淺湖細粒沉積特征及砂體疊加樣式

孟選剛 徐帥康

摘 要：淺湖細粒沉積發(fā)育獨特的砂體接觸樣式和沉積特征。通過測井曲線、巖心及野外露頭，結合沉積韻律、沉積旋回、沉積厚度及巖電組合等特征對淺湖細粒沉積體進行研究，分析砂體接觸樣式及沉積相模式。研究表明陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)淺湖細粒沉積主要為長石砂巖，分選性差，碎屑顆粒為次棱角狀，發(fā)育槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理、透鏡狀層理、變形層理及水平層理。淺湖細粒沉積相主要為三角洲前緣沉積，可細分為水下分流河道、分流間灣、河口壩和水下天然堤等沉積微相;不同的水動力條件、河道擺動程度及古氣候等因素使得單砂體呈現(xiàn)不同的砂體接觸樣式，識別出截切式接觸樣式、天然堤接觸樣式、分流間灣接觸樣式等。陜北地區(qū)淺湖細粒沉積反映水動力條件減弱，同時物源供應碎屑能力相對較弱，發(fā)育三角洲前緣，水下分流河道厚度相對較薄，垂向上與淺湖泥巖呈互層，或被淺湖泥巖包圍的透鏡狀薄層砂巖，縱向上水下沉積和水上沉積交替出現(xiàn)，為淺湖細粒沉積體主要空間結構。陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)淺湖細粒砂體接觸樣式和沉積模式研究不僅對資源的勘探與開發(fā)具有指導作用，而且對湖相細粒砂體及沉積相研究具有重要的地質意義。

關鍵詞：三角洲前緣;淺湖沉積;沉積微相;砂體疊置

中圖分類號：TE 121

文獻標志碼：A

文章編號：1672-9315（2021）02-0307-09

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2021.0215開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Sedimentary characteristics of finegrained shallow lakes and

superimposition patterns of sandbodies

——A case study of Triassic Yanchang Formation

in Northern Shaanxi，Ordos Basin

MENG Xuangang1，XU Shuaikang2，3

（1.Yanchang Oil Field Co.，Ltd.，Yanan 716000，China;

2.College of Geology and Environment，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

3.Shaanxi Provincial Key Laboratory of Geological Support for Coal Green Exploitation，Xian 710054，China）

Abstract：The finegrained sediments in shallow lake have developed unique sand body contact style and sedimentary characteristics.Based on logging curves，drilling cores and field outcrops，combined with sedimentary rhythm，sedimentary cycle，sedimentary thickness and rock electricity combination，the finegrained sediments of shallow lake are studied，and the sedimentary facies model of sand body contact style is analyzed.The results show that the upper Triassic shallow lake sediments in Northern Shaanxi are feldspathic sandstones with poor sorting，sub angular clastic grains，trough cross bedding，plate cross bedding，parallel bedding，lenticular bedding，deformation bedding and horizontal bedding.The front of shallow lake sedimentary delta can be subdivided into sedimentary microfacies，such as underwater distributary channel，interdistributary bay，mouth bar and underwater natural dike;different hydrodynamic conditions，channel swing degree and paleoclimate make single sand body present different sand body contact styles，and the cutoff contact style，natural dike contact style and interdistributary bay contact style are identified.The finegrained sediments of shallow lake in Northern Shaanxi reflect the weakening of hydrodynamic conditions，and the relatively weak ability of material source to supply detritus.The delta front is developed，and the thickness of underwater distributary channel is relatively thin.Vertically，it is interbedded with shallow lake mudstone，or lenticular thin sandstone surrounded by shallow lake mudstone.Vertically，underwater deposition and aquatic deposition alternate.The research on the contact style and sedimentary model of the upper Triassic shallow lacustrine finegrained sand body in Northern Shaanxi not only guides the exploration and development of resources，but also has geological significance for the study of lacustrine finegrained sand body and sedimentary facies.

Key words：delta front;shallow lake deposition;sedimentary microfacies;sandbody superimposition

