1.   区域地质特征

西湖凹陷是东海盆地规模最大的第三系含油气凹陷，同时也是中国近海天然气重点勘探区域之一^[1]，位于东海盆地东部，大陆架东缘，面积5.9万km²。其东侧为钓鱼岛隆褶带，西侧自北向南依次为长江坳陷、海礁隆起、钱塘凹陷、渔山东低隆起，北部与福江凹陷相连，南部与钓北凹陷相邻^[2]，呈一个北东-南西向的宽缓的碟状凹陷。在构造上西湖凹陷具有东西分带、南北分块的特点，由西往东依次可分为西部斜坡带、中央反转带、东部断阶带^{[3, 4]}(图 1)。

图  1  东海盆地西湖凹陷构造位置图(据胡明毅，有修改)

Figure  1.  The tectonic location of Xihu Depression in Donghai Basin

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西湖凹陷新生界主要发育古新统、始新统平湖组、渐新统花港组、中新统龙井组、玉泉组和柳浪组、上新统三潭组及第四系东海群，沉积厚度逾万米^[5]，主要发育有近海河湖相、海陆过渡相、海相等沉积，新生代经历了古新世—始新世早期断陷、渐新世中期坳陷、中中新世挤压褶皱和中新世—上新世晚期沉降4个演化阶段^[6-9]。

花港组发育于盆地演化的中期拗陷阶段^[10]。西湖凹陷内花港组厚度一般为500~2 000 m，岩性主要是灰色、绿灰色、褐色、杂色泥岩、砂质泥岩与浅灰色、浅棕灰色砂岩、砂砾岩互层。花港组中多套厚达上百米的砂体是形成大气田的储层基础。

花港组与下伏地层呈不整合接触，除含有丰富的孢粉化石外，少见其他门类化石。从孢粉化石的组合来看，反映了较湿润的亚热带气候。研究区域内出现的花港组地层可分为花港组上段和下段，其中下段以粗砂岩为主，夹少量的泥岩；上段则为杂色泥岩与灰白色细砂岩、粉砂岩互层，夹棕红或紫色泥岩和海侵层。从沉积演化角度来看，花港组相当于拗陷阶段的初始沉降阶段。

花港组是西湖凹陷最重要的储油气层系，在黄岩-春晓一带，工业性油气流储层均位于花港组。目前一般认为西湖凹陷的烃源岩主要是平湖组煤系地层，同时花港组顶部的一套泥岩是西湖凹陷最上部的一套区域性盖层，那么花港组中下部的砂岩层就处在主力烃源岩之上、区域性盖层之下，具有得天独厚的成藏条件。因此，搞清花港组下段的沉积相分布及演化、砂体的分布，对西湖凹陷油气勘探具有重要的意义。

前人对花港组已经做了很多的研究，但是从沉积相图来看存在着很大的差异，归结起来可以分为两类^[11-15]，差异主要体现在3个方面：(1)盆地的性质，花港组沉积时期是断陷还是拗陷；(2)主要的物源方向及规模，是只有东部物源还是东西都有物源，或者存在其他方向的物源，各个物源的规模如何；(3)有没有中深湖相存在。这3个问题又是互相交织、紧密联系的。本次以前人研究较少的花港组下段为目的层，通过大面积的三维连片解释，结合使用钻井、测井、地震、古生物、区域背景分析等地震-地质综合分析的方法，在发育条件上与陆上相关盆地进行对比，进行区域沉积相编图，搞清花港组下段的沉积相分布及演化，为西湖凹陷下一步的油气勘探储层研究打下基础。

2.   花港组下段沉积相类型

对岩心岩石类型组合、沉积构造和测井相的分析, 西湖凹陷花港组下段可识别出河流、湖泊和三角洲等沉积相类型。

2.1   花港组下段单井及连井沉积相分析

(1) A井岩心相分析

A井位于凹陷的西斜坡，花港组下段岩心资料较全，对其进行了深入系统的分析。图 2是A井花港组下段取心，下部泥质粉砂岩与粉砂质泥岩互层，上部泥岩中含沥青，泥岩破碎状，粉砂岩中发育浪成砂纹层理，为浅湖相沉积。上部波状层理为主，粉砂质泥岩中见变形构造，为三角洲前缘的河口坝沉积。

图  2  西湖凹陷A井花港组岩心柱状图(位置见图 9)

