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大民屯凹陷位于辽河坳陷东北部，面积约800 km2，含油气丰度较高，是我国东部著名“小而肥”含油凹陷，也是闻名于世高蜡高凝原油的生产基地，古近系沙河街组储层是最重要油气产层（陈振岩等，2007）。大民屯凹陷构造复杂、物源供给体系以及沉积相变化快，给沉积相研究、储层评价预测和化学试验区油藏开采带来困难（林春明等，2023）。虽然前人已在层序地层学、油气成藏、储层特征、地球物理和地球化学等方面做了大量工作，取得丰硕成果（叶兴树等，2012; 朱华钰和喻梓靓，2013; 李晓光等，2019; 张文伟，2019; 李之旭，2020; Huang Shuya et al.，2021; 张妮等，2021），但具体就沙河街组三段物源供给、沉积体系及其相互关系的研究还不多，精细程度也不够（佘瑞和罗光东，2010; 武毅等，2017）。笔者综合利用16口井1406.92 m长岩芯、83个薄片、28口井的818个重矿物资料，结合区域地质背景，运用碎屑组分、重矿物和粗粒/细粒沉积物平面分布等多种方法探讨研究区主物源特征和方向。在研究300口录测井和大量分析化验资料的基础上，运用沉积学基本原理和方法，重点开展了25口井单井相和10条剖面相分析，利用240口井进行地层厚度、砂岩厚度、砂地比等值线图等编制，对沙三段沉积特征和沉积相演化进行了系统地研究，这为该区油气储层研究与预测、高凝油藏有效开发提供了沉积地质基础和实际指导意义，本文所述研究方法、学术成果和认识，对类似地区沉积相研究也有借鉴意义。
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1 研究区地质概况
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1.1 区域地质背景
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渤海湾盆地是一个中、新生代盆地，位于华北克拉通的东部地块上。辽河坳陷是以前新生界潜山和古近系为主要勘探目的层的含油气坳陷，位于渤海湾盆地东北部（李军生等，2006; 张妮等，2021）。根据古近系底面古地貌、主要断裂特征及坳陷沉积与沉降特点，辽河坳陷被划分为沈北凹陷、大民屯凹陷、西部凸起、西部凹陷、中央凸起、东部凹陷和东部凸起7个主要次级构造单元，总体上呈NE向展布（图1a），形成“四凹”和“三凸”的构造格局（李晓光等，2019; 江凯禧等，2021; Huang Shuya et al.，2021）。
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大民屯凹陷平面上似椭圆形，呈南宽北窄特点，四周为边界断层所限，是在太古宇花岗片麻岩、混合花岗岩和元古宇碳酸盐岩组成的基底之上发育的中、新生代小型陆相凹陷（武毅等，2017）。凹陷内沉积地层最大厚度约6600 m，位于荣胜堡洼陷（图1b; 张妮等，2021; 江凯禧等，2021）。
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大民屯凹陷构造演化研究表明，晚白垩世—古新世为凹陷的热拱张期；始新世—渐新世为凹陷的断陷期，可细分为初陷—深陷幕（沙四段—沙三段沉积期）、衰减幕（沙一段沉积期）与再陷幕（东营组沉积期）；新近纪—第四纪为盆地的拗陷期（黄鹤和田洋，2009）。
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大民屯凹陷进一步划分为西部斜坡带、曹北斜坡带、东侧陡坡带、法哈牛断裂带、安福屯洼陷、静安堡-东胜堡构造带、荣胜堡洼陷、三台子洼陷及前进断裂半背斜构造带（图1b）。静安堡-东胜堡构造带位于大民屯凹陷中部，以断裂为界分为4个区块，分别为静安堡、沈84—安12、边台和东胜堡区块（辛世伟，2009）。沈84—安12区块为本文研究区，是辽河油田典型的高凝油注水开发主力区块，面积约19.2 km2，位于大民屯凹陷静安堡构造带中南部（图1b），是在太古宇古潜山背景上发育起来的断裂背斜构造，为一断鼻状半背斜构造。研究区主要开发目的层为古近系沙河街组三段，油层埋深1450~2375 m，含油面积约15.2 km2，油层平均有效厚度55.5m，石油地质储量6374×104 t（武毅等，2017）。
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1.2 地层特征
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大民屯凹陷地层由下至上依次发育太古宇、元古宇、中生界及新生界的古近系、新近系和第四系，古近系自下而上分为房身泡组、沙河街组和东营组（孟卫工，2006）。沙河街组主要由陆源碎屑岩组成，自下而上划分为沙四段、沙三段及沙一段，缺失沙二段。沙四段以发育巨厚的暗色细粒沉积为特征，与下伏房身泡组为不整合接触，与上覆沙三段为整合接触。沙三段上部地层因后期遭受剥蚀，保存不完整，与上覆沙一段呈不整合接触。
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沙三段为大民屯凹陷主要含油气层系之一，稳定沉陷构造背景下沉积的一套砂砾岩、砂岩和泥岩互层沉积。含有丰富的古生物化石，藻类主要有盘星藻、粒面球藻、光面渤海藻、平滑具角藻等；介形类有单刺华北介、延长远伸玻璃介、显瘤华北介、弓背真星介等；腹足类有阶状似瘤田螺等。孢粉以水龙骨单缝抱属、栋粉属和榆粉属含量高为特征，栎粉属的母体植物多是常绿乔木和落叶乔木，喜温湿。榆粉属的母体植物多为落叶乔木和灌木，喜光、耐旱，分布在温带。沙三段沉积期以温暖潮湿气候为主，末期转为亚热带较干旱—温暖潮湿气候（回雪峰等，2003）。
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研究区沙三段由下至上又划分为沙三段四亚段（Es43）、沙三段三亚段（Es33）、沙三段二亚段（Es32）和沙三段一亚段（Es13）等4个沉积旋回亚段，Es43亚段自下而上又被分为Es43Ⅳ、Es43Ⅲ、Es43Ⅱ和Es43Ⅰ4个次一级沉积旋回的油层组，本文研究目的层为Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组（表1），为浅水扇三角洲前缘亚相沉积（江凯禧等，2021）。Es43亚段整合覆盖于下伏沙四段厚层暗色泥岩之上，为浅灰色细砂岩、粉砂岩与深灰、褐灰色泥岩互层。Es43Ⅱ油层组底部发育一套15~20 m的深灰色泥岩，底部质较纯，测井感应曲线形似“刀”状，故称“刀”状泥岩。该标志层中常夹有薄层砂体，总体表现为西厚东薄，是Es43Ⅱ油层组与Es43Ⅲ油层组的分层界线。在地震剖面上表现为一套连续反射同相轴，可连续追踪。Es43Ⅰ油层组与Es43Ⅱ油层组的分界线为一套厚度10~20 m的深灰色泥岩，感应曲线形似鱼嘴，称“鱼嘴”状泥岩。在地震剖面上表现为一套连续反射同相轴，可连续追踪。
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图1 辽河坳陷大民屯凹陷区域构造位置图（据Huang Shuya et al.，2021; 江凯禧等，2021修改）
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Fig.1 Geographical position of the Damintun sag, Liaohe depression (modified from Huang Shuyaet al., 2021; Jiang et al., 2021)
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（a）—辽河坳陷构造区划图;（b）—大民屯凹陷构造区划图
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(a) —the structural units in the Liaohe depression; (b) —the structural units in the Damintun sag
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研究区地层对比过程中，是以单井的岩性和电性特征为基础、稳定标志层为控制、测井曲线为依据和地震资料为约束等基本原则来进行划分的。按测井曲线所反映的沉积旋回组合特征，采用“旋回对比，分级控制”的方法，从大到小逐级控制对比精度，逐级对比，并兼顾岩性组合，依据地层厚度变化的连续性和合理性，又将Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组分别划为4个和3个砂层组，以及8个和6个小层（表1；小层自上而下编号，如Es43Ⅱ油层组划分第1、2、3、4、5、6、7、8小层）。
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2 样品与实验分析
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为了满足平面相分析，我们选择研究区16口有代表性取芯井进行岩芯观察，对沈检5井、沈检3井和静66-60井目的层岩芯进行了较为系统采样，磨制83个岩石薄片在偏光显微镜进行碎屑组分鉴定、粒度分析。在沈检5井密集采集53个主量和微量元素样品，主量和微量元素分析均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成，研究仪器和方法已有详细描述（张妮等，2021; 江凯禧等，2021）。对研究区28口井目的层采集818个碎屑岩样品，采用三溴甲烷或杜列液等重液将比重大于2.86的重矿物分离出来，进行矿物鉴定和数量统计，利用碎屑重矿物组合及其含量变化，结合轻矿物组合特征，探索物源和恢复母岩性质（林春明等，2020，2021; 夏长发等，2022）。在钻井、岩芯、录测井和分析化验资料的基础上，运用沉积学基本原理和方法，开展了沙三段的沉积特征和沉积相演化研究。
