刘金华1，2 唐建东3 钟思瑛1 葛政俊1 姚富来1
（1.江苏油田 地质科学研究院，江苏扬州 225012； 2.江苏油田 博士后流动工作站，江苏扬州 225012； 3.江苏油田 开发处，江苏扬州 225012）
作者简介：刘金华，男，江苏油田博士后流动站在站博士后，从事石油与天然气地质研究。E-mail：liujinhua＠joeco.com.cn
摘 要：前人对金湖凹陷西斜坡地区阜宁组阜二段湖相碳酸盐岩地层的成因认识不统一，因而本次研究 以该层碳酸盐岩沉积相为重点，通过对研究区碳酸盐岩的成分组成、虫管保存程度、地层厚度分布规律、泥 晶灰岩等的研究，提出研究区发育一套碳酸盐岩坪沉积体系，碳酸盐岩坪是一套静水环境下的泥晶灰岩和生 物碎屑灰岩为主体的沉积体系，包含碳酸盐岩席、碳酸盐岩坝、碳酸盐岩滩以及泥坪4种微相。平面上在研 究区西部水体较浅，水体动力较强，发育碳酸盐岩滩、坝相，东部水体较深，水动力较弱，发育碳酸盐岩席。并在全面研究基础上提出了碳酸盐岩坪沉积体系的沉积模式。
关键字：金湖凹陷；阜二段；碳酸盐岩；沉积相；湖泊相
The Research of The Sedimentary Model of The Carbonate Rock in Lake Facies of The Second Member of Funing Formation，The West Slope of Jinhu Sag
Liu Jinhua1，2，Tang Jiandong3，Zhong Siying1，Ge Zhengjun1，Yao Fulai1
（1.Geology Research Institute of Jiangsu Oilfield，SINOPEC，Yangzhou 225012，China； 2.Mobile Post-doctoral Center of Jiangsu Oilfield，SINOPEC，Yangzhou 225012，China； 3.The Exploration and Development Department of Jiangsu Oilfield Branch Company，SINOPEC，Yangzhou 225012，China）
Abstract：The recognition of carbonatite origin in Lake Facies of the second Member of Funing Formation，the west slope of Jinhu Sag was different，so the major part of this research was the sedimentary facies of the carbonate rock.The main components of the carbonate rock were intraclast and bioclast，and other components were few ooide and crmb，the grains content of the rock were different，the content of different area were different，and the content of different formation were alike different；the marx of the rock was micrite matrix，and cementing material of the rock was calcsparit cementing material.After the analysis of the components of carbonate rock，the conservation of fossil，the distributed law of the stratum thickness and cryptite，the conservation of fossil in the workarea was unbroken，the distributed law of the stratum thickness was obvious，the changement of the stratum thickness was little；and the cryptite was distributed in all the area.So a kind sedimentary facies was established which was the carbonate