分析。测试分析比较全面的钻孔有西浅1孔、ZQ1孔、玉浅2孔、PE2孔、PE3孔及ZQ4孔等。现以地质取样连续，各项测试资料比较齐全的ZQ4孔为代表，叙述如下(图 5)：

ZQ4孔位于DH347测线中段，海底沙脊体的前部北侧翼，揭示的地层自上而下有全新统(Q₄)，上更新统(Q₃)和中更新统(Q₂)上部，沉积层及沉积环境特征如下：

2.1 全新统(Q₄)

厚度0~2.20 m，深灰色细砂，分选中等，底界面处含较多砾石及泥砾，具冲蚀特征，与下伏层呈不整合接触；微古孢粉显示为温和稍湿的陆架浅海相。据¹⁴C测年和热释光测年及氧同位素曲线比对，该层底界年代约为13 ka BP，形成于冰后期海进过程，在玉浅2孔厚度为4.5 m，ZQ1孔为1.0 m，本层相当于浅层剖面的Ⅰ层组。

2.2 上更新统(Q₃)

上更新统(Q₃，)可划分为上组(Q₃²)和下组(Q₃¹)；上组(Q₃²)又进一步细分为上段(Q₃^2-2)和下段(Q₃^2-1)，下组(Q₃¹)也可进一步划分为上段(Q₃^1-2)和下段(Q₃^1-1)。

2.2.1 上更新统上组上段(Q₃^2-2)

孔深2.20~7.80 m，层底埋深在海底以下7.80 m，该层底界多在10 m左右或小于10 m，局部缺失。此层相当于浅层剖面的Ⅱ1层组。

其中2.20~3.20 m为深灰色粉砂与泥质粉砂互层，含有碳化木，与下伏层呈冲刷接触；微体古生物显示内河口湾或高潮带的三角洲平原组合；孢粉组合中以草本植物占优势，显示冷而干的气候环境。该沉积环境应属三角洲平原相。

3.20~7.80 m为深灰色细砂夹粉砂质砂，缓波状至缓倾斜状交错层理；孢粉组合面貌显示上部温暖稍湿下部温凉稍干气候环境。微体古生物显示的沉积环境为三角洲前缘相。

8.00 m下热释光测年为32.923 ka BP±1 646 a，据¹⁴C测年综合推测此层底界的年代为30 ka BP左右，相当于氧同位素曲线的第二阶段^[7]，该套地层形成于玉木晚冰期海退过程。

2.2.2 上更新统上组下段(O₃^2-1)

本层厚度变化较大，一般为4~10 m，最大可达18 m，局部缺失；底界埋深最大可达海底下28 m(PE2孔)，相当于浅地层剖面的Ⅱ2层组。

ZQ4孔深7.80~11.85 m，深灰色泥质粉砂与粉砂互层，水平层理，下部10.80~11.85 m为灰色粉砂质砂，似风暴沉积。孢粉组合反映温暖稍湿气候环境。微体古生物显示沉积环境为水深小于50 m的前三角洲—浅海相。

据¹⁴C测年和热释光测年推测本层底界的年代为38.619 ka BP±1 931 a，相当于氧同位素曲线的第三阶段^[7]，该套地层形成于玉木间冰期海进过程。

2.2.3 上更新统下组上段(Q₃^1-2)

本段孔深11.85~28.10 m，其中11.85~20.00 m相当于浅地层剖面的Ⅲ1层组，20.00 m以下对应于浅地层剖面的Ⅲ2层序组。

孔深11.85~20.00 m为深灰色粉砂夹泥质粉砂，水平层理，夹有风暴沉积层。孢粉显示18.8 m以上为温暖潮湿环境，以下变为温和稍干气候。微体古生物显示的沉积环境自上而下为泻湖相和水深小于20 m的三角洲前缘相。据热释光测年推测，此层底界的年代约为46 ka BP。

