沉积体系、沉积相、沉积微相类型及其隶属关系

沉积体系类型及展布特征~

（一）沉积体系类型
沉积体系是指在沉积环境和沉积作用方面具有成因联系的三维岩相组合体（Fisher, 1976），其基本组成单元是相和相组。沉积体系在纵向上存在于被不整合面所限定的地层系统中，构成一个完整的沉积盆地充填块体，因而是盆地形成、充填、演化的历史产物，它反映了盆地的构造背景及性质的演化，因此，沉积体系研究是层序地层研究的基础，对认识盆地演化有重要意义。沉积体系分析的理论基础是瓦尔特相律和相模式概念在整个盆地中的应用。有关百色盆地第三系沉积相的研究成果较丰富（沈源，1987；李光暄，1987；沈源，1990；胡炎坤，1990；方少仙，1991；陈焕疆，1991；麻建明，1991；高智，1995；蔡勋育，1996；陈元壮，1997等）。本书在前人研究的基础上，依据岩石组合、沉积组构、剖面序列、生物组合、沉积机理等特征，将百色盆地第三系划分为6大沉积体系（表2.2）。
表2.2 百色盆地第三系沉积体系划分简表


因为沉积体系是空间上相互关联的沉积相的组合，所以储层的分布和特征在宏观上受盆地沉积体系的控制，微观上受成岩作用的影响。因此，沉积体系的研究是储层综合评价中一项重要的内容。本书综合利用现有的地质、地震和测井等资料，对百色盆地下第三系进行了较全面系统的研究，共确定出以下5种主要沉积体系：①冲（洪）积扇－冲（洪）积平原沉积体系；②河流－泛滥平原沉积体系；③扇三角洲沉积体系；④河流三角洲沉积体系；⑤湖泊沉积体系。
（二）冲（洪）积扇－冲（洪）积平原沉积体系及其展布特征
该沉积体系纵向上主要发育于层序Ⅰ的低位体系域和水进体系域以及层序Ⅱ的低位体系域的早期，平面上主要分布在盆地东部坳陷北部的百武、仑圩—子寅—那养和南部斜坡带以及西部坳陷的西部，形状呈条带状，围绕盆地的边缘分布，与盆地的走向基本一致。岩性由红色粗砾岩、砾状砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾泥岩和泥岩等组成，砾石成分以砂岩和灰岩为主，大小混杂，分选和磨圆差。红色的成因主要是在无水氧化环境或短暂的水体浸泡。粗粒沉积物一般不显层理，为厚层块状，细粒沉积物中可见槽状交错层理、平行层理和波状层理。电性特征表现为自然电位曲线起伏变化不明显，通常呈光滑平直状，视电阻率曲线为中—高阻齿化钟形和微齿状的低阻特征（图2.11）。这种沉积类型主要是在干旱、半干旱的气候条件下，隆起区和沉降区的地势高差悬殊，植被稀少，隆起区遭受强烈的风化剥蚀作用，为沉降区提供了大量的碎屑物质，是盆地主要的物源区。间歇性爆发的洪水携带大量的泥砂混合物于山口处，由于地形坡度突然变缓而堆积下来，其平面形态似扇形，因而称为冲（洪）积扇，它与扇三角洲的最大区别是堆积在陆上，而未进入湖盆水体中。在南部斜坡带，由于地形平缓开阔，因而形成冲（洪）积平原。根据沉积特征，冲积扇可进一步划分为扇根、扇中和扇端3个亚相。

