淺水三角洲沉積體系與儲層巖石學(xué)特征
——以鄂爾多斯盆地西部地區(qū)山1—盒8 段為例

朱世發(fā)，崔航，陳嘉豪，駱高俊，王文禹，楊祎，施翌

1.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249

2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

3.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢 430074

4.長慶油田公司第八采油廠，西安 710200

0 引言

廣泛分布的淺水三角洲砂體作為巖性和非常規(guī)油氣藏勘探的重要目標(biāo)，為大面積高豐度常規(guī)和非常規(guī)油氣聚集提供了良好的條件，油氣勘探意義重大[1-3]。淺水三角洲通常是指在水體較淺，構(gòu)造相對穩(wěn)定的臺地、陸表?；虻匦纹骄?、基底緩慢沉降、處于坳陷期或斷陷末期的大型湖盆內(nèi)，在物源供給充足時形成的一種特殊類型三角洲[4-6]。與傳統(tǒng)三角洲相比，淺水三角洲的構(gòu)造背景為穩(wěn)定沉降、盆底地形平緩、坡度較小，有著湖平面頻繁升降旋回變化、河流能量強(qiáng)、長距離供源、氣候周期變化、三角洲大面積分布等特點[6]；而同傳統(tǒng)三角洲一樣，淺水三角洲儲蓋組合良好，油氣成藏條件優(yōu)越。目前在國內(nèi)外多個沉積盆地中均發(fā)現(xiàn)淺水三角洲沉積，例如在希臘科林斯灣的湖相Valimi 組發(fā)現(xiàn)了高可容納空間下形成的淺水三角洲沉積體[7]，在英吉利海峽地區(qū)的下寒武統(tǒng)發(fā)育河流—淺水三角洲沉積體系[8]。國內(nèi)淺水三角洲的研究主要集中在松遼盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地及現(xiàn)代湖泊鄱陽湖和洞庭湖中[9-22]。在上述盆地內(nèi)淺水三角洲的常規(guī)和非常規(guī)儲層中均發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源，表明淺水三角洲砂體具有良好的勘探潛力，成為沉積研究和油氣勘探的重點領(lǐng)域[23]。

近年來，隨著沉積盆地研究逐漸深入，源—匯體系逐漸成為了關(guān)注的熱點[24-26]。剝蝕地貌和沉積地貌之間被沉積物輸送路徑聯(lián)系在一起，即物源區(qū)遭受風(fēng)化剝蝕產(chǎn)生的碎屑沉積物經(jīng)沉積物搬運路徑，于沉積區(qū)卸載，構(gòu)成完整的源—匯系統(tǒng)[27-30]。前人研究認(rèn)為鄂爾多斯盆地山西組和石盒子組沉積期存在南北兩個方向物源[31-32]，但研究工作主要以蘇里格地區(qū)為主[33-34]，且對不同物源沉積體系及相應(yīng)的巖石學(xué)特征對比缺少系統(tǒng)研究。因此本文在源—匯體系框架下，將系統(tǒng)對比分析鄂爾多斯盆地西部地區(qū)上古生界山1—盒8 段沉積時期南北不同物源的母巖特征，探討天環(huán)北段和隴東地區(qū)坳陷湖盆緩坡淺水三角洲沉積充填、砂體展布與巖石學(xué)特征，為后續(xù)優(yōu)質(zhì)儲層分布預(yù)測和致密砂巖油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)，以期對相似地質(zhì)背景下淺水三角洲沉積[35]和儲層研究提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地北緣陰山，南至秦嶺，東抵呂梁山，西達(dá)騰格里沙漠，行政區(qū)域上橫跨陜、甘、寧、蒙、晉5 省區(qū)。盆地分為6 個構(gòu)造單元：陜北斜坡、渭北隆起、伊盟隆起、晉西撓褶帶、西緣逆沖帶和天環(huán)坳陷[36]。研究區(qū)包括天環(huán)坳陷北段（含蘇里格西區(qū)）和隴東地區(qū)（圖1）。天環(huán)北段位于鄂爾多斯盆地西北部，構(gòu)造單元位于天環(huán)坳陷北部，該區(qū)東臨蘇里格大氣田，油氣勘探潛力較大[37]。隴東地區(qū)則位于鄂爾多斯盆地西南部，整體位于伊陜斜坡西部地區(qū)，北部與天環(huán)北段相連[32]。研究區(qū)晚古生代地層為一套海陸過渡相的碎屑巖系，總沉積巖厚度在700 m 左右。自下而上依次發(fā)育石炭系的本溪組，二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組及石千峰組，其中本溪組、太原組及山西組的煤系烴源巖為上覆地層持續(xù)供烴[34]。本文研究目的層段為該區(qū)主力產(chǎn)油氣層段山西組山1 段和下石盒子組盒8段。