0 引 言陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組以三角洲-湖泊沉積體系為主，淺湖細粒沉積砂巖是最重要的油氣儲層，占鄂爾多斯盆地延長組油氣發(fā)現(xiàn)的70%以上。關于入湖細粒砂體疊加樣式的研究，一直是盆地儲層研究的重點。不同學者具有不同認識，但整體缺乏對淺湖細粒沉積巖不同沉積微相砂體接觸樣式的系統(tǒng)分析。胡光義、劉君龍、梁旭、郝睿林等通過對高精度地層分析，結合沉積構型研究來對砂體的疊置進行研究，對其劃分成了堆疊型、側疊型和孤立型雙向遷移形[1-4];徐波、封從軍、張福順等在沉積微相研究的基礎上，通過對巖心、測井、生產(chǎn)動態(tài)等資料的研究對砂體疊置進行歸納，將其在垂直方向上分為分離式、疊加式、切疊式、替代式，在平面上分為分離式、相變式、對接式、切割式[5-7];鄒拓從沉積速率與可容納空間比值角度對砂體疊置關系進行分析，發(fā)現(xiàn)共有孤立型、橋接型、疊加型、切疊型和復合型5種類型[8];劉麗在井點分析的基礎上，用波動方程正演和地質統(tǒng)計學反演等多種方法對砂體疊置進行綜合判別，分為了5種疊置模式分別為縱向上的分離式、復合疊置式以及側向上的分隔式、河岸接觸式和切疊式[9]。郭德運、劉鈺洋、楊榮國、張新印、陳林、石雪峰、劉暢、趙輝、席明利、劉良剛、鄭慶華等以露頭、巖心、測井曲線為基礎，來對延長組沉積特征以及湖盆演化進行研究，識別出其沉積特征，劃分了沉積相類型[10-20];銀曉、張志攀、李江山等進一步對儲層特征、巖層的發(fā)育與物性、孔隙進行了研究確定了該地區(qū)的巖性、孔隙度以及滲透率[21-23];黨犇、馬成龍等把高分辨率層序地層學理論與實際勘測和數(shù)據(jù)資料相結合對研究區(qū)沉積旋回及界面的空間配置進行了分析，認為不同級次界面的識別是高精度層序地層研究的核心[24-25]。每個地方的沉積都有其各自不同的細微之處，都需要進行實際的野外勘測來結合相關的案例與理論來進行進一步的研究。筆者以陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)淺湖細粒沉積為例，根據(jù)測井曲線、巖心及野外露頭等資料，結合不同微相的沉積韻律、沉積旋回、沉積厚度及巖電組合等特征分析淺湖細粒砂體疊加樣式和沉積模式。

1 區(qū)域地質特征鄂爾多斯盆地為中國第二大沉積盆地，面積25×104 km2。中生代鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組為一套河湖相碎屑巖沉積，晚三疊世后逐漸與華北盆地分離，并演化為一大型內(nèi)陸坳陷盆地，是一個穩(wěn)定沉降、拗陷遷移、扭動明顯的多旋回內(nèi)陸克拉通含油氣盆地。延長組按地層沉積旋回將延長組自下而上劃分為5段：T3y1（砂巖段）、T3y2（油頁巖段）、T3y3（含油砂頁巖段）、T3y4（塊狀砂巖段）和T3y5（含煤段），分別代表了湖盆初期沉積階段、發(fā)展沉積階段、擴張期沉積階段、抬升回返早期沉積階段和湖盆抬升收縮晚期沉積階段，其中對應T3y3段對應延長組長7～長4+5油層組，為盆地湖相沉積主要時期，陜北地區(qū)主要為淺湖沉積，以發(fā)育三角洲前緣沉積相為主，為淺湖區(qū)細粒碎屑巖最主要的物質來源。

2 沉積相識別

2.1 地質識別特征

2.1.1 巖石學特征陜北地區(qū)延長組諾利階（Norian）廣泛分布一套淺湖細粒碎屑巖。巖石主要類型主要為長石砂巖（圖1）。延長組長6段砂巖具有“低石英，高長石”特點，其中碎屑顆粒中石英含量為10%～24%，長石含量為41%～76%，巖屑含量為1%～14%，巖屑主要以變質巖為主，火成巖次之，局部云母巖屑含量相對較多，尤其是粉細砂巖的層系界面上，巖心觀察可見大量云母（圖2）。砂巖分選性較差，且研究區(qū)東部較西部分選更差，碎屑顆粒為次棱角狀，膠結類型以孔隙為主，其次為薄膜型、可見少量薄膜-孔隙型等。

2.2 測井相識別特征測井曲線是巖石各種物理性質沿井孔深度變化的物理響應，反映了巖石的巖性、粒度、分選性、泥質含量及垂向序列等重要的成因標志。不同沉積相常常具有不同的測井曲線形態(tài)特征，而不同沉積相的測井曲線形態(tài)特征則是由幾種基本類型組合而成的。利用自然電位曲線幅度可直接反映巖石的巖性、粒度、分選性、泥質含量等，并可根據(jù)其形態(tài)特征來判斷沉積時水流能量的變化，進而判斷沉積環(huán)境。陜北地區(qū)延長組諾利階（Norian）發(fā)育淺湖細粒沉積以三角洲前緣為主，沉積微相為水下分流河道、分流間灣、河口壩和席狀砂，測井曲線主要為鐘型、箱型、鐘箱復合型以及漏斗型（圖3）。

