什么是水下冲积扇

在我国东部地区中新生代的许多断陷湖盆内，普遍发育近岸水下扇。目前在黄骅坳陷、河南泌阳坳陷、济阳坳陷、饶阳凹陷中的河间西洼槽、苏北东台坳陷、河南周口坳陷、云南腾冲山寨盆地、冀中坳陷、廊固凹陷、酒西盆地、下辽坳陷、乌尔逊凹陷、马尼特凹陷、东槽濮坳陷、陕西凹陷等都已发现有这种沉积体。这种沉积体一般随大断裂展布，且多分布在湖盆陡坡的一侧，主要是沉积物密度流（或浊流）的产物。其岩性以粗碎屑沉积为主，并夹在湖相暗色泥岩中，构成砂砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩和泥岩的频繁韵律沉积，并在地震剖面、粒度概率累积曲线、C-M图以及测井曲线上呈现出独特之处。由于近岸水下扇是很好的岩性储集体，且在此类储集体中已发现丰富的油气资源，因此对近岸水下扇的研究对于指导油气勘探具有特别重要的意义。本文就近岸水下扇的命名、特征及其储集性等问题进行总结分析。

1 近岸水下扇的命名问题

近岸水下扇的命名存在着争议，就目前国内外文献中，有水下冲积扇、水下扇、扇三角洲、近岸扇、近岸水下冲积扇、近岸水下扇、重力流水下扇、近源水下扇（复合）体等等提法。孙永传等〔1〕把发育于湖盆陡岸带“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”，强调“当含有大量负载的洪水进入湖盆时，除具有密度流的特性外，仍然表现出一定的冲积性质”。在此之后，由董荣鑫等〔2〕所提出的“近岸水下冲积扇”与孙永传的 “水下冲积扇”当属同一沉积体。而吴崇筠〔3〕所认为的水下冲积扇则是指：“山地河流出山口后就直接进入湖盆滨浅水区堆积，形成全部没于水下的扇形砂砾岩体。岩性、形态和分带都像山麓冲积扇，以辫状河道沉积为主，但是由于没于水下，周围泥岩为灰绿、浅灰色，含浅水生物化石，说明是滨浅湖环境，无或很少有岸上暴露标志（扇根的顶端可能有），故命名为水下冲积扇，其含义与过去的不同”。曾洪流等〔4〕对近岸水下扇作了如下定义，即“近岸水下扇是指发育在凹陷陡坡带断层根部、与暗色泥岩互层的扇形粗碎屑岩体，相当于孙永传等的水下冲积扇”。端木合顺等〔5〕对“重力流水下扇”的命名近似于前述近岸水下扇，其特点仍是“粗碎屑岩层与湖相泥岩互层”，且“发育在箕状凹陷的陡岸带”，只是更强调其流体性质属重力流而已。徐怀大等〔6〕则认为：“其中争议最大的是扇三角洲、水下冲积扇、水下扇、近岸扇。而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，近年来用者渐少，并改为水下扇，以强调其全然产于水下”。而据张金亮等〔7〕的研究，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。这一储层类型以高密度浊流和低密度浊流沉积为主，在搬运机制和沉积作用上有别于分布在湖盆浅水区的水下冲积扇或扇三角洲”。由此可见，近岸水下扇属深湖沉积体系，而水下冲积扇则属滨浅湖沉积体系。前者与周书欣〔8〕对“近岸水下扇”的认识基本一致，即“近岸水下扇是一种常发育在断陷盆地中断层陡岸一侧，陆地冲积扇下切进入深水湖内，堆积在靠近断层下盘的水下扇体”。而后者则与吴崇筠(1996)关于“水下冲积扇”的观点相同。过去，在对扇三角洲和近岸水下扇的研究中，由于二者都是在盆缘边界断层之下，由陆源碎屑很快进入水体而形成的，其地震相特征也往往较接近，规模亦相仿，故区分起来十分困难。据此有人主张对二者不加区分，统称为扇三角洲。现在看来，二者是应当区分开的。首先，二者的流动体制有着本质的不同：前者以牵引流为主；后者则以重力流为主，所形成的砂体特征有显著不同。其次，二者在钻孔中，前者具冲积扇和三角洲的相标志；后者则是浊积扇的相标志，即扇三角洲有三角洲平原相的水上沉积部分和水下三角洲前缘带的多种特征砂体，而近岸水下扇基本上无水上沉积部分，扇体末端部分有（似）鲍马序列。

