鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)延長(zhǎng)組中段沉積特征與沉積模式

郭德運(yùn)，郭艷琴，李文厚，張 惠，李克永

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069；2.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，西安 710065；3.延安大學(xué) 能源與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000)

白豹地區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的西南部，行政區(qū)劃隸屬于華池縣和吳旗縣，北抵吳旗，南越南梁，西達(dá)白馬，東至金鼎，面積約6 844 km2。

延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5沉積時(shí)期鄂爾多斯湖盆處于微陷期，但沉積格局及湖岸線與長(zhǎng)6期相近。北部發(fā)育的定邊—鹽池三角洲向南繼續(xù)延伸，直到吳旗南部。東部及東北部三角洲尤其安塞三角洲北部已大部分平原化，主要以分流河道沉積為主。延長(zhǎng)組長(zhǎng)3期，鹽池西部及西南部出現(xiàn)抬升，深湖沉積退縮到直羅—合水一帶以南的小范圍內(nèi)。此時(shí)東北物源再次加強(qiáng)，穿過(guò)吳旗向南直到華池地區(qū)，發(fā)育為吳旗—華池三角洲[1,2]。筆者對(duì)白豹地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)3—長(zhǎng)4+5沉積環(huán)境進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，本文主要用各種相標(biāo)志及測(cè)井相分析論述長(zhǎng)3—長(zhǎng)4+5沉積相特征。

1 地層發(fā)育簡(jiǎn)況

長(zhǎng)3油層組由上到下可劃分為3個(gè)四級(jí)沉積旋回，按其測(cè)井曲線特征和巖性變化可進(jìn)一步分為長(zhǎng)31、長(zhǎng)32和長(zhǎng)33三個(gè)小層，地層厚110～140 m。長(zhǎng)31厚度一般為25～35 m，為一套以砂巖為主的砂巖與泥質(zhì)粉砂巖及泥巖互層沉積;與長(zhǎng)2分界是長(zhǎng)31頂部發(fā)育的一套黑色泥巖，油層段底界為厚層塊狀砂巖。長(zhǎng)32以泥巖為主，中間夾薄層細(xì)砂巖或粉砂巖，上部泥巖含量高，向下砂質(zhì)沉積增多，地層厚35～45 m。 長(zhǎng)33厚50～60 m，是一套以砂巖為主的砂泥巖互層。

長(zhǎng)4+5地層主要由灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、黑色泥巖、深灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖組成，厚度為90～105 m。按巖性特征和測(cè)井曲線進(jìn)一步劃分出長(zhǎng)(4+5)1和長(zhǎng)(4+5)2兩個(gè)小層。長(zhǎng)(4+5)1厚42～55 m，巖性主要為黑色泥巖與灰色細(xì)砂巖互層，巖性變化較大，不同的井區(qū)穩(wěn)定性較差，在五蛟—華池地區(qū)主要發(fā)育泥巖沉積，而在白豹—南梁地區(qū)則以砂巖沉積為主。長(zhǎng)(4+5)2巖性為厚層粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾少量粉砂巖和細(xì)砂巖，厚度一般為40～50 m。

2 沉積相分析

2.1 巖石學(xué)特征

白豹地區(qū)長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)3砂巖顏色主要為灰色和灰綠色，泥巖為黑色或深灰色，無(wú)紅色和雜色泥巖，整體表現(xiàn)為水下還原條件的暗色沉積特征，表明無(wú)水上氧化條件和湖岸線過(guò)渡帶內(nèi)的沉積。砂質(zhì)沉積以細(xì)砂巖為主，其次為粉砂巖，細(xì)砂巖中常?？梢?jiàn)植物的枝干，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖中可見(jiàn)垂直蟲(chóng)孔和較多的植物碎片和植物莖葉，這些植物莖葉和植物碎片由河流搬運(yùn)作用帶來(lái)的，在泥巖中可見(jiàn)介形蟲(chóng)。這些都表明碎屑物沉積時(shí)處于水下環(huán)境。

2.2 湖泊沉積體系

研究區(qū)主要在西南角華池—五蛟一帶發(fā)育淺湖沉積，巖石類(lèi)型為灰黑色、深灰泥巖夾灰色粉砂巖、深灰色粉砂質(zhì)泥巖和灰色粉—細(xì)砂巖。自然伽馬曲線中高值，呈齒形，自然電位曲線近于平直(圖1)，發(fā)育的主要沉積構(gòu)造為變形層理和水平層理。

