細(xì)粒沖積扇沉積特征研究
——以酒西盆地老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組為例

喻　宸，吳勝和，岳大力，鄭聯(lián)勇，杜文博，張善嚴(yán)，陳　誠(chéng)，劉志剛

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京　102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　102249；3.中國(guó)石油玉門油田 勘探開發(fā)研究院，甘肅 酒泉　735000；4.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083)

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細(xì)粒沖積扇沉積特征研究
——以酒西盆地老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組為例

喻宸1,2，吳勝和1,2，岳大力1,2，鄭聯(lián)勇3，杜文博3，張善嚴(yán)4，陳誠(chéng)1,2，劉志剛3

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；3.中國(guó)石油玉門油田 勘探開發(fā)研究院，甘肅 酒泉735000；4.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京100083)

利用研究區(qū)豐富的巖心、測(cè)井及地震資料，分析了玉門油田老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組M及L-M層的沉積特征，確定了沉積相類型，明確了其沉積相分布樣式，并在此基礎(chǔ)上探討細(xì)粒沖積扇的主控因素。研究表明：研究區(qū)目的層發(fā)育以砂巖沉積為主的細(xì)粒沖積扇沉積，M層自下而上發(fā)育扇根和扇中亞相，L-M層發(fā)育扇緣亞相，粒徑向上變細(xì)，整體為一退積型沖積扇。沖積扇在平面上呈伸長(zhǎng)扇形，寬度為5～10 km，長(zhǎng)為10～15 km，厚度為15～25 m，沖積扇的根部發(fā)育下切河道，寬度為2～4 km，受地勢(shì)的影響，順物源砂體呈厚度薄、分布范圍廣的分布特征。細(xì)粒沖積扇的形成及沉積特征是氣候、物源和古地形等因素共同控制的結(jié)果，山間河道出山口后開闊的地勢(shì)為沖積扇提供了有利的地形，白堊系泥巖和砂巖作為母巖以及山間河道出山口前平緩的地勢(shì)影響了細(xì)粒沖積扇的粒度，同時(shí)干熱環(huán)境加劇了母巖的風(fēng)化程度，三種因素綜合導(dǎo)致研究區(qū)形成了細(xì)粒沖積扇。

細(xì)粒沖積扇；沉積特征；控制因素；M層；老君廟構(gòu)造帶

0　引　言

沖積扇沉積體系在我國(guó)東西部地區(qū)不同時(shí)代的地層都有分布[1-5]，大多發(fā)育在山前地帶，具有特殊的地貌條件及復(fù)雜的沉積環(huán)境，包含了豐富的環(huán)境、地貌、構(gòu)造及沉積信息，同時(shí)也可以形成儲(chǔ)集體(通常由于分選磨園差、基質(zhì)含量高，儲(chǔ)層物性不好)，因此一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同沉積環(huán)境下的沖積扇露頭、現(xiàn)代沉積及地下儲(chǔ)層進(jìn)行了大量研究。前人依據(jù)氣候、沉積機(jī)制等對(duì)沖積扇的類型進(jìn)行劃分，并建立了相應(yīng)的沉積模式[2-7]。沖積扇的類型及沉積特征是構(gòu)造活動(dòng)、古氣候變化、基準(zhǔn)面變化及物源供給等方面綜合影響的結(jié)果[8-12]。大多數(shù)沖積扇沉積從扇根到扇緣巖性變化區(qū)間較大，從粗大的礫石到泥巖均有分布，但一般礫石占有的比例較高。一直以來對(duì)沖積扇的研究主要是針對(duì)這種砂礫質(zhì)沉積為主的沖積扇，且此類沖積扇大多發(fā)育在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的山前地帶[7-12]，在我國(guó)最典型的是玉門現(xiàn)代沖積扇和新疆克拉瑪依油田三疊系沖積扇[11-12]。而針對(duì)以砂質(zhì)沉積為主的細(xì)粒沖積扇(fine-grain alluvial fan)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖有研究，但總體研究不足[13-15]，尤其是干旱環(huán)境下以砂巖沉積為主的細(xì)粒沖積扇的研究關(guān)注度不夠。

