渤海灣盆地滄東凹陷孔二段細(xì)?；旌铣练e巖特征及控制因素

鄢繼華，鄧 遠(yuǎn)，蒲秀剛，周立宏，陳世悅，焦玉璽

[1.中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580； 2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071； 3.中國石油 大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 300280]

渤海灣盆地滄東凹陷孔二段細(xì)?；旌铣练e巖特征及控制因素

鄢繼華1，2，鄧 遠(yuǎn)1，蒲秀剛3，周立宏3，陳世悅1，2，焦玉璽1

[1.中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580； 2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071； 3.中國石油 大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 300280]

渤海灣盆地滄東凹陷孔店組二段(孔二段)深水細(xì)粒沉積巖中普遍發(fā)育陸源碎屑與碳酸鹽礦物的混合沉積。細(xì)粒沉積巖中的混合沉積樣式可劃分為組分混合和組構(gòu)混合兩種類型，組分混合表現(xiàn)為不同礦物在層內(nèi)的混合沉積；組構(gòu)混合表現(xiàn)為單一礦物紋層或組分混合紋層在垂向上的相互疊置。通過巖心精細(xì)描述、薄片鏡下鑒定和全巖X-射線衍射分析等手段，認(rèn)為滄東凹陷孔二段細(xì)粒沉積巖中發(fā)育兩種組分混合類型：粘土-碳酸鹽型組分混合(CM1)、長英質(zhì)-碳酸鹽-粘土型組分混合(CM2)；以及4種組構(gòu)混合類型：長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM1)、長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM2)、粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM3)和粘土-碳酸鹽/粘土-有機(jī)質(zhì)型組構(gòu)混合(SM4)等?；旌铣练e樣式在垂向上主要呈兩種組合形式，分別以云(灰)質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖和長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主導(dǎo)，自下而上均表現(xiàn)為塊狀、層狀和紋層狀的有序變化。氣候變化形成云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主導(dǎo)的垂向組合，而陸源碎屑供應(yīng)強(qiáng)度變化則形成以長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主導(dǎo)的垂向組合。

細(xì)粒沉積；混合樣式；混合沉積；孔店組；滄東凹陷；渤海灣盆地

陸源碎屑與碳酸鹽的混合沉積是自然界中廣泛發(fā)育的沉積類型，從古到今、從海洋到湖泊、從淡水到咸水均有混合沉積發(fā)育的實(shí)例[1]。在20世紀(jì)80年代以前，混合沉積的研究多限于巖性和產(chǎn)狀的描述[2-3]，1984年Mount總結(jié)了前人的研究成果，首次提出“混合沉積物”(mixed sediments)的概念[4]，即硅質(zhì)碎屑與碳酸鹽在結(jié)構(gòu)上的相互摻雜，或者純的硅質(zhì)碎屑巖與碳酸鹽巖的旋回性互層或側(cè)向交叉，該概念在國際上得到了推廣，并為國內(nèi)學(xué)者接受并加以擴(kuò)展[5-7]，此后陸續(xù)有學(xué)者對混合沉積的分類、成因和沉積環(huán)境等基本理論問題進(jìn)行研究[8-10]，并將混合沉積引入層序地層學(xué)領(lǐng)域[11-12]。20世紀(jì)90年代之后，學(xué)者們致力于混合沉積的沉積機(jī)制、控制因素、沉積相模式及其與油氣關(guān)系的研究[13-19]，使得人們對混合沉積的認(rèn)識日趨成熟。

目前已有的混合沉積理論體系多局限于粗粒碎屑物與碳酸鹽的混合沉積，對粒徑小于0.062 5 mm的細(xì)粒沉積物而言，傳統(tǒng)上認(rèn)為其與粗碎屑相比巖性單一、變化較少。但隨著微觀測試技術(shù)的發(fā)展及其在細(xì)粒沉積巖中的普遍應(yīng)用，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)湖相盆地深水區(qū)廣泛沉積的細(xì)粒沉積巖，內(nèi)部也存在復(fù)雜的混合現(xiàn)象，細(xì)粒的陸源長英質(zhì)礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物在成分上和構(gòu)造上相互摻混，形成了細(xì)粒的混合沉積巖[20-21]。目前關(guān)于細(xì)粒沉積巖的分布[22]、巖相類型與特征[23-25]、生儲條件[26-28]和油氣資源評價(jià)[29]等研究已取得一系列進(jìn)展，但對深水區(qū)細(xì)粒物質(zhì)混合沉積的相關(guān)研究較為薄弱。本文以滄東凹陷孔店組二段(孔二段)細(xì)粒混合沉積巖為研究實(shí)例，通過巖心精細(xì)觀察描述、薄片鑒定和全巖X-射線衍射分析等手段，建立了工區(qū)細(xì)粒混合沉積巖的分類方案，劃分出典型的混合沉積樣式，并探討湖泊深水區(qū)細(xì)粒物質(zhì)混合沉積作用的控制因素，以期為湖相盆地中非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 沉積背景