2.3 三角洲沉積體系

圖1 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長(zhǎng)(4+5)2沉積微相

研究區(qū)物源主要來(lái)自盆地北部和東北部[3-8]，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組在構(gòu)造條件穩(wěn)定的北部和東部主物源一側(cè)的三角洲主要為曲流河三角洲[9-12]。研究區(qū)長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)3期僅在西南角華池—五蛟一帶為濱淺湖沉積，其余地區(qū)均為曲流河三角洲沉積。通過(guò)巖心觀察、粒度分布資料、沉積構(gòu)造等相標(biāo)志的分析，認(rèn)為研究區(qū)主要是三角洲前緣沉積，由湖向河口方向分別發(fā)育前緣席狀砂、水下天然堤、分流間灣和水下分流河道4種沉積微相，其中水下分流河道微相作為骨架相在研究區(qū)十分發(fā)育(圖1)。

2.3.1 水下分流河道

圖2 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)3粒度概率累積曲線

水下分流河道巖石類(lèi)型主要包括灰色厚層狀細(xì)—粉砂巖和細(xì)砂巖，此外有少量泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖夾層，是三角洲平原分流河道的水下延伸。砂巖粒度具繼承性，分布特征主要為三段式，其中以跳躍總體發(fā)育為特征(圖2)。砂巖底部發(fā)育河床滯留沉積，常常體現(xiàn)為沖刷面和沖刷面附近的大量泥礫(圖版1)，砂巖中沉積構(gòu)造主要包括槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理和平行層理 (圖版2～4)。粉砂巖中沉積構(gòu)造主要發(fā)育沙紋層理、透鏡狀層理和水平層理，生物擾動(dòng)構(gòu)造可見(jiàn)垂直蟲(chóng)孔。水下分流河道進(jìn)入湖泊由于受湖水阻滯，水動(dòng)力條件減弱，攜帶的沉積物比三角洲平原水上分流河道粒級(jí)細(xì)，顏色深。砂巖種類(lèi)以長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑礦物中長(zhǎng)石含量為35%～45%，最高可達(dá)50%，石英含量為40%～50%，最高可達(dá)65%，巖屑及云母和其它為7%～15%，最高可達(dá)30%。分選中等—好，磨圓度較高，呈次棱角—次圓狀，以孔隙式膠結(jié)為主，少量接觸式和再生式膠結(jié)。水下分流河道砂體與河道砂體沉積特征類(lèi)似，平面上均呈鳥(niǎo)足狀或朵狀，向湖內(nèi)延伸時(shí)，將變薄、變寬，直到消失(圖1)。剖面上呈下凸上平的透鏡體，縱向上具有下粗上細(xì)的正旋回特點(diǎn)，單層砂由下至上呈正粒序，自然伽馬曲線為低值箱形、齒狀箱形，自然電位曲線呈鐘形(圖3 )。

2.3.2 分流間灣

是指水下分流河道之間的間灣區(qū)，與前三角洲開(kāi)闊湖區(qū)相通。巖性主要為厚層狀灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和灰色粉砂巖夾灰綠色、灰色細(xì)砂巖。粉砂巖和砂巖中發(fā)育沉積構(gòu)造，主要有變形層理、沙紋層理和水平層理，化石表現(xiàn)為垂直蟲(chóng)孔和碳屑(圖版5～7)，泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中發(fā)育化石，主要為植物碎片(圖版8)。間灣沉積自然伽馬曲線呈中高值齒形，自然電位曲線呈低平狀(圖3)。由于水下分流河道的不斷遷移擺動(dòng)，在單井剖面上間灣沉積與水下分流河道密切共生并反復(fù)疊置，形成特征沉積序列。

2.3.3 席狀砂

圖3 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)白210井長(zhǎng)3三角洲前緣沉積序列

經(jīng)湖浪改造后的河口壩和遠(yuǎn)砂壩沉積，沿岸側(cè)向堆積而成席狀砂，顯著特征就是砂體厚度較薄、砂質(zhì)較純以及砂體分布面積廣泛。研究區(qū)三角洲前緣席狀砂被泥巖所隔開(kāi)，由細(xì)砂巖和粉砂巖組成，自然伽馬曲線和自然電位曲線呈中等幅值的尖峰狀(圖4)。

