1. 引言
蒸发岩是由于蒸发作用使水溶液高度浓缩而沉淀形成的，易溶盐类矿物占50%以上的沉积岩称为蒸发岩。通过梳理国内外有关蒸发岩文献，从结构、构造特征等方面，整理了29种碳酸型、37种硫酸型、11种氯化物型和13种混合蒸发盐型岩相及与其对应的沉积环境与岩相组合 [1]。
蒸发岩主要分布在极干旱地区，由于蒸发矿物易溶，故除极干旱地区外，一般很少见到好的蒸发岩露头，地表可以见到的主要是溶解度相对较小的石膏、硬石膏。多数蒸发岩都是在地下通过钻井发现的，我国大庆，胜利，江汉，塔里木等油田都钻到了白垩纪或新生代的蒸发岩。
膏盐岩的成因有两方面要素，其一是盐类物质来源，其二是盐类成因。关于膏盐岩的成因，不同阶段有不同的理论模式，各式假说的争论延续了一个多世纪。
当今世界上的大油气田大多与膏盐岩层有关，这引起了世界的广泛的关注，并且具有十分重要的研究价值。据统计，全球不到8%的以盐岩盖层为主的地区拥有世界超过一半的石油探明储量 [2]。因此膏盐岩盖层是大油气田得以保存的关键。世界范围内，与膏盐岩有关的油气藏有很多。全球近200个含油气盆地中，据统计，有50%以上的商业性油气田，在这些商业性油气田中与盐系地层有关的又占了58% [3]。由此可见，膏盐岩具有很多优良的物化性质，如强塑性，易流动，良好的致密性以及石膏转化为硬石膏时大量脱水，这些优良的物化性质也使膏岩层下常形成异常超压带和各种盐丘构造，这些因素都会使膏盐岩成为良好的“生、储、盖”层 [4]。
2. 国内外膏盐岩类研究现状分析
2.1. 国内外膏盐岩的分布情况
1) 国内：在我国，膏盐岩主要分布在东西部具有盐湖沉积的盆地。在我国东部，从黄骅凹陷，向南至济阳凹陷、冀中凹陷、东濮凹陷，再南至南襄盆地、江汉盆地。而在我国西部，膏盐岩主要分布在柴达木盆地和塔里木盆地的库车凹陷等 [3]。但总的来说，我国已找到的大中型油气田储盖层仍较国外要少，不过我国13个主要含气盆地中有4个盆地发育膏盐岩 [5]。
2) 国外：膏盐岩主要集中在北半球，其中以欧亚板块分布最多，其次是北美，南半球较少。
2.2. 国内外膏盐岩成因研究现状
膏盐岩是一种蒸发岩，它最初是在蒸发的驱动下从饱和卤水的表面或近表面的盐水中沉淀出来的，其特征与沉积环境息息相关。蒸发岩自身就是重要的矿产资源，如钾盐、石膏、硼等，又因为其储集性、可塑性和流动性，可以成为油气运移的优质通道，且其良好的封闭能力还可以成为油气赋存的圈闭。国外沉积学家十分关注蒸发岩的沉积环境解释，早在1877年，Ochsenius就从蒸发实验和潟湖咸化现象提出了蒸发岩形成环境的沙洲理论，但是该理论不能很好地解释巨厚蒸发岩的形成环境；此后国外学者不断地对蒸发岩形成环境进行理论修正和更新，比如Walther提出沙漠盆地或凹陷理论，Branson提出了修正的沙洲理论，Borchert提出了多级障坝和次级盆地的盐类沉积模式，到上个世纪七十年代，许靖华先生提出经典的地中海干化理论，掀起Messinian盐度危机大讨论，提出了地中海干化的概念以及深水深盆、浅水深盆和浅水浅盆三种不同的环境模式解释蒸发岩的成因，欧洲为此专门组建的DREAM计划，还有从Kendall的相模式到Warren的系列蒸发岩专著。此外根据蒸发岩沉积特征的差异，很多国外学者进行了详细的分类研究，如原生、次生蒸发岩的改造与环境；还有结核状、带状、纹层状等的形态演化与环境的研究等。这些蒸发岩沉积特征和沉积环境研究在不断推动蒸发岩沉积学在古气候、古水文、生物地球化学作用、油气及蒸发矿产方面的应用 [6]。
较为流行的膏盐岩成因假说主要有沙坝说、返流说、干缩深盆地说、沙漠说等。
