鄂爾多斯盆地東南部晚三疊世延長期沉積相及巖相古地理演化特征

范萌萌，卜 軍，曾家明，郭紹忠，李文厚

（1.西安科技大學地與環境學院，陜西西安 710054；2.中國石油長慶油田分公司第二采油廠；3.中國石油青海油田分公司采油一廠；4.中國石油長慶油田第二采油技術服務處；5.西北大學地質學系）

鄂爾多斯盆地東南部晚三疊世延長期沉積相及巖相古地理演化特征

范萌萌1，卜 軍2，曾家明3，郭紹忠4，李文厚5

（1.西安科技大學地與環境學院，陜西西安 710054；2.中國石油長慶油田分公司第二采油廠；3.中國石油青海油田分公司采油一廠；4.中國石油長慶油田第二采油技術服務處；5.西北大學地質學系）

鄂爾多斯盆地東南部是目前研究的一個重點區域，為了查明該地區延長期沉積相、巖相古地理的特征及演化規律，在大量鉆井、測井、野外露頭及巖心資料的基礎上，詳細分析了研究區延長期沉積相在平面及縱向上的分布特征和規律。研究表明，鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期的沉積代表著一個完整的陸相湖盆發育過程，研究區延長組發育三角洲相和湖泊相兩種沉積相，以淺湖和三角洲前緣為主，物源主要有東北和南部兩個方向，并總結出各沉積期的沉積相及巖相古地理特征，對有利區判斷及下一步勘探開發具有指導性意義。

鄂爾多斯盆地；延長組；沉積相；古地理；演化特征

鄂爾多斯盆地東南部的研究始于20世紀70年代，之后該地區的勘探開發曾一度停滯，2000年以后，各地油氣勘探的力度逐步加強，該區的勘探開發又被提上了議程。近年來的勘探證實，相對于安塞、延安等其他地區，盆地東南緣延長組巖性更細、物性更差，在深部長6－長8層位少見東北三角洲常發育的濁沸石溶蝕次生孔隙，為典型的特－超低滲儲層［1］。該區的特殊性使其油氣勘探一直未取得重大突破，為了打破這一瓶頸，急需對該地區開展古地理、古環境、古沉積等基礎研究，為尋找該區油氣勘探的突破點提供地質理論依據。

1 地質背景

鄂爾多斯盆地上三疊統延長組是我國陸相三疊系地層中出露最好、研究最早、發育比較齊全的層型剖面，是鄂爾多斯盆地內陸湖盆形成后的第一套生儲油巖系，也是研究區主要的勘探開發目的層系［2］，本次研究層位為延長組長10－長1油層組。研究區位于鄂爾多斯盆地東南部，北起甘泉，南至銅川，西起正寧，東至宜川，面積約2.9×104km2。

研究區內所鉆遇的地層由新到老有第四系、中侏羅統安定組、直羅組、延安組、下侏羅統富縣組、上三疊統延長組，缺失第三系和白堊系。研究區內延長組各油層組都存在后期剝蝕現象，大部分地區都是第四系直接不整合覆蓋在三疊系延長組之上，缺失侏羅系、白堊系、第三系地層。

2 沉積巖與沉積相特征

2.1 沉積巖特征

根據鉆井巖心及野外露頭的觀察，研究區目的層發育陸源碎屑巖，砂巖大多為灰色、褐色，可見薄層－厚層狀產出。泥頁巖顏色一般為灰、深灰、灰黑色，呈薄層－厚層狀產出，通常含一定量的粉砂質或砂質。鉆井巖心中不見水上氧化條件下的紅色沉積和湖岸線過渡帶內的雜色泥巖，整體表現為還原條件下的暗色特征，表明碎屑物沉積時基本處于水下弱還原－還原環境［3］。

