鄂爾多斯盆地西南部山西組一段沉積展布研究

2013-01-06 11:28:46潘仁芳彭德堂咼詩陽長江大學地球科學學院油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室長江大學湖北武漢430100

長江大學學報(自科版) 2013年8期

龔宇，潘仁芳彭德堂，咼詩陽（長江大學地球科學學院油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室（長江大學），湖北武漢430100）

鄂爾多斯盆地是一個多構造體系、多旋回演化、多沉積類型的大型盆地［1］。盆地總體構造為南北走向，呈東緩西陡的不對稱箕狀向斜。盆地內發育一系列軸向近東西向的鼻狀隆起，區域斷裂構造微弱，構造運動以升降為主。根據盆地基底性質、地質演化歷史和構造特征，盆地內可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環坳陷和西緣逆沖帶6個構造單元。鄂爾多斯盆地西南部位于渭北隆起西段、伊陜斜坡和天環坳陷南部，具體范圍西線以涇源為界，東至耀縣，南以淳化、陜縣為界，北至吳起，面積約62500km2。

1 沉積相標志

1．1 巖石類型及組合

通過野外剖面觀察、鉆井巖心描述、室內顯微薄片鑒定，山西組一段（山一段）巖石類型以巖屑質石英砂巖為主，其次為石英砂巖，長石很少。顆粒以中粗粒、粗粒為主，局部達細礫級。粒徑為0．1～0．5mm，礫徑達2．0～4．5mm，分選較差，磨圓度為次棱-次圓狀，顆粒以點接觸和線接觸為主，膠結類型為接觸式-基底式膠結，其結構成熟度較低。砂巖成熟度較高，石英含量最高，平均含量為81．44%；其次是巖屑，平均含量為17．67%；長石含量最低，平均含量為0．89%；填隙物有伊利石、伊蒙混層、高嶺石及綠泥石，并有少量黃鐵礦、菱鐵礦、鐵方解石、硅質及凝灰質。

1．2 巖石粒度特征

沉積巖粒度特征是判別沉積相和解釋砂體沉積環境成因的標志之一，并能直接反映各砂體搬運和沉積時水動力強度和作用方式［2］。根據粒度資料分析，粒度概率曲線主要為兩段式、上拱三段式、四段式和多段式，且多以懸浮、跳躍總體為主，一般缺少滾動，表現出典型的三角洲前緣粒度曲線特征（見圖1）。

2 山一段主要沉積相類型

通過對17口井巖心的詳細觀察與描述，結合24口井測井相分析和6條聯井相剖面分析等，對鄂爾多斯盆地西南部山一段沉積特征進行綜合研究，共識別出3種相、5種亞相和10種微相。

2．1 曲流河相

曲流河相中邊灘微相的層理十分發育，以大、中型槽狀交錯層理和板狀交錯層理為主，在較細的沉積物中常出現各種中型交錯層理［3］。垂向上，一般自下而上由大型交錯層理逐漸變為小型交錯層理（見圖2）。

2．2 曲流河三角洲相

2．2．1 曲流河三角洲平原亞相

1）水上分流河道該微相沉積類似于辮狀河心灘沉積，在沉積過程中砂體頻繁側向遷移加積［4］。巖性較粗，常由礫巖、含礫砂巖及砂巖組成，其中主體巖性為含礫砂中、粗粒砂巖；單一砂體的最大厚度從0．2～2．5m不等；砂體中沉積構造發育，常見沖刷面構造、平行層理及大、中型槽狀交層理，而河道砂壩頻繁側向遷移加積形成的 “側積交錯層理”發育，側積交錯層理特征清楚。縱向上，通常可見河道砂體相互疊置成厚度巨大的砂體（見圖3）。

圖2 平涼三道溝沉積特征

圖3 淳探1井沉積特征

2）河漫灘該微相以泥質沉積為主，含少量砂質和粉砂質。巖性組合為雜色、紫紅色泥巖為主、其次為灰綠色粉砂質泥巖夾少量粉砂巖。泥巖中可見植物根莖化石及垂直蟲孔構造，發育水平層理，自然電位曲線幅度低而平緩（見圖3）。

3）水上天然堤該微相常出現于分流河道沉積上部，多由細砂巖和粉砂巖組成，遠離河床沉積物變細，泥質增多，常含炭屑，它是洪水溢出河床時形成的，發育流水沙紋層理和水平層理，少見植物碎片（見圖4）。

4）河漫沼澤（分流間洼地）該微相為水上分流河道間的局限環境，主要由黑色泥巖、炭質泥巖及泥炭層、根土巖組成，厚度較小，一般僅幾米厚，缺乏明顯層理，偶見紋層狀粉砂巖，富含保存完好的植物碎片，兩者在一定條件下可相互轉變。