总结前述几种命名系统可得出如下几点认识：首先，由于扇三角洲与近岸水下扇在流动体制上有着本质的差异，所以二者当属不同类型的沉积体。其次，除扇三角洲以外的其它关于近岸水下扇的命名，暂且分为以下两类，即水下扇（包括：水下冲积扇、水下扇）和近岸水下扇（包括：近岸扇、近岸水下冲积扇、近岸水下扇、重力流水下扇）。由于前者属滨浅湖沉积体系，而后者则归入深湖沉积体系，所以为避免混淆，提出用近岸水下扇以示区别。



2 近岸水下扇的分类

随着对近岸水下扇研究的深入，众多学者的分类方案因划分依据的不同而彼此有所差别(表1）。



表1 近岸水下扇分类与对比

Table 1 Classification schemes of nearshore subaqueous fans





分类方案

对比项目 杨申镳等〔9〕 瞿 杰〔10，11〕 王世风等〔12〕 曾洪流等〔4〕

分类依据 按湖盆陡坡古地形分类 按近岸水下扇在地震剖面上的外形结构及反射特征分类主要以近岸水下扇的剖面形态并结合地形特征分类 据地震反射结构分类据近岸水下扇的分布特征与其地震相内部反射结构和沉积水道冲蚀基岩面形成的古地形之间的密切关系

划分类型 断崖型 陡崖串珠状反射类型 陡崖楔状型 串珠状水下扇 深谷型近岸水下扇

陡崖楔状反射类型 楔形水下扇

湖崖型 平行陡崖空白反射类型 平行陡崖型 宽谷型近岸水下扇



深水平原型近岸水下扇



阶地型 陡崖丘状反射类型 陡崖丘状型



3 近岸水下扇的沉积相带划分及其特征

3．1 近岸水下扇的沉积特征

近岸水下扇是一种位于水下陡坡快速堆积的扇形沉积体，由于它的形成受多种因素的影响，因而各地所形成的近岸水下扇在岩性、结构、沉积构造和沉积序列等方面有所差异，但总的沉积特征是大体相似的(表2）。

表2 近岸水下扇的沉积特征

Table 2 Sedimentary characteristics of nearshore subaqueous fans





形态及

分布 近岸水下扇是分布在湖盆底部的扇形砂砾岩体，常呈裙边状分布于毗邻山区的箕状凹陷同生断层陡坡一侧。就单个扇体而言，其平面形态一般呈扇状；而在纵剖面中则呈楔形或透镜状伸入到湖盆内，扇体随水道摆动而侧向迁移，形成多个扇体相叠合成裙边形

岩性



特征 以分选差的砾岩、砾状砂岩、含砾砂岩及砂岩为主，部分夹泥岩层

扇根 部分有时暴露出水面，一部分在水下，是搬运沉积物的主河道，以混合砾岩为主，层理不清

扇中 是水下网状河道发育区，岩性相对变细，河道沉积主要是含砾砂岩、块状砂岩，网状河道间为以漫岸相的砂岩、粉砂岩为特征的细粒沉积

扇端 粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩互层

岩性

序列 纵向岩性序列有正韵律型、反韵律型、完整韵律型及块状序列四种

沉积



序列 扇根 自下而上为混杂的块状砾岩和递变层状砾岩或砾状砂岩

扇中 水下网状河道的沉积序列，从下而上由递变层理砾状砂岩和水平纹理砂岩或块状砂岩组成

扇端 主要为具似鲍马序列的“古典”浊积岩

碎屑岩

成熟度 近岸水下扇成因的砂砾岩主要属成熟度低的、具混杂结构的岩屑砂岩或砾状砂岩。其砂砾岩成分复杂，大小不均，磨圆较差，杂乱分布，反映了近岸水下扇成因的砂砾岩具近物源，短距离搬运，快速沉积的特点