研究區延長組以細砂巖、粉細砂巖和粉砂巖為主，極少量中砂巖及粗砂巖。砂巖類型以長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，長石占碎屑總量的10.0%～91.7%，平均48.5%；石英占碎屑總量的8.3%～73.5%，平均35.3%；巖屑占碎屑總量的0～54.6%，平均16.2%，其中以變質巖巖屑為主（0～33.1%，平均8.8%），巖漿巖巖屑次之（0～20.0%，平均4.0%），沉積巖巖屑最少（0～43.4%，平均3.4%）。云母占碎屑總量的0～50%，平均7.9%，成分成熟度低，指示了物源穩定的低能沉積環境。

本區砂巖粒度以0.10～0.25 mm粒級為主，顆粒磨圓較差，多為次棱角狀，膠結方式以孔隙式膠結最為多見，膠結物成分以鈣質為主［4］，碎屑顆粒分選情況不均一，從較好到較差均有出現，以中－好的分選為主，結構成熟度一般或較好［5－6］。根據區內若干口井的巖心觀察，沉積構造十分常見，尤其以各類層理構造和層面構造最為發育。

2.2 沉積相特征及剖面相分析

根據研究區各種沉積相標志的分析，結合野外剖面觀察及錄井資料等的綜合分析，認為研究區上三疊統延長組主要為湖泊和三角洲沉積相（表1）。

表1 研究區延長組沉積相分類

2.2.1 湖泊沉積相

（1）淺湖亞相：在研究區分布面積較廣，主要為淺湖泥和灘砂，常見水平層理和沙紋層理。泥巖中蟲孔發育，化石豐富，主要為碳化植物碎片、介形蟲、葉肢介、瓣鰓類、腹足類和方鱗魚鱗片等，有些地區發現過完整的魚類化石［7－8］。

（2）深湖亞相：巖性主要為深灰－灰黑色的厚層泥巖、頁巖和油頁巖，泥巖中含少量介形蟲、葉肢介、方鱗魚魚鱗等動物化石，植物碎屑少且細碎，可見水平層理。

（3）濁積扇：長7和長6沉積期，深湖沉積中發育規模不等的多期濁流沉積，可細分為坡移濁積扇和滑塌濁積扇［9］，鮑瑪序列可以完整或不完整出現，大多缺失沙紋層理及深湖泥巖段沉積，以底部粒序層理最厚，發育滑塌變形、槽模、火焰狀構造等。厚度較大的濁積巖砂體物性較好，可成為良好的儲層，具有較好的勘探價值。

2.2.2 三角洲沉積相

三角洲沉積相可以劃分為三角洲平原、三角洲前緣及前三角洲三個亞相。其中前三角洲沉積與湖相類似，在亞相劃分中常不作劃分。

（1）三角洲平原亞相：三角洲平原沉積按其沉積特征可以分為分流河道、天然堤、決口扇、河漫灘等，其中，以分流河道和河漫灘兩個微相最為重要。分流河道沉積形成的砂體是三角洲沉積體系中最粗的，呈向上變細的特征。多發育大型槽狀交錯層理和板狀交錯層理，底部常見沖刷面，沖刷面附近多見泥礫。河漫灘以泥巖、粉砂巖為主，植被發育時形成根土巖、煤層、碳質頁巖等，含有大量植物化石和蟲孔。

（2）三角洲前緣亞相：三角洲前緣亞相按其沉積特征可以分為水下分流河道、分流間灣、河口壩、席狀砂等，以水下分流河道和分流間灣兩個微相最為重要。①水下分流河道微相：以細砂、粉砂為主，砂體底部常可見沖刷面，下部一般呈塊狀，向上發育平行層理、槽狀交錯層理、砂紋層理等，總體上具有向上變細的粒度特征。垂直流向剖面上砂體呈透鏡狀，側向漸變為細粒沉積物，可見多期河道砂體疊加（圖1）［10－11］。②分流間灣微相：以深灰色泥質沉積為主，含少量粉砂和細砂。砂質沉積常作為泥巖夾層或呈薄透鏡狀，發育水平層理和透鏡層理。可見大量植物碎片、蟲孔、介形蟲、葉肢介、魚鱗等生物遺跡和化石。③河口壩和席狀砂微相：河口壩整體上呈反韻律層序，在鄂爾多斯盆地河口壩一般不發育。前緣席狀砂呈席狀或帶狀廣泛分布于三角洲緣（圖1），其砂質純、分選好。廣泛發育小型交錯層理。砂體向岸方向加厚，向水體方向減薄。

