湖底扇是指陆相湖盆三角洲前缘或者滨岸浅水区尚未完全固结的碎屑沉积物，受一定因素触发，沉积物（大量混杂的泥、砂、砾石等）在重力作用驱动下以重力流搬运方式沿斜坡（或湖底峡谷）进入湖泊深水区而形成的扇形粗碎屑沉积^[1-3]。近年来，随着深水重力流沉积和深水泥页岩逐渐成为陆相湖盆油气勘探和研究最为活跃的领域，湖底扇作为深水重力流沉积中最重要的沉积类型之一，在国内外油气勘探中也受到了广泛的关注^[4-5]。湖底扇沉积在我国陆相断陷和坳陷湖盆分布极为广泛，如渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、二连盆地等富油气盆地中均有发现^[6-10]，且展现出良好的勘探潜力^[11-13]，其中以辽河盆地西部凹陷西部斜坡的大凌河油层湖底扇和济阳坳陷东营凹陷南部缓坡的沙三段上亚段湖底扇最为典型。国内学者从不同角度对其进行了探讨，主要共识包括湖底扇的沉积特征、沉积模式与形成于断陷的短轴陡岸一侧断层下降盘的滨、浅湖区近岸水下扇及三角洲前缘的滑塌浊积扇有明显区别，其主要形成于长期基准面上升的早期，多发育在箕状断陷的短轴缓岸一侧深湖区的地形相对较缓的斜坡和湖盆底部，距物源区相对较远，沉积物通常由较长供给水道供给长距离搬运，直达盆地中间深水区域形成重力流扇控制的扇形沉积体。从以往文献不难看出多数研究集中在湖底扇的沉积构成、沉积特征 、砂体分布规律、形成的控制因素、地球物理响应及成藏特征等方面，特别是湖底扇的成藏条件、成藏特征及勘探潜力等方面开展了较为深入研究。对于沉积模式的研究主要是借鉴了Walker提出的海底扇模式^[14]，但由于湖盆规模远小于海盆，有时没有广阔的深湖平原，不能容纳湖底扇充分地发育成walker式典型的扇体，加上复杂的古地貌背景，湖底扇的沉积模式往往有别于海底扇^[15-17]，相关研究和认识还存在较多的争议。因此，对于这种发育于缓坡背景下的湖底扇的内部沉积构成、沉积特征及沉积模式研究还相对薄弱，尚需进一步深入研究，这对于完善经典深水沉积学理论和本区的油气勘探与开发都具有重要的实践指导意义。本文以辽河盆地西部凹陷曙二区大凌河油层湖底扇为例，利用密井网开发区详实的岩芯、录井和测井等资料，开展湖底扇的岩相、粒度、沉积构造、垂向序列、测井响应等特征分析，揭示湖底扇的沉积微相类型及展布特征，建立了湖底扇沉积模式。

1 区域地质背景

辽河盆地是渤海湾盆地北部的中、新生代断陷盆地^[18]，其内部由东部凸起、中央凸起和西部凸起分割形成东部凹陷、西部凹陷、大民屯凹陷和沈北凹陷，凹陷和凸起呈北东向相间排列（图 1）。西部凹陷是盆地中最大的含油气凹陷，具有典型的东陡西缓、北高南低的箕状断陷结构（图 1）。西部凹陷在太古界混合花岗岩潜山上发育的地层有古近系的房身泡组、沙河街组、东营组和新近系的馆陶组、明化镇组和第四系平原组等，大凌河油层属于古近系沙河街组三段（以下简称沙三段）（图 1）。该段地层形成于裂谷盆地强烈沉降期，由于基底沉降速率大，湖泊大范围扩张，水体急剧加深，发育了深湖—半深湖的深水沉积环境。来自凹陷西侧的冲积扇入湖形成扇三角洲，扇三角洲前缘沉积物滑塌，以阵发性沉积物重力流经由水下峡谷进入深水湖盆，在斜坡前缘及盆地中心形成多期次、复杂叠置的湖底扇，表现为多套深水浊积岩体与深水湖相泥岩互层沉积组合^[19-20]。曙二区位于西部凹陷西侧斜坡中段，构造形态为三条（命名为F1、F2、F3）呈NE 向雁列式展布的同沉积断裂形成的断阶带。大凌河油层以砂砾岩和砾状砂岩为主，厚度平均约为200 m，最厚处可达400 m；纵向上分为4套砂体，代表了4个期次较大规模的湖底扇沉积^[19-20]，分别对应四个砂组，其中大Ⅲ组砂体较为发育，分布面积广，厚度为80~150 m，为区内的主力产层。同时，根据油田的生产的需要，以单期重力水道（主沟道及其对应的辫状沟道）为研究对象，将大凌河油层进一步细分为19个小层，目前区内有钻井374口，井距为50~250 m，且分布较均匀，为湖底扇砂体的精细解剖提供了重要的资料基础。