滄東凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷南側(cè)，是夾持于滄縣隆起、徐黑凸起和孔店凸起之間的一個(gè)次級構(gòu)造單元[30]，孔二段沉積時(shí)期，盆地邊界的滄東斷層、徐西斷層尚未開始活動(dòng)，滄東凹陷為坳陷型封閉湖盆，在湖盆中心發(fā)育一套分布較廣、以細(xì)粒混合沉積巖為主的沉積建造，厚度約400～600 m，橫向分布穩(wěn)定?？锥纬练e可分4個(gè)亞段，其中孔二段2亞段上部和孔二段4亞段發(fā)育厚約50 m的致密砂巖，孔二段1亞段、孔二段2亞段下部和孔二段3亞段為細(xì)?；旌铣练e巖發(fā)育段(圖1b)。由于湖盆范圍較小，受環(huán)湖盆多個(gè)物源體系的影響，凹陷中形成的細(xì)?；旌铣练e巖成分復(fù)雜、類型豐富(圖1a)，是研究湖相深水細(xì)粒物質(zhì)混合沉積作用的良好對象。

工區(qū)內(nèi)有多口鉆遇孔二段的取心井，其中G108-8井、GD12井和GD14井等針對孔二段深水細(xì)粒混合沉積巖進(jìn)行了共計(jì)500余米的系統(tǒng)取心，并開展了巖心精細(xì)描述和相關(guān)分析化驗(yàn)測試，為本文的研究提供了豐富的資料。

2 細(xì)粒混合沉積巖沉積特征

2.1 細(xì)?；旌铣练e巖的礦物組成

X-射線衍射分析結(jié)果顯示，滄東凹陷孔二段細(xì)?；旌铣练e巖中，長英質(zhì)礦物含量多集中在20%～40%，平均為33%，以石英和斜長石為主；碳酸鹽礦物含量變化范圍較大，多在10%～60%之間浮動(dòng)，平均為35.4%，其中白云石含量占27%；粘土礦物含量較低，很少超過30%，平均15.6%；此外，90%以上的細(xì)?；旌铣练e巖中均含有1%～31%不等的方沸石，平均含量為14.1%。

結(jié)合對其他盆地相關(guān)情況的調(diào)研，可以看出我國陸相湖盆細(xì)?；旌铣练e巖的礦物組成特點(diǎn)為長英質(zhì)礦物、碳酸鹽礦物和粘土礦物含量較平均，都在30%左右，某種礦物平均含量超過50%的情況很少見(表1)，表明在湖相盆地中，細(xì)粒物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積過程普遍受到較強(qiáng)程度的混合沉積作用影響。

2.2 細(xì)?；旌铣练e巖的分類與命名

針對混合沉積巖的巖石分類與命名，目前的爭議主要集中于兩個(gè)方面：一是混合沉積巖的含量界定，即陸源碎屑和碳酸鹽在多少含量范圍內(nèi)可以稱為混合沉積巖；二是劃分巖石類型時(shí)選取的礦物端元，即如何建立相對完善的混合沉積巖分類方案。筆者通過總結(jié)前人在湖相深水細(xì)粒混合沉積巖領(lǐng)域的研究成果，結(jié)合在滄東凹陷孔二段的研究工作認(rèn)為，湖相深水細(xì)粒沉積物對水體性質(zhì)、氣候以及水動(dòng)力條件等環(huán)境因素的變化非常敏感，環(huán)境的變化會(huì)引起湖盆中混合沉積作用機(jī)制和強(qiáng)度的改變，而這些變化的沉積響應(yīng)直接體現(xiàn)在沉積物礦物含量的細(xì)微區(qū)別上，因此每種混合比例均有其獨(dú)特的環(huán)境地質(zhì)意義，不應(yīng)當(dāng)設(shè)立具體的含量界限。此外，大量的研究實(shí)例表明，湖相深水細(xì)粒混合沉積巖中長英質(zhì)礦物、碳酸鹽礦物和粘土礦物占據(jù)了礦物總量的絕對主體[20，34]，應(yīng)將其作為劃分巖石類型的依據(jù)，而硫酸鹽礦物、鹵化物或凝灰質(zhì)等其他礦物類型屬于特殊環(huán)境條件下的產(chǎn)物，它們的混合遠(yuǎn)不如陸源碎屑和碳酸鹽混合作用那樣廣泛[15]，可根據(jù)需要結(jié)合盆地情況將其作為3端元之外的特殊組分來參與巖石命名。

