查干諾爾凹陷南屯組湖底扇沉積特征及沉積模式研究

董秀超

（大慶油田有限責(zé)任公司呼倫貝爾分公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

湖底扇是三角洲前緣未固結(jié)沉積物在一定因素觸發(fā)和重力驅(qū)動下，沿構(gòu)造坡折帶發(fā)生滑塌進(jìn)入湖盆深水區(qū)而形成的粗碎屑沉積體系[1?4]。自從1976年湖底扇概念第一次被提出以來，國內(nèi)外學(xué)者對其進(jìn)行了大量的研究工作，對于湖底扇的層序特征、沉積特征、成因機(jī)制以及油氣富集規(guī)律的討論就從未終止[5?9]。我國陸相斷陷湖盆中湖底扇沉積體系廣泛發(fā)育，在渤海灣、松遼、鄂爾多斯、二連、海拉爾等盆地均有發(fā)現(xiàn)[10?15]。前人受限于資料匱乏，僅指出海拉爾盆地查干諾爾凹陷發(fā)育有湖底扇沉積[16]，但尚無對其沉積特征及模式的專門報道。結(jié)合近年來的3口新井及重新處理過的地震資料，從巖石相類型、相標(biāo)志識別、層理類型等方面闡述了研究區(qū)南屯組湖底扇的沉積特征并建立起相應(yīng)的沉積模式，以期能對查干諾爾凹陷湖底扇沉積的油氣勘探開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

查干諾爾凹陷行政區(qū)隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾盟西南部的新巴爾虎右旗，整體上為一個呈北東向展布的箕狀斷陷，具有“北西高、東南低，北東狹窄、西南開闊”的特點(diǎn)。構(gòu)造位置位于海拉爾盆地的西南部，其西側(cè)為漢烏拉凸起，東側(cè)為嵯崗隆起，向北連接呼倫湖凹陷，向南延伸至蒙古人民共和國境內(nèi)。構(gòu)造區(qū)域?qū)俸＠瓲柵璧卦l諾爾坳陷內(nèi)的一個二級負(fù)向構(gòu)造單元，可進(jìn)一步細(xì)分為西部斜坡帶、中央洼陷帶和東部斷階帶3個三級構(gòu)造帶（見圖1）。

圖1 查干諾爾凹陷區(qū)域地理位置Fig.1 Regional geographic map of Chaganuoer depression

查干諾爾凹陷的演化共歷經(jīng)了斷陷階段、斷?坳轉(zhuǎn)化階段以及坳陷階段，盆地基底主要由變質(zhì)巖組成。盆地內(nèi)充填的地層以白堊系為主，自下而上劃分為下白堊統(tǒng)銅缽廟組（K1t）、南屯組（K1n）、大磨拐河組（K1d）、伊敏組（K1y）以及上白堊統(tǒng)青元崗組（K2q）。凹陷內(nèi)最大沉積厚度較?。s為5 800 m），以東、西兩側(cè)向短軸供源為主，主要發(fā)育南屯組和大磨拐河組兩套烴源巖。目前完鉆的8口探井主要分布在斷階帶、洼陷帶以及由洼陷-斜坡過渡帶，在銅缽廟組和南屯組已見油氣顯示，具較好的勘探前景。

2 湖底扇沉積特征

2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)對8口取芯井的鉆井巖芯觀察及巖性統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)查干諾爾凹陷南屯組主要巖石類型為碎屑巖，包括泥巖、粉砂巖、砂巖和礫巖，其中礫巖占37%、砂巖占33%、粉砂巖和泥巖各占15%。且砂巖以巖屑砂巖為主（石英組分多占3%~16%、長石組分多占6%~17%、巖屑組分多占30%~98%），可見少量的長石巖屑砂巖，成份成熟度較低，反映出本區(qū)發(fā)育的沉積體系具有近源快速堆積的特點(diǎn)（見圖2）。結(jié)合巖石的組分、沉積構(gòu)造特征（見圖3），將查干諾爾凹陷南屯組的巖相劃分為泥巖相、粉砂巖相、顆粒支撐砂巖相、顆粒支撐砂礫巖相、顆粒支撐礫巖相以及雜基支撐礫巖相6種類型（見表1）。