2 湖底扇的沉积特征 2.1 岩性、岩相特征

根据5口取芯井岩芯观察与岩性统计表明，大凌河油层岩性变化较大，以（成分、结构）成熟度低的厚层砂砾岩、中粗砂岩为主夹薄层粉砂岩、泥岩为主要特征，分选较差，常见砂、砾、泥混杂堆积，呈多级支撑，磨圆度以次棱角和次棱~次圆状为主；泥岩以暗色（灰、黑色) 为主，具水平层理，质纯，反映较深水环境。结合岩石组构特征，可将大凌河油层的岩相划分为杂基支撑砾岩相、颗粒支撑砾岩相、颗粒支撑砂砾岩相、颗粒支撑砂岩相、粉砂岩相和泥岩相6种类型（表 1、图 2 a~h）。

2.2 粒度分布特征

取芯井样品（砂岩和砂砾岩）的粒度分析资料研究表明，大凌河油层的沉积物分选总体较差，粒度区间分布较广；粒度概率累积曲线主要有2种类型：①斜率较小近似于平滑的直线（或微向上凸的弧线），该类曲线多见于块状层理和递变层理的砂砾岩中，说明只有一个递变悬浮次总体，粒度范围分布广，反映沉积物搬运过程中存在递变悬浮，重力分异作用显著（图 3）；②低斜率两段式或发育过渡段的两段式，该类曲线主要出现在平行层理砂岩段中，说明由跳跃总体和悬浮总体组成，均匀悬浮组分发育，递变悬浮组分也占有较大的比例，表明重力流能量逐渐衰减，已经开始向牵引流转化（图 3）。在C-M图上，样品点群分布大致平行C=M基线^[21]，所有样品值落于粒度悬浮区，也反映了重力流沉积的递变悬浮搬运特征。

2.3 沉积构造特征

在大凌河油层中可见递变层理、滑塌变形层理、平行层理、块状层理、包卷层理等层理类型（图 2i~o）。常见沉积构造组合为：单期重力水道底部发育代表侵蚀作用及强水动力条件的冲刷突变面，之上砂砾岩中发育代表递变悬浮和整体沉降作用的正递变粒序层理，底部可见逆粒序，反映浊积岩的重力筛效应；上部（含砾）粗、中砂岩中发育小规模平行层理，构成了（似）鲍马序列的AB段。该类组合在大凌河油层中极为典型、且较为发育，但厚度较薄（约3~8 m），表明该时期重力流水动力较强，冲刷侵蚀能力较强，以高密度流为主，但作用时间较短，具阵发性特征。此外，代表重力滑塌变形作用的泥质撕裂屑、直立砾、漂砾、滑塌构造和代表重力作用和差异负载的负载构造、泄水构造等变形构造也时有发现（图 2i~o），表现出典型的水下重力流沉积特点。