前人研究認(rèn)為鄂爾多斯盆地二疊紀(jì)的沉積環(huán)境較為溫暖潮濕，且沉積水深在20 m 左右[6,11]。研究區(qū)地形坡度較為平緩，不發(fā)育大型斷層，構(gòu)造穩(wěn)定，較強(qiáng)的水動力條件可攜帶大量沉積物，為研究區(qū)淺水三角洲沉積提供了有利條件[34-35]。研究區(qū)上古生界山1—盒8 段儲層埋深大（集中在3 500～4 500 m）、儲層致密（平均孔隙度<7%，平均滲透率<0.5×10-3μm2）、微觀孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙類型多樣[36-37]。油氣勘探實踐表明，研究區(qū)北部山1—盒8段致密砂巖氣富集，南部致密砂巖油勘探效果好。

2 樣品與分析方法

為了明確研究區(qū)南北部儲層差異的成因，本次研究開展了系統(tǒng)的巖相學(xué)觀察、礦物統(tǒng)計、地化結(jié)果分析和鉆測井資料分析。所有實驗共涉及天環(huán)北段鉆井94口，井深介于1 710.35 ～4 468.50 m；涉及隴東地區(qū)鉆井23 口，井深介于3 424.37～4 840.58 m。所有巖石薄片觀察照片拍攝均使用中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室奧林巴斯BX15型偏光顯微鏡。121 塊砂巖樣品重礦物測試分析數(shù)據(jù)均由長慶油田提供。天環(huán)北段巖石主微量與稀土元素分析由中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院天然氣成藏與開發(fā)實驗室ICP-MS ELEMENT 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成，共計樣品點25個；隴東地區(qū)巖石主微量與稀土元素分析由長慶油田提供，共計樣品點32個。本次研究針對天環(huán)北段與隴東地區(qū)各取一組鋯石樣品，其中天環(huán)北段鋯石樣品由長慶油田提供，隴東地區(qū)鋯石樣品為前人資料收集結(jié)果[31-32]。

3 沉積物源背景

3.1 源區(qū)母巖性質(zhì)

在沉積物搬運的過程中，不穩(wěn)定礦物會逐漸風(fēng)化，而部分重礦物因其較強(qiáng)的穩(wěn)定性，通常能較好的保存母巖的信息，因此可以通過研究穩(wěn)定重礦物類型與重礦物組合判斷源區(qū)母巖性質(zhì)[31,37-38]。對研究區(qū)山1—盒8段的重礦物含量與組合進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，沉積物中共檢測重礦物11 種，天環(huán)北段與隴東地區(qū)的重礦物組合稍有差別（圖2），其中天環(huán)北段樣品以鋯石與白鈦礦為主，兩者共占75.9%，重礦物組合為鋯石+白鈦礦+電氣石+石榴石+金紅石+磁鈦礦+簾石；隴東地區(qū)樣品同樣以鋯石與白鈦礦為主，兩者共占57.0%，次為電氣石、石榴石與赤褐鐵礦，三者平均含量為27.3%，此外還有少量的金紅石、銳鈦礦、重晶石以及黃鐵礦。

