陆相沉积学-第三章：湖泊体系

湖泊体系（LakeSystem）虽然现今大陆表面湖泊总面积仅250km2，占地球陆地面积的1.8%，我国仅有1％的陆地面积被湖水覆盖。但在中－新生代时期，湖泊非常发育，是油气聚集的重要场所，我国现已发现的石油绝大部分是湖泊成因（如大庆、胜利、辽河、大港等）。一.概况（Introduction)1.1湖泊沉积条件（SedimentaryConditions）a湖泊水体为淡水或为咸水，湖水密度比海水密度明显要小；b湖泊中无潮汐作用，波浪作用与湖平面变化对沉积作用的影响较小；c湖泊中波浪与沿岸流的规模与能量较小，浪基面较浅；d进入湖泊的河流多为季节性的或阵发性的河流，河流流程较短。e湖泊四周均有物源，湖盆内岩相变化快；海盆则发育单向物源，盆地内岩相稳定；f由于湖盆较小，气候对湖泊的沉积物类型、沉积作用及湖平面变化的影响较明显。1.2湖泊类型（TypesofLake）湖泊可以从成因、形态、湖水含盐度、沉积物供给、沉积充填样式的角度进行划分。1、按成因构造湖、火山湖、河成湖、冰川湖、风成湖等。2、按湖水含盐度淡水湖、微咸水湖、咸水湖、盐湖等3、按沉积物供给情况及气候条件干旱气候：内陆萨布哈（无陆源供给）；冲积扇—干盐湖（有陆源）。潮湿—半干旱气候：碎屑体—永久湖泊（有陆源）；沼泽—永久湖泊（无陆源）；碳酸盐岩与生物浅滩—浅湖（无陆源）。4、按湖泊大小小型湖泊：火山湖、河成湖、冰川湖、风成湖等大型湖泊：构造湖泊大型湖泊中发育良好的烃源岩，具有较好的油气勘探前景；一般，小型湖泊中烃源岩不发育，油气勘探前景不好。5、按湖盆的构造性质与沉积充填样式断陷湖泊(FaultLake)，断坳过渡湖泊(TransitionalLake)，坳陷湖泊(Down-warpedLake)按物源供给与气候条件分类1、陆源沉积的永久性湖泊；2、内源沉积的永久性湖泊（深水区沉积灰泥）；3、内源沉积的永久性湖泊（湖盆中心沉积腐泥）；4、永久性湖泊，边缘由沼泽组成；5、山麓冲积扇—干盐湖；6、内陆萨布哈（据Selley,1976）。二.沉积作用（Sedimentation）2.1物理作用湖泊与海洋水动力的主要区别是湖泊没有潮汐作用。湖泊水体的作用类型包括：湖浪（SurfaceWaves)、湖流（CurrentsinLake)与湖震（Seiches)。湖浪：风成浪，在浪基面（波长1/2的水深）之上的滨浅湖区较活跃，对湖岸、湖底及其它碎屑沉积体进行冲刷，并搬运沉积物，形成浪蚀湖岸、滨浅湖沙滩、沙嘴和障壁沙坝等。湖流：大规模、有规律流动的水体，有风成、河成、密度差等成因，以风成为主。风成湖流，以沿岸流为主，湖流强度与风速有关。河成湖流（河水穿流或吞吐流），携带沉积物的河水进入湖泊后，导致湖面的倾斜；河水与湖水的密度差、温度差产生层流、底流、重力流等。湖水分层，主要是由于温度差导致密度差而引发的环流。湖震：由于强风产生的压差或强气压差引起湖水的周期性震荡运动。湖震产生的水位差可达1m以上，是深部湖水的主要运动形式。风成湖流样式太湖1.5m深度湖流青海湖湖流顶托流型倒灌流型吞吐流型鄱阳湖的湖流形式图（据施成熙等，1989）河成湖流样式湖水分层及其引发的环流水体分层是湖泊体系的重要特征，在水体较深的湖泊中比较显著。表层水温度随季节变化产生密度分层，即上部为湖面温水层（表温层），下部为较冷的、密度较大的湖底静水层，这两者之间由温跃层隔开。另外，还存在盐度分层。河水穿流现象2.2化学作用化学作用包括淡水湖泊和咸水湖泊两部分。淡水湖主要发生低Mg碳酸盐矿物的沉淀（CarbonatePrecipitation)，如方解石及湖边的鲕粒。咸水湖泊主要是盐类矿物的沉淀(SalineMineralPrecipitation)和高Mg碳酸盐矿物的沉淀，如白云石和湖边的鲕粒。2.3生物作用生物骨架与碎片，如小型生物礁和生物碎屑浅滩等。三、沉积物分布（SedimentDistribution）3.1碎屑型湖泊的相带（GeomorphicDistribution）该类湖盆主要分布在潮湿气候、雨量充沛、地表径流发育的地区。