作为胜利油田最早发现的重要含油气层系之一，滩海地区新近系馆陶组发育河流相沉积^[1-2]。其中馆下段主体为辫状河沉积^[3]，馆上段经前人研究认为其下部系辫状河沉积，上部则以曲流河沉积为主^[4]。笔者在对胜利滩海地区馆上段河流相砂体沉积特征进行研究过程中，发现该地区馆上段自南向北不同沉积时期发育不同的河流类型，除辫状河和曲流河之外，还常发育一种介于辫状河和曲流河之间的过渡河型。此前笔者已将馆上段这类过渡河型定义为分汊河^[5]。分汊河在长江中下游有典型分布区域，在水利学界和地貌学界被普遍接受^[6-7]。王随继等^[8]将分汊河加入河流分类系统，将河流分为辫状河、分汊河、曲流河、网状河、直流河五种类型。在河道形态上王随继等^[9]认为单河道和分汊河道是Brice^[10]所称的分汊河中不可缺少的两种地貌单元，前人对分汊河沉积特征和形成机制也进行过较多研究^[11-13]。河型的演变也是河流研究的热点之一，河流类型从辫状河演变为曲流河的情况比较常见^[14-18]，由稳定河型转化为不稳定河型的现象在现代沉积中也有发现^[19]。河型的演变是渐变的过程，多河道低弯度的辫状河如何演变为单河道高弯度的曲流河？古代河流是否存在反向转化，其机制如何？对这些问题的探寻，不仅对河流沉积学研究具有理论意义，对油气勘探开发方案的制定也具有重要的实践意义。

本文以胜利油田滩海地区新近系馆陶组馆上段及明化镇组底部沉积为研究对象，通过精细观察描述（密闭）岩心、综合分析粒度资料和密井网测井资料，结合区域地质研究成果，确定河流类型，研究河流演化规律及主控因素。

胜利滩海地区位于济阳坳陷东北部的埕岛—桩西—长堤—孤东—垦东潜山披覆构造带（图1）^[20-21]，是济阳坳陷与渤中坳陷及郯庐断裂带之间的分界体系，其构造格局受东南方向郯庐断裂带影响较大。新生代以来，该构造带先后经历了断陷—拗陷的演化过程^[22]。在东营组末期地壳抬升运动以及断裂活动的背景下，馆陶组早期济阳坳陷内地势起伏不平^[1]，各次级凹陷分隔性较强；由于填平补齐作用，至馆陶组上段济阳坳陷内四个凹陷连为一体；至馆陶组末期全区河流泛滥平原广布^[23]，形成了统一的沉积盆地。馆上段早中期，济阳坳陷北部以埕宁隆起为主要物源区，南部物源来自鲁西隆起^[24]。馆陶组晚期，鲁西隆起为全区主要物源区^[25]。滩海地区油源充足，成藏条件十分有利，主要有前古近系、古近系和新近系3套含油层系。新近系自下而上发育馆陶组和明化镇组。本研究主要针对馆陶组上段（下文简称为馆上段，自上而下划分为Ngs(1+2)、Ngs3、Ngs4、Ngs5、Ngs6和Ngs7砂组），兼顾明化镇组（Nm）底部。

图  1  研究区构造位置图和剖面图（据文献[20⁃21]修改）

Figure 1.  Structural location map and profile of study area (modified from references [20⁃21])

选取垦东、孤东、埕北地区作为研究区南部、中部、北部地区的典型区块进行精细解剖，以点带面研究滩海地区河型及其时空演化。在精细观察描述KD12-53、KD123、KD124、KDG2、KD261、KD34、KD342、KD48、GD6-25-J474、GD7-29-J246、GD7-29-J254、CB22共12口井馆上段各砂组和明化镇组底部共计342 m（密闭）岩心基础上，结合粒度分析和测井资料分析，对馆上段及明化镇组底部岩心进行沉积学精细研究，认为研究区新近系发育辫状河、分汊河和曲流河三种河流沉积。

研究区馆上段及明化镇组泥岩颜色以反映陆上暴露和浅水成因的紫红色、灰绿色为主，岩心观察以及粒度统计结果表明，工区内岩石类型主要有砂砾岩、砂岩、粉砂岩及泥岩，中细砂岩为主要储集砂体。与颜色和成分相比，结构、构造和垂向沉积序列更能反映研究区河流类型和演化规律。

