（四）沉积相变化

沉积相特征~

沉积相是沉积物及其形成环境的总和，南雄盆地是一长条形的山间断陷盆地，由于具 多向供源的特点，沉积相在平面上具有明显的不对称性特征（图5-7）。各层位沿走向和 倾向相变频繁，既有渐变也有突变，缺相接触常见。如在下俄井以东晚白垩世地层广泛发 育河湖过渡相（顶部为湖泊相），以西则多被河流相代替，而到以南以后，由于盆地变窄沉积物全部变为山麓洪积相。剖面上（图5-8），各沉积相的出现受构造活动的影响明 显，晚白垩世-古近纪地层三个沉积韵律层与该区三个亚构造旋A相对应。每个韵律层的 岩石粒度由粗到细，分选性由差变好，沉积相则由底部的山麓洪积相（或河流相），过渡 到顶部以湖泊相结束。此外，沉积相在面上的分布还与古地形密切相关，各时期沉积中心 有所变化，除新龙-古城和南雄-全安一线两条剖面始终保持水体较深的湖相沉积外，里 东-南亩一线为相对隆起地段，在周围湖相沉积的鼎盛时期并无湖相沉积。 
表5-1 广东南雄盆地综合情况



图5-7 南雄盆地岩相分布图

根据南雄盆地岩石类型、岩石组合、沉积构造、生物化石标志、矿物特征、岩石粒度 结构及岩石地球化学特征，可将南雄盆地沉积相划分为山麓洪积相、河流相、河湖过渡相 和湖泊相等四个沉积相。其中山麓洪积相最为发育，占40.3％；其次为河湖过渡相，占 24.8％；湖泊相，占18.6％；河流相，占16.2％。
1.山麓洪积相（含残积相、坡积相及洪积相）
该相沿盆地边缘分布，在盆地两端及靠近南雄断裂一侧最为发育。主要由紫红色、暗 紫红色或棕灰色砾岩、砂砾岩和混杂岩组成，不等粒砂砾结构，块状构造。物质成分因物 源区不同而有所差别，主要以花岗岩为主，局部地区以变质岩为主。砾石磨圆度差，多为 次棱角状，分选性很差。胶结物主要为泥质、钙质及铁质，部分地区为泥砂质，多属孔隙 式胶结。该沉积相地质体在平面上沿盆地边缘呈扇形分布，剖面上呈大透镜体状。岩组基 本韵律为二元结构，由砾岩和砂砾岩交互组成，两种岩性呈递变关系，岩层层理不清晰。 岩石地球化学分析结果表明（表5-2），该相Fe2O3含量多于FeO，氧化系数Fe3＋/Fe2＋ 多数大于2，应为氧化环境形成的；其△Eh和CaO变化较大，反映物质来源和沉积时水介 质岩有很大差别，因此该相岩石形成于陆相氧化环境。

图5-8 南雄盆地剖面图 (剖面线见图5-6)

表5-2 南雄盆地沉积相化学分析数据表（％）


（据中国人民解放军基本建设工程兵第263团，1982）
2.河流相（含河床相和河漫滩相）
该相分布在洪积相前缘，另一侧与河湖过渡相相连，主要为常年性水流及季节性水流 所形成的沉积物，主要由河床砂岩-砂砾岩和河漫滩砂岩-泥岩组成。岩层基本韵律为二 元或三元结构，由上而下为砂砾岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩。砂泥质胶结，间或钙铁质 胶结。砾石磨圆度较好，岩石分选性较差，成分较杂，其扁平面定向性好，局部呈叠瓦状 排列。砂岩层中常见单项斜层理（图5-9（a），（b）），河床底部砂砾岩或含砾砂岩体侵 蚀、切割、充填现象普遍（图5-9（c）），砂砾岩中还可见到其下部岩层的同生泥砾。 岩石地球化学研究结果表明（表5-2），其有机碳含量普遍较低（≤0.1％，FeO为 0.03％～0.78％，Fe2O3含量差别较大（0.58％～6.06％），Fe3＋/Fe2＋＞2，反映了成岩 时较强的氧化环境。

图5-9 南雄盆地河流相地层沉积构造素描图

3.河湖过渡相（主要为滨湖三角洲相）
野外调查表明，该相以滨湖三角洲相为主，其次还有平静湖滨相河动荡湖滨相。该岩 相由棕红色或紫红色砂砾岩、砂岩、细砂岩、粉砂岩河泥岩组成，岩石分选性较好。岩石 粒度较细者一般厚度较大，多为厚层状，块状层理，局部可见微细斜层理、波状层理及微 细多向斜层理；粒度较粗者一般厚度小。其基本韵律为二元结构，少数为三元结构，底部 较粗，上部较细，岩层较为稳定。岩石地球化学分析结果显示（表5-3），该相岩石有机 碳含量不高，大部分小于0.1％，Fe2O3含量为0.72％～3.35％，FeO含量为0.22％～ 0.65％，Fe3＋/Fe2＋＞2，沉积环境多为氧化环境，部分为氧化还原过渡环境。
表5-3 河湖过渡相化学分析数据表（％）