图2.11 百58井冲积扇电性特征

1.扇根
岩性主要以红色、分选差的厚层状粗砾岩，局部夹中、细砾岩透镜体，向上偶夹薄层细砂岩，局部地区见砾石定向排列。
2.扇中
由砾岩和砂岩互层组成，但砾石颗粒比扇根细，砂砾比例增加，分选变好，下部一般为厚层状砾岩夹砂岩，往上砾石含量减少，砾径变小，砂岩含量增多，为砂岩夹砾岩透镜体。扇中一般具正粒序特征。
3.扇端
主要以红色砂岩、含砾砂岩和泥岩组成，夹细砾岩透镜体，砂岩可见平行层理。
（三）河流—泛滥平原沉积体系及其展布特征
纵向上主要发育于低位体系域、水进体系域早期。在层序Ⅰ低位体系域沉积时期，该沉积体系平面上主要分布于盆地西部坳陷和东部坳陷的西部地区，到了水进体系域沉积时期，沉积体系范围进一步向东扩大，沿着东部坳陷的中央断凹带延伸，并波及东部坳陷南部斜坡带的林蓬地区，水进体系域中后期，湖盆水体范围不断扩大加深，至高位体系域沉积时期，该沉积体系逐渐向西退去，沉积范围明显缩小，主要沉积于盆地四塘以西地区，而盆地东部地区则主要为浅湖至深湖相沉积。岩性主要以灰色砂岩、粉砂岩、钙质粉砂岩与灰紫色、灰褐色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹炭质泥岩和煤层，电性特征主要表现为退积式正粒序钟形，砂岩中常见槽状交错层理、平行层理、波状层理、微波状层理和正粒序，局部见小型冲刷构造和变形构造。泥质粉砂岩中生物潜穴普遍较发育，砂岩中偶见板状交错层理，泥岩中可见到植物根系。在百东河剖面百岗组泥岩、粉砂岩层面上可见到变向水流波痕。根据岩性、电性等特征，该沉积体系可划分出4个亚相：河道、河道间、泛滥盆地、决口扇等亚相。由于河道频繁迁移改道，纵向上，河道与河道间、泛滥盆地等亚相交替出现，呈现多旋回正韵律。平面上，河流－泛滥平原主河道主要沿着盆地低洼地带发育。在层序Ⅰ水进体系域时期，盆地西部坳陷古地貌可能比东部平缓，砂体分布范围较东部宽，而到了层序Ⅱ低水位体系域时期，西部坳陷大部分为剥蚀区，仅在坳陷中央有砂体分布，这个时期砂体主要分布在盆地东部坳陷。物源主要来自盆地的西部，可能为古右江，在盆地东边可能存在一个泄水口，古水流自西向东流动，河道砂体分布贯穿全盆地，其沉积模式如图2.12所示。泛滥平原主河道部位的砂岩厚度较大，一般为40m～120m，最大厚度位于西部坳陷的六塘凹陷，推测厚度可达180m。

图2.12 河流－泛滥平原沉积模式图（据赵澄林、吴崇筠，1987)

下面重点叙述砂体主要发育相带——河道亚相沉积特征。
河道亚相：岩性由细砾岩、含细砾砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩组成正韵律，底部常见冲刷面，与下伏地层呈冲刷侵蚀接触。常见小型槽状交错层理、平行层理和波状层理，局部可见砾石呈叠瓦状排列。砂岩分选中等至好，棱角至次圆状，孔隙式胶结为主。
粒度概率曲线为两段式，斜度大，缺少滚动组分。剖面上常与河道间、泛滥盆地等亚相交替出现，说明河道不稳定，摆动频繁。电测曲线特征上表现为自然电位呈钟形或钟形与箱形复合，自然伽马为低值，电阻率为中至高值，储层物性好。
（四）扇三角洲沉积体系及其展布特征
该沉积体系主要发育于层序Ⅰ的水进体系域和高位体系域的后期，平面上主要分布在盆地东部坳陷北部陡坡带的仑圩—子寅—六吜—那样一带，相带范围较窄，多个扇体部分叠置呈裙边状分布，其构造位置为盆地断裂活动比较强的北部陡坡带，一般发育在盆地的断陷期和收缩期。单个扇体呈短而厚的粗碎屑楔状体，从山麓直接延伸至浅湖中，很快尖灭，与湖泊浅水沉积呈指状交叉接触（图2.13）。

