引言

大量勘探实践证实，含盐盆地大多数都是含油气盆地，在这些含油含盐盆地探明的石油和天然气储量占世界已探明储量的80 %以上^[1]，足见咸化水体沉积与油气形成关系密切^[2-4]。海相沉积由于水体介质的原因，形成巨厚的块状盐层，盐层的旋回性和韵律性不强，盐层分布范围广，油气主要分布在盐层上部或下部；陆相盐湖盆地盐韵律多，旋回性强，盐层分布局限，油气则主要分布在盐层之间，与海相盆地成藏差异大^[5]。中国新生代陆相盆地咸水—盐湖盆地分布广泛，并且聚集了大量的油气，如柴达木盆地、渤海湾盆地、江汉盆地等^[5]。从已经发现的油气成藏规律看，陆相盐湖盆地与海相有较大差异，同时与陆相淡水湖盆也不具相似性，陆相盐湖有其自身独特特点。盐湖独特的成藏特征主要是其沉积环境、沉积物类型、油气的形成与运聚等条件耦合的结果。因此用海相和淡水湖盆油气成藏规律来指导盐湖盆地的勘探显然不合适。

以中国东部最为典型的内陆古近纪盐湖盆地江汉盆地潜江凹陷潜江组为例，通过恢复盐湖沉积环境，解剖盐湖沉积相序，分析盐湖盆地烃源形成和演化特征，研究油气运聚规律，总结盐湖盆地油气形成与运聚特征，为盐湖盆地油气勘探提供启迪。

1 地质概况

潜江凹陷位于江汉盆地中部，地理位置隶属于湖北省潜江市，面积2 500 km²(图 1)。潜江凹陷主要受控于凹陷北部边界的潜北断层，是典型的北断南超式的单断箕状凹陷。古近系上始新统—渐新统潜江组沉积厚度可达4 500 m，其中盐层193个，盐层厚度累计可达2 000 m，单层厚度大于10 m的盐层约占总数的50 %。无论是盐韵律的层数还是盐层厚度都是国内外盐湖盆地中较为罕见的。潜江凹陷是典型的油盐共生型凹陷^[6-7]，目前发现的砂岩常规油藏主要分布在凹陷的中北部，夹于盐韵律中间^[8]。

2 盐湖沉积环境和沉积特征

湖盆沉积环境决定了盐湖的形成和消亡，因此，湖盆古沉积环境的恢复有利于了解盐湖形成演化。盐湖沉积物类型多样，规律性极强，盐湖沉积直接影响了油气形成和运移。

2.1 古气候和古盐度 2.1.1 古气候

主要利用孢粉来判断潜江期古气候。从潜江组孢粉组合来看，为喜热、喜温、喜旱、喜湿分子组合，并以被子类占优势。被子类中以落叶、阔叶的栎属、榆属含量高；裸子类中以喜温的针叶植物杉科及耐旱分子麻黄属为主；蕨类较少，主要为凤尾蕨。孢粉组合中亚热带分子含量较高，旱生植物较丰富，喜热系数为1.01~1.30，旱生系数为0.26~0.46属于亚热带半干旱气候。在潜江组地层剖面上潜四—潜二组，旱生植物和湿生植物的含量较为接近，但极不稳定，交替出现高含量并互为消长关系，这反映出干旱气候与潮湿气候频繁交替出现^{[5, 9]}。

综上，潜江凹陷潜江期古气候具有亚热带干旱为主，伴有潮湿频繁交替的特征。在干旱气候条件下，湖盆水体的补给量小于蒸发量，以蒸发岩、碳酸盐岩沉积为主；而在相对潮湿气候环境下，湖盆水体的补给量大于蒸发量，主要为砂泥岩沉积。古气候干、湿变化的多期性，造成了潜江组盐系地层的多级韵律性^[10]。

2.1.2 古盐度

沉积时期湖盆水体古盐度是盐湖最为直接的标志。当有盐层(主要成分为氯化钠)沉积时，古盐度约为30 %，因此只要见到盐层就表明湖盆沉积时期出现过高盐度的卤水。研究湖盆中其他沉积物(碎屑岩和碳酸盐岩)的古盐度成为研究盐湖演化的关键。

有多种方法可以开展湖盆古盐度的恢复^[11-12]。本次主要利用沃克(Walker)法，通过测量黏土中硼含量，转换成伊利石的硼含量(校正硼含量)，然后再求得K₂O含量为5 %时的相当硼含量，最后采用Adams经验公式算出古盐度。

