鄂爾多斯盆地西緣及鄰區(qū)石炭系羊虎溝組砂體成因機(jī)制與沉積過程

朱淑玥　劉磊　王峰　侯云東　王志偉　張成弓　付斯一　陳洪德　張靖芪

關(guān)鍵詞 巖相組合；成因機(jī)制；控制因素；砂體展布；羊虎溝組；鄂爾多斯盆地西緣

第一作者簡(jiǎn)介 朱淑玥，女，1997年出生，碩士研究生，地質(zhì)學(xué)，E-mail： zhushuyue0309@163.com

通信作者 劉磊，男，研究員，E-mail： 172058088@qq.com

中圖分類號(hào) P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

鄂爾多斯盆地是我國大型含油氣盆地之一，蘊(yùn)藏豐富的油氣資源。其西緣位于華北陸塊和秦祁昆造山帶兩個(gè)性質(zhì)迥然不同的一級(jí)大地構(gòu)造單元之間近南北向的狹長地帶[1]，是我國北方東西部不同構(gòu)造單元的連接地區(qū)[2?4]。近年來，專家學(xué)者開始關(guān)注鄂爾多斯盆地西緣及其鄰區(qū)的油氣勘探潛力[5?8]，多期次的構(gòu)造活動(dòng)直接影響研究區(qū)的古地理格局、物源方向、砂體沉積厚度和巖性等[9]，砂體時(shí)空展布和成因機(jī)制的差異決定了鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組生儲(chǔ)蓋層的有利組合[10]。

鄂爾多斯盆地西緣從晚石炭世早期前黑山組開始接受沉積，晚石炭世末期羊虎溝組大致與華北克拉通的本溪組相當(dāng)[11?12]。羊虎溝組在盆地西緣分布面積較廣，厚度變化較大，是良好的烴源巖地層[3]。受沉積模式認(rèn)識(shí)差異影響，不同學(xué)者對(duì)砂體成因持有不同觀點(diǎn)，大部分學(xué)者認(rèn)為鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組時(shí)期主要發(fā)育潮控三角洲和障壁島海岸沉積體系，有學(xué)者認(rèn)為還發(fā)育了淺海陸棚和扇三角洲沉積體系[13?17]。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，該地區(qū)沉積環(huán)境變化頻繁，砂體沉積類型多樣。目前對(duì)羊虎溝組砂體形成和沉積過程的認(rèn)識(shí)較為薄弱，單一的沉積模式無法很好地解釋研究區(qū)砂體復(fù)雜的成因機(jī)制和較強(qiáng)的非均質(zhì)性。綜上所述，本文基于研究區(qū)烏達(dá)、呼魯斯太等10余處野外露頭剖面的勘察研究，以及對(duì)巴參2井、阿參1井等40余口井位的巖心觀察及鉆井等資料，通過系統(tǒng)研究鄂爾多斯盆地西緣及其鄰區(qū)羊虎溝組砂體的沉積特征，闡明其成因機(jī)制，揭示其展布規(guī)律與沉積過程，并進(jìn)一步明確其主要控制因素，以豐富鄂爾多斯盆地油氣勘探理論，促進(jìn)裂陷盆地砂體成因機(jī)制和沉積過程的研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地西緣位于華北克拉通西部，地跨陜、甘、寧、蒙，研究區(qū)北起內(nèi)蒙古烏海市，南經(jīng)寧夏銀川、同心、海原至環(huán)縣一帶，東始陜西定邊、內(nèi)蒙古鄂托克前旗。主體呈南北向展布，在區(qū)域大地構(gòu)造位置上，鄂爾多斯盆地西緣構(gòu)造帶位于鄂爾多斯地塊、阿拉善地塊和北祁連構(gòu)造帶三大構(gòu)造單元交匯地區(qū)，是連接中國東西部不同大地構(gòu)造單元的樞紐地帶（圖1a）[2，8，18]。研究區(qū)內(nèi)見鄂爾多斯盆地六大構(gòu)造單元中的伊盟隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)凹陷和伊陜斜坡四個(gè)構(gòu)造單元，以及阿拉善地塊東部的巴彥浩特盆地（圖1b）。這種特殊的構(gòu)造位置使其在不同地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了多期次拉張裂陷、擠壓閉合活動(dòng)[2?4，7，19]。