作为碎屑岩重要的结构特征，颗粒的粒度其及分布特征是判别沉积环境和水动力条件的良好标志，是分析碎屑岩沉积过程的重要手段^[26]。本文在岩心精细观察和岩石薄片镜下鉴定的基础上，对各典型区块样品粒度分析数据进行了细致统计和图解。

C值是粒度累积曲线上1%处对应的粒径，代表最粗的粒径，M值是50%处对应的粒径，代表粒度中值^[27]。粒度分析数据表明，馆上段沉积时期，从垦东12块经孤东七区西到埕北22块，C值平均值从0.50 mm减小到0.25 mm以下，M值平均值从大于0.18 mm减小到0.15 mm以下，反映研究区从南向北具有水体能量减弱的趋势，可能发生河型的演变。各区块垂向上也存在C值和M值的变化，意味着从馆上段早期到明化镇组早期，河流能量也存在演变的过程。

对研究区48口井1 938个粒度样品分别绘制了粒度概率累积曲线，按形态将其分为具有重力流成因特征的宽缓上拱弧形和低斜率一段式（重力流型）、牵引流成因的两段式和三段式（牵引流型），以及反映重力流向牵引流转化的具过渡段两段式和低斜率两段式（混合型）^[28]三大类（图2）。其中“重力流型”曲线（图2a，b）反映沉积物主要由悬浮总体组成，流体类型一般为泥石流（碎屑流）和颗粒流，在研究区主要见于辫状河心滩、分汊河的河道砂坝底部和决口扇、曲流河决口扇等微相。“混合型（过渡型）”曲线（图2c，d）对应于洪水型重力流向牵引流转化的早期，流体能量有所降低^[28]，常见于见于辫状河心滩中上部、分汊河河道砂坝及决口扇、曲流河决口扇沉积中。“牵引流型”曲线（图2e，f）反映较典型的牵引流沉积特点，是曲流河边滩（点砂坝）的典型粒度分布特征。

图  2  滩海区带馆上段—明化镇组底部典型粒度概率累积曲线

Figure 2.  Typical granularity probability curves for the upper member of the Guantao Formation and the bottom of the Minghuazhen Formation in the offshore zone

从胜利滩海地区馆上段至明化镇组底部粒度累积概率曲线类型直方图（图3）中可以看出，从Ngs7到Ngs3具有Ngs7~Ngs5和Ngs4~Ngs3两个“重力流型”和“混合型（过渡型）”曲线占比减少而“牵引流型”曲线占比增多的旋回，反映垂向上研究区河流能量具有上述2个旋回性演变过程。同时可以看到，Ngs(1+2)~Nm沉积时期“重力流型”曲线占比相较于Ngs3显著增加，反映在此阶段河流能量明显增强。粒度概率累积曲线类型在垂向上的上述变化暗示着研究区馆上段至明化镇组底部沉积时期河流类型的演变具有旋回性变化，而非从高能量河流向低能量河流的单一演变过程。

图  3  胜利滩海地区馆上段至明化镇组底部粒度累积概率曲线类型直方图

Figure 3.  Granularity probability histograms for the upper member of the Guantao Formation and the bottom of the Minghuazhen Formation in Shengli offshore area

沉积构造可以反映沉积介质的性质、强度及沉积物的搬运和沉积方式等情况，具有重要的指相意义。岩心观察表明研究区反映单向水流成因的各种规模的板状交错层理（图4a）和槽状交错层理（图4b）构造极为发育，其次是平行层理（图4c）、上攀砂纹层理（图4d），也可见波状层理（图4e）和水平层理（图4f）。此外还常见冲刷面构造（图4g），以及洪水期间快速沉积作用形成的块状层理和由此引起的同生变形构造（图4h）。其中，板状交错层理、槽状交错层理和冲刷面是河道砂体的典型沉积构造，上攀砂纹层理、波状层理等常出现在河道砂体顶部和天然堤沉积中，块状层理和同生变形构造则与决口扇沉积密切相关。

图  4  胜利滩海地区区馆上段至明化镇组底部典型沉积构造

Figure 4.  Typical sedimentary structures of the upper member of the Guantao Formation and the bottom of the Minghuazhen Formation in the Neogene Shengli offshore area

