新書推薦：湖盆極淺水三角洲沉積體系與油氣成藏——以渤海海域新近系為例

本書通過總結渤海海域新近系典型拗陷湖盆萎縮期極淺水三角洲體系的研究成果，形成了極淺水三角洲沉積特征、沉積充填過程古環境響應等理論和淺水沉積古水深定量恢復、古湖泊重建、砂分散體系半定量刻畫等技術，該系列理論和技術體系在渤海海域新近系的油氣勘探中發揮了巨大的作用，對國內外其他類似盆地的充填動力學分析和油氣勘探也有較好的應用前景和推廣價值。本書內容包括渤海海域新近系高分辨率層序地層學、極淺水三角洲形成的古地理條件、極淺水三角洲及其伴生相的沉積特征與相序演化、拗陷盆地古湖泊單元及其沉積差異對比、現代湖泊極淺水三角洲沉積類比、極淺水三角洲沉積過程物理模擬、極淺水三角洲大面積砂的控制作用與發育模式、極淺水三角洲大面積巖性圈閉的形成條件以及巖性油氣藏勘探實例分析等。

前 言

自2000年以來，作者帶領團隊一直致力于渤海海域新近系淺層油氣勘探，經過近二十多年鍥而不舍的深化研究，提出了渤海海域新近系“極淺水三角洲”的概念，形成了關于深時極淺水三角洲的沉積特征、沉積相序、動力學背景以及大面積砂體富集機制的工業化應用等推薦做法，持續在國內外發表了一些文章，一直想撰寫一本與渤海海域極淺水三角洲體系和油氣成藏相關的專著，以便供沉積學界和石油地質同行參考和研討，也可以作為高校相關專業研究生教學的參考。然而，多年來，每次提筆之時都深感自身學術功底不足、水平有限，遲遲未能完成這一夙愿。鑒于渤海海域油氣勘探的迫切需要，加之師長和同行的積極鼓勵和支持，才使作者敢于開始積極籌備和編寫工作，并組織渤海沉積研究團隊的骨干學者和長期合作的中國地質大學（北京）劉豪教授團隊一起參與這項編寫工作，因此本書是集體智慧的結晶。

與傳統的Gilbert型三角洲不同，淺水三角洲通常具有以分流河道砂體為主、河口壩厚度較薄甚至不發育、前緣相帶十分寬廣和砂體具條帶等特征。受平緩地貌、較淺的水體、古氣候、沉積物供給以及可容空間大小等綜合影響，導致多期淺水三角洲前緣相帶與河湖交互帶砂體疊置發育且成為最有利的油氣富集層之一。淺水三角洲的獨特沉積相類型和重要的油氣資源意義，使其在國內外沉積學界和石油地質領域受到廣泛關注并作為研究熱點。

“淺水三角洲”這一概念最早由Fisk等（1954）提出，通常指的是在水體較淺和構造相對穩定的臺地和陸表海，或者地形平緩、整體緩慢沉降的內陸拗陷盆地中形成的、以分流河道（水上和水下）為骨架砂體的河控三角洲（Fisk，1961；Donaldson，1974；Coleman，1988；Postma，1990；Plink-Bj?rklund，2020）。國外關于淺水三角洲的研究多以現代沉積為主，而國內學者主要聚焦于深時淺水湖盆。在我國松遼、鄂爾多斯、四川、渤海灣等盆地中都發現淺水三角洲沉積，許多學者結合地球物理、鉆測井及巖心等資料，在淺水三角洲的沉積特征、沉積模式、沉積動力學以及對油氣成藏的控制作用等方面開展了大量研究（如，呂曉光等，1999；韓曉東等，2000；代黎明等，2007；武富禮等，2004；朱偉林等，2008；劉柳紅等，2009；張昌民等，2010；Zou et al.，2010；Alonso-Zarza et al.，2011；Li et al.，2014；Zhu et al.，2017；Liu et al.，2018；Tian et al.，2019；Feng et al.，2021；Zhang et al.，2021）。通過對現代沉積和深時盆地的研究，人們對淺水三角洲沉積特征和內部構成基本達成共識。但是，國際沉積學界對界定和判斷深時淺水三角洲沉積的成因依據依然存在諸多爭議，越來越多的研究認為古環境，特別是盆地古水深，是判斷淺水三角洲存在的重要依據之一（Nichols，2005；Alonso-Zarza et al.，2009；North and Davidson，2012；Liu et al.，2016b；Zhu et al.，2017；Tian et al.，2019；Feng et al.，2021；Zhang et al.，2021）。同時，有關淺水三角洲沉積的控制作用、沉積動力學過程及沉積模式也越來越多地被關注。大量研究表明，淺水三角洲的沉積與形成過程受平緩地貌、氣候、物源供給通量、相對湖平面以及可容空間等綜合影響（Postma，1995；Kroonenberg et al.，1997；Syvitski et al.，2005；Grenfell et al.，2014；Ambrosetti et al.，2017；Winsemann et al.，2021），而平緩的沉積地貌、淺水環境、流體性質（如非限定流、河道化流）、搬運機制（如摩擦主導）及波浪改造等是分流河道形成類型（如席狀化、河道化）、分布范圍及規模的重要控制因素（Nichols，2005；Nichols and Fisher，2007；Fisher et al.，2007）。其中，氣候變化導致的降雨和蒸發控制了湖平面頻繁波動和沉積物通量改變，古氣候和古水深波動則是可容空間變化的主要內因。前人大量關于淺水三角洲沉積特征、發育過程等的研究為我們了解這一特殊沉積相類型及其油氣資源意義提供了十分重要的窗口。關于淺水沉積的控制因素的探討，也必將引起更多學者的關注。盡管如此，前人的研究成果給予了我們更為深入的探索空間：①淺水三角洲形成的古地貌、古物源、古氣候和古水深等古地理條件亟須系統性研究，特別是在定量古水深恢復基礎之上的古湖泊重塑等方面的分析，這不僅僅是長期以來深時盆地古環境研究的難題，而且也是淺水湖盆古地理重建過程中十分重要的課題；②有關淺水湖盆的“河湖”之爭一直存在，開展古氣候驅動下古湖泊演化與沉積記錄之間內在聯系的研究，為進一步揭示淺水湖盆各相帶的差異沉積過程提供十分重要的基礎；③一直以來，有關淺水湖泊大面積砂體富集程度的古環境控制作用等方面的研究依然十分薄弱，通過現代淺水湖泊系統性類比、河湖交互背景下水槽模擬實驗等手段和方法，闡明淺水三角洲大面積砂發育特征，揭示其形成的動力學背景和控制作用，為進一步大面積巖性油氣藏勘探提供重要的理論支撐。