圖1 滄東凹陷孔二段沉積體系及地層綜合柱狀圖Fig.1 Plan view of sedimentary systems and histogram from the 2nd Member of the Kongdian Formation in the Cangdong Saga.沉積體系平面圖；b.巖性綜合柱狀圖

地層礦物組成/%長英質(zhì)礦物碳酸鹽礦物粘土礦物其他礦物數(shù)據(jù)來源東營凹陷沙三下亞段33．338．025．92．8文獻(xiàn)[31]東營凹陷沙四下亞段35．436．7242．6文獻(xiàn)[31]沾化羅家地區(qū)沙三段19．058．518．54．0文獻(xiàn)[32]泌陽凹陷核桃園組37．925．332．616．25文獻(xiàn)[33]滄東凹陷孔二段33．035．415．616本文

綜上所述，為了便于開展細(xì)?；旌铣练e巖中混合沉積作用的研究，筆者選取碳酸鹽礦物、粘土礦物和長英質(zhì)礦物作為3個(gè)端元，以“細(xì)?；旌铣练e巖”作為命名主體，依據(jù)長英質(zhì)礦物、碳酸鹽礦物和粘土礦物含量的相對高低，將細(xì)?；旌铣练e巖劃分為云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖、粘土質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖和長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖3大類。將G108-8井、GD14井和GD12井的全巖X-射線衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行相對礦物含量的三角圖投點(diǎn)，結(jié)果表明，滄東凹陷孔二段主要發(fā)育云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖和長英質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖，二者占到該地區(qū)細(xì)粒混合沉積巖總量的95%以上，而粘土質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖數(shù)量很少(圖2)。

3 混合沉積樣式與特征

與形成于淺水過渡環(huán)境的粗粒混合沉積巖類似，宏觀尺度的巖心觀察描述、微觀尺度的偏光顯微鏡和掃描電鏡觀察均表明，湖相深水細(xì)粒沉積巖中陸源碎屑礦物(包括長英質(zhì)礦物和粘土礦物)和碳酸鹽礦物以多種方式發(fā)生混合，形成了豐富的混合沉積樣式類型，證明半深湖-深湖區(qū)也存在復(fù)雜的混合沉積作用機(jī)制。筆者通過歸納總結(jié)，認(rèn)為研究區(qū)細(xì)粒混合沉積巖的混積樣式可以分為兩大類，一類是陸源碎屑礦物與碳酸鹽礦物在同一層內(nèi)(單層厚度通常大于20 mm)的混合，內(nèi)部表現(xiàn)為塊狀層理，將這種類型稱為“組分混合”(componential mixture)；另一類是不同的紋層在垂向上相互疊置構(gòu)成的混合沉積，宏觀上表現(xiàn)為紋層狀構(gòu)造(單層厚度<1 mm)或?qū)訝顦?gòu)造(單層厚度1～10 mm)，這種類型稱為“組構(gòu)混合”(structural mixture)。構(gòu)成組構(gòu)混合的單層可以是純的陸源碎屑層、碳酸鹽層，也可以是由兩種或兩種以上礦物組成的組分混合沉積層。在將混合沉積樣式劃分為兩大類的基礎(chǔ)上，依據(jù)具體的混合沉積礦物組分，對混合沉積樣式進(jìn)一步細(xì)分。

為了描述和區(qū)分不同的混合方式，同時(shí)強(qiáng)調(diào)紋層之間的接觸關(guān)系，在對其命名時(shí)以“/”來表示紋層間的疊置，“-”表示單層內(nèi)部的礦物混合。

圖2 滄東凹陷細(xì)?；旌铣练e巖分類Fig.2 Types of fine-grained mixed sedimentary rocks in the Cangdong Sag

3.1 組分混合

組分混合型的深水細(xì)?；旌铣练e巖通常宏觀上不發(fā)育紋層，以單層厚度較大的塊狀層理為主。鏡下觀察其礦物組分，以長英質(zhì)礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物中的兩者或三者的均勻混合為特征，不顯定向性，有時(shí)還含有少量的黃鐵礦、方沸石、生物介殼碎片或有機(jī)質(zhì)等。通常認(rèn)為，塊狀層理代表了懸移載荷的速率較快的連續(xù)沉降作用，不存在湖水分層或季節(jié)性的沉積間斷[35]，部分樣品具有較高的長英質(zhì)顆粒，往往與較強(qiáng)的陸源供給或者風(fēng)的搬運(yùn)沉積作用有關(guān)。滄東凹陷發(fā)育的組分混合類型主要包括粘土-碳酸鹽型組分混合(CM1)和長英質(zhì)-碳酸鹽-粘土型組分混合(CM2)。