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3 讨论
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3.1 物源分析
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前人广泛运用碎屑组分分析、重矿物分析、沉积法、地球化学法和同位素法等方法解释物源（Lin Chun-Ming et al.，2014; Zhang Xia et al.，2016; 林春明等，2015; 夏长发等，2022）。为更加准确揭示大民屯凹陷古近系沙河街组三段物源特征，本文根据实际资料采用物源区分析、碎屑组分、重矿物和粗粒/细粒沉积物平面分布等方法探讨研究区物质来源。
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3.1.1 物源区分析
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从大民屯凹陷古近系基底地貌图上看（图2），大民屯凹陷整体呈现出北高南低，东高西低特征，研究区位于静安堡构造带中南部、东胜堡构造带北部，处在一个斜坡地带。区域构造沉降自研究区北部、东北部开始发展，后向西南方向迁移并规模加大，最后沉降中心迁移到南部的荣胜堡洼陷。因此，从构造大的格局、古近系基底地貌推测，潜在的主物源区位于北部静安堡、东北部边台地势高处的可能性比较大。
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大民屯凹陷基底为变质岩，是原始沉积岩和火山碎屑岩经历区域变质作用和混合变质作用后形成，故保留了原始构造；变质岩多为中深变质岩，主要有混合花岗岩、混合片麻岩、角闪斜长岩、角闪斜长片麻岩及浅粒岩等5类主要岩性（朱毅秀等，2018），都可能是大民屯凹陷古近系沙河街组的潜在物源。锆石测年测定基底区域变质岩的锆石结晶年龄为26~25 Ga，混合岩化改造在区域变质之后，年代上与区域变质接近或更晚些，年龄为25~23 Ga（宋柏荣等，2017）。由此推测，大民屯凹陷古近系基底区域变质岩和混合岩属于新太古代晚期—古元古代早期地层。根据地球化学特征参数和构造地质背景分析表明（张妮等，2021），大民屯凹陷沙三段沉积岩主要来自太古宇变质岩基底中的混合花岗岩和混合片麻岩，以及中生代多期次构造运动过程中生成的中酸性火成岩再旋回沉积，同时受中生代晚期幔源物质影响。
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图2 大民屯凹陷古近系基底构造示意图
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Fig.2 Simplified tectonic map of the Paleogene basement in the Damintun sag
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现今辽河坳陷周边出露太古宇、元古宇、古生界等古老地层及部分中生代地层（图3），与区域地质演化背景一致，即盆地边界曾长期处于隆升并遭受剥蚀状态，根据沉积学基本原理，沉积物都是从高地势向低地势搬运和沉积的，因此，可推测研究区古近系以来沉积物主要来自于北部静安堡、东北部边台长期处于隆升的山地。
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3.1.2 碎屑组分
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陆源碎屑岩中的碎屑物质主要来源于母岩机械破碎的产物，是反映沉积物来源的重要标志（林春明等，2009; 林春明，2019）。主要碎屑成分石英、长石、岩屑以及重矿物在恢复物源区的研究中具有极为重要的意义（张霞等，2013，2018; Zhang et al.，2015，2021）。因此，分析辽河坳陷大民屯凹陷古近系沙河街组三段碎屑岩类型、石英和岩屑类型、重矿物组合以及重矿物指数等，可帮助对大民屯凹陷的物源方向和母岩类型进行判断（张妮等，2021; 夏长发等，2022）。
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图3 现今辽河坳陷周边出露地层分布特征示意图 （来自中国地质调查局网上公开资料，做了简化处理）
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Fig.3 Diagram showing the distribution of outcrops around the present day Liaohe depression (from the China Geological Survey online data, simplified)
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通过对辽河坳陷大民屯凹陷古近系沙河街组三段共16口取芯井1406.92 m长岩芯的观察取样。岩石薄片镜下观察可知研究区Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组砂岩主要为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，还有少量岩屑长石砂岩（Huang Shuya et al.，2021）。碎屑成分以石英、长石、岩屑为主，粒间主要为泥质杂基、自生黏土矿物和钙质胶结。碎屑石英颗粒含量在26%~55%之间，平均值约为42%。长石含量在16.2%~38.0%之间，平均含量约为19%。岩屑组分较为复杂，含量为5%~42%，平均含量约27%，其中岩屑主要为变质岩岩屑，平均含量为16.5%，且母岩为岩浆岩的变质岩屑常见，岩浆岩岩屑次之，平均含量约为7.7%、沉积岩岩屑最少，平均含量仅有2.6%（Huang Shuya et al.，2021; 林春明等，2023）。对研究区静66-60井、沈检5井和沈检3井Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组的岩芯进行了系统观察和取样，显微镜下观察了砂岩的碎屑组分，显示Es43和Es43Ⅰ油层组岩屑组成特征比较相似（林春明等，2023）。以静66-60井为例，可以看到，岩屑主要以变质岩岩屑和混合花岗岩岩屑为主，部分沉积岩岩屑（图4）。
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变质岩岩屑主要为变质石英岩岩屑，即变质成因的多晶石英碎屑。它的特征与来自片麻岩和片岩的多晶石英相似，但石英晶粒外形极不规则，彼此镶嵌状接触，定向不明显，呈波状或带状消光。一些变质石英岩岩屑具不等粒变晶结构及齿状变晶结构，部分石英呈伸长状的他形晶（图4a），还见有具粒状变晶结构石英岩岩屑（图4b）。少量高级变质岩岩屑也被观察到，石英严重挤压变形，具波状消光，为高压分异作用造成的，石英与长石呈“三明治”式叠置，一些长石发生云母化（图4c）。混合花岗岩岩屑包括细脉状条纹长石（图4d）。另外还见到原岩为安山岩的变质岩屑（图4e、f），安山岩是一种中性的钙碱性喷出岩。岩屑中还见到长石和石英彼此呈镶嵌状，其中长石发生蚀变，具半自形粒状结构，石英发生港湾状溶蚀，呈他形粒状（图4g），推测这类岩屑可能来源于混合花岗岩。霏细结构石英岩岩屑也有发现（图4h），霏细结构是脱玻化达到一定程度时，形成极细的、他形的长英质矿物颗粒的隐晶质集合体，颗粒间界线模糊，形状不规则，推测可能来源于混合花岗岩。观察到沉积岩岩屑，如燧石岩屑（图4i），具有放射状结构特征。
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综上所述，研究区沙三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组的碎屑类型以变质岩岩屑和混合花岗岩岩屑为主。结合研究区东北部太古宇—元古宇变质岩特征，认为研究区沙三段物源可能主要来源于研究区东北部的新太古代晚期—古元古代早期地层的再旋回沉积。
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3.1.3 重矿物
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重矿物是指沉积岩中含量普遍小于1%、密度大于2.86 g/cm3、颗粒较小（粒径0.25~0.05 mm）并且性质相对稳定的陆源碎屑矿物。在本次研究中，重矿物成熟度（ZTR指数）和稳定系数被用来判识主物源方向。ZTR指数为锆石、电气石和金红石占透明碎屑重矿物的百分比，代表重矿物的成熟度，其值与矿物成熟度呈正相关。按照碎屑重矿物在搬运过程中抗风化能力的大小，可将重矿物分为稳定和不稳定两种类型。稳定系数=稳定重矿物相对含量/不稳定重矿物相对含量比值。稳定重矿物抵抗风化能力强，远离物源区其含量相对升高；不稳定重矿物抵抗风化的能力弱，远离物源区其含量相对减少。因此，可通过分析稳定组分和不稳定组分的稳定系数来确定重矿物的搬运方向及搬运距离（林春明等，2021）。