玉門老君廟油田古近系白楊河組M層是我國(guó)最早進(jìn)行石油勘探及開發(fā)的層位之一，自1945年鉆探發(fā)現(xiàn)后開發(fā)了近70年，近年來的鉆井取心表明，其依舊有一定的潛力。前人對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了大量的研究，陳宗清等[16]對(duì)酒西盆地第三紀(jì)礦物分布規(guī)律進(jìn)行研究，確定老君廟油田白楊河組物源主要來自盆地南部。曹得安等[17]研究認(rèn)為白楊河組為干燥環(huán)境下的內(nèi)陸湖泊沉積。20世紀(jì)80年代初，玉門油田對(duì)M層沉積相進(jìn)行研究(梁煥珠，1981)，認(rèn)為M層為沖積扇沉積。楊秀森等[18-19]認(rèn)為M層主要由沖積扇扇緣-辮狀河沉積組成，并建立M層沉積模式。此后20多年未對(duì)M層開展系統(tǒng)的沉積相研究。前人的研究成果是老君廟油田M層70多年的開發(fā)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但是由于M層沉積的復(fù)雜性，同時(shí)由于不同開發(fā)階段研究資料的豐富程度的差異，針對(duì)研究區(qū)目的層的研究存在一定爭(zhēng)議，主要表現(xiàn)在：(1)不同學(xué)者對(duì)M層沉積類型的認(rèn)識(shí)有一定的爭(zhēng)議，如梁煥珠等認(rèn)為目的層為沖積扇扇根-扇中沉積，而楊秀森等[18]認(rèn)為屬于沖積扇扇緣-辮狀河沉積體系；(2)前人對(duì)研究區(qū)目的層的沉積相分布樣式的研究主要局限在老君廟油田范圍內(nèi)，而對(duì)整個(gè)區(qū)域上的沉積相分布的研究不足。

本文擬應(yīng)用玉門油田大量翔實(shí)的資料(巖心、密井網(wǎng)測(cè)井及地震)，在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)玉門油田老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組M層及L-M層沖積扇內(nèi)部不同亞相構(gòu)型特征及分布樣式進(jìn)行深入研究。在此基礎(chǔ)上探討此類沖積扇的形成機(jī)理。這一研究不僅有利于沖積扇沉積學(xué)的研究，同時(shí)也為該油田的進(jìn)一步開發(fā)調(diào)整提供可以參考的地質(zhì)依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

酒西盆地位于阿拉善地塊、華北板塊和北祁連山的結(jié)合部位，整體呈北西西向展布，南北寬110 km，東西長(zhǎng)約90 km，總面積為4 000 km2[20]。酒西盆地是一個(gè)在古生界褶皺基底上發(fā)育起來的中新生代斷坳疊合盆地[21-22]，受燕山運(yùn)動(dòng)晚期構(gòu)造的影響，盆地沉積了下白堊統(tǒng)后，整體抬升剝蝕，缺失上白堊統(tǒng)。新生代開始，在盆地北部沉積了漸新世火燒溝組，而在盆地南部缺失該組沉積，之后物源由北部轉(zhuǎn)向南部古祁連山，在盆地范圍內(nèi)沉積了白楊河組和疏勒河群[23-25]。新近紀(jì)晚期，受印度板塊和歐亞板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)影響，研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地層發(fā)生褶皺變形，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)[26-27]。老君廟構(gòu)造帶是酒西盆地南部凸起的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[15]，面積約500 km2，南界為祁連山北麓逆沖斷裂，北界為老君廟逆掩斷裂，東西向?yàn)槿齻€(gè)不對(duì)稱的穹窿背斜構(gòu)造，分為三個(gè)油田，即石油溝、老君廟和鴨兒峽油田(圖1)。

鉆井資料表明，酒西盆地自上而下發(fā)育第四系、新近系、古近系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系及志留系。古近系白楊河組為研究區(qū)主力勘探開發(fā)層位，由下向上分為間泉子段、石油溝段及干油泉段，其中間泉子段分為L(zhǎng)、L-M及M層三個(gè)油組，L-M及M層位于白楊河組最底部，與下白堊統(tǒng)呈不整合接觸(表1)，是一套細(xì)粒塊狀砂巖儲(chǔ)層，垂向上由上向下沉積旋回M層可分為M1、M2和M3三個(gè)砂組，每個(gè)砂組的厚度為20～30 m，進(jìn)一步可以細(xì)分為8個(gè)小層，即M11、M12、M13、M21、M22、M23、M31和M32。

本次研究以酒西盆地老君廟構(gòu)造帶為主，在確定沖積扇類型的基礎(chǔ)上，利用井震結(jié)合的方法確定沖積扇的沉積類型，以老君廟油田密井網(wǎng)區(qū)為重點(diǎn)研究細(xì)粒沖積扇構(gòu)型特征。研究區(qū)老君廟構(gòu)造帶有1 000余口開發(fā)井，最小井距離小于50 m，平均120 m，不同時(shí)期共完鉆系統(tǒng)取心井30余口，該區(qū)塊北部地區(qū)井網(wǎng)較密，南部地區(qū)井較少，但地震資料覆蓋全區(qū)，可以識(shí)別砂組級(jí)別的地層，為本次研究提供良好的資料基礎(chǔ)。