3.1.1 粘土-碳酸鹽型組分混合(CM1)

該類型的混合沉積主要發(fā)育在云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖中，碳酸鹽礦物含量在61%～89%，平均為77%，以白云石為主，其次是粘土礦物，平均為13%，還有少量的長英質(zhì)礦物。巖心觀察整體呈褐色或褐灰色(圖3a)，除常見的塊狀層理外，部分層段碳酸鹽礦物局部富集而呈透鏡狀。豐富的液化變形現(xiàn)象與成巖收縮縫是在巖心上識別該混合樣式的重要依據(jù)。鏡下多見重結(jié)晶程度較高的泥晶-粉晶碳酸鹽晶粒與粘土雜基均勻混合(圖3b，c)，常見有零星的長英質(zhì)礦物分散其中。由于該混合類型后期重結(jié)晶作用強(qiáng)，礦物晶間孔與成巖收縮縫較為發(fā)育(圖3a)，與其他混合樣式相比具有更好的儲集能力，因此在熒光掃描下巖心顯示強(qiáng)烈的橙黃色熒光，說明游離烴類趨于在該混合樣式中聚集。

3.1.2 長英質(zhì)-碳酸鹽-粘土型組分混合(CM2)

該混合樣式在長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖和云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖中均有發(fā)育，X-射線衍射數(shù)據(jù)表明，該類細(xì)?；旌铣练e巖不存在平均含量在50%以上的礦物類型，碳酸鹽礦物含量通常在35%～45%，粘土礦物含量多在25%左右，長英質(zhì)礦物含量30%～40%。巖心觀察多呈灰色-深灰色的均一塊狀，當(dāng)其中的長英質(zhì)礦物粒徑較粗時(shí)，還可觀察到散點(diǎn)狀分布的長英質(zhì)礦物顆粒(圖3d)，鏡下多為泥晶-微晶碳酸鹽礦物、粘土礦物和長英質(zhì)礦物顆粒的均勻混合，整體不具有定向性(圖3e，f)。與粘土-碳酸鹽型組分混合相比，“低碳酸鹽、低粘土、高長英質(zhì)”的特點(diǎn)反映了其形成于水動(dòng)力更強(qiáng)、陸源影響更明顯的強(qiáng)混合環(huán)境中。

圖3 滄東凹陷組分混合型細(xì)粒沉積巖特征Fig.3 Characteristics of fine-grained componential mixed sedimentary rocks in the Cangdong Saga. CM1，埋深2 934.2 m，G108-8井；b. CM1，正交光，埋深2 942.3 m，G108-8井；c. CM1，單偏光，埋深4 110.43 m，GD14井;d. CM2，埋深3 821.63 m，GD12井;e. CM2，正交光，埋深2 951.4 m，G108-8井;f. CM2，單偏光，埋深2 925.99 m，G108-8井

3.2 組構(gòu)混合

組構(gòu)混合型細(xì)粒沉積巖對應(yīng)廣義混合沉積巖中的互層或夾層型混合沉積，特點(diǎn)是不同成分的紋層在垂向上疊置產(chǎn)出，發(fā)育紋層狀或?qū)訝顦?gòu)造。研究表明，紋層是湖泊沉積記錄的基本單位，包含了氣候變化、事件沉積、湖泊水體性質(zhì)演化等多種地質(zhì)信息，對研究湖泊深水區(qū)的混合沉積環(huán)境有很大幫助。湖相深水細(xì)?；旌铣练e巖中的紋層類型豐富，除了純的碳酸鹽層和陸源碎屑層外，還有各類混合沉積紋層、有機(jī)質(zhì)紋層和方沸石層等，紋層的組合關(guān)系也更為復(fù)雜。過去認(rèn)為安靜分層水體條件下的懸浮沉降是最常見的紋層成因，近年來通過開展湖泊沉積動(dòng)力學(xué)研究和水槽實(shí)驗(yàn)?zāi)M，發(fā)現(xiàn)絮凝沉淀、底流改造和濁流沉積等也可以形成成分及特點(diǎn)各異的紋層[36-39]，因此不同類型的紋層相互疊置實(shí)際上代表了沉積環(huán)境和混合機(jī)制的快速旋回變化。