南北研究區(qū)均有著鋯石、白鈦礦與電氣石為主的重礦物組合特征，這些礦物是典型酸性巖漿巖的產(chǎn)物，這反映源區(qū)母巖可能為區(qū)域性大規(guī)模出露的酸性巖漿巖（如花崗巖等）。有所不同的是，天環(huán)北段可見少量的簾石，其多為基性巖漿巖動力變質(zhì)的產(chǎn)物，因此推測北部研究區(qū)有變質(zhì)巖物源供給；而隴東地區(qū)重礦物中存在少量的典型中基性巖漿巖產(chǎn)物——赤褐鐵礦與銳鈦礦，這可能指示著南部研究區(qū)有中基性巖漿巖的物源供給。從重礦物顆粒特征來看，南北研究區(qū)有著極為相似的特征：鋯石晶型較好，為短柱狀且部分磨圓，石榴石無色且存在階梯狀或貝殼狀斷口，白鈦礦以粒狀為主，而不穩(wěn)定重礦物的晶型相對較差。天環(huán)北段與隴東地區(qū)重礦物特征的相似性指示著兩者搬運距離可能比較接近，均來自于中—遠(yuǎn)距離河流搬運區(qū)。

圖1 鄂爾多斯盆地研究區(qū)位置圖與地層柱狀圖Fig.1 Location map and stratigraphic units of the study area in the Ordos Basin

圖2 隴東地區(qū)與天環(huán)北段山1—盒8 段重礦物相對含量Fig.2 Relative content of heavy minerals from the Shan-1 and He-8 Members in the Longdong area and northern Tianhuan Depression

為了進(jìn)一步揭示母巖的屬性，利用Allègreet al.[39]提出的La/Yb-REE 判別圖解（圖3）對碎屑巖樣品原始屬性進(jìn)行分析。由圖可見，天環(huán)北段與隴東地區(qū)山1—盒8段樣品點的位置較為集中，圖解中投點多位于花崗巖、堿性玄武巖和沉積巖的重疊區(qū)域，其中天環(huán)北段樣品更偏向于沉積巖源巖，而隴東地區(qū)更偏向于花崗巖源巖。

3.2 源區(qū)構(gòu)造背景

沉積盆地內(nèi)沉積物的碎屑組分和結(jié)構(gòu)特征與物源區(qū)的大地構(gòu)造性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境有著密切聯(lián)系。通過天環(huán)北段的薄片數(shù)據(jù)統(tǒng)計（n=568），結(jié)合Dickinsonet al.[40]的Qt-F-L 與Qm-F-Lt 三角圖解，發(fā)現(xiàn)樣品點主要落在再旋回造山帶物源區(qū)，僅少部分樣品落在大陸塊物源區(qū)（圖4），通過石英的晶型來看，天環(huán)北段石英晶型以單晶石英為主，多晶石英相對較低，這表明沉積物可能主要來自于相對穩(wěn)定成熟的物源區(qū)。在隴東地區(qū)Qt-F-L與Qm-F-Lt圖解中，與天環(huán)北段相似，樣品點分布更為集中，基本全部落入再旋回造山帶物源區(qū)。由此可見，天環(huán)北段與隴東地區(qū)山1—盒8段源區(qū)的構(gòu)造背景較為相似，均與再旋回造山帶物源區(qū)密切相關(guān)。

圖3 天環(huán)北段與隴東地區(qū)山1—盒8 段La/Yb-REE 圖解Fig.3 LA/Yb-REE of the Shan-1 and He-8 Members in the northern Tianhuan Depression and the Longdong area

3.3 稀土元素和年代學(xué)分析

3.3.1 稀土元素與物源分析

由于沉積物在風(fēng)化、搬運、成巖蝕變過程中對稀土元素含量的影響較弱，所以稀土元素的含量主要取決于源區(qū)母巖中稀土元素的含量，因此通常利用稀土元素分析物源[31-32]。統(tǒng)計分析研究區(qū)及周緣樣品的稀土元素含量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行球粒隕石稀土元素平均值的標(biāo)準(zhǔn)化，繪制出稀土元素配分模式圖（圖5）。隴東地區(qū)的稀土元素配分模式（圖5a）與北秦嶺地區(qū)（圖5b）太白片麻巖、斜峪關(guān)片麻狀花崗巖以及太白—綠泥陽起片巖具有較好的對比性，表現(xiàn)為Eu 處出現(xiàn)“凹”谷，中等程度的負(fù)Eu 異常，整體為LREE 相對富集、HREE 相對虧損的右傾型曲線但變化相對平緩，因此推測隴東地區(qū)物源主要來自于北秦嶺地區(qū)太古界、元古界花崗巖和變質(zhì)巖。