1) 水火之争：砂坝说与内陆沙漠盆地说的争论。砂坝说是指在干早气候条件下蒸发量远远大于补给量的封闭静水环境中，海水浓缩使其盐度不断升高导致各种盐类物质按溶解度大小先后发生沉积(图1)，受控于构造运动及海平面变化，分布广且厚度大的膏盐岩可形成于此环境中，盐类物质沉积往往具有旋回性。多级海盆说、回流说均可认为是对砂坝说的补充与完善。对于单矿物膏盐岩的存在可用多级海盆说解释(图2)。巨厚且广泛发育的膏盐岩沉积所需持续盐类物质供给则可用回流说解释。Walther认为由于现今海相潟湖多为富含生物且很浅的半咸水潟湖，受潮汐和波浪作用影响，是与Ochsenius观点中所涉及的深水无生物化石卤水环境存在差异的。因此他提出了沙漠盆地说，盐类全部沉积于沙漠洼地，沙漠独有的气候条件导致其可以没有生物存在，也很好的揭示了膏盐岩与沙漠红层相共生的现象。沙漠盆地说却无法解释大量碳酸盐岩与巨厚膏盐岩共存的现象 [1]。
2) 深浅之争：深盆地说与浅水盐碱滩的争论。深盆地说是指处于干旱气候下条件下的地形洼地，洼地中的海水出现分层现象，表层海水由于蒸发作用使海水浓缩，形成的富镁卤水在重力作用影响下可对底层海水进行置换，富镁卤水在底层聚集，最终沉积膏盐岩。但也有学者指出膏盐岩中的纹层等构造应被视为浅水或大气环境特征，因此浅水盐碱滩(萨布哈)假说应运而生(图3)，此类沉积主要形成石膏、石盐及少量钾盐等盐类矿物，并且与碳酸盐岩伴生，沉积物中常见纹层构造等浅水暴露成因标志，为典型潮上环境。但该假说无法解释古代一些盆地、洼地中发育的厚层膏盐岩及黑色页岩沉积。
3) 干缩–淹没相交替说。其主要认为在过去某个地质时期内，地中海海平面以下洼地中的盐坪或干盐湖在与大西洋隔绝的情况下，发育具浅水暴露标志的膏盐岩。后期海平面上升致使海水入侵，地中海又恢复为深水沉积环境。该假说可在一定程度上合理解释深水膏盐岩说与浅水盐碱滩说之间的争论。
尽管各种假说在近两个世纪的争论里，分别从不同角度为膏盐岩提供了成因解释，但古代巨型膏盐岩成因解释依然困难重重，也充分说明了盐类沉积的复杂性。其中，“潮上萨布哈”和“水下浓缩沉淀”是目前得到较多认可的两类浅表蒸发成盐的成因(图4)。
2.3. 国内外膏盐岩研究方法
可以从主要和最小的岩相成分进行分析，包括岩性(盐类)、结构和构造，其次解释最小岩相的水动力和沉积环境，最后通过岩相的划分确定基本的岩相组合来综合解释沉积环境与成因。具体可采取同位素法，例如对硫同位素进行测定，证明从现代海水中形成的硫酸盐矿物常常和海水硫酸盐本身具有大致相同的硫同位素组成，因而设想可以根据古代蒸发岩来判断古海洋硫酸盐的同位素组成。还可以对盐矿物包裹体流质的物质成分分析，根据饱和石盐水不同温度析出盐类的溶解度计算流质的物质成分，进而再探讨原因。
2.4. 国内外研究进展的差异性
Warren认为，对于膏盐岩本身而言，其对储层的影响存在盐上、盐间和盐下的区别，同时膏盐岩在沉积和成岩作用时对储层的影响也有所区别。但我国吴海学者认为虽然石膏脱水转化成的硬石膏确实可以形成晶间孔，但这些晶间孔极小，储存油气的潜力不大，特别是深埋藏石膏转化为硬石膏结核。硬石
Figure 1. The sand bar is said to be a salt process
图1. 砂坝说成盐过程(据Ochsenius，1877) [1]
Figure 2. Multistage sea basins are described as salting processes (according to Bransen, 1915)
图2. 多级海盆说成盐过程(据Bransen，1915) [1]