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研究区沙三段Es43亚段稳定重矿物有金红石、锆石、电气石、十字石、石榴子石、榍石、锡石、钛磁铁矿（次生重矿物）、白钛石（次生重矿物）、蓝晶石、尖晶石及刚玉；不稳定的有绿帘石、黝帘石、黑云母、角闪石、透闪石、绿泥石、硬绿泥石及红柱石。研究结果表明，研究区由北向南方向，ZTR指数由静61-29井的0.26到安9井的0.53，总体上具有显著的上升趋势，代表重矿物的成熟度升高，指示物源方向来自北方；研究区自北东向西南方向，ZTR指数由静71井的0.16到静101井的0.44，总体上也有逐渐上升趋势，指示主物源方向来自北东向（图5a）。因此，研究区沙三段Es43亚段主物源方向可能为北和北东向。另外，研究区重矿物稳定系数和ZTR指数的变化趋势也相近（图5b），研究区自北向南方向，稳定系数没有ZTR指数变化那么明显；研究区自北东向西南方向，稳定系数等值线由30到50，再到100，代表重矿物稳定系数增大，也反映了主物源方向来自北东向。
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变质成因重矿物组合（蓝晶石、十字石、电气石、石榴子石、绿帘石、黑云母）与岩浆成因重矿物组合（锆石、金红石、榍石、锡石）的相对含量统计表明（图6a），变质成因重矿物要显著高于岩浆成因重矿物，表明原始岩浆岩成分保留较少，大部分已变质，因此，变质成因组分是研究区沙三段主要物质来源。
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图4 大民屯凹陷静66-60井沙三段Es43Ⅰ油层组偏光显微镜下碎屑特征照片
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Fig.4 Typical photomicrographs showing the fragment characteristics of the Es43Ⅰ oil formations in the third Member of the Paleogene Shahejie Formation from the J66-60 well in the Damintun sag
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（a）—变质石英岩屑，具不等粒变晶结构及齿状变晶结构，1839.68 m，（+）;（b）—具粒状变晶结构石英岩岩屑，1846.72 m，（+）;（c）—高级变质岩岩屑，石英挤压变形，波状消光，1839.9 m，（+）;（d）—细脉状条纹长石，1839.68 m，（+）;（e）—原岩为安山岩的变质岩屑，1839.68 m，（+）;（f）—原岩为安山岩的变质岩屑，1839.68 m，（-）;（g）—混合花岗岩岩屑，岩屑主要由长石和石英组成，长石具半自形粒状结构并发生蚀变，石英呈他形粒状，1839.9 m，（+）;（h）—霏细结构，极细、他形的长英质矿物颗粒的隐晶质集合体，1839.68 m，（+）;（i）—燧石，隐晶质结构，放射状，1839.9 m，（+）—正交偏光照片; -—单偏光照片
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(a) —metaquartzite fragment with unequal and dentate metamorphic structure, 1839.68 m, (+) ; (b) —quartzite fragment with granular metamorphic structure, 1846.72 m, (+) ; (c) —high-grade metamorphic rock fragment, quartz extruded and deformed, wavy extinction, 1839.9 m, (+) ; (d) —fine-veined perthitic, 1839.68 m, (+) ; (e) —metamorphic rock fragment with andesite as protolith, 1839.68 m, (+) ; (f) —metamorphic rock fragment with andesite as protolith, 1839.68 m, (+) ; (g) —migmatitic granite fragment, composed mainly of feldspar and quartz, with feldspar in semisomorphic granular structure, and quartz in anomorphic granular structure, 1839.9 m, (+) ; (h) —felsitic texture, 1839.68 m, (+) ; (i) —chert, cryptocrystalline, radial structure, 1839.9 m; (+) —photomicrographs in cross-polarized light; -—photomicrographs in plane-polarized light
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对主要类型重矿物金红石、绿帘石、锆石、黑云母、电气石、石榴子石、十字石及榍石的统计表明（图6b），整体上，各井的重矿物组成特征相近，石榴子石、锆石和十字石的含量百分比高，说明这三类重矿物在研究区含量较高且稳定。平面上，十字石相对含量具有北东高向西南变低的趋势。
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综上所述，研究区主物源方向为北和北东向，变质成因重矿物占优势，石榴子石、锆石和十字石含量高，十字石相对含量具有北东高向西南变低的趋势，与前述宏观地质背景相一致，即研究区物源主要来自变质岩的贡献。
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3.1.4 粗粒/细粒沉积物平面分布特征
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从物源区到沉积盆地，即源到汇，地层中粗粒沉积物与细粒沉积物的相对含量会有规律性变化，即靠近物源一端粗粒沉积物含量相对是高的，靠近沉积中心一端粗粒沉积物含量变低，而细粒沉积物相对含量则增高。因此，根据沉积盆地中同一地层砂砾岩和含砾砂岩百分含量的平面变化也可以判断物源方向。通过对研究区自北、北东向西南方向的静2、静59、静66-60、沈检5、沈检3、静61-29、静观1、静67-49、沈检1、静20、静69-41、静71-33、静13、静44、静45、静19等16口取芯井（图7）沙三段Es43—Es33亚段1406.92 m的岩芯观察，发现研究区Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组主要岩性有砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂、粉砂质泥岩及泥岩等9类，其中泥岩、细砂岩及砂砾岩居前三（林春明等，2023）。
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图5 大民屯凹陷沙三段Es43亚段重矿物成熟度（a）和稳定系数（b）平面分布特征
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Fig.5 The plane distribution characteristics of heavy mineral index (a) and stability coefficient (b) of Es43 submember in the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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从粗粒沉积物（砂砾岩和含砾砂岩）与细粒沉积物（粉砂质泥岩和泥岩）含量平面变化上看（图7），北部和北东部Es43亚段粗粒沉积物相对含量高，西南部则明显变低，粗粒沉积物含量与细粒沉积物含量的比值也具有相同的变化趋势。
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在单井粗粒沉积物与细粒沉积物含量数值图上看（图8），由北、北东向西南方向，Es43亚段粗粒沉积物含量、粗粒沉积物含量与细粒沉积物含量比值都显著由高变低。
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图6 大民屯凹陷沙三段Es43亚段重矿物组合（a）和重矿物组成（b）平面分布特征
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Fig.6 The plane distribution characteristics of the relative content of heavy mineral assemblages (a) and compositions (b) of Es43 submember from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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由北、北东向西南方向的连井剖面也显示，静66-60井、沈检3井和沈检5井的水下分流河道砂岩粒度较粗，以砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩为主，水下分流河道发育，近物源特征明显。依次往西南方向分布的沈检1井、静69-41井和静13井的粗粒沉积物厚度显著递减，细砂岩、粉砂岩及泥岩等细粒沉积物厚度显著增大，水下分流河道减少，水体逐渐加深，并在静69-41井和静13井的Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组出现滨浅湖亚相沉积，显示这几口井离物源相对变远（张妮等，2021; 林春明等，2023）。