天環(huán)北段樣品總體分為兩種類型，其中第一類樣品（樣品2、5、8）呈現(xiàn)出嚴(yán)重的Eu 元素負(fù)異常特征，且重稀土元素虧損相對于隴東地區(qū)更為明顯，曲線變化相對陡峭，此類樣品與隴東地區(qū)樣品呈現(xiàn)出整體相似但細(xì)節(jié)不同的特點，通過曲線形態(tài)對比（圖5c）認(rèn)為其與盆地西北部阿拉善古陸（圖5d）細(xì)中粒石英砂巖與不等粒石英砂巖具有較好的對比性。與其他樣品不同的是，第二類樣品（樣品1、3、4、6、7）并沒有明顯的負(fù)Eu 異常，表現(xiàn)為LREE 相對富集、HREE相對虧損的右傾型曲線，對比認(rèn)為其與盆地北緣古陸片麻巖與石榴石淺粒巖曲線形態(tài)相似。綜合認(rèn)為天環(huán)北段樣品均來自于盆地西北部的阿爾善地區(qū)沉積巖與變質(zhì)巖源巖。

3.3.2 鋯石定年與物源分析

本次研究針對天環(huán)北段惠探1 井樣品做鋯石U-Pb 測年分析，并收集了隴東地區(qū)鎮(zhèn)探2 井的U-Pb測年分析結(jié)果。其中天環(huán)北段的碎屑鋯石共測點92 個，年齡測定結(jié)果顯示鋯石年齡具有3 個明顯的峰，分別 為658～280 Ma、2 256～1 680 Ma、2 734～2 350 Ma（圖6），其中年齡值介于658～280 Ma的鋯石顆粒有39個，占據(jù)總數(shù)的42.4%，而其他鋯石年齡分布并不集中，結(jié)合前文對源區(qū)分析，認(rèn)為天環(huán)北段山1—盒8段物源主要來自于阿爾善地區(qū)太古代、元古代的巖漿巖與變質(zhì)巖以及加里東—海西時期巖漿巖。隴東地區(qū)的碎屑鋯石共測點84 個，年齡測定結(jié)果顯示鋯石年齡具有3 個明顯的峰，分別為450～300 Ma、2 100～1 700 Ma、2 500～2 300 Ma（圖6），其中年齡值介于2 100～1 700 Ma 的鋯石顆粒有40 個，占據(jù)總數(shù)的47.62%，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及盆地周緣基巖的形成時代認(rèn)為物源主要為北秦嶺下元古界秦嶺群的深變質(zhì)巖系，還有部分中上元古界區(qū)域變質(zhì)巖與加里東—海西時期巖漿巖[32]。

4 沉積充填和砂體展布

4.1 沉積相時空展布規(guī)律

前人[41-42]研究認(rèn)為，在山1 段沉積時期湖平面相對較高，沉積物供給較少，氣候溫暖濕潤且水動力條件較弱，發(fā)育曲流河三角洲；而在盒8 段沉積時期，由于受到基準(zhǔn)面快速下降、氣候寒冷干燥與地層坡度增大的影響，沉積物供給速率提高，因此岸線不斷向三角洲前緣方向推進(jìn)，且河道的分叉與合并更為頻繁，主要發(fā)育辮狀河三角洲。兩個層段水下分支河道砂體都是最主要的砂體類型，巖性為粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖，發(fā)育平行層理、楔狀交錯層理、波狀交錯層理等，底部具沖刷面，可含泥礫（圖7）。橫切物源方向的剖面上，水下分支河道砂體通常呈孤立狀，被支流間灣分割開，河道砂體厚度變化較大，較薄的單期砂體僅為2 m 左右，而主河道砂體多期疊置，最厚可達(dá)20 m（圖8～10）。隴東地區(qū)盒8 段沉積時期，湖岸線向北遷移，三角洲平原廣泛發(fā)育（圖10）。順物源方向的剖面上，靠近岸線的水下分支河道砂體較厚；遠(yuǎn)離岸線的單期砂體厚度較薄（圖9，11）。整體上，水下分支河道合并分岔明顯，支流間灣廣泛分布，含砂率較低；砂體通常延伸較遠(yuǎn)，部分主河道疊置砂體延伸長度可達(dá)幾十千米（圖12）。