Figure  2.  Core for well A of Huagang Formation in Xihu Depression

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(2) B井和C井单井相分析

B井是西湖凹陷的发现井，钻在凹陷中央反转构造带的中北段，完钻深度为4 800.00 m，完钻层位为花港组下段B段(未穿)。

4 398.00~4 678.50 m为A段，4 678.50~4 800.00 m为B段：中、下部为薄层—中厚层深灰色、黑色泥岩，深灰色粉砂质泥岩与中厚层—厚层浅灰色粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩互层，并间夹薄层浅灰色泥质粉砂岩、粉砂岩，灰白色灰质粉砂岩及若干煤层；上部为灰色、深灰色、褐灰色泥岩，灰色粉砂质泥岩与浅灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩频繁互层。总体上以下粗上细的正旋回为特征，是水下分流河道和分流间湾的互层沉积，综合判断，沉积相类型为三角洲相的三角洲前缘亚相。三角洲前缘由水下分流河道、河口沙坝以及水下分流间湾沉积组成。水下分流河道总体特征与三角洲平原分流河道相似，为其水下延伸部分^[16-18](图 3)。

图  3  西湖凹陷B井花港组下段综合解释图(位置见图 9)

Figure  3.  Comprehensive interpretation for well B of the lower Huagang Formation in Xihu Depression

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C井(位置见图 9)也是西湖凹陷的发现井，钻在凹陷中央反转构造带的中北段，完钻深度为4 460.00 m，完钻层位为花港组下段A段(未穿)。

4 227.85~4 460.00 m为A段：深灰色、黑色泥岩，深灰色粉砂质泥岩与浅灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩不等厚互层，间夹若干煤层及灰白色灰质砂岩层。总体上呈现下粗上细的正旋回，中间夹近百米的浅灰色细砂岩段是水下分流河道的复合体，深灰色粉砂质泥岩与浅灰色泥质粉砂岩的互层为分流间湾的沉积，综合判断其沉积相类型为三角洲相的三角洲前缘亚相。

以上两口井都是中央反转构造带中北段的重要发现井，经分析，它们都位于三角洲前缘的位置上，形成一个面积较大的富砂区，其大套的砂体都是水下分流河道的复合体。

(3) 花港组下段连井对比

在钻井、岩心、地震剖面研究的基础上，做了几条代表性的联井进行对比，以期在平面上能反映沉积相带的变化或展布。下面对2条重点联井剖面进行描述。

第一条联井剖面是A-B区联井剖面(位置见图 9)。联井表明砂体发育，可对比性较强，发育的砂体大大多于C区，反映其物源区的供源能力的差异，渔山隆起的构造活动性大于海礁隆起的中南部(图 4)。

图  4  西湖凹陷花港组下段联井剖面图

Figure  4.  Well contrasts of the Huanggang Formation ib Xihu Depression

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第二条联井剖面是中央反转构造带联井剖面。联井表明中央反转构造带北部花港组下段上部砂体发育，较为连续，显示为一大物源；中央反转构造带中部花下段中部砂体发育，向上变细；中央反转构造带南部砂体分布复杂，同一相邻构造可对比性强，不同构造区别较大，整体砂体较为发育，可能反映了双向供源的特点。

2.2   花港组下段地震相分析

按照地震反射特征的差异，西湖凹陷花港组下段可划分为三类地震相：

Ⅰ类地震相为中频-中强振幅-较连续-杂乱相，代表沉积速率高，砂泥比高，是河流相的地震剖面特征。主要分布在凹陷的西斜坡、北部、东北部。某地震剖面过D井(位置见图 9)，这口井以大套叠置的河道复合体为特征。

Ⅱ类地震相为中频-中振幅-低连续-亚平行发散相，代表沉积速率高，砂泥比较高，是三角洲相的地震剖面特征。主要分布在西斜坡与凹陷过渡带、中央反转构造带、凹陷东南部。在西斜坡多口井钻遇了三角洲相。在凹陷的东部，由于东海陆架外缘隆起的存在，物源丰富，在花港组下段能见到三角洲的前积。

Ⅲ类地震相为中频-中强振幅-中好连续-平行席状相，反映沉积较为稳定，能量较低，砂泥比较低，为滨浅湖相沉积的地震剖面特征(图 5)。主要分布在凹陷中部、南部。

图  5  西湖凹陷花港组下段滨浅湖地震剖面特征

图中蓝框内地震相为中频-中强振幅-中好连续-平行席状相，处在凹陷的中心部位，反映沉积稳定，砂泥互层发育，为滨浅湖相沉积的地震剖面特征

Figure  5.  The seismic facies of the lower Huagang Formation in Xihu Depression

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2.3   花港组沉积环境背景与沉积相综合对比

经研究，认为花港组时期发育的三角洲具有浅水三角洲的特点，浅水三角洲是三角洲沉积体系的一种特殊的类型，它是指在构造稳定、水体浅、地形平缓部位形成的以分流河道砂体为主体的三角洲类型。通常浅水三角洲是在水体较浅和构造稳定的台地、陆表海或地形平缓、整体缓慢沉降的坳陷盆地条件下形成的^[19]。国内学者将大庆油田、鄂尔多斯盆地的主力储层段界定为浅水湖盆三角洲沉积, 讨论了该类湖盆水动力特征、三角洲模式及其控制因素^[20-27], 现今研究的热点地区包括美国、加拿大、中国、南非、土耳其等。西湖凹陷花港组发育浅水三角洲有以下5个方面的有利因素：