terrace，the carbonate terrace was a kind of depositional system made up by the bioclastic limestone and cryptite，and it was a kind of standard carbonate formation formed in the strong-weak hydrodynamic force environment，this facies was classified into carbonate sheet，carbonate dam，and carbonate strand and corcass.In the plane，the water was shallow in the west part of the work area，and hydrodynamic force was powerful，so the carbonate dam and strand was developed；in the east，the water was deep，and hydrodynamic force was weak，so the carbonate terrace was developed，in longitudinal direction，the carbonate formation deposited from the sublayer，the fastigium of the deposition was
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sublayer，and declined in the sublayer，the deposition formed a entire carbonatite sedimentary system.Finally，the sedimentary model of the carbonate rock in Lake Facies was established.Key words：Jinhu Sag；the Second Member of Funing Formation；Carbonate Rock；Sedimentary Facies；Lake Facies
引言
湖相碳酸盐岩油气储层的研究从20世纪80年代开始，至今已有30余年的历史。前人对国内四川 盆地侏罗系大安寨组、华北盆地济阳坳馅古近系纯化镇组、黄骅坳馅古近系沙河街组、松辽盆地下白垩 统等多个区域存在的碳酸盐岩均进行了详细研究，湖相碳酸盐岩主要以生物礁和碳酸盐岩滩坝相为 主［1～4］。金湖凹陷西斜坡地区阜宁组阜二段地层湖相碳酸盐岩是一套较好的油气储层，前人对此地层成 因的研究多认为是滨浅湖中的碳酸盐岩滩坝相沉积，但是本次研究中通过对大量取心资料和测井、录井 等资料的分析，发现存在碳酸盐岩分布稳定、厚度变化不大、生物碎屑灰岩内部生物介壳保存完好等现 象与碳酸盐岩滩坝相存在较大分歧，因而提出一种碳酸盐岩坪沉积体系发育模式。为下一步油田的开发 和滚动提供了新的地质依据，对油气的勘探和开发具有重要的研究意义。
1 区域地质概况
金湖凹陷位于苏北盆地东台坳陷西部，为晚白垩世发育起来的南断北超的箕状凹陷。北起建湖隆 起，南至天长凸起，西邻张八岭隆起，东与菱塘桥-柳堡低凸起相连，面积约5000km2（图1）。金湖 凹陷西斜坡则是指三河、汊涧次凹的西部斜坡带，西连建湖隆起，南邻张八岭隆起，斜坡整体呈西抬东 倾，走向北东，地理上跨江苏、安徽两省，总面积约1500km2（图1）［5～9］。
图1 苏北盆地金湖凹陷西斜坡工区位置图
研究区阜宁组的地层与下伏泰州组呈假整合—整合接触，与上覆戴南组呈假整合接触，根据大套岩 性组合自下而上称之为阜一段、阜二段、阜三段和阜四段。阜二段是阜一段沉积末的最大水进的开始，阜二段自上而下形成3个亚段：第一亚段 称“泥脖子”、“四尖峰” 或 “七尖锋” 段，为暗色 泥岩段，厚60～120m，是一套生油岩；第二亚段 称为 “碳酸盐岩层”，为生物碎屑灰岩与灰 质泥岩互层，其中包含云灰岩、生物灰岩、粉砂质泥岩等，也是一套生油岩，厚10～30m；第三亚段 称“山字型” 段，为砂、泥岩互层夹少量生物灰岩段，厚60～80m，是金湖凹陷的主要油气储 层。本次研究的目的层段就是第二亚段 “碳酸盐岩层”。
2 碳酸盐岩岩石学及组构特征
湖相碳酸盐岩由碳酸盐岩颗粒和灰泥等沉积物组成，经成岩作用以一定的方式固结为不同的岩石类 型。碳酸盐岩的岩石学及其组构特征是碳酸盐岩判别沉积环境的重要依据。本次研究从组成岩石的颗 粒、基质和胶结物等方面进行分析。
