金坛储气库阜宁组四段含盐层系沉积特征及成盐模式

2022-06-23韩春元汤小琪杨经栋窦连彬

吉林大学学报（地球科学版） 2022年2期

薛辉，韩春元，朱萍，汤小琪，杨经栋，窦连彬

中国石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北任丘 062552

0 引言

含盐层系是在一定成盐周期内形成的含有盐类矿物的沉积岩系，一般形成于干旱炎热的气候条件下[1-2]，同时伴有强烈的蒸发作用，其是湖盆从淡水到咸水再到盐湖演变过程中形成的产物[3]，主要发育在湖盆相对低洼的部位[4-5]。含盐层系常与油气伴生，其沉积和分布对盆地内油气聚集和成藏有较大影响[6-7]，目前，在我国渤海湾盆地[8]、四川盆地[9]、江汉盆地[10]、柴达木盆地[11]、塔里木盆地[12]等中、新生界含油气盆地中均发现了厚度较大的含盐层系。随着油气资源和盐类资源的不断开发利用，国内外众多学者对含盐层系的成因、盐源、分布、沉积环境及其对油气生成、运移和保存等方面的影响进行了深入研究[13-17]，但专门针对含盐层系沉积特征和演化规律的研究较少。

金坛储气库是我国第一座已投入运行的地下盐穴储气库[18]，为保障长三角地区安全平稳供气做出了重要贡献[19]，储气库含盐层系主要发育于阜宁组四段，受构造背景、物源供给和古气候等因素控制，含盐层系沉积具有长期性和多期性等特点。受勘探程度限制，前人对该区含盐层系的研究主要集中在构造、沉积环境及古生物特征上[20-22]，而对微相特征、分布规律和控制因素研究较少。因此，深入开展含盐层系沉积特征和发育规律研究，对盐穴储气库的选址扩建及下一步的开发利用具有重要意义。本文基于大量的钻井、测井、地震等资料，结合岩心观察和薄片鉴定，分析含盐层系的岩性特征和沉积微相特征，揭示含盐层系在层序格架内的分布规律，探讨含盐层系沉积控制因素和成盐模式，以期为金坛储气库下一步施工建设提供依据。

1 地质概况

金坛储气库构造位于直溪桥凹陷，该凹陷位于苏南隆起区常州坳陷带金坛盆地西部，是在中生代凹陷基础上发育起来一个箕状凹陷[23]。凹陷东部和南部与上黄—大华隆起相邻，北部与陵口盆地、丹阳盆地和宁镇隆起带相望，西部紧靠茅山推覆带，构造整体呈北东走向，具西陡东缓、南高北低的特征。研究区地层平缓，总体向北西倾斜，倾角小于10°，边部稍大，在20°以内，含盐面积60.5 km2，盐层平均埋深980 m，平均厚度144 m，平均含盐率81.8%，属高品位盐岩，是建设盐穴储气库的有利区域[24-25]。

研究区形成经历了初期拉张、中期断陷、末期坳陷3个阶段，可进一步划分为紫阳桥--倪巷浅洼、东岗低拱、陈家庄--上白塘次洼3个次一级构造单元(图1a)。受区域性拉张应力影响，区内普遍发育北东—南西向雁列式正断层，自西到东分为西部断层发育带、中部小断层发育带和东部断层发育带[26](图1a)。阜宁组四段含盐层系属于新生代古近纪古新世晚期沉积[27]，与上覆戴南组平行不整合接触，与下伏阜宁组三段整合接触(图1b)。在阜宁组四段沉积早期，气候较为湿润，湖盆边缘受陆源碎屑的影响，盐度低，盐类矿物沉积较少，多发育灰色及灰黑色泥岩、泥灰岩；中期气候逐渐干旱，沉积灰白色、灰色、深灰色盐岩夹膏质盐岩，含泥盐岩和泥灰岩；后期气候由干旱向湿润演变，盐度降低，同时，大量碎屑物质的注入使湖水动荡、浑浊，不利于盐岩的形成和析出[28]，该时期主要沉积灰色及灰黑色泥岩、膏质泥岩夹少量泥灰岩。

