海拉尔盆地贝西斜坡多级坡折带对油气圈闭的控制作用

王夏斌，姜在兴，袁 帅.中国地质大学（北京）能源学院，北京00083.中国石化胜利油田东胜精攻石油开发有限公司，东营57000



海拉尔盆地贝西斜坡多级坡折带对油气圈闭的控制作用

王夏斌1，姜在兴1，袁 帅2
1.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083
2.中国石化胜利油田东胜精攻石油开发有限公司，东营257000

摘要：坡折带对陆相湖盆岩性地层圈闭的发育具有控制作用。海拉尔盆地贝西斜坡具有坡折带地貌特点，研究其特征和成因以及对沉积相和岩性地层圈闭的控制模式对该区的下步勘探具有重要意义。根据贝西斜坡坡折带的成因机制，将其划分为断裂坡折、挠曲坡折、沉积坡折和侵蚀坡折。根据坡折带位置与洼槽区的关系，将贝西坡折带坡折分为：内坡折带、中坡折带和外坡折带。外坡折带主要发育侵蚀坡折，控制着地层超覆圈闭带；中坡折带主要发育断裂坡折和挠曲坡折，控制着断块-岩性复合圈闭带；内坡折带主要发育沉积坡折，控制着透镜状岩性圈闭带。

关键词：多级坡折带；岩性地层圈闭；贝西斜坡；下白垩统

First author：WANG Xiabin，Ph.D.Candidate；E-mail：3006130020@cugb.edu.cn

坡折带是地貌学中的一个概念，指古地形的陡缓程度发生急剧变化的地带。在油气勘探领域，最早被应用于被动大陆边缘“陆架坡折”的研究（Vail，1987）。由于其在层序界面划分和体系域识别中的重要作用，目前被广泛应用于油气地质勘探的研究实践中。在盆地演化过程中，坡折带控制着三角洲、水下扇、浊积扇等沉积体的发育，是地层岩性油气藏形成的有利地带。同时，构造坡折带还是不整合面发育的部位，对寻找不整合圈闭分布同样具有重要意义。近些年，坡折带一直是油气地质勘探的研究热点之一，如Lemons和Chan（1999）等的研究揭示了不同坡折类型与断陷湖盆沉积体系的关系；王英民等（2002）提出了断裂、挠曲、沉积和侵蚀等成因类型的坡折带；Cornel和Ronald等（2009）划分出坡折带上发育的五种三角洲类型；向雪梅等（2011）探讨了坡折带对圈闭的控制作用；冉怀江等（2012）详细研究了坡折带对沉积层序与岩性地层圈闭的控制；施辉等（2014）对西部挤压盆地的坡折带特征进行了研究；冯有良和李思田（2016）将构造坡折带划分为断裂构造坡折带和背斜构造坡折带。目前坡折带的研究焦点都是坡折带的不同分类以及对圈闭的控制作用，没有细化深入到坡折带内部不同区域的不同特征，以及其对“控相”、“控藏”理论模式和勘探潜力的探讨。本文将坡折带理论应用于海拉尔盆地贝尔凹陷贝西斜坡，按古地貌特征划分多级坡折带内部的不同区域，并分别讨论了各区域的坡折类型及其对沉积相、岩性地层圈闭的控制模式。

1 区域地质概况

海拉尔盆地位于中国内蒙古自治区呼伦贝尔市，属于中亚造山带的一部分，是典型的中、新生代陆相断陷沉积盆地。贝尔凹陷位于海拉尔盆地西南部，面积约为3010 km2，是盆地内面积最大的凹陷，北边与乌尔逊凹陷相邻，南为蒙古国内的南贝尔凹陷，西为嵯岗隆起带，东为巴彦山隆起带。其内部经历多次构造运动，产生的断裂具有多级次序。贝尔凹陷由西向东依次为贝西斜坡、贝西洼槽、贝中隆起、贝中洼槽、贝东隆起、贝东洼槽（图1）。其中，贝西斜坡有明显的地形突变，具有坡折的古地貌特征。贝尔凹陷自下而上发育有：上侏罗统布达特群（J3b）浅变质岩；白垩系下统扎赉诺尔群铜钵庙组（K1t）、南屯组（K1n）、大磨拐河组（K1d）、伊敏组（K1y）；上白垩统青元岗组（K2q）；上第三系呼查山组（Eh）及第四系（田继强，2011）。南屯组是主要的目的层段，主要发育辫状河三角洲、湖底扇等沉积，依照岩性组合南屯组可以分为南一段和南二段，上部（南二段）为大套砂砾岩夹薄层泥岩，下部（南一段）发育砂砾岩和黑色泥岩，局部含油页岩。从地震剖面和连井对比分析来看，贝尔凹陷地震剖面上T2-T5反射层之间存在五个不整合面，既T2（相当于伊敏组底界面）、T21（相当于大二段底界面）、T22（相当于大磨拐河组底界面）、T23（相当于南二段底界面）和T3（相当于南屯组底界面）反射层，其中T21和T23为两个局部不整合界面。由这五个层序界面，可以划分出五个三级层序（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5）。其中南屯组划分为两个三级层序（表1）。