圖4 天環(huán)北段與隴東地區(qū)山1—盒8 段砂巖碎屑成分Dickinson 三角圖解（a）天環(huán)北段Qt-F-L圖解；（b）隴東地區(qū)Qt-F-L圖解；（c）天環(huán)北段Qm-F-Lt圖解；（d）隴東地圖Qm-F-Lt圖解；Qt：石英顆粒總數(shù)（Qm+Qp）；Qm：單晶石英；Qp：多晶石英碎屑（包括燧石）；F：長石總數(shù)；Lt：多晶質(zhì)巖屑（L+Qp）；L：不穩(wěn)定巖屑（Lv+Ls）；Lv：火山巖屑（火山巖、變火山巖、淺成巖）；Ls：沉積巖和變質(zhì)巖巖屑（燧石和硅化灰?guī)r除外）Fig.4 Dickinson triangle diagram of the Shan-1 and He-8 Members sandstones in the northern Tianhuan Depression and the Longdong area

多井對比和稀土元素配分模式分析表明，受盆地西北部阿拉善古陸物源影響，山1—盒8段三角洲進(jìn)積至隴東地區(qū)北部；南部北秦嶺地區(qū)物源影響隴東地區(qū)中南部三角洲沉積。南北物源形成的三角洲在研究區(qū)中部環(huán)縣東南一帶交匯混合。由于河道的遷移與疊置，天環(huán)北段山1段曲流河三角洲河道砂體呈片狀分布。隴東地區(qū)曲流河三角洲平原亞相分布于鎮(zhèn)原—寧縣—正寧以南，三角洲前緣水下分流河道分岔明顯，整體呈北東—南西方向向湖區(qū)延伸（圖12）。盒8 段沉積時期，古湖泊可能萎縮或沉積中心向東遷移，研究區(qū)內(nèi)淺水辮狀河三角洲平原面積擴(kuò)大。隴東地區(qū)辮狀河三角洲平原河道分岔明顯，可識別5 條古水系，大致呈北東—南西向延伸，水下分流河道可延伸至環(huán)縣—慶城—華池—蓮花寺一帶（圖12）。

4.2 砂體垂向疊置關(guān)系

淺水三角洲水下分支河道的分岔和頻繁擺動會導(dǎo)致砂體的寬度、厚度等發(fā)生明顯變化。砂體的疊置關(guān)系能夠有效地反映砂體形成時期的水動力特征、物源、沉積物的供給速率及沉積相垂向演化。依據(jù)鉆井巖芯觀察、測井資料解釋結(jié)果、砂體形態(tài)等要素對砂體疊置關(guān)系進(jìn)行分類，研究區(qū)山1—盒8段的砂體疊置關(guān)系可劃分為四類：孤立型、垂向疊置型、側(cè)向切疊型與水平橋接型，以孤立型與垂向疊置型為主，兩者占比約70%。孤立型單期砂體厚度介于1～2.5 m，總厚度一般介于3～5 m，各孤立型砂體之間不連通；而垂向疊置型單層砂體厚度較小，但縱向上各砂體之間相互連通，疊加厚度最大可達(dá)15～20 m；側(cè)向切疊型砂體之間左右擺列且相互存在重疊，單砂體厚度較小，且相互連通；而水平橋接型砂體之間同樣為左右排列，但相互之間并不存在重疊，近相互接觸，因此連通性較弱。