2.3 沉積相類型根據(jù)陜北地區(qū)延長組的測井、巖心及野外露頭，結合沉積韻律、沉積旋回、沉積厚度及巖電組合等特征，識別出陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)諾利階（Norian）淺湖細粒沉積以三角洲前緣沉積為主，并進一步細分為水下分流河道、分流間灣、河口壩、水下天然堤等微相。

2.3.1 水下分流河道水下分流河道是淺湖細粒沉積的主體，它是三角洲平原分支河道的水下延伸部分，主要為灰色、淺灰色的粉-細砂巖（圖3）為主，同河道一樣，具有向上變細、變淺的特點，且在每個正旋回中，從下到上為細砂巖、粉細砂巖漸變?yōu)槟噘|砂巖，向上泥質含量增高，由于河道砂頻繁交互，平面上三角洲前緣廣泛連片，剖面上多層樓式正韻律的粉細砂巖組成的疊合砂體，疊合砂體中間夾有細粒的水下河道間沉積。

2.3.2 分流間灣分流間灣以灰色、灰黑色、灰綠色泥巖為主，夾粉砂質泥巖及泥質粉砂巖等細粒沉積，常見泥質粉砂巖和粉砂質泥巖的互層，或泥巖中夾細砂巖和粉砂巖的條帶或透鏡體，泥巖、粉砂質泥巖中見植物葉片及植物莖干化石。水動力條件弱，砂巖見平行層理、透鏡狀層理、塊狀層理、沙紋層理及波狀層理，泥質粉砂巖中發(fā)育沙紋層理、波狀層理及水平層理。洪水期大量沉積物的注入，可以使動植物的遺體及遺跡快速埋藏并保存下來，常見植物碎片和動物的遺體及遺跡化石，測井曲線伽馬值較高，易于識別（圖3）。

2.3.3 席狀砂前緣席狀砂分布于三角洲前緣側翼而形成的薄而大的砂層，并向湖區(qū)逐漸變薄。席狀砂砂體分選好，質較純，常見平行層理和浪成沙紋交錯層理，化石稀少。伽馬曲線呈指狀高值，砂體厚度一般不超過2 m。當三角洲以慣性推進作用為主時，砂體容易保存但不易形成大面積的席狀砂;當三角洲以摩擦推進作用為主時，三角洲朵葉體發(fā)育，三角洲向海推進時，砂覆蓋在薄的湖相泥之上，生儲蓋配置好，為極好的油藏儲層（圖4）。

2.3.4 河口壩河口壩沉積巖性為灰色細砂巖、粉砂巖夾灰黑色泥巖薄層，粉砂巖單個砂體具有向上粒度變粗和泥質含量減少的趨勢。在剖面上多位于三角洲旋回的下部，由一個或局部由多個河口壩與水下分流河道疊置組成向前三角洲下超的進積復合體，頂部常被向湖盆方向延伸的水下分流河道截切超覆。河口壩多出現(xiàn)在三角洲沿湖盆方向加寬沉積部位，在每一個三角洲生長小旋回的水下分流河道不斷向湖心延伸，河口壩不斷向湖盆方向遷移。主要發(fā)育中小型板狀交錯層理、波狀層理、變形層理等，常見生物潛穴、黃鐵礦結核等。測井曲線以單個中幅漏斗狀為主，局部由數(shù)個幅度向上加大的漏斗狀、箱形臺階狀疊置的復合形態(tài)（圖5）。

3 砂體接觸樣式

砂體間的平面接觸反映不同單砂體平面上的

位置關系。淺湖細粒沉積體單砂體的接觸關系主要受水動力條件、水下分流河道擺動程度、古氣候等因素的影響，在平面上形成不同的疊置樣式及組合。

3.1 截切式接觸樣式截切式接觸是淺湖細粒沉積體水下分流河道主要疊置樣式，主要表現(xiàn)為后期形成的砂體完全把早期單砂體完全沖刷，早晚期2個單砂體之間已無早期單砂體的痕跡，完全被晚期砂體侵占。局部晚期砂體完全替代了早期砂體，雖局部兩砂體之間有接觸的部分，但不影響連通性。陜北地區(qū)延長組淺湖沉積截切式接觸砂體相對較發(fā)育，不同時期形成的單砂體或同一時期形成的不同單砂體之間，截切作用明顯，早期單砂體較少一部分能保留下來。厚度差異的砂體特征是最典型的識別標志（圖6）。