图1 贝尔凹陷区域构造位置Fig.1 Map showing the location of the Beier depression

2 贝西斜坡坡折带特征

贝西斜坡属于构造-沉积斜坡，在早白垩世沉积时就存在一个斜坡，各层地层向斜坡上超覆、减薄，后期由于抬升，斜坡顶部遭受剥蚀，并且顺向断裂发育，反向断块较少，多以顺向断块圈闭为主。受断层、沉积速度的差异、风化剥蚀等因素的影响，贝西斜坡出现了多次地形的转折，这种地形坡度发生突变的地带称为坡折带（于红枫等，2005）。往往坡折带上倾和下倾方向坡度都会明显变缓，而中间坡度较陡。贝西斜坡多次坡度变化，构成了多级坡折带（图2）。贝西多级坡折带造成了水体深浅、地层厚薄的显著变化，影响着层序体系域的分布，对贝西斜坡岩性地层圈闭的发育具有明显控制作用。并且贝西斜坡紧邻生油丰富的贝西洼槽，生储盖配置关系良好，是勘探进一步获得突破的区域。

表1 贝尔凹陷层序地层划分方案及沉积相类型Table 1 Sequence division schemes and sedimentary facies of the Beier depression

图2 贝西斜坡坡折带地震剖面特征Fig.2 The characteristics of Beixi slope-break belt on a seismic profile

图3 贝西斜坡白垩系底界面古地貌与三级坡折带Fig.3 Paleogeomorphology of the Cretaceous strata and three-level slope breaks of the Beixi Slope

对多级坡折带进一步划分可以更好地分析其“控相”、“控藏”作用，有利于更准确地预测储层。根据坡折带的构造位置高低、坡折带与洼槽区的关系、断层与地层的组合关系，将坡折带分为：“内坡折带、中坡折带、外坡折带”（图2、3、4）。不同位置的坡折带上发育有不同成因的坡折类型。根据成因机制的不同，将坡折带划分为四种类型，分别是断裂坡折、挠曲坡折、沉积坡折和侵蚀坡折。首先针对本区坡折带的成因分类进行分析。

图4 贝西斜坡断裂坡折发育模式Fig.4 Generation model of fault slope-break of the Beixi Slope

2.1 断裂坡折

断裂坡折是长期同沉积断裂活动产生的明显地形突变，其主控断裂的生长系数一般在1.4～2.0（林畅松，2000）。在地形上形成的陡坎扩大了可容空间，有利于砂体沿坡折带分布。断裂坡折控制着断层圈闭和岩性-断层圈闭的形成，产生的裂缝为油气运移提供输导通道。在贝西斜坡带，由于断裂活动频繁，这类坡折最为常见（图4）。特别在南屯组时期，强烈的断裂活动形成了北东向断陷，控制着南屯组下部沉积。在湖平面升降保持稳定的高水位时期，坡折带之上发育了南二段高位域辫状河三角洲前缘砂体，构成了断裂坡折带控制的上倾尖灭辫状河三角洲前缘砂体沉积模式。断裂坡折带主要发育于贝西斜坡中坡折带。