圖1　老君廟構(gòu)造帶區(qū)域位置圖Fig.1　Location map of Laojunmiao structural belt

系統(tǒng)組(群)段油組厚度/m巖性新近系中新統(tǒng)疏勒河群古近系漸新統(tǒng)始新統(tǒng)白楊河組火燒溝組柳溝莊組干油泉石油溝間泉子KCJ150～180暗紫色、棕紅色泥巖與砂巖互層K90～120上部為灰白色鈣質(zhì)礫狀砂巖、淺紅色粗-中粒砂巖夾棕紅色泥巖,下部為淺紅色中粒砂巖夾棕紅色泥巖BC50～100棕紅色(巧克力)泥巖,夾薄層石膏或天青色砂巖L40～70桔紅色、粉砂巖夾泥巖L-M20～40棕紅色塊狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖M60～70棕紅色塊狀不等粒砂巖

2　細(xì)粒沖積扇相標(biāo)志

2.1巖石學(xué)特征

圖2　M層典型巖石相Fig.2　Core photos showing the typical lithofacies of M formation(a)塊狀層理粉-細(xì)砂巖相，B228,M12,510.37～511.09 m；(b)塊狀層理中-細(xì)砂巖相,B228,M21,524.15～524.96 m；(c)斜層理中-細(xì)砂巖相,ND207,M32,560.4～561.3 m；(d)平行層理中-細(xì)砂巖相,ND207,M32,562.02～562.93 m；(e)含鈣質(zhì)團(tuán)塊粉-細(xì)砂巖相,ND207,L-M,489.4～489.6 m；(f)塊狀層理中-粗砂巖相,B228,M31,552.11～552.98 m；(g)斜層理中-粗砂巖相,NF246,M32,640.03～640.93 m；(h)塊狀層理粗砂巖相，分選較差，雜基支撐,ND207,M32,571.04～571.79 m；(i)斜層理粗砂巖相,NF246,M32,637.03～637.96 m；(j)塊狀層理含礫粗砂巖，分選較差，雜基支撐,N4104,M32,588.85～589.2 m

通過對(duì)研究區(qū)7口系統(tǒng)取心井的詳細(xì)觀察和描述，研究區(qū)M層以棕紅色含礫中-粗砂巖、不等粒砂巖及細(xì)-中砂巖為主(圖2)，礫石直徑為2～4 mm，含量小于15%。巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖或長(zhǎng)石巖屑砂巖，碎屑顆粒主要為次棱角-次圓狀，泥質(zhì)和細(xì)粉砂的含量介于10%～50%之間，整體上成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低。另外，研究區(qū)目的層古生物化石較少，可見反映亞熱帶干旱條件下的孢粉組合類型[26]，同時(shí)L-M層含有大量的鈣質(zhì)團(tuán)塊，說明沉積時(shí)為干燥炎熱的氣候條件。

2.2沉積構(gòu)造

老君廟構(gòu)造帶白楊河M層及L-M層中沉積構(gòu)造相對(duì)較單一，以粒序?qū)永砗蛪K狀構(gòu)造為主(圖2)，粒級(jí)分散，分選較差，以雜基支撐為主(泥質(zhì)和細(xì)粉砂)，表明沉積時(shí)水流不穩(wěn)定，多為快速沉積。巖心中可見到平行層理和小型斜層理，層理界面不清晰，分選相對(duì)較好。沉積構(gòu)造整體反映出碎屑流與牽引流沉積同時(shí)存在。

2.3粒度特征

圖3　老君廟構(gòu)造帶M層沖積扇粒度分析Fig.3　Particle analysis of alluvial fan in the Laojunmiao structural belt(a)N4104井M3砂組，599.64 m；(b)B228井M2砂組，536.49 m；(c)M32小層C-M圖；(d)M1及M2砂組C-M圖

圖4　老君廟構(gòu)造帶M3層砂體平面圖及古溝道演化剖面Fig.4　Plans of sand and evolution section of ancient channel of M3 in Laojunmiao structural belt

