霍多莫尔构造带南一段近岸水下扇成因探讨

卢德根

（大庆油田有限责任公司呼伦贝尔分公司，内蒙古呼伦贝尔021000）

霍多莫尔构造带位于海拉尔盆地贝尔凹陷东北部，是一个受多期构造改造的隆起带，继承性强，受断裂控制，区内南屯组地层由老到新分为南一段和南二段，其中南一段地层依据沉积特征分为6个砂组，本文研究对象为南一段3砂组近岸水下扇体。关于近岸水下扇，由于其形成环境的特殊性和复杂性，国内外学者起初对其定义也存在较大的分歧，孙永传[1]把“由近源的山间洪水携带大量陆源碎屑直接进入湖盆所形成的水下扇形体”定义为“水下冲积扇”。而徐怀大等[2]认为，“水下冲积扇”的命名是不当的。冲积本身是陆地上的产物，冠以“水下”二字是相互矛盾的。张金亮等[3]则认为，近岸水下扇是指发育在断陷湖盆中断层的下降盘，呈楔形体插入深水湖相沉积中，且是分布于陡坡带的重要含油气储层的扇形体。P.Dasgupta[4]将其归为湖底扇，M.Richard等[5-7]众多国外学者将其统称为水下扇。造成这种认识上的分歧主要原因就是对近岸水下扇形成背景和控制因素研究不够深入。针对这个问题，利用岩石薄片、粒度分析、扫描电镜及岩心观察和古地貌恢复等技术手段，将成岩作用的研究首次引入到该区的综合分析中，通过对研究区储层沉积特征等进行研究，结合区域沉积背景及构造演化的认识，明确了该区近岸水下扇体的成因。在岩性组合、成岩序列和沉积构造等方面，不同地区形成的近岸水下扇虽有所差异，但总体的沉积规律是相似的。

1 地质背景

霍多莫尔构造带位于海拉尔盆地贝尔凹陷东北部，主体隆起部位为一受霍多莫尔断裂控制的北东-南西走向的断鼻隆起，向南毗邻苏德尔特构造带，向西紧邻贝西北次凹带（见图1）。

图1 区域构造位置示意Fig.1 The schematic diagram of regional tectonic position

晚侏罗世末期，整个贝西北地区是一个北东向展布的斜坡，到早白垩期早期，在断陷早期的强烈伸展拉张作用下，受北东向主控断层控制，霍多莫尔构造带形成了呈北东向展布的复式箕状断陷结构。继承性发育的北东向断层对该构造带的演化具有决定性作用，受其影响，断层上升盘抬升遭受剥蚀，形成了中央隆起式古构造背景，而在构造带的斜坡区和洼槽区则形成了多个近源扇体沉积。

2 近岸水下扇基本特征

2.1 岩石学特征

研究区南一段3砂组储层以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主，由细砂岩、粉砂岩、不等粒砂砾岩及泥质砾岩等构成。陆源碎屑成分主要为岩屑、长石和石英，岩屑含量为20%～69%，长石含量为15%～47%，石英含量为5%～30%（见表1），岩屑以岩浆岩、沉积岩为主，有少量变质岩。砂岩成分成熟度低，具有原地风化剥蚀，近距离搬运沉积的特点。

表1 南一段3砂组砂岩岩矿特征统计Table1 The statistics of sandstone lithology and mineral feature of K1N1-3 sand set reservoir %

同时岩石具有不等粒结构，储层分选差，大小颗粒杂乱堆积，泥质分布不均，大的砾石直径可达5～10 cm，并具有一定的磨圆度，为次圆状，小的砾石直径仅几毫米。颗粒之间多为点接触，含少量胶结物，属于孔隙式胶结。砂岩结构成熟度低，具有高能混杂搬运和短距离快速沉积的特点。

2.2 黏土矿物特征

黏土矿物成分以高岭石、蒙皂石为主，高岭石含量为15%～80%，平均54.0%；蒙皂石含量为5%～81%，平均45.6%；绿泥石含量为5%～77%，平均35.6%；其次为伊利石含量为3%～58%，平均15.2%；伊蒙混层含量为2%～32%，平均9.6%(见表 2)。

表2 南一段3砂组黏土矿物分析统计Table2 The analytical statistics of clay mineral of K1N1-3 sand set reservoir %