据文献[19]修改。

2 含盐层系沉积相标志

2.1 岩石学标志

2.1.1岩石类型

据研究区44口测录井资料分析及2口取心井岩心观察表明，阜宁组四段含盐层系岩石类型复杂多样，主要为石盐岩，其次为硫酸盐岩、碳酸盐岩和泥岩，少量粉砂岩。

1)石盐岩。石盐岩是含盐层系中主要的岩石类型，体积分数约占80%，呈灰色、灰白色、灰黑色，玻璃光泽，岩性致密，质地较纯，发育层状构造(图2a，b)和块状构造(图2c)。薄片观察盐岩晶体以细晶、中粗晶及不等粒结构为主(图2d)，局部见巨晶结构。该类岩石常形成于地势低洼、水体受限、盐度高的静水沉积环境中。

2)硫酸盐岩。研究区内硫酸盐岩以浅灰色或灰白色石膏为主，局部见钙芒硝和无水芒硝，岩心观察发现石膏多呈星点状(图2e)、斑状或团块状分布，常夹杂在盐岩和泥岩之间，发育透镜状、块状及条带状等构造类型(图2f)。薄片观察石膏晶体呈厚板状(图2g)，以细晶结构为主。此类岩石主要发育于水体循环受限且蒸发量远远大于补给量的封闭静水环境中。

3)碳酸盐岩。主要有以下2种类型：①灰岩，灰色或暗灰色，块状或条带状(图2h)，发育水平或波状泥质纹层，见缝合线构造，此类岩性不纯，含较多泥质，主要分布在含盐层系顶、底部，形成于水动力条件较弱的局限、半局限静水环境中；②白云岩，灰白色，主要由细晶或粉晶白云石构成，晶粒细小，一般为0.05～0.10 mm，见少量泥质，发育块状、层状及纹层状构造(图2i)，遍布于含盐层系各类岩石中，与灰岩沉积环境相似。

4)泥岩。工区内泥岩颜色多样，棕红色、灰色、灰黑色，多发育水平层理(图2j)，也见少量波状层理、缓波状层理，泥裂构造，薄片观察泥岩样本孔径细小，大多呈星点结构，裂缝发育，多被石膏充填(图2k)，尝之略带咸涩味，不同程度的含钙质、膏质和盐质，泥岩岩性特征及构造特征说明沉积时水体较浅[29]，气候干旱。

a. 层状盐岩，水平层理，JK8-5井，1 105.53 m；b. 层状盐岩，韵律层理，JK8-5井，1 032.78 m；c. JK8-5井，盐岩块状分布, 1 074.61 m;d. 中粗晶盐岩，JK3-3井，1 150.63 m；e. 灰白色石膏岩，呈大小不一的星点状，JK8-5井，1 132.61 m；f. 泥岩夹薄层状石膏条带，JK8-5井，1 146.9 m；g. 硬石膏颗粒，JK3-3井，948.23 m；h. 微晶灰岩，暗灰色，具水平或波状纹层，见缝合线构造，JK8-5井,1 225.6 m；i. 泥晶白云岩，灰白色，水平纹层， JK3-3井，1 205.4 m；j. 泥岩，水平层理，JK8-5井，1 187.5 m；k. 含膏泥岩，石膏充填裂缝，JK3-3井，1 155.44 m；l. 泥质粉砂岩，见缓波状沙纹层理，JK8-5井，1 035.69 m；m. 泥质粉砂岩，卷曲变形，JK8-5井，998.54 m；n. 条带状石膏与泥岩互层，韵律层理，见微小断层，JK3-3井，1 178.46 m；o. 含膏泥岩，见透镜状层理，JK8-5井，1 052.2 m；p. 泥质粉砂岩，见揉皱变形及粉砂质条带及泥岩撕裂屑，JK3-3井,1 168.9 m；q. 泥岩，见石盐晶体印痕及假晶，方解石填充，JK3-3井，970.48 m；r. 白云岩中见石膏结核，成层分布，JK8-5井，1 165.8 m。

图2 金坛储气库阜宁组四段含盐层系岩心及镜下照片

Fig.2 Salt-bearing sequence core picture and photomicrographs of Member 4 of Funing Formation in Jintan gas storage