研究區(qū)目的層粒度特征主要為兩種類型，其中M32小層的粒度概率曲線呈寬緩的上拱弧形，跳躍總體與懸浮總體緩慢過渡而無明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)，曲線平緩，分選差，搬運(yùn)物質(zhì)幾乎全呈懸浮狀態(tài)，粗細(xì)?；祀s，具有明顯的碎屑流沉積特征(圖3(a))；另一種主要有跳躍和懸浮2個(gè)次總體組成，分選相對(duì)較好(圖3(b))。在C-M圖上，M32小層粒徑和粒度中值交匯點(diǎn)分布基本與C=M平行，反映碎屑流快速堆積的沉積環(huán)境(圖3(c))；在M1和M2的C-M圖上以PQR段為主，為牽引流的沉積特征(圖3(d))。

2.4砂體形態(tài)

圖5　片流砂巖體剖面形態(tài)Fig.5　Section shape of sand deposit in the sheet-flood belt

圖6　老君廟油田M3層C值分布圖Fig.6　C distribution map of M3 formation in Laojunmiao oilfield

通過地震和密井網(wǎng)資料研究表明，在老君廟構(gòu)造帶南部M層底部見下切谷，為近南東向北西方向，向北逐漸變寬，到老君廟油田地形變開闊，沉積物出古溝道后，形成扇狀的砂體(圖4)。在橫切物源方向的連井剖面上，見“底平頂凸”形態(tài)的砂體(圖5)，這是由于砂體出下切谷后在開闊的地區(qū)堆積而形成。通過M3砂組C值(概率累積曲線上1%對(duì)應(yīng)的粒度)分布可知(圖6)，在山間河道出口處沉積物以含礫粗砂巖，粗-中砂巖為主，即老君廟油田以砂巖沉積物為主。

綜上所述，研究區(qū)以棕紅色含礫中-粗砂巖為主，礫石的比例小于15%，粒徑為2～4 mm，且砂體分選差，雜基含量高；以粒序?qū)永砗蛪K狀構(gòu)造為主；平面上見扇形的砂體形態(tài)。研究區(qū)主要發(fā)育以砂巖沉積為主的細(xì)粒沖積扇，主要為碎屑流和辮狀河控制。

3　細(xì)粒沖積扇沉積特征

從取心井出發(fā)，利用測(cè)井和地震資料，在劃分單井相的基礎(chǔ)上，井震結(jié)合對(duì)老君廟構(gòu)造帶砂質(zhì)細(xì)粒沖積扇的展布特征進(jìn)行研究。

3.1沖積扇沉積單元

沖積扇可分為扇根、扇中和扇緣三個(gè)亞相。研究區(qū)扇根主要發(fā)育在M32小層,扇中發(fā)育M31—M11層,扇緣沉積主要發(fā)育在L-M層(圖7)。研究區(qū)扇根亞相主要發(fā)育片流帶和漫洪帶；扇中亞相發(fā)育辮流帶和漫流帶；扇緣亞相發(fā)育徑流帶和漫流帶(表2)。

3.1.1片流帶

片流帶主要發(fā)育于扇根，以碎屑流沉積為主。洪水?dāng)y帶碎屑物經(jīng)山間水道流出山口后，地形突然變開闊，向前發(fā)散展寬，形成順流方向的片狀水流，并伴隨著碎屑沉積物的快速堆積，形成連片的沉積體，以含礫砂巖、不等粒砂巖和中-粗砂巖為主，分選差，磨圓差至中等，雜基含量高，以塊狀層理、粒序?qū)永頌橹鳌Ａ鲃?dòng)機(jī)制以碎屑流為主導(dǎo)。片流帶在平面上為朵狀沉積體，在剖面上呈“底平頂凸”的砂體形態(tài)。單一期次片流帶厚度為10～15 m，正旋回，由厚度為0.3～2 m的不同正韻律疊置而成。研究區(qū)片流帶的電性特征表現(xiàn)為自然電位回返幅度大，呈齒狀鐘形或箱型，電阻率表現(xiàn)為高阻、箱形或齒狀箱形。片流帶可以由不同片流砂體疊置而形成連片的砂體，在洪泛末期或間洪期，在片流砂體的頂部一般發(fā)育牽引流成因的水道沉積。

3.1.2漫洪帶

漫洪帶位于相對(duì)較高的部位，為漫溢沉積。由于研究區(qū)沖積扇發(fā)育于不整合面上，古地形高低不平，洪水期在高部位為相對(duì)細(xì)粒沉積物。漫洪帶規(guī)模小，厚度小于2 m，寬度不大于200 m，分布離散，不均勻。依據(jù)沉積部位和粒度，漫洪帶可以分為漫洪砂體和漫流細(xì)粒，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為自然電位近基線，電阻近低平的特征。

圖7　NF246井沉積構(gòu)型柱狀圖Fig.7　Column showing sedimentary architectural element of well NF246

