哈301 斷塊下白堊統阿爾善組沉積特征研究

趙瑩彬，馬武明，丁 勇

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.天津市地質調查研究院，天津 300384；3.中國石化河南油田分公司第二采油廠，河南南陽 473132）

哈301 斷塊位于二連盆地馬尼特坳陷阿南凹陷的阿爾善構造帶上[1-4]，阿南凹陷受基底區域隆起控制，經歷了拉張斷陷期-強烈拉張坳陷期-隆升萎縮期一個完整的演化過程[5]，阿爾善構造帶為本區油氣的聚集，提供了有利的地質構造背景[6-8]。下白堊統地層自下而上為阿爾善組、騰格爾組和賽漢塔拉組[9]，阿爾善組和騰一段為主力含油層系[10-11]，巖性主要為凝灰巖、砂礫巖和細砂巖。

1 構造-沉積動力學背景

阿南凹陷經歷了形成、發展和衰亡等三個演化過程，是古生代褶皺基底在燕山期構造運動的產物。古生代末期，西伯利亞板塊和中朝板塊強烈的擠壓、碰撞縫合為一體，后期在印支運動強烈的超碰撞或陸內俯沖作用下，古生代地層進一步發生強烈的褶皺和沖斷，逐漸形成阿南凹陷坳-隆構造格局的雛形，深大斷裂主要為北東向和近南北向，為中生代陸盆構造演化奠定了地質背景。

早白堊世，二連盆地進入大陸裂谷演化階段，先后經歷了早期（阿爾善期）斷陷充填，中期（騰格爾期）湖盆深陷和晚期（賽漢塔拉期）盆地反轉抬升萎縮三個階段。阿南凹陷早期受北東向阿爾善斷裂、南界大斷裂以及哈西和薩西近南北向斷層的共同作用，形成了洼槽、潛山背斜帶以及阿爾善斷裂構造帶等構造單元（圖1）。中期，經過阿爾善期末的暫時性構造剝蝕后，盆地進入裂陷發育的高峰期，整體表現為持續性和相對穩定的沉積環境，同沉積斷裂對沉積作用的控制性顯著，湖盆水體不斷的加深擴大。晚期，賽漢塔拉期二連盆地進入萎縮期，盆地主控邊界斷裂的活動已經趨于停止，沉積沉降中心向斷陷中部遷移，湖盆縮小。

圖1 阿南凹陷構造單元及油田分布（據張文朝等，1998）

2 古物源分析

前人研究認為，哈301 斷塊的物源來自北部的陸源碎屑，但對于H1 和H13 井區底部的含礫粗砂巖現象無法解釋，因此，針對研究區的物源不清以及H1、H13 井區的粗砂巖相等問題，在沉積-構造背景控制下，利用巖性、測井及地震資料等進行古物源分析研究。

地貌類型及形態的分布對物源區和沉積區的時空分布有著重要的影響，地震精細解釋表明，阿三段沉積前，侏羅系-古生界基底為明顯的古隆起，其遭受剝蝕，向東北部緩坡帶進行沉積充填，成為研究區早期西南緣物源區。

2.1 地震反射結構特征分析

在建立層序地層格架的基礎上，通過主干剖面的解釋，結合外部反射形態和內部反射結構分析物源的方向。剖面A-A＇為北東向，可見明顯的前積反射，表明在阿三段和阿四段下沉積期有來自隆起西南緣的物源充填；剖面B-B＇為北東向，可見極弱前積反射特征，表明隆起東緣不是主物源供給區，僅發育較弱的沉積充填構造；剖面C-C＇和D-D＇為東西向，見阿三段和阿四下亞段地層向隆起的邊緣超覆，且在剖面C-C＇中還可見河道；剖面EE＇為東西向，可見較為明顯的前積反射結構。上述現象表明，隆起在阿三段和阿四下亞段沉積期，物源來自西南部（圖2）。