图2.13 扇三角洲沉积模式图（据赵澄林等，1992，略修改）

由于形成扇三角洲的山区河流流程短，河流所携带的大量碎屑物质得不到充分的分选，很快就堆积下来，使得扇三角洲沉积物较粗，成分成熟度和结构成熟度均较低，其沉积的岩性特征反映浅水沉积环境，岩性主要为细砾岩、砂岩、粉砂岩以及粉砂质泥岩、泥岩等组成，砾岩一般不显层理，为厚层块状。常见冲刷面和生物扰动构造，发育小型交错层理、平行层理、波状层理和透镜状层理等牵引流形成的沉积构造。下面以子寅油田仑16块扇三角洲为例，叙述其微相（表2.3）沉积特征。
表2.3 仑16块扇三角洲沉积微相划分表


子寅油田仑16块位于子寅村的西部，构造位置为东部坳陷北部陡坡带，西起仑16-2井，东至仑16-18井，北起仑16-15井，南至百61-1井，面积约2km 2（图2.14），为构造－岩性油藏。仑16块含油层段沉积相以发育扇三角洲前缘亚相为主，成分成熟度为中等至高，一般为5.45～9.04。
1.扇三角洲前缘亚相
扇三角洲前缘亚相是扇三角洲向湖盆方向延伸的水下部分，是砂体最发育的相带，可细分为水下分流河道、水下分流河道间、河口坝、远砂坝和前缘席状砂5种微相（表2.3）。
（1）水下分流河道微相
水下分流河道是指河流入湖后沿湖底水道继续向前流动和延伸的部分。由于水下分流河道频繁迁移改道，位置不稳定，平面上常呈宽带状和网状分布，可对比性较差。纵向上水下分流河道与河口坝常交替出现，时有席状砂夹于其中，或者由几个期次的分流河道依次截切叠置，形成多个砂体连续沉积。底部常与河口坝或细粒的水下分流河道间沉积呈侵蚀冲刷关系，顶部与水下分流河道间沉积呈渐变关系。
岩性为灰色、灰褐色、浅绿灰色、棕褐色粉砂岩、细砂岩，砂体常具不完整的正韵律，由砂岩向上变为粉砂岩或含泥质、钙质粉砂岩，砂体单层厚度一般为0.5m ～2m，该微相是构成扇三角洲前缘的主要砂体之一。
底部常见冲刷面，沉积构造不发育，常为块状层理，化石少见。粒度概率曲线以两段式为主，滚动组分不发育，主要为跳跃和悬浮组分，曲线较陡，分选较好。
单个水下分流河道自然电位砂体呈钟形、箱形组合。声波时差反映出砂层较均质，微电极曲线反映出物性较好，为仑16块的油气最富集相带。