选取砂泥岩段的泥岩和白云质泥岩及岩盐段中的钙芒硝泥岩样品，计算的古盐度见表 1。咸化期(钙芒硝泥岩)水体平均盐度为47.8‰，淡化期(泥岩和白云质泥岩)水体平均盐度为36.2‰，前者的盐度要明显高于后者。潜江期无论是淡化期还是咸化期，平均盐度都要高于海水的盐度(35.0‰)，表明湖盆水体盐度极高，为盐水沉积体系。

平面上水体变化也有明显的规律。以潜江组4³油组为例，从北部向南部逐步由淡水向咸水向盐水过渡(表 2)，水体的盐度明显受控于北部物源的淡水体系。潜江期的陆相盐湖水体盐度变化快、变化大，也明显区别于海相。

2.2 沉积特征

潜江期物源来自北部，以远源三角洲为主，进入潜江凹陷形成三角洲—(盐)湖相沉积体系。凹陷中北部的蚌湖为凹陷的沉积中心，凹陷南部为浅水沉积，由于缺乏物源，形成干盐湖沉积。盐湖沉积物、沉积组合和岩相分布都极具特征，规律性极强。

2.2.1 沉积物类型及演化

潜江凹陷潜江期盐湖沉积物包括蒸发岩、碳酸盐岩和碎屑岩，既有化学成因，又有机械成因，是极为复杂又极具规律的“混积岩”(图 2)。

潜江期盐湖沉积物的复杂之处在于这些沉积物很少出现某种单一类型，往往都呈现出大量的过渡类岩性；但是又呈现出极具规律的沉积旋回和沉积韵律，即随着水体从淡化向咸化再向淡化，沉积物纵向或垂向总是表现为从碎屑岩向碳酸盐岩向蒸发岩再向碳酸盐岩向碎屑岩逐步过渡(图 3)。当水体咸度未达到相应的浓度时，对应的矿物及其更为咸化的矿物将不会出现；反之，如出现更为咸化的矿物，之前淡化的矿物一定会出现。

随着古气候干旱与潮湿、水介质咸化与淡化的多级次周期性变化，潜江组纵向上出现多级韵律(193个)，形成多套生储盖组合^[5]。

2.2.2 岩相分布特征

盐湖沉积物演化特征和潜江组北部单向物源特征，决定了潜江组岩相平面分区，即北部为机械搬运为主的碎屑岩沉积区，中部为混合区(碎屑岩、碳酸盐岩、蒸发岩)，南部则为化学岩为主的蒸发岩区；与水体盐度严格对应，从北向南分别为淡水区、咸水区(过渡区)、盐水区(图 4)。

当气候干旱、北部物源萎缩时，南部相区向北部推进，可能形成满凹为盐的沉积；当气候潮湿、北部物源充沛时，北部相区向南部推进，砂体分布范围相对较广。

3 盐湖烃源特征

盐湖特殊的沉积环境，造成了烃源岩发育和演化有其独特特征，使得盐湖的油气形成有别于淡水湖盆。

3.1 烃源岩发育特征

前人对于盐湖环境中的烃源岩发育特征有过大量研究，归结起来有以下几点：(1)盐湖烃源岩中泥岩和碳酸盐岩均具备生油能力；(2)盐湖烃源岩的母质类型较好，有机质来源生物种属单一，均为喜盐类的藻类和疑源类生物；(3)有机碳含量较淡水湖盆偏低，但其他有机质丰度的指标无差别，认为是盐湖环境中有机质转化能力强造成的^{[5, 13-14]}。

潜江凹陷潜江组盐湖烃源岩完全符合上述特征。通过烃源岩岩芯的热解和X衍射全岩分析，发现盐湖盆地中那些最好的烃源岩碳酸盐含量12 %~50 %，黏土含量15 %~40 %(图 5)，岩性为泥质白云岩和白云质泥岩，即优质烃源岩发育在咸—淡转换期，明显区别于淡水湖盆烃源岩发育特征。

3.2 烃源岩演化特征

由于盐层的高热导率，热量极易传导散失，因此地温梯度低，造成同等条件下盐湖烃源岩成熟度偏低，导致盐湖烃源岩演化程度相对滞后。在中国东部盆地中，潜江凹陷平均地温梯度仅为2.7 ℃/(100 m)，和同样为盐湖沉积的舞阳凹陷核桃园组相当，明显低于淡水沉积的南襄盆地泌阳凹陷核桃园组的4.1 ℃/(100 m)^[5]。