2.2 挠曲坡折

挠曲坡折是本区坡折带的另一种常见类型，在断裂活动较弱的部位，基底断层的隐伏式活动可造成上覆地层的变形、挠曲，导致沉积斜坡古地形发生突变（刘杰等，2014）。贝西斜坡东侧贝70井区，断裂活动减弱，中间没有较大的断层（图5）。地层呈现明显的西薄东厚特征。西部地层出现向上超覆的现象。挠曲坡折主要发育辫状河三角洲前缘沉积，来自外坡折的大型辫状河三角洲砂体在坡折附近沉积卸载。辫状河三角洲前缘水下分流河道顺水下沟谷延伸。河道对下伏泥岩冲刷，在垂向上形成河道砂体与湖相泥岩的叠置；在平面上形成沿挠曲坡折带片状、朵叶状砂体分布。挠曲坡折主要发育于中坡折带断裂活动较弱的区域。

2.3 沉积坡折

图5 贝西斜坡挠曲坡折发育模式Fig.5 Generation model of the flexural slope-break of the Beixi Slope

沉积坡折指由于沉积体本身形态产生的地形坡降发生变化的地带（图6）。其成因主要为沉积作用的不均衡性，受沉积物源和古地貌的控制。这类坡折带通常在断裂活动已停止的背景下，由断裂坡折演化而来，通常在构造活动较弱的区域更容易识别出来（李相博等，2010）。沉积坡折通常是透镜状岩性圈闭发育区（图6）。贝西斜坡近洼槽区贝78井区，SQ3高位域时期早期断裂活动停止，主要发育辫状河三角洲前缘砂体，三角洲前缘砂体不断前积于古地貌斜坡上，形成了物源到湖盆之间的沉积坡折带。沉积坡折带主要发育在贝西洼槽的周缘，即斜坡区内侧。由于洼槽内主要为泥质沉积，沉积速率缓慢，而从斜坡区外侧源源不断有碎屑物质供应，这种差异沉积造成了地形的变化，形成典型的沉积坡折。沉积坡折发育于贝西斜坡内坡折带。

图6 贝西斜坡沉积坡折发育模式Fig.6 Generation model of sedimentary slope-break of the Beixi Slope

2.4 侵蚀坡折

侵蚀坡折是指古地貌受到风化侵蚀等地质作用的改造之后形成了坡度突变，但是又未达到准平原化的不整合级别的坡折带（张善文等，2003）。主要发育于凸起部位或湖盆边缘地区，形成时多为暴露地表时期，发育下切谷。其规模、坡脚明显要小于其它类型坡折，且发育区域局限。但是侵蚀坡折仍然为地层圈闭的形成创造了条件。贝西斜坡盆缘地区，频繁的湖平面升降造成了该区不断的暴露剥蚀（图7）。南屯组沉积晚期，湖平面下降，地层遭受了大规模的剥蚀活动，因此在南屯组顶面发育了典型的侵蚀坡折带。侵蚀坡折发育于贝西斜坡的外坡折带。

3 坡折带对沉积相的控制

坡折带各种组合样式所形成的不同地貌形态和可容空间决定着沉积物卸载场所，从而产生了不同的物源方向、沉积动力学机制和沉积物叠加样式，使得沉积砂体的分布具有多样性。不同成因的坡折带对沉积体系的控制影响程度各不相同，其中以构造坡折（断裂坡折和挠曲坡折）的控制作用最为强烈，沉积坡折次之，侵蚀坡折的控制作用最弱。

构造坡折的规模不同，沉积类型也有所不同：坡度较缓时，河流作用只能影响到近岸地区，坡折带控制着小型低位三角洲的形成；坡度较陡时，河流携带的沉积物可以越过坡折带进入深水区域，形成深水浊积扇。构造坡折的走向对沉积类型也有影响，如低位辫状河三角洲多沿其走向分布（冯有良和李思田，2001）。构造坡折还通过控制下切谷的发育来控制沉积体系（图8），即下切谷充当低位期盆底扇或浊积沉积的物源供给通道，并在其远端形成前缘席状砂和前三角洲浊积沉积（董伟等，2009）。贝西斜坡构造坡折多发育于中坡折带。