圖2 南屯組碎屑巖分類三角圖Fig.2 Triangular chart of clastic rock classification of Nantun formation

2.2 沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造是指沉積物在沉積時或沉積后，在物理、化學(xué)、生物作用下所形成的構(gòu)造，具體則表現(xiàn)為具有各自特征的巖石各部分在空間上的分布和排列方式。沉積構(gòu)造是沉積相以及沉積環(huán)境的重要識別標(biāo)志，在本次研究中，以巖芯觀察為基礎(chǔ)、成因類型為標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)湖底扇相的沉積構(gòu)造劃分為層理、層面以及變形三種構(gòu)造類型。其中層理構(gòu)造主要包括水平層理、平行層理、板狀交錯層理、槽狀交錯層理和透鏡狀層理等；層面構(gòu)造主要表現(xiàn)為沖刷面；變形構(gòu)造則包括重荷模構(gòu)造、火焰構(gòu)造、包卷構(gòu)造、滑塌變形構(gòu)造等（見圖3）。

2.3 粒度特征

粒度的結(jié)構(gòu)特征可以直接反映沉積介質(zhì)在形成時的水動力條件及能量強(qiáng)弱，故是判斷當(dāng)時沉積環(huán)境、水動力條件的標(biāo)志及細(xì)致劃分沉積相的基礎(chǔ)。通過對南屯組湖底扇相典型取芯井段進(jìn)行詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，本區(qū)湖底扇相C?M圖呈與基線平行的懸浮搬運(yùn)方式；粒度概率曲線為圓滑無節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)不明顯的弧形曲線，粒度區(qū)間跨度大，只發(fā)育懸浮搬運(yùn)組分，跳躍搬運(yùn)組分和滾動搬運(yùn)組分不發(fā)育。說明巖石粒級分布廣、分選差、截點(diǎn)模糊，反映了能量高、遷移快、水動力條件較強(qiáng)的沉積環(huán)境，全部沉積物均成懸浮負(fù)載，具有典型的重力流沉積特征（見圖4）。

圖3 南屯組湖底扇巖相及主要沉積構(gòu)造特征Fig.3 Sublacustrine fan lithofacies and main sedimentary structural characteristics of Nantun formation

表1 南屯組湖底扇巖相類型及沉積構(gòu)造特征Table1 Lithofacies types and sedimentary structural characteristics of sublacustrine fans of Nantun formation

2.4 地震相特征

具有固定分布范圍的三維地震反射單元即為地震相，不同于鄰近單元，其地震參數(shù)能夠反映出相關(guān)沉積體的地質(zhì)特征，從而通過地震相的研究來獲取研究區(qū)沉積相的展布特點(diǎn)。查干諾爾凹陷井資料有限，依靠地震相研究是極其有效的方法。本區(qū)的湖底扇沉積體在地震剖面中常具有中?強(qiáng)振幅、不連續(xù)?較連續(xù)、上拱下凹式的地震反射同向軸，從中間向兩側(cè)逐漸變薄直到尖滅，整體呈丘狀或透鏡狀的地震反射形態(tài)（見圖4）。

2.5 測井相特征

不同的沉積體在測井資料中均有不同的特征及反應(yīng)，因此可以在建立巖?電對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，依據(jù)更為充足的測井曲線資料對非取芯井段進(jìn)行沉積相研究，很好的彌補(bǔ)巖芯資料稀少這一不足。例如湖底扇中扇亞相辮狀溝道微相在巖性上常由厚層砂礫巖及夾雜其中的深灰色泥巖構(gòu)成，礫石顆?；祀s、分選磨圓均較差，電性上則表現(xiàn)為低伽瑪、高電阻的鐘型?箱型。中扇亞相辮狀溝道間微相在巖性上主要表現(xiàn)為厚層塊狀含礫砂巖、細(xì)粉砂巖與暗色泥巖的不等厚互層，電性上呈中、低伽瑪?中、高電阻的齒化中低幅鐘型、漏斗型（見圖4）。