Figure 3. Sabha said the salt process (according to Hardie, 1971)
图3. 萨布哈说成盐过程(据Hardie，1971) [1]
Figure 4. Schematic diagram of origin of gypsum salt in Marine platform and Basin (according to Warren)
图4. 海相台地膏盐岩、盆地膏盐岩成因示意图(据Warren) [1]
膏只有在溶解垮塌、裂缝发育或构造角砾化的情况下才能作为较好的油气储层，而单凭晶间孔恐怕难以成为有效储层。同时，不同盆地或相同盆地不同层系页岩的膏盐岩含量差别很大，不同含量的天然膏盐岩对生烃转化、油品品质、以及页岩油地化指标的影响规律尚不清楚 [7]。
国内：膏盐岩的封盖机理主要包括物性、超压和塑性三重封闭 [8]。
通过查阅大量资料，我们发现国内对膏盐岩的研究主要集中在四川盆地、鄂尔多斯盆地和塔里木盆地地区膏盐岩的沉积特征、分布规律及其与油气成藏的关系，并且国内膏盐岩主要赋存在寒武系。
溶蚀和构造作用(外因)对膏盐岩封盖性的影响，目前的研究还处于探索阶段 [8]。
国外：国外主要研究膏盐岩的形成机制，Peterson等发现了一些蒸发层序中的烃类是原地生成和演化的证据，他们观察到烃类存在于未受扰动的盐岩层序中，这是烃类在膏盐岩层原地生成的最好证据 [8]。膏盐岩具有很高的热导率。这种热差异会驱动盆地流体的循环，特别是在流体动力形成的盐岩周围的沉积物中尤为常见。虽然前人提出了不少沉积模式用于解释蒸发岩沉积，但它们各自依然存在一些无法解释的现象，也不能完全解释研究区膏盐岩沉积特征，根据前人提出的沉积模式结合研究区的沉积环境与岩相古地理，综合分析研究区膏盐岩的分布规律以及沉积环境 [9]。
3. 中国西部重点盆地膏盐岩类分布特征分析
3.1. 四川盆地膏盐岩类分布特征
1) 岩石学特征：四川盆地中膏盐岩主要发育于高台组(或陡坡寺组)和石冷水组(或西王庙组)中，以石膏、白云石与黏土矿物为三端元，以90%、50%和25%为体积分数界线，按三级分类命名原则，将四川盆地含膏岩系划分为含泥含云质石膏岩类、膏质白云岩类和膏质砂泥岩类三大类(图5)，岩石类型主要有纯石膏岩、含云质石膏岩、白云质石膏岩、含泥质石膏岩、泥质石膏岩、含膏质白云岩、膏质白云岩含膏质砂泥岩、膏质砂泥岩及膏溶角砾岩，共10小类膏岩类型，纯石膏岩呈灰白色，致密块体，石膏或盐的体积分数大于90%。主要成分是石膏、硬石膏，含不等量白云石，少量黏土矿物、石英，偶见玉髓、天青石、黄铁矿及有机质，石膏结构有结晶结构、放射结构及交代结构；构造类型有韵律条带状、透镜状、块状、波状等。纯的石膏岩广泛分布于研究区的井下，如在建深1井中纯石膏岩厚达56.5 m，有九层之多 [3]；川中地区也广泛发育，如高石17井发育5个膏岩–白云岩互层的旋回组合(图6)。
Figure 5. Schematic diagram of salt paste classification
图5. 膏盐岩分类示意图 [3]
2) 分布特征：在前人研究基础上，可以发现膏盐岩的分布主要集中在2个区域，即川南–黔北聚盐区和万县–忠县聚盐区，川南–黔北聚盐区分布在乐山范店–盐津–威信–金沙地区，呈北西南东向展布。北界在乐山范店宜宾–赤水一线，西界为峨眉甘洛–抓抓岩附近，南界出盆地进入黔北一带，东界在桐梓–安底镇一线。四川盆地内川南–黔北聚盐区南北跨约200 km，东西长约450 km，聚盐中心位于方深1井附近，膏盐岩厚度达到157 m。再往东过丁山1井–重庆三汇场将与万县–忠县聚盐区连成一片 [3]。
