海拉尔盆地呼和湖凹陷下白垩统层序构成样式及油气成藏模式

李军辉

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712

海拉尔盆地呼和湖凹陷下白垩统层序构成样式及油气成藏模式

李军辉

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712

分析在不同构造背景下发育的层序构成样式，可以更加精确地预测有利勘探区带和油气藏。利用地震、钻井、测井、岩心以及古生物等资料，依据层序界面特征，将呼和湖凹陷下白垩统划分为3个二级层序、5个三级层序。依据构造背景，将研究区划分出断控陡坡带、缓坡断阶带、洼槽带等3种构造单元，在此基础上分不同构造单元建立了相应的层序构成样式：断控陡坡型层序构成样式、缓坡断阶型层序构成样式、洼槽型层序构成样式。研究结果表明，不同的构造单元具有各自特征的层序构成样式和沉积体系域构成模式，不同类型层序构成样式也决定了不同的构造单元具有不同的油气成藏模式。在断控陡坡带主要发育断层－岩性和断鼻型油气藏，在缓坡断阶带发育断层－岩性和地层超覆型油气藏，在洼槽带主要发育自生自储型的透镜体油气藏；此外，洼槽边缘可发育断层－岩性型油气藏。

呼和湖凹陷；下白垩统；构造单元；层序构成样式；油气成藏模式；油气

0 前言

海拉尔盆地是大庆油田油气资源的重点战略接替领域之一，而乌尔逊凹陷和贝尔凹陷是该盆地目前发现的最有潜力的两大凹陷，是油气勘探的主要领域［1－2］；但随着海拉尔盆地勘探程度的深入，该盆地中部断陷带贝尔凹陷和乌尔逊等区带可提供的勘探目标越来越少，其他凹陷将是盆地内油气资源接替的新领域［3］。呼和湖凹陷是该盆地16个凹陷中比较有前景的区域，已在和2井与和10井中分别获得低产油流和工业油流，揭示具有良好的勘探潜力。然而，呼和湖凹陷具有多物源、短物源、相变快、构造复杂等特点，严重影响着对沉积相带、层序地层特征及层序构成样式的认识，从而制约了油气的勘探及部署。笔者利用地震、钻井、测井、岩心以及古生物等资料，依据层序界面特征，建立了研究区的层序地层格架；在此基础上，分不同构造单元建立了层序地层构成样式，进而对该地区油气藏进行了预测，对该区油气藏的进一步勘探具有一定的理论和现实意义。

1 地质概况

呼和湖凹陷位于海拉尔盆地东南部，是海拉尔盆地的二级构造单元，呈北东向展布，东与锡林贝尔凸起相邻，西与巴彦山隆起相接，北部与伊敏凹陷相连，向南延伸出国界与蒙古相连。该凹陷分为5个构造带：将军庙构造带（Ⅰ）、阿萨力构造带（Ⅱ）、辉索木构造带（Ⅲ）、胡舒庙构造带（Ⅳ）和东巴彦滚构造带（Ⅴ）；2个向斜：乌南诺尔向斜（Ⅵ）和东巴彦滚向斜（Ⅶ）（图1）。凹陷面积为2 500km2，沉积岩最大埋深约4 600m。其经历了3期构造演化阶段，分别为早期伸展断陷阶段、中期热沉降断－坳阶段和晚期坳陷阶段［4］，基本形成东超西断的构造格局。白垩系为盆地主体沉积，从下至上划分为下白垩统铜钵庙组（K1t）、南屯组（K1n）、大磨拐河组（K1d）、伊敏组（K1y）及上白垩统青元岗组（K2q）［5］。主要生油层系分布于下白垩统的铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组，因此也是研究的重点。