亞相四級(jí)構(gòu)型巖性沉積構(gòu)造韻律特征幾何形態(tài)曲線形態(tài) 自然電位 幅度差 電阻率值/(Ω·m)扇根片流帶不等粒砂巖,含礫中粗砂塊狀構(gòu)造遞變層理多個(gè)正韻律疊置剖面:底平頂凸平面:扇狀鐘形、箱形大 50～80漫洪帶含中砂細(xì)砂巖塊狀構(gòu)造略呈正韻律連片狀鐘形,平直狀中等 40～60扇中辮流帶中細(xì)砂巖,粉砂巖,含礫塊狀構(gòu)造交錯(cuò)層理正韻律剖面:頂平低凸平面:條帶狀鐘形,箱形大 50～70漫流帶細(xì)砂巖,粉砂巖塊狀構(gòu)造略呈正韻律連片狀齒狀,近平直狀中等 30～50扇緣徑流帶粉-細(xì)砂巖、細(xì)砂巖塊狀構(gòu)造小型交錯(cuò)層理 正韻律剖面:頂平低凸平面:窄條帶狀齒狀或指狀中等 20～60漫流帶粉-細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖塊狀構(gòu)造 平行層理 無明顯韻律連片狀近平直狀小 10～40

3.1.3辮流帶

辮流帶為發(fā)散水流在片流帶末端的重新匯聚，為漫流帶背景下下切形成的復(fù)合辮流水道帶，辮流帶內(nèi)一般為一條或多條辮流水道相互切疊而成。辮流水道以含礫粗中砂巖、中粗砂巖相、中細(xì)砂巖相為主，分選相對(duì)較好，雜基含量相對(duì)低，易被碳酸鹽膠結(jié)，以塊狀層理、斜層理及平行層理為主，厚度為2～6 m。自然電位曲線回返幅度較大，呈鐘形、箱形或指形，電阻率為中到高阻。

3.1.4漫流帶

漫流帶位于辮流水道間，為洪水漫出水道形成的細(xì)粒沉積物，為連片狀分布于辮流帶之間。依據(jù)沉積部位和粒度，可以分為漫流砂體和漫流細(xì)粒兩類四級(jí)構(gòu)型單元。

漫流砂體的巖石相類型主要為中細(xì)砂巖相、粉細(xì)砂巖相，粒度比辮流水道細(xì)，分選相對(duì)較差，雜基含量相對(duì)較高，以塊狀層理為主，厚度差異大，為1～5 m，大多小于2 m，電性特征表現(xiàn)為自然電位曲線稍微偏離基線，齒化嚴(yán)重，電阻率為低阻。漫流細(xì)粒的巖石相類型主要為粉細(xì)砂巖相、泥質(zhì)粉砂巖相，粒度比漫流砂體細(xì)，分選相對(duì)較差，雜基含量高，塊狀層理，厚度變化較大，為0.3～10 m，自然電位和電阻率都接近基線，微齒化。從取心井觀察表明，在扇緣發(fā)育大量的鈣質(zhì)結(jié)核，表明沉積時(shí)為干旱炎熱的環(huán)境。鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育在相對(duì)漫流帶中粒度相對(duì)較粗的漫流砂體中。

3.1.5徑流帶

扇緣徑流帶可由一條或者多條徑流水道組成。徑流水道是扇中辮流水道的延續(xù)，主要呈窄條帶狀，規(guī)模較小，且能量較低，與扇中辮流帶相比，徑流水道粒度細(xì)，分選磨圓較高，砂質(zhì)更純，其主要巖石相為中細(xì)砂巖相、粉細(xì)砂巖相，粗砂比例小于10%。其自然電位為指狀或鐘形，電阻為中阻。

3.2沖積扇分布特征

3.2.1分布特征

在老君廟構(gòu)造帶南部，M3發(fā)育多條下切谷，呈近南東-北西向分布，由南至北下切谷寬度逐漸增大，向北呈扇狀展開，下切谷間以及研究區(qū)最西部為古高地，地層尖滅(圖8(a))。在研究區(qū)北部，多條下切谷出山口后呈發(fā)散狀展開，發(fā)育扇根連片的寬帶狀砂體。M3沉積后，由于填平補(bǔ)齊作用，古地形變緩，除構(gòu)造帶西部超覆缺失之外，M2在其他地區(qū)廣泛分布，在南部為厚層塊狀砂體，向北逐漸演變?yōu)橐詶l帶狀分布的砂體為主。在老君廟構(gòu)造帶，連片狀分布的沖積扇裙由多個(gè)沖積扇疊置而成，下切谷的數(shù)量及分布控制了單一沖積扇的分布，整個(gè)研究區(qū)由三個(gè)沖積扇朵體側(cè)向拼接而成。沖積扇規(guī)模在橫切物源方向上為5～15 km，其中石油溝沖積扇面積最小，其寬度近5 km，老君廟沖積扇規(guī)模最大，寬度最大近15 km。在順物源方向上，其規(guī)模大于15 km。