石炭紀(jì)—二疊紀(jì)岡瓦那大陸不斷向北運(yùn)動(dòng)，特提斯洋被阻，古亞洲洋封閉，泛大陸逐漸形成[20]。在奧陶紀(jì)末期，加里東運(yùn)動(dòng)使華北克拉通大面積抬升，造成大面積海退[1，21]。早石炭世，盆地西緣賀蘭坳拉槽發(fā)生橫向拉張復(fù)活，形成狹窄的裂陷盆地，祁連海沿該裂陷帶侵入盆地[22?24]。晚石炭世，鄂爾多斯地區(qū)經(jīng)過長期剝蝕后，又有海水侵入，緩慢沉降并接受沉積[21，25]，區(qū)內(nèi)海水時(shí)進(jìn)時(shí)退，以溫暖濕潤氣候?yàn)橹?，為低能的閉塞海灣或湖沼潮濕環(huán)境[14]。晚石炭世盆地中央古隆起橫跨盆地南北，分割祁連海與華北海[1]，位于古隆起西部的祁連—賀蘭海域形成了海陸交互相含煤沉積的羊虎溝組[26?27]，到早二疊世早期古隆起進(jìn)一步沉降，形成統(tǒng)一陸表海[1]。研究區(qū)北部沉積物來源于盆地西北部的阿拉善古陸和東北部的陰山古陸，南部沉積物來源于北祁連和北秦嶺造山帶[4，28?34]。

2 羊虎溝組地層特征

鄂爾多斯盆地西緣祁連海域石炭紀(jì)—二疊紀(jì)沉積地層自下而上劃分為石炭系前黑山組、臭牛溝組、靖遠(yuǎn)組、羊虎溝組，其上為二疊系太原組、山西組、石盒子組和石千峰組。石炭系前黑山組、臭牛溝組地層以粗碎屑巖及大套厚層生物灰?guī)r為特征，靖遠(yuǎn)組以黑色泥頁巖廣泛發(fā)育為特征。太原組主要為灰白色細(xì)砂巖、灰—灰黑色泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層。下二疊統(tǒng)太原組、山西組發(fā)育海陸交互相碎屑巖沉積，上二疊統(tǒng)石盒子組、石千峰組發(fā)育河流相碎屑巖沉（圖2a）[4，35]。

鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組為上古生界石炭系地層，可劃分為羊三段、羊二段和羊一段。羊虎溝組巖性主要為灰白色（含礫）石英砂巖，與灰黑色粉砂巖和黑色泥巖呈韻律性互層，夾少量灰?guī)r和薄煤層[8，11，18]。羊三段以中細(xì)砂巖為主，夾薄層煤、灰黑色泥巖和灰色泥質(zhì)粉砂巖，地層厚度為300～450 m；羊二段為灰黑色泥巖與灰色細(xì)—粗砂巖呈不等厚互層，夾薄層煤、灰色泥質(zhì)粉砂巖和深灰色粉砂質(zhì)泥巖，見植物化石，地層厚度為400～500 m；羊一段以灰黑色泥巖為主，與灰色中—細(xì)砂巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖和深灰色粉砂質(zhì)泥巖組成韻律層，夾薄層煤，見植物和介殼化石，地層厚度為100～150 m。羊虎溝組與上覆太原組和下伏靖遠(yuǎn)組均呈整合接觸，與奧陶系或更老地層呈不整合接觸（圖2b）[3，8，26，36]。

羊虎溝組分布于甘肅靖遠(yuǎn)、景泰、武威一帶，是加里東運(yùn)動(dòng)后石炭紀(jì)祁連海逐漸向東推進(jìn)到鄂爾多斯盆地西緣的沉積產(chǎn)物[8]，在祁連海域海侵時(shí)范圍擴(kuò)大到最大，并越過中央古隆起與華北海域連通。研究區(qū)東部鄂托克旗—定邊一帶因發(fā)育在中央古隆起之上，因此沉積厚度較薄，環(huán)縣以西越過中央古隆起，沉積厚度迅速加大，總體呈西厚東薄的特征[1，4，8]。

3 巖相組合及砂體成因機(jī)制

3.1 巖相組合特征

巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，不同巖相類型組合反映不同微相的沉積過程[37?38]，是劃分沉積微相、識(shí)別砂體成因的重要依據(jù)[39]。鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組中共識(shí)別出6種巖相組合。

3.1.1 巖相組合A（Gt-Sp-Sw-Sh）

A1（Gt-Sp-Sh）：大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理和平行層理灰白色含礫砂巖—砂巖—粉砂巖。礫石粒徑2～5 mm，分選中等，磨圓度次圓—圓狀，具向上變細(xì)的正粒序特征，粒度分布概率曲線以“滾動(dòng)、跳躍加懸浮”的三段式為主。砂體呈透鏡狀，側(cè)向遷移疊置，長3～8 m，厚0.2～1 m。見底沖刷，對(duì)下伏地層侵蝕強(qiáng)烈，最大侵蝕深度約30 cm，規(guī)模較大，長7～8 m。沖刷面之上砂體底部可見次圓—圓狀礫石，分選中等—差，粒徑5～20 mm，具定向性，沖刷面之下見碳質(zhì)泥巖及煤層，煤層平均厚度20 cm，層面平直，連續(xù)性好，夾于粉砂質(zhì)、碳質(zhì)泥巖之間延伸5～6 m。