沉积坡折由于多发育在三角洲平原与前缘的接合部位，因此其前方多形成三角洲前缘滑塌浊积扇。贝西斜坡沉积坡折主要发育于内坡折带。

图7 贝西斜坡侵蚀坡折发育模式Fig.7 Generation model of erosive slope-break of the Beixi Slope

侵蚀坡折属于沉积之前产生的坡折带类型，且规模不大，所以当沉积作用发生时，它对沉积类型的影响仅取决于坡折带的坡度，其下方可形成低位扇沉积。贝西斜坡侵蚀坡折发育于外坡折带。此外，坡折带坡度不同，其控制的沉积类型有所差异：坡折带坡降较小时常形成低位三角洲；坡降较大又有明显的湖平面下降时可形成盆底扇或沿平行于坡折带的重力流水道砂体（薛良清，2002）；洼陷带常发育有多个次级断阶，湖盆中部浊流沉积的分布也受到这些次级断阶的影响和控制（林畅松，2003）。

图8 贝西斜坡三级坡折带沉积响应剖面特征Fig.8 Characteristics of sedimentary profile of the Beixi three-level slope breaks

4 多级坡折带对圈闭的控制

对于陆相湖盆来说，从盆地边缘到盆地中心，发育的多级坡折带不同区域控制着不同成因的坡折类型，进而控制着沉积体系和圈闭的类型。外坡折带靠近盆缘，地势高，发育下切谷等粗粒沉积，且上部地层常暴露地表遭受剥蚀削平，比较容易形成坡度缓的侵蚀坡折，这类坡折带控制着地层超覆圈闭。中坡折带地势突然下降，坡度陡，其成因有时为断层发育，有时是由于基底构造引起上覆地层的变形，这类坡折带以控制断块圈闭和地层超覆圈闭的构造坡折为主，如果断层发育，则为断裂坡折，断层不发育，则为挠曲坡折。内坡折带靠近盆地洼槽，构造活动减弱，沉积坡折开始发育，古地形坡度相对缓，砂岩上倾尖灭或透镜体等岩性-地层圈闭成为主要的圈闭类型。随着向盆地中心靠近，透镜体岩性圈闭的发育越明显。

4.1 外坡折带对圈闭的控制

外坡折带指坡折带最靠近盆缘区的坡缓部分。由于通常位于最高基准面时期岸线之上，故主要遭受风化侵蚀作用，造成了坡度减小，是侵蚀坡折发育区。外坡折带主要控制着水上辫状河三角洲平原沉积体系，沉积厚度较薄，剥蚀严重，在古地貌上存在明显的下切谷，控制着下切水道砂体的发育。在外坡折带上，强烈的风化作用会使下覆地层中的泥岩出露为泥岩底板，从而形成地层超覆圈闭带。但是通常外坡折带发育的盆缘地区构造活动强烈，加上晚期斜坡顶部抬升剥蚀，油气难以保存下来。外坡折带离生油洼槽较远，油气运移集聚难度大，且靠近物源，岩性较粗，储层较差。因此，盆地外坡折带虽然控制着地层超覆圈闭的发育，但勘探潜力较差。

4.2 中坡折带对圈闭的控制

中坡折带分布在最高基准面时期岸线与最低基准面时期岸线之间，是盆缘向洼槽区的过渡区。中坡折带断层发育，顺向断层使坡折带以下可容空间增大，利于三角洲前缘砂体不断向盆内推进，进入坡降更大的区域，在坡折带低部位甚至发生滑塌，形成前缘的滑塌浊积体。逆向断层则在沉积物前进的方向充当了“阀门”的作用，三角洲前缘砂体在断裂坡折以下先充填，达到一定数量之后，会超过逆向断裂坡折所控制的“阀值”，继续向低部位推进。中坡折带主要发育辫状河三角洲前缘水下分流河道上倾尖灭型砂体，在微地貌较高部位可以形成滩坝砂岩透镜状砂体，在低部位发育小型滑塌浊积砂岩透镜体。岩性与断裂的有益组合，形成了中坡折带断块-岩性复合圈闭带。总体上，中坡折带构造位置有利，且临近生油洼槽烃源岩，形成旁生侧储的成藏模式，是贝西斜坡最有利的油气聚集带。