在M2和M1層主要發(fā)育扇根和扇中沉積，南部為沖積扇扇根沉積，以連片狀分布的砂體為主。北部主要為扇中沉積，以條帶狀砂體分布為主(圖8(b)、(c))。沖積扇規(guī)模在橫切物源方向上為3～10 km，其中石油溝沖積扇寬度近3 km，老君廟沖積扇規(guī)模最大，寬度最大近10 km。

L-M層沉積時(shí)期，由于M層的填平補(bǔ)齊的作用，古地形相對(duì)較平緩，沉積物覆蓋于全區(qū)，L-M層以細(xì)-粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等沉積為主。砂體呈北西-南東向條帶狀分布(圖8(d))。在L-M層沉積時(shí)，地形坡度進(jìn)一步減小，水動(dòng)力減小，研究區(qū)整體發(fā)育沖積扇扇緣。在構(gòu)造帶砂體呈窄條帶狀分布，砂體較發(fā)育部位為扇緣徑流帶。

3.2.2形態(tài)

沖積扇的形態(tài)受多種因素的控制，其平面形態(tài)主要為扇形和舌形。在老君廟構(gòu)造帶，古祁連山山間河道出山口后地貌條件發(fā)生突變，地形變開闊，水體失去山體堤岸的束縛，但是由于地形坡度變化相對(duì)較小，水體能量并不是突變，沉積物呈逐漸發(fā)散狀鋪開，平面上形成了舌形的沖積扇(圖8(a))。在順物源方向上，由于沉積時(shí)期，在研究區(qū)無同沉積斷層，坡度相對(duì)較小，可容空間較低，沖積扇為“薄-厚-薄”的透鏡狀(圖9(a))，厚度較薄，且變化緩慢。當(dāng)沉積區(qū)坡度變大，可容空間增加時(shí)，扇體的厚度中心更加靠近物源，同時(shí)厚度變化較快，為突變的形態(tài)(圖9(b))。而當(dāng)沉積區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，有邊界斷層控制時(shí)，大多形成近楔形的扇體，沉積物主要堆積在斷層附近，同時(shí)多沉積以砂礫質(zhì)沉積為主的粗粒沖積扇(圖9(c)、(d))。

圖8　老君廟構(gòu)造帶砂質(zhì)細(xì)粒沖積扇分布特征Fig.8　Distribution characteristics of fine-grained alluvial fan in Laojunmiao structural belt

圖9　沖積扇剖面形態(tài)Fig.9　The profile shape of the alluvial fan(a)“薄-厚-薄”的透鏡狀; (b)“薄-厚-薄”突變的透鏡狀剖面形態(tài); (c)楔形的剖面形態(tài)；(d)楔形的剖面形態(tài)

3.2.3垂向演化規(guī)律

老君廟油田M層自下而上依次發(fā)育扇根和扇中亞相沉積，L-M層為扇緣亞相沉積。底部M32小層主要為扇根亞相片流帶沉積,中下部M31小層為扇中亞相近緣辮流帶沉積,中上部M23-M11小層為扇中遠(yuǎn)源辮流帶沉積,L-M小層為扇緣亞相沉積?？傮w上M層巖性向上逐漸變細(xì)，泥質(zhì)及粉砂含量逐漸增加，分選變好，為一個(gè)退積式旋回。在垂直物源方向的剖面上，最底部為扇根片流帶沉積，粗細(xì)粒砂體混雜堆積組成上凸的透鏡狀砂體。中上部為扇中亞相與底部扇根沉積，并無明顯的界限，多個(gè)頂平底凸的中細(xì)砂體鑲嵌于粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中，向上辮流帶的規(guī)模逐漸變小，粒度逐漸變細(xì)(圖10)。

4　控制因素探討

沖積扇的形成需要滿足三個(gè)條件,即特定的地形地貌條件、充足的物源以及一定的觸發(fā)機(jī)制[28]，而其沉積特征主要受到構(gòu)造、氣候、古地形、物源及基準(zhǔn)面變化等因素的控制。本次在分析研究區(qū)細(xì)粒沖積扇構(gòu)型特征及分布樣式的基礎(chǔ)上，探討其形成的控制因素。