5)粉砂岩。在研究区分布较少，依据成分可划分出以下2种类型：①泥质粉砂岩，灰白色、白色，见纹层向上倾斜的小型沙纹层理和变形层理(图2l，m)，前者主要发育在湖盆边缘的低能环境中，后者是未固结的沉积物在重力作用下发生滑动变形，形成的变形构造，并伴随快速沉积作用[30]，多分布在湖盆边缘斜坡带等沉积环境中;②钙(云)质粉砂岩，灰色、灰黑色，分选较好，发育水平层理，沉积于水动力条件较弱的静水还原环境。

2.1.2 沉积构造

1)层理构造

① 块状层理。在石盐岩和膏岩中普遍发育(图2c)，不具任何纹层特征，内部物质均匀，在组分和构造上都没有分异现象，反映沉积时水动力较强，为水体闭塞、咸化程度较高的湖水动荡沉积。

② 水平层理。由呈直线状且平行于层面的纹层组成(图2j)，多出现在细粒碎屑岩、泥岩和碳酸盐岩中，说明形成时水体比较稳定，属于低能环境。

③ 韵律层理。是由成分、结构、颜色等性质不同的薄层作有规律地重复出现而组成的层理，纹层的厚度一般小于4 mm，研究区存在两种类型：一种在石盐岩地层中较为常见，构成韵律的各个单层的物质基本一致，只是颜色深浅不一，实质上是暗色层和淡色层交替组成(图2b)，反映沉积时气候季节性变化；另一种在石膏和泥岩薄互层中常见(图2n)，二者平行排列，交替构成韵律，其中膏岩在水体强烈浓缩、蒸发的环境中形成，泥岩是水体淡化阶段形成的产物。

④ 复合层理。在膏岩、砂岩和泥岩互层中常见，见波状层理、透镜状层理(图2o)、脉状层理，反映沉积时高能水体和低能水体交替出现。

⑤ 包卷层理。主要发育在含盐层系下部薄层粉砂岩层中，沉积纹层呈卷曲状(图2p)，是沉积物在固结成岩之前发生塑性变形形成[31]，主要发育湖盆边缘。

⑥ 滑塌层理。在湖盆边缘斜坡上未固结的软沉积物在重力作用下滑塌而产生揉皱变形(图2p)，主要发育在泥质粉砂岩中，内部见少量泥砾或泥岩撕裂屑，推测应为湖底重力流沉积。

2)化学成因构造

①石盐晶体印痕及假晶。研究区石盐晶体印痕及假晶常见(图2q)，多出现紫红色泥岩中，反映了经常性暴露的沉积环境，属于内陆型干旱盐湖沉积。

②结核。是岩石中自身矿物的集合体，在成分、结构、颜色等方面与围岩明显不同，研究区结核成分主要为石膏，核径一般为2～5 mm，形状不规则，可单独存在，也可平行层面成群分布(图2r)，多发育在泥岩中，说明沉积时水体蒸发作用强烈，气候炎热干旱。

2.1.3 孢粉标志

依据S26、J9、ZK02井的钻孔资料发现：研究区阜宁组四段含盐层系中孢粉发育，以被子植物花粉为主，花粉颗粒分数在47.9%～71.6%之间，裸子植物花粉较少，约占5.0%～20.0%，蕨类孢子颗粒分数在10.0% 以内，说明沉积古气候为热带—亚热带的气候[32-33]；同时在湖盆周围检测出许多耐盐、耐干旱的麻黄粉，进一步说明沉积时气候炎热干燥，湖盆水体蒸发作用强烈，盐度较高。

2.2 测井相标志

对比研究区取心井段岩性和电性特征，建立含盐层系中不同岩性的测井识别标准(表1)。并依据伽马曲线的形态、幅度，将研究区测井相划分为箱形、漏斗形、钟形、齿形及平直形5种类型。

