摘要冀中坳陷位于渤海灣盆地西部，是發育在華北地臺之上的中—新生代沉積坳陷，在寒武系主要發育海相碳酸鹽巖。從寒武系露頭剖面入手，結合鉆井地層，建立露頭和鉆井之間的地層對比格架。對單井相、地震相、連井相的研究表明，冀中坳陷在寒武紀構造活動平緩，各區域的地層厚度差異小。通過野外露頭剖面實測、巖心觀察、樣品分析以及各巖性含量的統計，識別出了臺地、緩坡、陸棚等3種相類型。臺地相中可以識別出潮坪、局限臺地、開闊臺地、鮞粒灘、竹葉狀礫屑灘等5種類型。潮坪主要指潮上坪和潮間坪，并進一步識別出了潮上泥坪、潮上云坪、潮上云灰坪、潮間灰坪等類型。

　　基于各沉積相類型的分析，建立了冀中坳陷寒武系的碳酸鹽巖沉積相模式，并編制了9張巖相古地理圖。對古地理的研究表明，冀中坳陷在府君山期開始海侵，發育了局限臺地和潮坪;至饅頭期、毛莊期海侵進一步發展，主要發育了潮上泥坪;到徐莊期以后，潮坪、鮞粒灘共存，并在張夏期海侵達到高潮。崮山期開始海退，潮坪沉積又開始出現。長山期、鳳山期進一步海退，分別發育了竹葉狀礫屑灘和潮上云坪、潮間灰坪等。

　　關鍵詞冀中坳陷寒武紀碳酸鹽巖巖相古地理沉積相模式

　　冀中坳陷位于渤海灣盆地西部，寒武系主要發育海相碳酸鹽巖。寒武系分布廣泛，沉積厚度大。由于寒武系的油氣勘探一直未獲突破，因此在過去的研究中沒有受到足夠的重視。近年來在寒武系的第二統府君山組和第三統張夏組開采出了工業油流(趙賢正等，2014)，顯示出寒武系也具有廣闊的勘探前景。尤其四川安岳氣田(杜金虎等，2014;鄒才能等，2014)和鄂爾多斯南緣寒武系烴源巖(廖建波等，2016)的發現，更激起了油氣工作者對寒武系的勘探興趣。古地理格局的研究是油氣勘探的基礎。雖然前人(馮增昭，1990;鄒偉宏，2001)做過華北地臺和冀中坳陷的古地理研究，但是由于時代早，資料少，使得對于古地理的刻畫較為粗略，不能很好地滿足下一步油氣勘探的需求。

　　近年來，隨著對露頭剖面的重視，已有許多研究者發表了關于北京西山寒武系剖面的研究報道(朱傳慶等，2009;蘇德辰等，2013;景宇軒等，2015;邢延路和馮李強，2015;金麗娜等，2016;康世龍等，2016;倪勝利，2017)。馬永生等(2017)和梅冥相等(2011，2015)對北京西山下葦甸剖面的層序和沉積相進行了詳細的研究，為華北地臺、尤其是冀中坳陷寒武系的層序地層研究提供了很好的借鑒。但是過去的研究對于露頭地層和井下地層的對比，以及井與井之間的對比，一直存在不統一的問題。此外，華北地臺在寒武紀處于陸表海的環境(王龍等，2018)，地臺上各區域的沉積單元應具有相似性。但是前人無論是在華北地臺南部(欒守亮等，2013)、鄂爾多斯盆地(陳啟林等，2012;李文厚等，2012;胡方杰等，2014;張春林等，2017)，還是各地的露頭剖面中(杜圣賢等，2007;Choughetal.，2010)，建立的沉積相模式往往差異很大，且使用的沉積相術語各異，容易造成困惑。

　　作者以詳細、深入的野外露頭解剖作為研究工作的立腳點，以北京西山下葦甸剖面和河北井陘南王莊剖面為基干剖面，以河北邢臺、曲陽、易縣為輔助剖面進行研究，建立與鉆井地層相對比的地層格架。在單井相、地震相、連井相分析的基礎上，建立了本區域的沉積相模式，以此來預測資料少的區域的沉積相分布。在古地理巖相單元命名和編圖方面，通過定量的數據來描述和約束古地理單元(馮增昭，2004，2016;Fengetal.，2014)。

