Natural Gas Geoscience >

2020 , Vol. 31 >Issue 4: 518 - 531

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.11.005

Distribution characteristics and stacking patterns of sandbodies in the continental lacustrine fan delta-beach dam system: A case study from submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Liuxi area, Raoyang Sag, Bohai Bay Basin

  • Chen-he ZHANG , 1, 2 ,
  • Jun-zheng HAN 3 ,
  • You-liang JI , 1, 2 ,
  • Yong ZHOU 1, 2 ,
  • Rui SU 4 ,
  • Shi-chao WANG 5 ,
  • Jun-xia YIN 5 ,
  • Su-hua ZHANG 5 ,
  • Lin TANG 1, 2 ,
  • Jin-xian LIU 1, 2
Expand
  • 1. College of Geosciences, China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249, China
  • 2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
  • 3. Development Department, PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu 062552, China
  • 4. Research Institute, PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu 062552, China
  • 5. No. 3 Oil Production Plant, PetroChina Huabei Oilfield Company, Hejian 062450, China

Received date: 2019-09-08

  Revised date: 2019-11-18

  Online published: 2020-04-26

Supported by

The National Natural Science Foundation of China(41672098)

Fold

Highlights

Based on the high resolution sequence stratigraphy theory, the sedimentary characteristics of the fan delta-beach dam system in the steep slope of the fault depression basin are identified by the comprehensive application of the core, logging, seismic and laboratory data. It discussed the controlling factors of the distribution of sand bodies in this area, and established the superposition model of sand bodies in the submember 3 upper of Shahejie Formation in Liuxi area. The results show that :(1) Underwater distributary channel, river mouse bar and beach bar sand bodies are the main sand bodies in the study area. (2) In the direction of the source, the width and depth of the underwater distributary channel in the fan delta are gradually reduced due to the slow topography. The variation of high frequency (level 4) lake level controls the progressive and regressive deposition of the fan delta and beach dam system, and the variation of higher frequency (level 5-6) lake level controls the superposition style and distribution rules of sand bodies in the sequence. (3) There are four types of vertical superposition modes of sand bodies in the study area, which are deep water channel superposition, river over bar superposition, isolated river superposition and river mouse bar-beach dam composite superposition.

Cite this article

Chen-he ZHANG , Jun-zheng HAN , You-liang JI , Yong ZHOU , Rui SU , Shi-chao WANG , Jun-xia YIN , Su-hua ZHANG , Lin TANG , Jin-xian LIU . Distribution characteristics and stacking patterns of sandbodies in the continental lacustrine fan delta-beach dam system: A case study from submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Liuxi area, Raoyang Sag, Bohai Bay Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2020 , 31(4) : 518 -531 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2019.11.005

0 引言

扇三角洲是发育于断陷盆地陡坡带的一套沉积体系，自HOLMES[1]于1965年提出后，至今已有数十年的历史，并于20世纪80年代初逐渐被我国学者关注。顾家裕[2]从影响因素、沉积特征与相标志3个方面出发，对我国东部扇三角洲进行了研究，认为我国东部新生代发育的扇三角洲主要受区域构造运动和气候控制。李从先等[3]从成因、层序变化、平面分布等方面分析了滦河地区海退时冲积扇与三角洲的成因联系。王寿庆[4]通过比较沉积学的方法建立了双河地区断陷湖盆扇三角洲的沉积模式。进入90年代后，我国学者先后在松辽、渤海湾、鄂尔多斯等盆地对扇三角洲沉积体系进行了识别，认为其具有较大的资源勘探潜力[5]。
近年来，有学者发现，在三角洲前缘，河口坝易被湖浪改造，形成平行岸线展布的滩坝砂体，垂向上不同类型砂体交织叠加，形成了复合型湖相三角洲—滩坝砂体的特殊结构[6,7,8]。研究发现，与正常三角洲前缘相比，在扇三角洲的前缘部位同样发育了呈条带状展布的滩坝砂体，其与扇三角洲构成了扇三角洲—滩坝体系。目前，对于这种体系发育的控制因素分析尚不全面，砂体的叠置模式尚不明确。故开展断陷盆地陡坡带扇三角洲—滩坝的沉积特征、控制因素与砂体叠置模式的研究是一个很有意义的科学问题。
本文研究以渤海湾盆地饶阳凹陷留西地区沙三上亚段为例，选取21口取心井，对其进行岩心观察，岩心取样105块，粒度分析40余块，应用钻井资料181口。根据岩心、测录井等资料对研究区扇三角洲相和滩坝相进行识别，确定砂体的展布特征并对砂体展布的控制因素进行探讨，在上述工作的基础上总结研究区砂体的叠置模式。本文研究完善了对留西地区沙三上亚段沉积体系的认识，丰富了对陆相断陷盆地砂体分布规律的认识，为研究区岩性油气藏的勘探开发提供了新思路。