3 湖底扇沉積相類型

在本次研究中綜合各種相指標(biāo)，以巖芯、錄井、測井資料為基礎(chǔ)、地震反射特征為輔，進(jìn)而結(jié)合查干諾爾凹陷的區(qū)域構(gòu)造演化資料，認(rèn)為在研究區(qū)南屯組沉積時期，湖底扇沉積體系主要發(fā)育在研究區(qū)南部靠近查東斷裂帶處，進(jìn)一步可劃分為內(nèi)扇、中扇和外扇3個亞相及若干微相。

3.1 湖底扇內(nèi)扇亞相

湖底扇內(nèi)扇亞相可進(jìn)一步細(xì)分為主溝道和主溝道間兩個沉積微相，其中主溝道微相是內(nèi)扇的骨架，它主要是由顆粒支撐或無內(nèi)部結(jié)構(gòu)基質(zhì)支撐的砂礫巖構(gòu)成。顆粒支撐的砂礫巖常表現(xiàn)為正或反韻律，基質(zhì)支撐的砂礫巖則主要呈塊狀構(gòu)造?？偟膩砜?，主溝道微相中礫巖的成分復(fù)雜且分選較差。主溝道間微相是在重力的作用下漫溢至主溝道外的沉積體，在巖性上主要由泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖以及粉砂巖組成，常發(fā)育水平層理、變形層理等沉積構(gòu)造。在垂向上，主溝道微相與主溝道間微相常相互疊置成多個正韻律，內(nèi)扇亞相多呈微幅度齒化箱型的電性特征（見圖5）。

3.2 湖底扇中扇亞相

中扇亞相的特點(diǎn)是發(fā)育規(guī)模大、形態(tài)好的辮狀溝道，辮狀溝道微相在巖性上主要是由厚層砂礫巖及夾雜其中的深灰色泥巖構(gòu)成，礫石顆?；祀s、分選磨圓均較差。常發(fā)育塊狀構(gòu)造、交錯層理、遞變層理等沉積構(gòu)造，電性上表現(xiàn)為低伽瑪、高電阻的鐘型?箱型。除辮狀溝道微相外，中扇亞相中還發(fā)育有辮狀溝道間微相，溝道間巖性較溝道變細(xì)明顯，主要表現(xiàn)為厚層塊狀含礫砂巖、細(xì)粉砂巖與暗色泥巖的不等厚互層，常發(fā)育小型交錯、板狀交錯、遞變、波狀、塊狀、變形層理等沉積構(gòu)造。電性上呈中、低伽瑪?中、高電阻的齒化中低幅鐘型、漏斗型（見圖5）。

3.3 湖底扇外扇亞相

外扇亞相常位于湖底扇沉積體的最前緣、與深水湖泊毗鄰，由于沒有水道的限制，外扇亞相的薄層濁積體常與深湖相的泥巖呈交互狀沉積、圍繞著整個湖底扇體分布。在巖性上主要由粉砂巖、泥巖構(gòu)成，常見波狀層理、水平層理、變形層理、重荷模、砂球等沉積構(gòu)造。在電性上表現(xiàn)為高伽瑪、低電阻，呈低幅齒化漏斗型或指型（見圖5）。

圖5 湖底扇優(yōu)勢沉積微相測井相識別圖版Fig.5 Facies recognition plate of predominant sedimentary microfacies logging in sublacustrine fan