滄東凹陷主要發(fā)育的組構(gòu)混合類型有長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM1)、長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM2)、粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM3)和粘土-碳酸鹽/粘土-有機(jī)質(zhì)型組構(gòu)混合(SM4)。

3.2.1 長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM1)

長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合中，長英質(zhì)礦物含量較高，平均在60%左右，粘土礦物和碳酸鹽礦物的平均含量均在20%以下，主要發(fā)育在長英質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖中。巖心上可以見到灰白色的長英質(zhì)礦物呈透鏡狀、斷續(xù)層狀或薄紋層狀產(chǎn)出，與顏色相對較深的灰色-褐灰色粘土-碳酸鹽紋層形成互層(圖4a)。鏡下觀察，長英質(zhì)紋層主要由10 μm以下的泥級顆粒組成，粘土-碳酸鹽紋層則由粘土礦物和泥晶白云石的組分混合構(gòu)成，二者的接觸面通常呈不規(guī)則波曲狀(圖4b)。極少樣品中的長英質(zhì)紋層達(dá)到了粉砂級，且發(fā)育粒序?qū)永?圖4c)，表明其形成于突發(fā)性大洪水或滑塌事件引起的濁流沉積，而常見的泥級長英質(zhì)紋層多形成于懸移載荷的搬運(yùn)和沉降，二者的沉積與混合機(jī)制不同[40]，在研究中應(yīng)注意區(qū)分。

3.2.2 長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM2)

長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合是氣候季節(jié)性旋回變化背景下的典型產(chǎn)物[41]，與長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合相比，碳酸鹽礦物含量增多，平均在40%，長英質(zhì)礦物含量減少，平均為33%，粘土礦物的含量依然在20%左右。巖心觀察可見紋層較為平直，單個(gè)紋層的厚度在1～10 mm不等，紋層間的界線不夠清晰，垂向上的紋層旋回變化主要表現(xiàn)為顏色的不同(圖4d)。鏡下觀察，紋層的組合關(guān)系呈現(xiàn)“粘土紋層、碳酸鹽紋層重復(fù)疊置，夾少量長英質(zhì)紋層”的特點(diǎn)(圖4e)。少量長英質(zhì)紋層的出現(xiàn)，證明原本安靜的深湖區(qū)在特定條件下也可以受到強(qiáng)陸源輸入的影響，破壞原有的粘土/碳酸鹽季節(jié)層偶。部分長英質(zhì)紋層和粘土紋層之間不存在明顯界線，呈過渡接觸關(guān)系(圖4f)，表明二者的沉積過程具有連續(xù)性。

圖4 滄東凹陷組構(gòu)混合型細(xì)?；旌铣练e巖特征Fig.4 Characteristics of fine-grained structural mixed sedimentary rocks in the Cangdong Saga. SM1，埋深3 823.35 m，GD12井；b.SM1，單偏光，埋深2 929.89 m，G108-8井；c.SM1，單偏光，埋深2 984.12 m，G108-8井;d. SM2，埋深4 109.5 m，GD14井;e. SM2，正交光，埋深3 295.73 m，G108-8井;f.SM2，單偏光，埋深3 212.36 m，G108-8井;g. SM3，埋深2 984.9 m，G108-8井；h. SM3，正交光，埋深3 270.15 m，G108-8井；i. SM3，正交光，埋深3 018.59 m，G108-8井；j. SM4，埋深3 196.57 m，G108-8 井；k. SM4，單偏光，埋深3 037.08 m，G108-8井；l. SM4，正交光，埋深3 218.96 m，G108-8井Ca.碳酸鹽礦物；Si.長英質(zhì)礦物；Cl.粘土礦物；Anl.方沸石；Or.有機(jī)質(zhì)

3.2.3 粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM3)

該類型的組構(gòu)混合中粘土礦物含量平均為18%，碳酸鹽礦物含量平均為63%，其余為長英質(zhì)礦物和少量的黃鐵礦、方沸石等，是云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖另一種常見的混合沉積樣式。相較于SM1和SM2組構(gòu)混合，粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合細(xì)粒沉積巖的紋層特征更為顯著，巖心觀察中以褐色白云質(zhì)紋層(若碳酸鹽層的成分主要是方解石則為淺灰白色)和灰黑色粘土紋層的互層為特征，紋層細(xì)密、平直、連續(xù)性好且界線清晰(圖4g)，厚度在1 mm以下，偶有后期構(gòu)造活動(dòng)引起的紋層錯(cuò)斷或變形現(xiàn)象。鏡下觀察同樣可見淺色泥-微晶碳酸鹽紋層與暗色粘土紋層組成明暗相間的層偶，碳酸鹽紋層厚度通常大于粘土紋層(圖4h，i)，紋層間有少量星散狀分布的細(xì)粉砂級孤立長英質(zhì)顆粒，棱角-次棱角狀，將底部的粘土或碳酸鹽紋層壓彎(圖4h)，與王冠民等在濟(jì)陽坳陷頁巖中識別的風(fēng)成粉砂特征一致[42]，推測具有相同的成因。