圖5 研究區(qū)及周緣山1—盒8 段稀土元素配分模式圖（a）隴東地區(qū)樣品；（b）盆地南緣古陸樣品（北秦嶺）；（c）天環(huán)北段樣品；（d）盆地北緣古陸樣品（阿拉善）Fig.5 Distribution pattern of REEs from the Shan-1 and He-8 Members in the study area and its periphery

圖6 天環(huán)北段與隴東地區(qū)山1—盒8 段代表性樣品鋯石年齡分布圖(a）天環(huán)北段，惠探1井；（b）隴東地區(qū)，鎮(zhèn)探2井[32]Fig.6 Zircon age distribution from representative samples of the Shan-1 and He-8 Members in the study area

5 致密砂巖巖石學(xué)特征

5.1 巖礦特征

研究區(qū)山1—盒8 段淺水三角洲砂巖碎屑成分中石英含量較高，長石含量極低，巖屑含量變化大。成分三角圖顯示（圖13），主要的砂巖類型為巖屑質(zhì)石英砂巖、石英砂巖與巖屑砂巖，且?guī)r屑的類型以石英巖巖屑為主，含少量火山巖巖屑，不穩(wěn)定的巖屑（如片巖等）在長距離搬運和強(qiáng)水動力作用下風(fēng)化殆盡。天環(huán)北段砂巖粒度以中—粗粒為主，含少量細(xì)粒及巨粒砂巖，分選中等，圓度以次棱角狀為主。隴東地區(qū)砂巖粒度以中—中粗粒為主，分選差—中等，圓度以次棱角狀—次圓狀為主。

圖7 研究區(qū)山1—盒8 段三角洲前緣水下分支河道砂體巖芯特征（a）交錯層理中砂巖，蘇310井，4 128.36 m；（b）低角度楔狀交錯層理中砂巖，蘇258井，4 083 m；（c）低角度楔狀交錯層理粗砂巖，蘇338井，3 809.4 m；（d）平行層理中細(xì)砂巖，蘇178井，3 650 m；（e）楔狀交錯層理粗砂巖，合探1井，3 636.3 m；（f）河道正韻律，細(xì)砂向下過渡為中砂巖，底為含礫粗砂巖，隴14井，3 904.8 m；（g）平行層理中砂巖，蓮54井，3 940.8 m；（h）平行層理細(xì)砂巖，合探1井，3 635.3 mFig.7 Core characteristics of underwater branch channel sand bodies in the delta front from the Shan-1 and He-8 Members in the study area

圖8 天環(huán)北段山1—盒8 段切物源方向沉積微相連井對比圖Fig.8 Sedimentary microfacies in the vertical provenance direction of the Shan-1 and He-8 Members in the northern Tianhuan Depression

整體上，天環(huán)北段和隴東地區(qū)山1段與盒8段砂巖的成分特征比較接近，巖性都以巖屑質(zhì)石英砂巖為主，而天環(huán)北段石英砂巖占比相對較高，但兩個研究區(qū)不同層段的巖石組分幾乎沒有差別；從巖石結(jié)構(gòu)上來看，南北研究區(qū)整體處于中—差的結(jié)構(gòu)成熟度，且盒8 段砂巖結(jié)構(gòu)成熟度略微好于山1 段砂巖，但差距較小。因此，兩個研究區(qū)的巖石學(xué)特征具有很強(qiáng)的相似性，具有可對比性。

5.2 成巖作用特征

圖9 天環(huán)北段山1—盒8 段順物源方向沉積微相連井對比圖Fig.9 Sedimentary microfacies in the parallel provenance direction of the Shan-1 and He-8 Members in the northern Tianhuan Depression

圖10 隴東地區(qū)山1—盒8 段切物源方向沉積微相連井對比圖Fig.10 Sedimentary microfacies in the vertical provenance direction of the Shan-1 and He-8 Members in the Longdong area