1 区域地质概况

饶阳凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷中部，是冀中坳陷内最大的凹陷，也是油气最为富集、勘探程度最高的凹陷[9]。留西地区位于饶阳凹陷中央隆起带中南部，东以留路断层为界，西临大王庄东断层，面积约为260 km2，该区受留路断层和西南古斜坡控制，呈北东向延伸，北陡南缓、北高南低的鼻状构造，自北向南、自东向西超覆减薄（图1）[10,11]。
图1 饶阳凹陷留西地区构造位置[10,11]

Fig.1 Structural location map of Liuxi area in Raoyang Sag[10,11]

留西地区古近系自下而上依次发育孔店组、沙河街组和东营组，本文研究目的层段为沙三上亚段，该段自下而上分为3个油组，分别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ油组，Ⅰ、Ⅱ油组分别包括8个小层，Ⅲ油组包括5个小层，本文研究的重点油组为Ⅱ、Ⅲ油组。
沙三上亚段沉积早期，气候湿润，物源供给较为充足，在留路断层陡坡带一侧形成了一套扇三角洲沉积体系（图2）[12]。受地形坡度变缓影响，湖平面波动较为频繁，在扇三角洲前缘向湖一侧，河口砂坝砂体常被湖浪和沿岸流改造成席状砂和滩坝砂体[13,14,15,16,17]。在研究区这2种砂体可通过测井曲线形态和厚度变化进行了对比：席状砂厚度较薄，小于2 m，在平面上连续性较好，平行岸线呈条带状展布；滩坝砂体厚度略大，大于2 m，测井曲线多呈指形或不明显漏斗型，在研究区内发育较少，呈不规则窄带状孤立叠置分布。
图2 留西地区沙河街组A—A’剖面地震剖面（a）与沉积相(b)分布特征

Fig.2 Seismic profile（a） and sedimentary facies distribution(b) of A-A’ section of Shahejie Formation in Liuxi area

古近系沙河街组自下而上依次经历了断陷分割充填期（Es 4段）、断陷扩张深陷期（Es 3—Es 2段）和断陷抬升消亡期(Es 1段)，沙三上亚段处于断陷扩张深陷期（图3）[18]。
图3 留西地区沙河街组构造演化

Fig.3 Structure evolution diagram of Shahejie Formation in Liuxi area

2 扇三角洲和滩坝沉积特征

留西地区沙三上亚段整体为一套水进沉积序列，I油组主要发育滨浅湖沉积，Ⅱ油组和Ⅲ油组发育扇三角洲和湖相沉积。笔者在文献调研的基础上，综合岩心、测井及录井等资料，对研究区扇三角洲和湖相的沉积相标志进行了划分（表1，表2）。
表1 留西地区古近系沙三上亚段扇三角洲相亚相标志划分

Table 1 The classified division of fan delta subfacies in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Liuxi area

亚相 微相 岩性 层理 冲刷面 生物扰动 化石 测井曲线形态 接触关系

扇三角洲

平原

辫状分流

河道

 含砾砂岩，细砂岩 板状交错、波状、水平层理 有 未见 植物根 齿化箱型、钟型和复合钟型 突变
漫滩沼泽 紫红色泥岩，薄层炭质夹层 水平、块状层理 无 未见 无 平直基线

扇三角洲

前缘

水下分流

河道

 中细砂岩、粉砂岩 小型槽状、平行层理 有 未见 生物遗迹、植物茎叶碎片 箱型、复合箱型 突变

水下分流

河道间

 灰色细砂岩，浅灰色泥岩 水平层理 无 可见虫孔 未见 平直基线 渐变
河口砂坝 中细砂岩、粉砂岩 羽状交错、浪成波纹、水平层理，压扁及变形层理 无 可见虫孔 未见 漏斗型、复合漏斗型 渐变
席状砂 中细砂岩、粉砂岩 小型交错层理、波状层理 无 未见 未见 对称指型 渐变
表2 留西地区古近系沙三上亚段湖相亚相标志划分