3.2.4 粘土-碳酸鹽/粘土-有機(jī)質(zhì)型組構(gòu)混合(SM4)

有機(jī)質(zhì)含量高(TOC平均含量在4.5%以上)、顏色深是該混合樣式最顯著的特征，主要礦物成分為碳酸鹽礦物和粘土礦物，二者總量平均為81%，還含有10%左右的長英質(zhì)礦物和黃鐵礦等。與SM3型組構(gòu)混合類似，巖心上紋層特征顯著，區(qū)別在于整體顏色更深，表現(xiàn)為深灰色與灰黑色紋層的薄互層(圖4j)；鏡下觀察，基本不發(fā)育純的碳酸鹽紋層，多為顏色稍亮的粘土-碳酸鹽混合紋層與黑褐色的粘土-有機(jī)質(zhì)紋層在垂向上規(guī)律疊置(圖4k)，常見散點(diǎn)狀或針尖狀黃鐵礦顆粒分散于粘土-碳酸鹽混合紋層中或單獨(dú)聚集成層(圖4l)。高有機(jī)質(zhì)含量不僅指示湖泊有較高的生產(chǎn)力，也表明沉積時(shí)期湖底處于安靜、缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境，水循環(huán)作用停滯、缺少底棲生物活動(dòng)，從而避免有機(jī)質(zhì)遭到破壞及氧化分解，是長期穩(wěn)定存在的湖水分層條件下的沉積產(chǎn)物。

4 垂向組合規(guī)律

滄東凹陷孔二段細(xì)?；旌铣练e巖混積樣式類型多樣，不同類型的組分混合和組構(gòu)混合看似混亂產(chǎn)出，其實(shí)垂向上具有明顯的組合規(guī)律。以官108-8井孔二段為例，細(xì)?；旌铣练e巖垂向的混積樣式主要表現(xiàn)為兩種組合形式，巖石類型分別以云(灰)質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖和長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主，自下而上均表現(xiàn)為塊狀、層狀和紋層狀的有序變化。

4.1 云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主的垂向組合

云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主的垂向組合在官108-8井孔二段細(xì)粒沉積巖中比較發(fā)育，整體表現(xiàn)為碳酸鹽礦物含量較高、長英質(zhì)礦物含量較低，自下而上碳酸鹽礦物含量逐漸減少、粘土礦物含量逐漸增加。以G108-8井埋深2 977.00～2 977.35 m段取心為例(圖5)，該段巖心的底部(埋深2 977.21～2 977.35 m)屬于粘土-碳酸鹽型組分混合(CM1)，巖心為灰褐色、塊狀，表面可見液化變形現(xiàn)象，鏡下呈現(xiàn)典型的均一組分混合特征，該混合類型以較高的碳酸鹽礦物含量和組分混合為特點(diǎn)。該段中部(埋深2 977.10～2 977.21 m)屬于粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM3)，由底部的塊狀層理轉(zhuǎn)變?yōu)榧y層狀構(gòu)造，巖心上可以看到褐色的亮紋層和深灰色的暗紋層相互疊置，鏡下顯示亮紋層主要成分為碳酸鹽礦物(白云石為主)，暗紋層主要成分為粘土礦物。該段頂部(埋深2 977.00～2 977.10 m)是典型的粘土-碳酸鹽/粘土-有機(jī)質(zhì)型組構(gòu)混合(SM4)，巖心上深色紋層細(xì)密且平直，是整段巖心顏色最深的部位，表明粘土礦物和有機(jī)質(zhì)含量較高。

這種垂向組合形式主要反映了沉積區(qū)陸源供應(yīng)能力較弱，氣候由干旱向潮濕轉(zhuǎn)化，干旱的強(qiáng)度決定了底部CM1型組分混合的厚度。如果氣候以半干旱-半潮濕為主，則CM1組分混合不發(fā)育，主要沉積SM3型和SM4型組構(gòu)混合。