不同河流由于沉积发育过程存在差异，在垂向沉积序列上具有明显区别。通过对研究区岩心沉积序列的精细观察（图5），总结出三种河流垂向沉积层序（图6），结合笔者前期及前人研究成果^[5,14,29]，认为其分别为辫状河、分汊河和曲流河的垂向沉积序列。分汊河沉积学特征总体上介于辫状河和曲流河之间，是两者的过渡河型，兼具辫状河与曲流河的某些特征，但又有独特之处。其突出特点是决口扇比较发育，在垂向岩性组合上常见河道砂坝与决口扇频繁互层现象（图5b），河道内发育类似心滩的河道砂坝；在平面形态上，常表现为单双河道交替出现，连通砂体规模与曲流河接近，但长度大于曲流河。

图  5  胜利滩海地区新近系辫状河、分汊河和曲流河典型垂向序列特征

Figure 5.  Characteristic vertical sedimentary sequences of Neogene rivers in Shengli offshore area

图  6  胜利滩海地区新近系辫状河、分汊河和曲流河垂向沉积序列

Figure 6.  Vertical sedimentary sequences of (l to r) braided river, meandering river and anabranching river in Neogene Shengli offshore area

从图6可以看出，研究区辫状河与曲流河垂向序列与其相应河型的经典垂向层序相近或一致。分汊河与辫状河相比，沉积物粒度较细，二元结构较为发育，有时表现为“泥包砂”；与曲流河相比，天然堤发育稍差，决口扇较为发育，河道砂坝顶部经常突变为洪泛沉积物，植物碎屑丰富，可形成炭质膜/薄层。统计结果表明，曲流河连通砂体厚度最厚，平均在6~7 m之间，分汊河相对最薄，平均约4~5 m。

不同河型主要砂体测井响应特征也有差异（图7）。辫状河心滩砂体SP曲线常为齿化箱形，反映多期河道的冲刷叠置。分汊河河道砂坝与曲流河边滩砂测井曲线一般为钟形，其中，分汊河河道砂坝垂向上常与决口扇共生，构成下扇上砂组合或下砂上扇组合，SP曲线表现为复合韵律。

图  7  胜利滩海地区新近系辫状河、分汊河和曲流河主要砂体测井响应特征对比

Figure 7.  Comparison of logging response characteristics of the main sandbodies from (l to r) braided river, meandering river and anabranching river in Neogene Shengli offshore area

在岩心沉积相标志研究的基础上，结合流体类型、单井沉积学特征、测井响应特征，在资料稀缺的部分层段结合笔者前期和前人在区域上的总体认识以及河型的空间演化规律^[2,5,14-19]，确定了滩海地区各典型区块馆上段和明化镇组底部河流类型及演化特征。

垦东地区Ngs7~Ngs6下发育辫状河，Ngs6中上~Ngs3以分汊河为主，Ngs（1+2）为辫状河，Nm底为分汊河。孤东地区Ngs4砂组以下与垦东地区相近，但Ngs3发育曲流河，Ngs（1+2）和Nm底发育分汊河。埕北区块Ngs7为辫状河，Ngs6~Ngs5⁶、Ngs（1+2）及Nm底部为分汊河，其余层段为曲流河（表1）。

从平面上看，滩海地区南部馆上段—明化镇组底部除了Ngs7和Ngs（1+2）砂组发育辫状河以外，其他层段均为分汊河沉积，具有辫状河—分汊河—辫状河—分汊河的演变特征，整体为中高能河流沉积。滩海地区中部河流类型在垂向上表现为辫状河—分汊河—曲流河—分汊河的演变过程，高、中、低能河流类型均有发育；而研究区北部河流类型垂向上的演变特征尽管与中部类似，但曲流河发育层位从Ngs5^5-1~Ngs3，明显比中部增多，反映其河流能量为滩海地区中最低的，是研究区总体上由鲁西隆起供源的沉积响应。

综上所述，滩海地区馆上段至明化镇组底部发育三种的河流类型，既有高能不稳定辫状河和低能相对稳定的曲流河，亦有二者之间的过渡河型分汊河，即存在辫状河到分汊河再到曲流河的正向演变关系，也有分汊河到辫状河、曲流河到分汊河的反向演变过程。