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3.2 沉积相分析
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3.2.1 沉积相类型特征
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沉积相为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩（物）特征的综合，因此，沉积环境不是沉积相，沉积物或沉积岩（包括各种岩石类型）也不是沉积相；沉积物或沉积岩加上沉积环境，即沉积物或沉积岩及沉积环境的总和才是沉积相，可简称相（林春明，2019）。相标志是指能够反映沉积特征和沉积环境的标志，包括岩石与矿物、生物、沉积构造、地球化学等标志。沉积岩特征包括岩性特征（如岩石的颜色、物质成分、结构、构造、岩石类型及其组合）、古生物特征（如生物的种属和生态）以及地球化学特征等，沉积岩特征的这些要素是相应各种环境条件的物质记录，通常构成最主要的相标志（林春明等，2019）。这些标志中某些标志可能具有准确的环境意义，但有些则不能以单一标志判断环境，而必须综合考虑多项标志才能判断古环境的特征（林春明等，2003，2015）。沉积相研究是以相标志的研究为基础，以岩芯描述和岩石类型的划分为根据；根据不同相标志组合，确定沉积微相，由微相组合确定沉积亚相和沉积体系；再结合测井曲线，将岩石类型转化为对应的测井曲线相，建立曲线相类型。在划分各口井单井相的基础上，将曲线相推广到连井地层剖面和平面沉积相中，从而得出微相、亚相和沉积体系在空间的展布规律。
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图7 大民屯凹陷沙三段Es43亚段粗粒沉积物与细粒沉积物相对含量平面变化特征
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Fig.7 Plane variation of coarse-grained sediments and fine-grained sediments of the Es43 submember from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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图8 大民屯凹陷沙三段Es43亚段单井粗粒沉积物与细粒沉积物相对含量数值图
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Fig.8 The relative content of coarse-grained sediments and fine-grained sediments in single well of the Es43 submember from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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通过对研究区钻井、录井、测井、粒度、古生物、地球化学等分析资料，结合取芯井的岩芯观察和描述，认为研究区沙河街组三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组的沉积相属于短河流三角洲，可能为浅水扇三角洲前缘沉积环境（江凯禧等，2021）。进而根据各相类型中微环境及沉积特征，划分为水下分流河道、水下分流间湾（富砂）和水下分流间湾（富泥）微相（表2）。河口坝和前缘席状砂不发育，符合常见浅水扇三角洲前缘沉积特点（于建国等，2002; 张辉等，2005; 朱筱敏等，2013），原因在于研究区扇三角洲前缘区域水动力较强且处于前缘近端，水下分流河道改道周期短，造成河道下游地区很难形成稳定的河口坝和席状砂沉积。扇三角洲是一个成因类型名词，不是指形状似扇形的扇状三角洲，而是三角洲的一种特殊类型（林春明，2019）。Holmes（1965） 最早明确地提出了扇三角洲这一名词，将其定义为从邻近高地直接推进到稳定水体（海或湖）中的冲积扇。1885年美国学者G. K. Gillbert根据湖滨的地貌特征指出了有名的吉尔伯特三角洲的沉积模式，被认为是第一个关于扇三角洲的描述。因此，扇三角洲是以冲积扇为供源，以底负载方式搬运所形成的近源砾石质三角洲（林春明，2019）。浅水扇三角洲通常指在湖盆水体较浅，缓坡背景下，形成的具有“近源、水浅、粗粒”等特点的扇三角洲，其地形较传统的扇三角洲相对平缓。浅水扇三角洲由冲积扇直接进入盆地供源，在重力流、牵引流的共同作用下形成，其朵体面积相对较小，沉积物较粗，多为砂砾岩和含砾砂岩，结构成熟度普遍较低（林春明等，2023）。将水下分流间湾微相进一步细分为水下分流间湾（富砂）和水下分流间湾（富泥）两类是源于研究区老油田剩余油精细挖潜的现实工作需要，使水下分流间湾的划分更为细致。
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研究区沙三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组浅水扇三角洲沉积环境的识别主要是依据岩性、沉积构造、古生物化石、生物遗迹组合、自生矿物、元素地球化学和物源等资料的解释（表3），下面对这些相标志做较为详细的阐述。
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3.2.1.1 岩性、沉积构造和测井曲线等特征
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研究区沙三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组的岩性和沉积构造组成特征非常相似。如沈检5井Es43Ⅱ油层组井段为1942~2030 m，厚88 m，取芯井段为1942~2008 m，连续取芯约66 m长（图9）。水下分流河道和水下分流间湾（富砂）型沉积微相发育，水下分流间湾（富泥）型沉积微相不发育（图9）。
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水下分流河道沉积物岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩及细砂岩（图9）。砾石主要以细砾为主，砾石大小不一，一般为3 mm×6 mm（图10a），最大可达1.0 cm×2.5 cm，少见中砾，次棱角为主，也见一些次圆状，泥砾颜色有的呈棕色、褐色，反映水浅、搬运距离不远的特点。水下分流河道砂体底部发育冲刷面，冲刷面之上常见泥砾（图10b），泥砾大小不一，形态各异，见撕裂状（图10c），也反映水流冲刷下覆地层形成的泥砾搬运距离不远的特点。水下分流河道中含砾砂岩、砂砾岩储层粒度累积概率曲线呈典型河道沉积的“三段式”，滚动次总体斜率高，跳跃次总体含量较多，悬浮次总体比较发育，频率分布曲线呈“双峰式”， Es43Ⅱ油层组岩石粒度比Es43Ⅰ油层组明显偏粗（图11）。在沉积构造上，水下分流河道砂岩以块状层理和递变层理为主，未发现辫状河三角洲前缘沉积常见的侧积交错层理、板状和槽状交错层理，特别是厚0.5 m以上的交错层（李维锋等，2000）。研究区水下分流河道微相沉积的砂地比值通常大于0.4。
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图9 大民屯凹陷沈检5井沙三段Es43Ⅱ油层组扇三角洲前缘亚相沉积特征
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Fig.9 Sedimentary characteristics of the fan delta front subfacies of the Es43Ⅱ oil formation in the third Member of Shahejie Formation from the well SJ5 in the Damintun sag
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水下分流间湾（富砂）沉积为水下分流河道之间相对低洼的地区，以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹薄层粉砂岩或细砂岩（图10d），发育波状层理、透镜状层理、生物扰动及变形构造，平面上主要沿水下分流河道两侧展布，其砂地比参考值为0.2~0.4。与水下分流间湾（富砂）沉积相比，水下分流间湾（富泥）沉积于水下分流河道之间相对更低洼的地区，以泥岩和粉砂质泥岩为主，发育水平层理、波状层理和块状层理，平面上沿水下分流河道或水下分流间湾（富砂）间展布，其砂地比参考值为0~0.2。整体上，水下分流间湾沉积以发育小型波状层理、透镜状层理和水平层理为主，生物扰动构造发育且扰动强度较高，反映水体较浅和溶解氧含量较高的特征（江凯禧等，2021）。
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图10 大民屯凹陷沈检5井取芯井段岩芯典型现象
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Fig.10 Typical characteristics of the core section from well SJ5 in the Damintun sag