2.3 成岩作用特征

2.3.1 成岩作用类型 研究区储层成岩作用类型主要有机械压实作用、压溶作用、胶结作用、溶解作用、重结晶作用和交代作用等。岩石薄片、扫描电镜及岩心观察均见沉积物颗粒大量杂乱分布，松散堆积，说明该区砂岩未经强烈的机械压实作用改造。压溶作用是发生在颗粒接触部位的溶解作用，该区颗粒间多为点接触，有少量的线状接触，未见凸凹接触和缝合接触（见图2（a）），说明压溶作用较弱，分析认为该时期地层出现异常孔隙流体压力，超过与该埋藏深度相应的液柱压力，形成了欠压实带，从而保留大量的原生孔隙。据统计，原生孔隙占总面孔率的67%。而欠压实带的形成往往是沉积速度快、构造变化强烈的作用[8]。研究区内常见长石粒内溶孔和岩屑溶孔（见图2（b）），溶解作用所形成的次生孔隙，占总面孔率的33%。重结晶作用则往往以碎屑石英加大和重结晶成书页状的高岭石等形式出现。

图2 南一段3砂组孔隙类型和沉积构造特征Fig.2 Porosity types and sedimentary tectonic characteristics of K1N1-3 sand set reservoir

2.3.2 成岩序列 通过对该区成岩作用类型的研究，并结合对镜下各类成岩现象的观察，判断区内储层的成岩序列为：机械压实、压溶→早期黏土膜形成→长石、石英次生加大→早期方解石沉淀→高岭石、伊蒙混层等形成→长石、岩屑等溶蚀→黄铁矿的形成。

2.4 沉积构造特征

通过岩心观察发现，南一段3砂组砂岩发育大小砾石混杂堆积的厚层块状层理（见图2（c））、递变层理（见图2（d））、冲刷面构造（见图2（e））及少量的水平层理，同时还发育大量重力流成因的滑塌变形构造，如包卷层理、揉皱构造、泥质撕裂屑（见图2（f））等，上述均为近岸水下扇的典型沉积构造。

2.5 沉积相及测井响应特征

张萌等[9]认为近岸水下扇一般分布在毗邻隆起区的箕状断陷同生断层陡坡一侧，单个扇体在平面上呈扇状。区内由于扇体随水道摆动发生侧向迁移，形成多个扇体相叠合而呈裙摆状。

近岸水下扇分为扇根、扇中和扇端3个亚相，区内扇根自下而上为混杂堆积的块状砾岩或砾状砂岩，测井上显示为参差不齐的中低幅度陀形或齿形曲线。扇中水下河道的沉积序列，从下而上由递变层理砾状砂岩和块状砂岩组成，测井曲线以幅度较大的箱形或钟形曲线等形式出现，其底部曲线常呈突变接触。而扇端处水体较深，主要由泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和具泥质撕裂屑的块状层理暗色泥岩组成，测井上以稀疏的低幅锯齿形曲线为主要特征。

2.6 地震相特征

从平面上看，南一段3砂组具有扇形地震相特征，沿霍多莫尔断裂下降盘呈裙摆状分布（见图3）。近岸水下扇具有快速沉积的特点，因此，地震反射同相轴连续性较差，从顺物源地震剖面上看，南一段3砂组为楔形反射形态，表现为连续性差、发散结构的楔形杂乱反射特征（见图4）。董艳蕾等[10]认为这种形态特征反映了当时高能不稳定的沉积环境。而在垂直物源方向的地震剖面上，扇体则一般表现为顶凸底平的丘状杂乱反射形态，同相轴具有中等连续分布特征。

图3 南一段3砂组均方根振幅属性特征Fig.3 RMS amplitude attribute of K1N1-3 sand set reservoir

图4 近岸水下扇顺物源方向地震反射特征Fig.4 Along the source direction seismic reflection of nearshore subaqueous fan

3 近岸水下扇成因探讨

3.1 原始地貌因素

根据沉积压实作用原理，在剔除压实、褶皱、断裂及剥蚀等多种因素的影响后，对工区内南一段地层沉积前古地貌进行了恢复，发现霍多莫尔断裂上、下盘地形高差巨大（见图5），据统计，高差多在240～310 m，形成了陡坡与凹槽相匹配的地貌特征，使沉积物极易发生快速卸载，近距离搬运并沉积下来。由此可见，高差大、坡度陡的原始地貌是形成近岸水下扇的有利地形条件。