A2（Sw-Sh）：楔狀交錯(cuò)層理和水平層理淺灰色中細(xì)砂巖—粉砂巖。結(jié)構(gòu)及成分成熟度較高，為向上變粗的逆粒序特征，粒度分布概率曲線以“一跳一懸加過渡”的三段式為主。

3.1.2 巖相組合B（Gm?St?Sf?Sp?Fc?Sw?M）

B1（Gm-St-Sf-M）：小型槽狀、羽狀交錯(cuò)層理灰白色含礫中粗砂巖—細(xì)砂巖。礫石粒徑2～5 mm，整體粒度較粗，顆粒支撐，發(fā)育與A1類似的粒序及粒度特征，粒度分布概率曲線以跳躍搬運(yùn)為主。砂體頂平底凹，發(fā)育小規(guī)模底沖刷，沖刷面底部可見次棱角狀礫石，分選差，粒徑2～50 mm，砂巖內(nèi)見介殼化石。沖刷面之下碳質(zhì)泥巖內(nèi)夾煤線，層面呈波狀，連續(xù)性差。

B2（Sf-Sp-Fc）：羽狀、板狀交錯(cuò)層理和脈狀層理淺灰色粉—細(xì)砂巖，夾灰黑色泥質(zhì)條帶。整體砂質(zhì)含量高，具向上變細(xì)的正粒序特征，泥巖中見蟲孔。

B3（Sf-Sp-Sw）：羽狀、楔狀和板狀交錯(cuò)層理淺灰色中粗砂巖。結(jié)構(gòu)及成分成熟度高，具向上變細(xì)的正粒序特征，粒度分布概率曲線以滾動(dòng)搬運(yùn)為主。見前積層理，沿水平方向?qū)雍褫^穩(wěn)定，單層系厚度20～30 cm，層系向前推覆疊置，相鄰層系砂體間發(fā)育泥質(zhì)披蓋層。

3.1.3 巖相組合C（Gt-Sp-Sh?M）

C1（Gt-Sp-Sh）：中、小型槽狀、板狀交錯(cuò)層理和平行層理淺灰色含礫粗砂巖。礫石以石英為主并具有定向性，礫石粒徑2～10 mm，顆粒支撐，基質(zhì)含量小于15%，結(jié)構(gòu)及成分成熟度較低，具向上變粗的逆粒序特征，粒度分布概率曲線以滾動(dòng)搬運(yùn)和跳躍搬運(yùn)為主。

C2（Sh-M）：平行層理灰黑色細(xì)砂巖—泥質(zhì)粉砂巖—泥巖。淺灰色粉砂巖中見撕裂狀泥礫，形狀不規(guī)則，見植物碎片。

3.1.4 巖相組合D（Fr?Sh?Sf?Sp?Fc?M?Lm?C）

D1（Fr-Sh）：灰白色中粗石英砂巖—中細(xì)砂巖，水平層理和小型砂紋交錯(cuò)層理灰白色粉砂巖。結(jié)構(gòu)及成分成熟度較高，具向上變粗的逆粒序特征，粒度概率曲線以跳躍搬運(yùn)為主。砂體底平頂凸，砂巖層面見波痕。

D2（Sf-Sp-Fc-Fr）：大—中型羽狀、板狀交錯(cuò)層理及脈狀層理灰黑色中細(xì)砂巖—粉砂巖，灰黑色薄層泥與粉砂巖互層。砂泥接觸面彎曲呈波狀，具向上變細(xì)的正粒序特征，粒度概率曲線以跳躍總體和懸移總體為主。見灰白色前積砂質(zhì)層夾灰黑色黏土質(zhì)泥層的雙黏土層，見植物碎片。

D3（M-Lm-C）：水平層理黑—灰黑色泥巖，夾薄層粉砂巖。泥巖中見黃鐵礦，植物葉片化石保存較為完整，泥巖和粉砂巖中見大量煤層，部分煤層厚度可達(dá)1 m。

3.1.5 巖相組合E（Gt?Gp?Sp?Sl）

沖洗交錯(cuò)層理和低角度交錯(cuò)層理礫巖—含礫砂巖—粉砂巖。礫石主要為石英，礫石粒徑2～3 mm，顆粒分選好，磨圓度次圓—圓狀，具有極高的成分和結(jié)構(gòu)成熟度。單層厚度大，為2～4 m，具向上變粗的逆粒序特征。