孔深20.00~28.10 m为深灰色粉砂夹泥质粉砂，水平层理，上部20.00~23.00 m左右，沉积物颜色呈褐黄色花斑状，并见有褐色、黄褐色粉砂结核，未见黄铁矿等自生矿物。生物组合与上层类似，孢粉显示气候环境22.8 m以上寒冷干燥，22.8 m以下暖热潮湿，底部又转为寒冷干燥。综合显示的沉积环境自上而下为海相性由弱变强再变弱的三角洲前缘相至前三角洲相。据热释光测年推测，此层底界的年代约为75 ka BP，可与氧同位素曲线的第四阶段对应^[7]，该套地层形成于玉木早冰期。

2.2.4 上更新统下组下段(O₃^1-1)

本段孔深28.10~39.4 m，相当于浅地层剖面的Ⅲ2层组的下部。以青灰色泥质粉砂为主，发育水平层理。其中顶部和中下部见有风暴沉积夹层。微体古生物显示为20~50 m水深的浅海环境孢粉显示为温暖湿润气候。由有孔虫壳体测试的氧同位素曲线可与经典5期相对应^[7]，也可与东亚及南海的季风型氧同位素曲线对应^[8-10]。本段底界上部热释光测年为104.501 ka BP±5 075 a，底界下部热释光测年为118.473 ka BP±5 924 a。推测本层形成时代与玉木一里斯间冰期相当，故其底界应属上更新统的底界。

2.3 中更新统(Q₂)

本段孔深39.40~51.65 m，其中39.40~44.00 m相当于浅地层剖面的Ⅳ1层组，44.00~51.65 m相当于浅地层剖面的Ⅴ1层组。沉积环境为三角洲前缘—平原相。

3 工程地质层层序划分及特征

评价工程地质条件的基本要素是与地基土承载力有关的地质单元，即工程地质层。其土力学性质往往与成因、沉积环境、沉积时代和沉积层序密切相关，与此有关还有土层的物性、厚度、埋藏状态、结构稳定性以及土的物理力学性质等。本文根据上述浅地层剖面的层组、体系域和地震相特征，结合钻孔地层的沉积环境、地质年代、地层层序、物理力学参数，将海底以下60 m地层综合确定划分出五套工程地质层，自上而下编号为①、②、③、④、⑤，基本可与浅地层剖面的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个层组相对应，其中②层可细分为②1、②2；③层可细分为③1、③2；④层可细分为④1、④2；⑤层可细分为⑤1、⑤2。各工程地质层的层序特征如图 6、表 1。

4 结论

(1) 工程地质层的土力学性质与其成因，包括沉积环境、沉积时代和沉积层序密切相关，还与其物性、厚度、埋藏状态、结构稳定性以及土的物理力学性质有关。

(2) 东海西湖凹陷中南部可划分出五套工程地质层：①层形成于冰后期海进时期；②层主要由晚更新世末次间冰期至末次冰期过程中的海进浅海相、前三角洲相和海退时期的三角洲骨架砂体组成；③、④层均有一个海进至海退的沉积旋回；⑤层有上下两个沉积旋回组成，上部旋回以海退层为主，下旋回以海进层为主，向陆方向合为一个沉积旋回。

(3) 分析各沉积旋回的地层特征可知，①层、②1层、③1层、④1层和⑤1层多为海退三角洲建造层，沉积物以粗颗粒的砂性土为主，是区内比较好的持力层，但其发育程度及分布范围各异，且在地质时期中曾遭受不同程度的剥蚀，极少见到完整的三角洲层序。地层中常出现异期同相交错叠置现象，给工程地质层序的识别和建立带来一定难度。

(4) ③1-1层底界为一侵蚀面，该套地层常为泻湖充填沉积，土的物理力学性质较差，当工程处于侵蚀槽谷边缘区时，应注意该土层在上部载荷作用下沿侵蚀面产生压实位移的可能性。

(5) 工程地质层序须建立在构成工程地质层内在因素和地质规律的基础之上。在海域工程地质调查和评价中，须认真识别地震波结构和波组特征，建立地震相层序，对工程地质浅孔进行认真编录，鉴别各土层的沉积结构构造，判断其沉积环境特征，结合地震相层序和各土层的物理力学参数建立工程地质层层序。