Table 2 The classified division of lacustrine subfacies in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Liuxi area

亚相 湖平面位置 微相 岩性 构造 化石 分布 生物扰动 测井曲线形态
滨浅湖 洪水面与浪基面之间 滩坝 中细砂岩、粉砂岩 浪成交错、波状层理 生物遗迹 平行湖岸线 未见 不对称指型
浅湖泥 浅灰色泥岩 水平层理 未见 滩坝与河口砂坝之间 可见虫孔 平直基线
深湖—半深湖 风暴浪基面之下 浊积砂 块状细砂岩、泥灰岩 块状、细波状层理 未见 夹灰色泥岩之间 未见 钟型
深湖泥 深灰色泥岩、钙质页岩 水平层理、卷曲变形层理 植物炭屑 广泛分布 未见 平直基线

2.1　扇三角洲沉积特征

扇三角洲相在平面上发育齐全，垂向上特征明显，根据岩心、测井等资料，将其分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相。

2.1.1　扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原是扇三角洲的陆上部分，沉积环境主要为地势平坦的广大河口区，该亚相主要由辫状分流河道构成，在辫状分流河道之间发育漫滩沼泽微相。

2.1.1.1　辫状分流河道微相

辫状分流河道是扇三角洲平原的重要组成部分，研究区中较为少见。其河道底部冲刷起伏较大，自基底向上，易见大型槽状、板状等交错层理和平行层理，顶部被紫红色河漫泥岩覆盖，砂体在剖面上呈单期或多期叠置的完整旋回序列。测井曲线上可见 “二元结构”，呈齿化钟型或箱型[图4(a),图4(d)]。
图4 饶阳凹陷古近系沙三上亚段测井曲线类型

Fig.4 The style of logging curve in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

2.1.1.2　漫滩沼泽微相

漫滩沼泽也称河间洼地，常位于辫状分流河道间的低洼地带，植物繁茂时可形成沼泽沉积环境。其主要由水平纹层状粉砂、黏土岩组成，厚度较小，常见植物炭屑和生物扰动构造[图5(c)]。
图5 饶阳凹陷古近系沙三上亚段生物扰动构造岩心照片

(a)留17-50井，3 023.95 m，灰绿色泥岩中的水平虫孔；(b)留459井，3 150.50 m，深灰色砂岩中倾斜虫孔；(c)留17-50井，3 002.55 m，炭化植物碎屑

Fig.5 Core photographs of bioturbation structure in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

2.1.2　扇三角洲前缘亚相

在岸线与正常浪基面之间发育扇三角洲前缘亚相，受湖平面周期变化影响，本区水下分流河道较为发育，虫孔、生物遗迹等现象常见。

2.1.2.1　水下分流河道微相

水下分流河道是辫状河道的水下延伸部分，枯水期时，泥岩出露水面，河流冲刷底部泥岩形成冲刷泥砾（图6）。此外，受湖平面水进和水退影响，辫状河道极易冲蚀底部河口砂坝或滩坝，常发育于河口砂坝或滩坝之上。研究区水下分流河道砂体非常发育，以中、细砂岩为主，细砂岩中发育中小型槽状交错层理、块状层理、平行层理等[图7(c)，图7(e)]，顶部受波浪改造，常见波状层理，粒度概率曲线呈典型“两段式”[图8(a)]，测井曲线呈箱型、复合钟型[图4(f)]。
图6 饶阳凹陷古近系沙三上亚段磨圆较好的泥砾岩心照片

(a)留17-50井，3 013.90 m，灰绿色泥砾；(b)留17-6井，3 030.15 m，灰色泥砾；(c)留459井，3 086 m，灰绿色泥砾

Fig.6 Core photographs of well rounded boulder clay in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

图7 饶阳凹陷古近系沙三上亚段层理标志岩心照片

(a)留17-50井，3 080.90 m，冲洗交错层理；(b)留17-6井，3 007.00 m，波状层理；(c)留459井，3 110.10 m，槽状交错层理；(d)留17-6井，3 004.00 m，块状层理；(e)路46井，3 338.04 m，平行层理；(f)留451井，2 963.80 m，水平层理