　　1地質背景

　　冀中坳陷位于華北地區，地跨北京、天津以及河北省等3個省市，面積3��2×104ikm2，是一個發育在華北地臺之上的中—新生代沉積坳陷(何登發等，2017)。華北地臺范圍大致包括華北、遼東和渤海等區域，面積約30×104ikm2，是中國境內保存較好的古陸塊(馬杏垣等，1979)。其在元古代進入穩定的發展階段后，地臺沉降，從而在地臺之上沉積了巨厚的地層(趙越等，2017)。冀中坳陷寒武系屬于華北地臺沉積蓋層的一部分，其從長城紀開始一直到三疊紀末期，都處于穩定的地臺發育時期。受燕山運動的影響，侏羅紀和白堊紀構造活動強烈，同時華北地臺解體。古近紀以來，冀中坳陷進入裂谷盆地的發育階段，并沉積了巨厚的河湖相沉積(杜金虎等，2002)。由于冀中坳陷位于華北地臺的中部，其沉積受控于華北地臺的沉積背景。華北地臺在古生代平坦廣闊(馮增昭，1990;王龍等，2018)，因此不僅冀中坳陷周緣露頭的地層可以與坳陷內地層相對比，地臺上燕山隆起、黃驊坳陷以及鄂爾多斯盆地等區域的下古生界均可以與冀中坳陷對比。寒武系共分為8個組。

　　紐芬蘭統在華北地臺無沉積;第二統包括府君山組和饅頭組;第三統包括毛莊組、徐莊組、張夏組和崮山組;芙蓉統包括長山組和鳳山組。各組的劃分界線與國際地層委員會的階的劃分界線有所差別。由于徐莊組的上部和下部在巖性和GR曲線方面差異明顯，為了準確描述古地理環境，將徐莊組分為徐莊組上段和徐莊組下段來分開敘述。寒武系底部與元古界呈不整合接觸。在北部地區，寒武系底部地層為青白口系景兒峪組;到南部石家莊一帶，下伏地層變為長城系常州溝組砂礫巖。寒武系頂部與奧陶系呈整合接觸。由于加里東運動及燕山運動引起的差異剝蝕作用，導致寒武系在坳陷內分布不均勻。坳陷西北部寒武系大部被剝蝕，在元古界之上直接覆蓋古近系;坳陷中東部和南部地區寒武系保留較多。在寒武紀初期，地殼的上升還導致了府君山組和饅頭組之間的不整合。

　　2相單元劃分

　　寒武系巖石類型主要為碳酸鹽巖，次為泥巖，整體厚度在500～700im之間。坳陷內各個組的巖性在各個區域具有相似性。地震剖面表明，冀中坳陷在寒武紀的古地理格局具有整體性，全區古地貌在同時期起伏較小，沉積厚度變化不大。如在冀中坳陷文安斜坡，地震同相軸在30ikm的長度上呈平行狀連續反射，地層近均勻分布。因此，冀中坳陷寒武系在各區域的地層格架和巖相類型等方面具有較好的可對比性。在本次研究過程中，選取了地層厚度(m)、鮞粒石灰巖含量(%)、礫屑石灰巖含量(%)、準同生白云巖含量(%)、泥質含量(%)、砂巖含量(%)等進行統計。

　　不同的地層，根據其巖性特征，選取不同的巖性進行含量統計。在這些巖性含量統計的基礎上，對各巖相單元進行分類和命名。在分類和命名過程中，主要采用了金振奎等(2013)提倡的碳酸鹽巖沉積相分類，將海洋碳酸鹽巖沉積相分為臺地相、緩坡相和陸棚相。臺地相包括潮坪、局限臺地、開闊臺地、臺內鮞粒灘和風暴礫屑灘。潮坪分為潮上坪和潮間坪，并進一步劃分出潮上泥坪、潮上云坪和潮間灰坪等。為反映出各組內其他非優勢相的巖石組分，本次研究在巖相命名過程中還參照了各巖性的含量。如泥坪表示除泥巖外，其他巖石類型含量均小于10%;云灰坪表示灰泥石灰巖含量大于50%。

