一直以来，断裂与砂体的研究是目前解决沉积体系和分布的热门话题之一，尤其是断陷盆地内的同生断层与砂体的作用对搞清油气分布具有非常重要的意义，其结果的准确性和精度是关系油气勘探成败的关键问题.关于断裂传递带控砂的研究目前虽有探讨(朱海龙等，2010；刘哲等，2012)，但由于受人们认识水平和研究手段的影响，考虑的问题还不全面，仅仅考虑了同生断层活动程度对砂体分配的影响，而没有考虑断裂传递带控砂点的具体特征及空间分布，与此同时，断陷盆地同生断裂的判定是一个复杂的研究过程，一些概念性和技术性问题的假设和忽略融入到厘定同沉积断层的活动强度之中，致使断裂活动时期的判断存在误差，误导勘探决策.因此，笔者以海拉尔盆地乌尔逊-贝尔凹陷为例，阐述了断裂转折带形控砂机制，结合断距回剥法完成了乌尔逊-贝尔凹陷断层传递带的发育位置，深入分析该区南屯组同生断裂传递带控砂模式与沉积演化关系，这对该区下一步油气的勘探及有利区的优选具有重要的指导意义.

乌尔逊-贝尔凹陷位于内蒙古自治区呼伦贝尔市，其中乌尔逊凹陷呈SN向延伸，贝尔凹陷呈NE向分布，两者被长期发育的巴彦塔拉构造带所分割(李占东等，2011a)，凹陷内由多个零散分布的含油气断块组成.从凹陷结构上看，乌尔逊凹陷具有西断东超的“箕状”凹陷，贝尔凹陷整体上具有东西成带、南北分块的构造格局.沿凹陷短轴方向，可依次划分为陡坡带、洼陷带和斜坡带3个二级构造单元(图 1).乌尔逊-贝尔凹陷发育有4个规模较大的沉积中心，沿凹陷长轴方向自南向北分别为贝中次凹、贝西次凹、乌南次凹和乌北次凹，陡坡带和斜坡带由南向北为苏德尔特构造带、霍多穆尔构造带和巴彦塔拉构造带、乌西断阶带、扎和庙构造带、扎和庙构造带以及贝西斜坡、贝东斜坡和乌东斜坡等共16个三级构造带.

图 1

Fig. 1

图 1 海拉尔盆地乌尔逊-贝尔凹陷构造分区图 Fig. 1 Hailar basin Urxun-Beir depression tectonic zoning map

贝尔-乌尔逊凹陷自下而上主要发育下白垩统铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组(图 2)，以及上白垩统青元岗组，生油中心主要为在南屯组一段，含油层位主要为南屯组二段，局部地区为南一段，因此，南屯组是本次研究的重点.

图 2

Fig. 2

图 2 乌尔逊-贝尔凹陷地层综合分析柱状图(据林畅松改) 1—泛滥平原；2—冲积扇；3—扇三角洲；4—三角洲；5—水下扇；6—滨浅湖；7—深湖半深湖；8—基底；9—生油岩；10—储集层；11—盖层. Fig. 2 Urxun -Beir depression formation comprehensive analysis histogram (according to Lin Changsong)

断层生长指数在生长断层的研究中得到了较为广泛的应用(Scholz and Gupta，2000；Young et al.，2001；Pavelić，2001；李春光，2003)，利用断层上盘厚度与下盘厚度之比计算断层生长指数，即：断层生长指数=上盘厚度/下盘厚度.对正断层而言，当生长指数为1时，说明断层两盘厚度相等，断层在该时期不活动.当断层生长指数大于1时，断层在该时期活动，且生长指数越大，断层活动越强烈.但生长指数在表现断层的活动性方面，还存在着不足，特别是研究盆地边界断层时往往难以奏效，盆地边界断层通常是控制盆地形成和演化的主要断层，其下盘往往是隆起区，为向盆地提供物源的剥蚀区，因此就某一地质时期而言，其上盘接受沉积，而下盘则遭受剥蚀，沉积厚度为零，断层生长指数难以定量表达.为此生长指数需要同断层垂直活动速率联合使用，才能准确标定断裂活动时期.

