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三角洲概念最早提出于公元前400年，对于古代三角洲的研究始于吉尔伯特[1]，随后有众多学者在此方面进行了大量的研究，使得三角洲的概念逐渐发展并趋于丰富[2⁃10]。三角洲作为世界上重要的含油气沉积体系，许多大型油气田都属于三角洲沉积。我国三角洲相储集层在油气勘探开发中占据了重要地位，松辽、渤海湾、鄂尔多斯以及海拉尔等盆地的主要储集相类型多为三角洲相，而且从目前国内所公开发表的文献来看，大部分含油气沉积盆地的三角洲沉积物均以砂岩为主，柴达木、准噶尔等盆地的砂地比甚至可达90%（表1）[11⁃32]。这也导致多年来无论是古代三角洲还是现代三角洲沉积研究，主要研究的还是粗粒沉积[33⁃37]。例如三角洲分类谱系图[38]中列出的扇三角洲、辫状河三角洲与正常三角洲，其平原与前缘亚相均以砾或砂沉积为主，缺少以细粒沉积为主（富泥三角洲）的组成部分。又如我国长江三角洲现代沉积，发育多期前积结构，经钻孔分析证实其前积体主要为富砂沉积[39]；黄河三角洲现代沉积，也发育经典吉尔伯特型三角洲的三褶结构，然而其前缘亚相的沉积物也以砂岩为主，泥岩占比不大[40]。泥质三角洲概念最早由Richardson et al.[41]1989年提出：当河流携带的沉积物的沉积速度比盆地水流再造作用快时，形成富含泥质的三角洲，与富含砂质的三角洲相比，泥质三角洲在河口坝和三角洲前缘含有更多的粉砂岩和页岩。显然，目前人们对以泥质岩沉积为主的泥质三角洲的研究是比较少的。La Croix et al.[42]认为加拿大阿尔伯塔省东南部圣托尼时代梅德辛帽段发育泥质岩沉积为主的泥质三角洲，在河流、波浪、风暴和沿岸流的作用下，该区三角洲主要发育四种沉积相：远端三角洲前缘、近端前三角洲、远端前三角洲和分流河道间的海湾沉积。王陆新等[43]认为泥质三角洲主要形成于水下网状河末端，是低密度流型悬浮沉积，三角洲前缘较发育。而海拉尔盆地的白垩系大磨拐河组具有经典吉尔伯特型三角洲三褶结构，同时其前积体主要为泥质岩沉积，砂地比值低，笔者研究认为属于泥质三角洲，这为泥质三角洲的沉积特征及成因机理研究提供了一个典型的案例。且海拉尔盆地大磨拐河组油气成藏受控于砂体是否发育和分布位置[44]，因此，研究大磨拐河组泥质三角洲沉积特征和成因机理，既可从理论上丰富三角洲的分类体系及成因机制，又可从实践上指导海拉尔盆地白垩系大磨拐河组的油气勘探开发。
地区 盆地 层位 主要储集体相类型 砂地比范围 资料来源 东部地区 松辽 白垩系 浅水三角洲 0.40~0.80 文献[11] 渤海湾 新近系 鸟足状浅水三角洲、辫状河浅水三角洲 0.35~0.90 文献[12] 海拉尔 下白垩统 冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲 >0.05 文献[13] 二连 白垩系 扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇、湖底扇 0.40~0.90 文献[14] 中西部地区 塔里木 白垩系、三叠系、二叠系 扇三角洲、三角洲、辫状河三角洲、河流 0.35~0.90 文献[15] 准噶尔 新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系 辫状河三角洲、扇三角洲 0.40~0.95 文献[16] 鄂尔多斯 晚三叠统、早二叠统、晚石炭统 河控浅水三角洲、网状河—浅水三角洲、曲流河—浅水海相三角洲 0.40~0.80 文献[17] 柴达木 新近系 分流砂坝型浅水三角洲、冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲 0.40~0.90 文献[18] 吐哈 侏罗系、下白垩系 辫状河浅水三角洲 0.50~0.65 文献[19] 南方地区 四川 晚三叠统 浅水三角洲、斜坡、浅滩 