2 层序地层格架的建立及沉积演化

以层序地层学理论为指导，通过对全凹陷范围内的地震、钻井、测井、岩心以及古生物等资料的综合研究，建立了呼和湖凹陷下白垩统等时层序地层格架［6］。

呼和湖凹陷下白垩统划分为3个二级层序、5个三级层序（图2）。呼和湖凹陷层序充填过程与凹陷的构造演化相对应，具有明显的阶段性，它们构成多个区域性沉积旋回，具有不同的沉积体系类型和分布样式，在古构造格架、沉降中心和沉积体系分布等方面存在差异［7－8］。

整体上，层序演化特征表现为：①铜钵庙组时期，发育以冲积扇、扇三角洲为主的沉积体系，局部深洼部位发育深湖－半深湖相，反映物源区地形起伏高差大、盆缘陡的特点。沉积特征也说明凹陷处于断陷初始裂陷期阶段，地壳伸长、断裂活动、断块差异沉降明显、凹隆相间。②南屯组时期，主要发育扇三角洲、辫状河三角洲和湖底扇沉积体系，同时发育一套以黑色泥岩为主的湖相沉积；这反映物源区后退，沉积物粒度变细的特点。沉积特征表明该时期处于强烈裂陷沉降幕，并伴随着更强烈的拉张，使湖泊变深、变大。③大磨拐河组时期，进入热沉降期。热沉降早期，盆地经受轻微的伸展作用，而在后期盆地经历了右旋张扭走滑作用，造成该阶段沉积物上、下存在明显的差异［9］。大一段时期，湖泊水体稳定加深、水域面积扩大、沉积体系类型简单、规模较小，主要发育辫状河三角洲沉积体系，局部深湖－半深湖环境中发育湖底扇和深水浊积砂沉积体系；大二段时期，沉积幅度相对大一段较小，湖泊面积缩小，主要发育滨浅湖和沼泽沉积体系，局部地区发育扇三角洲沉积体系（图3）。

3 层序构成样式分析

不同的构造单元具有不同的层序构成样式和沉积体系构成模式［10－11］。根据构造背景分析，研究区可划分出3种典型构造单元：断控陡坡带、缓坡断阶带、洼槽带（图1）。根据构造地层格架，可划分出3种典型的层序构成样式：断控陡坡型层序构成样式、缓坡断阶型层序构成样式、洼槽型层序构成样式。

图1 研究区位置及构造单元划分图Fig.1 Plane position of study area and classification of structural unit

3.1 断控陡坡型层序构成样式

该类型层序样式主要发育于凹陷边缘，主要由主控断层与次级断层共同控制陡坡带的发育。在研究区，辉索木构造带、胡舒庙构造带及东巴彦滚构造带均发育断控陡坡型层序构成样式。因构造演化阶段的不同，该类型层序样式展现出不同的特征。

湖盆陡坡带的主干断裂为盆缘断裂，其与物源供给作用共同影响下降盘一侧层序地层堆砌样式以及层序内部沉积相的构成。呼和湖凹陷断控陡坡型层序构成样式与同沉积断裂活动有关，受同沉积断裂影响，沿下降盘一侧，粗碎屑体系垂向加积。随着湖水的加深，边缘扇从早期的冲积扇向扇三角洲、深水扇三角洲或湖底扇演化［12－13］。各时期总体上表现为：低位体系域发育大型扇三角洲、辫状河三角洲沉积体系，而向凹陷中心则发育由扇三角洲和辫状河三角洲前缘向远端搬运而堆积的湖底扇沉积体系；水进体系域湖盆面积扩大，沉积体系后退，形成退积型扇三角洲、辫状河三角洲沉积体系，局部深洼地区发育深水浊积砂体；高位体系域时期，湖盆收缩，沉积体系向凹陷内部推进，发育相对规模较小的进积型扇三角洲、辫状河三角洲沉积体系，向凹陷中心则局部发育小型浊积砂体，反映沉积物供给缺乏或未搬运至凹陷区（图4）。