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（a）—浅灰色砂砾岩，次棱角为主，泥砾发育，1929 m，Es43Ⅰ油层组;（b）—浅灰色砂砾岩，泥砾发育，1981.17 m，Es43Ⅱ油层组;（c）—岩芯下部为5 cm厚的含泥砾粗砂岩，砾石大小不一，主要集中在5 mm×7 mm，以次圆状为主，见撕裂状泥砾，约12 cm长，上部为浅灰色中砂岩，1921.43 m，Es43Ⅰ油层组;（d）—岩芯下部为7 cm厚浅灰色含泥质条带粉砂岩，上部为浅灰色砂泥不等厚互层，泥多砂少，小型交错层理发育，并见虫孔构造和波状层理，1934.15 m，Es43Ⅰ油层组
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(a) —light gray sandy conglomerate, sub-angular and sub-circular, with mud pebble occurrence, 1929 m, Es43Ⅰ oil formation; (b) —light gray conglomerate, with mud pebble development, 1981.17 m, Es43Ⅱ oil formation; (c) —the lower part of the core is a5-cm-thick coarse sandstone with mud pebbly gravel, with different gravel sizes, mainly concentrated in 5 mm×7 mm, subcircular shape, with tear-shaped mud pebbly gravel about 12 cm long, and the upper part is a light gray medium sandstone, 1921.43 m, Es43Ⅰ oil formation; (d) —the lower part of the core is 7 cm thick light gray siltstone intercalated with mud, and the upper part is light gray sandstone-mudstone interbedded with unequal thickness, with more mud and less sand, small cross-bedding, wormhole structure and wavy bedding, 1934.15 m, Es43Ⅰ oil formation
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图11 大民屯凹陷沈检5井沙三段水下分流河道储层粒度概率累积曲线和频率分布曲线特征
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Fig.11 Characteristics of particle size probability accumulation curve and frequency distribution curve of underwater distributary channel reservoir of the third Member of Shahejie Formation from the well SJ5 in the Damintun sag
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沈检5井Es43Ⅰ油层组井段为1876~1942 m，厚66 m，连续取芯，未见暴露标志的氧化色泥岩；岩性上砂岩发育，泥岩少，主要为浅灰色和灰色，少见深灰色，水下分流河道和水下分流间湾（富砂）发育（江凯禧等，2021）。
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从储层粒度累积概率曲线和频率分布曲线（图11、12）可以看到，水下分流河道储层与水下分流间湾（富砂）储层具有如下几个特征：①粒度概率累积曲线能够较好地反映沉积物的水动力特征，它们粒度概率累积曲线均为“三段式”，以跳跃搬运为主，约占45%~75%，悬浮搬运为次，约占10%~25%，且两个微相中储层的跳跃搬运组分分选明显较好，悬浮搬运组分分选差，滚动组分相对最少，一般在10%以下；频率分布曲线呈“单峰式”；②水下分流河道储层粒度概率累积曲线跳跃段和滚动段均较水下分流间湾（富砂）储层跳跃段和滚动段陡，反映出前者分选性较后者好；③水下分流河道储层粒度相对较粗，滚动组分粒径在-2.0~0.8Φ之间，跳跃组分粒径在0.8~1.8Φ之间，而水下分流间湾（富砂）储层粒度相对较细，滚动组分粒径在0.2~1.2Φ之间，跳跃组分在1.2~5.0Φ之间，反映前者水动力条件较强，后者较弱；从另外一个角度看，跳跃次总体与悬浮次总体的交截点Φ值也可反映搬运介质的扰动强度，交截点Φ值越小，扰动强度越高（林春明等，1999; Lin Chun-Ming et al.，2005），水下分流河道储层截点Φ值明显小于水下分流间湾（富砂）储层，说明前者水动力条件明显强于后者；④从频率分布曲线可以看到，水下分流河道储层主要粒径在-1.0~2.0Φ之间，水下分流间湾（富砂）储层主要粒径在2.0~5.0Φ之间，前者粒度比后者明显粗，也反映前者水动力条件明显强于后者；⑤Es43Ⅱ油层组岩石粒度比Es43Ⅰ油层组略偏粗。
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图12 大民屯凹陷沈检5井沙三段水下分流间湾（富砂） 储层粒度概率累积曲线和频率分布曲线特征
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Fig.12 Characteristics of particle size probability accumulation curve and frequency distribution curve of interdistributary bay (sand enriched) of the third Member of Shahejie Formation from the well SJ5 in the Damintun sag
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湖相浅水扇三角洲前缘水下分流河道微相测井曲线常以中幅箱形-钟形为主，反映重力流与牵引流双重搬运的特点。Es43Ⅰ油层组1890~1912 m的水下分流河道微相测井曲线特征为中—高幅微齿或齿化箱形；水下分流间湾（富砂）微相测井曲线特征为自然伽马与自然电位呈较高值、电测曲线以中等齿化形态为主，偶夹指状形态，微电极曲线异常幅度较低，电阻率曲线较低值为特征（图13）。1936~1945 m的水下分流间湾（富泥）微相测井曲线特征为自然伽马与自然电位呈高值、电测曲线以低幅平直形或微齿形态为主，微电极曲线异常幅度低，电阻率曲线往往为低值，声波测井以较高-高值为特征（图13）。
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以上沙三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组岩性、沉积构造和测井曲线等各项特征均反映为浅水扇三角洲前缘沉积的特点。
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3.2.1.2 古生物、生物遗迹化石特征
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湖相浅水扇三角洲形成的必要条件是湖泊水体浅且湖盆边缘地形坡度小。由于大民屯凹陷为小型断陷湖盆，发育的浅水扇三角洲具有物源供给充足，搬运距离短、水下分流河道沉积物粒度粗的特点。其中发育的古生物化石多为生活于浅水和低盐度环境的生物，如沼泽拟星介、盘星藻属和阶状似瘤田螺等（孟卫工，2006）。通过对大民屯凹陷沈检5井生物遗迹化石和生物扰动作用的研究，结果表明Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组生物扰动构造发育，生物遗迹化石以Palaeophycus和Planolites遗迹占优势，指示Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积期为相对温湿的古气候、低古生产力、淡水—微咸水盐度条件和浅水沉积环境（江凯禧等，2021）。
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3.2.1.3 自生矿物特征
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研究区Es43Ⅱ、Es43Ⅰ和Es33ⅠII油层组自生草莓状黄铁矿和硬石膏的发现，指示弱氧化-弱还原沉积环境，反映沉积水体较浅。沉积物中的草莓状黄铁矿往往被认为与有机质（微生物）有关，既可形成于海洋水体下部的氧化还原界面处，又可以形成于细碎屑岩孔隙流体中。Fe2 +和SO42-的浓度、含氧量、有机碳含量、生长时间和硫酸盐还原菌（SRB）等均是黄铁矿莓状体形成的制约因素，其中含氧量至关重要，在完全缺氧的环境中草莓状黄铁矿的生长会受到抑制甚至停止。因此，以往认为沉积岩中的黄铁矿是强还原介质条件下的产物并不准确，只能指示黄铁矿形成少氧或贫氧环境中（李洪星等，2009）。
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沉积岩中自生黄铁矿胶结物可以形成于成岩作用的各个阶段，在氧化环境下黄铁矿也会被氧化为磁铁矿（Fe3O4），氧化作用比较强的条件下，黄铁矿可被氧化成赤铁矿；也有实验研究认为，在贫氧环境下，黄铁矿与含铁的有机配位体混合后，经一段时间反应，黄铁矿部分被交代成磁铁矿（Brothers et al.，1996）；在成岩作用后期，黄铁矿被磁铁矿交代（Reynolds，1990; Suk et al.，1990），如四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组黑色页岩中的黄铁矿在有机质热成熟的条件下被氧化成磁铁矿，所以黄铁矿胶结物常常与磁铁矿胶结物共生（林春明，2019）。