表1 金坛储气库阜宁组四段含盐层系主要岩性测井响应特征

1)箱形。该类型测井相在研究区较为常见，自然伽马曲线平缓、低幅，局部齿化，形态呈箱状，顶底均为突变接触，箱形形态(图3a)。相对于围岩，其自然伽马曲线值极低，一般小于20 API；电阻率高值；中子曲线小于0.0%；密度低值，一般不超过 2.1 g/cm3。对应的岩性主要为石盐岩、石膏岩、膏质盐岩、泥质盐岩、白云质膏岩，箱形说明蒸发作用强烈持续，主要为膏坪、盐坪沉积环境。

2)漏斗形。此种测井相在含盐层系下部较为常见，自然伽马曲线值下大上小，形态呈漏斗状，幅度上高下低，顶部突变、底部渐变(图3b)。自然伽马值一般为15～45 API；电阻率下大上小；中子为0.0%～0.3%；密度一般为2. 1～2.5 g/cm3。自下而上岩性由泥岩、膏质泥岩向膏岩、石盐岩变化，说明沉积时水体逐渐咸化。

3)钟形。该类测井相在含盐层系上部较为常见，与漏斗形特征相反，自然伽马曲线值下小上大，曲线幅度下高上低(图3c)，形态为钟形，顶部渐变接触，底部突变接触。测井曲线的响应特征与漏斗形相似，对应的岩性下部为石盐岩、石膏岩，向上过渡为碳酸盐岩、盐(膏)质泥岩、泥岩等，说明水体盐度逐渐降低，代表中心膏盐岩亚相向边缘带砂泥岩亚相转变的沉积环境。

4)齿形。该类测井相表现为自然伽马曲线幅度变化较大，曲线呈尖峰或较圆滑的指状形态，顶底都为突变接触(图3d)。此种曲线特征对应岩性为膏(盐)岩与泥岩间互，膏(盐)岩段自然伽马曲线值低，一般在10～30 API之间；密度中低值，一般小于2.2 g/cm3；电阻率曲线高值；泥岩段自然伽马曲线高值，一般大于90 API；密度中高值，大于2.4 g/cm3；中子高值，大于10.0%；电阻率曲线中低值。齿状形态中膏(盐)岩单层厚度一般小于3 m，说明沉积时湖水咸淡变化频繁，干旱与湿润气候交替出现。

a. 箱形；b. 漏斗形；c. 钟形；d. 齿形；e. 平直形。

5)平直形。此类测井相在含盐层系顶部较为常见，伽马曲线形态平滑—较平滑、高值(图3e)，大于100 API；密度中高值，一般大于2.5 g/cm3；中子高值，大于25%；电阻率曲线低值。对应的岩性多为泥岩，夹膏质、粉砂质和钙质条带，属于低能静水沉积环境。

2.3 地震相标志

含盐层系密度低，孔隙不发育，地震波传播速度与碎屑岩差异明显(图4)。进一步分析发现，含盐层系中不同的岩性组合在地震剖面上具有不同的反射特征，通过井的地震剖面可以看出，研究区主要发育3种地震相(图5)。

1)平行状。此类反射特征主要发育在低洼区域，如陈家庄—上白塘次洼，该区属于湖盆中心，水体安静，咸化程度最高，沉积物分异度相对较高，成层性也较好[34]，该区以盐坪微相为主，多期次盐岩纵向叠置，横向成层分布。同时，因石盐岩密度低，平均为2.08 g/cm3，速度平均为4 450 m/s，与围岩具有较强的波阻抗差异，所以，在地震剖面上石盐岩表现为强振幅、高连续平行—亚平行反射结构。平行状地震相在单井上岩性主要为灰白色石盐岩、钙芒硝质盐岩及灰白色含膏盐岩，夹薄层棕红色泥岩或灰色含膏泥岩，测井曲线整体表现为高幅箱形和齿化箱形。碎屑岩中平行状地震相主要发育在滨浅湖区域，水体条件弱，沉积环境稳定，沉积物均匀垂向加积，同石盐岩平行状地震相相比，碎屑岩平行状地震相中地震反射强度要弱得多，同向轴弱连续，在厚层泥岩段甚至表现为空白反射，主要为分布均匀的薄砂岩和厚层泥岩互层。