3.1.6 巖相組合F（Gm?Fc?M）

以含泥礫淺灰色粉細(xì)砂巖—黑色泥巖為主。整體具向上變細(xì)的正粒序特征。砂礫巖內(nèi)夾泥質(zhì)撕裂屑及泥礫，具定向性，礫石磨圓度較中等—好，但分選差（5～20 mm）。砂體滑塌卷入泥巖中，橫向規(guī)模超過3 m，發(fā)育同沉積小斷層及大量變形構(gòu)造，揉皺變形沉積構(gòu)造的軸向方向大體一致。

3.2 砂體成因機(jī)制分析

鄂爾多斯盆地西緣羊虎溝組相帶發(fā)育復(fù)雜，根據(jù)不同類型的巖相組合、沉積構(gòu)造及粒度分析等特征，認(rèn)為6種巖相組合對(duì)應(yīng)以下6類成因機(jī)制。

3.2.1 河控三角洲成因砂體

河控三角洲沉積特征主要表現(xiàn)為河道牽引流成因的單向?qū)永硖卣鱗15]，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合A。砂體粒度較粗且為正粒序，砂礫巖底部見大規(guī)模底沖刷（圖3d），反映強(qiáng)烈的侵蝕—充填過程，底部礫石分選磨圓較好，疊瓦狀排列具定向性，指示單向水流方向。透鏡狀砂體側(cè)向遷移疊置（圖3b），見槽狀、板狀交錯(cuò)層理及平行層理等單向水流構(gòu)造（圖3a，c），對(duì)應(yīng)河控三角洲水下分流河道側(cè)向擺動(dòng)沉積砂體特征。砂質(zhì)較純且為逆粒序，蘇峪口粒度概率曲線表現(xiàn)為三段式（圖3f），主要反映中等強(qiáng)度震蕩水流沉積環(huán)境；可見楔狀交錯(cuò)層理，對(duì)應(yīng)河控三角洲遠(yuǎn)砂壩—河口壩砂體特征。

3.2.2 潮控三角洲成因砂體

由于受潮汐作用強(qiáng)烈影響，潮控三角洲砂體總體呈現(xiàn)出受韻律性雙向水流影響的沉積構(gòu)造，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合B。垂向?qū)有蛳虏恐饕獮榫哂须p向交錯(cuò)層理和生物碎屑的潮汐砂脊沉積，向上變?yōu)榱６容^細(xì)的潮坪沉積，夾有交錯(cuò)層理的潮道砂體沉積[40]。頂平底凹狀砂體夾于砂泥互層的潮汐層理中（圖4f）[41]，發(fā)育典型的羽狀、小型槽狀交錯(cuò)層理（圖4c，d）。小型沖刷面凹凸不平，礫石分選磨圓中等，表明較強(qiáng)烈沖刷作用，反映潮汐作用環(huán)境，對(duì)應(yīng)潮道砂體沉積特征[15]。砂質(zhì)含量高，夾少量泥巖層，發(fā)育的脈狀層理反映供砂充分且水動(dòng)力較弱的潮汐環(huán)境（圖4g），對(duì)應(yīng)砂坪沉積特征。不連續(xù)的透鏡狀砂體延伸較長且為前積狀，具正粒序結(jié)構(gòu)，層間夾泥質(zhì)披蓋層（圖4b），反映砂質(zhì)供給充足且水動(dòng)力較強(qiáng)的潮汐作用環(huán)境，對(duì)應(yīng)潮控三角洲前方遠(yuǎn)端潮汐砂脊特征。

3.2.3 扇三角洲成因砂體

扇三角洲是由沖積扇作為物源，在活動(dòng)的扇體與穩(wěn)定水體交界地帶沉積的沿岸近源扇狀沉積體系[42]，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合C。阿參1井下部粗碎屑沉積段為顆粒支撐，礫巖和含礫粗砂巖成分及結(jié)構(gòu)成熟度低（圖5a），沉積物以滾動(dòng)、跳躍方式搬運(yùn)[43]，說明扇體緊鄰物源區(qū)，為短距離搬運(yùn)快速沉積的近源沉積體系，對(duì)應(yīng)扇三角洲前緣近端疊置的主河道砂體沉積特征[44]。中部過渡到粉砂質(zhì)砂體，粒度明顯變細(xì)，對(duì)應(yīng)扇三角洲前緣遠(yuǎn)端水下分流河道砂體，水動(dòng)力逐漸減弱。泥巖中見形狀不規(guī)則的粗粒砂體，砂巖中也可見垮塌泥礫（圖5b～d），為深水陡坡沉積環(huán)境下砂體滑塌入海，推測(cè)為扇三角洲水下局部重力流沉積，對(duì)應(yīng)前扇三角洲沉積特征。