(1) 盆广坡缓古地形。西湖凹陷的面积有5.9万km²，呈一个北东—南西向的宽缓的碟状，平湖组是一套近海湖沼相的煤系地层的沉积，花港组是在平湖组沉积后经历填平补齐之后的沉积，古地貌地形更为平缓。

花港组沉积时期发育一个统一的大型坳陷型湖盆。通过简单的估算，湖盆面积约有3万km²，这个面积比现今中国陆相的湖盆面积都大，但是在地质历史时期，发育更大型的湖盆，比如松辽盆地的白垩系湖盆面积最大时有15万km²，鄂尔多斯盆地湖盆面积最大也接近10万km²，说明这样的大湖在地质历史时期存在过。通过构造演化剖面可以看出(图 6)，西湖凹陷花港组地势平坦，稳定沉降。

图  6  西湖凹陷构造演化剖面

Figure  6.  The tectonic evolution sections of Xihu Depression

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通过在西湖凹陷不同地区所截的3条地震剖面可以看出，花港组地层产状相当平缓，坡度极小(图 7)。而新疆玛湖凹陷的百口泉组和松辽盆地的三肇凹陷泉头组都有相似的特征，也发育典型的大规模的浅水三角洲。

图  7  西湖凹陷不同区域的花港组地震剖面

图中为西湖凹陷不同地区的3条地震剖面，花港组地层产状相当平缓，坡度极小

Figure  7.  The seismic profile of Huagang Formation in Xihu Depression

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(2) 温暖潮湿古气候。在西湖凹陷花港组下段是以陆生植屑为主，其中木质碎屑较多，其原始母质多为木质类(图 8)。植物群中耐温凉的松属占主要地位，水生植物菱属也很发育，属于温暖北亚热带气候。通过E井的地化指标也可以看出花港组沉积时期总体气候偏温湿，沉积物为陆源和陆源风化碎屑物。花港组时期元素的波动曲线显示，明显存有3个波峰和低谷的旋回，表明在花港组沉积时期至少有3次气候冷/暖的旋回。这种旋回性会影响物源的供应和湖平面的变化。当气候较为温暖湿润，由于风化剥蚀作用更为强烈，会提供更多的物源，湖平面也会随着水量的增加而上升；当气候变冷，随之会转为干燥，风化剥蚀作用减弱，物源减少，湖平面也会随着水量的减少而下降。

图  8  E井花港组下段沉积有机屑浓度和组分图示(据吴国瑄，2006)

Figure  8.  The seismic profile of Huagang Formation in Xihu Depression

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(3) 频繁多变湖平面。湖平面的变化可以引起多种指标的改变，其中氧化还原条件和古盐度可能与湖平面的变化联系更为紧密。Dypvik(1984)提出还原性环境Cu/Zn值增高，氧化环境则变低，且其比值不受成岩作用的影响，同时参考余素华提出的(Sr+Ba)/Rb和(Ni+Co+V)/Pb等指标，提出三项指标，第一项指标是Cu/Zn的比值，以0.3为界，大于0.3为强还原环境，小于0.3为弱还原环境；第二项指标是(Sr+Ba)/Rb的比值，以5.0为界，大于5.0为弱还原环境，小于5.0为强还原环境；第三项指标是(Ni+Co+V)/Pb，以6.0为界，大于6.0为强还原环境，小于6.0为弱还原环境；将以上三项指标作为讨论沉积环境还原程度的依据。通过多口井的测算，各个井所在水体的氧化还原指标不断变化，表明花港组时期湖水频繁多变。同时选取了S%、Cl%、Sr/Ba、V/Ni、Cu/Mg、Sr/Cu等6项指标作为古盐度恢复方法的主要判断标志，Mg、Al、Fe的含量作为辅助性指标。制定了下列指标：S%以10为界，大于10为咸水环境，小于10为淡水环境；Cl%以0.6为界，大于0.6为咸水环境，小于0.6为淡水环境；V/Ni以4.0为界，大于4.0为咸水环境，小于4.0为淡水环境；Sr/Cu以6.5为界，大于6.5为咸水环境，小于6.5为淡水环境；Sr/B以0.27为界，大于0.27为咸水环境，小于0.27为淡水环境；Cu/Mg以22为界，大于22为淡水环境，小于22为咸水环境。各个井的古盐度的变化曲线也可以指示湖平面的频繁多变。根据前人对西湖凹陷花港组层序地层划分结果显示:花港组一共发育两个长期基准面旋回，即两次较大范围湖侵^{[28, 29]}。