2.4 垂向沉积序列特征

由连井相剖面图可见（图 4），大凌河油层下部为深湖相泥岩夹细粒薄层浊积岩沉积，常见（似）鲍马序列的ADE段、BDE段、CD段等组合；向上泥岩厚度减薄，浊积岩层增厚、粒度变粗，沉积物以砂砾岩为主，砂砾岩中常见泥砾及呈撕裂状泥质条带，多分布于单期重力流沉积的底部冲刷面之上，呈现出以正韵律叠置层为主构成的正旋回沉积序列，单韵律层厚度较薄，约3~8 m，发育不完整的（似）鲍马序列，AB段尤为发育；再向上浊积岩逐渐减薄、粒度变细，泥岩厚度增厚，后期演变为深湖相厚层泥岩。

2.5 测井响应特征

通过岩芯观察与测井曲线精细标定发现，大凌河油层的测井响应特征与岩性特征、垂向沉积序列具有很好的对应性，电阻率曲线表现为厚层中高幅齿化箱形、钟形、指形及其组合夹微齿平直状泥岩基线的特征（图 4），齿化程度反映了水动力强度变化及粒序混杂的沉积特征。其中以多个齿化箱形或钟形叠加组合最为常见，该组合底部或内部存在明显的电性界面突变现象，反映了多期重力水道及其叠置关系和单期重力水道底部冲刷侵蚀面的沉积特征。同时，也可见较多的中低幅的钟形、指型、齿形及其组合，主要反映了内扇、中扇的沟道间沉积及外扇中的薄层砂沉积，外扇的测井曲线常以低幅微齿化线型组合为背景的指型、齿形及其组合为主要特征（图 4）。

2.6 沉积微相构成及平面展布特征 2.6.1 沉积微相类型及特征

依据5口取芯井岩芯的系统观察和374口井的测井资料，通过各种相指标、沉积体系背景及相带空间配置关系等研究表明，大凌河油层主要发育西北物源的湖底扇相，进一步可以分内扇、中扇和外扇3个亚相和7种微相（表 2、图 5）。

（1） 内扇亚相。以重力碎屑流沉积为主，沉积物以岩性粗（以杂基支撑砂砾岩相及颗粒支撑砾岩相为主）、厚度大（最大可逾百米）、分选差（由巨砾至泥均有）、磨圆度低（次棱角状—次圆状）为主要特点。平面上呈宽阔带状展布；垂向上以大套砾岩夹砂、泥岩组成的正韵律层或块状层为主，底部可见冲刷—充填构造。该亚相可进一步分为主沟道、主沟道堤和溢岸沉积3种微相（表 2）。

（2） 中扇亚相。以辫状沟道发育为主要特征。岩性表现为厚层砂砾岩、含砾砂岩与深灰色泥岩不等厚互层。平面上表现为不规则的扇—带状砂体；垂向上则以多期正韵律叠置层构成的正旋回为主要特征。该亚相可进一步划分为辫状沟道、辫状沟道侧缘和辫状沟道间3种微相（表 2）。

（3） 外扇亚相。以发育薄层的浊积岩相为主要特征，沉积物多由粒度较细的浊积岩与半深湖—深湖相泥岩为主，岩性主要为粉砂岩和泥岩，偶尔夹细砂岩或中、粗砂岩，常见炭屑，发育鲍玛序列、波状层理和变形层理等沉积构造，多见鲍玛序列BCD和CD段组合，大多缺少A段沉积。外扇亚相主要包括末梢微相（表 2）。