Fig.7 Core photographs of bedding symbol in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

图8 饶阳凹陷古近系沙三上亚段粒度概率曲线

Fig.8 Grain size probability in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

2.1.2.2　水下分流河道间微相

在水下分流河道两侧，发育细砂、粉砂岩和灰绿色泥岩沉积。水下分流河道间水体安静，湖水退去时常暴露地表，受季节变化影响显著。粉砂岩、泥岩中发育水平层理[图7(f)]，偶见生物扰动构造[图5(a)]。

2.1.2.3　河口砂坝微相

水下分流河道向前延伸时，受湖水顶托，河流携带物快速堆积，在河口处形成河口砂坝。受河道冲蚀及波浪改造作用，河口砂坝常发育，分布局限多不完整，受季节性降雨影响，其内部常见泥质薄层及河水和波浪共同作用下形成的波状层理[图7(b)]，中、小型交错层理[图7(c)]；水体较浅时，岩层中可见与层面斜交的生物钻孔[图5(b)]、植物根系和生物遗迹化石，亦可见滑塌形成的变形层理。测井曲线呈漏斗型，向上渐变为箱型[图4(c)]。

2.1.2.4　前缘席状砂微相

在河口砂坝的前方，在波浪作用下，水下分流河道和河口砂坝常被改造成席状砂。砂体主要由分选较好的细砂、粉砂岩组成，厚度为0.5~1 m，呈带状分布，砂岩内部发育浪成砂纹层理和波状层理，测井曲线上主要呈对称“指型”分布。

2.1.3　前扇三角洲亚相

在扇三角洲前缘向盆地一侧的深水区域，发育前扇三角洲细粒沉积。前扇三角洲位于浪基面以下，水体安静，沉积物以灰色泥岩、泥质粉砂岩和钙质页岩为主，常见季节性水平纹层[图7(f)]和砂质透镜体。

2.2　滩坝沉积特征

扇三角洲前缘平行岸线一侧，常发育呈条带状展布的滩坝沉积，有时，波浪持续作用亦可形成厚层细砂岩滩坝。研究区滩坝砂厚一般为2~5 m，剖面上易见波状层理和小型槽状交错层理，少数岩心上可见冲洗交错层理[图7(a)]，岩心观察时可通过层理类型与河口砂坝进行区分。粒度分析发现，路44井3 134.83 m和留17-50井3 081.35 m处滩坝的粒度概率曲线分别呈一跳一悬夹过渡式和两跳一悬夹过渡式[图8(b)，图8(c)]，其曲线的样式可能与受波浪的淘洗作用有关。此外，测井资料显示，滩坝在测井曲线多为对称指型，有时呈齿化漏斗型[图4(b)，图4(e)]。

2.3　河口砂坝和滩坝相沉积特征对比

在沉积微相的识别过程中，存在一个重要的问题：即河口砂坝和滩坝的识别问题，准确识别微相对分析砂体展布特征和研究湖岸线的短期变化具有重要意义。通常情况下，河口砂坝和滩坝在岩性、分选磨圆和构造上较为相似，故其在岩心上不易区分，笔者结合粒度概率图累积曲线和测井曲线形态等资料对河口砂坝和滩坝相沉积特征进行了对比（表3），对比发现：①研究区粒度曲线主要包括两段式、一跳一悬夹过渡式和两跳一悬夹过渡式。两段式中，跳跃总体含量一般为40%~60%，斜率为50°~60°，分选中等，其代表水动力环境较为稳定，在研究区多为扇三角洲水下分流河道和河口砂坝沉积。而一跳一悬夹过渡式和两跳一悬夹过渡式其跳跃总体则由两个斜度段构成，其斜率的变化反映了河流入湖时波浪、沿岸流的改造作用，在研究区可识别为滩坝沉积[图8(b)，图8(c)]。②滩坝上易发育反映波浪作用的双向交错层理[图7(a)]，在测井曲线上，多呈不明显“漏斗型”和对称“指型”，而河口砂坝多呈典型“漏斗型”。综合以上特征，对研究区的河口砂坝和滩坝进行了识别。
表3 河口砂坝和滩坝相沉积特征对比