1、滨浅湖相带位于洪水岸线与枯水岸线之间的地带，其宽度起决于洪水水位与枯水水位的水位差和滨浅湖带的坡度。砾石质湖岸：基岩湖岸，坡度陡，在湖浪、湖流的反复簸选下，能形成磨园程度和分选性非常好的砾石滩，在地层中呈透镜状出现。砾石层具叠瓦状结构，扁平砾石最大扁平面向湖心倾斜，最长轴多平行于岸线分布。沙质湖岸：迎风湖岸，湖浪、湖流作用明显，改造滨浅湖带沉积物和河流搬运来的沉积物，经过湖浪的反复冲刷，沉积物分选、磨圆好，可含植物碎片和动物化石碎片。沉积构造主要为各种类型的水流交错层理和波痕，常见潜穴。泥质湖岸：背风湖岸，坡度平缓或低洼湿地，发育富含有机质的泥岩和泥炭沉积。滩坝是湖滨浅水地带最常见的砂体类型。在断陷湖盆的微陷扩张期，湖泊面积大，湖岸地形平坦，浅水区所占面积大，滩坝砂体最为发育。此外围绕断陷湖盆中的古岛（古隆起、古潜山）亦可发育湖岸滩坝砂体，它们以透镜状及薄层席状砂的形式分布于古岛周围。砂质滩坝的砂质物质主要来源于附近的三角洲和扇三角洲等较大砂体，受岸流和波浪再搬运、再沉积形成。根据厚度和分布形态特点，滩坝砂体可进一步细分为：滩砂：厚度薄，一般小于1m，与浅水泥岩频繁互层，主要发育平行层理和低角度交错层理。滩砂分布面积大，呈较宽的条带或席状，平行与岸线分布。自然电位曲线呈较薄的指状。坝砂：泛指沙坝、沙嘴、障壁沙坝、障壁岛等，多呈长条状分布，与湖岸平行或相交，使得沙坝与湖岸之间出现局限的湖湾。坝砂的横剖面多为对称的透镜状或上倾尖灭状，岩性剖面为厚层砂岩与厚层泥岩互层，砂岩发育平行层理，低角度交错层理和浪成沙纹层理，常含磨园状泥砾和炭化植物屑。与滩砂比较，坝砂砂层层数较少，但厚度明显较大，一般为几m，甚至更厚。自然电位曲线以近漏斗型和箱型为主黄骅坳陷沙二段障壁沙坝－半封闭湖湾沉积层序（据孙永全，1986）2711.87m2670.58m张参1沙二段歧5－16井，滨岸砂坝相（2690.90m）主要由细砂岩夹纹层状泥岩和碳屑（镜煤化条带）组成，局部为中－粗砂岩，具有石英颗粒含量高、分选好、均一、纯净等特点，低角度交错层理、平行层理发育，常见植物茎化石，局部见较多腹足类、双壳类化石。钻井所见滨岸砂坝沉积连续，砂岩单层厚度大，是研究区的优质储集体类型。滨岸体系砂坝相2825.18m2820.88m庄66井沙三段滨岸砂坝相2811.84-2816.33m2821.22-2826.61m2、浅湖相带位于枯水水位与浪基面之间的地带，受波浪和湖流扰动，水体循环良好，氧气充足，透光性好，生物繁盛。岩性主要由浅灰、灰绿色泥岩与砂岩组成，在干旱带常见鲕粒灰岩和生物碎屑灰岩。三角洲、扇三角洲：位于河流入湖方向。浅滩：湖浪、湖流作用明显，发育生物浅滩和生物礁。湖湾：位于弯岸带或三角洲之间，发育细粒沉积物。3、半深湖－深湖相带位于浪基面之下，主要受湖流的影响，以泥质沉积物为主，富含浮游化石和有机质，可见菱铁矿和黄铁矿等自生矿物，夹透镜状砂体。深湖相2552.31-2557.50m张参1东二段包括浅湖、深湖两种沉积相类型。1.深湖相，由大套褐灰色水平层理－块状泥岩组成，质纯，含丰富的介形虫、双壳类和腹足类动物介壳和少量植物茎化石组成。2.浅湖相，由褐灰色水平层理泥岩、砂质泥岩组成，质纯，含少量的介形虫化石，局部见泥岩与白云质泥岩韵律互层。主要针对具有含油气远景的构造湖盆，分断陷湖盆和坳陷湖盆两种模式。1、断陷湖盆分3带：陡坡带，扇三角洲砂体、重力流砂体与深水泥岩；中央带，深水沉积，黑色、深灰色泥岩、油页岩与浊积砂岩；缓坡带，浅水泥岩、浅滩沙坝与三角洲砂体。2、坳陷湖盆滨浅湖带：主要物源方向—长轴方向发育三角洲砂体，短轴方向发育扇三角洲砂体；非物源方向—湖湾、浅滩与广泛的滨浅湖细粒沉积物。较深湖—深湖区：深水泥质岩与深水浊积岩。