（据中国人民解放军基本建设工程兵第263团，1982）
4.湖泊相
以洪积浅湖相为主，主要出现在古近纪地层。由中细粒砂岩、含砾砂岩、泥质粉砂 岩、粉砂质泥岩、泥岩、泥灰岩组成，并以泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，岩石分选性良 好。部分层位含较多的钙质结核，直径可达10cm。古近纪小盆中，见有灰质泥岩和泥灰 岩。乌迳等地岩层以紫红色为主，竹桂坑等地则多见红、灰相间的岩层，岩石主要为砂泥 质结构，块状构造。岩层多为中、厚层状，局部地段岩层层理发育，见有断续状水平层 理、水平波状层理和微细层理。大塘等地还发育交错层理、水平层理及块状层理，层面可 见龟裂现象及波痕和虫孔等。岩石地球化学分析结果表明（表5-4），该岩相形成于氧化 环境。
表5-4 南雄盆地古近纪湖泊相化学分析数据平均值对比表


（据中国人民解放军基本建设工程兵第263团，1982）

如第一章所述，相是沉积环境的地质概括，是研究自然界客观存在的地质体的岩石共生组合规律、古生物特征以及沉积矿物学、沉积地球化学特征的总和。完整的、准确的沉积相概念，既要反映沉积岩特征，又要揭示沉积环境，二者缺一不可。沉积环境是形成沉积岩特征的决定因素，是岩石在沉积和成岩过程中所处的自然地理条件、气候条件、构造条件、沉积介质的物理条件与介质的地球化学条件的综合；沉积岩特征则是沉积环境的物质表现和记录，主要包括岩性特征、古生物特征以及地球化学特征等。
沉积相通常以沉积环境的自然地理条件为依据，并结合沉积岩特征及其他环境条件进行划分，主要分陆相组、海相组和过渡相组。
陆相是指在陆地上形成的沉积相。大陆条件复杂，因而沉积物也是多种多样的。陆相沉积主要发生在陆地上相对较低的地方，那些相对较高的地方则是受侵蚀的物源区，在时间和空间方面都有较大变化。陆相沉积中河流相的分布很广，古代河流相比现代河流相更广，其分布面积可达数百至数千平方千米，这是由于古代河流长期迁移和地壳振荡运动的结果。河流相中河道砂岩胶结疏松，孔隙性及渗透性较好，是良好的储集层；河漫滩相及牛轭湖相粒度较细，泥质含量较多，油气储集性能不如河道砂。我国克拉玛依油田、胜利油田都有河流相的储层，因此研究河流相，对于恢复古地形和古河流的发育情况、判断物质的来源方向都有十分重要的意义。
海相沉积规模大，纵向上和横向上分布比较稳定，这是由海洋水体本身宽广开阔的特点所决定的。储集性较好的海相主要为滨岸相，次为浅海相，半深海相和深海相较差。滨岸相的储集岩由于海水时进时退，波浪作用强，所以磨圆度和分选度较好，沉积物多具储集性能，砂岩常沿海岸呈条带状分布，砾岩呈透镜状，沿海岸断续分布。滨海相沉积横向变化大，与浅海相相邻的砂岩体常可成为良好的储层；浅海相位于退潮线以下和水深200m之上，阳光充足，底栖生物茂盛，富含生物化石，在高水位体系域和海进体系域地段，常形成颗粒滩坝，故浅海相中高水位体系域和海进体系域的储集岩多具有粒内孔、粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔、生物格架孔和遗迹孔等，都是较好的储集空间。
海相储集岩主要有两种类型，第一种为海相石英砂岩，层状分布，面积大，层位稳定，储油物性较好，多为泥质胶结；另一种是具有孔隙性、溶洞型、裂缝的海相碳酸盐岩，尤以礁块灰岩最好。碳酸盐岩储层的最大特点是储油量很大，产量很高。中东一些国家石灰岩储层单井的产量可达几千吨，甚至上万吨，在我国许多地区已经找到了白云岩、石灰岩高产储油层（薛超，1987）。
总之，海相与石油的关系非常密切，在世界各大油田中，海相油田仍占大多数，在我国四川盆地有许多大气田也属于海相沉积气田。因此，寻找海相大油田，是目前石油勘探的重要任务。
沉积相控研究与沉积体系研究形影相随，密不可分。沉积体系是指在成因上与沉积环境和沉积作用有紧密联系的三维岩相地质组合体，它不仅包含三维空间概念，同时还具有垂向上的时间演化含义，显然，这比过去所理解的抽象沉积环境及其相应的岩石记录——沉积相具有更深刻的时空含义。以沉积体系作为沉积单元划分沉积地质体是沉积学、层序地层学学科发展和油气勘探与生产实践的需要。
沉积体系研究通常是在沉积相和相序结构或沉积单元在纵横向上的叠置方式研究的基础上进行的，且与层序地层研究紧密结合。现代沉积理论要求，沉积相研究必须将钻井地质综合录井资料和地震资料的研究进行综合分析和解释，对研究区露头和钻井进行单剖面或单井沉积相研究，在此基础上，对不同地区剖面或钻井之间的沉积相进行综合对比，进而结合地震相平面展布特征，揭示研究区不同时期沉积相的演化规律。
沉积微相的研究是在研究区层位界定统一的基础上，首先，对研究区及邻区相关钻井岩心和岩屑进行沉积学研究，建立单井取心井段和岩屑录井沉积相剖面；其次，在取心井段和岩屑录井沉积相剖面上，分析和研究与沉积相对应的测井资料特征，建立相应的“测井相”与“沉积相”的转换关系；第三，根据上述转换关系，实现未取心井及井段的沉积相的划分和确定；第四，是在过井的地震剖面上，根据相应的“地质相”、“测井相”及其相互关系，建立研究区的“沉积相”与“地震相”在剖面上的转换关系；第五，是进行单井沉积相剖面和地震相的分析与对比，确定不同沉积时期各沉积相在二维空间上的变化特点及其相互叠置关系，并建立沉积相和地震相在平面上的转换关系，确定地震相平面展布特征；第六，是通过对全区沉积相和沉积体系的综合研究，揭示各沉积相的时空展布规律。