圖1 宜川地區長8露頭

2.2.3 剖面相分析

沉積相連井剖面分析是分析沉積相平面展布及垂向變化的有力手段之一，可以較為直觀地再現沉積相在空間和時間上的演化規律，反映巖相古地理各時期的格局及特征。

D2－ZF28－ZF27－FG1－ZF20連井剖面位于研究區中部，呈NE－SW向展布（圖2），根據前人研究資料可知，這一展布方向基本與物源方向一致。長10期資料較為缺乏，故不在本剖面中展示。長9期是一個以湖侵為主的時期，在本剖面上可見局部地區的淺湖沉積，淺湖泥自然電位曲線低平，具有高聲波時差、高自然伽馬和低電阻的特點。其它地區發育三角洲前緣沉積，前緣中的水下分流河道砂體自然電位及自然伽馬曲線呈現較高的幅值，呈鐘形或箱形，一般底部呈突變接觸，頂部呈漸變或突變接觸。長8期湖盆沉降速度減緩，在本剖面上主要表現為三角洲前緣沉積。長7期為鄂爾多斯盆地延長組最大湖泛期，湖盆達到最深，在本剖面上全部表現為深湖泥質沉積，局部發育濁積扇。長6期為湖盆穩定階段，為“湖退砂進”的三角洲沉積的主要建設期，在本剖面上，D2井和ZF28井長6期發育深湖沉積，其它井發育三角洲前緣沉積，其中，D2井的濁積扇十分發育，砂巖多為灰褐色，多有油跡顯示，為本區的良好儲層。長4＋5期為一次短暫的湖侵期，湖水又一次加深，在本剖面上反映為深湖及淺湖相沉積。長4＋5期之后，深湖沉積不復出現，剖面上以三角洲前緣沉積為主，到長2及長1期，ZF27、FG1和ZF20出現三角洲平原沉積，說明湖盆逐漸抬升、淤淺，湖水范圍收縮，三角洲平原沉積的分流河道砂體呈巨厚層，自然伽馬曲線為中高幅值，總體呈向上變低的趨勢，微齒狀，自然電位曲線多呈鐘形或箱型。河漫灘自然伽馬曲線為低幅值，呈齒狀，自然電位曲線低平。長1期沉積地層的頂端出現不同程度的剝蝕，說明地層后期剝蝕嚴重。分析剖面的總體特征，可以看出，D2井更靠近湖盆中央，ZF20井更靠近湖盆邊緣，即三角洲由東北部入湖，向西南方向推進，并逐步尖滅。局部厚層砂體連通性較好，有作為儲層的潛力。

圖2 研究區中部D2－ZF28－ZF27－FG1－ZF20延長組沉積相連井剖面

3 沉積相展布與巖相古地理演化

根據研究區內古水流、輕重礦物以及微量元素特征，認為本區延長組的物源來自東北和南部兩個方向，在此基礎上，根據研究區內200余口井的鉆井巖心資料以及野外14條露頭剖面的特征，繪制了本區延長組各油層組的巖相古地理圖，并討論其演化情況。

長10油層組沉積期，地形整體開始下沉，鄂爾多斯內陸湖盆已然形成，湖岸線位于甘泉西－富縣西－小寺莊－賀家灣－黃龍東一線，淺湖面積較小。東北部三角洲前緣呈大型的朵狀向湖內推進，受控于東北物源，是研究區的主要砂體，砂地比值33.1%～69.0%。南部來源的三角洲前緣砂體在旬邑以東地區進入研究區，沿職田鎮－正寧－王家大莊一線展布，可能受到研究區外西部三角洲前緣沉積的影響，砂地比值37.3%～58.0%（圖3）。

