新书推荐：湖盆极浅水三角洲沉积体系与油气成藏——以渤海海域新近系为例|三角洲|油气|浅水|湖盆|盆地

本书通过总结渤海海域新近系典型拗陷湖盆萎缩期极浅水三角洲体系的研究成果，形成了极浅水三角洲沉积特征、沉积充填过程古环境响应等理论和浅水沉积古水深定量恢复、古湖泊重建、砂分散体系半定量刻画等技术，该系列理论和技术体系在渤海海域新近系的油气勘探中发挥了巨大的作用，对国内外其他类似盆地的充填动力学分析和油气勘探也有较好的应用前景和推广价值。本书内容包括渤海海域新近系高分辨率层序地层学、极浅水三角洲形成的古地理条件、极浅水三角洲及其伴生相的沉积特征与相序演化、拗陷盆地古湖泊单元及其沉积差异对比、现代湖泊极浅水三角洲沉积类比、极浅水三角洲沉积过程物理模拟、极浅水三角洲大面积砂的控制作用与发育模式、极浅水三角洲大面积岩性圈闭的形成条件以及岩性油气藏勘探实例分析等。

前言

自2000年以来，作者带领团队一直致力于渤海海域新近系浅层油气勘探，经过近二十多年锲而不舍的深化研究，提出了渤海海域新近系“极浅水三角洲”的概念，形成了关于深时极浅水三角洲的沉积特征、沉积相序、动力学背景以及大面积砂体富集机制的工业化应用等推荐做法，持续在国内外发表了一些文章，一直想撰写一本与渤海海域极浅水三角洲体系和油气成藏相关的专著，以便供沉积学界和石油地质同行参考和研讨，也可以作为高校相关专业研究生教学的参考。然而，多年来，每次提笔之时都深感自身学术功底不足、水平有限，迟迟未能完成这一夙愿。鉴于渤海海域油气勘探的迫切需要，加之师长和同行的积极鼓励和支持，才使作者敢于开始积极筹备和编写工作，并组织渤海沉积研究团队的骨干学者和长期合作的中国地质大学（北京）刘豪教授团队一起参与这项编写工作，因此本书是集体智慧的结晶。

与传统的Gilbert型三角洲不同，浅水三角洲通常具有以分流河道砂体为主、河口坝厚度较薄甚至不发育、前缘相带十分宽广和砂体具条带等特征。受平缓地貌、较浅的水体、古气候、沉积物供给以及可容空间大小等综合影响，导致多期浅水三角洲前缘相带与河湖交互带砂体叠置发育且成为最有利的油气富集层之一。浅水三角洲的独特沉积相类型和重要的油气资源意义，使其在国内外沉积学界和石油地质领域受到广泛关注并作为研究热点。