3.2.4 障壁島海岸成因砂體

障壁島海岸沉積體系為海陸過渡相，由于障壁島隔開沿岸海域與外圍廣海，廣海一側(cè)發(fā)育開闊陸表海，向岸一側(cè)受潮汐作用發(fā)育潮坪—潟湖沉積體系[45]，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合D。砂體粒度較細(xì)且為逆粒序，底平頂凸?fàn)钌绑w可見波痕（圖6e），反映水動(dòng)力較強(qiáng)的潮汐和波浪聯(lián)合作用環(huán)境，對(duì)應(yīng)障壁島砂體沉積特征。砂泥互層形成的波狀層理、脈狀層理（圖6a，g）和小型羽狀交錯(cuò)層理（圖6f），反映韻律性潮汐作用。砂體粒度向上從中細(xì)砂巖到粉砂巖逐漸變細(xì)，反映潮下帶至潮間帶水動(dòng)力逐漸減弱。雙黏土層（圖6b）是在潮汐作用下形成的一種標(biāo)志性沉積構(gòu)造，前積砂質(zhì)層和黏土質(zhì)泥層厚度不均，表明漲潮退潮能量不均[46]，對(duì)應(yīng)潮坪沉積特征。含碳泥巖層面見黃鐵礦及完整的植物葉片（圖6c，d），反映還原閉塞的靜水沉積環(huán)境，對(duì)應(yīng)潟湖沉積特征。

3.2.5 無障壁海岸砂體

無障壁海岸位于與大洋連通性好的海岸地帶，與廣海陸棚之間沒有被障壁島、灘，或生物礁隔開，海岸受較明顯的波浪及沿岸流的作用，海水可以充分流通和循環(huán)[47]，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合E。砂體粒度粗，礫巖、砂礫巖與含礫粗砂巖中石英含量極高（圖7a，b），發(fā)育低角度及沖洗交錯(cuò)層理（圖7c），反映水動(dòng)力較強(qiáng)的海浪沖刷及波浪淘洗沉積環(huán)境，對(duì)應(yīng)濱岸砂體沉積特征[48]。泥質(zhì)含量增高，說明受波浪作用影響小，對(duì)應(yīng)淺水—半深水陸棚沉積特征[49]。

3.2.6 重力流砂體

滑塌重力流沉積具有砂泥變形構(gòu)造，同沉積微斷層，泥質(zhì)撕裂屑、不規(guī)則接觸面等典型的塑性變形構(gòu)造[50?52]，主要對(duì)應(yīng)于巖相組合F。砂巖與泥巖呈突變接觸，接觸面不規(guī)則，可見大量層間揉皺變形（圖8a），階梯狀小斷層錯(cuò)斷內(nèi)部弱固結(jié)的砂泥紋層（圖8b），反映其處于快速沉積的半固結(jié)狀態(tài)。磨圓較好的砂礫、泥礫（圖8c）和棱角尖銳呈撕裂狀的泥質(zhì)撕裂屑（圖8d）分散在粉砂巖中，具定向性，推測(cè)為沉積物重力失穩(wěn)后發(fā)生快速滑塌，砂礫表面圓滑，在滑塌后可能發(fā)生了流動(dòng)搬運(yùn)[53]。砂體整體呈塊狀發(fā)生滑動(dòng)滑塌進(jìn)入泥巖中（圖8e），反映穩(wěn)定深水且沉積坡度較大的沉積環(huán)境，對(duì)應(yīng)滑塌重力流沉積特征[54]。

4 沉積砂體時(shí)空展布

4.1 沉積相演化

根據(jù)對(duì)研究區(qū)野外露頭剖面、巖心觀察和鉆井資料分析，選取平面上分布均勻、層位較全的巴參2井、蘇峪口、呼魯斯太等11處鉆井及剖面（連井平面位置見圖1b），進(jìn)行綜合地層劃分對(duì)比。