淺水三角洲前緣沉積中砂泥巖交互，埋藏過程中砂泥成巖物質(zhì)交換頻繁，砂巖成巖改造強(qiáng)烈，水—巖反應(yīng)劇烈復(fù)雜，加之研究區(qū)山1—盒8段埋深較大（集中在3 500～4 500 m），通常儲集砂巖致密化嚴(yán)重[43]。研究區(qū)壓實作用是造成孔隙減少、滲透率降低、儲層致密化的最主要因素，在成巖早期，機(jī)械壓實會導(dǎo)致孔隙水排出，粒間體積減小，顆粒間緊密接觸（圖14a）。通過鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，石英或石英巖巖屑等剛性顆粒排列緊密，部分顆粒之間凹凸接觸，在上覆地層壓力之下顆粒表面形成微裂紋甚至完全破裂（圖14b）；云母等塑性顆粒發(fā)生彎曲變形，這對巖石的物性有著嚴(yán)重的破壞，而塑性顆粒（云母碎片和淺變質(zhì)巖巖屑）含量決定了儲層致密化程度。

圖11 隴東地區(qū)山1—盒8 段順物源方向沉積微相連井對比圖Fig.11 Sedimentary microfacies in the parallel provenance direction of the Shan-1 and He-8 Members in the Longdong area

圖12 研究區(qū)盒8 段（a）與山1 段（b）沉積相平面圖Fig.12 Sedimentary facies distribution of Shan-1 Member (left) and He-8 Member (right) in the study area

圖13 研究區(qū)山1—盒8 段砂巖成分三角圖Fig.13 Triangular diagram of sandstone composition from the Shan-1 and He-8 Members in the study area

研究區(qū)砂巖的膠結(jié)作用中等，但膠結(jié)物類型復(fù)雜，主要有硅質(zhì)、碳酸鹽與黏土礦物，多期膠結(jié)作用使砂巖的孔喉結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜（圖14c～f）。硅質(zhì)膠結(jié)物在天環(huán)北段更為普遍，平均含量約3.51%（樣品數(shù)N=472），而隴東地區(qū)的硅質(zhì)膠結(jié)平均含量為1.74%（樣品數(shù)N=236），鏡下可觀察到硅質(zhì)膠結(jié)分為多個期次，單個石英顆粒上存在多條“塵埃線”，且與鄰近石英顆?！坝稀钡默F(xiàn)象較為常見；碳酸鹽膠結(jié)物在隴東地區(qū)廣泛發(fā)育，平均含量約2.3%（樣品數(shù)N=260），膠結(jié)物主要類型包括方解石、鐵方解石、鐵白云石與菱鐵礦，強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)一方面充填了孔隙，降低了儲層的物性，另一方面膠結(jié)物抑制了砂巖的壓實作用，同時會阻斷石英顆粒與飽含SiO2孔隙水的接觸，阻止石英次生加大的進(jìn)一步生長（圖14e）。硅質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)的成巖物質(zhì)通常來自砂巖周圍的泥巖[43]。粘土礦物是研究區(qū)主要的膠結(jié)類型，研究區(qū)內(nèi)常見的粘土膠結(jié)物主要為高嶺石、伊利石與綠泥石。其中高嶺石主要以孔隙水沉淀或交代碎屑顆粒方式形成，呈明顯的假六邊形和書頁狀，高嶺石的形成雖然充填了孔隙，但是松散堆積的高嶺石之間保留了大量的高嶺石晶間孔，是致密砂巖氣重要的儲集空間。伊利石則主要為孔隙充填物，顯微鏡下主要為片狀、毛發(fā)狀、針狀，在顆粒間呈“搭橋狀”，嚴(yán)重降低儲層滲透性。綠泥石晶體為針葉狀，多以交代早期膠結(jié)物形式產(chǎn)出，少見顆粒包膜狀黏土礦物。