4.3 内坡折带对圈闭的控制

内坡折带距离洼槽区最近，位于三角洲前缘低部位的浅水至较深水区，不仅控制了三角洲前缘砂体，对砂质碎屑流和浊流等深水沉积也具有显著的控制作用。内坡折带断裂活动逐渐减弱，以沉积坡折为主。由于坡折的存在，三角洲前缘的砂体易于滑塌。在重力作用下，沿着斜坡沉积物快速泻入并堆积在内坡折带内，形成滑塌浊积体，常常包裹在半深湖泥岩堆积之中，形成透镜状岩性圈闭。由于距洼槽成熟烃源区较近，通常与烃源岩体直接接触，可形成下生上储或上生下储的油藏组合，上部烃源岩既是生油层又是良好的盖层，储盖组合优越，成藏条件好。勘探潜力好于外坡折带。不利因素是内坡折带砂体埋藏较深，成岩作用较强，对储层物性造成影响，所以其潜力不如中坡折带，但仍然是贝西斜坡今后勘探目标之一。

4.4 三级坡折带对圈闭的控制

陆相断陷湖盆三级坡折带对圈闭的控制作用不同（图9）。外坡折带位于盆地的边缘，侵蚀坡折发育，控制着地层超覆圈闭带，但是离生油凹陷远，油气难以运移集聚，离物源最近，储层物性差，不是勘探的主力目标。内坡折带紧邻洼槽区，发育沉积坡折，控制着三角洲前缘砂体和浊流沉积，不利因素是埋藏深，强压实作用使储层物性变差，因此内坡折带勘探潜力一般。中坡折带位于外坡折带和内坡折带之间，断块圈闭比较发育，距离生油洼槽也较近，埋藏相对较浅，生储盖组合配置条件优越，是贝西斜坡最为有利的油气聚集带。从构造图上圈闭面积统计结果看，中坡折带控制的圈闭面积最大。

5 结论

（1）贝西坡折带按成因机制可分为断裂坡折、挠曲坡折、沉积坡折和侵蚀坡折。断裂作用是本区坡折带形成的决定性因素，断裂坡折是贝西坡折带最常见的形式。

图9 贝尔凹陷贝西斜坡白垩系底面构造图Fig.9 The Cretaceous basal structural map of the Beixi Slope in the Beier Depression

（2）根据坡折带与洼槽构造关系可将坡折分为：“内坡折带，中坡折带，外坡折带”。外坡折带主要发育侵蚀坡折，控制着辫状河三角洲平原亚相。中坡折带主要发育断裂坡折和挠曲坡折，控制着辫状河三角洲前缘亚相。内坡折带主要发育沉积坡折，控制着三角洲前缘砂体和滑塌浊积体。

（3）外坡折带控制着地层超覆圈闭带，中坡折带主要控制着断块-岩性复合圈闭带，内坡折带主要控制着透镜状岩性圈闭带。中坡折带构造位置有利，且紧邻生油洼槽，形成旁生侧储的成藏模式，是贝西斜坡最有利的油气聚集带。

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中图分类号：P618.13

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2016）02-0360-08

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015199

收稿日期：2015-10-08；修回日期：2016-01-04

基金项目：国家科技重大专项（2011ZX05009-002）

作者简介：王夏斌，男，1988年生，博士生在读，从事沉积地质学研究；E-mail：3006130020@cugb.edu.cn

Controls of Multistage Slope Breaks on the Hydrocarbon Traps in Beixi Slope of Hailaer Basin

WANG Xiabin1，JIANG Zaixing1，YUAN Shuai2
1.Energy Institute，China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China
2.Dongsheng Jinggong Oil Development Ltd.Shengli Oilfield，Dongying 257000，China

Abstract:The lithologic-stratigraphic traps in lacustrine basins are controlled by slope-breaks.Beixi Slope in Hailaer Basin has the characteristics of slope-breaks.It is important to study the features and genesis of slope-breaks，and the control mode of sedimentary facies and lithologic-stratigraphic traps to help identify favorable exploration area.By the genetic mechanism of Beixi slope-breaks，we can divide them into fault slope-break，flexural slope-break，sedimentary slope-break and erosive slope-break.According to the relationships between slope-break and subsag，we divide the slope-break into three cells-inner slope-break，middle slope-break and outer slope-break.The outer slope-break is characterized by erosion slope-break，controlling the stratigraphic overlap traps；the middle slope-break is mainly fault slope-break and flexural slope-break，controlling the block-lithologic combination traps；the inner slope-break is mainly sedimentary slope-break，controlling the lenticular lithologic traps.

Key words:multistage slope breaks；lithologic-stratigraphic traps；Beixi Slope；Lower Cretaceous