　　3巖相古地理

　　3��1單剖面相分析

　　以北京西山下葦甸剖面和Zg10井為例，描述冀中坳陷寒武系各組的巖性特征和測井響應特征。下葦甸剖面府君山組以灰褐色白云巖為主，同時還具有特征的角礫狀白云巖和豹斑灰巖。角礫狀白云巖大小不一，直徑多小于5icm;形態不規則，呈棱角狀;分布雜亂。關于這套角礫狀白云巖的成因，前人一般認為是事件沉積作用形成，如重力流沉積(王宗起和丁孝忠，1990)、颶風或地震沉積(喬秀夫和高林志，1990)。近年也有研究認為是后期巖溶作用下坍塌而形成的(康世龍等，2016)。豹斑灰巖中，白云石一般沿裂縫、生物擾動構造或蟲孔分布。豹斑灰巖中白云石斑塊與基質灰巖呈過渡狀態，無明顯界線。它主要是由局限海沉積的含顆粒灰泥石灰巖經白云巖化而形成的(王英華等，1989)。在北京地區，豹斑灰巖可以作為府君山組的標志層(北京市地礦局，1991)。府君山組頂部為一套數十厘米的風化殼性質的土黃色角礫狀白云巖。向下為灰黑色細晶白云巖，且越向府君山組中部，白云巖含量越低。整體判斷，其主要為局限臺地的沉積。

　　府君山組頂部與饅頭組呈不整合接觸。Zg10井在府君山期沒有沉積。下葦甸剖面饅頭組巖石類型主要為紫紅色白云質泥巖，夾有厚層的白云質灰泥石灰巖、或塊狀層的泥—粉晶白云巖。白云質泥巖和泥—粉晶白云巖中偶見石鹽假晶。饅頭組下部具有和宿主巖石一致的角礫，且向上角礫逐漸消失。根據巖性和結構特征判斷其為膏鹽溶解崩塌的產物。在饅頭組中部還夾有約5im的泥—粉晶白云巖，可見層狀疊層石。這些特征表明，饅頭組總體屬于蒸發潮坪的環境。鑒于下葦甸剖面中白云巖厚度占地層厚度的50%以上，泥巖厚度占25%～50%之間，將其定為泥云坪。Zg10井巖性主要為紫紅色泥巖和灰泥石灰巖，GR曲線表現為高低相間的鋸齒狀。

　　據各巖性含量，將其巖相定為泥灰坪。下葦甸剖面毛莊組巖性與饅頭組類似，巖石類型主要是暗紫紅色泥巖，夾有中—薄層的泥—粉晶白云巖。與饅頭組不同的是，毛莊組的泥—粉晶白云巖透鏡體厚度薄(<1im)、數量多，且泥巖顏色更深。鑒于泥—粉晶白云巖含量未達到10%，因此將本組沉積相定為泥坪。Zg10井巖性與其相似，GR曲線表現為高值背景下的鋸齒狀。根據各巖性含量，將其定為泥坪。在徐莊組的地層對比中，由于前人經常在鉆井上將徐莊組上段歸于張夏組，造成了露頭和鉆井對比的混亂;此外徐莊組上段的巖性特征和電性特征與張夏組和徐莊組下段差異明顯，無論將其歸于張夏組還是徐莊組，均無法較為準確地反映古地理格局。因此本次研究將徐莊組分為徐莊組上段和徐莊組下段。整體來說，徐莊組具有3個旋回的沉積特征。

　　在下葦甸剖面表現為：第1個旋回由灰綠色頁巖、鈣質粉砂巖、鮞粒石灰巖的巖性序列組成，其中局部的鮞粒石灰巖中可見到大型魚骨狀交錯層理，鮞粒多為亮晶鮞粒石灰巖，表明此時是一個潮汐作用主導的高能環境;第2個旋回由陸棚相的灰綠色頁巖、緩坡相的灰質粉砂巖和臺地相的灰泥石灰巖組成;第3個旋回由潮坪相的灰泥石灰巖和白云質灰泥石灰巖組成。第1個旋回構成徐莊組的下段，第2個旋回和第3個旋回構成徐莊組上段。根據各巖性含量，將下葦甸剖面徐莊組下段和上段的沉積相分別定為臺內鮞粒灘亞相和緩坡—陸棚相。Zg10井徐莊組下段巖性為紫紅色泥巖和白云巖，GR曲線呈高值的齒狀，將其定為泥云坪亞微相。