正断层垂直活动速率是指某一地层单元在一定时期内，因断裂活动形成的落差与相应沉积时间的比值，即：

该参数既保留了断层落差的优点，又弥补了由于缺少时问概念所带来的不足，能够更好地反映断层的活动特点.依据断层活动对两盘地层所造成的沉积、剥蚀作用的差异性，针对不同类型的断层，确定了不同的计算方法，公式为

以北部扎和庙构造带边界断层为例，据地震剖面上断裂的生长指数及活动速率对比来看，具有如下特点：

①构造带断裂多期活动特点显著.研究发现，发育在工区边部的主干基底断层表现为明显的同生性，断层具有三个主要活动时期：铜钵庙组-南屯组沉积时期、伊敏组时期和青元岗组沉积时期.铜钵庙组-南屯组沉积时期发生强烈伸展构造变形，控制盆地的形成及盆地内的沉积充填，同时斜坡带区域伴生形成次级的调节断层，这些次级断层多为大磨拐河组以下的次级基底断层；大磨拐河组沉积时期活动有所减弱，受边界大断裂活动的影响下，形成部分后生断裂；伊敏组时期，尤其在伊二、三段时期，早期控陷的主干基底断层再次复活，形成大量次级断层，这些断层大多消失于大二段地层内部，这些断层构成负花状构造组合，显示显著的走滑构造变形，长期活动的主干基底断层为走滑构造变形中主走滑断层的角色；青元岗组时期，部分先期多次活动的断层再次发生挤压反转，局部形成逆断层型反转构造和褶皱型反转构造；

②由深到浅断裂活动强度逐渐减小(图 3)，对比断裂活动强度并结合断裂在不同沉积时期的发育频率来看，断裂的强活动时期主要的铜钵庙组-南屯组时期，尤其是南屯组为强烈裂陷沉降幕，断陷高峰晚期断陷规模减小，开始向坳陷阶段转化，多个次级断陷逐渐统一为同一沉降中心.断陷高峰早中期，盆地沉降速率加大，可容纳空间迅速扩大，局部构造反转强烈，因此南屯组时期为断裂的主要活动时期.

图 3

Fig. 3

图 3 扎和庙构造带边界断层不同时期不同剖面活动速率图 Fig. 3 Boundary faults at different times and cross-sectional diagram activity rate in Zhahemiao structural belt

伸展率和伸展速率参数是反映断裂构造活动强度的重要指标之一，一般是通过垂直于主干构造走向的剖面来分析构造变形过程(刘寅等，2014).盆地南屯组、伊敏组晚期以及青元岗组时期均具有较大的伸展变形强度，为断裂的主要活动时期(图 4).但在不同的沉积时期，不同地区的伸展变形强度有一定差异(刘寅等，2014)，在南屯组沉积时期，自南向北典型剖面的伸展率和伸展速率均较大，反映在该时期全区发生大规模的裂陷作用；大磨拐河组沉积时期，全区伸展变形强度均有所减小，反映盆地经过了大磨拐河组时期的断拗转化后进入拗陷的演化阶段；伊敏组沉积时期，全区再一次发生大规模的断裂活动，在断裂走滑变形的作用下使活动的断层发生较大的水平位移，因而具有较大的伸展率和伸展速率；青元岗组时期，反转区域应力场作用使部分断裂发生反转，另外，在地层发生褶皱反转过程中，也增加了边界断层的正向滑动位移，因此，该时期部分断层具有收缩位移量，而另一部分断层具有伸展位移量(谢俊举等，2012；鞠玮等，2013；李焕同等，2013).综合上述各个指标来看，南屯组时期断裂活动强度较大，且表现为交替式高活动强度的特征，根据断裂空间展布、组合样式及与盆地充填的关系可知，断裂的变形方式为断陷阶段的伸展变形；随着盆地由断陷向拗陷转化，断裂活动开始急剧减弱(李占东等，2011b)，在大磨拐河组～伊敏组沉积时期，只是部分断裂在大二段时期活动，反映了盆地裂陷后开始由断陷向拗陷转化的特征；伊敏组晚期，断裂活动强度再次增大，表现为大部分次级断层向上消失于伊二三段地层中；青元岗组时期，由于长期活动的断裂表现为逆断层性质，形成断层式反转构造，甚至在部分地区形成褶皱式、混合式反转构造，因此推测该时期的断裂主要发生挤压构造变形.