3.2 缓坡断阶型层序构成样式

缓坡断阶型层序样式表现为多级断裂坡折在呼和湖凹陷不同的充填演化时期控制着沉积相带的展布。断阶带一般由多级顺向断层构成，其构成沉积物多级输送的路径。

图2 呼和湖凹陷层序地层划分方案Fig.2 Sequence stratigraphy division in Huhehu depression

图3 过海参7与和1井沉积断面相Fig.3 The fault profile of sedimentary cross Haican 7and He 1

图4 呼和湖凹陷断控陡坡型层序构成样式Fig.4 Sequence components of fault－controlled steep slope in Huhehu depression

呼和湖凹陷缓坡带边界断层坡度较缓，断距较小，发育的同沉积断阶带常控制着沉积相带的展布。将军庙构造带和阿萨力构造带均发育缓坡断阶型层序构成样式。缓坡带受同沉积断阶带的控制，砂体搬运距离较远，沉积物粒度相对较细，主要以辫状河三角洲为主。低水位体系域发育低位辫状河三角洲沉积体系，靠近洼槽边缘的断裂下降盘一侧，相对低洼的较深水区发育湖底扇体系；水进体系域湖盆面积扩大，物源后退，形成退积型辫状河三角洲，局部深洼地区发育浊积砂体；高水位体系域时期，湖盆收缩，物源向凹陷内部推进，形成进积型辫状河三角洲沉积体系，而在南屯组末期和大磨拐河组末期，沉降具有多旋回、震荡性的特点。其沉积物不断充填湖盆，湖泊水域逐渐缩小，由于湖泊被充填淤浅、河道的废弃等因素，沼泽相较发育，尤其在最大湖泛面附近沼泽相极其发育，可聚集成较厚的煤层（图5）。

3.3 洼漕带型层序构成样式

图5 呼和湖凹陷缓坡断阶型层序构成样式Fig.5 Sequence components of gentle slope break in Huhehu depression

洼槽带是缓坡带和陡坡带之间的沉积厚度最大的地带，一般位于湖盆中央，缺少断裂活动，是湖盆的沉积中心地带和湖盆水体相对较深的地带，常以深湖－半深湖、湖底扇和扇三角洲前缘以及辫状河三角洲前缘等沉积体系为主。研究区洼槽带物源主要以短轴方向为主。南一段沉积时期，处于伸展断陷期，沉积物堆积速度快、沉积物粒度相对较粗，洼槽两侧主要发育扇三角洲沉积体系；南二段沉积时期，断裂持续活动，水体加深，湖泊面积扩大，靠近陡坡带发育扇三角洲沉积体系，缓坡带发育辫状河三角洲沉积体系；大磨拐河组沉积时期，处于断坳转换期，沉积物粒度相对较细，洼槽两侧主要发育辫状河三角洲沉积体系。洼槽带中心部位由于重力流的控制作用，常发育深水浊积砂和湖底扇沉积体系（图6）。

4 层序构成样式与油气成藏模式

不同的构造单元具有各自特征的层序构成样式和沉积体系域构成模式，这种特殊的层序地层构成样式也决定了不同的构造单元具有不同的油气成藏模式。

断控陡坡带不但控制砂体的厚度和展布方向，而且还控制着优质烃源岩的发育，进而对岩性油气藏富集带的发育位置进行控制［14－15］。在断控陡坡带的断层下降盘，沉积了较厚的低位域砂体，且储层物性良好；而发育在低位域砂体之上的水进域和高位域早期优质烃源岩既是其直接的油源岩，也是低位域砂体的盖层，构成了良好的生、储、盖组合。而且断控断层的生长指数大，并易形成断面泥质涂抹层，造成侧向封堵，形成有利的断层封闭［16］；因此，在断控陡坡带附近容易形成断层－岩性和断鼻型油气藏。