0.35~0.65 文献[20] 苏北 古近系、白垩系 扇三角洲、辫状河三角洲、三角洲 0.40~0.08 文献[21] 南襄 古近系、白垩系 扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲 0.35~0.80 文献[22] 江汉 白垩系 浅水三角洲、辫状河三角洲、冲积扇 0.40~0.80 文献[23] 三水 古近系、白垩系 辫状河三角洲、扇三角洲、冲积扇 0.50~0.70 文献[24] 海域 渤海 新近系 浅水三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲 0.40~0.70 文献[25] 东海 新生界 辫状河三角洲、冲积扇、滨海 0.40~0.65 文献[26⁃27] 珠江口 古近系 辫状河三角洲、扇三角洲、近岸水下扇 0.50~0.90 文献[28] 北部湾 古近系 辫状河三角洲、洪冲积扇、扇三角洲 0.40~0.70 文献[29] 琼东南 新近系、古近系 三角洲、斜坡扇、盆底扇、浅海沙坝、生物礁 0.40~0.85 文献[30⁃31] 莺歌海 新近系、古近系 滨浅海、浅海—半深海、三角洲、扇三角洲、盆底扇、陆坡扇 0.40~0.70 文献[32] Table 1. Major petroliferous reservoir facies type in China
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海拉尔盆地位于我国内蒙古自治区东北部的呼伦贝尔盟，盆地整体呈NE向展布，面积为4.4×104 km2。海拉尔盆地向西南方向与蒙古国塔木察格盆地相连，因其在地质上的统一性，二者可合称为“海—塔盆地”，总面积为7×104 km2[45]。海拉尔盆地作中新生代陆相裂谷盆地，由一系列小的断凹组成。盆地构造格局总体上呈两隆三拗的特征：由东向西顺次为呼和湖拗陷、巴彦山隆起、贝尔湖拗陷、嵯岗隆起、扎赉诺尔拗陷，且又细分为20个二级构造单元（图1）。海拉尔盆地基底由前中生界组成，沉积盖层自下而上为：下侏罗统东宫组，下白垩统阿尔公组、铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组、呼伦组，上白垩统青元岗组，古新统，上新统呼查山组，第四系，总厚度超过10 000 m。
Figure 1. Geographical location and comprehensive column chart of Hailaer Basin
大磨拐河组建组剖面位于内蒙古喜桂图旗（现为牙克石市）大磨拐河右岸的五九煤田，根据地层岩性垂向分布特点，大磨拐河组可划分为上下两个岩性段：下部称之为大磨拐河组一段（简称为大一段，K1d1），上部称之为大磨拐河组二段（简称为大二段，K1d2）。
大一段为湖盆断陷期的沉积产物。因沉积于较深水环境，沉积物以湖相泥岩为主，泥岩含量普遍介于30%~90%，可见双壳类与藻类化石、蕨类植物孢子等[46]，地层总厚度一般介于350~400 m。其电测曲线低平，偶有齿化。地震资料上，大一段底界面对应T22反射轴，该反射轴之下可见明显的削截，之上可见明显的上超，大一段与下伏南屯组为不整合接触关系（图2）。
Figure 2. Contrast profile of logging and seismic incorporation based on the Damoguaihe Formation stratigraphic framework in the Wuerxun Depression of Hailaer Basin (SE⁃NW)