圖3 鄂爾多斯盆地東南部延長組長10巖相古地理

長9期是一個以湖侵為主的時期，湖岸線迅速向盆地邊緣推移，整個盆地南部為湖水所淹沒，東北部三角洲前緣基本上沿云巖－英旺－洛川－店頭展布，在前端呈朵狀尖滅，砂厚29.5～61.5 m，平均42.9 m，砂地比值34.8%～65.8%，平均48.8%。南部由于地層剝蝕，研究區內僅見三角洲前緣砂體的一部分，砂體向北推進，在王家大莊地區由于外來砂體的加入而呈朵狀展布，砂厚26.4～50.8 m，平均36.2 m，砂地比值32%～45%，平均38.4%（圖4）。

長8期仍是以湖侵為主，湖盆的規模繼續加大，但沉降速度減緩。來自東北部的三角洲前緣在向前推進的途中，于牛武、英旺、廂寺莊等處相互貫通，并在前端呈朵狀尖滅，砂厚23.3～81.2 m，平均39.1 m，砂地比值31.3%～70.7%，平均44.7%。其次有來自南部的二支砂體分別由旬邑地區和宜君地區進入研究區向北推進，呈現南北方向展布，砂厚24.3～34.1 m，平均28.1 m，砂地比值30.5%～42.1%，平均34.3%。此外在王家大莊地區可見外來河道的朵狀砂體前端（圖5）。

長7期湖盆發育達到鼎盛時期，與長8期相比，水體明顯加深，半深水－深水沉積廣布，盆地內濁積巖十分發育。淺水區內三角洲前緣沉積發育，并越過深湖線形成濁積扇，深水區分別存在來自東北和西南的濁積扇，并有零星點狀的濁積砂體分布（圖6）。東北部砂厚26.8～96.0m，平均44.2 m，砂地比31%～75.4%，平均43.7%，西南部砂厚31.8～70.6 m，平均40.6 m，砂地比30.6%～62.8%，平均37.8%。長7油層組底部發育“張家灘頁巖”，在部分深湖可厚達30余米，從而稱為鄂爾多斯盆地三疊系延長組最為重要的烴源巖層。

圖4 鄂爾多斯盆地東南部延長組長9巖相古地理

圖5 鄂爾多斯盆地東南部延長組長8巖相古地理

長6期為湖盆穩定階段，就整個盆地南部來講盆地由欠補償沉積逐漸轉為過補償沉積，湖盆逐漸填實、淤淺并向南收斂［2］。東北方向來源的三角洲前緣砂體相互貫穿聯通，共同向深湖推進，部分砂體前端進入深湖區形成濁積扇，砂厚33.4～135 m，平均60.6 m，砂地比30.4%～68.6%，平均47.8%。南部來源的濁積扇由廟灣和旬邑地區進入研究區，聯通后共同向北推進，并在塔兒灣地區與東北來源的濁積扇匯合，砂厚33.3～87 m，平均51 m，砂地比30%～72.5%，平均42.8%（圖7）。

長4＋5期為一次短暫的湖侵期，三角洲建設進程趨于減慢。本期的沉積作用與長6期相比明顯減弱，由于碎屑供應有限，淺水區的三角洲前緣沉積不如長6發育，深水區的濁積扇面積更是銳減，而相應的，湖泊內泥質沉積較為發育，鉆井巖心中可見大量厚層至純泥頁巖，這是鄂爾多斯盆地繼長7期之后又一次重要的烴源巖形成期。研究區東北部三角洲前緣規模較長6期略為縮減，砂厚36.4～75.7 m，平均46.5 m，砂地比31.5%～86.1%，平均48.2%。西南部濁積扇規模較長6期銳減，僅在職田鎮、廟灣和四郎廟地區有少量存在，砂厚26～40 m，平均33.5 m，砂地比21.7%～47.1%，平均39.5%（圖8）。