2.2 沉積砂體分布特征

阿三段沉積時期，南北砂體厚度具有明顯的差異性，H1 井阿三段見含礫粗砂巖，發育沖刷面構造；同時，H13-217 井在該層段1 800.00～1 803.41 m 處礫石局部定向排列，北部H14 井1 730.50 m 處為雜色礫巖段，多呈棱角狀。南部、中部及北部的外圍均發現含礫粗砂巖或砂礫巖等粗粒沉積物，粗粒沉積貫穿南北，為南北兩支物源近距離搬運和沉積的結果；含砂率表現為南北高、中間低的特點，水下分流河道和水下分流河道間交互發育，為較強地質營力作用下，水下分流河道變遷的結果。潛山的差異沉降作用使得南部潛山物源逐漸消失，在阿四中上亞段沉積期，研究區為北部山區物源向南部潛山的披覆沉積。

3 沉積相標志

圖2 研究區剖面的地震解釋

3.1 巖石學分析

研究區的巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，含少量的巖屑砂巖，其中石英含量占總很低，為高能牽引流近源沉積的特點。

研究區主要有兩種粒度概率累積曲線類型。Ⅰ類為三段式，以跳躍和懸浮組分為主，占總體的96%，其粒度大小1～6 φ，整體的分選性較好，為中-較強水動力介質沉積，代表河口壩模式。Ⅱ類為兩段式，其中跳躍組分占86%左右，兩組分的交點在3～4 φ，其概率圖與河流沉積相似，為強水流沉積，在研究區與水下分流河道沉積相對應。

3.2 沉積構造特征

從流動成因控制下的層面構造和層理構造兩個方面，對研究區內的15 口取心井的沉積構造類型進行分析[12-13]。

層面構造：沖刷面是流體流速突然增加，流體對下伏沉積物的沖刷、侵蝕而形成的起伏不平的面。沖刷面上覆的沉積物比下伏沉積物顆粒粗，在二連盆地可見于扇三角洲、湖底扇、斜坡扇及辮狀河三角洲等沉積體系中，研究區為較強水動力的辮狀河三角洲沉積。

層理構造：在辮狀河三角洲前緣沉積環境，多發育高流態牽引流作用下的平行層理和槽狀層理；當在沉積物供給較少且較弱水動力的沉積環境下，多見波狀層理；在搬運-沉積過程中，由于搬運能力的變化，多發育遞變層理；在研究區沉積早期，也偶爾發育塊狀層理，是近源快速堆積的結果。

其他沉積構造：變形構造是沉積物沉積后未固結前發生的形變，多出現在粗粉砂巖及細砂巖的沉碎屑含量的25%～40%；長石含量為20%～40%，以正長石為主；巖屑占總碎屑含量的20%～60%，以凝灰巖屑為主。巖石結構成熟度較高，但成分成熟度積層中；生物化石是保存在沉積物層面上及層內的生物及活動遺跡。研究區偶爾可見這兩種沉積構造。

4 沉積微相類型

根據15 口井巖心觀察與測井資料的綜合研究分析，研究區為辮狀河三角洲沉積[14-18]，以三角洲前緣亞相沉積為主。沉積微相類型主要有水下分流河道、河口壩、席狀砂和水下分流河道間等。

水下分流河道是辮狀水道在水下的連續沉積部分，在前緣亞相中所占的比例最大，是三角洲前緣的沉積主體。隨著基準面旋回變化，在研究區形成了多期水下分流河道垂向疊置的正旋回沉積序列。以H1 井的第17～18 次取心（1 587.00～1 592.50 m）為例，在該取心回次中共發育4 期次的水下分流河道，旋回的底部多呈現含礫粗砂巖相，發育槽狀交錯層理，向上逐漸演變為細粒巖相，局部可見波狀交錯層理。

河口壩是水下分流河道攜帶的物質受湖水、波浪或潮汐等其他地質因素的影響，水流速度下降造成水流的搬運能力下降，底部為滾動組分和部分跳躍組分的快速堆積形成的淺灘砂體。研究區辮狀河三角洲常受到較強的地質營力的影響和控制，造成水下分流河道的遷移和改造較強，對河口壩的破壞強，不易形成穩定沉積。H1 井的19 次取心回次中發育有兩期河口壩沉積，每期次厚度平均約2.80 m，以淺灰色粉砂巖和細砂巖為主，部分粗砂巖組成的反粒序旋回整體巖性變化較小，見交錯層理。