在收集300余个钻井中，穿过晚古生代地层钻井64个，钻遇其顶界深度938～4592m，底界深度1013.5～4682m；晚古生代地层残留厚度16～910m（表2-6），其下伏地层为马家沟群，上覆地层则为三叠纪、侏罗纪、古近纪和新近纪地层，地层的残留厚度与构造关系密切，所处的坳陷与凸起决定了地层的残留厚度。

钻井数据说明，含煤地层分布及厚度在横向上有所变化，其沉积相相应发生变化。

图2-18 济阳探区616.0测线石炭—二叠系地震相特征

（据胜利油田有限公司地质科学研究院，2003）

图2-19 济阳探区82-90测线石炭—二叠系地震相特征

（据胜利油田有限公司地质科学研究院，2003）

图2-20 济阳探区568测线石炭—二叠系地震相特征

（据胜利油田有限公司地质科学研究院，2003）

1.本溪组

本溪组变化受古地形和海侵的控制，石炭-二叠纪沉积盆地古地形为北低南高，奥陶系风化剥蚀面起伏不平，海水由南东向北西侵入。东西方向的变化主要受海侵控制，当济阳坳陷发育开阔台地相厚层灰岩、局限台地相薄层灰岩（太原组）和 湖相泥岩时，向西的临清坳陷变为 湖相泥岩为主，潮坪相泥岩-粉砂岩发育，夹局限台地相灰岩和潮道相砂岩；反映在地层厚度上，在惠民凹陷和义和庄凸起厚度较小，车镇凹陷和青城凸起厚度中等，垦利地区厚度较大，呈现出由东北方向向西南方向厚度变薄的趋势，反映出岩石地层单位穿时特点。

图2-21 济阳探区568测线石炭—二叠系地震相特征

（据胜利油田有限公司地质科学研究院，2003）

图2-22 济阳探区58测线石炭—二叠系地震相特征

（据胜利油田有限公司地质科学研究院，2003）

2.太原组

太原组下部沉积仍受古地形和海侵的控制，但古地形的分异变小、海侵规模变大，北部陆源有一定影响。东西方向的变化受海侵控制，济阳坳陷发育开阔台地相厚层灰岩、局限台地相薄层灰岩和 湖相泥岩，夹障壁砂坝相和潮道相砂体；向西的临清坳陷，台地相和 湖相仍较为发育，灰岩层数和厚度略有减少，潮坪相泥岩-粉砂岩和障壁砂坝相、潮道相砂岩明显增多；太原组中上部沉积主要受古地形和海侵的控制，古地形变为南低北高，海水变为东南方向侵入，海侵规模大、主要发育台地相、湖相、障壁砂坝相和潮坪相。太原组分布稳定，厚度变化不大。

表2-6 钻井穿过晚古生代地层厚度统计表

续表

备注：钻井编号空的为不含煤钻井。

3.山西组

山西组沉积主要受古地形和陆源的控制，古地形继承了北高南低的格局，在济阳坳陷、临清坳陷为浅水三角洲相沉积，厚度变化不明显。

山西组形成早期继承了晚石炭世晚期—早二叠世早期的特点，古地形北高南低，持续海退，盆地逐渐萎缩，三角洲不断向海延伸，在济阳坳陷、临清坳陷为浅水三角洲相沉积，厚度变化不明显。

为说明含煤地层的时空变化，选取部分钻井资料，进行地层划分对比（图2-23，图2-24，图2-25）。

坳陷区晚古生代地层从形成到结束，经历了海相沉积—海陆交互相沉积—陆相沉积的变化过程，由于构造运动，隆起遭受风化剥蚀，使目前所钻遇的地层厚度并不能完全反映当时古地理地貌，随着找煤工作的深入，钻探工作增多，地层格架研究程度会不断提高。

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