2.1 颗粒特征
在研究区内的碳酸盐岩按常规分析方法，借鉴前人的研究成果基础上，对存在的内碎屑、生物屑、 鲕粒和团粒的基本特征进行分析。
（1）内碎屑：内碎屑主要是指砾屑、砂屑和粉屑。砾屑是先成岩石（或半固结—准固结的沉积物） 再破碎的产物［10］，故其内部结构必然受先成岩石、先成沉积物类型的制约，常见岩类有泥晶砾屑灰岩、 含砾屑粉晶灰岩、砾屑虫管灰岩等。
研究区内砾屑大小不一，粒径为2～15mm，形态多变，分选性差，圆度为次棱—次圆；砾屑含量 7％～65％，主要由泥晶方解石、白云石组成，具有泥晶结构和含颗粒泥晶结构，砾屑间充填物为泥晶 方解石、白云石或者鲕粒。
砂屑在本区分布广泛，含量5％ ～55％，主要成分为泥晶方解石，次为白云石，形态不规则（图版-1），分选、磨圆度较差，粒径0.1～0.2mm，砂屑间为泥晶方解石、少量泥晶白云石或陆源碎 屑充填，多具泥晶结构，常与砾屑或其他颗粒伴生。常见岩类有泥晶砂屑含泥质灰岩，灰色亮晶砂屑藻 含云质灰岩、砂屑泥晶云灰岩等。
（2）生物屑：生物屑主要有虫管、藻、管孔藻、藻叠层，其次有介形虫、介壳及腹足类［11，12］。生 物种属比较单一，但生物屑含量比较高，变化大，含量1％～80％。
碳酸盐岩中虫管生物屑含量30％ ～70％。虫管多保存较好，多呈簇状分布，偶见平行层理分布，具有一定方向性。虫管内充填亮晶方解石、粉屑；管壁多粘结着球粒或粉屑，使管壳表面呈瘤状（图 版-1）；有的虫管外被藻包覆，使管壁形成增厚环。虫管直径0.5～2.5mm，具有生物骨架结构。伴生 颗粒有砾屑、砂屑以及藻屑等。虫管屑间多为泥晶方解石充填，偶有被亮晶方解石充填。常见岩类为泥 晶虫管灰岩、虫管泥晶灰云岩、亮晶虫管灰云岩或虫管亮晶灰云岩。
碳酸盐岩中藻或藻屑较为发育，含量3％ ～85％，具有层纹同心纹层及辐射条纹结构。色暗、透 明，由泥晶方解石、白云石组成夹有少量泥质。形态有半球状、波状或小型单体柱状等。
（3）鲕粒：鲕粒是本区碳酸盐岩中的重要颗粒，含量1％ ～70％，常见鲕粒有藻鲕、正常鲕、负 鲕、复鲕、结晶鲕和变形鲕（图版-2）。
（4）团粒：本区岩层中团粒含量变化较大，变化范围5％ ～45％。形态各异，大小0.06～2mm不 等，圆度、分选较差，由粉砂级或泥晶方解石、白云石组成，色暗，圆度和分选性好。
2.2 泥晶基质与亮晶胶结物
泥晶是本区碳酸盐岩中颗粒之间常见的填隙物，其含量变化可在0～100％之间，主要由泥晶方解 石、次为泥晶白云石组成，局部重结晶呈块状或条带状分布。
泥晶和颗粒是同时沉积的，它的存在与否或含量多少，是衡量沉积时水体能量的指标。灰泥（即 泥晶）是低能环境的产物，与其共存的颗粒亦为低能颗粒。
亮晶胶结物是在颗粒沉积之后，由颗粒间的粒间水以化学沉淀的方式形成的，其特点是干净明亮，它是成岩期的产物。本区亮晶胶结物一般具有一世代、二世代胶结结构，亮晶胶结物含量0～40％，主 要由亮晶方解石，次为白云石组成，一般基质含量大于亮晶胶结物含量。
3 沉积特征及沉积模式
通过岩心观察、分析化验、单井相等研究，金湖凹陷西斜坡阜二段第二亚段
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主要发育碳 酸盐岩地层，该层碳酸盐岩沉积为以半咸水环境下沉积的一套生物灰岩为主，泥晶灰岩为辅的沉积物，该碳酸盐岩地层具有如下特征：(1)地层中虫管的保存完好，大多数地区虫管无任何破损；(2)地层发育 厚度分布规律性强，厚度变化小，无明显坝体特征；(3)碳酸盐岩地层发育广泛，全区分布，分布面积 广，也与滩坝相不符；(4)泥晶灰岩全区分布，含量普遍较高，在较强水动力环境下很难沉积。鉴于此，本次研究认为该区目的层的沉积成因为碳酸盐岩坪沉积；并且目的层中的蠕虫状虫管化石，经中国科学 院南京地质古生物研究所俞昌民、王惠基（1976）研究，确定为环节动物门多毛纲隐居亚纲的栖管化 石。现代栖管多毛纲均营栖生活，主要生活于近岸滨海到水下60m左右深处。因而可以说工区阜二段 碳酸盐岩沉积时水体环境应较深。本次研究中认为工区沉积了一套碳酸盐岩坪沉积体系，碳酸盐岩坪是一套在盆地斜坡带发育，发育于湖泊中滨湖和浅湖地区的一套碳酸盐岩沉积，包含碳酸盐岩席、碳酸盐岩坝、碳酸盐岩滩 以及泥坪4种微相的沉积体系（图2），属于静水环境下的泥晶灰岩和生物碎屑灰岩为主体的沉积 体系。
图2 碳酸盐岩坪沉积体系相模式图
碳酸盐岩坝：该微相发育于工区边缘，受湖浪作用明显，厚度大，为15～40m，以泥晶灰岩与生物 碎屑灰岩伴生为主，多处可见波浪作用形成的破碎生物介壳（图3，图版-3，图版-4）。