渤海海域新生代盆地是在華北克拉通基底之上發育起來的多旋回裂谷盆地。進入新生代，西太平洋板塊持續俯沖效應持續顯現，渤海海域形成了受控于地幔隆升伸展、郯廬走滑拉分、板塊遠程碰撞的多動力源的區域地質背景，走滑拉分與伸展斷陷兩種構造應力體制在渤海相互疊加干涉，形成了構造極其復雜的陸相盆地。至新近紀，渤海灣盆地進入熱沉降階段，地幔熱隆起引發的拉張作用幾近消失，板塊活動引發的右旋走滑作用占據主導地位，走滑應力與拉張應力配比更加懸殊，正斷層活動不明顯，局部拉張活動也是由走滑作用派生而來，因此斷層垂向活動性并不明顯。差異的構造活動導致了渤海海域新近系發育廣泛，盆地具有明顯的構造穩定、盆大坡緩的特征，為以河控三角洲為主的淺水沉積體系的發育提供了良好的地質背景。

20世紀，在渤海油田針對新近系淺層的油氣勘探進行了大規模的勘探活動，但受資料和理論認識的限制，2000年前，人們普遍認為新近系發育河流相沉積，基于河流相中單一河道砂控制下的油氣田規模較小。2000年后，隨著油氣勘探程度不斷提高和新資料的不斷獲取，河流相概念已經不能合理地解釋油藏發育的地質條件，在對巖心、電測曲線、古生物和地球物理等資料重新認識的基礎上，認為渤海海域新近系明化鎮組存在廣泛分布的大型淺水湖泊和淺水三角洲。相對于國內外其他類似盆地，渤海海域新近系的沉積體系具有自身特色，主要體現在：①湖盆水體更淺，岸線遷移頻繁，古湖岸帶發育，并將河控三角洲定義為極淺水三角洲；②發育河流、河湖交互和極淺水三角洲多類型沉積體系或沉積相帶，其中極淺水三角洲以分流河道為主，河口壩不發育，具有明顯的不連續的垂向沉積層序；③不同相帶的沉積相判識標志難度大，特別是在水淺、古湖岸線頻繁進退的大背景下，水下分流河道與陸上河道特征相似，易于混淆；④受古氣候變遷、湖平面波動、多物源供給和匯聚條件差異變化等的共同影響，在河湖交互帶最易于形成大面積砂。上述有關認識為渤海海域新近系油氣勘探取得新突破奠定了重要基礎。

特別是近年來，作者所帶領的團隊對渤海新近系沉積層序、湖盆動力學背景以及大面積砂體富集機制開展了十多年的持續攻關，在新近系明化鎮組極淺水三角洲沉積相序及拗陷湖盆多類型沉積體系分析、古水深的定量恢復與古地理條件系統重建、多地質因素結合下古氣候變遷-湖平面波動對極淺水三角洲沉積記錄的控制作用、大面積砂體富集的成因機制及砂分散體系發育模式等方面做了深入的研究，形成了深時拗陷湖盆萎縮期極淺水三角洲較為完善的理論體系，并在古湖泊體系中有關古水深、古地貌、古氣候恢復以及大面積砂刻畫技術等方面建立了工業化應用工作流程，在渤海油田油氣勘探中取得了良好的效果，成功指導了渤海油田新近系墾利6-1等多個億噸級油田的發現，為渤海油田的增儲上產做出了重要貢獻。