万县–忠县聚盐区分布在开县–万县–涪陵–忠县–恩施–酉阳地区，呈椭圆形分布。其北界可能已过开县，南界在酉阳–三汇场一线并与川南–鄂北聚盐区相连，西界已在大竹–邻水–长寿一线，东
Figure 6. Comprehensive histogram of Cambrian sedimentary facies and sequence stratigraphy in Well Gaoshi 17, central Sichuan area
图6. 川中地区高石17井寒武系沉积相和层序地层综合柱状图
界已出盆地进入湖北境内。南北长度约400 km，东西约为450 km，为中寒武统最大聚盐区。聚盐中心位于建深1井附近，膏盐岩厚度达到675 m。川南–黔北地区和万县–忠县地区膏盐岩最大厚度差距较大：在万县–忠县地区建深1井上达到675 m，而川南–黔北地区膏盐岩最大厚度仅为157 m [3]。
3) 沉积环境：海相台地和盆地内发育的膏盐岩具有沉积范围较大、厚度较大且岩性组合多样等特征，造成这些特征的原因主要有：① 较温暖的全球古气候造成膏盐岩的沉积和保存出现于较宽的纬度带内；② 大型的内陆海通常在干旱的浅水陆表海中形成：③ 气候条件与构造在地史上有效配置可有利于膏盐岩的全盆地发育 [1]。
4) 储层意义：当今世界上的大油气田大多与膏盐岩层有关，这引起了世界的广泛关注，并且具有十分重要的研究价值。据统计，全球不到8%的以盐岩盖层为主的地区拥有世界超过一半的石油探明储量。因此膏盐岩盖层是大油气田得以保存的关键。但是川中地区高台组钻探多遇水层，未出现太大进展，尚待研究的问题较多 [3]。
3.2. 塔里木盆地膏盐岩类分布特征
1) 岩石学特征：塔里木盆地也发现和落实了多套膏盐岩盖层。在塔里木台盆区最主要的盖层有两套，即寒武系膏盐岩层和石炭系中上部膏盐泥岩层，同样显示出优越的封盖条件。特别是石炭系，是塔里木台盆区最主要的区域性盖层；寒武系膏盐岩盖层在巴楚–麦盖提地区分布面积广，连续厚度大。塔里木寒武系膏盐岩主要发育于塔西台地的蒸发台地沉积环境，具体分布在吾松格尔组和阿瓦塔格组沉积时期的巴楚隆起、塔中隆起及其周缘的局限台地和蒸发台地，在塔北隆起障壁区的局部也有发育(图7，图8)。大于3000~3200 m的埋藏深度是克拉苏构造带膏盐岩盖层封闭的关键。克拉苏构造带盐下圈闭成藏有效性因盖层封闭性演化不同而异，克拉苏区带盖层封闭的关键时间为库车中晚期，以勘探盖层埋深超过3200 m的完整背斜圈闭为主。
a. 蓬莱坝，阿瓦塔格组，膏盐岩层状–疙瘩状构造；b. 蓬莱坝，阿瓦塔格组，膏盐岩微生物叠层石构造；c. 蓬莱坝，阿瓦塔格组，膏盐岩瘤状含膏泥晶灰岩；d. 巴探5井，18回次，阿瓦塔格组，条簇状膏盐岩(正交)；e. 蓬莱坝，阿瓦塔格组，泥晶云岩夹石膏脉；f. 蓬莱坝，阿瓦塔格组，含膏溶孔砂屑云岩(正交)
Figure 7. Cambrian awatage formation gypsum salt
图7. 寒武系阿瓦塔格组膏盐岩 [1]
Figure 8. Core sketch of cambrian wusonger formation in well batan 5, tarim basin
图8. 塔里木盆地巴探5井下寒武统吾松格尔组岩心素描图版 [10]
Figure 9. Development model of Cambrian gypsum salt cap in Tarim Basin
图9. 塔里木盆地寒武系膏盐岩盖层发育模式 [5]