大二段沉积环境为沼泽相、沼泽化湖相。沉积物以厚层黑灰色泥岩为主，泥岩含量可达70%，地层多段见煤层沉积，产双壳类、叶肢介、藻类、腹足类、孢粉等化石[46]。地层厚度一般介于140~560 m。大二段沉积范围大，在全区均有分布。自然伽马（GR）测井曲线为齿化箱型与漏斗型。地震资料上，大二段底界面对应T2c反射层，与下伏大一段整合接触。顶界面对应T2反射层，与上覆伊敏组整合接触。大二段在地震剖面上可见明显前积反射结构（图2），利用三维地震资料可对此前积反射进行等时追踪，从而识别出多期前积体，且不同期次前积体沉积范围与沉积位置均不相同。例如乌北次凹可识别出5期北东向依次进积的前积体，乌南—贝尔次凹可识别出8期南东向依次进积的前积体。不同期次前积体等时单元的砂岩均不太发育，砂地比值较低，录井岩性及取心资料统计表明砂地比不超过30%。
在海拉尔盆地油气勘探过程中，随着研究技术手段的革新以及研究资料的丰富，对大磨拐河组的沉积认识也在逐渐改变。在勘探初期，地质学家将大磨拐河组归属到中侏罗统，有学者认为大磨拐河组中上部为三角洲沉积，并根据河流及湖浪作用的相对强弱，可分为浪控三角洲和河控三角洲两种类型[47]；也有学者认为大磨拐河组在乌尔逊凹陷中部主要发育近岸水下扇，在凹陷边缘的缓坡浅水地带发育障壁砂坝，在深水斜坡地带发育斜坡沉积[48⁃49]。随着勘探的深入，前人对海拉尔盆地采集的植物化石进行对比分析后，认为其地层应归属于白垩系下统[50]。但对大磨拐河组沉积属性仍有不同意见：（1）有学者依据海拉尔盆地经历早期张裂、中期张扭、晚期反转的演化过程及明显的前积结构，认为大磨拐河组是盆地演化中期张扭作用阶段的产物，大二段为张扭作用下形成的吉尔伯特型三角洲[51]，但无法解释泥质沉积为主的成因。（2）也有学者认为这属于“卸车建造”沉积，由于走滑变形造成了湿润型冲积扇沉积相发生横向迁移，造成了不同期次扇体叠覆出现（图3），形成了前积的假象[52]。然而，笔者综合大磨拐河组岩性、粒度、沉积构造、垂向序列、生物化石种类、地层结构及分布等特征，研究发现其为泥质三角洲沉积。
Figure 3. Basin alluvial fan and source patterns of migration (after reference [34])
研究工作主要基于录井、测井、取心资料及覆盖贝尔凹陷和乌尔逊凹陷的三维地震资料（cdp间距为25 m）。在利用地震合成记录对钻穿大磨拐河组地层212口探井精细标定的基础上，编制了34条井震联合地层对比剖面，建立了研究区大磨拐河组的等时地层格架，并沿三维地震工区的主测线和联络测线方向，以4 cdp×4 cdp密度对三角洲内部各界面进行了追踪，对各等时沉积体分布进行了精细刻画，同时利用钻井资料对大磨拐河组地层的岩性、粒度、沉积构造、垂向序列和化石类型进行了分析，最后结合地震反射特征所体现的地层结构及分布规律对大磨拐河组的沉积性质进行了界定，并结合前人研究成果对海拉尔盆地大磨拐河组泥质三角洲的形成机理进行了探讨。
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如前所述，笔者认为海拉尔盆地白垩系的大磨拐河组为泥质三角洲沉积，其沉积特征方面的证据如下。
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根据录井资料及岩心资料分析，大磨拐河组岩石类型以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩与细砂岩为主，夹少量薄层砾岩，大二段多见薄煤层沉积，且未见化学岩沉积，同三角洲沉积物岩石类型单一，发育砂泥岩和煤层的岩性特征相符合（图4）。以盆地边部的乌22井为例，其大二段主要为粉砂质泥岩、泥岩夹粉砂岩沉积。在1 402~1 802 m深度段见薄层煤沉积。同时井震联合分析表明，尽管该井由于位于盆地边缘更加靠近物源区，但其前积层S25~S15也以泥质岩沉积为主，430 m厚的地层泥岩累计厚度为360 m，泥地比为84%（图4）。
Figure 4. Seismo⁃geological composite response column of well Wu22 in Wuerxun Depression, Hailaer Basin