河流体系对外部异旋回和内部自旋回均可产生沉积响应。其中，异旋回作用可以河道发育类型的旋回性变化呈现^[30]。影响河流发育的异旋回控制因素主要有三种：构造、气候和海（湖）平面升降，这三种控制因素可以在沉积盆地中的任何时间起作用^[31]。当构造作用、气候、沉积基准面变化等因素发生变化时，河型即可能发生演变^[16,32-34]；因此本文从构造运动（古地形）、古气候变化和基准面变化三个方面探讨其对滩海地区新近系上部河型演变的控制和影响作用。

构造运动是影响河型转化最重要的因素，控制了河流类型及其演变特征的大趋势。构造隆升及沉降导致地形坡度变化时，河流沉积样式会做出相应调整^[35-37]。坡度变大有利于高能量宽浅型河流的发育，坡度减缓则有利于低能量窄深型河流的形成。同时，构造隆升及沉降也会影响剥蚀区和沉积区的分布，从而影响沉积物供给；而沉积相的结构特征也会响应于沉积物供应的周期性变化^[38]，最终导致河型发生转化。

在断—拗转换期的区域性构造运动以及断层活动的背景下，馆陶组沉积早期济阳坳陷内隆凹相间的地貌格局比较明显，在南部诸如垦东—青坨子凸起前麓等物源供应充足的垦东地区，坡降大、水流急的辫状河沉积广泛发育。经过馆下段的填平补齐作用，至馆陶组沉积晚期，北北东走向断层及及北东走向断层停止活动^[39]，盆地凹凸相间的格局消亡，地形变缓，有利于发育较低能量的河流类型如分汊河和曲流河。区域上沉降沉积中心向北移至渤中坳陷^[40]，形成统一的、缓慢沉降的沉积盆地，馆陶组上部至第四系沉积时期，断层的活动性进一步减弱，南部一般至馆上段上部消失，北部至明化镇组上部消失^[41-42]，因此河流类型主要为分汊河与曲流河。

气候通过引起温度、湿度、降雨、风和日照等变化，影响植被覆盖、风化和侵蚀模式以及沉积物供给^[31]，Ikeda et al. ^[43]通过定量化的数学模型研究表明，河岸有植被覆盖时，会引起河道深度增加但宽度减小；同时植被可以提高河岸稳定性^[44-46]，从而影响河道的类型。Leigh^[47]认为全球气候变暖以及潮湿的气候条件，会使植被覆盖密集，进而导致沉积物量减少，影响河流演化的进程。

济阳坳陷东营组沉积时期位于北亚热带，温凉湿润^[48]，馆陶组早中期仍以北亚热带为主，但温度增高，湿度变大，馆陶组沉积中晚期以中亚热带温湿气候为主，末期向干热气候转变^[30]。馆陶组早中期温度增高和湿度变大的气候条件，有利于源区风化剥蚀作用，提供大量的沉积物，而突然增多的降雨使地表径流快速增大，物源区剥蚀的产物被急剧增大的水流携带，此时植被不甚发育，河岸的抗冲性差，河道不稳定，有利于形成辫状河。在馆陶组沉积中后期，随着植被的发育，河岸的抗冲性增强，辫状河逐渐向分汊河、曲流河转变。而馆陶组末期干热气候一方面易于发生季节性洪水，形成高能急流，同时植被覆盖变差，导致抗冲性变差，因此在滩海地区形成南部从分汊河向辫状河转化，中北部从曲流河向分汊河转变的反向演变过程。

在构造相对稳定的环境下，基准面的变化控制着可容纳空间的变化，可容纳空间增加速率与沉积物供应速率的比值（A/S值）控制着河道砂体的叠置模式^[49]，也即河流的类型。苗小龙等^[50]通过对Miall总结的部分典型辫状河类型进行量化以A/S值来划分基准面旋回，发现辫状河基准面以上升旋回类型为主。研究区进入坳陷阶段后，基准面上升，馆陶组早期可容纳空间较低，低A/S值导致辫状河道发育，且单层砂体厚度较大。随着基准面上升，砂岩单层厚度向上减薄，泥岩增多^[51]，河流下蚀和侧蚀作用增强，逐渐向分汊河演变；随着侧向侵蚀作用进一步加强，河流弯度加大，河流向曲流河演变。

