銅川地區延長組長7細粒沉積巖分類及沉積環境

王 哲，王 豐，譚 維，劉宇薇

（延安大學石油工程與環境工程學院，陜西 延安 716000）

鄂爾多斯盆地三疊系延長組發育規模巨大的細粒沉積巖，其中的湖相泥頁巖不僅為中生界砂巖油藏提供油源，而且其自身也作為常規油氣研究的重要目標，并展現出巨大潛力[1]。延長組長7段沉積時期，鄂爾多斯盆地進入板塊碰撞拼接、幕式構造運動最活躍的時期，湖盆強烈擴張并達到最鼎盛時期，該期沉積格局發生重大變化，盆地快速沉降，同時也是細粒沉積巖發育的重要時期[2]。隨著頁巖油氣研究的深入，細粒沉積學也得到進一步的發展，然而研究多集中于對砂巖類儲集層的研究，涉及其精細分類等研究相對較少。因此本文主要通過對銅川地區瑤曲延長組長7剖面進行研究，對細粒沉積巖進行劃分，分析泥頁巖差異及沉積環境，為鄂爾多斯盆地非常規油氣的研究提供指導。

1 區域地質概況

鄂爾多斯盆地是中國第二大含油氣盆地，地處華北板塊西部，盆地內油氣資源豐富[3]。延長組作為盆地中生界最主要的油氣產層，為厚度達1000～1300m的河流—三角洲—湖泊沉積[4]。三疊系延長組長7段發育灰黑色、暗色泥巖、泥頁巖夾薄層細砂巖、粉砂巖[5]，具有發育時長，沉積次序完整，厚度大等特點。銅川地區位于盆地南部，野外地質調查表明延長組長7油層組發育深湖沉積，出現高密度碎屑流、濁流等，縱向非均質性強，標志層和沉積現象明顯（圖1b），易識別。湖泊中主要發育粉砂巖、火山碎屑巖、泥巖、頁巖、湖相碳酸鹽巖等細粒沉積巖，與細砂巖等形成復雜的巖性序列，為非常規油氣勘探的重要目標。

2 細粒沉積巖的分類

巖石的結構則是指巖石中礦物的結晶程度、大小和形狀，及其彼此間的組合方式等特征；巖石的構造則是指巖石中礦物的排列和填充方式及其空間分布的情況[6]。不同類型的巖石，由于它們生成的地質環境和條件的不同，就產生了各種不同的結構和構造。沉積巖的結構和構造為其分類提供重要依據，在細粒沉積巖的分類中，不同類別的細粒沉積巖在劃分時要有有明確的界線，不易產生混淆；各個名稱能直觀地反映巖石的特征；分類名稱具有較強的可操作性，分類方案也不宜太過復雜，綜合考慮可將細粒沉積巖劃分為以下幾類：

1）粉砂巖：銅川地區延長組長7段粉砂巖多呈灰色（圖1c）、灰綠色，結構穩定，軟泥質變形構造發育，常呈不規則塊狀和條帶狀混合出現，含有泥質碎屑和暗色泥巖條帶，粒徑在0.0039～0.0625mm且粉砂質含量大于50%；以石英為主，常常含有較多的白云母，鉀長石和斜長石含量較少，極少見到巖屑，黏土基質含量較高。據長石、石英、巖屑及雜基四組分含量可再細分為長石質粉砂巖、石英質粉砂巖等類型。以薄的水平層理和交錯層理多為常見，特別是出現沙紋包卷明顯（圖1e）。

2）黏土巖：頁巖和泥巖是最常見的黏土巖，研究區分布最為廣泛，頁巖有頁理，富含有機質，顏色常呈灰色和灰黑色，抗風化能力弱。泥巖較頁巖構造紋層不明顯，有機質含量較低，顏色以灰色（圖1d、g）、灰綠色為主，質地較松軟，固結程度較弱，重結晶作用不明顯。粒徑在0.0039～0.005mm且黏土礦物含量大于50%。主要由高嶺石、蒙脫石、水云母、綠泥石等礦物組成。遇水易軟化，易膨脹，以伊利石、綠泥石、有機質和碎屑等組分可將黏土巖細分為貧、中、富伊利石泥（頁）巖等。

3）火山碎屑巖：鄂爾多斯盆地銅川瑤曲長7剖面的火山碎屑巖以凝灰巖多為常見，常以淺黃色出現（圖1a、f），外表疏松多孔、粗糙，呈層狀產水，有時以泥包的形式出現，內部層理構造不明顯。據玻屑、晶屑、巖屑及正常沉積物四組分含量可將凝灰巖細化為玻屑凝灰巖、晶屑凝灰巖、巖屑凝灰巖等，分布較為普遍。