“浅水三角洲”这一概念最早由Fisk等（1954）提出，通常指的是在水体较浅和构造相对稳定的台地和陆表海，或者地形平缓、整体缓慢沉降的内陆拗陷盆地中形成的、以分流河道（水上和水下）为骨架砂体的河控三角洲（Fisk，1961；Donaldson，1974；Coleman，1988；Postma，1990；Plink-Björklund，2020）。国外关于浅水三角洲的研究多以现代沉积为主，而国内学者主要聚焦于深时浅水湖盆。在我国松辽、鄂尔多斯、四川、渤海湾等盆地中都发现浅水三角洲沉积，许多学者结合地球物理、钻测井及岩心等资料，在浅水三角洲的沉积特征、沉积模式、沉积动力学以及对油气成藏的控制作用等方面开展了大量研究（如，吕晓光等，1999；韩晓东等，2000；代黎明等，2007；武富礼等，2004；朱伟林等，2008；刘柳红等，2009；张昌民等，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）。通过对现代沉积和深时盆地的研究，人们对浅水三角洲沉积特征和内部构成基本达成共识。但是，国际沉积学界对界定和判断深时浅水三角洲沉积的成因依据依然存在诸多争议，越来越多的研究认为古环境，特别是盆地古水深，是判断浅水三角洲存在的重要依据之一（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）。同时，有关浅水三角洲沉积的控制作用、沉积动力学过程及沉积模式也越来越多地被关注。大量研究表明，浅水三角洲的沉积与形成过程受平缓地貌、气候、物源供给通量、相对湖平面以及可容空间等综合影响（Postma，1995；Kroonenberg et al.，1997；Syvitski et al.，2005；Grenfell et al.，2014；Ambrosetti et al.，2017；Winsemann et al.，2021），而平缓的沉积地貌、浅水环境、流体性质（如非限定流、河道化流）、搬运机制（如摩擦主导）及波浪改造等是分流河道形成类型（如席状化、河道化）、分布范围及规模的重要控制因素（Nichols，2005；Nichols and Fisher，2007；Fisher et al.，2007）。其中，气候变化导致的降雨和蒸发控制了湖平面频繁波动和沉积物通量改变，古气候和古水深波动则是可容空间变化的主要内因。前人大量关于浅水三角洲沉积特征、发育过程等的研究为我们了解这一特殊沉积相类型及其油气资源意义提供了十分重要的窗口。关于浅水沉积的控制因素的探讨，也必将引起更多学者的关注。尽管如此，前人的研究成果给予了我们更为深入的探索空间：①浅水三角洲形成的古地貌、古物源、古气候和古水深等古地理条件亟须系统性研究，特别是在定量古水深恢复基础之上的古湖泊重塑等方面的分析，这不仅仅是长期以来深时盆地古环境研究的难题，而且也是浅水湖盆古地理重建过程中十分重要的课题；②有关浅水湖盆的“河湖”之争一直存在，开展古气候驱动下古湖泊演化与沉积记录之间内在联系的研究，为进一步揭示浅水湖盆各相带的差异沉积过程提供十分重要的基础；③一直以来，有关浅水湖泊大面积砂体富集程度的古环境控制作用等方面的研究依然十分薄弱，通过现代浅水湖泊系统性类比、河湖交互背景下水槽模拟实验等手段和方法，阐明浅水三角洲大面积砂发育特征，揭示其形成的动力学背景和控制作用，为进一步大面积岩性油气藏勘探提供重要的理论支撑。

渤海海域新生代盆地是在华北克拉通基底之上发育起来的多旋回裂谷盆地。进入新生代，西太平洋板块持续俯冲效应持续显现，渤海海域形成了受控于地幔隆升伸展、郯庐走滑拉分、板块远程碰撞的多动力源的区域地质背景，走滑拉分与伸展断陷两种构造应力体制在渤海相互叠加干涉，形成了构造极其复杂的陆相盆地。至新近纪，渤海湾盆地进入热沉降阶段，地幔热隆起引发的拉张作用几近消失，板块活动引发的右旋走滑作用占据主导地位，走滑应力与拉张应力配比更加悬殊，正断层活动不明显，局部拉张活动也是由走滑作用派生而来，因此断层垂向活动性并不明显。差异的构造活动导致了渤海海域新近系发育广泛，盆地具有明显的构造稳定、盆大坡缓的特征，为以河控三角洲为主的浅水沉积体系的发育提供了良好的地质背景。

20世纪，在渤海油田针对新近系浅层的油气勘探进行了大规模的勘探活动，但受资料和理论认识的限制，2000年前，人们普遍认为新近系发育河流相沉积，基于河流相中单一河道砂控制下的油气田规模较小。2000年后，随着油气勘探程度不断提高和新资料的不断获取，河流相概念已经不能合理地解释油藏发育的地质条件，在对岩心、电测曲线、古生物和地球物理等资料重新认识的基础上，认为渤海海域新近系明化镇组存在广泛分布的大型浅水湖泊和浅水三角洲。相对于国内外其他类似盆地，渤海海域新近系的沉积体系具有自身特色，主要体现在：①湖盆水体更浅，岸线迁移频繁，古湖岸带发育，并将河控三角洲定义为极浅水三角洲；②发育河流、河湖交互和极浅水三角洲多类型沉积体系或沉积相带，其中极浅水三角洲以分流河道为主，河口坝不发育，具有明显的不连续的垂向沉积层序；③不同相带的沉积相判识标志难度大，特别是在水浅、古湖岸线频繁进退的大背景下，水下分流河道与陆上河道特征相似，易于混淆；④受古气候变迁、湖平面波动、多物源供给和汇聚条件差异变化等的共同影响，在河湖交互带最易于形成大面积砂。上述有关认识为渤海海域新近系油气勘探取得新突破奠定了重要基础。