研究区馆陶组经历了一个完整的基准面旋回变化过程，其中基准面上升半旋回与下降半旋回的分界线位于Ngs4沉积时期。在研究区中部，Ngs7~Ngs4沉积时期河流类型以辫状河和分汊河为主，河流宽而浅，侧向迁移迅速，辫状河垂向上发育厚层河道砂体；Ngs3~Nm早期河流类型以曲流河与分汊河为主，洪泛平原分布面积增大，砂体叠置层数明显减小，并且层序顶部泥岩增多。滩海北部地区在基准面上升时期由于多方水系均经过该区域汇入渤中凹陷，河道下蚀作用比较强，该区域曲流河在Ngs5中上沉积期便有出现。Ngs(1+2)沉积时期，基准面下降到最低位置，可容空间的减小使研究区南部的分汊河向辫状河转化，研究区北部的曲流河向分汊河转化。

由上述论述可知，构造、气候和沉积基准面变化三种因素共同影响着河流发育、演变的方向。其中，构造作用为河流发育类型的主要控制因素，它控制着河道的延伸形态、上下游的高程差和流体侵蚀方式等河流基本发育要素，影响了河流整体的演变方向。气候因素主要通过引起沉积物供应、河水能量和河岸植被覆盖等方面而对河流类型和演化具有重要控制作用。沉积基准面的变化是区域内构造和气候两种因素综合作用的表现，其相对于地表位置的可容纳空间大小控制了可堆积沉积物的潜力，进而控制着河道砂体的叠置模式，即河流的垂向沉积层序。

在上述研究基础上，总结出滩海地区馆上段—明化镇组底部河流类型演变模式（图8，9）。

图  8  滩海地区新近系馆上段—明化镇组底部河流纵向演变模式图

Figure 8.  Model of vertical fluvial pattern transformation in the upper member of Neogene Guantao Formation and the bottom of Minghuazhen Formation in Shengli offshore area

图  9  胜利滩海地区馆上段—明化镇组底部河流平面演变模式图

Figure 9.  Model of lateral fluvial pattern transformation of the upper member of Guantao Formation and the bottom of Minghuazhen Formation in Shengli offshore area

在Ngs7沉积时期，研究区地形高差相对较大，气候温湿，处于长期基准面上升的中期以及中期旋回基准面上升的初期，滩海地区广泛发育辫状河沉积，砂体垂向上相互切叠（图8）。随着基准面上升，在Ngs6沉积早期，研究区可容空间增大而沉积物供给减少，且由于沉积物体积分配作用，即离物源由近到远沉积物粒度由粗变细，砂体厚度逐渐减薄，南部仍以辫状河沉积为主，心滩砂体相互切叠连片，中部和北部主要发育分汊河沉积，砂体以切叠或孤立为主（图8，9）。

Ngs5~Ngs3沉积时期，研究区气候继续向温湿转化，源区持续夷平，且Ngs4沉积末期处于长期以及中期基准面上升和下降的转换时期，可容空间达到最大，垂向上砂体主要呈孤立型。南部和中部（Ngs3时期发育曲流河）主要发育分汊河，北部主要发育曲流河（图8，9）。

Ngs（1+2）~Nm沉积时期，滩海地区处于长期旋回以及中期旋回基准面下降到上升的转换时期，可容空间减小，同时气候转为干热，河道侧蚀能力增强，受距离物源的远近控制，南部地区由分汊河向辫状河转化，砂体相互切叠；中部和北部地区由曲流河向分汊河演变，相应的孤立型砂体向切叠型砂体转化（图8，9）。

（1） 胜利油区滩海地区馆上段—明化镇组底部发育辫状河、分汊河、曲流河三种河流类型。其中辫状河主要发育在7砂组、南部和中部的6砂组下部和南部的1+2砂组；曲流河主要发育在研究区中部3砂组和北部5砂组上部到3砂组；分汊河比较广泛地发育于其余砂组。

（2） 分汊河尽管是介于辫状河与曲流河之间的过渡河流类型，但在沉积特征、垂向层序、连通砂体规模和在区域上的发育位置等方面均具有独特之处，尤其以发育的决口扇、丰富的植物碎屑等特征区别于辫状河与曲流河。

（3） 胜利油区滩海地区从馆上段—明化镇组底部，既存在辫状河到分汊河（再到曲流河）的正向演变关系，也有分汊河到辫状河、曲流河到分汊河的反向演变关系，而非持续地从高能量河流向低能量河流演变的过程。构造运动为研究区河流发育类型的主要控制因素，其控制了河流类型及其演变的大方向。