2)杂乱丘状。主要发育在水下隆起区域，如东岗低拱，该区水体较浅，波浪作用强，成层性差，在地震剖面上表现为中等—强振幅图(图5)；同时，因盐岩具有较强的可塑性，极易发生揉皱变形和“盐流动”现象[10]，地震同向轴表现为丘状不连续—杂乱反射特征。结合R9井测井相(图5)，发现沉积物类型多样，岩性主要为灰黑色块状盐岩、灰色泥质灰岩、紫红色泥岩，测井曲线形态表现为漏斗形。碎屑岩中杂乱丘状地震相主要发育在水体较浅的环境中，反映沉积物在搬运过程中快速卸载，同向轴具不规则、连续性差的反射特征，中—强振幅，多发育在近岸水下扇、冲积扇环境中，岩性颗粒较粗，主要为粗砂岩、细砾岩。

3)舌形孤立状。在湖盆边缘靠近茅山推覆带区域，该区属于沉积过渡区域，在地震上表现为短轴、中—弱振幅、连续性差的反射特征，含盐层系内部同向轴不连续，整体呈舌形孤立状，具有阵发性重力流成因特征[35]。结合J10井测井相，发现舌形孤立状地震相在岩性上混杂特征明显，主要岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩，夹少量盐岩，测井曲线形态表现为齿形。碎屑岩中舌形孤立状地震相主要发育在滨浅湖环境中，水动力条件不稳定，物源供给有限，在地震剖面上弱振幅，同向轴有反射终止和分叉现象，波动起伏小，连续性差，横向范围比地层厚度大，反映弱水流沉积，岩性主要为厚层泥岩夹少量细砂岩和粉砂岩。

图4 金坛储气库阜宁组四段不同岩性密度与速度交会图

图5 金坛储气库阜宁组四段含盐层系地震反射特征

3 沉积相类型及分布特征

3.1 沉积相类型

通过对2口取心井的岩心观察，结合测井相和地震相，认为研究区含盐层系属于盐湖沉积产物，可识别出中心膏盐岩、过渡带碳酸盐岩、边缘带砂泥岩3种亚相，7种微相(表2，图6)。

3.1.1 中心膏盐岩亚相

1)盐坪。研究区盐坪微相主要分布在陈家庄—上白塘次洼，该区受盆地周缘水流影响较小，陆源碎屑少，地势低洼，水体受限。岩性以石盐岩、含泥盐岩及泥质盐岩为主，研究区盐坪微相中石盐岩多被有机质浸染而成灰黑色，玻璃光泽或油脂光泽，以块状和韵律层理为主，自然伽马曲线多呈箱形(图6)，盐坪微相在含盐层系中段广泛发育，厚度变化较大，在洼陷中心部位最厚，向两端减薄尖灭。

表2 金坛储气库阜宁组四段含盐层系沉积相类型

2)膏坪。膏坪主要发育在湖盆内部相对低洼的地区，该区属浪基面以下的静水沉积环境，气候干旱，水体循环受限，蒸发作用强烈，膏坪常与盐坪共生，岩性主要为灰色或灰白色石膏岩，含少量无水芒硝和钙芒硝，沉积构造以块状和透镜状层理为主。平面上主要分布在陈家庄—上白塘次洼边缘地区，纵向上主要分布在含盐层系顶底部，厚度为6.0～30.0 m，平均为15.6 m。膏坪微相在测井曲线上表现为自然伽马曲线低值，形态整体表现为箱形或齿化箱形(图6)。

3.1.2 过渡带碳酸盐岩亚相

1)灰云坪。灰云坪主要发育在东岗低拱附近的浅水地带，该区受地势阻隔，湖水循环受到一定的限制，与外界交换不畅，水体能量弱。灰云坪岩性主要为白云岩、灰质云岩、膏质云岩，偶夹云质灰岩和灰岩，水平层理发育，灰云坪岩性不纯，质地较脆，晶间孔发育，局部发育溶蚀孔、缝，在测井曲线上表现为自然伽马曲线中低值，多呈小幅箱形(图6)。