圖6 鄂爾多斯盆地東南部延長組長7巖相古地理

圖7 鄂爾多斯盆地東南部延長組長6巖相古地理

長3油層組沉積時，沉積作用再次加強，開始了全區又一次三角洲建設，湖盆開始逐步淤淺。研究區東北部發育大面積三角洲前緣朵體，砂厚30.6～80.2 m，平均51 m，砂地比30.1%～64.4%，平均41%。研究區南部地層后期剝蝕較為嚴重，僅在四郎廟地區見一小型三角洲前緣砂體，另外，研究區西緣可見一三角洲前緣砂體尖端出現，推測是西南物源的三角洲延伸至此，砂厚39.4～54 m，平均46.5 m，砂地比30.8%～48.6%，平均39.2%（圖9）。

圖8 鄂爾多斯盆地東南部延長組長4＋5巖相古地理

圖9 鄂爾多斯盆地東南部延長組長3巖相古地理

長2沉積期，地殼整體抬升，湖盆的收縮速度加劇，研究區東北部開始平原河流化，淺湖面積較長3期明顯縮減，東北部三角洲平原的分流河道沉積十分發育，三角洲前緣向西南最遠延伸至九峴、上畛子和店頭鎮附近，砂厚28.7～97.8 m，平均52.1 m，砂地比30.2%～72.5%，平均44%。研究區南部地層后期剝蝕更為嚴重，但三角洲前緣沉積較長3期發育，砂厚22.5～56.6 m，平均44 m，砂地比33.2%～48.0%，平均38.8%（圖10）。

長1油層組沉積時，盆地基底持續上升，全盆湖相范圍更加局限，全區普遍大面積沼澤化，發育三角洲平原、三角洲前緣和淺湖三個亞相。地層后期剝蝕嚴重，東北部發育三角洲平原沉積，湖盆逐漸消亡（圖11），之后印支運動使盆地整體抬升露出水面，從而結束了延長組的沉積史［12－13］。

4 結論

（1）鄂爾多斯盆地東南部研究區主要發育湖泊和三角洲沉積相，細分為濁積扇、深湖、淺湖、三角洲平原、三角洲前緣5類亞相。

圖10 鄂爾多斯盆地東南部延長組長2巖相古地理

圖11 鄂爾多斯盆地東南部延長組長1巖相古地理

（2）鄂爾多斯盆地東南部長7－長4＋5發育大量濁積巖，可見典型的鮑馬序列，濁積巖是油氣富集的良好儲集體。

（3）鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組的沉積代表著一個完整的陸相湖盆發育過程，在研究區內，延長組早期（長10－長8）以三角洲相和淺湖相為主，中期（長7－長4＋5）發育大面積的深湖相，有大量濁積巖，晚期（長3－長1）深湖相消失，淺湖面積逐漸縮小，出現三角洲平原沉積，盆地逐漸消亡。

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Southeast of Erdos basin is a key study area，in order to identify the sedimentary facies and litho－paleogeographic evolution during the deposition of the Yanchang formation in the late Triassic，based on large quantities of drilling，logging，field outcrop and core data，the plane and vertical characteristics and the law of sedimentary facies has been analyzed.The study showed that Ordos late Triassic in Yanchang formation sedimentary represented a complete lacustrine basin development process.The study area developed delta facies and lacustrine facies，which are mainly shallow lake and delta front，the material source distributed in the northeast and south direction.In the article，the deposition of sedimentary facies and paleogeography is summarized，which has guiding significance for the judgment of favorable area and the following exploration.

09Sedimentary facies and litho－paleogeographic evolution during the deposition of the Yanchang formation in the late Triassic in the southeast of Ordos basin

Fan Mengmeng et al（School of Geology and Environment，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an ，Shaanxi 710054）

Ordos basin；Yanchang formation；sedimentary facies；paleogeographic；evolution feature

TE111.3

A

1673－8217（2012）04－0009－06

2011－11－23；改回日期：2012－01－16

范萌萌，1984年生，2007年本科畢業于山東科技大學地質工程專業，2010年碩士畢業于西北大學地質系礦物學巖石學礦床學專業，目前從事巖礦、礦產普查與勘探研究。

國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）基金資助項目（2003CB214602）。

吳官生