(4) 动荡极浅古水深。花港组整体表现为浅水沉积的特点：湖相泥岩颜色灰色、见浪成砂纹层理, 说明湖浪对砂体的改造起到重要的作用；骨架砂体以相互叠置水下分流河道砂体为主，缺乏河口坝；湖平面频繁升降，导致浅水湖盆大面积收缩与扩张，水上(褐色)与水下(灰色)沉积交替出现。

(5) 大河充足古物源。西湖凹陷东部是来自东海陆架外缘隆起的东部物源，这个隆起经恢复面积达十几万平方千米，能提供充足的物源，北部是来自福江凹陷的物源，西部是来自长江坳陷、海礁隆起、渔山低隆起的物源，共同向西湖凹陷这个持续沉降的坳陷汇聚，物源供应相当充足。发生于源、扇、三角洲、盆之间的充填机制制约了局部沉积体发育和各相的侧向迁移，而四者之间的充填平衡受制于多方面的因素^[30]，这里不再深入探讨。

在以上5个因素的共同作用下形成了西湖凹陷花港组的浅水三角洲。陆上浅水三角洲的例子很多，松辽盆地的泉头组、鄂尔多斯盆地的盒8段、准噶尔盆地的侏罗系都发育浅水三角洲，鄂尔多斯盆地的沉积背景与西湖较为类似，可与西湖进行对比，它也是大型的坳陷湖盆，大面积地发育三角洲前缘相，物源供应充足，南、北三角洲前缘砂体对冲，甚至可以连接起来。

2.4   西湖凹陷花港组下段沉积相

在单井、联井、地震相分析和综合利用重矿物、砂岩百分比含量等各种资料的基础上，编制了西湖凹陷花港组下段沉积相图(图 9)。

图  9  西湖凹陷花港组下段沉积相图

Figure  9.  Sedimentary facies of the Lower Huagang Formation in Xihu Depression

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花港组下段沉积之前，发生于始新世与渐新世之间的玉泉运动，使西湖凹陷发展出现了重大变革，构造应力场由前期的拉张应力场向挤压应力场转化，导致盆地(凹陷)由裂陷阶段向拗陷阶段转换。整个东海盆地均匀沉降，西湖凹陷呈东陡西缓、北高南低的北北东向的宽阔峡谷，东、西两侧的侧向水系向凹陷中部聚集，汇聚成沿北北东向的轴向水系向南推进。在活动大陆边缘的背景下，区域构造演化和古地貌共同控制沉积体系的发育和展布。

花港组下段沉积时期，主体为河流-三角洲-湖泊的沉积体系，东西北部物源同时作用，在凹陷的西斜坡、北部和东部，广泛发育河流相，根据沉积背景分析，西部为曲流河，北部为辫状河，在河流的前端发育三角洲的沉积，西部三角洲由于物源供应的量相对较少，平原和前缘推进相对较近，而北部的三角洲由于物源供应充足，形成沿中央反转构造带自北向南推进的前缘延伸较远的三角洲前缘沉积相，一直能推进到E构造，东南部也有一个大型三角洲发育，推进到A1-B1井区和I1-G1井区，整个凹陷由于物源供应相对充足，形成了三角洲前缘的对冲和连接，凹陷的其他部位发育滨浅湖相。

3.   结论

经研究首次编制了西湖凹陷花港组下段的区域沉积相图，西湖凹陷在花港组时期是中国近海一个大型的坳陷型的湖盆，主体为河流-三角洲-湖泊沉积体系，由于水浅，形成大型浅水三角洲，以三角洲前缘的水下分流河道复合体为特征，物源供应充足，汇聚成沿中央反转构造带推进的轴向物源。其大型坳陷性湖盆的沉积模式如图 10。坳陷湖盆大面积三角洲相的发育形成了西湖凹陷大面积展布的优质储层，沿中央反转构造带自北向南推进的轴向物源使得中央反转构造带成为西湖凹陷油气勘探获最新突破的领域，在这一领域还有一系列的大型构造是今后勘探的主攻方向和储量接替区。下一步的研究重点是通过地质-地球物理综合方法寻找优质储层发育区，在海上发现大中型油气田。

图  10  西湖凹陷花港组坳陷性湖盆沉积模式

Figure  10.  Sedimentary model of depression lake basin

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