水下分流水道間是細粒沉積物在相對低洼的負構造帶堆積的結果，多以泥巖相為特征。巖性主要為灰綠色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖和泥巖。

5 沉積相展布特征及其演化

阿三段和阿四段的沉積展布及演化主要受控于物源供給與可容納空間之間的變化關系，即從隆起到差異性沉降再到完全沉降的主線貫穿始終。

阿三上亞段沉積期，西部和南部為古潛山隆起（圖3），H11-115 井至H12-116 井一線沿物源方向水下分流河道間發育，南部發育兩條主水下分流河道，向東延伸為4 條小的水下分流河道。北部發育兩條主水下分流河道，向南分為4 條水下分流河道。在兩個辮狀河三角洲扇體交匯處，即H13-219井至H14-220 井一線為分流河道前緣砂體沉積。

阿四下亞段沉積相帶的展布與阿三上亞段具有一定的相似性，主要表現為水體擴大（圖4）。在該沉積時期，南部辮狀河三角洲主要發育3 條水下分流河道，分別被H11-23，H10-23 井一線和H11-32 井區的分流河道間所分割；北部繼承性沉積，發育兩條水下分流河道，內部被分流河道間分割，明顯的向南進積沉積，扇體延伸到H12-215 井至H12-417 井一線，在南北兩扇體間發育分流河道前緣砂體。

阿四中亞段沉積期，南北分區的沉積格局結束。可容納空間的增大和物源供給相對充足，水下分流河道很發育，兩個主分流河道向南部演化為多條小分支河道，中間被分流河道間隔離。

阿四上亞段的沉積格局也具有繼承性，表現為向南進積沉積。在水下分流主河道內部發育5 個分流河道間，使得水下分流河道變為多河道沉積。

圖4 哈301 斷塊阿四下亞段沉積微相

6 沉積模式

在深入認識哈301 斷塊隆起的沉積背景、發育過程、沉積特征及沉積相類型的基礎上，建立哈301斷塊的沉積模式（圖5）。

阿三段沉積期，研究區呈現明顯的南北分區的沉積格局（圖5a）。西部和西南部為古潛山隆起區，為東部的沉積區提供物源，發育一套辮狀河三角洲沉積體系；北部地區發育自北部物源區的辮狀河三角洲沉積。

在阿四下亞段沉積期，古潛山隆起發生差異性構造沉降，使得西部潛山全部處于湖平面以下（圖5b），僅南緣仍有潛山出露，也表現為南北分區的沉積格局，只是南部發育的沉積規模變小，且北部辮狀河三角洲扇體向南部延伸。

阿四中上亞段沉積期，古潛山基底發生構造沉降（圖5c），北部物源向南部水下古潛山披覆沉積。

圖5 哈301 斷塊沉積演化模式

對哈301 斷塊不同時期的沉積模式圖對比分析，結果表明，沉積相的空間展布規律直接受物源供給及可容納空間的控制，古地貌特征和潛山的構造演化決定物源的方向，從而影響沉積相的平面展布特征及時間-空間演化，充分體現了構造對沉積的控制作用。

7 結論

（1）阿三段和阿四下亞段沉積期，哈301 斷塊隆起受古地貌控制，物源來自西南緣的哈301 斷塊隆起和北部山區；阿四中上亞段沉積期，隨著哈301斷塊隆起的差異沉降，研究區為北部山區物源體系充填。

（2）研究區主要為辮狀河三角洲沉積，其中主要發育三角洲前緣亞相，沉積微相類型主要為水下分流河道、河口壩、席狀砂和水下分流河道間。

（3）阿三段沉積期，受南部古潛山構造演化的影響，形成南北分帶的沉積格局，南部H1 及H13 井區阿三段底部為含礫粗砂巖相；阿四下亞段沉積期為繼承性的辮狀河三角洲沉積，南部物源沉積規模逐漸減少；阿四中上亞段沉積期，物源全部為北部陸源碎屑，向南部潛山披覆沉積。