碳酸盐岩滩：与碳酸盐岩坝发育于同一位置，只是厚度较小，纵向上分布于厚层的碳酸盐岩坝之间 的薄层碳酸盐岩，分布相对稳定，也以泥晶灰岩与生物碎屑灰岩伴生为主（图版-5，图版-6），生物 碎屑也多见破碎或水动力改造现象。
碳酸盐岩席：分布于高集-崔庄等水体较深区域，以生物灰岩为主，生物介壳保存完好，成层分 布，一般与灰黑色泥岩或页岩伴生（图3，图版-7，图版-8），碳酸盐岩滩与碳酸盐岩席虽然均为薄 层碳酸盐岩，但是其发育环境的水体深度不同，导致的生物碎屑的保存程度以及含有的泥质颜色均有所 不同。
从岩心观察中可以看出，在 砂岩沉积后沉积了碳酸盐岩，继而是半深湖相灰黑色泥岩、泥页 岩沉积，形成一套典型的水体由浅变深，由强水动力到弱水动力的典型地层。碳酸盐岩沉积环境位于砂 岩与灰黑色泥岩之间，其沉积环境应为水动力介于半深湖的静水环境和砂岩的强水动力环境之间，属于 静水-弱水动力沉积。
图3 碳酸盐岩坪沉积体系相序
4 沉积相展布及演化
从剖面和平面上分析，研究区内碳酸盐岩坪沉积体系发育地层厚度不大，较大厚度位于南湖-范庄 地区，最大厚度约40m，从斜坡西缘向东南部地层逐渐变薄（图4），地层中碳酸盐岩的相对含量也逐 渐变低，到河参1井等井区出现了无碳酸盐岩发育区，这种分布特征主要受到湖水深度和水动力环境控 制，沉积相带的分布与古构造相匹配。金湖凹陷西斜坡地区阜宁组阜二段二砂组碳酸盐岩地层主要发育3套碳酸盐岩沉积，因而将二砂组 划分为3个小层，从下而上分别为 小层（后文中简称3、2、1小层）。下边针 对2小层的具体情况对工区沉积相平面分布进行分析。
图4 金湖西斜坡东西向连井剖面相
在2小层中，范7井-南1井-陆1井-洪2井、崔17井-宋1井两个区域主要发育碳酸盐岩滩 坝，形成了两个与湖岸线成一定角度的坝体，西1井-陆2井-仁1井、刘8井-刘10井一线发育碳 酸盐岩滩。从研究区南部的阳3井到中部的崔7井，再到北部的高6井、高3井的大片地区发育碳酸盐 岩席微相，仅在南部的阳X7井周围、崔4井东部、河参1井东部等地区发育泥坪微相沉积（图5）。从 平面上分析，沉积相的分布基本为西部水体较浅、水体动力较强、发育碳酸盐岩滩坝相，东部水体较 深、水动力较弱、发育碳酸盐岩席，这与单井和剖面上的认识也是相符的。
图5 金湖凹陷西斜坡 小层沉积相平面图
从纵向上看，3小层是碳酸盐岩刚刚开始沉积的地层，碳酸盐岩分布局限，仅在崔庄和高集等区域 的局部发育，厚度薄，泥晶灰岩发育，说明当时的水体盐度相对较低，不利于大规模碳酸盐岩的沉积。1小层与2小层的碳酸盐岩发育规模相似，全区分布；从厚度看，2小层比1小层大。整体分析，研究 区阜二段二砂组地层碳酸盐岩从3小层开始沉积，到2小层达到沉积高峰，1小层又开始减退，从而形 成了一套完整的湖相碳酸盐岩沉积体系。
5 结论
（1）研究区碳酸盐岩的组成以内碎屑和生物碎屑两种颗粒为主，含少量的鲕粒和团粒，颗粒的含 量不同，区域差异巨大，不同层位也有较大差异，基质为泥晶基质，胶结物多为亮晶胶结物。
（2）阜二段碳酸盐岩地层中虫管的保存完好，地层发育厚度分布规律性强，厚度变化小，泥晶灰 岩全区分布；本次研究中提出研究区发育一套碳酸盐岩坪沉积体系，碳酸盐岩坪是一套静水环境下的泥 晶灰岩和生物碎屑灰岩为主体的沉积体系，包含碳酸盐岩席、碳酸盐岩坝、碳酸盐岩滩以及泥坪4种 微相。
（3）研究区阜二段二砂组平面上在西部水体较浅，水体动力较强，发育碳酸盐岩滩坝相，东部水 体较深，水动力较弱，发育碳酸盐岩席；纵向上碳酸盐岩地层从 小层开始沉积，到 小层 达到沉积高峰， 小层又开始减退，从而形成了一套完整的湖相碳酸盐岩沉积体系。
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图版-1 崔14井1719.81m，生物碎屑灰岩，×50
图版-2 范13井1409.34m，鲕粒灰岩，×25
图版-3 范13井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩坝）
图版-4 范13井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩坝）
图版-5 范6井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩滩）
图版-6 南7井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩滩）
图版-7 崔11井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩席）
图版-8 高6-2井，生物碎屑灰岩（碳酸盐岩席）