由北側(cè)東西向沉積相對(duì)比剖面圖（圖9）可以看出，羊虎溝期地層厚度有明顯差異，整體呈“東厚西薄”的特點(diǎn)，在呼魯斯太處達(dá)到最深，厚約700 m，鄂16井沉積厚度較薄，不足40 m，東部砂體發(fā)育程度優(yōu)于西部砂體。羊三段至羊二段砂體橫向上連續(xù)性差，但砂體沉積厚度較大，發(fā)育潮控三角洲沉積體系的潮汐砂脊砂體。羊一段地層厚度及砂體厚度較小，在東西向上連通性較好，沉積環(huán)境與物源供給較穩(wěn)定，具有填平補(bǔ)齊特征，發(fā)育河控三角洲沉積砂體。該剖面表明羊虎溝組整體在縱向上具有水體由深變淺的特征。

南側(cè)東西向沉積相對(duì)比剖面圖（圖10）表明羊虎溝組受中央古隆起影響，仍呈“東厚西薄”的特點(diǎn)，地層厚度較北部有所增加，在韋參1井處達(dá)到最深，厚約650 m，李64井處沉積厚度較薄，厚約30 m。該對(duì)比剖面揭示砂體橫向上連續(xù)性差，韋參1井處羊二段單個(gè)砂體沉積厚度較大。羊三段至羊二段東側(cè)發(fā)育障壁砂壩和少量重力流砂體，西側(cè)地勢(shì)較陡，發(fā)育大量重力流成因砂體。羊一段東側(cè)發(fā)育河控三角洲沉積砂體，西側(cè)發(fā)育障壁海岸沉積體系中的障壁島砂體。該剖面在縱向上仍具有水體由深變淺的特征。

4.2 沉積砂體展布

4.2.1 羊三段沉積期

羊三段沉積時(shí)期，整體地層沉積特征呈由北向南的“喇叭口”形，研究區(qū)主要發(fā)育南北兩個(gè)沉降中心，北部位于呼魯斯太—烏達(dá)一帶，為一個(gè)狹窄的沉積區(qū)，最大厚度約為200 m，砂體集中分布于此。南部沉降中心位于大石頭井溝—中衛(wèi)地區(qū)，最大厚度約為400 m，砂體主要位于該沉降中心南側(cè)高部位。

研究區(qū)東北部發(fā)育潮控三角洲沉降體系，受潮汐作用影響，砂體主要為潮道、潮坪和潮汐砂脊，最大砂厚約90 m。垂向上潮坪砂質(zhì)含量高，夾于潮道間，平面上潮汐沙脊砂體形態(tài)為典型裂指狀，從河口處向海洋方向放射狀分布，中部地區(qū)零星可見平行中央古隆起的潮汐砂脊砂體，呈北東—南西向展布。西北部阿參1井地區(qū)發(fā)育扇三角洲，整體粒度較粗，河流作用為主使其平面形態(tài)呈扇形，砂厚約60 m，垂向上具向上粒度變粗的逆粒序結(jié)構(gòu)特征。南部砂體整體表現(xiàn)為無障壁海岸沉積，展布方向與海岸線大致平行，下河沿地區(qū)局部可見重力流沉積砂體（圖11）。

4.2.2 羊二段沉積期

羊二段沉積時(shí)期，地層沉積范圍擴(kuò)大，北部沉降中心向南遷移至石嘴山東部，最大厚度約為300 m；南部沉降中心依然位于大石頭井溝—中衛(wèi)地區(qū)，厚度增加到500 m。相對(duì)于羊三段沉積期，該時(shí)期地層厚度增加，沉降面積擴(kuò)大，南北砂體展布面積增大，并逐漸向東超覆。

研究區(qū)北部受潮汐作用影響的范圍增大，潮汐沙脊沉積砂體最遠(yuǎn)可延伸至銀川以南地區(qū)。潮汐砂脊平面上為北東—南西方向展布，單個(gè)砂體平行于中央古隆起邊界，厚度變化大，整體厚度10～90 m不等。土坡—大石頭井溝一帶發(fā)育重力流沉積，校育川地區(qū)也局部可見，發(fā)育豐富的同沉積構(gòu)造變形沉積特征。南部開始發(fā)育河控三角洲，中衛(wèi)、小洪溝局部地區(qū)可見透鏡狀障壁沙壩。中央古隆起西側(cè)潮汐砂脊被逐漸改造為小型障壁島，東部高部位逐漸開始發(fā)育潮坪—潟湖沉積砂體（圖12）。

4.2.3 羊一段沉積期

羊一段沉積時(shí)期，地層沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，北部沉降中心逐漸填平補(bǔ)齊，南部沉降中心繼續(xù)向北遷移至吳忠地區(qū)，最大厚度約為200 m。相較羊三、羊二段沉積期，地層沉積厚度減小，但沉積范圍大面積擴(kuò)大，研究區(qū)沉積砂體逐漸東西連片。