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单井岩性垂向序列以复合旋回沉积为主。乌22井大二段中下部沉积以厚层灰黑色泥岩夹薄层灰色粉砂质泥岩为主，垂向上呈现反韵律，其中灰黑色泥岩的单层厚度可达50 m。乌22井大二段上部主要为粉砂质泥岩、泥岩和泥质粉砂岩、粉砂岩含少量细砂岩互层沉积，垂向上呈现出向上变细的正韵律，反韵律和块状韵律层很少出现，单层砂岩厚度大多介于0.5~1.5 m，少数在3.0 m左右（图4）。
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从贝40井大二段岩样的概率值累积曲线可看出，碎屑颗粒主要为悬浮总体和跳跃总体（图5）。悬浮总体占70%以上，跳跃总体不到30%，悬浮总体和跳跃总体之间存在过渡带，反映河流和波浪作用影响。此外，贝尔凹陷14口井大二段110个岩石样品粒度C-M图也反映出碎屑颗粒主要为均匀悬浮沉积，RS段数据点较多（图6）。其次为递变悬浮沉积，QR段数据点也有一定分布；而仅有少量数据点分布在PQ段，滚动组分沉积较少（图6）。
Figure 5. Grain⁃size distribution curve of K1d2 in Beier Depression (well B40, 1 522 m)
Figure 6. The C/M pattern of sediments transport based on deposits of K1d2 in Beier Depression
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通过对研究区大磨拐河组10余口取心井观察描述可知，本组岩石层理类型比较丰富，同时发育流水沉积作用及波浪改造作用所形成的层理构造。以凹陷边部的乌22井为例，既发育平行层理粉砂岩（图7a），反映流水沉积作用，又发育带有波状层理的泥质粉砂岩沉积（图7b），反映沉积物受到了波浪作用的改造。同时也见透镜状层理的砂泥交互沉积（图7c），反映了流水及波浪作用均较弱的沉积环境。
Figure 7. Core scanning photo of well Wu22 in Wuerxun Depression, Hailaer Basin
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大磨拐河组总体上具有既发育陆相生物化石，又发育湖相生物化石的特征。前人研究表明[53⁃55]，无论是钻孔取心资料，还是野外露头资料，既可见拟木贼、真蕨、银杏等陆相植物化石，又可见介形虫、藻类等湖相化石（图8）。
Figure 8. Outcrop rock specimens of Damoguahe Formation in Minduhe Depression, Hailaer Basin
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通过三维地震资料在大二段可识别出多期“S”型前积沉积体，如图2所示，T2a-4反射层和T2a-1反射层之间可见典型的“S”型前积反射结构，同相轴连续性较好，小角度叠瓦状前积展布。通过三维地震资料等时追踪可发现这些前积体在平面上呈现朵叶状，从凹陷边部向中间依次进积分布（图9）。总体上乌北次凹发育5期前积体，乌南—贝尔次凹发育8期前积体。乌北次凹前积体向北东方向进积，乌南—贝尔次凹前积体向南西方向进积。从这一点可以看出，海拉尔盆地大磨拐河组前积体的平面分布特征与斜坡带沉积的前积体分布是不同的，斜坡带不同期前积体多平行于坡折条带状展布[56⁃57]。
Figure 9. Stratal slice graph of K1d2 in Beier Depression
2.1. 岩性类别特征
2.2. 岩性垂向序列特征