4.2 長英質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖為主的垂向組合

以長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主的垂向組合，長英質(zhì)礦物含量普遍較高、碳酸鹽礦物和粘土礦物含量較低，層狀和紋層狀發(fā)育。以G108-8井埋深3 336.95～3 337.2 m段取心為例(圖6)，該段巖心的底部(埋深3 337.11～3 337.2 m)屬于長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM2)，巖心為深灰色，紋層特征顯著，鏡下呈現(xiàn)粘土紋層、碳酸鹽紋層相互疊置，夾少量長英質(zhì)紋層。該段中部(埋深3 337.07～3 337.11 m)為長英質(zhì)-碳酸鹽-粘土型組分混合(CM2)，巖心上為淺灰色、塊狀，夾在頂?shù)准y層狀構(gòu)造之間，鏡下多為長英質(zhì)礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物均勻混合，局部見微型粒序?qū)永?，該類型以較高的長英質(zhì)礦物含量為特征。頂部(埋深3 337.11～3 337.2 m)發(fā)育長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM1)，巖心上常見淺灰色長英質(zhì)紋層，鏡下觀察以較亮的長英質(zhì)紋層和較暗的粘土-碳酸鹽紋層相互疊置為主，整體上長英質(zhì)礦物含量較高。

這種垂向組合形式反映了沉積區(qū)受較強(qiáng)陸源供給影響，長英質(zhì)礦物含量高。物源供應(yīng)較強(qiáng)時(shí)，懸移載荷數(shù)量多，快速沉降，以塊狀或者微粒序?qū)永淼腃M2型組分混合為主；當(dāng)陸源輸入逐漸減弱，受季節(jié)性的氣候變化影響開始沉積SM1型和SM2型組構(gòu)混合。

圖5 滄東凹陷G108-8井云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e樣式垂向組合Fig.5 Vertical combination of dolomitic (limy) fine-grained mixed deposits in Well G108-8,the Cangdong Sag

5 混合沉積作用的控制因素

前人針對海相混合沉積做了大量研究工作，認(rèn)為混合沉積主要受控于構(gòu)造活動(dòng)、海平面變化、物源供給、氣候和水動(dòng)力條件等因素[44-45]。滄東凹陷在孔二段沉積期為一坳陷型封閉湖盆，湖盆范圍小、水體淺，氣候溫暖潮濕，陸源碎屑供應(yīng)充足，周邊斷層活動(dòng)較弱，深水區(qū)的細(xì)?；旌铣练e巖的形成主要受氣候變化和陸源碎屑供應(yīng)強(qiáng)度的綜合影響，形成了不同混積樣式的細(xì)?；旌铣练e巖及其垂向組合。

5.1 氣候變化

湖泊對氣候的變化非常敏感，主要體現(xiàn)在湖盆水體深度、物理化學(xué)性質(zhì)、生物數(shù)量與類型等多個(gè)方面。滄東凹陷孔二段沉積期氣候整體溫暖潮濕，但仍存在氣候的季節(jié)性旋回變化，進(jìn)而直接影響了深水區(qū)細(xì)粒沉積巖的沉積類型與混積樣式。對以氣候變化為主控因素的湖盆深水區(qū)，多發(fā)育碳酸鹽礦物含量較高的云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖，在氣候短期異常干旱時(shí)期，碳酸鹽礦物從湖盆水體中快速析出沉淀，形成富碳酸鹽礦物的CM1組分混合，隨著氣候的逐漸潮濕，碳酸鹽礦物析出速率減弱，細(xì)粒物質(zhì)沉降速度慢，逐漸形成層狀、紋層狀的SM3和SM4組構(gòu)混合的細(xì)粒混合沉積巖(圖7a)。這一過程反映了氣候變化影響因素的減弱。

圖6 滄東凹陷G108-8井長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e樣式垂向組合Fig.6 Vertical combination of felsic fine-grained mixed deposits in Well G108-8,the Cangdong Sag

圖7 湖相深水區(qū)細(xì)?；旌铣练e巖沉積過程分析模式Fig.7 Deposition process of fine-grained mixed deposits in deep lacustrine faciesa.氣候暫時(shí)性干旱，湖盆水體咸化、碳酸鹽溶液飽和，快速析出沉淀，形成云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖；b.陸源碎屑供應(yīng)能力強(qiáng)，更多的長英質(zhì)和粘土質(zhì)懸疑負(fù)載搬運(yùn)至深水區(qū)，并快速沉降