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图13 大民屯凹陷沈检5井Es43II和Es43I油层组水下分流间湾（富砂）型和（富泥）型微相特征
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Fig.13 Microfacies characteristics of interdistributary bay (sand enriched and mud enriched) of Es43II and Es43I oil formations from the well SJ5 in the Damintun sag
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研究区铁质胶结作用在沙三段储层中也较为普遍，主要是黄铁矿胶结物，如沈检5井Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组样品在扫描电镜下均观察到草莓状黄铁矿。根据其分布状态又可分为草莓状（图14a~e）、球状团簇（图14f）和分散状形态，可见其八面体或五角十二面体单晶。草莓状黄铁矿常与自生石英共生（图14a、b），草莓体直径一般在10~20 μm，单个八面体或五角十二面体晶体直径多在0.3~0.5 μm，由数百至数万个等大小、同形态晶体组成。草莓状黄铁矿晶体排列形式多样，有的排列紧凑（图14a~c），有的则相对松散（图14d、e），但不同于星点状黄铁矿（林春明，2019）。能谱分析结果显示晶体的主要成分为S和Fe，其质量百分比和的平均值超过90%，如沈检5井1866.86 m深的草莓状黄铁矿能谱分析结果为SO3 （29.26%）、FeO（18.22%）、CO2 （40.05%），以及少量的SiO2（4.89%）、Al2O3（3.01%）、CaO（2.27%）、TiO2（1.66%）和MgO（0.64%）（图14g）；沈检5井1993.16 m深的球状团簇黄铁矿能谱分析结果为SO3（48.14%）、FeO（23.31%）、CO2（28.21%），以及少量的SiO2（0.27%）和Al2O3（0.07%）（图14h）。
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图14 大民屯凹陷沈检5井沙三段Es43II和Es43I油层组自生黄铁矿特征
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Fig.14 Authigenic pyrite characteristics of Es43Ⅱ and Es43Ⅰ oil formations in the third Member of Shahejie Formation from well SJ5 in the Damintun sag
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（a）—草莓状黄铁矿，1884.44 m，Es43Ⅰ油层组，电镜，泥质粉砂岩;（b）—为（a）图放大，草莓体直径10 μm;（c）—为（b）图放大，晶体等大小、同形态、紧凑排列;（d）—分散状黄铁矿，1866.86 m，Es43Ⅰ油层组，电镜，含砾砂岩;（e）—为（d）图放大，单个晶体200 nm，黄色+号为能谱打点位置;（f）—球状团簇黄铁矿，1993.16 m，Es43Ⅱ油层组，黄色+号为能谱打点位置，电镜，泥质粉砂岩;（g）—为（e）图草莓状黄铁矿能谱图;（h）—为（f）图球状团簇黄铁矿能谱图
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(a) —framboid pyrite, 1884.44 m, Es43I oil formation, SEM, argillaceous siltstone; (b) —enlargement of (a) image, the diameter of framboidal aggregates is generally 10 μm; (c) —enlargement of (b) image, crystals are equal in size, homomorphic and compactly arranged; (d) —dispersive pyrite, 1866.86 m, Es43I oil formations, SEM, medium-coarse sandstone; (e) —enlargement of (d) image, single crystal200 nm, yellow plus indicate the position of energy spectrum; (f) —spherical cluster pyrite, 1993.16 m, Es43II oil formations, yellow plus indicate the position of energy spectrum, SEM, siltstone; (g) —the energy spectrum of framboid pyrite in (e) image; (h) —the energy spectrum of spherical cluster pyrite in (f) image
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草莓状黄铁矿是孔隙流体中SO42-被还原的产物和Fe2+结合的产物，常形成于正常湖、静水和淡水环境，与供给沉积物的有机质的硫酸盐还原作用（BSR）有关，形成后其形状、大小和结构都较稳定，甚至不随矿物相变化而变化（李洪星等，2012）。结合研究区区域背景分析，自生草莓状黄铁矿零星分布，为沉积水柱中或浅埋藏期弱还原-弱氧化条件下形成，表明沉积水体较浅，但没有暴露氧化，零星自生黄铁矿的出现也可作为研究区一项相标志，指示浅水扇三角洲前缘环境。
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研究区Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组都发现硬石膏胶结物。硬石膏常以条形晶体或连晶状形式出现，根据其与碳酸盐胶结物的接触关系，推测其形成于早期碳酸盐胶结之后，晚期碳酸盐胶结之前，在显微镜下可见到晚期方解石矿物对硬石膏的交代（图15a）。此外，硬石膏常常交代碎屑颗粒中的不稳定组分，如硅质岩屑（图15b、c）、长石（图15d）等。碎屑岩中最常见的硫酸盐胶结物是石膏和硬石膏，形成于沉积期和早成岩期的硫酸盐胶结物往往与强烈蒸发作用有关，形成于晚成岩期的往往与早期石膏的溶解和再沉淀作用有关（林春明，2019）。研究区硬石膏的出现在一定程度上反映了当时沉积物处在暴露蒸发，或水体较浅或浅埋藏的弱氧化沉积环境。
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图15 大民屯凹陷沈检5井沙河街组三段 Es43Ⅰ油层组碎屑岩储层中硬石膏胶结物
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Fig.15 Anhydrite cement in clastic rock reservoir of Es43Ⅰ oil formations in the third Member of Shahejie Formation from well SJ5 in the Damintun sag
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（a）—硬石膏（Anh）充填原生粒间孔，部分被晚期方解石交代（Cal II），1885.87 m，砂砾岩，（+）;（b）—硬石膏交代硅质岩屑（Sf），1885.87 m，砂砾岩，（+）;（c）—硬石膏交代硅质岩屑，1885.87 m，砂砾岩，（+）;（d）—硬石膏交代钾长石（Kf），1927.73 m，砂岩，（+）
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(a) —the primary intergranular pores were filled by anhydrite (Anh) , partially replaced by the late calcite cement (Cal II) , 1885.87 m, sandy conglomerate, (+) ; (b) —anhydrite replaced siliceous fragment (Sf) , 1885.87 m, sandy conglomerate, (+) ; (c) —anhydrite replaced siliceous fragment (Sf) , 1885.87 m, sandy conglomerate, (+) ; anhydrite replaced K-feldspar, 1927.73 m, sandy conglomerate, (+)
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3.2.1.4 元素地球化学特征