2.3. 粒度分布特征
2.4. 层理类型特征
2.5. 生物化石种类特征
2.6. 地层结构及分布特征
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这种特殊泥质三角洲的沉积特征及形成机理是沉积学领域亟需解决的一个重要理论问题，国外关于泥质三角洲的研究也仅仅初现端倪，亚德里亚海大陆架的第四纪沉积是为数稀少的实例之一。该大陆架边缘晚更新世—全新世的沉积地层由5个区域不整合界面划分为4个三级层序（由新到老依次命名为层序1~层序4），每个三级层序内均发育带有前积结构的地层，并被钻孔所证实为泥质沉积，是一种新的三角洲类型[15]。目前对于这种特殊的泥质三角洲的形成机理存在两种观点：一种观点认为特殊的平流的水动力条件（向南流动的底托槽水流）是三角洲前积体富泥的主要原因[14]。La Croix et al.[42]认为加拿大阿尔伯塔省东南部圣托尼时代梅德辛帽段的泥质三角洲主要受蒙大纳北部河流提供的细粒物源和低梯度沉积环境控制。沉积早期水动力强、沿岸流发育时带走了砂岩等粗粒沉积，沉积晚期水动力变弱，细粒沉积物向盆地中央进积（图10a）。另一种观点认为强制性水退沉积条件下前积体中富砂部分被侵蚀掉，仅留下倾斜的低角度“S”形泥质增生体（图10b），从而形成泥质三角洲[15]。
Figure 10. Sedimentary mechanism of muddy deltas
笔者研究认为，海拉尔盆地大二段沉积期断裂活动趋于稳定，与此同时，盆地的东北部和西南部均发生了整体的倾斜和沉降。在构造演化的特定时期，海拉尔盆地没有强烈的断裂活动，从而抑制了粗碎屑物质的涌入，大致形成了广泛的NE—SW向水系，地表略有倾斜，但由于局部古地形抬升，盆地内可能出现了局部的SW—NE向水系。此外，大磨拐河组三角洲以泥岩为主的前积层与许多河流有联系，这些河流明显是低能量的蜿蜒河流，主要输送细粒沉积物。海拉尔盆地大磨拐河组泥质三角洲沉积时主要受物源及水动力条件控制。首先无论岩心资料还是露头资料，大磨拐河组均发现大量介形虫及叶肢介化石，表明大磨拐河组沉积时期处于温暖环境。同时，大磨拐河组地层多见薄煤层沉积，表明大磨拐河组沉积时期处于潮湿环境。其次，从地震剖面上见到的大型“S”型前积反射结构以及地震切片上三角洲平原部分所见的曲流河道影像同样印证了这一观点。图9a地震剖面上可以看到黑色虚线为图10b所展示的地层切片所对应垂向位置，切片切过了贝57井处的前积反射；从地层切片上可以清楚地看到平原区（贝53井东北）发育众多近南北向展布的条带型河道，切片上反映为黑色或白色的条带，河道有的弯曲不一，连续性好，错叠连片；前缘区（贝57井一线）可见清晰的河道分叉现象，切片上反映为白色分叉条带；而前三角洲区（贝41井西南）主要为泥质沉积，切片上为单一、光滑的灰色块区（图9b）。从几何角度看，大磨拐河组沉积物的高角度堆积符合吉尔伯特型三角洲体系。然而，沉积物的粒度要比吉尔伯特型三角洲前缘沉积物的粗粒堆积细得多。这表明沉积时该区水动力较弱，结合前积体分布特征认为其为点物源主导的分散进积沉积（图10c）。
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（1） 海拉尔盆地大磨拐河组的泥质三角洲沉积具有富泥贫砂特征，泥地比可达84%，以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等细粒岩为主，区别于正常三角洲沉积。在地震剖面上可识别出多期“S”型反射结构，前积层广泛发育，这表明不止粗粒的砂质可以形成沉积体，细粒物质也可以进行沉积。
（2） 海拉尔盆地大二段沉积时期，细粒物源供给为泥质三角洲形成提供必要条件和物质基础，而低能量、高弯曲度的曲流河、较弱的水动力条件是形成非典型吉尔伯特三角洲的泥质前积体的根本原因。
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