2.6.2 沉积微相平面展布特征

笔者充分应用5口取芯井的岩芯资料与374口井的测井资料，以单期重力水道（主沟道及其对应的辫状沟道）为研究对象，编制了19个地层单元的沉积微相图，很好地揭示出湖底扇沉积中单一成因砂（砾）体的空间展布规律。受沉积时期古地貌差异影响，内扇亚相在工区内展布范围有限，向前方逐渐过渡为中扇、外扇亚相（图 6）。主沟道沉积向前逐渐过渡为多支规模较大的辫状沟道沉积，两侧发育辫状沟道侧缘，在辫状沟道沉积控制下形成条带状—舌形砂体向湖盆中心延伸，推进过程辫状沟道规模逐渐变小，至东区逐渐变为小型辫状沟道及其控制下形成的窄带状辫状沟道侧缘组合形成的舌形带状体（图 6）。平面微相序列表现为“辫状沟道→辫状沟道侧缘→辫状沟道间（或末梢）→深湖泥”的变化特征。每支辫状沟道控制形成的带状沉积体间均为明显深湖—半深湖泥岩沉积分割，呈带状—舌状沉积体向湖盆中心延伸较远，直至工区东部逐渐消失。带状—舌状沉积体的分布范围局限，密井网（250 m井距）控制下，在垂直于走向方向较少被三口井同时钻遇，宽度多在800 m以内（图 6）。

由此可见，辫状沟道（或主沟道）是沉积物的主要输送通道，受其控制表面看似扇形的湖底扇沉积内部存在较强烈的非均质性，平面多支、独立分布的辫状沟道（或主沟道）控制形成的顺源带形或舌形沉积体空间叠覆是引起储层复杂多变的直接原因。这种非均质性的存在只有通过密井网条件下以单期重力水道为研究对象的沉积微相精细研究才能够完全揭示，这也体现出本次研究的重要意义。

2.7 沉积演化特征

大凌河油层湖底扇沉积具有“先推进、再后退”的特征，可划分为4次较大规模的湖底扇沉积（图 4）。①第1期次湖底扇发育规模较小，工区内西部发育中扇亚相，辫状沟道规模较小，垂向叠加性差；中东部主要发育以泥质沉积为主的外扇亚相（末梢微相）和深湖相。②第2期次湖底扇发育规模最大，向湖盆中心延伸最远，呈现明显进积式堆积。工区内西部主要为内扇亚相，发育大量主沟道沉积；中东部为中扇亚相，发育大量、密集、叠置的辫状沟道，携带大量沉积物向湖盆中心推进，形成了厚层叠置的大规模湖底扇砂砾岩体。③第3期次湖底扇较第2期次规模明显变小，虽然工区内西部仍发育内扇亚相，但主沟道规模明显变小；中部发育中扇亚相的沉积面貌也与第2期次大不相同，主要发育以规模较小的辫状沟道为中心的多支带状—舌状砂体，多支砂体叠置程度不高、且密集程度降低，大部分可被中间湖相泥岩分开；东部开始出现大面积湖相泥岩沉积。④第4期次湖底扇沉积规模进一步缩小，工区内西部主要发育中扇亚相，规模较小的辫状沟道向两侧渐变为沟道侧缘形成了多条带状—舌状砂体，平面相互叠置构成了宏观扇形—条带形砂体；中部主要以小规模的（末端）辫状沟道沉积为主，形成多支小型舌状沉积体向湖盆中心延伸；东部则主要以大面积的外扇亚相和深湖相沉积为主。

3 湖底扇发育的主控因素 3.1 沉积物供给量对湖底扇发育的影响

沉积物供给量大小的相对变化对湖底扇的分布、向湖盆中心推进距离及相分异程度具有重要的影响。沉积物供给量增大，湖底扇向前推进的范围大、距离远，易在湖盆深处形成大规模的湖底扇。如第2期次湖底扇沉积时期，沉积物供给量大、粒度粗，湖底扇发育规模最大，发育大量主沟道和辫状沟道，携带粗碎屑沉积物向湖盆中心推进，形成了厚层叠置、分布广泛的湖底扇（图 6a）。而第1期次湖底扇沉积时期，沉积物供给量小，湖底扇发育规模较小，仅在距离物源区较近的西北部发育小规模的辫状沟道，至中、东部迅速变为深湖相沉积（图 6b）。