图2.14 子寅油田仑16块那读组含油层段沉积相图

（2）水下分流河道间微相
位于水下分流河道之间，向湖盆方向开口的相对低能环境。一般以洪水期溢出水道和相当远源的悬浮泥砂沉积为主，其沉积特征有如下5点。
岩性为深灰色泥岩和粉砂质泥岩韵律性薄层，厚度变化大。
沉积构造主要为水平层理、微波状层理和纹层状层理。
生物化石较丰富，以炭化植物为主，多见茎叶分离的碎片。
纵向上多与水下分流河道、河口坝或前缘席状砂相邻发育，组成向上变细的沉积组合，顶部一般连续过渡为浅湖或前扇三角洲沉积，或被水下分流河道截切。
测井曲线特征为低幅微齿或齿化平直形。
（3）河口坝微相
位于水下分流河道砂体向湖盆方向延伸消失的河口地带，其沉积特征有如下5点。
岩性自下而上由深灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩组成向上变粗的逆粒序。
粉砂岩成分成熟度和结构成熟度均较低，粒度概率曲线为两段式，以跳跃总体为主，次为悬浮组分。
化石稀少，沉积构造较发育，以波状层理、水平层理、纹层状层理为主，局部出现变形纹层状构造和砂球、砂枕构造以及泄水构造。常见生物潜穴和生物扰动构造。
剖面上位于扇三角洲旋回的下部，其顶部常被水下分流河道截切，平面上位于水下分流河道的末端，常呈扇形伸向湖盆。
电性特征上，自然电位曲线通常呈中至高幅漏斗状或箱形，微齿至光滑。
（4）远砂坝微相
远砂坝位于河口坝向前扇三角洲方向过渡的末端，由溢出河口的细粒沉积物组成，其沉积特征有如下3点。
岩性以深灰色泥岩、含碳屑的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩薄互层为主，略具向上变粗的逆粒序。
沉积构造较发育，以水平层理、水平至微波状层理为主，变形纹层状构造也较发育。化石以炭化的植物碎片为主。
纵向上与河口坝共同组成连续向上变粗序列的下部，并直接覆盖在前扇三角洲深灰色泥岩之上。单个远砂坝在测井曲线上表现为中—低幅的漏斗形或粗齿形。
（5）前缘席状砂微相
前缘席状砂是由于河口坝或远砂坝砂体在湖浪或沿岸流的作用下，沉积物再度发生向河口两侧的湖岸迁移而形成的席状砂体，通常呈平行湖岸线的宽带状分布。其沉积特征主要有如下3点。
岩性由浅灰色、绿灰色粉砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩互层组成韵律层。由于砂体经过湖浪和沿岸流的改造，其成分成熟度为中等偏高，结构成熟度中等，粒度概率曲线为两段式，牵引流段不发育。
沉积构造不发育，主要为块状构造，少见波状纹层状构造和水平层理。生物化石稀少，主要见少量炭化植物碎片。
测井曲线特征为高至中幅漏斗形、钟形和指形组合，其幅度高明显高与河口坝和远砂坝，反映砂体经过改造，砂体较干净，泥质含量少，储集性能变好。
2.前扇三角洲微相
前扇三角洲是指完全进入湖盆并被湖水全部淹没的扇端较深水细粒沉积部分，该部位河流、湖浪和底流作用已明显减弱，以季节性洪水悬移沉积为主，岩性由薄互层的深灰色泥岩和粉砂质泥岩组成，夹少量泥质粉砂岩，常具水平层理，测井曲线主要为光滑或低阻微齿平直状，该微相难以与湖相泥质沉积相区分。
（五）三角洲沉积体系及其展布特征
纵向上发育于层序Ⅰ的水进体系域及高水位体系域沉积时期和层序Ⅱ的低位体系域，并具有纵向继承性特点。平面上主要分布在盆地西部坳陷的八东至墙红一带，向物源区一侧为泛滥平原沉积区，其前端指向湖盆浅湖区，高水位时期的沉积范围较水进时期大，明显向湖盆东部推进，其沉积物比扇三角洲细。岩性以细砾岩、粗砂岩、粉细砂岩、粉砂质泥岩和泥岩夹煤层为主。一般发育交错层理、平行层理、波状层理和平行至微波状层理，局部可见冲刷面，电性特征（图2.15）与扇三角洲相似。剖面上由多个叶体叠置形成复合旋回。

图2.15 八东1井三角洲相电性特征

粒度概率曲线为两段式，主要由跳跃和悬浮两个总体组成，三角洲平原分选一般较差，而三角洲前缘的砂岩分选为中等至好，质较纯，是盆地的主要储集岩之一。
（六）湖泊沉积体系及其展布特征
该沉积体系主要发育于层序I以及层序II的低水位体系域沉积时期，平面上分布于盆地东部坳陷的中央地带，其发育特征受盆地主控断层的控制，以层序Ⅰ的高水位体系域分布范围为最广和厚度最大。沉积类型主要有：①滨浅湖滩坝砂岩沉积；②半深湖－深湖相泥岩沉积；③湖泊碳酸盐岩沉积。
1.滨浅湖滩坝砂沉积
主要发育于盆地断陷活动的那读组早期和盆地收缩回返的百岗组中后期，由于水体浅，水动力相对较强，氧气充足，各种生物繁盛。岩性主要为灰白色、浅灰色、灰绿色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，局部夹砾岩或含砾砂岩。分选、磨圆较好，发育交错层理、波状交错层理、砂纹交错层理、变形层理、水平层理和生物扰动构造等，有时可见到泥裂、植物根系。
2.半深湖－深湖相泥岩沉积
半深湖－深湖相主要分布于盆地的东部坳陷中央断凹带，水体较深，无明显波浪作用。沉积物主要为悬浮粘土质、少量粉砂，岩性主要由褐灰色、灰色、深灰色、灰黑色的泥岩、钙质泥岩、含粉砂泥岩所组成，发育水平层理和块状层理，缺少植物化石，含介形类及少量小个体螺化石，有机质含量丰富，是盆地的主要烃源岩。在电性特征上表现为自然电位曲线光滑平直，视电阻率曲线呈低阻微齿形。