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元素分析也提供了浅水沉积环境特征（图16）。Sr/Ba值是判断海陆沉积相和盐度的有效指标。Sr/Ba值＜0.6代表陆相淡水沉积，0.6＜Sr/Ba值＜1.0代表半咸水的海陆过渡相沉积，Sr/Ba值＞1.0代表海相（咸化湖泊）咸水沉积（王爱华等，2020; 张妮等，2021; 江凯禧等，2021; 李鑫等，2022）。研究区Es43Ⅱ油层组Sr/Ba介于0.14~0.65，均值为0.26；Es43Ⅰ油层组Sr/Ba介于0.03~0.73，均值为0.24，表明Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积期的水体盐度低，为微咸水—淡水环境。Rb/K比值能较好地反映古水深，当Rb/K＜0.007，指示水体较浅，值越高代表水体深度越大。Es43Ⅱ油层组Rb/K介于0~0.007，均值为0.004；Es43Ⅰ油层组Rb/K介于0~0.006，均值为0.004，指示Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积期水体深度变化不大，为浅水环境。Es33Ⅲ油层组取芯段短，样品较少，总体仍为较浅环境（图16）。Es43Ⅱ油层组Mg/Ca介于0.04~2.26，均值为1.02；Es43Ⅰ油层组Mg/Ca介于0.03~2.36，均值为0.84，说明研究区Es43Ⅱ油层组沉积期略微比Es43Ⅰ油层组沉积期干燥，但总体上都处于较为湿润的环境（图16）。
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3.2.2 沉积相分布及演化特征
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基于研究区沙河街组三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积特征，结合单井相、剖面相，编制了地层厚度等值线图（图17）、砂岩厚度等值线图（图18）和砂地比等值线图（图19），在此基础上绘制了Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组10个重点小层的沉积相平面分布图（图20、21），展示了小层的沉积相演化特征，也基本反映了Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积相在横向和纵向的变化。
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研究结果表明，Es43Ⅱ油层组厚度一般在60~80 m，在静64-226井区可达到110 m（图17a）；Es43Ⅰ油层组厚度略为减薄，一般厚50~70 m（图17b）。Es43Ⅱ油层组砂岩厚度一般在40~60 m，在静64-226井区可达到70 m（图18a）；Es43Ⅰ油层组砂岩厚度略为减薄，一般厚30~50 m（图18b）。自下而上，由Es43Ⅱ至Es43Ⅰ油层组砂地比值在平面上虽然不同变化，但总体上有逐渐减少趋势，即砂层厚度减小，泥质沉积厚度相对增大（图19），与连井剖面沉积相变化（张妮等，2021; 林春明等，2023）一致。
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从沉积相平面图的变化可以发现，Es43Ⅱ油层组沉积期，水下分流河道微相发育，平面上呈辫状分布，在研究区中部，河道频繁摆动使得河道相互切割、交汇，河道面积增大，形成有利的水下分流河道微相发育区，水下分流间湾（富砂）沉积微相较水下分流间湾（富泥）沉积微相发育（图20）；纵向上，自下而上，由第6小层到第1小层（图20a~f），这种趋势也是明显的。统计发现由第6小层到第1小层的水下分流河道平均宽度为131 m、142 m、150 m、154 m、165 m和108 m，其中第6~2小层的水下分流河道宽度有低幅增长趋势，而第1小层的河道平均宽度显著变小，与水下分流间湾（富泥）沉积微相显著发育一致（图20f），表明水体深度突然加深的特点。
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图16 大民屯凹陷沈检5井Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组微量元素参数特征
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Fig.16 Characteristics of trace element parameters of Es43Ⅱ and Es43Ⅰ oil formations from well SJ5 in the Damintun sag
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Es43Ⅰ油层组沉积期，水下分流河道微相较为发育，平面上呈辫状分布，水下分流间湾（富砂）沉积微相亦较为发育（图21）；纵向上，自下而上，从第6小层到第3小层（图21a~d），水下分流间湾（富砂）沉积微相面积均逐渐减少，而分流间湾（富泥）沉积微相面积明显增大。第6小层到第3小层的水下分流河道平均宽度为106 m、136 m、171 m和154 m，其中第6到第4小层的水下分流河道宽度有一定幅度的增长，到第3小层有低幅减少，反映了水下分流河道演化的复杂性。
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总的来看，Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组均为扇三角洲前缘亚相沉积，湖盆沉积水体深度由浅逐渐加深，Es43Ⅱ油层组水下分流河道沉积最为发育，河道深度和宽度较大，溢岸沉积发育；Es43Ⅰ油层组沉积水体变深，水下分流河道沉积发育相对较差，河道深度较浅且宽度小，溢岸沉积发育相对较差。宏观上，区域构造演化、古气候、物源供给条件和相对湖平面变化等多种因素控制了研究区的沉积充填演化过程。
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图17 大民屯凹陷沙三段Es43Ⅱ（a）和Es43I（b）油层组厚度等值线图
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Fig.17 Contour map of the stratigraphic thickness of the Es43Ⅱ (a) and Es43I (b) oil formations from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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图18 大民屯凹陷沙三段Es43Ⅱ（a）和Es43Ⅰ（b）油层组砂岩厚度等值线图
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Fig.18 Contour map of the sandstone thickness of the Es43Ⅱ (a) and Es43I (b) oil formations from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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图19 大民屯凹陷沙三段Es43Ⅱ（a）和Es43Ⅰ（b）油层组砂地比等值线图
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Fig.19 Contour map of the sandstone ratio of the Es43Ⅱ (a) and Es43I (b) oil formations from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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综上所述，Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组均为扇三角洲前缘亚相沉积（图22），湖盆沉积水体深度由浅逐渐加深，Es43Ⅱ油层组水下分流河道沉积最为发育，河道深度和宽度较大，溢岸沉积发育；Es43Ⅰ油层组沉积水体变深，水下分流河道沉积发育相对较差，河道深度较浅且宽度小，溢岸沉积发育相对较差。宏观上，区域构造演化、古气候、物源供给条件和相对湖平面变化等多种因素控制了研究区的沉积充填演化过程。
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4 结论
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（1）辽河坳陷大民屯凹陷基底区域变质岩和混合岩属于新太古代晚期—古元古代早期地层，大民屯凹陷古近系潜在物源主要为上述老地层和中生代多期次构造运动过程中生成的中酸性火成岩的再旋回沉积，同时受中生代晚期的幔源物质影响。沉积物主要由北向南、北东向西南方向搬运，主物源方向为北和北东向。
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（2）受构造背景及物源方向的影响，大民屯凹陷沈84—安12区块沙河街组三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组主要发育浅水扇三角洲前缘沉积，可以划分为水下分流河道、水下分流间湾（富砂）和水下分流间湾（富泥）沉积微相。水下分流河道沉积物岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩及细砂岩，砾石主要以细砾为主，次棱角为主，泥砾颜色有的呈棕色、褐色。水下分流河道底部发育冲刷面，冲刷面之上常见大小不一的泥砾，见撕裂状，反映水流冲刷下覆地层形成的泥砾搬运距离不远的特点。水下分流河道砂岩以块状层理和递变层理为主，未发现辫状河三角洲前缘沉积常见的侧积交错层理、板状和槽状交错层理。水下分流间湾（富砂）沉积为水下分流河道之间相对低洼的地区，以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹薄层粉砂岩或细砂岩，发育波状层理、透镜状层理、生物扰动及变形构造，平面上主要沿水下分流河道两侧展布。与水下分流间湾（富砂）沉积相比，水下分流间湾（富泥）沉积于水下分流河道之间相对更低洼的地区，以泥岩和粉砂质泥岩为主，发育水平层理、波状层理和块状层理，平面上沿水下分流河道或水下分流间湾（富砂）间展布。