3.2 断裂坡折带对湖底扇发育的影响

曙二区大凌河油层发育三条呈NE向雁列式展布的断裂（分别命名为F1、F2、F3）构成了三级断阶带（图 6），整体控制了大凌河油层的沉积面貌，重力流流出补给水道和主水道后，沿断层下降盘或盆地低洼处堆积，形成不规则扇状体。工区西北部F1断裂规模最大（断距约250 m），断裂上升盘为沉积物来源方向，沉积物供给充沛，主要发育内扇亚相，多个小层发育大规模的主沟道沉积，但主沟道沉积范围有限，绝大多数的主沟道分布边界与断层分布相对应，越过该断层则逐渐演化为各种规模的辫状沟道沉积（图 6a）。这表明该断层形成了明显的断阶带（或断裂坡折带），经过该断阶的调整，湖水变深，沉积供给通道与古地貌均有明显变化（图 7），主沟道沉积逐渐演变为辫状沟道沉积。同时，中部F2断裂和F3断裂形成的断阶带也对湖底扇沉积有一定影响，越过该断阶带辫状沟道沉积作用明显减弱，变为小型辫状沟道及其控制下形成的窄带状辫状沟道侧缘组合（图 6a）。

4 讨论：缓坡背景下湖底扇的沉积模式

由以上研究不难看出，大凌河油层形成于裂谷盆地强烈沉降期，由于基底沉降速率大，湖泊大范围扩张，水体急剧加深，发育了深湖—半深湖的深水沉积环境。来自凹陷西侧的冲积扇入湖形成的扇三角洲构成了重力流的碎屑源区；在断裂活动和洪泛事件影响下，以阵发性沉积物重力流经由水下峡谷进入深水湖盆，在斜坡前缘及盆地中心形成多期次、复杂叠置的湖底扇。该湖底扇具有较为发育的水道体系（主沟道或辫状沟道），平面上相带展布、扇体的分布面积、砂体延伸方向和分布模式受水道及古地貌变化的控制。水道体系（主沟道或辫状沟道）及其控制的沉积体呈顺源、带状展布。主沟道向前延伸逐渐变为规模较大的辫状沟道沉积，两侧发育辫状沟道侧缘，呈条带—舌形展布。向湖方向逐渐演变为多支小型末端辫状沟道沉积，平面微相序列表现为“主沟道→主沟道堤→深湖泥”或“辫状沟道→辫状沟道侧缘→辫状沟道间（或末梢）→深湖泥”的变化特征（图 6）。每支辫状沟道控制形成的带状沉积体间均为明显深湖—半深湖泥岩沉积分割，呈带状—舌状沉积体向湖盆中心延伸较远（图 8）。

5 结论

（1） 大凌河油层岩性以成熟度低的厚层砂砾岩、中粗砂岩为主，可划分为杂基支撑砾岩相、颗粒支撑砾岩相、颗粒支撑砂砾岩相、颗粒支撑砂岩相、粉砂岩相和泥岩相6种类型，粒度概率累积曲线包括斜率较小近似于平滑的直线和低斜率两段式或发育过渡段的两段式2种类型，可见递变层理、平行层理、块状层理、包卷层理等层理类型和泥质撕裂屑、直立砾、漂砾等滑塌构造及负载构造、泄水构造等变形构造。

（2） 顺源、带状展布的主沟道和辫状沟道为湖底扇沉积的骨架砂体，主沟道向前延伸逐渐变为规模较大的辫状沟道沉积，向湖盆中心逐渐演变为多支小型末端辫状沟道沉积，平面微相序列表现为“主沟道→主沟道堤→深湖泥”或“辫状沟道→辫状沟道侧缘→辫状沟道间（末梢）→深湖泥”的变化特征。每支辫状沟道控制形成的带状沉积体间均为明显深湖—半深湖泥岩沉积分割，呈带状—舌状沉积体向湖盆中心延伸较远。

（3） 大凌河油层湖底扇沉积特征受控于沉积物供给量变化和断裂坡折带分布。三条呈NE向雁列式展布的断裂构成了三级断阶带控制大凌河油层的沉积面貌。