3.2 天然堤接觸樣式天然堤對接式接觸樣式是2個砂體彼此接觸，但接觸部分較少或接觸部分較薄，為弱連通或不連通。三角洲前緣水下分流河道的側向加積等原因，不同時期單砂體或同一時期不同單砂體之間，均有弱沖刷、弱切割作用，剖面上具有兩側砂體厚、中間砂體薄的特點。因此，“厚砂-薄砂-厚砂”的剖面砂體特征是最典型的識別標志（圖6）。

3.3 分流間灣接觸樣式

分流間灣接觸樣式是2個單砂體彼此不接觸，砂體之間為分流間灣泥巖沉積，導致單砂體不連通，形成2個獨立的成藏滲流系統(tǒng)。在三角洲前緣水下分流河道末端水下分流河道繼續(xù)向前延伸，彼此間主要為間灣接觸。分流間灣接觸樣式主要發(fā)育于湖平面上升的晚期及湖平面下降的早期可容納空間較大時期，單砂體不發(fā)育且單砂體主要為間灣接觸樣式（圖7）。

4 淺湖細粒沉積體系及沉積模式鄂爾多斯地區(qū)延長組發(fā)育三角洲湖泊沉積，在盆地沉積演化過程中，盆地擴張晚期沉積階段、抬升回返早期沉積階段主要發(fā)育淺湖沉積。淺湖沉積期一般地形平緩，水體較淺，湖岸線遷移、擺動頻繁，濱湖和淺湖亞相分布范圍較廣。濱湖亞相處于湖岸線遷移擺動地帶，常間歇性暴露地表，縱向上水下沉積和水上沉積交替出現(xiàn)。淺湖亞相長期處于水下，缺少陸上暴露標志。陜北地區(qū)淺湖沉積時期，半深湖亞相分布面積小，淺湖細粒沉積體以三角洲前緣沉積為主。在湖盆演化過程中，隨著湖泊水體進一步變淺，局部地區(qū)發(fā)生沼澤化，湖岸線退至

城川1—陜64—塞21—延長以南—線。

半深湖范圍僅局限于木18—環(huán)縣—環(huán)30—白240—華池—白275—張8所圈定的范圍內(nèi)，形成了大面積分布淺湖細粒沉積，沉積時由于水動力條件減弱，周緣物源的供應碎屑能力相對較弱，發(fā)育大面積分布的三角洲前緣沉積，水下分流河道厚度相對較薄，單砂層厚度一般為4～12 m，垂向上與淺湖泥巖呈互層，或被淺湖泥巖包圍的透鏡狀薄層砂巖，形成研究區(qū)淺湖細粒沉積砂體主要空間分布格局。東南部曲流河三角洲規(guī)模明顯減小，河道變窄，穩(wěn)定性變差，遷移擺動較頻繁，主砂體的砂地比一般為30%～40%，但延伸的距離仍較遠，可以達到子長—延長一帶，形成推進較遠的細粒沉積體卸載區(qū)。西北部鹽池—定邊三角洲規(guī)模略有增大，向西北北延伸到城川1—安參4一帶，主砂體砂地比一般為30%～40%，但細粒沉積體規(guī)模有所變?nèi)酢?/p>

5 結 論

1）淺湖細粒沉積以三角洲前緣水下分流河道為主，為主要的油氣儲集體。巖石類型主要為長石砂巖，分選性較差，尤其是東西方向，但圓度相當，水動力條件強，發(fā)育平行層理、板狀交錯層理、槽狀交錯層理等。2）根據(jù)巖心、野外露頭及鉆井測井資料對淺湖細粒沉積體的巖性、粒度、分選性及垂向序列的分析，識別出水下分流河道、分流間灣、河口壩和席狀砂為陜北地區(qū)淺湖細粒沉積主要沉積微相，測井曲線主要為鐘型、箱型、鐘箱復合型以及漏斗型。3）淺湖細粒沉積體砂體間平面接觸樣式反映了不同單砂體平面上的位置關系，據(jù)水動力條件、水下分流河道擺動程度、古氣候等因素的影響，分為截切式接觸樣式、天然堤接觸樣式、分流間灣接觸樣式等類型。4）淺湖沉積湖岸線遷移、擺動頻繁，明顯影響細粒沉積體分布范圍。距離周緣物源遠，碎屑補給能力相對較弱，是淺湖細粒沉積主要特征。水下分流河道砂體垂向上與淺湖泥巖呈互層或透鏡狀分布是淺湖細粒沉積體砂體分布的主要空間結構。

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