粒度



分布 粒度分布反映了洪水浊流的特点，具有密度流为主兼有牵引流的组合形成

C-M

图 扇中沉积的C-M图为急流型的牵引流沉积图式；而在扇中前缘和扇端部分则显示了浅水浊流沉积的C-M图式

概率

曲线 扇中沉积的概率曲线以悬浮总体为主，但含有一定数量的跳跃和滚动总体；扇端沉积的概率曲线表现出浊流型的较细粒悬浮沉积图式

自然

电位

测井

曲线 扇根 参差不齐的，幅度不明显或低至中低幅度的陀形、齿形或筒状曲线

扇中 幅度较大的陀形、钟形、齿状、指状、块状或箱形，以及各形态曲线的组合形式，其底部曲线常呈突变或急突接触

扇端 以正向为主的稀疏的低锯齿形或宽缓指状，偶见反旋回曲线

地震



反射



特征 反射

形态在地震剖面上，近岸水下扇的反射形态有楔形和丘形，在平行沉积倾向的地震反射剖面上响应于楔形杂乱反射，向湖盆中央方向，反射结构逐渐变好并过渡为正常湖相席状反射；在平行沉积走向的地震剖面上，近岸水下扇响应于顶凸底平的丘形杂乱反射，丘体两侧被正常湖相席状反射上超。还有一些由于测线与扇体的展布方向斜交而造成的过渡形态

反射

波

特征 近岸水下扇的总体地震地层特征为连续性差、变振幅或杂乱反射丘状相。据地震反射特征，可在楔形剖面上进一步划分出扇根、扇中和扇端

扇根 反射层理不清，无明显的波阻抗界面，以弱反射、无反射或杂乱反射为特征

扇中 反射具有明显的波阻抗界面，以中至强的变振幅亚平行反射为特征

扇端 以中至高频、中至低振幅的连续反射为特征



3．2 近岸水下扇的沉积相带划分及特征

国内关于近岸水下扇的报道，近年日益增多。近岸水下扇的沉积相带划分也因划分依据的不同而各具特色。它们的划分依据有相带类型以及各沉积亚相或微相的岩性、沉积序列、沉积环境或分布、自然电位测井曲线、粒度分布、地震反射特征和古构造、古地貌背景特征（表3）。



表3几个典型近岸水下扇的沉积相带划分及其特征









4 近岸水下扇的沉积模式以及形成条件

4．1 沉积模式

近岸水下扇在断陷盆地中是较有特征性和常见的一种沉积类型。当山洪暴发时，近源山间洪水携带大量的风化剥蚀和垮塌的陆源碎屑物质沿断沟直接进入湖盆，由于湖盆边缘的坡度较陡和洪水流动的惯性作用，使洪水水流具有很强的水动力，能冲刷侵蚀湖底形成水下河道，同时迅速卸载，可形成杂乱分布的、反映水下泥石流（碎屑流）或泥石流特点的扇根（内扇）砂砾岩。随着水流继续向前流动，湖盆坡度变缓，洪水水流开始分散，但仍能冲蚀扇中（中扇）区下伏沉积物形成分叉的网状河道（水下辫状水道），快速堆积了反映颗粒流（液化流）特征的块状和递变层理的扇中（中扇）砂砾岩。随着搬运距离的继续增加，洪水水流的能量逐渐损失，由于沉积物在扇根（内扇）主水道和扇中（中扇）网状河道（水下辫状水道）中的大量卸载已不具备冲蚀湖底形成水道的水流强度，因此当含有大量悬浮物质的强搅动洪水水流到达扇中（中扇）前缘和扇端（外扇）时，便形成了反映低密度浊流沉积的具似鲍马序列的浊积岩。此时基本上已无水下河道形成，地形趋于平缓，并向湖盆方向逐渐过渡为湖相暗色泥岩沉积。