2) 分布特征：膏盐岩主要集中分布在克拉苏构造带断层下盘和秋里塔格构造带。还有分析认为，干旱炎热的古气候、持续海退过程、礁体障壁条件为塔里木早–中寒武世厚层膏盐岩发育提供了有利条件，古气候和海平面变化制约了局限台地和蒸发台地的相带边界，使巴楚隆起、阿瓦提坳陷(膏盐岩稳定厚度300 m以上)成为了当时的聚盐中心(图9)。
塔里木盆地西北缘柯坪冲断带属于南天山冲断系统的一部分，新生代强烈的构造运动，使得柯坪地区油苗分布层系多、范围广。因此，寒武系阿瓦塔格组膏盐岩对该区油气成藏显得尤为重要。吕修祥等认为塔里木已有钻井揭示，寒武系蒸发环境下发育的膏盐岩主要分布在西部地区，其沉积相和厚度变化均有向柯坪地区延伸的趋势。
3) 储层意义：对于目前膏盐岩的研究现状可从以下几个地区来看。塔里木盆地寒武系膏盐岩是塔里木盐下–盐间勘探领域的基本地质要素，也是典型海相蒸发岩沉积序列，对于目前的研究现状，目前对这套蒸发岩的关注较少。
塔里木盆地库车坳陷在新近系和古近系都发育巨厚的膏泥(盐)岩，这两套膏泥(盐)层对于该坳陷的油气聚集有着十分重要的影响。与膏泥(盐)岩有关的圈闭发育了３套储盖组合：① 白垩系厚砂岩与其上覆古近系膏盐岩层；② 新近系吉迪克组砂岩与上覆膏泥岩；③ 盐上康村组–库车组的砂泥岩互层段。库车坳陷构造变形比较强烈，圈闭类型多与断层有关 [10]。
3.3. 鄂尔多斯盆地膏盐岩类分布特征
1) 岩石学特征：鄂尔多斯盆地中东部下奥陶统马家沟组(O1m)，发育典型膏盐岩–碳酸盐岩共生体系，具有良好的封盖条件 [11]。其中尤以下奥陶统马家沟组马五6亚段膏盐岩分布最广(表1，图10)。
2) 分布特征：鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组发育巨厚的膏盐岩沉积地层，按照沉积旋回划分，其主要分布在下奥陶统马家沟组马一、马三、马五段３个海退期沉积层序中。其中马五段是马家沟组最后一期蒸发旋回形成的沉积地层，内部又可进一步细分为马五10、马五8、马五6、马五4亚段等4个主要
Table 1. Main characteristics of gypsum-carbonate assemblages in China
表1. 中国膏盐岩–碳酸盐岩组合主要特征 [9]
的膏盐岩层段，尤以马五6亚段的膏盐岩分布范围为最广，面积约5 × 104 km2，主要分布在盆地中东部的陕北米脂盐洼沉积相区(图11) [11]。
3) 储层意义：鄂尔多斯盆地马家沟组(O1m)膏盐岩与碳酸盐岩交替互层，其表生岩溶作用为膏盐附近的风化壳储层形成提供了重要条件。通过膏盐岩－碳酸盐岩表生岩溶模拟实验得出，溶蚀前后储层孔隙直径、体积以及连通性等特征均具有明显改善，是天然气藏和油气藏的有利储层。表生岩溶作用对鄂尔多斯盆地马家沟组膏盐岩－碳酸盐岩组合孔隙连通性也具有明显促进作用 [12]。
大量的勘探实践和研究结果表明，世界上许多油气藏的形成都与膏盐岩层有关。膏盐岩层对油气成藏的影响主要表现在：① 膏盐岩的形成环境有利于有机质的保存和烃类的生成；② 膏盐层有利于其下部岩层保持较高的孔隙度，并形成次生孔隙；③ 膏盐层有利于形成异常压力；④ 膏盐层具有很好的封盖能力，为非常优质的盖层；⑤ 膏盐岩层可以形成油气运移通道和含油气圈闭，为油气运移和聚集创造了条件。鄂尔多斯盆地深层古构造格局控制碳酸盐岩沉积演化。在干旱蒸发条件下形成环带状分布的膏盐岩、膏云岩、泥质白云岩等岩相序列，环带周边潮坪环境下形成低能带泥质岩沉积。下组合存在石灰岩与膏盐岩共生现象，并且经历了高过成熟的热演化过程，而且出现乙烷碳同位素组成正漂移现象，证实下组合发生过TSR反应。在马四段岩心中发现硫磺晶体，表明下组合存在过烃类流体与膏盐岩相互作用过程，这些硫磺的存在表明烃类流体与膏盐发生过TSR反应。