Rs.浅侧向电阻率。

2)泥灰(云)坪。泥灰(云)坪纵向上主要分布在含盐层系的顶、底部，平面上主要发育在湖盆边缘靠近茅山高地的局限或半局限静水环境中，该区水体周期性淡化，盐度较低，岩性以深灰色泥质灰岩为主，夹薄层泥质云岩，发育水平层理、块状层理，见纹层状泥质条带和缝合线构造，自然伽马曲线值较大，多呈漏斗形(图6)。

3.1.3 边缘带砂泥岩亚相

1)含盐(膏)泥坪。含盐(膏)泥坪主要发育在湖盆边缘滨岸带较浅水成盐区，水体盐度整体较低，沉积的盐(膏)岩晶粒细小，薄而质杂，多为灰黑色，薄层状，少数条带状。含盐(膏)泥坪岩性以含盐泥岩为主，含少量含膏泥岩和钙芒硝质泥岩，在自然伽马曲线上表现为低幅背景下的齿形高值(图6)。

2)泥坪。泥坪微相主要发育在湖盆边缘低能的弱水动力环境中，处于湖水洪水面与枯水面之间，偶尔会暴露出水面，沉积岩性粒度较细，以白云质泥岩、钙质泥岩、泥岩为主，多发育水平层理，见泥裂构造，泥坪微相在自然伽马曲线上表现为低幅高值，平直形(图6)。

3)滩砂。滩砂微相主要发育在湖盆边缘靠陆一侧的浅水地区，受陆源物质供给影响，主要岩性为泥质粉砂岩和钙质粉砂岩，常呈条带状夹杂在泥岩之间，见缓波状或波状层理，研究区滩砂微相发育较少，在自然伽马曲线上表现为齿形低值(图6)。

3.2 分布特征

金坛储气库阜宁组四段含盐层系自下而上构成一个完整的沉积旋回，纵向上具有多期成盐、咸淡周期性交替等特点。在单井层序特征及沉积特征分析的基础上，将阜宁组四段含盐层系划分为3个亚段(图7)，不同层段内含盐层系在纵向和平面上的演化规律如下。

含盐层系沉积早期(SQ1)，即盐下硫酸盐-碳酸盐亚段沉积时期(图8a)，该时期气候由潮湿逐渐演变为干旱，主要发育过渡带碳酸盐岩亚相和边缘带砂泥岩亚相，TST(湖侵体系域)由短期湖侵形成的向上加深的四级旋回组成，主要发育泥坪微相；HST(高位体系域)时期湖平面下降，蒸发作用较强，发育过渡带碳酸盐岩亚相，主要沉积泥灰(云)坪、含盐(膏)泥坪、泥坪等微相。平面上(图8a)，在湖盆边缘R6井以西地区，水体盐度低，盐类矿物不发育，主要发育边缘带砂泥岩亚相，东部主要为泥坪、灰云坪微相；在湖盆中心JK10-1井区，水体咸化程度较高，发育中心膏盐岩亚相，主要发育盐坪微相，该时期盐岩厚度较薄，在10.30～31.10 m之间，平均18.31 m，在JK7-11井区盐岩厚度最大，向四周盐层厚度减薄。

含盐层系沉积中期(SQ2)，对应中部盐岩亚段(图7)，该时期气候持续干旱，湖水浓缩，主要发育中心膏盐亚相夹边缘带砂泥岩亚相。底部TST整体属低能沉积，灰云坪、泥灰(云)坪微相发育，岩性主要为灰岩、泥质灰岩，以齿形为主；HST由众多向上变浅的四级旋回叠置组成，箱形或齿化箱形，纵向上构成一个进积—加积序列。平面上(图8b)，研究区主要发育中心膏盐岩亚相，以盐坪微相为主，在湖盆边缘发育膏坪微相。该时期盐坪微相广泛发育，厚度较大，在153.50～198.99 m之间，平均175.60 m，在JK10-1、JK5-6等井区为盐湖沉积中心，石盐岩厚度最大，向四周减薄，在研究区周边零星发育灰云坪、含盐(膏)泥坪和泥坪微相。

含盐层系沉积后期(SQ3)，对应盐上硫酸盐-碳酸盐亚段(图7)，该时期气候由干旱向湿润演变，湖平面快速上升，水体淡化，主要发育TST。该时期主要发育泥坪、灰云坪、泥灰(云)坪等微相(图8c)，石盐岩不发育。