图2.16 百色盆地湖泊淡水碳酸盐岩沉积模式图

3.湖泊碳酸盐岩沉积
该沉积体系只出现在层序Ⅰ的低水位体系域沉积后期，在盆地的一些比较开阔而低洼的积水区或湖湾（图2.16），发育滨湖相的泥坪－藻坪亚相、岸礁亚相，形成浅水生物礁或介壳富集层。主要分布在盆地东部坳陷的那坤—那满以及林蓬一带，分布面积约40km 2。那坤—那满地区沉积中心位于坤4井，最大厚度达47.5m。岩性主要为颗粒灰岩和泥微晶灰岩。

根据相分析的原则，可以把沉积相分析方法区分为以下几种：
（1）根据地表露头进行相分析
指地质人员在野外对所研究地层的地表露头进行直接观察、描述、测量、取样以及制图。作为环境解释的原始资料大部分是在野外研究的基础上取得的，相分析的初步结论也应该在野外确定下来。经过对地表露头样品进行各种必要的分析和测试后，可对沉积相作出更为符合实际的结论。
（2）根据钻井岩心进行相分析
指地质人员对钻井所取出的岩心在归位之后对所研究地层进行直接观察、描述、测量、取样以及制图。由于钻井所取得的岩心相对野外地表露头来说十分小，地质现象的观察可能会有一定局限性，因此需要采取较多的样品进行分析测试，以弥补岩心尺寸较小造成的缺陷。
（3）根据测井资料进行相分析
测井相分析就是利用各种测井响应的定性方面的曲线特征和定量方面的测井数据来描述地层的沉积相。由于它是一种间接的相分析方法，因此，通常要在钻井岩心相分析的基础上进行，首先建立起相分析模式，然后才可以根据测井资料进行相分析。
（4）根据地震资料进行相分析
地震相是地质体在地震剖面上各种特征的总和，通常把地震相解释为具有明显特征的岩性单元，或地震地层单位，或是反映沉积相变化的地震反射标志。地震相就是根据地震地层学原理，对包含着地质相信息的地震相进行分析，实现无井地区的沉积相研究。
在实际工作中，上述各种相分析方法应互相结合，只有在综合各种实际资料后，才能正确确定相的类型和恢复沉积环境。
在油气藏开发过程中所进行的沉积相分析方法主要是利用钻井岩心和测井资料，由于它们的垂向分辨率高，因此能精确地划分出沉积微相。

沉积环境和沉积相的鉴别主要是依据各种相标志，而相标志的获取和确定主要来自地质（钻井和岩心资料）、地震和测井（于兴河，2002）。根据一维沉积模式（相序）、沉积构造、岩性岩类学、沉积构造组合、沉积背景、相带的空间配置（二维模式瓦尔特相律）关系、地震相几何参数、沉积古地貌、砂体展布的几何形态、粒度分析等各种途径的综合分析，作者认为本区下石盒子组为一套冲积平原体系的辫状河及曲流河相沉积。沉积亚相较单一，仅发育河道亚相和泛滥平原亚相。其中，辫状河道亚相主要发育河道滞留沉积、心滩微相；泛滥平原亚相主要发育河漫滩、河漫湖、决口扇微相。曲流河的微相组成与辫状河的区别在于前者可见边滩及天然堤微相。各沉积相、沉积微相类型及其隶属关系见表5-1。

表5-1 下石盒子组沉积体系、沉积相、沉积微相类型

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