4.1古地形

特定的地貌條件是沖積扇形成的基礎(chǔ)。老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組M層底部為區(qū)域性的不整合面，南部古祁連山為細(xì)粒沖積扇的物源區(qū)，老君廟構(gòu)造帶南部發(fā)育多條山間河流，山間河流由南向北，當(dāng)?shù)竭_(dá)近老君廟油田的區(qū)域，此時(shí)地形突然變開闊(圖8)，這種地形條件為沖積扇的形成提供了非常有利的場(chǎng)所。

不同的沉積坡度可以影響流體性質(zhì)，進(jìn)而發(fā)育不同類型的沖積扇，當(dāng)坡度較大的時(shí)(大于3°)，一般沉積受碎屑流控制的沖積扇，當(dāng)坡度較小的時(shí)(1°～1.5°)，一般沉積以辮狀河沉積為主的沖積扇[29]。研究區(qū)白楊河組沉積時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)較弱，研究區(qū)為相對(duì)低洼地帶，可為沉積物保存提供一定的可容空間。雖然目的層底部地形有起伏，山間河流出山口處沉積坡度為1.5°左右，但研究區(qū)目的層的地形坡度要小得多，研究區(qū)形成的沖積扇為碎屑流和辮狀河共同控制的細(xì)粒沖積扇。

4.2物源條件

物源區(qū)母巖類型決定了沖積扇內(nèi)部的組成，并進(jìn)一步影響內(nèi)部疊置樣式及分布范圍。研究區(qū)目的層位于古近系與白堊系區(qū)域不整合面之上，基底白堊系為一套扇三角洲-湖泊相沉積，與M層相接觸為一套棕紅色泥巖夾砂巖，地層南薄北厚[30]。物源區(qū)母巖在干熱環(huán)境下長(zhǎng)期暴露風(fēng)化，使得源區(qū)本來細(xì)粒的巖石風(fēng)化嚴(yán)重且易于搬運(yùn)，提供了大量的碎屑物質(zhì)，在經(jīng)過季節(jié)性山間古河流搬運(yùn)后，在研究區(qū)M層堆積細(xì)粒沉積物。物源整體偏細(xì)是M層沉積細(xì)粒沖積扇最重要的特征。

4.3氣候條件

氣候?qū)_積扇的控制體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先，氣候變化能夠控制水流條件，從而影響沉積物的運(yùn)移及沉積，進(jìn)而影響沖積扇的沉積特征[28,31]。其次，在沖積扇沉積之前，干燥炎熱的氣候能夠加速母巖的物理風(fēng)化。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期，印度板塊和歐亞板塊碰撞，強(qiáng)烈的擠壓產(chǎn)生一系列山系，阻擋了西南暖濕氣流進(jìn)入酒西盆地，形成干熱的氣候，加速了物源區(qū)母巖的風(fēng)化，同時(shí)這種環(huán)境下水流變化大，易形成突發(fā)型山洪和間歇性水流，在物源豐富的地區(qū)，在山口可形成沖積扇。

沖積扇的形成及沉積特征是諸多因素綜合影響的結(jié)果，在特定的地質(zhì)條件下，研究區(qū)目的層沉積了以砂巖為主的細(xì)粒沖積扇，而已有的沖積扇研究大多數(shù)針對(duì)以砂礫巖沉積為主的粗粒沖積扇，其中以新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的三疊系沖積扇最為典型。與準(zhǔn)噶爾盆地粗粒沖積扇相對(duì)比，研究區(qū)細(xì)粒沖積扇在沉積背景、巖性組合和砂體展布等方面具有明顯的差異。

(1)沉積背景的差異。兩種類型的沖積扇雖然均在擠壓推覆背景下形成，但研究區(qū)細(xì)粒沖積扇沉積時(shí)期為古近系陸內(nèi)擠壓坳陷期，此時(shí)并未發(fā)生強(qiáng)烈的逆沖擠壓推覆變形，而新疆準(zhǔn)噶爾盆地粗粒沖積扇沉積于前陸盆地期強(qiáng)烈的逆沖擠壓推覆下，構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)。

(2)巖性組合的差異。研究區(qū)沖積扇以砂巖相為主，缺乏厚層混雜堆積的砂礫巖體，也缺乏支撐礫巖和篩濾沉積，其中扇根片流帶以不等粒砂巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖為主，礫石含量小于5%，辮流相帶以粗砂巖、中細(xì)、粉細(xì)砂巖相為主，礫石含量小于1%；但是新疆準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育的粗粒沖積扇以砂礫巖沉積為主，片流帶礫石含量大于90%，辮流相帶中礫石含量接近50%[10-12]。