　　上段巖性以石灰巖和白云巖為主，GR曲線呈下凹上凸狀。白云巖對應的GR曲線數值低，表明白云巖中含泥質少，結合相鄰井巖性判斷，白云巖為非準同生白云巖，其原巖為厚層灰泥石灰巖，據此將其定為開闊臺地。張夏組巖性主要是灰泥石灰巖和亮晶鮞粒石灰巖。張夏組的鮞粒石灰巖在華北地臺廣泛分布，是具有標志性的巖石類型，代表了一個高能鮞粒灘的沉積環境。這些鮞粒中廣泛發育的鮞粒皮層，與微生物(尤其是藍細菌)的活動相關，表明了寒武紀第三世海洋環境中藍細菌繁榮的特點(馬永生等，2017);下葦甸剖面中還可見到深水生物丘灰巖和柱狀疊層石，印證了寒武紀以來微生物更加繁盛的現象。此外，在亮晶鮞粒石灰巖中常夾有風暴礫屑石灰巖透鏡層、緩坡相沉積的泥質條帶灰巖以及陸棚相的灰綠色鈣質泥巖。這些特征表明，在持續動蕩的鮞粒灘發育時期，還間歇性地發生了風暴和海侵。根據各巖性含量，結合華北地臺的沉積背景，將下葦甸的沉積相定為臺內鮞粒灘亞相。Zg10巖性和下葦甸剖面巖性相似，GR曲線表現為低平的特征，將其沉積相定為臺內鮞粒灘。

　　4結論

　　1)結合5個露頭剖面和17口井的鉆井剖面巖性特征、測井特征以及區域地震相特征，建立了露頭與鉆井之間的地層對比格架和沉積相對比剖面，明確了沉積相在橫向上和垂向上的變化規律。2)冀中坳陷寒武紀發育臺地、緩坡、陸棚3種相類型，臺地相中可以識別出潮坪、局限臺地、開闊臺地、鮞粒灘、礫屑灘等5種類型。潮坪主要指潮上坪和潮間坪，并進一步識別出潮上泥坪、潮上云坪、潮上云灰坪、潮間灰坪等類型。分析各個沉積相類型的特征和時空展布，建立了寒武紀沉積相模式。3)編制了冀中坳陷及周邊露頭剖面地區的巖相古地理圖9張。冀中坳陷在府君山期開始海侵，發育了局限臺地和潮坪;至饅頭期、毛莊期海侵進一步發展，發育潮上泥坪;到徐莊期，潮坪、鮞粒灘共存;在張夏期海侵達到高潮。崮山期開始海退，潮坪沉積又開始出現;長山期、鳳山期進一步海退，分別發育了竹葉狀礫屑灘和潮上云坪、潮間灰坪等。

　　參考文獻(References)

　　北京市地質礦產局.1991.北京市區域地質.北京：地質出版社，131-132.[BeijingGeologicalBureau.1991.RegionalGeologyofBei�瞛ingMunicipality.Beijing：GeologicalPublishingHouse，131-132]

　　陳啟林，白云來，黃勇，馬玉虎，劉曉光，魏立華，完顏容，韓曉峰.2012.

　　鄂爾多斯盆地寒武紀層序巖相古地理.石油學報，33(S2)：82-94.

　　[ChenQL，BaiYL，HuangY，MaYH，LiuXG，WeiLH，WanyanR，HanXF.2012.Sequencelithofaciespalaeo�瞘eographyoftheCambrianinOrdosBasin，China.ActaPetroleiSini�瞔a，33(S2)：82-94]

　　相關論文投稿刊物：《石油學報》創刊于1980年，重點報道我國石油和天然氣領域具有原創性的基礎研究和應用研究成果，反映重大課題研究的最新進展，推廣新技術和新方法，促進國內外石油科技學術交流。