Table 3 Comparsion between estuary bar and beach bar depositional features

对比特征 河口砂坝 滩坝
岩性 砂岩、粉砂岩 砂岩为主
分选 中等 好
磨圆 次棱角—次圆 近圆
概率图 两段式 三段、三段夹过渡式
构造 槽状、波状交错层理，块状层理 冲洗交错层理，波状层理，垂直方向生物钻孔和植物根
测井曲线 典型漏斗、复合漏斗型 对称指型

3 砂体展布特征

根据砂体厚度统计、测井曲线形态，结合砂地比图与暗色泥岩等厚图，绘制了留西地区沙三上亚段砂厚图和沉积微相平面分布图[19]。研究发现，该区砂体主要包括水下分流河道、河口砂坝和滩坝砂体。笔者综合对比了Ⅱ、Ⅲ油组各小层的砂体展布特征，选取了Ⅱ油组4小层作为本次砂体展布特征研究的重点小层。
对Ⅱ-4小层砂体识别发现，一期砂体的形成包括2~3种不同类型的单砂体。以留458井为例，纵向上易见其测井曲线由3部分组成（图9），自上而下分别为顶部箱型、中部指型和底部漏斗型曲线，可分别识别为扇三角洲前缘单期水下分流河道、滩坝和河口砂坝沉积，且各类曲线所占比例相差不大。结合平面上砂厚分布显示（图9），顺物源方向，砂厚逐渐减薄，垂直物源方向，砂体横向展布连续，不同类型单砂体垂向叠置，构成了Ⅱ-4小层现有的砂体分布格局。平面上，扇三角洲分流河道呈树枝状展布，砂体自东南的献县凸起向留西凹槽不断进积，推进距离约为6 km。河口砂坝和滩坝平行于岸线，垂直物源方向呈条带状展布。对比Ⅱ-4小层沉积微相与砂厚分布发现：①该层砂体类型主要为河口砂坝和滩坝砂体，水下分流河道砂体相对较少。②单期河口砂坝厚度约为5 m，宽度为0.5~2 km，在研究区内广泛分布；在河口砂坝前方，易见呈孤立片状分布的滩坝砂体，单期滩坝厚度为2~5 m，宽度约为0.4 m。平面上，在留17-2井、留458井、路43-62井、路43-35井、留17-54井及留17-11井附近均可见小范围滩坝砂体，其受地形坡度影响多呈窄带状，分布局限，但向湖一侧其砂体分布范围略有扩大。垂向上，滩坝砂体常与河口砂坝交互叠置，构成河口砂坝—滩坝叠覆砂体（图9，图10）。③单期水下分流河道砂体呈SE—NW向展布，延伸较近，其平均厚度约为6 m，宽度为200~500 m（图10）。
图9 饶阳凹陷留西地区沙三上亚段Ⅱ-4小层砂厚(a)和沉积微相(b)分布

Fig.9 Distribution map of sand thickness(a) and sedimentary microfacies(b) of Ⅱ-4 small layer in the submember 3 upper of Liuxi area in Raoyang Sag

图10 饶阳凹陷过留17-3—留17-38—留17-48—留17-53—路43-28x—路43-13x—留83井连井砂体对比剖面（剖面位置见图9）

Fig.10 Sandbody correlated profile across Wells Liu17-3—Liu17-38—Liu17-48—Liu17-53—Lu43-28x—Lu43-13x—Liu83 in Raoyang Sag(profile location in Fig. 9)

4 讨论

4.1　砂体展布的控制因素

4.1.1　河流能量

河流能量对本区扇三角洲—滩坝体系砂体的形成影响较大，对其沉积体系的发育既有建设作用，也有破坏作用，主要体现在以下3方面。

4.1.1.1　河流侵蚀作用形成了新的可容纳空间，控制了扇三角洲—滩坝体系分流河道的形成

不同成因机制的河流侵蚀作用，控制了河道砂体的不同形态。研究区河流侵蚀作用以下蚀作用为主，侧蚀作用微弱。下蚀作用一般发生在冲积扇、冲积平原及扇三角洲平原上游部位，形成河道多为平直河，弯度较小。侧蚀作用常发生在扇三角洲平原下游和前缘部位，此时河流开始分叉，河道由平直辫状河向略微弯曲的辫状河过渡（图9，图11）。河道侵蚀作用形成了新的可容纳空间，为后期分流河道的形成与砂体的沉积提供了有利条件。
图11 饶阳凹陷留西地区沙三上亚段Ⅲ-5小层砂厚（a）和沉积微相分布(b)