本書是對以渤海海域新近系為典型代表的極淺水三角洲沉積體系與油氣成藏等方面的全面、系統總結的專著，集中了多年來參與渤海淺層研究的全體人員的智慧和辛勤勞動。本書由徐長貴構思，共分9章，前言由徐長貴執筆；第1章淺水三角洲研究概述，由徐長貴、劉豪、趙春晨執筆；第2章渤海海域新近系沉積地質背景，由徐長貴、杜曉峰、劉豪、徐偉執筆；第3章渤海海域新近系層序地層格架，由劉豪、趙春晨、杜曉峰、孟俊執筆；第4章極淺水三角洲形成的古地理條件和特征，由徐長貴、杜曉峰、劉豪、趙春晨、孟俊執筆；第5章極淺水三角洲沉積相標志與沉積相序特征，由徐長貴、杜曉峰、劉豪、孟俊、郝詩濛執筆；第6章現代淺水三角洲沉積類比與水槽模擬實驗分析，由杜曉峰、徐長貴、劉豪執筆；第7章渤海海域極淺水三角洲大面積砂體形成的控制作用，由徐長貴、杜曉峰、劉豪、趙春晨執筆；第8章大面積巖性圈閉的形成條件分析，由杜曉峰、徐長貴、黃曉波、徐偉執筆；第9章渤海新近系大面積巖性油氣藏勘探實例與潛力分析，由杜曉峰、徐長貴、黃曉波、徐偉執筆。全書稿由徐長貴、杜曉峰、劉豪統編，并由徐長貴最后審定。本書編寫過程中還得到了呂丁友、楊海風、郭濤等同志的支持和幫助，在此一并表示感謝！

未來，隨著勘探程度的不斷提高以及對油氣資源需求的不斷增長，淺層和與淺水三角洲、河湖交互體系相關聯的巖性油氣藏是下一步儲量增長的重要領域之一。渤海海域新近系勘探對大面積砂體發育的控制作用、可預測的理論模式的需求會越來越迫切，本書介紹的渤海海域新近系極淺水三角洲沉積體系與油氣成藏理論將發揮越來越重要的作用，在為渤海海域新近系油氣藏勘探提供重要保障和支持的同時，對其他類似盆地的油氣勘探也有較好應用前景和推廣價值。

淺水三角洲體系不僅僅是國際沉積學研究的熱點，也是一項多學科交叉的重大課題，本書是以渤海海域新近系為例對極淺水三角洲相關理論和技術方法的系統總結，僅僅是深時淺水湖泊沉積體系研究的一個開端，希望能起到拋磚引玉的作用。由于時間和水平有限，書中難免有不足之處，敬請廣大讀者批評指正。

徐長貴

2023年6月于北京

作者簡介

徐長貴，1971年出生，江西景德鎮人。現為中國海洋石油有限公司總地質師，教授級高級工程師，中國海洋石油集團有限公司首席科學家，國務院政府特殊津貼專家。長期致力于我國海洋油氣地質基礎理論研究與勘探實踐，先后承擔了“十五”重點攻關課題《渤海下第三系油氣勘探地質評價技術》、“十三五”國家重大專項《渤海海域勘探新領域及關鍵技術研究》、十四五全國油氣資源評價海域項目、中海油重大科技攻關項目《南海大中型天然氣田形成條件、勘探潛力與突破方向》等重大課題。獲得國家科技進步獎一等獎1項、二等獎2項和省部級科技進步特等獎2項、一等獎6項，入選國家科技創新領軍人才、國家百千萬人才工程“有突出貢獻中青年專家”、海南省千人專項人才、中國地質學會會士、中國石油學會會士，獲李四光地質科學獎科研獎和全國勞動模范等榮譽稱號。第一發明人授權國家發明專利8件，出版專著5部，發表第一作者學術論文62篇，其中SCI、EI收錄32篇，包括7篇中國知網高被引論文和3篇中國精品科技期刊頂尖學術論文。

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本書可供高等院校地質學、資源勘查、石油工程、海洋科學等相關專業教師和學生參考，也可供從事油氣地質勘探與開發技術人員參考。

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本文摘自科學出版社2025年7月出版《湖盆極淺水三角洲沉積體系與油氣成藏——以渤海海域新近系為例》一書，內容有刪節。標題為編者所加。

（本文編輯：孟美岑mengmeicen@cspm.com.cn）

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