4 查干諾爾凹陷湖底扇沉積模式

南屯組沉積時期，查干諾爾凹陷持續(xù)拉張，地層快速沉降，湖盆范圍大幅增加，西側(cè)漢烏拉隆起和東側(cè)嵯崗隆起是研究區(qū)的主要物源區(qū)。沉積中心位于凹陷南部查東斷裂附近，此時濱淺湖亞相廣泛發(fā)育，深湖?半深湖在凹陷的南部較為發(fā)育，研究區(qū)凹陷兩側(cè)的大規(guī)模扇三角洲沉積體系隨基準(zhǔn)面大幅上升而向凹陷邊緣后退。與此同時，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動影響，研究區(qū)東部查東斷裂帶活動強(qiáng)烈，形成多個能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)較明顯的構(gòu)造坡折帶，從而使原東部陡坡帶發(fā)育的扇三角洲沉積體快速進(jìn)積并發(fā)生滑塌，形成大規(guī)模的湖底扇沉積。受研究區(qū)古地貌影響，湖底扇內(nèi)扇亞相在南屯組時期發(fā)育范圍較為有限，僅在靠近查東斷裂帶根部地區(qū)有所展布。內(nèi)扇亞相向中扇亞相過渡期間，主溝道向前推進(jìn)，逐漸分支成多條大規(guī)模的中扇亞相辮狀溝道沉積，呈條帶狀向湖盆中心延展，在辮狀溝道兩側(cè)，常發(fā)育辮狀溝道間沉積。由中扇亞相向外扇亞相過渡時，辮狀溝道隨著向前推進(jìn)規(guī)模逐漸減小，在外扇亞相前緣，常已看不到呈規(guī)模條帶狀的辮狀溝道，多只發(fā)育零散分布的濁積巖。平面微相相序表現(xiàn)為“內(nèi)扇主溝道→中扇辮狀溝道→外扇濁積巖→深湖泥”的變化規(guī)律（見圖6），且水道體系（主溝道、辮狀溝道）之間，都被明顯規(guī)模的深湖相泥巖所分隔。在這一沉積模式控制下，湖底扇沉積在研究區(qū)南部由東側(cè)陡坡帶向湖盆中心延伸較遠(yuǎn)，而由南向北則隨著構(gòu)造坡折帶影響能力的減弱，逐漸過渡為扇三角洲沉積體（見圖7）。

圖6 查干諾爾凹陷南屯組湖底扇沉積模式Fig.6 Sedimentary model of sublacustrine fan of Nantun formation in Chaganuoer depression

5 結(jié) 論

（1）研究區(qū)湖底扇沉積體系主要發(fā)育有3類亞相和5類微相,分別為湖底扇內(nèi)扇亞相、中扇亞相和外扇亞相以及內(nèi)扇主溝道微相、內(nèi)扇主溝道間微相、中扇辮狀溝道微相、中扇辮狀溝道間微相和外扇濁積巖微相。

（2）湖底扇內(nèi)扇亞相主要是由顆粒支撐或無內(nèi)部結(jié)構(gòu)基質(zhì)支撐的砂礫巖構(gòu)成，礫巖的成分復(fù)雜且分選較差，主要呈塊狀構(gòu)造，測井響應(yīng)多呈微幅度齒化箱型特征；湖底扇中扇亞相發(fā)育規(guī)模大、形態(tài)好的辮狀溝道，礫石顆?；祀s、分選磨圓均較差。常發(fā)育塊狀構(gòu)造、交錯層理、遞變層理等沉積構(gòu)造，電性上表現(xiàn)為低伽瑪、高電阻的鐘型?箱型；湖底扇外扇亞相在巖性上主要由粉砂巖、泥巖構(gòu)成，常見波狀層理、水平層理、變形層理、重荷模、砂球等沉積構(gòu)造。在電性上表現(xiàn)為高伽瑪、低電阻，呈低幅齒化漏斗型或指型。

（3）研究區(qū)湖底扇平面微相相序表現(xiàn)為“內(nèi)扇主溝道→中扇辮狀溝道→外扇濁積巖→深湖泥”的變化規(guī)律，且水道體系（主溝道、辮狀溝道）之間，都被明顯規(guī)模的深湖相泥巖所分隔。在這一沉積模式控制下，湖底扇沉積在研究區(qū)南部由東側(cè)陡坡帶向湖盆中心延伸較遠(yuǎn)，而由南向北則隨著構(gòu)造坡折帶影響能力的減弱，逐漸過渡為扇三角洲沉積體。

圖7 查干諾爾凹陷南屯組時期平面沉積相展布特征Fig.7 Distribution characteristics of planar sedimentary facies in Nantun formation of Chaganuoer depression