Fig.11 Distribution map of sand thickness(a) and sedimentary microfacies(b) of Ⅲ-5 small layer in the submember 3 upper of Liuxi area in Raoyang Sag

4.1.1.2　河流能量决定了分流河道的宽度和延伸距离

沙三上亚段沉积早期，物源供给充足，湿润多雨的气候条件使得河流进积作用异常显著[13]。以Ⅲ⁃5为例，在冲积扇和冲积平原，其河流能量较强，分支河道的宽度大，为600~900 m，随着河流能量的减弱，河道的宽度和深度均逐渐减小，至扇三角洲前缘部位，分支河道的宽度变为200~400 m（图11），与Ⅱ-4小层相比，其宽度略较且延伸更远。

4.1.1.3　晚期分流河道对早期形成砂体的破坏作用

在小层发育的内部，受短期气候控制，湖平面常发生周期性波动[20,21,22]。当湖平面处于收缩期时，晚期分流河道会对早期形成的分流河道、河口砂坝和滩坝砂体进行破坏改造，形成深切河道或“坝上河”沉积。在Ⅱ-4小层内部，扇三角洲前缘向岸一侧，在留454井、留458井、留43-62井、留43-35井等附近均可见孤立分布的滩坝砂体，被后期分流河道冲刷破坏，沿岸方向发育残余砂体（图9）。

4.1.2　基准面位置的变化

沙三上亚段沉积时期, 不同级别的湖平面的变化, 对湖盆内部砂体充填和沉积存在不同的影响（图12）。通常情况下, 假设物源供给量一定, 则基准面位置的变化对扇三角洲—滩坝体系的影响主要体现在以下2个方面：
图12 饶阳凹陷沙三上亚段更高频次湖平面变化对砂体充填及岸线迁移的影响（据文献[20]修改）

Fig.12 Impact of higher-frequency lacustrine changes on sand body filling and shoreline migration in the submember 3 upper of Raoyang Sag （modified from Ref.[20]）

4.1.2.1　高频湖平面的变化控制了扇三角洲—滩坝体系的进积与退积

在高频（四级）层序发育过程中，周期性的湖平面升降，控制了扇三角洲—滩坝沉积体系的进积与退积。通过研究不同油组各小层的沉积微相与砂体展布，可大致确定了湖岸线的分布范围，在一定程度上可说明这一观点。例如，Ⅱ-4小层和Ⅲ-5小层分别发育在Ⅱ油组和Ⅲ油组沉积时期，其整体位于一个三级层序的湖侵体系域（图13）。对比两小层岸线位置发现，Ⅱ-4小层沉积时期，其岸线大致分布在路46井—留83井—留458井—留17-66井—留17-1井附近（图9）；Ⅲ-5小层沉积时期，研究区分流河道延伸较远，推测该时期岸线位于研究区与凹槽之间（图11）。对比不同时期岸线位置发现，沙三上亚段沉积时期，湖岸线位置逐渐向源区迁移，故高频湖平面的变化控制了岸线的迁移位置，从而控制了扇三角洲—滩坝体系的进积与退积。
图13 饶阳凹陷古近系沙三上亚段层序地层及沉积演化特征

Fig.13 Sequence stratigraphy characteristics and sedimentary evolution in the submember 3 upper of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang Sag

4.1.2.2　更高频次湖平面的变化控制了层序内部砂体的叠置样式与展布规律

在一个小层（大约20 m）的内部，发育了多期具有成因关系的单砂体，在小层砂体的演化过程中，更高频次湖平面的变化使得岸线发生不断迁移，控制了小层内部砂体的叠置样式和展布规律(图12)。Ⅱ-4小层沉积微相分析（图9）发现，该时期至少发育了2期平行于岸线展布的滩坝砂体，分别指示了在留83井、路43-35x井、留17-54井、留17-11井和路43-62井、路43-24x井、留454井、留17-2井附近的2期湖岸线位置。垂向上，不同成因类型砂体相互叠置，发育“坝上河”和“河口砂坝—滩坝叠覆”等砂体叠置样式（图10）。