特别是近年来，作者所带领的团队对渤海新近系沉积层序、湖盆动力学背景以及大面积砂体富集机制开展了十多年的持续攻关，在新近系明化镇组极浅水三角洲沉积相序及拗陷湖盆多类型沉积体系分析、古水深的定量恢复与古地理条件系统重建、多地质因素结合下古气候变迁-湖平面波动对极浅水三角洲沉积记录的控制作用、大面积砂体富集的成因机制及砂分散体系发育模式等方面做了深入的研究，形成了深时拗陷湖盆萎缩期极浅水三角洲较为完善的理论体系，并在古湖泊体系中有关古水深、古地貌、古气候恢复以及大面积砂刻画技术等方面建立了工业化应用工作流程，在渤海油田油气勘探中取得了良好的效果，成功指导了渤海油田新近系垦利6-1等多个亿吨级油田的发现，为渤海油田的增储上产做出了重要贡献。

本书是对以渤海海域新近系为典型代表的极浅水三角洲沉积体系与油气成藏等方面的全面、系统总结的专著，集中了多年来参与渤海浅层研究的全体人员的智慧和辛勤劳动。本书由徐长贵构思，共分9章，前言由徐长贵执笔；第1章浅水三角洲研究概述，由徐长贵、刘豪、赵春晨执笔；第2章渤海海域新近系沉积地质背景，由徐长贵、杜晓峰、刘豪、徐伟执笔；第3章渤海海域新近系层序地层格架，由刘豪、赵春晨、杜晓峰、孟俊执笔；第4章极浅水三角洲形成的古地理条件和特征，由徐长贵、杜晓峰、刘豪、赵春晨、孟俊执笔；第5章极浅水三角洲沉积相标志与沉积相序特征，由徐长贵、杜晓峰、刘豪、孟俊、郝诗濛执笔；第6章现代浅水三角洲沉积类比与水槽模拟实验分析，由杜晓峰、徐长贵、刘豪执笔；第7章渤海海域极浅水三角洲大面积砂体形成的控制作用，由徐长贵、杜晓峰、刘豪、赵春晨执笔；第8章大面积岩性圈闭的形成条件分析，由杜晓峰、徐长贵、黄晓波、徐伟执笔；第9章渤海新近系大面积岩性油气藏勘探实例与潜力分析，由杜晓峰、徐长贵、黄晓波、徐伟执笔。全书稿由徐长贵、杜晓峰、刘豪统编，并由徐长贵最后审定。本书编写过程中还得到了吕丁友、杨海风、郭涛等同志的支持和帮助，在此一并表示感谢！

未来，随着勘探程度的不断提高以及对油气资源需求的不断增长，浅层和与浅水三角洲、河湖交互体系相关联的岩性油气藏是下一步储量增长的重要领域之一。渤海海域新近系勘探对大面积砂体发育的控制作用、可预测的理论模式的需求会越来越迫切，本书介绍的渤海海域新近系极浅水三角洲沉积体系与油气成藏理论将发挥越来越重要的作用，在为渤海海域新近系油气藏勘探提供重要保障和支持的同时，对其他类似盆地的油气勘探也有较好应用前景和推广价值。

浅水三角洲体系不仅仅是国际沉积学研究的热点，也是一项多学科交叉的重大课题，本书是以渤海海域新近系为例对极浅水三角洲相关理论和技术方法的系统总结，仅仅是深时浅水湖泊沉积体系研究的一个开端，希望能起到抛砖引玉的作用。由于时间和水平有限，书中难免有不足之处，敬请广大读者批评指正。

徐长贵

2023年6月于北京

作者简介

徐长贵，1971年出生，江西景德镇人。现为中国海洋石油有限公司总地质师，教授级高级工程师，中国海洋石油集团有限公司首席科学家，国务院政府特殊津贴专家。长期致力于我国海洋油气地质基础理论研究与勘探实践，先后承担了“十五”重点攻关课题《渤海下第三系油气勘探地质评价技术》、“十三五”国家重大专项《渤海海域勘探新领域及关键技术研究》、十四五全国油气资源评价海域项目、中海油重大科技攻关项目《南海大中型天然气田形成条件、勘探潜力与突破方向》等重大课题。获得国家科技进步奖一等奖1项、二等奖2项和省部级科技进步特等奖2项、一等奖6项，入选国家科技创新领军人才、国家百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”、海南省千人专项人才、中国地质学会会士、中国石油学会会士，获李四光地质科学奖科研奖和全国劳动模范等荣誉称号。第一发明人授权国家发明专利8件，出版专著5部，发表第一作者学术论文62篇，其中SCI、EI收录32篇，包括7篇中国知网高被引论文和3篇中国精品科技期刊顶尖学术论文。