2．2．2 曲流河三角洲前緣亞相

1）水下分流河道該微相為三角洲平原分流河道的水下延伸部分，主要由含礫粗砂巖、中粗粒砂巖、中粒砂巖所組成，其成分成熟度和結構成熟度較低，分選中等，次圓-次棱角狀，雜基含量為4%～10%，在沉積構造上具有底沖刷、粒序層理、平行層理、槽狀交錯層理等，在相序上與三角洲前緣河口壩、遠砂壩密切共生，粒度分布特征以跳躍總體發育為特征［5］，自然伽馬曲線表現為鐘形或齒狀鐘形或箱形（見圖5）。

圖4 鎮探2井沉積特征

圖5 陜322井沉積特征

2）河口砂壩該微相為河流注入湖泊后其攜帶的大量載荷快速堆積而形成，巖性以細砂巖和粉砂巖為主，中砂巖少見，沉積厚度以0．5～2m為主，少數可達4～5m。砂巖的分選、磨圓較好，沉積構造主要為板狀交錯層理、平行層理、楔狀交錯層理、浪成沙紋層理等，層面可見浪成波痕，剖面結構特征表現為向上變粗的反旋回。測井曲線上表現為漏斗狀或齒化漏斗狀，幅度自下而上由中幅變為高幅（見圖5）。

3）支流間灣該微相主要由泥巖、粉砂質泥巖組成，常見少量的粉砂巖或細砂巖，蟲孔發育。水平層理發育，見透鏡狀層理和浪成波痕。因此，該微相是水下分流河道之間低洼處的沉積（見圖5）。

2．3 湖泊相

湖泊相中濱湖亞相位于湖盆邊緣［6］，主要由砂巖、粉砂巖組成，亦見礫巖、泥巖，由于受拍岸浪和湖流對沉積物的沖洗改造，有時出露水面，氧化作用較強，砂巖顆粒分選磨圓好。常見楔狀層理、平行層理，其次為槽狀層理、板狀層理，還見干擾波痕、變形層理、泥巖撕裂碎片和干裂。

3 山一段沉積相平面展布和沉積相模式

3．1 山一段沉積相平面展布

山一段曲流河相分布于南部和西南部邊緣地帶，近物源區水系分別自南向北和自西南向北東主河道匯集，形成4條主水系，其中有2條大型水系，分別是平涼水系和淳化-旬邑水系。河道砂巖含量30%～40%，相帶北部邊緣大體以寧夏固原以南-甘肅鎮原-陜西長武-旬邑-耀縣南一線為界。曲流河三角洲平原亞相分布于寧夏固原-鎮探2井-鎮探1井-慶陽-寧探1井-旬探1井-耀縣石川河的一條弧形地帶，最寬處約60km，水上分流河道砂巖含量30%，河漫灘道分支現象明顯。曲流河三角洲前緣亞相分南北2個區帶。南部三角洲前緣亞相帶為平涼水系和淳化-旬邑水系控制，分別向北東和正北延伸展布。平涼水系控制的三角洲前緣呈典型的鳥足狀分布，表明河道控制作用強烈。淳化-旬邑水系控制的三角洲前緣呈朵狀展布，河控作用相對較弱（見圖6）。事實上，在位于其前緣的蓮1井區，砂巖發育典型向上變粗序列，為河口砂壩或遠砂壩沉積，相帶寬20～60km。北部三角洲前緣亞相帶受盆地北部物源的控制，由于離物源較遠，至研究區后河道顯得規模較小，多呈狹窄的彎曲水道時分時合，砂巖含量在30%左右，研究區北部為三角洲前緣亞相帶的近末端，不乏河口砂壩、遠砂壩的沉積。湖泊相分布于研究區西北部至東部，呈彎曲的帶狀，最寬處約120km，主要為淺湖或濱湖泥，在研究區西部發育濱淺湖砂壩沉積。

3．2 山一段沉積相模式

山一段沉積模式圖如圖7所示。從圖7可以看出，受南部和西南部物源的控制，自南、西南向北和北東向依次發育曲流河相、曲流河三角洲平原亞相、三角洲前緣亞相和淺湖亞相；在研究區北部，僅出現受北部陰山古陸源區控制的三角洲前緣亞相的一部分，由于搬運距離遠，河道進入該研究區規模變小，河道變窄。由于盆地內部構造穩定，基底僅呈整體升降運動，湖泊相區保持著淺湖環境，缺少半深湖-深湖環境。