4．2 形成条件

近岸水下扇是洪水浊流快速堆积的扇形砂砾岩体，其形成受到多种因素的综合控制。在整个中国东部的中新生代时期发育着许多大小不等的陆相湖盆，由于受强烈的多期断块运动，形成分割性强、凹隆相间、各凹陷都有自己沉积中心的构造格架及山高湖深的古地貌，凹陷沿同生大断裂下降最深，背离断裂翘起形成一翼陡，一翼缓的十分典型的不对称的箕状凹陷。由于陡翼较陡的地形坡度，加上主物源方向的凸起本身也起伏不平，河流或洪水携带的大量风化剥蚀及垮塌碎屑物质，一出沟口就直接进入湖盆，由于坡降和流速的减缓，沟口附近就会呈近扇形堆积下来，直接与湖相暗色泥岩接触，既具有牵引流的性质，又具有水重力流沉积特征，是我国陆相断陷湖盆特有的沉积类型。

因此，近岸水下扇的形成与发育应具备以下几个因素：

（1）由于近岸水下扇通常沿着箕状凹陷的边界同生断层或断裂带的陡坡一侧发育，且陡的地形坡度有利于沉积物的重力流产生，形成较厚的浊流沉积，因而湖盆边缘具有较陡的、且变化突然的坡度是形成近岸水下扇的必要的地形条件。

（2）由于湖盆边缘发育的大断裂不仅控制了箕状凹陷的形成，也是近岸水下扇的形成和发育的主要控制因素。因此就地质构造条件而言，长期稳定下沉且区域构造背景活跃的箕状断陷湖盆的陡岸地带和具有同生断层或断裂带发育的古隆起或古岛附近是近岸水下扇发育的最有利地区。

（3）高山深湖古地貌是近岸水下扇形成的有利地形背景。

（4）近物源，间隙性洪水作用强，湖盆波浪作用弱，是形成近岸水下扇的有利环境因素。

（5）扇体因水道摆动而侧向迁移，或湖盆陡翼凸起上山头多、有湖湾鼻梁相间，冲沟的发育都有利于近岸水下扇的连接、复合、叠置，从而形成规模较大的、呈裙边状沿湖盆陡翼分布的扇群。

（6）近岸水下扇的岩性及物性受物源区母岩岩性的控制，差异很大。当母岩是前震旦系花岗片麻岩时，扇体的物性一般较好，而当母岩是古生界或中上元古界的灰岩、白云岩时，扇体的物性就可能较差。

（7）断陷湖盆的扩张期，水域扩大，是沉积历史中的全盛时期。气候湿润、雨量充沛，季节性洪水更加发育，因此是近岸水下扇储集体发育的最佳时期。据研究表明，中国东部第三纪断陷盆地内，近岸水下扇在盆地扩张期有较多的分布。

（8）湖盆水进期更易于近岸水下扇的发育。

（9）近岸水下扇的形态与规模受地形和水量的控制。山区沟谷流域的坡度大，水流迅速，形成较大规模的近岸水下扇；如果坡降减小，流速减缓，则形成较小的近岸水下扇。



5 近岸水下扇的储集性研究

近岸水下扇不但自身具备良好的储层和储集物性，而且邻区油原，又有适宜的构造配置，那么就非常利于油气聚集。

5．1 影响储集性的因素

构造因素近岸水下扇往往发育在构造背景活跃的断陷盆地中，这些断陷湖盆一般生油条件较好，只要扇体具备了储油性能，便可形成储油层多、厚度大的含油岩系。同时，如果在扇体沉积过程中边界同生断层持续活动的话，就可使源区不断上升，湖盆不断下沉并接受沉积，为近岸水下扇这一储集体的进一步发育和保存创造有利条件。