盐湖盆地有机质演化可划分为多个阶段，其中最具特色的是未熟—低熟油演化阶段。以潜江凹陷为例，机质成熟度在0.23 %~0.48 %时为未熟—低熟油演化阶段，生成未熟—低熟油^[15-21]。在潜江凹陷潜一段和潜三段中已经发现此类油藏，证实了未熟—低熟油的存在。在淡水有机质演化中则不存在这一阶段。盐湖盆地有机质的这一演化特征，增加了油气勘探资源潜力。

4 盐湖油气运聚特征

盐湖盆地中，大量盐韵律层的发育和复杂多变的岩性，使得油气运聚过程复杂，但是又极有规律性。

4.1 烃源排烃特征

油气初次运移是烃源岩的垂向排烃，排出的油气随后进入砂岩进行侧向运移，因此，必须在烃源岩层垂向排烃距离内有砂岩才能完成油气的初次运移。根据前述的盐湖盆地岩相分布可以将烃源岩初次排烃区划分为碎屑岩区、混合过渡区、盐岩区(图 6)。由于砂体沉积的局限性和排烃不能越过盐层，因此在碎屑岩区排烃最为畅通；混合过渡区靠近碎屑岩的部分较为畅通，靠近盐岩区的则不能形成有效排烃；在盐岩区的烃源岩则完全不能形成有效排烃。

利用测井曲线、烃源岩热解指标等划分出烃源岩初次排烃垂向运移距离^[5]，根据测算，潜江凹陷潜江组烃源岩向上排烃8.0~11.0 m，向下排烃距离为4.5 m，整体看，垂向排烃距离小。因此凹陷中大量烃源岩无法进行有效排烃，尤其是前文论述的混合过渡区和盐岩区中的泥质白云岩和白云质泥岩等优质烃源岩，几乎无法排烃，导致了大量油气滞留在烃源岩层中，形成了凹陷中大量泥岩、泥质白云岩的显示。综上，盐湖盆地平面上形成了两套含油气系统，一套以碎屑岩为主的常规含油气系统，一套以白云岩为主的非常规含油气系统。

据全国第三次资源评价数据，潜江凹陷潜江组烃源岩排油率仅为8.4 %，排烃效率明显不及淡水湖盆。因此，盐湖盆地中这种由岩相导致的排烃效率低，不利于常规砂岩油藏的勘探，但却形成了规模巨大的非常规烃源岩油藏。按照这一思路，在潜江凹陷潜江组中开展的泥质白云岩非常规勘探已经取得突破^[22]。

4.2 油气运聚特征

盐湖盆地盐层发育，盐层固有塑性导致断裂系统也不发育，只有在凹陷边界的砂泥岩区才发育较大规模断裂体系。因此，烃源岩初次排烃进入砂体后，油气主要沿着砂体做侧向运移，只有到砂泥岩区断层发育带才有大规模的垂向运移。目前潜江组的勘探实践也证实，油藏大多为同层烃源岩自生自储式油藏，依靠断层垂向运聚的油藏只集中在北部砂泥岩区的潜北断裂带^[23-25]。

通过解剖潜江凹陷潜江组油藏，油气有以下运聚特点。(1)顺层：由于盐层上下分割性强，油气大部分以侧向运聚为主；(2)近源：由于岩相复杂，油气运移距离短，平面小于10 km，垂向上只在潜北断层带附近有运移，且小于1 km；(3)砂控：北部单向物源体系控制了砂体分布，进而控制常规砂岩油藏的油气运移和聚集；(4)源控：垂向上盐层的分割，造成每一套盐韵律都是一个成藏系统，每一个盐韵律的烃源岩优劣控制了这个成藏系统的油气富集。

5 结论

(1) 盐湖盆地干旱为主的古气候，并伴有潮湿交替的特征，造成了古盐度整体较高、变化较快，这种周期性变化形成了盐湖盆地多级韵律沉积。

(2) 随着水体咸淡的变化，盐湖沉积物从碎屑岩、碳酸盐岩、蒸发岩平面和纵向上都呈现出规律性变化，盐湖盆地沉积物岩性为复杂多变的混积岩。

(3) 盐湖优质烃源岩发育在咸淡转换期，盐湖烃源岩具有演化程度相对滞后、发育未熟—低熟油阶段等特点。

(4) 特殊的盐湖沉积特征导致了烃源岩排烃效率低，形成了规模巨大的烃源岩油藏；油气主要沿侧向运移，常规砂岩油藏具有顺层、近源、砂控、源控的特点。