图5 霍多莫尔构造带南一段沉积前古地貌特征Fig.5 The ancient landform before sediment of K1N1 reservoir in Huoduomoer tectonic zone

3.2 物源供给因素

前人认为研究区北部及东北部盆缘斜坡带为主要物源供给区[11]，但根据已有的古地貌分析，并结合南一段重矿物分析资料，发现ZTR指数并非是北东-南西方向升高的趋势，而是霍多莫尔断裂上升盘隆起部位具有低ZTR指数（19.1%～37.3%）、高白钛石含量（10.3%～15.0%）的特征，与低部位及下降盘高ZTR指数（39.8%～67.5%）、低白钛石含量（2.0%～6.5%）的特征（见图6）相对比，说明工区南一段3砂组为近源沉积，霍多莫尔断裂上升盘为物源的主要供给方向，短距离搬运并沉积下来，形成了大小砾石混杂堆积的近岸水下扇。

图6 霍多莫尔构造带南一段重矿物相对含量对比Fig.6 Comparative diagram of relative content of heavy minerals of K1N1 reservoir in Huoduomoer tectonic zone

3.3 构造抬升因素

霍多莫尔地区在南屯组沉积初期为古斜坡，南一段5+6砂组沉积时期，霍多莫尔整体为水下低凸起，贝西北洼槽已初见雏形，南一段4砂组沉积时期为断陷快速沉降阶段（见图7），断裂活动最为强烈，受北东向主控断层控制，形成了呈北东向展布的复式箕状断陷结构，工区位于复式箕状断陷的反向斜坡部位，到南一段3砂组沉积时期，霍多莫尔凸起继承性发育，部分成为水上凸起，暴露于地表以上，而贝西北洼槽水体逐渐加深，此时湖盆迅速扩张，水体扩大，同时季节性洪水频发，带来大量的物源供给，受地形、地貌控制，沉积物搬运距离短，快速卸载，从而堆积形成近岸水下扇体。

图7 霍多莫尔构造带构造演化特征Fig.7 Structural evolution characteristic pattern in Huoduomoer tectonic zone

4 近岸水下扇平面分布特征

以沉积学原理为指导[12-13]，应用沟谷控扇、断裂控砂等理论，依据实际钻井、录井和测井等资料，并结合地震属性预测，对霍多莫尔构造带下降盘贝西北次凹带南一段3砂组近岸水下扇平面展布进行了综合研究，编制了沉积相预测展布图（见图8），明确了该区近岸水下扇平面分布特征。

图8 南一段3砂组近岸水下扇平面展布Fig.8 The plane distribution map of nearshore subaqueous fan of K1N1-3 sand set reservoir

霍多莫尔构造带下降盘贝西北次凹带南一段3砂组发育东北和西南两大近岸水下扇集合体，沿霍多莫尔断裂呈裙摆状分布，研究区东北部集合扇体发育规模较大，物源供给充沛，洪水携带大量泥沙沿沟谷冲入湖内沉积下来，A3井和A11井钻遇扇中部位，平均单井钻遇砂岩厚度近40.0 m，其中A3井经试油获得工业油流，A7井钻遇扇端部位，发育砂岩厚度13.1 m，为油气显示井；西南部集合扇体发育规模较小，延伸距离短，A12井钻遇扇中部位，发育砂岩厚度45.6 m，经试油获得高产工业油流，说明油气富集与扇的大小无相关性，主要受相带和砂体发育影响控制。

在近岸水下扇末端，由于地层倾角大、构造活动频繁，受重力流影响沉积了断续分布、规模不等的湖底扇体，A9井钻遇该扇体，发育砂岩厚度68.2 m，试油获得低产工业油流，展示出湖底扇较好的油气发展前景。

5 结 论

（1）近岸水下扇沉积砂岩具有成分成熟度和结构成熟度低、成岩欠压实、近距离搬运和快速卸载等特点。原始地貌较大的地形高差、靠近物源及沉积期强烈的构造抬升，是形成近岸水下扇的主要控制因素。

（2）油气富集与扇的大小无相关性，主要受相带和砂体发育影响控制。区带内近岸水下扇扇中及湖底扇等部位是隐蔽岩性油气藏发育的有利区域，为该区下一步勘探开发的主要方向。