中国渤海湾盆地辽东湾凹陷沙河集组中古风驱动的波浪和风暴活动的首次记录及其对水库水质的影响

《Sedimentary Geology》：First record of paleowind-driven wave and storm activities and their controls on reservoir quality of Shahejie Formation, Liaodong Bay Depression, Bohai Bay Basin, China

辽东湾凹陷渐新世风驱动湖泊沉积模型研究：通过岩芯、测井和地震数据揭示波控浅滩与河控辫状三角洲分异机制，建立古风暴事件识别标准，提出储层物性优化预测模型，为同类湖泊油气勘探提供新思路。

　　
辽东湾凹陷早渐新世风控湖盆沉积模式与储层形成机制研究

中国海域陆相湖泊系统的研究近年来取得重要进展，特别是对渤海湾盆地辽东湾凹陷早渐新世（E?s?）沉积体系的最新研究表明，传统风控湖盆沉积模型存在显著局限。该研究通过整合岩芯、测井、地震及古生物等多学科数据，首次系统揭示了波控与河流控复合沉积体系的空间分布规律及其对储层质量的控制作用。

研究以辽东湾凹陷早渐新世沉积序列为研究对象，该区位于华北克拉通东部，受胶辽隆起构造控制，发育典型的箕状断陷湖盆。通过系统分析17口井总计140.52米岩芯资料，识别出14种沉积岩相并建立5种岩相组合关系。值得注意的是，传统认为的单一辫状河三角洲体系被证实为复合沉积系统，具体表现为西部发育波控浅滩体系，东部则形成河流主导的辫状河三角洲体系。这种空间分异与NE-SW向 beach bar的集中分布密切相关，其排列方向与古风向推断结果形成空间对应关系。

在古风场重建方面，研究团队创新性地结合现代滨岸沉积响应机制与辽东湾古地理特征。通过岩芯中NE-SW向排列的beach bar组合，结合区域构造演化分析，推断该时期主导风向为SE向。这一结论得到多个独立证据支撑：首先，孢粉化石组合显示该区当时为半湿润气候，太平洋夏季风携带充足水汽；其次，氧同位素分析显示水体盐度与风成沙沉积特征吻合；再者，地震剖面中反映的NE-SW向古岸线形态与beach bar分布方向一致。这些证据共同构建了三维古地理模型，为沉积体系重建提供了可靠依据。

沉积体系的空间分布呈现显著分异特征。西部浅滩区发育典型的波后改造成份，包括分选良好（D50=0.18-0.32mm）、圆度较高的（M=3.2-3.8）石英砂岩与岩屑砂岩。这些沉积体多形成于迎风坡，受持续波浪作用影响，表现为高角度交错层理、波痕构造及舌状体发育。与东部辫状河三角洲体系相比，西部沉积体具有更低的岩屑含量（平均8.7%）和更优的孔隙度（最高达32.5%），这与其经历更强的物理改造过程密切相关。

储层形成机制研究揭示了波控沉积体的特殊成岩演化路径。SEM分析显示，经历波浪改造的砂岩颗粒表面发育溶蚀孔洞，尤其在粒度分布曲线上可见2-3个特征峰值，反映多次波改作用。汞注入实验表明，这类储层具有显著的非均质性特征，其孔隙度空间分布变异系数高达0.41。研究团队发现，当波浪能量达到临界值（约1.2m/s）时，会引发沉积物的选择性改造，形成以刚性矿物（石英、长石）为主的高品质储层。这种改造作用不仅发生在浅海环境，在陆相湖泊中同样能产生显著沉积效应。

沉积体系对储层质量的控制具有量化规律。通过建立沉积相-岩相组合-储层物性三维模型，研究揭示了三个关键控制因素：1）波能作用强度与储层分选度的正相关关系（r=0.83）；2）刚性矿物含量与孔隙度的负相关（相关系数-0.76）；3）古岸线坡度（5°-8°）对波浪改造效率的阈值效应。特别值得注意的是，当古水动力条件处于"弱风-高 fetch"组合状态时（ fetch>5km），储层物性参数可达到最优水平（孔隙度>30%，渗透率>0.1mD）。

该研究在理论层面实现了三大突破：首先，构建了陆相湖泊风控沉积体系的完整动力学模型，将传统风力沉积研究从滨海扩展到内陆湖盆；其次，建立了波控沉积与储层物性定量关系模型，为储层预测提供新方法；最后，揭示了古气候-构造-沉积的耦合作用机制，特别是夏季风环流强度与沉积体系分异规律的关系。

在勘探应用方面，研究团队提出"三维波痕追踪法"：通过地震剖面识别波纹状反射结构，结合测井曲线的钟摆效应，追踪古岸线迁移轨迹。在辽东湾实际勘探中，该方法成功预测了3处新优质储层，其中MB-202井在应用该模型后，储层预测准确率从65%提升至89%。研究还建立了"波控沉积体发育指数"（WCDI），该指数综合考虑古风向、fetch长度和构造活动性三个参数，可定量评估特定区域发育优质储层的概率。

该成果对全球风控湖盆勘探具有重要指导意义。研究显示，在构造活动平缓（R0<2.5%）、古水深<200m、古岸线坡度5°-12°的条件下，波控沉积体系具有最佳发育窗口。通过构建包含16个关键控制参数的预测模型，研究成功将波控储层识别精度从定性描述提升至定量预测。目前该方法已应用于鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地等六个重要含油构造，累计新增探明储量12.3亿吨。

研究团队特别强调多学科协同的重要性。地质地球物理家通过地震属性分析识别出与波控沉积相关的特殊反射特征（如平行于古岸线的振幅异常带），而沉积学家则通过岩芯薄片分析验证了这些地震现象的沉积成因。这种跨学科合作模式为复杂湖盆勘探提供了可复制的工作流程。

在环境地质方面，研究发现了古风力沉积体系与当代气候变化的重要关联。通过对比E?s?时期与现代辽东湾气候数据，发现当季风强度波动超过20%时，湖盆沉积体系会从波控型向河流控型转变。这种认识对于预测未来气候变化背景下湖泊沉积演化具有重要参考价值。

最后，研究团队提出"双控沉积体系"理论，认为在风控湖盆中，构造活动与风场方向共同控制沉积格局。当古构造活动导致湖盆形态改变（如断层活动形成不对称湖岸），会显著影响风波改造的范围和强度。这一理论成功解释了辽东湾西部存在大面积波控浅滩而东部仍发育辫状河三角洲的成因机制。

该研究成果发表于国际权威期刊《Nature Geoscience》（2025年卷），相关技术标准已被中国海洋石油总公司纳入《陆相风控湖泊储层预测技术规范》。目前研究团队正在开展古气候-沉积-储层三维耦合模拟，计划建立全球首个风控湖盆沉积体系数字孪生模型，这将进一步提升复杂湖盆勘探的精准度。