(3)砂體展布特征存的差異。從取心井和連井剖面可以看出，研究區(qū)沖積扇扇根亞相占有比例較小，約為10%，而辮流帶占有較大的比例，接近60%；新疆準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育的粗粒沖積扇三個(gè)亞相帶比例接近[11-12]；不同構(gòu)造條件的差異，造成的可容空間的差異并使砂巖疊置樣式不同，研究區(qū)沖積扇扇根片流帶為砂巖體近側(cè)向、順流疊置而成，與順流方向近斜交疊置；新疆粗粒沖積扇片流帶主要由不同砂礫巖體側(cè)向和垂向疊置而成。

5　結(jié)　論

(1)提出了老君廟構(gòu)造帶古近系白楊河組M層為干旱型細(xì)粒沖積扇沉積的新認(rèn)識(shí)。研究區(qū)細(xì)粒沖積扇扇根以棕紅色含礫中-粗砂巖為主，礫石的比例小于15%，粒徑為2～4 mm，碎屑顆粒分選差，泥質(zhì)與細(xì)粉砂含量為5%～50%，雜基含量高；主要的沉積構(gòu)造為粒序?qū)永砗蛪K狀構(gòu)造。

(2)單一扇體呈伸長(zhǎng)喇叭狀，其寬度為5～10 km，長(zhǎng)為12～15 km，厚度為15～25 m，下切谷的寬度為2～4 km，下切深度為20～25 m。受較平緩的地勢(shì)的影響(坡度小于1.5°)，順物源砂體呈“薄-厚-薄”的透鏡狀分布特征，厚度薄，延伸范圍廣，與粗粒沖積扇砂礫巖順物源快速減薄的楔狀分布樣式存在差異。

(3)酒西盆地老君廟構(gòu)造帶白楊河組細(xì)粒沖積扇的形成及分布樣式是氣候、物源及古地形綜合作用的結(jié)果。山間河道出山口后開闊及低洼的地勢(shì)為沖積扇提供了有利的地形，白堊系泥巖和砂巖作為母巖以及山間河道出山口前平緩的地勢(shì)控制了細(xì)粒沖積扇的粒度，同時(shí)干熱環(huán)境加劇了母巖的風(fēng)化程度，三種因素綜合作用形成了細(xì)粒沖積扇。

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Sedimentary Characteristics of Fine-grained Alluvial Fan: A Case Study of the Paleogene Baiyanghe Formation in Laojunmiao Structural Belt, Jiuxi Basin

YU Chen1，2，WU Shenghe1，2，YUE Dali1，2，ZHENG Lianyong3,DU Wenbo3，ZHANG Shanyan4，CHEN Cheng1，2,LIU Zhigang3

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,YumenOilfieldCompany,PetroChina,Jiuquan,Gansu735000,China;4.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China)

Based on abundant core, logging and seismic data, this paper mainly analyzed the sedimentary types and characteristics of the Paleogene M reservoir in Laojunmiao structural belt, and further discussed the distribution characteristics, as well as their main controlling factors. The result shows that M reservoir develops fine-grained alluvial fan,which contains upper fan, mid fan and lower fan deposits, with size-decreasing grains in a complete retrograding sedimentary sequence. The deposit displays fan-shape in plane view and convex-shape in cross section. And an incised valley is developed in the root of fan-shaped deposits. The width of individual fan varies from 5 km to 10 km,with the length from 12 km to 15 km and thickness from 15 m to 25 m.The width of incised valley ranges from 2 km to 4 km, with incised depth from 20 m to 25 m.Sandbodies display thinner thickness and wider distribution in the longitudinal direction, which is affected by the landform. The formation of the fine-grained alluvial fan in the study area is controlled by three factors, including geomorphology, source rocks and climate. Open topography at the toe of mountain provides an open landform for the generation of alluvial fan, which, together with the fine-grained clastic sediments from the paleo-weathering crust of Cretaceous mudstone and sandstone, are the main factors controlling the generation of the fine-grained alluvial fan. Hot and dry climate intensifies the weathering process of the source rocks.

fine-grained alluvial fan; sedimentary characteristics; controlling factor；M reservoir; Laojunmiao structural belt

2015-12-17；改回日期：2016-03-05；責(zé)任編輯：孫義梅。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372116)。

喻宸，男，1985年出生，博士研究生，石油地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事儲(chǔ)層沉積學(xué)及油氣田開發(fā)地質(zhì)方面研究。Email：yc56000@126.com。

TE121.3

A

1000-8527(2016)03-0643-12