研究區(qū)北部三角洲轉(zhuǎn)變?yōu)楹涌厝侵蕹练e體系，砂體形態(tài)為向海突出的朵體，砂厚小于50 m，推進(jìn)至銀川附近。南部河控三角洲砂體向北推進(jìn)至下河沿地區(qū)。研究區(qū)中央古隆起西側(cè)的潮汐砂脊被逐漸改造為障壁島砂體，砂厚10～30 m。被改造形成的障壁島砂體平面上呈北東—南西方向展布，障壁島以東則整體為潮坪—潟湖沉積。中央古隆起此時(shí)變?yōu)樗碌屯蛊穑瑢?duì)砂體的阻隔作用變?nèi)踔率刮骶壋练e體系與東部相連（圖13）。

5 控制因素

鄂爾多斯盆地西緣地區(qū)為克拉通邊緣裂陷盆地，該類盆地的砂體沉積通常受控于構(gòu)造、古地貌、物源及海平面等因素[55]。西緣及鄰區(qū)為裂陷海灣背景，具有弱物源、強(qiáng)構(gòu)造的特征，構(gòu)造活動(dòng)控制著研究區(qū)物源供給差異與沉積充填演化過程[56?57]。鄂爾多斯盆地西緣及鄰區(qū)在漫長的構(gòu)造演化過程中形成中央古隆起與裂陷等構(gòu)造單元[20?21]，決定了研究區(qū)古地貌格局，而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下的古地貌往往控制著物源通道的分布和砂體的匯聚方向[58]。不同物源區(qū)的構(gòu)造背景差異決定了其供源能力的強(qiáng)弱，從而制約著盆內(nèi)的砂體展布與源—匯系統(tǒng)分異特征[59]。此外，構(gòu)造演化驅(qū)動(dòng)下的海平面升降影響可容納空間的改變，控制了不同時(shí)期砂體的發(fā)育特征[57]。

5.1 構(gòu)造—古地貌

研究區(qū)羊虎溝組時(shí)期，沉積盆地整體呈“喇叭口”形，受裂陷海灣水進(jìn)水退影響和東部中央古隆起的障蔽作用，沉積相帶大致呈北東—南西方向展布。北部緊鄰阿拉善—陰山古陸，由于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地勢(shì)較陡；南部與秦嶺—祁連造山帶相連，構(gòu)造相對(duì)較弱，地勢(shì)低緩。

研究區(qū)內(nèi)羊三段沉積時(shí)期為裂陷初期，盆地整體狹窄。東北部水下低凸起兩側(cè)低地貌成為砂體運(yùn)移的通道，控制砂體沉積過程，中央古隆起分割祁連海和華北海，阻擋了砂體向東的運(yùn)移。由于北部構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，且臨近物源區(qū)，河流攜帶粗粒沉積物在陡坡部位快速堆積形成扇三角洲。南部構(gòu)造活動(dòng)較弱，無明顯輸砂體系，則表現(xiàn)為無障壁海岸沉積。

羊二段沉積時(shí)期為裂陷高潮期，海侵范圍擴(kuò)大，潮汐作用增強(qiáng)，潮控三角洲沉積砂體受潮汐作用改造強(qiáng)烈。構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致盆內(nèi)地勢(shì)高差大[60]，土坡—大石頭井溝區(qū)域深水斜坡環(huán)境下發(fā)育滑塌重力流沉積。鄂托克旗—定邊地區(qū)砂體發(fā)育在中央古隆起之上相對(duì)高部位，可容納空間較小，發(fā)育潮坪沉積砂體。

羊一段沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)減弱，沉積環(huán)境穩(wěn)定且水體變淺，河流搬運(yùn)占主導(dǎo)作用。羊三、羊二沉積期形成的潮控三角洲逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇竺娣e連片發(fā)育的河控三角洲沉積。三角洲前緣水下分流河道和河口壩成因砂體，由于地貌減緩、可容納空間的降低，向前進(jìn)積至盆地沉積中心附近。中央古隆起主體位于水下，對(duì)砂體的控制作用逐漸減弱，發(fā)育東西連片的障壁島和潮坪—潟湖沉積。

5.2 物源

物源方向決定了盆地內(nèi)部三角洲相砂體的發(fā)育位置與推進(jìn)方向[57]，對(duì)整個(gè)盆地的沉積作用和構(gòu)造演化等方面意義重大[5]。研究區(qū)北部砂體主要來自北部的陰山古陸、西北緣的阿拉善古陸，南部砂體則主要來自秦嶺—祁連造山帶[27]，其中北部物源是控制區(qū)內(nèi)羊虎溝組砂體沉積的最主要物源[61]。