4 含盐层系沉积控制因素

4.1 古地貌

研究区古地貌具有“一隆两洼” 构造格局：西部紫阳桥—倪巷浅洼、东部陈家庄—上白塘次洼和夹于二者之间的东岗低拱，叠合古地貌图和盐岩厚度等值线图(图9)，发现含盐层系沉积特征受古地貌控制明显，古地貌条件决定盆地周缘淡水补给程度，从而控制含盐层系沉积微相类型及分布。

西部紫阳桥—倪巷浅洼紧邻茅山推覆带，陆源碎屑多，淡水补给量大，盐岩不发育，如R6井位于该区湖盆边缘，发育边缘带砂泥岩亚相，没有钻遇盐层。中部东岗低拱受古隆起影响，在一定程度上抑制了西部陆源碎屑向湖盆内部作长距离搬运，平面上越靠近物源区盐岩越不发育，厚度越薄；同时由于该区水体经常淡化，沉积的盐岩相对薄而质杂，泥质体积分数相对较高，纵向上盐岩、泥灰岩与泥岩互层，横向上盐岩分布不稳定，逐渐向西部、北部尖灭。东部陈家庄—上白塘次洼远离西部物源，陆源碎屑供给较少，是湖盆沉积沉降中心，主要发育盐坪微相，该区沉积盐岩较厚，在170.00～280.00 m之间，平均为198.32 m，泥岩夹层少。

SQ1. 沉积早期；SQ2. 沉积中期；SQ3. 沉积后期；HST. 高位体系域；TST. 湖侵体系域。

4.2 水体开放程度

水体开放程度作为化学沉积最重要的影响因素之一，直接决定湖盆水体类型及水体交换情况[36]。阜宁组四段沉积早期，金坛盆地处于断陷湖盆阶段，湖盆沉降，受四周高地阻隔，水体循环受限，开放程度逐渐减弱，纵向上整体表现为逐渐变浅的水退沉积序列，由边缘带砂泥岩亚相—过渡带碳酸盐岩亚相—中心膏盐岩亚相转变(图10a)，岩性由盐度低的岩性逐渐过渡为盐度高的岩性转变。

a. SQ1时期；b. SQ2时期；c. SQ3时期。

阜宁组四段沉积晚期，研究区总体表现为坳陷沉积特征，东北部与苏北滨浅海直接连通，水体淡化，开放程度逐渐增大，在膏盐岩之上依次沉积碳酸盐岩、砂泥岩。整体表现为逐渐变深的水进沉积序列，沉积岩性从盐度高的岩性逐渐过渡为盐度低的岩性(图10b)，纵向上沉积序列表现为中心膏盐岩亚相—过渡带碳酸盐岩亚相—边缘带砂泥岩亚相。

4.3 湖平面变化

湖平面变化对含盐层系沉积特征控制明显。一方面，湖平面通过控制沉积环境从而控制含盐层系在平面上的相态展布。通过分析含盐层系中泥岩样本的硼元素含量，利用科奇公式计算古盐度[37]，发现不同研究区古盐度呈规律变化，即自沉积中心向外古盐度逐渐降低。陈家庄—上白塘地区古盐度超过40.0‰，属于超咸水沉积环境，该区沉积厚层状石盐岩，属于中心膏盐岩亚相；在东岗低拱地区，古盐度分布在26.8‰～38.5‰之间；平均为32.4‰，为咸水沉积环境，该区主要发育泥灰岩、膏质云岩等，属于过渡带碳酸盐岩亚相；再往外紫阳桥--倪巷浅洼到湖盆边缘，古盐度值最低，多小于15.0‰，为淡水—微咸水沉积环境，蒸发岩不发育，属于边缘带砂泥岩亚相。金坛地区盐岩主要围绕盆地沉积中心呈环带状分布，在平面上随沉积环境变化向四周减薄尖灭，不断相变。