在缓坡断阶带上，受同沉积断裂的控制，辫状河三角洲或扇三角洲砂体发育，储层物性良好，且由于缓坡带是低势区（相对于生油凹陷中心来说），紧邻生油中心，是油气运移的指向区，发育的低位域砂体与水进域和高位域早期的厚层泥岩组合，容易形成断层－岩性和地层超覆等类型油气藏。

图6 呼和湖凹陷洼槽型层序构成样式Fig.6 Sequence components of cavity croove in Huhehu depression

图7 呼和湖凹陷油气成藏模式图Fig.7 Hydrocarbon accumulation model map in Huhehu depression

洼槽带一般是盆地的沉积中心，也是凹陷的油源中心，岩性圈闭最发育。洼槽带发育的湖底扇、深水浊积砂等砂体，储层物性良好，并常常与水进域和高位域早期优质烃源岩直接接触，有利于形成自生自储型透镜体油气藏。此外，发育在洼槽边缘的扇三角洲、辫状河三角洲前缘砂体与深湖泥岩和断层共同组合，可形成断层－岩性油气藏（图7）。

5 结论

1）呼和湖凹陷层序充填过程与凹陷的构造演化相对应，具有明显的阶段性。铜钵庙组主要发育冲积扇、扇三角洲沉积体系；南屯组主要发育扇三角洲、辫状河三角洲和湖底扇沉积体系；大磨拐河组主要发育辫状河三角洲、滨浅湖沉积体系。

2）划分出断控陡坡带、缓坡断阶带、洼槽带3种典型的构造单元，在此基础上分不同构造单元建立了相应的层序构成样式：断控陡坡型层序构成样式、缓坡断阶型层序构成样式、洼槽型层序构成样式。不同的构造单元具有不同的层序构成样式，并导致其沉积特征存在较大差异。

3）不同的构造单元具有不同的油气成藏模式：在断控陡坡带附近发育断层－岩性和断鼻型油气藏，在缓坡断阶带发育断层－岩性和地层超覆型油气藏，在洼槽带深湖相中广泛发育自生自储的透镜体油气藏，此外，洼槽边缘可发育断层－岩性油气藏。

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Sequence Architecture Pattern and Pool－Forming Pattern of Lower Cretaceous in Huhehu Depression

Li Jun－hui

Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Limited，Daqing 163712，Heilongjiang，China

Favorable exploration areas and oil and gas reservoir can be predicted more accurately though analysis of sequence architecture pattern in different tectonic settings.Using seismic，drilling，logging，core，paleontology and so on，according to sequence interface characteristics，Lower Cretaceous in Huhehu depression is divided into 3second－order sequences，5third－order sequences.On the base of structure background，Huhehu depression is divided into fault controlled steep slope zone，gentle slope fault terrace zone and depression zone.Different tectonic units show different sequence architecture patterns：fault controlled steep slope zone sequence architecture patterns，gentle slope fault terrace zone sequence architecture patterns and depression zone sequence architecture patterns.The results show that different tectonic units have specific characteristics of sequence architecture patterns and sedimentary system composing model，and different types of sequence architecture patterns control oil－gas formation models.Fault－lithology oil and gas reservoir，fault oil and gas reservoir mainly develop in fault controlled steep slope zone sequence architecture patterns；Fault－lithology oil and gas reservoir，and stratigraphic overlap oil and gas reservoir mainly develop in gentle slope fault terrace zone；Authigenic reservoir lens reservoir mainly develops in depression zone.Moreover，depression edge can developfault－lithology oil and gas reservoir.

Huhehu depression；Lower Cretaceous；tectonic units；sequence architecture patterns；pool－forming pattern；petroleum gas

book=2012,ebook=570

P618.13

A

1671－5888（2012） 04－0961－09

2011－10－15

国家“973”计划项目（2009CB219306）；教育部新世纪优秀人才支持计划项目（NCET－04－0345）

李军辉（1981－），男，博士，主要从事沉积与储层方面研究，E－mail：lijunhui＿li＠163.com。