图 4

Fig. 4

图 4 扎和庙构造带典型剖面伸展率及伸展速率直方图 Fig. 4 Histogram of extensional proportion and extension rate of typical section in Zhahemiao structural belt

伸展断陷盆地的形成、发育主要受断裂活动的影响，断裂活动的强烈与否对沉积有很大的控制作用，即砂砾岩扇体的发育演化主要受控于断裂活动的发育程度，在断裂活动相对较弱的部位对砂体有很好的引导和汇聚作用，因此应用断距回剥法能够获取传递带及周围精细的古地貌形态，了解断层的发育及活动情况，直观的观察到断裂活动较弱的部位，从而确定生长断层传递带位置.

应用原始断距相减法进行断距回剥，得到各个时期的断距回剥图，用以研究该断层在各个沉积时期的活动情况.以扎和庙构造带边界断层为例，从图中可知该断层在各个时期的发育活动情况，在南一段时期之前(图 5a~图 5c)，整体断层活动较强烈，断距较大，在T1470和T1570附近断距骤减而后又突然增加，这是由于为保持区域构造变形上的缩短量或伸展量守恒而使断层在此处活动较弱，但在两侧活动较强烈，从而造成断距在此处突变，根据传递带的形成机制及特征，确定该处为断裂传递带位置即断层分段生长点(图 5d).从整体而言，传递带在各个时期的位置具有一定的继承性.在南屯组一段时期，断裂活动整体较弱，断距较小且变化不明显(图 5d)；在南屯组二段时期，断裂活动比一段时期强烈，断距起伏较明显(图 5e)；南屯组二段时期以后，断裂活动最弱，整体断距均较小(图 5e、图 5f).综上所述，利用断距回剥图能够清晰直观地观测到断距突变点即断层活动相对较弱的位置，更重要的是了解断裂的发育过程，从而了解古地貌形态，研究传递带与邻区古地貌差异，从而完成断裂控砂作用研究(刘东周等，2002).

图 5

Fig. 5

图 5 原始断距相减法计算控陷断裂断距曲线图 a—铜钵庙组沉积时期以前；b—铜钵庙组一段沉积时期；c—铜钵庙组二段沉积时期；d—南屯组一段沉积时期；e—南屯组二段沉积时期；f—大磨拐河组沉积时期. Fig. 5 The original throw subtraction calculation control faults and throw curves

构造对沉积控制作用的研究一直是盆地分析领域的一个重要问题，构造对含油气盆地沉积的控制作用主要表现在控盆断裂及伴生的盆内断裂形成、演化对沉积体系类型及其展布的控制作用(付志方等，2006；罗金海等，2009；王刚等，2011).其类型主要集中在以下几个方面：①幕式的构造活动控制着盆地沉积充填序列；②构造活动及其演化控制着盆地沉积或沉降中心的分布及变迁；③构造活动形成的构造坡折带控制着沉积体系的类型及空间展布；④断层之间形成的转换带和调节带部位控制着物源进入盆地的入口.南屯组形成于盆地强烈断陷期(图 2)，此时盆地已完成初始裂陷的沉降，下部断块差异沉降明显，同生断裂控砂主要表现为2种类型：同生断层下降盘控砂——当物源方向与同生断层走向一致时，由于断层下降盘一侧构造较低形成“沟壑”，往往控制着水系通过部位；断裂传递带分段生长点控砂——指由于构造两翼的断裂强烈沉降，造成构造呈现枢纽垂直于断层发育横向背斜样式.