SteepzoneGentlezoneCenterzoneFDTBD:DeltaFD:FandeltaTB:TurbiditybodyCoarseclasticsedimentdistributioninfault-depressionopenlakebasinLakelevel（湖平面）D理想湖泊相模式与实际相分布对比理想湖泊分布样式：环带状分布模式（机械分异）湖岸—湖泊中心：砂砾岩带—砂岩带—沙质泥岩带—泥岩带3.2碳酸盐湖泊相带的划分及特点其岩相分带、层序结构与碎屑岩湖盆的诸多特征相似。碳酸盐湖泊不同于盐湖，它可以形成于干旱、半干旱气候区，也可形成于温带气候区，碳酸盐沉积主要发育在湖盆边缘的浅水地带，沉积类型有浅滩、生物礁、叠层石等。1、滨湖相：位于最高和最低湖水面之间的相带。发育泥坪－藻坪和岸滩两类沉积。泥坪－藻坪主要沉积泥晶灰（云）岩、纹层－波纹状叠层石藻灰（云）岩，可混入少量泥沙和生物碎屑，纹理、干裂和鸟眼构造常见。岸滩多见颗粒灰（云）岩，生物碎屑、内碎屑和藻类颗粒发育，并常有泥沙混入，可见块状、水平层和交错层理，储集性能较好。2、浅湖相：位于最低湖平面－浪基面之间的地带，主要发育湖湾亚相和浅滩－生物礁亚相沉积。湖湾亚相主要为含颗粒泥晶灰（云）岩，可含少量陆源碎屑、鲕粒、球粒、介形虫和腹足化石，水平层理和纹层。浅滩－生物礁亚相由于较强的湖浪和湖流作用，水体能量高、且水体清澈、阳光充足，适于生物生长。常见多种类型颗粒灰（云）岩和生物灰（云）岩，如鲕粒灰（云）岩、内碎屑灰（云）岩、介形虫灰（云）岩等，从而形成颗粒浅滩；如果藻类生物特别发育，可形成生物滩或生物礁。3、半深湖－深湖相：水体能量低，主要为泥晶灰（云）岩和泥灰（云）岩，常富含泥质、有机质、黄铁矿、硬石膏和天青石等非碳酸盐成分，含少量生物化石，多见水平层理和季节纹层，为较好的生油岩。1754.59m1580.44m旺36井沙一段生物滩1587.20m发育于沙一段，由灰白色、乳白色泥晶灰岩、白云质灰岩、生物（有孔虫等）灰岩、鲕粒灰岩、礁灰岩、内碎屑灰岩等碳酸岩沉积组成，局部见溶蚀塌陷构造，溶蚀孔、生物内模孔发育。3.3盐湖（及干盐湖）沉积相带及特征（SedimentDistributioninSalineWaterLake)盐湖以沉积蒸发岩矿物、并以硫酸盐和卤化物类矿物为特色。在干旱气候下，湖水蒸发量大于湖区降雨量、四周地表径流和地下水输入量时，湖水逐渐浓缩，盐度增高，达到某种盐类饱和度时便析出盐类：依次为碳酸盐类（方解石）－镁质碳酸盐类（白云石）和石膏（CaSO4.2H2O）－食盐（NaCl）－钾盐（化学分异）。盐湖沉积既可发育在湖盆发育的衰亡期，也可发育在深陷期。包括深水盐湖相、浅水盐湖和干盐湖三种相类型。1、深水盐湖相在我国东部如渤海湾盆地沙三段、沙四段和孔店组；南襄盆地核三段、江汉盆地潜江组皆有发育。非物源方向：泥坪含盐泥坪—盐坪—深水泥岩与盐层物源方向：冲积扇—泥坪含盐泥坪—深水泥岩与盐层盐湖沉积物（相）分布渤海湾盆地东营凹陷石盐分布面积800km2，累计厚度大于168m，单层最大厚度10.5m以上；石膏分布面积1900km2，累计厚度190m，单层最大厚度15.5m以上；钙芒硝累计厚度16m，杂卤石17层累计厚度14.5m。这些盐类在平面上呈同心环带状分布渤海湾盆地最南端的东濮凹陷下第三系厚7000m，从沙四段－沙一段下部盐类（石膏、石盐）沉积丰富，主要集中在沙三段和沙一段这两次湖盆的最大深陷期和扩张期，尤其以沙三段盐层累计厚度达1000m，含盐层系为石盐、石膏和暗色泥岩或钙质页岩及油页岩互层。据顾家裕（1986）计算，盐湖湖水深度可达175m。深水盐湖（断陷型）的沉积物分布陡坡带：冲积扇、扇三角洲与泥；中央带：深湖泥与盐层；缓坡带：生物丘、碳酸盐岩与泥坪。SteepzoneGentlezoneCenterzoneAF:AlluvialFanFD:FandeltaB:BiohermsC:CarbonateS:SaltsCarbonate,saltandcoarseclasticsedimentdistri