羊虎溝組沉積時(shí)期，鄂爾多斯盆地西緣整體為北東—南西方向供源，北部物源供給相對(duì)較強(qiáng)[29]。晚古生代早—中期，華北板塊大面積隆升，古陰山褶皺造山帶形成，產(chǎn)生物源供給區(qū)[28，61]。早石炭世，阿拉善地塊開始遭受海侵，阿拉善古陸隆升后物源供給比較穩(wěn)定[62]，與陰山古陸物源在呼魯斯太地區(qū)匯合并共同向南繼續(xù)推進(jìn)。羊虎溝組沉積時(shí)期北秦嶺構(gòu)造帶與華北板塊南緣發(fā)生碰撞，是南部物源體系的重要組成部分[29]，研究區(qū)西南部開始發(fā)育小型河控三角洲砂體。隨著物源供給進(jìn)一步增強(qiáng)，研究區(qū)北部和南部河控三角洲砂體大面積發(fā)育。

5.3 氣候與海平面

研究區(qū)在羊虎溝組沉積期總體氣候溫暖潮濕[14]，一年四季降雨充沛，為海陸交互相沉積建造[17]，水系分布廣泛，形成大量中—小型三角洲沉積體系和障壁海岸沉積體系。研究區(qū)羊虎溝組沉積期的海平面變化為一套完整的海進(jìn)海退旋回，羊一段沉積時(shí)期為大面積的海退期[63]。羊三段沉積時(shí)期海平面總體上升，可容納空間較高[64]，較低的輸砂速率，致使盆地三角洲朵體較小，且容易受到潮汐作用的改造。至羊二段沉積時(shí)期，海平面達(dá)到最高，可容空間快速增大，物源供給雖然增強(qiáng)，但總體仍表現(xiàn)為欠補(bǔ)償背景下的邊緣沉積。潮控三角洲砂體大部分位于潮間—潮下帶，該時(shí)期潮汐砂脊最為發(fā)育。到羊一段沉積時(shí)期，海平面快速下降，可容空間迅速減小，砂體不斷向盆內(nèi)沉積中心推進(jìn)[64]。多期次三角洲前緣河道側(cè)向遷移分布使三角洲面積逐漸擴(kuò)大。

6 結(jié)論

（1） 鄂爾多斯盆地西緣及鄰區(qū)羊虎溝組中可識(shí)別出6種巖相組合，對(duì)應(yīng)河控三角洲、潮控三角洲、扇三角洲、障壁島海岸、無障壁海岸和滑塌重力流6類成因機(jī)制。

（2） 羊三段沉積時(shí)期，北部發(fā)育潮控三角洲和扇三角洲砂體，潮汐砂脊從入海口向廣海呈放射狀分布，中部少量潮汐砂脊平行于中央古隆起，南部砂體表現(xiàn)為無障壁海岸沉積；羊二段沉積時(shí)期，北部潮控三角洲砂體被強(qiáng)烈改造，盆地中央斜坡部位發(fā)育重力流沉積，中央古隆起西側(cè)潮汐砂脊被逐漸改造為小型障壁島，其高部位逐漸發(fā)育潮坪—潟湖沉積，南部開始發(fā)育河控三角洲砂體；羊一段沉積時(shí)期，河流搬運(yùn)占主導(dǎo)，研究區(qū)北部和南部潮控三角洲完全演變?yōu)楹涌厝侵蕖Ｖ醒牍怕∑鹧莼癁樗碌屯蛊?，障壁島有效隔絕廣海與中央古隆起東側(cè)水體，古隆起之上潮坪—潟湖沉積大面積發(fā)育且連片分布。

（3） 羊三段沉積時(shí)期為裂陷早期，狹窄的裂陷盆地制約砂體發(fā)育，該時(shí)期砂體展布主要受構(gòu)造活動(dòng)和潮汐作用控制；羊二段沉積時(shí)期為裂陷高潮期，海侵范圍擴(kuò)大，構(gòu)造活動(dòng)和海平面變化控制該時(shí)期的砂體沉積過程；羊一段沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)減弱，中央古隆起主體位于水下，砂體東西連通。鄂爾多斯盆地西緣及鄰區(qū)羊虎溝組砂體沉積過程受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、古地貌演化、物源供給、古氣候、海平面等多因素共同影響，但主要受控于構(gòu)造活動(dòng)與古地理演化。

致謝 感謝成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院劉磊老師的指導(dǎo)，感謝成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院王志偉博士和韓勇博士對(duì)本文提出的建議和幫助。各位評(píng)審專家及編輯部老師對(duì)本文提出了寶貴的修改意見，在此表示衷心的感謝！