5.3 儲集空間特征

物性“甜點”預(yù)測是研究區(qū)致密油氣勘探的關(guān)鍵，山1—盒8段淺水三角洲砂巖儲層孔隙類型以微米—納米級的巖屑溶蝕孔、剩余粒間孔和高嶺石晶間孔為主（圖14g～h）。對于不同的巖石類型來說，孔隙的類型存在一定的差異，石英砂巖中由于石英顆粒含量較高，抗壓實能力強(qiáng)，因此粒間孔與粒間溶孔含量較高；而在巖屑砂巖中，由于塑性巖屑與易溶蝕成分含量較高，因此粒內(nèi)溶孔與高嶺石晶間孔的含量明顯高于石英砂巖。而南北兩個地區(qū)之間的孔滲數(shù)據(jù)稍有差異，其中天環(huán)北段砂巖孔隙度集中分布在2.5%～10%，平均孔隙度為6.4%，平均滲透率為0.1 ×10-3μm2（n=2 701）；隴東地區(qū)平均孔隙度為4.2%，平均滲透率為0.2×10-3μm2（n=1 233），這種孔滲的差異可能是自生高嶺石含量差異的結(jié)果，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)天環(huán)北段高嶺石平均含量明顯高于隴東地區(qū)，研究區(qū)高嶺石被認(rèn)為是長石蝕變產(chǎn)物，可發(fā)育晶間孔，對于儲層孔隙度有一定的貢獻(xiàn)，但高嶺石有著易破碎的特性，通常會堵塞喉道，降低砂巖的滲流能力。整體上砂巖儲層孔隙度和滲透率相關(guān)性較好，屬于非常規(guī)致密砂巖儲層[44]。相比之下兩個研究區(qū)均有山1段物性略差于盒8段的特點，這與兩個層段巖石結(jié)構(gòu)成熟度的差異性有一定的匹配關(guān)系。

6 結(jié)論

（1）結(jié)合地質(zhì)和地球化學(xué)資料，明確了山1—盒8 段源—匯體系。研究區(qū)南部和北部砂巖重礦物組合相似，以鋯石和白鈦礦為主；綜合La/Yb-REE 與Dickinson 三角圖解、稀土元素配分模式和碎屑鋯石定年分析認(rèn)為，北部物源主要來自盆地西北部阿拉善古陸太古界和元古界花崗巖、片麻巖、石英砂巖，向南影響到隴東地區(qū)北部；南部物源主要來自盆地南部北秦嶺地區(qū)太古界、元古界花崗巖、片麻巖和片巖，向北影響隴東地區(qū)中南部。

圖14 研究區(qū)山1—盒8 段致密砂巖微觀特征（a）縫合線接觸，蘇275井，3 872.3 m；（b）剛性顆粒擠壓破裂，隴22井，3 550.2 m；（c）石英次生加大與愈合，鄂33井，3 801 m；（d）多期石英次生加大，蓮54井，3 952.28 m；（e）孔隙充填式碳酸鹽膠結(jié)，李12井，3 547.9 m；（f）碳酸鹽膠結(jié)與交代作用，隴7井，4 155.2 m；（g）火山巖巖屑溶蝕孔和高嶺石晶間孔，李18井，4 344.24 m；（h）顆粒溶蝕鑄?？?，慶探2井，4 735.9 mFig.14 Characteristics of tight sandstones from the Shan-1 and He-8 Members in the study area

（2）基于鉆測井和巖芯等資料，落實了山1—盒8 段坳陷湖盆緩坡淺水三角洲沉積砂體空間展布規(guī)律。山1段發(fā)育曲流河三角洲，盒8段發(fā)育辮狀河三角洲，孤立型與垂向疊置型水下分支河道砂體是主要的砂體類型。盒8 段沉積時期，古湖泊可能萎縮；南北物源形成的三角洲在研究區(qū)中部環(huán)縣東南一帶交匯混合。各期砂體厚度主要在5～20 m。

（3）根據(jù)大量巖石薄片分析，明確了山1—盒8段巖石學(xué)特征。巖性主要為成熟度中等到較好的中粗粒巖屑質(zhì)石英砂巖。砂巖成巖改造強(qiáng)烈，水—巖反應(yīng)復(fù)雜，壓實作用是巖石致密化的主因，多期膠結(jié)作用使砂巖的孔喉結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜?？紫额愋鸵晕⒚住{米級的巖屑溶蝕孔、剩余粒間孔和高嶺石晶間孔為主，整體上屬于非常規(guī)致密砂巖儲層。