4. 膏盐岩类研究存在的主要问题分析及解决办法
4.1. 存在的主要问题
1) 蒸发岩沉积特征与成因解释不仅涉及到沉积地质学、水化学，而且还涉及到构造地质学、环境地质学甚至微生物地质学等问题；不仅涉及到同生、准同生时期的地质环境和水文条件，而且还涉及到埋藏成岩和成岩后期的复杂变化 [6]。特别是不同地区的蒸发岩具有不同特点。即在同一地区，也会因环境的不断演变而有所变化。
2) 缺乏在规律上能与古代蒸发岩(盐类矿床)相比拟的现代蒸发岩沉积区，这就使得在运用现实主义原则上受到了一定的限制 [13]。
Figure 10. Lithofacies paleogeography of Ordos Basin and distribution map of salt-rock in different stages
图10. 鄂尔多斯盆地岩相古地理及各期膏盐岩分布图 [11]
Figure 11. Bar chart of Ma 5th Member formation in central and eastern basin
图11. 盆地中东部马五段地层柱状图 [14]
3) 由于蒸发岩组分的易变性，易溶性和流动性，经沉积期后变化，可使得其矿物成分，结构构造，产状发生强烈变化，增加研究难度 [13]。
4) 由于蒸发岩在地表易于风化淋滤，故除干旱地区外，极少见地表露头，这给蒸发岩的研究带来了 很大的局限性。加上蒸发岩组分的易变性、易溶性和流动性，经沉积期后变化，可使得其矿物成分、结构构造、产状发生强烈变化，增加研究难度。
4.2. 解决措施
1) 一个可行的方法是建立区域溶蚀模式，结合区域流体来源和流量大小，以及膏盐岩在此流体中的溶解度，运用动力学的方法来定量分析区域内膏盐岩的溶蚀量和溶蚀程度，进而分析其对膏盐岩封盖性的影响。
2) 膏盐岩的物性、突破压力、扩散系数等微观封盖性能的研究较少，并且现今的膏盐岩盖层性能微观参数多是静态、非保真的，不能描述地史时期封盖条件的动态变化。露头、钻井岩心等样品往往在1个大气压的标准条件下测试的，真实情况可以在地层应力状态下的测试分析、物理模拟，以及结合生烃史来再现。
5. 结论
1) 膏盐岩在世界含油气盆地各地质历史时期广泛发育，主要集中在北半球，其中以欧亚板块分布最多，其次是北美，南半球较少；我国膏盐岩主要分布在东、西部具有盐湖沉积背景的盆地，在中国西部海相沉积盆地中，四川盆地寒武系、下–中三叠统，塔里木盆地寒武系、石炭系，鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组等地层中普遍发育。
2) 关于膏盐岩的成因，国内外形成多种成因解释，较为流行的膏盐岩成因假说主要有沙坝说、返流说、干缩深盆地说、沙漠说等。各种假说分别从不同角度为膏盐岩提供了成因解释，但古代巨型膏盐岩成因解释依然困难重重。其中，“潮上萨布哈”和“水下浓缩沉淀”是目前得到较多认可的两类浅表蒸发成盐的成因。
3) 膏盐岩对盆地中有机质具有保护作用，甚至有些还可以成为烃源岩；膏岩层以其致密性可以作为绝佳的盖层；膏盐岩的塑性流动形成的各种构造不仅为油气的保存提供了良好的圈闭，也为油气的运移制造了通道；膏盐层的导热性可以对储层起保护作用；石膏向硬石膏转化时大量脱水使其下部形成超高压，为油气的运移提供动力。膏盐岩以其独特的物化性质，相比其他岩石，在油气成藏中具有重要意义，膏盐岩–碳酸盐岩的共生体系也是今后深层油气勘探的重点领域。
基金项目
长江大学2021年度大学生创新创业训练计划项目“川中地区中寒武统高台组膏盐岩分布特征及成因模式”(项目编号Yz2021013)资助。