2.3.4 水下天然堤

分布在水下分流河道的兩側(cè)，呈帶狀，主要由極細(xì)砂和粉砂組成，常夾泥質(zhì)薄層，泥質(zhì)沉積中含植物碎片，常見(jiàn)包卷層理、沙紋層理和水平層理等沉積構(gòu)造和蟲(chóng)孔生物擾動(dòng)構(gòu)造，自然電位曲線呈中—低幅齒狀。剖面上常與分流間灣泥巖和水下分流河道砂巖共生。

3 沉積相模式

3.1 三角洲沉積模式

圖4 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)午1井三角洲前緣席狀砂巖電特征

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組發(fā)育2種不同地層樣式的湖泊三角洲，一種是巨厚的深水盆地型三角洲，發(fā)育較完整的進(jìn)積序列；另一種是淺水臺(tái)地型三角洲，沉積厚度較薄且進(jìn)積序列不完整。深水型三角洲是在深盆背景上發(fā)育起來(lái)的，水下沉積厚度較大，有低密度濁流沉積和巨厚深水泥巖沉積，進(jìn)積相的序列保存較好。而淺水型三角洲常為后繼的河流強(qiáng)烈沖刷，水下沉積薄，且進(jìn)積序列不完整[13]。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)3期深湖沉積收縮到直羅—合水以南的小范圍內(nèi)[14]，白豹地區(qū)為淺湖，因此發(fā)育淺水型三角洲，顯著特征是河口砂壩沉積不發(fā)育，分流河道砂體為骨架沉積。由于河流改道，湖相或分流間灣泥巖之上常常直接疊置水下分流河道砂體，二者呈沖刷接觸，在河道底部發(fā)育沖刷面，常含泥礫等滯留沉積。

前三角洲與淺湖很難分開(kāi)，主要是一套深灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥巖夾薄層狀粉砂層。泥巖大多呈塊狀，少數(shù)具不清晰的水平紋理或較強(qiáng)的生物擾動(dòng)構(gòu)造，淡水動(dòng)物化石主要為介形蟲(chóng)。砂巖及粉砂巖基底截然，層面有浪成或流水波痕，內(nèi)部出現(xiàn)交錯(cuò)紋層。

3.2 三角洲體系的演化及沉積相模式

白豹地區(qū)發(fā)育高建設(shè)性的湖泊三角洲，骨架相為河道砂體。因?yàn)楹纳疃葒?yán)格控制著地層的樣式，所以隨著水深以及湖盆底形的變化，河流將建造出不同沉積樣式的三角洲體系。當(dāng)湖盆水淺、基底穩(wěn)定時(shí)，三角洲推進(jìn)快，主要形成分布廣、垂向序列不完整的淺水型三角洲，當(dāng)推進(jìn)到臺(tái)地邊緣深水區(qū)，淺水型三角洲逐漸演變?yōu)樯钏腿侵蕖?/p>

圖5 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)3三角洲沉積模式

延長(zhǎng)組是在印支運(yùn)動(dòng)之后在華北地臺(tái)上形成的鄂爾多斯盆地大型淡水湖盆中沉積的陸源碎屑巖系。在以張家灘頁(yè)巖為代表的長(zhǎng)7最大湖進(jìn)之后，河流注入盆地，沉積了一套巨厚的河流—湖泊沉積。當(dāng)時(shí)研究區(qū)位于陜北斜坡南部，屬淺湖環(huán)境，碎屑沉積物主要來(lái)自北東方向，主要為三角洲前緣亞相，其中水下分流河道微相從長(zhǎng)4+5到長(zhǎng)3期具有較好的繼承性，發(fā)育3～4條，此外有小范圍的淺湖沉積(圖5)。

4 結(jié)論

綜合各種相標(biāo)志，認(rèn)為研究區(qū)主要發(fā)育三角洲沉積體系和湖泊沉積體系，且在研究區(qū)的東北部主要為三角洲前緣亞相，僅在西南部有小范圍的淺湖亞相沉積。研究區(qū)主要發(fā)育淺水臺(tái)地形三角洲，缺乏完整進(jìn)積序列，其中河口壩不發(fā)育，水下分流河道是骨架相，由于水下分流河道的遷移擺動(dòng)和不同期次沉積的疊加，分流間灣泥質(zhì)沉積與水下分流河道砂體密切共生，在單井剖面上呈反復(fù)疊置的特征沉積序列，在平面上表現(xiàn)為水下分流河道被分流間灣所分隔的沉積特征。

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