4） 碳酸鹽巖：碳酸鹽含量大于50%以上，常見的巖石類型是石灰巖和白云巖，是由方解石、白云石等碳酸鹽巖礦物組成，據方解石、白云石、有機質及碎屑（黏土）四組分礦物含量可細分貧、中、富有機質（含砂、砂質/含泥、泥質）灰巖、白云巖等。以灰色為主，主要由顆粒、泥晶、亮晶膠結物、生物格架、晶粒五種結構組分組成。深水沉積下的碳酸鹽巖一般以層狀，紋層狀，條帶狀，結核狀等形式產出，研究區可見明顯的結核狀灰巖及局部分布的泥灰巖，但仍為局部分布。

3 泥、頁巖的差異

圖1 銅川地區延長組長7段野外地質照片

銅川地區瑤曲剖面泥巖、頁巖分布廣泛，薄片觀察表明頁巖中有機質多呈紋層狀連續分布，而泥巖中有機質一般呈星點狀分散分布，或者與礦物層完全混合呈絮凝狀分布[7]。泥質巖粒度細，在巖心取樣或野外露頭調查過程中，粒度的變化通過肉眼很難識別，但受泥質、粉砂質和有機質等含量變化的影響，通過顏色的變化常常可以判斷泥質巖粒度的變化；此外，泥質巖中常含有一些泥質巖碎屑，泥質碎屑出現通常為粒度最粗的部分的直觀反映，此時也可通過泥質碎屑的變化進而判斷泥質巖的粒度變化。長7段油層砂泥巖呈互補式出現，泥巖集中分布在三角洲前緣、深湖－濁流相、半深湖相，而頁巖主要發育在深湖相、湖盆中央。研究區泥巖顏色較淺，有機質含量較低的重要原因在于受陸源供給影響，快速的物源供給和不穩定的地質活動不利于有機質的保存，盡管在深水環境當中仍會出現顏色較淺的泥巖，此類泥巖可見明顯的植物碎片。而頁巖存在頁理，富含有機質層段沿層理分布[8]，顏色以深灰色、灰黑色及暗色為主，礦物成分復雜，呈頁狀或片狀層理，與泥巖相比顏色較深，但還有部分頁巖顏色較淺，有機質含量低，局部為淺灰色，其主要形成于相對封閉的深湖環境，陸源碎屑物質供給不足，沉積速率較低，底棲生物不發育，季節性物源供給嚴重影響著有機質的含量，在有湖流或者濁流影響時，也能形成似波狀層理，有機質呈斷續分布，表明深湖區水體比較活躍，富含有機質的水體會被稀釋，此外水體的供給會造成不利于有機質保存的環境。因而頁巖的有機質含量也會像沉積韻律一樣的出現周期性變化，顏色上出現深淺交替現象。而在在陸源碎屑物質供給嚴重不足的深湖區，有機質分布較為分散，植物化石很少見，這種富含有機質頁巖一般形成于深度最大、最為安靜的水體中。

4 沉積環境

鄂爾多斯盆地銅川地區瑤曲剖面延長組長7油層組主要發育黑色—深黑色泥巖、油頁巖，深灰色粉細砂巖，并發育多種類型的變形構造，總體上呈現大段泥巖和薄層粉砂巖—砂巖交替出現的細粒沉積巖組合，頁巖發育厚度穩定，夾有濁積砂巖，有機質頁巖的厚度普遍大于10m，橫向發育穩定，整體上為深湖相的沉積環境。深水構造明顯，底棲生物發育，其中在長73期湖水最深，研究區發育大規模的泥巖、頁巖，發育薄層粉砂巖、細砂巖，此時期火山活動明顯，凝灰巖夾層頻率升高。長72期受到陸源供給明顯，出現粉砂巖、細砂巖夾層，火山活動仍很明顯。長73期湖水變淺，陸源供給明顯增強，厚層塊狀的細砂巖出現，細砂巖、粉砂巖變形明顯，但夾層的泥巖、頁巖仍以暗色為主，有機質含量較高。泥巖、頁巖中仍可見黃色凝灰質夾層，但分布頻率降低，但火山活動依然很強，塊狀細砂巖中夾有凝灰質包塊（圖1h），甚至出現大段的姜黃色、凝灰質含量很高的砂巖，表明較強的陸源供給使得凝灰巖分散分布。而大量的滑塌、變形構造也是構造運動較強的另一證據。

5 結論

1）銅川地區延長組長7段發育細粒沉積巖，分布較廣，類型較為復雜，可進一步細分為粉砂巖、黏土巖、火山碎屑巖和碳酸鹽巖。2）銅川地區延長組長7段泥巖、頁巖差異明顯，有機質含量與陸源供給有著重要關系，季節性陸源供給會造成頁巖顏色明顯變化。3）銅川地區延長組長7段發育深湖沉積，同期構造活動頻繁，長73期～長71期受陸源供給影響逐漸增強。