沉积学因素 近岸水下扇砂体不同沉积亚相储集性的不同，是由于不同亚相砂体的岩性、结构、泥质含量等不同所造成的，这即为影响其储集性的沉积学因素（表4）。



表4 近岸水下扇各沉积亚相的储集性特征

Table 4 The reservoir potential of the sedimentary subfacies in nearshore subaqueous fans





储集性

沉积亚相 储 集 性 特 征

扇 根 扇根主水道虽发育较厚层的砂砾岩，但其粒度粗、结构混杂、泥质含量高，又邻近盆地边界断层，且无良好的盖层，所以不利于油气储集



扇 中 扇中辫状水道及扇中前缘沉积区发育较厚块状层理、递变层理和平行层理砂岩，并且分选较好，泥质含量较低，且有良好的储集物性，易富集油气



扇 端 扇端沉积物虽然距离油源近，但其砂层薄、粒度细、基质含量高、且砂层多为泥质和碳酸盐矿物所胶结而变得致密坚硬，储层物性差，难以构成富集油气的储层





大气水埋藏成岩作用近岸水下扇储层经历了复杂的成岩历史，其近源相主要受大气水埋藏成岩作用的影响，远源（扇端席状砂）相受大气水的影响小，而主要受正常的埋藏成岩作用的影响。近岸水下扇在形成时期，在陡岸由于山高湖深的古地貌，物源一侧长期暴露地表遭受风化剥蚀淋滤，加上大气水和地表水的作用，可产生巨量的CO2、腐植酸和部分草酸，使得砂岩中的不稳定组分（长石、云母）发生蚀变、淋滤和溶解，并使泥质杂基被渗流带走，减弱了碳酸盐的胶结作用，为次生孔隙的形成创造了十分有利的条件。因此，近岸水下扇储层中的次生溶孔主要是由大气水下渗、淋滤形成的。

物源母岩的岩性 当母岩是花岗片麻岩时，扇体物性一般较好，而当母岩是碳酸岩时，扇体的物性就可能较差。

除上述几种主要因素以外，还有许多次要因素均可影响其圈闭形成，因此近岸水下扇中的油藏属地层型复合油藏。

5．2 储集空间的类型、储集性及油藏类型和特点

由于近岸水下扇的不同亚相、微相沉积物的非均质性，且扇体不同部位的圈闭条件的不同，可形成不同类型的油藏（表5）。

表5 近岸水下扇各沉积相带的储集性及油藏特点

Table 5 The reservoir potential and oil pools in distinct sedimentary facies belts

of nearshore subaqueous fans





沉积

亚相 储 集 空 间 类 型 储 集 性 油 藏 类 型 油 藏 特 点

扇根 扇根主水道以粒间孔隙、粒间溶孔为主 储集物性欠佳 如果扇体顶部或内部有好的盖层，可以形成地层超覆油藏，但往往因埋藏浅，油质可能较稠 油层厚，埋藏浅，油稠、水淡

扇中 扇中前缘以粒间孔隙为主 储集物性最佳 只要有断裂，就可以形成滚动背斜油气藏、反向断层遮挡油气藏、正向断层遮挡油气藏及不整合油藏等 原油性质好，油井产量较高

扇中辫状水道以粒间孔为主，其次是骨架颗粒溶蚀孔和微孔，其孔隙结构略差于扇中前缘 储集物性略

差于扇中前缘

扇中泥石流主要发育微孔、微缝 储集物性较差

扇端 扇端席状砂以骨架颗粒溶蚀孔隙为主，粒间孔不发育，孔隙连通性差 储集物性不佳 可以形成超覆尖灭地层油气藏、透镜体岩性油气藏 油层较薄，横向变化大，油质轻，油层压力高、物性差，产能可能较低



由上表可知，扇中辫状水道及扇中前缘砂体结构成熟度较高，孔渗性能较好，是近岸水下扇油气聚集的最佳部位。

作者单位：张 萌，田景春 （成都理工学院 沉积地质研究所，四川 成都 610059）
参考资料：http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.articles/yxgdl/yxgd99/yxgd9904/990405.htm