5.2 陸源碎屑供應(yīng)強(qiáng)度

孔二段沉積期滄東凹陷盆地周緣具有多物源供應(yīng)體系，較粗的碎屑物質(zhì)在濱岸淺水地帶發(fā)生了搬運(yùn)和沉積，而細(xì)的懸浮物質(zhì)則被搬到深水區(qū)發(fā)生沉積。洪水期，陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)能力強(qiáng)，大量懸移載荷的細(xì)粉砂和粘土搬運(yùn)至深水區(qū)，沉積具有較高長英質(zhì)礦物的細(xì)?；旌铣练e物，形成CM2型的組分混合或SM1型組構(gòu)混合樣式。平水期，陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)能力減弱，懸移載荷搬運(yùn)至深水區(qū)的長英質(zhì)礦物減少，沉積速率減慢，形成粘土質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖，并逐漸向云(灰)質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖過渡。此時(shí)多形成SM2、SM3組構(gòu)混合的細(xì)?；旌铣练e巖(圖7b)。這一變化，基本反映了陸源碎屑供應(yīng)影響的減弱和氣候變化影響能力的增強(qiáng)。

6 結(jié)論

1) 滄東凹陷孔二段沉積時(shí)期深水區(qū)廣泛發(fā)育細(xì)?；旌铣练e巖，依據(jù)主要礦物類型與相對含量劃分為長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖、云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖和粘土質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖。研究區(qū)以長英質(zhì)和云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主。

2) 根據(jù)陸源碎屑和碳酸鹽混合的比例和方式不同，將細(xì)?；旌铣练e巖的混合樣式分為組分混合和組構(gòu)混合兩大類。研究區(qū)主要發(fā)育粘土-碳酸鹽型組分混合(CM1)和長英質(zhì)-碳酸鹽-粘土型組分混合(CM2)，以及長英質(zhì)/粘土-碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM1)、長英質(zhì)/粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM2)、粘土/碳酸鹽型組構(gòu)混合(SM3)和粘土-碳酸鹽/粘土-有機(jī)質(zhì)型組構(gòu)混合(SM4)。

3) 研究區(qū)細(xì)?；旌铣练e巖的混積樣式在垂向上表現(xiàn)為兩種組合形式，巖石類型分別以云(灰)質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖和長英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖為主，自下而上均表現(xiàn)為塊狀、層狀和紋層狀的有序變化。

4) 滄東凹陷孔二段深水細(xì)?；旌铣练e巖的形成和發(fā)育受氣候變化和陸源碎屑供應(yīng)雙重因素的影響。一般來說，氣候變化影響下多形成云(灰)質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖，陸源碎屑影響下形成長英質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖，而兩種因素的共同影響則形成復(fù)雜的混積樣式和垂向組合。

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(編輯 張亞雄)

Characteristics and controlling factors of fine-grained mixed sedimentary rocks from the 2ndMember of Kongdian Formation in the Cangdong Sag,Bohai Bay Basin

Yan Jihua1，2，Deng Yuan1，Pu Xiugang3，Zhou Lihong3，Chen Shiyue1，2， Jiao Yuxi1

(1.SchoolofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)，Qingdao，Shandong266580，China； 2.LaboratoryforMarineMineralResources，QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology，Qingdao，Shandong266071，China；3.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment，PetroChina,DagangOilfieldCompany，Tianjin300280，China)

Mixed clastic-carbonate deposits are widely distributed in the fine-grained sedimentary rocks from the 2ndMember of the Kongdian Formation in Cangdong Sag.The mixing styles of the fine-grained sedimentary rocks can be divided into componential mixtures(CM)and structural mixtures(SM).The componential mixtures are characterized by mixing of different minerals within one lamina.The structural mixtures feature in vertical overlying of different single-mineral laminae and componential mixture laminae.Through detailed core description，thin section observation and X-ray diffraction analysis,it was considered that there develop two types of componential mixtures in the 2ndMember of Kongdian Formation in Cangdong Sag,namely clay-carbonate(CM1)and felsic-carbonate-clay(CM2)componential mixtures.And there also develop four types of structural mixtures,namely felsic/clay-carbonate(SM1),felsic/clay/carbonate(SM2),clay/carbonate(SM3)and clay-carbonate/clay-organism(SM4)structural mixtures.There are two kinds of vertical combinations both with a bottom-up order change from massive structure to bedded structure and lamina structure.The vertical combination dominated by dolomitic(limy)fine-grained mixed sedimentary rocks is formed due to climate changes.And the vertical combination dominated by felsic fine-grained mixed sedimentary rocks is due to the changes in supply intensity of terrigenous materials.

fine-grained deposit，mixed style，mixed deposit，Kongdian Formation，Cangdong Sag,Bohai Bay Basin

2016-07-03;

2016-12-20。

鄢繼華(1977—)，男，副教授，沉積學(xué)。E-mail:upcyanjihua@sina.com。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41572087)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(15CX06004A)。

0253-9985(2017)01-0098-12

10.11743/ogg20170111

TE121.3

A