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图20 大民屯凹陷沙三段Es43Ⅱ油层组沉积相平面分布图
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Fig.20 Sedimentary facies distribution of Es43Ⅱ oil formation from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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（a）—第6小层;（b）—第5小层;（c）—第4小层;（d）—第3小层;（e）—第2小层;（f）—第1小层
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(a) —the sixth layer; (b) —the fifth layer; (c) —the forth layer; (d) —the third layer; (e) —the second layer; (f) —the first layer
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图21 大民屯凹陷沙三段Es43Ⅰ油层组沉积相平面分布图
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Fig.21 Sedimentary facies distribution of Es43Ⅰ oil formation from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag
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（a）—第6小层;（b）—第5小层;（c）—第4小层;（d）—第3小层
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(a) —the sixth layer; (b) —the fifth layer; (c) —the forth layer; (d) —the third layer
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图22 辽河坳陷大民屯凹陷沙三段Es43Ⅱ和Es43Ⅰ油层组沉积模式图
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Fig.22 Depositional model of the Es43Ⅱ and Es43Ⅰ oil formations from the third Member of Shahejie Formation in the Damintun sag, Liaohe depression
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（3）Es43Ⅱ油层组沉积期，水下分流河道微相发育，平面上呈辫状分布，在研究区中部，河道频繁摆动使得河道相互切割、交汇，河道面积增大，形成有利的水下分流河道微相发育区，水下分流间湾（富砂）沉积微相较水下分流间湾（富泥）沉积微相发育。Es43Ⅰ油层组沉积期，水下分流河道微相仍较发育，变化不大，但相比Es43Ⅱ油层组沉积期，水下分流间湾（富砂）沉积微相面积均逐渐减少，而分流间湾（富泥）沉积微相面积明显增大。自Es43Ⅱ到Es43Ⅰ油层组沉积期，湖盆水体深度具有由浅变深趋势。
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致谢：张妮等参加了本项目研究工作，本论文研究工作也得到了杨立强、李晓光、武毅、张新培、樊佐春、宋柏荣、蔡超、郑阳等同志的支持和帮助，匿名审稿专家提出了建设性修改意见，在此一并向他们致以衷心的感谢。
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摘要
辽河坳陷大民屯凹陷沈84—安12区块古近系沙河街组三段是油气勘探的重点目的层系。综合钻井、岩芯、录测井和分析化验等资料，利用物源区分析、碎屑组分、重矿物和粗粒/细粒沉积物平面分布等多种方法探讨了研究区物源体系特征和来源；运用沉积学基本原理和方法，开展了沙三段的沉积相及其演化特征研究。结果表明，大民屯凹陷沙三段主要来自新太古代—古元古代变质岩基底和中生代多期次构造运动过程中生成的中酸性火成岩的再旋回沉积，同时受中生代晚期的幔源物质影响，主物源方向为北和北东向。研究区沙三段Es34Ⅱ和Es43Ⅰ油层组主要发育浅水扇三角洲前缘沉积，划分为水下分流河道、水下分流间湾（富砂）和水下分流间湾（富泥）沉积微相；自Es43Ⅱ到Es43Ⅰ油层组沉积期，湖盆水体深度由浅变深，水下分流河道和水下分流间湾（富砂）微相分布范围逐渐减少，水下分流间湾（富泥）逐渐增加。
Abstract
The third Member of the Paleogene Shahejie Formation is the primary target in petroleum exploration of the Shen84—An12 block which is located in the Damintun sag, Liaohe depression. Based on a compilation of data from drilling, core, well logging, and related analytical experiments, multiple methods were used to infer the characteristics of the provenance system, such as analyses of potential provenance direction, detrital composition, light and heavy mineral assemblages and variation of coarse/fine-grained sediment planar distribution.The fundamental principles of sedimentology were applied to investigate the sedimentary facies and their evolution in the third Member of the Paleogene Shahejie Formation. The results show that the third Member of the Paleogene Shahejie Formation is mainly derived from the recycled sedimentation of the Neoarchean to Paleoproterozoic metamorphic basement, and the Mesozoic intermediate-acidic igneous rocks formed in various tectonic movements, and was subsequently influenced by the Late Mesozoic mantle-derived material. We inferred the primary provenance directions are mainly north to east and northeast to southwest. The Es43Ⅱ and Es43Ⅰ oil formations from the third Member of the Paleogene Shahejie Formation were deposited in the shallow-water fan delta front, and were further divided into underwater distributary channel, underwater distributary bay (sand-rich) and underwater distributary bay (mud-rich) microfacies. The paleo-lacustrine environment in the research area changed the water depth from shallow to deep during the sedimentation of the Es43Ⅱ to Es43Ⅰ, while the distribution range of the underwater distributary channel and the underwater distributary bay (sand-rich) decreased, and the underwater distributary bay (mud-rich) gradually increased.