图9 金坛储气库阜宁组四段古地貌与盐岩厚度叠合图

另一方面，湖平面周期性上升和下降，在岩性剖面上表现为泥岩类、碳酸盐岩类和石盐岩类交替出现[38]，研究区含盐层系自下而上构成一个较完整的成盐旋回，依次经历湖退盐类凝聚期、枯水盐类富集期、水进水体淡化期(图11)。湖退盐类凝聚期，即阜宁组四段沉积早期(SQ1)，气候开始变得干旱，湖平面降低，湖水咸化，该时期以泥岩和碳酸盐岩沉积为主；在枯水盐类富集期(SQ2)，气候干旱，蒸发作用强烈，湖水盐度不断增加，盐岩开始大量沉积，同时，伴随水体溶液反复出现淡化作用，在厚层盐岩内部常夹杂淡化岩(含泥盐岩、无水芒硝质盐岩、泥岩)；水进水体淡化期(SQ3)，即阜宁组四段沉积末期，气候湿润，降雨量增加，湖平面上升，大量碎屑物质的注入，造成湖水盐度不断降低，不利于盐岩的沉积。

a. 逐渐咸化沉积序列； b. 逐渐淡化沉积序列。

5 含盐层系成盐模式

金坛储气库阜宁组四段含盐层系垂向沉积演化具有一定的规律性，自下而上构成一个完整成盐旋回，水体环境整体表现为淡化—浓缩—淡化过程[39]。通过对阜宁组四段含盐层系沉积相特征和演化规律综合分析，在沉积控制因素分析基础上，认为研究区含盐层系存在局限型和广覆型2种成盐模式，2种模式垂向上完整或不完整叠加形成厚层含盐层系。

局限型成盐模式见图12a，其主要发育在阜宁组四段沉积早期，该时期气候逐渐干旱，湖平面不断降低，湖盆蒸发量大于补给量，水体盐度开始增加，由淡水湖相向盐湖相转变。该成盐演化模式可分为3个阶段：早期湖盆沉降，气候湿润，在靠近物源区茅山高地的紫阳桥—倪巷浅洼地区，有陆源碎屑供给，沉积砂泥岩，在地貌相对较低的紫阳桥—倪巷浅洼和陈家庄—上白塘次洼，水体较深，沉积深色的泥岩、膏质泥岩，在古地貌相对较高的东岗低拱地区，沉积灰质泥岩、泥灰岩；中期相对湖平面开始下降，湖水浓缩，盐度增高，在洼陷区发育膏质碳酸盐岩、石膏岩、石盐岩沉积，隆起区发育盐质碳酸盐岩沉积，湖盆边缘发育砂泥岩沉积；晚期蒸发作用强烈，湖水盐度较高，高盐度的湖水由浅水区流向湖盆中心深水区[40]，在紫阳桥—倪巷浅洼和陈家庄—上白塘次洼区域沉积盐岩，东岗低拱发育盐质碳酸盐岩，湖盆边缘发育泥灰坪。局限型成盐模式中盐岩分布范围局限，集中发育于古地貌低洼区，单层盐岩厚度也相对较薄。

广覆型成盐模式见图12b，其主要发育在阜宁组四段沉积中期，该时期湖盆闭塞，气候干旱，强烈的蒸发作用导致湖水不断浓缩，主要发育局限盐湖相。该成盐演化模式也分为3个阶段：早期湖水盐度相对较低，在湖盆边缘靠近物源区有零星碎屑岩沉积，以泥岩为主，砂岩分布局限，泥灰坪分布范围较广，在湖盆洼陷区发育盐质泥岩，低隆区发育灰质泥岩；中期湖水盐度增加，低洼区发育盐质膏岩及盐岩沉积，低隆区发育盐质碳酸盐岩沉积，湖盆边缘发育碳酸盐岩沉积，泥灰坪和砂泥岩分布范围进一步变小；晚期湖水盐度最高，超过石盐析出临界饱和度，在低洼区和隆起区均广泛发育石盐岩，湖盆边缘发育盐质碳酸盐岩沉积，砂泥岩和泥灰坪分布局限。广覆型成盐模式中盐岩分布范围较大，盐岩厚度受古地貌控制差异明显，在湖盆中心区域厚度最大，往四周减薄。