4.2　砂体叠置模式及分布范围

4.2.1　砂体叠置模式

在准层序(小层)的形成过程中，一期完整的准层序包括早期湖泛和收缩期2个阶段，在湖平面变化的不同阶段，随着可容纳空间的不断变化，受湖浪改造和河流进积作用影响，不同类型的砂体在空间上表现出了不同的叠置样式[23,24,25]。基于不同级次的地层单元，通过对留西地区沙三上亚段扇三角洲—滩坝体系的研究，总结了4种砂体叠置模式，分别为孤立河道叠置[图14(b)中①砂体]、河口砂坝—滩坝复合叠置[图14(b)中②砂体]、深切河道叠置[图14(b)中③砂体]、坝上河叠置[图14(b)中④砂体]。
图14 留西地区沙三上亚段扇三角洲—滩坝沉积体系内部层序演化和砂体叠置模式

Fig.14 Sequence evolution and sand body superposition model of fan delta-beach bar sedimentary system in the submember 3 upper of Liuxi area

在早期湖泛阶段，湖平面升高，可容纳空间逐渐增大，此时，分流河道进入湖后已被浅湖相泥岩覆盖，垂向上多发育孤立河道叠置。在湖侵稳定时期，河道进积作用减弱，湖浪和沿岸流对早期形成的河道和河口砂坝改造作用最为显著，部分水下分流河道和河口砂坝砂体被沿岸流改造形成滩坝，坝体侧向迁移，垂向上发育河口砂坝—滩坝复合叠置。至收缩阶段，湖域面积减小，晚期分流河道切叠于早期形成的河口砂坝或滩坝之外，形成“坝上河”叠置。近源侧，河道进积作用较强之上，晚期分流河道切叠于早期河道之上，形成深切河道叠置。

4.2.2　不同类型砂体分布范围

对不同层位不同剖面空间解剖发现，同一层位不同剖面上发育2~3种砂体叠置类型，顺物源方向上，不同类型的砂体随物源的变化在横向上呈现了一定的分布规律。笔者以Es 3 SⅡ-4和Es 3 SⅡ-5小层顺物源剖面（图15）为例对砂体叠置样式的变化进行说明。近源测，砂体叠置样式以深切河道叠置为主，测井曲线多复合呈箱型，砂体厚度较大。远离物源方向，砂体叠置样式逐渐变为孤立河道叠置和坝上河叠置，至扇三角洲前缘，砂体厚度减薄，测井曲线多呈指型和漏斗型，垂向上滩坝砂体和河口砂坝复合叠加，构成河口砂坝—滩坝复合叠置。
图15 饶阳凹陷过留17-101井—留454井—留17-47井—留17-50井—留17-55井连井砂体对比剖面（剖面位置见图9）

Fig.15 Sandbody correlated profile across Wells Liu17-101⁃Liu454⁃Liu17-47⁃Liu17-50⁃Liu17-55 in Raoyang Sag (profile location in Fig.9)

5 结论

（1）留西地区沙三上亚段沉积时期，气候湿润，湖平面变化频繁，为陡坡带扇三角洲—滩坝体系的发育提供了有利的沉积条件。在该体系演化过程中，受河流进积与波浪改造作用影响，水下分流河道、河口砂坝和滩坝为研究区主要的砂体类型。
（2）平面上，分流河道顺物源呈树枝状展布，河口砂坝与滩坝呈条带状平行岸线分布；垂向上, 不同成因的砂体交切叠置，形成多种类型的“复合砂体”。
（3）在扇三角洲—滩坝体系的发育过程中，河道侵蚀作用控制了研究区分流河道体系的形成，波浪淘洗控制了河口砂坝和滩坝的展布范围。在高频层序的内部，更高频次湖平面的变化控制了内部砂体的叠置样式与展布规律。
（4）一期准层序的发育包括早期湖泛和收缩期2个阶段，在高频层序发育的不同阶段，研究区不同类型的砂体叠置模式主要有4种，分别为深切河道叠置、“坝上河”叠置、孤立河道叠置及河口砂坝—滩坝复合叠置。近源侧，砂体叠置以深切河道叠置为主，随着远源距离的增加，深切河道叠置逐渐变为孤立河道叠置和“坝上河”叠置，至扇三角洲前缘，砂体的叠置为河口砂坝—滩坝复合叠置。

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