同生断层控砂模式与地层沉积演化序列相一致，不同的沉积演化决定了断层控砂类型(刘小平等，2007；李占东等，2011b).南屯组为断层活动的最强时期，其上下层段断层的同生性都较弱，反应了该地区同沉积断层的活动性自下而上由弱变强变弱的过程(周义军等，2011).南一段沉积时期，主要发育扇三角洲沉积和河流三角洲沉积体系(段如泰等，2011；李占东等，2011c)，此时由于断层活动性较强，水下河道受湖水顶托作用冲刷变弱，古地形对砂体的控制作用较强，断层对砂体的控制作用表现为分段生长点控砂和下降盘控砂.其中，同生断裂传递带分段生长点控砂类型较多，而下降盘控砂类型发育较少.如扎和庙构造带为分段生长点控砂(图 6)，区内西南部铜4附近的扇体向东延伸，河流方向受到断层分段生长点控制，由于分段生长点为地势低点，造成河流沉积物从断层分段连接部位进入断层下盘.断层下降盘控砂模式主要发育在中部的巴彦塔拉构造带，南一段的北东向物源方向与同生断层走向一致，由于断层下降盘一侧构造较低而形成“沟壑”，控制着三角洲水系通过该部位，致使古地势较低的下降盘富砂.

图 6

Fig. 6

图 6 乌尔逊-贝尔凹陷南一段断裂转折带控砂沉积体系平面图 1—井位；2—同生断层；3—低凸起区；4—冲积平原；5—扇三角洲平原；6—辫状河三角洲平原；7—三角洲前缘；8—滨岸、沿岸砂坝；9—滨浅湖；10—深湖—半深湖；11—断裂分段生长点. Fig. 6 Fracture transition area sand control depositional system plan of Nan1 section in Urxun - Beir depression

南屯组二段沉积时期为裂陷沉降晚期(图 7)，由于构造抬升和湖平面下降，断层活动性增强，受盆地整体构造抬升控制断层强烈活动造成差异性沉降(李占东等，2014)，上盘厚度明显大于下盘厚度，虽然此时物源供给较强，仍然不能补偿断层沉降所形成的可容空间，造成部分井区下盘地层向上盘“滑塌”，如同生断层下盘附近地层厚度略有减薄，同时由于此时河道冲刷作用强，河道的继承性和古地形同时控制砂体的展布(朱卫星等，2011；李占东等，2015)，即断层对砂体的控制作用主要表现为断裂传递带分段生长点控砂.如贝西斜坡的扇三角洲沉积，西部及西北部沉积在断层分段生长点处进行沉积物卸除，并向南延伸入湖，在分段生长点处汇聚较厚砂砾岩沉积体，是油气聚集的有利场所.

图 7

Fig. 7

图 7 乌尔逊-贝尔凹陷南二段断裂转折带控砂沉积体系平面图 1—井位；2—同生断层；3—低凸起区；4—冲积平原；5—扇三角洲平原；6—辫状河三角洲平原；7—三角洲前缘；8—滨岸、沿岸砂坝；9—滨浅湖；10—深湖—半深湖；11—断裂分段生长点. Fig. 7 Fracture transition area sand control depositional system plan of Nan2 section in Urxun-Beir depression

5.1     利用断层生长指数联合断层垂直活动速率研究表明，同生断裂活动时期主要发生在铜钵庙组～南屯组沉积时期、伊敏组沉积时期和青元岗组沉积时期，其中，南屯组为断裂主要的关键时期，并结合断层伸展率和伸展速率的研究得出，同生断裂在南屯组沉积时期变形强度较大.

5.2     通过断距回剥法计算出乌尔逊-贝尔凹陷各个时期同生断裂的断距回剥图，研究得出，同生断层生长经历了从小到大、从新到老的过程，总体表现为纵向上断裂活动多期的特点，且由深到浅断裂活动强度逐渐减小的特点，横向上不同位置走向具有分段的特点，并在此基础上，利用断裂分段生长点确定了断裂传递带的位置.

5.3     总结了乌尔逊-贝尔凹陷南屯组主要发育2种控砂模式——同生断裂下降盘控砂和分段生长点控砂模式.同生断层控砂模式与地层沉积演化序列相一致，不同的沉积演化决定了断层控砂类型.受构造抬升和湖平面下降作用影响，南一段以断层下降盘和分段生长点控砂为主，南二段主要为断层分段生长点控砂，但断层下降盘控砂分布相对有限，主要发育在南一段巴彦塔拉构造带处，断层分段生长点控砂分布较广泛，是油气聚集的有利场所.