鄂爾多斯盆地南梁地區(qū)延長組長6沉積特征

馬海勇 王為林 沈志成 閆占冬 劉海洋

摘?要：為了研究南梁地區(qū)延長組重力流沉積特征，利用鉆井巖芯、輕重礦物和測井解釋等對鄂爾多斯盆地南梁地區(qū)三疊系延長組長6沉積體系特征與沉積模式進(jìn)行分析。結(jié)果表明：鄂爾多斯盆地長6以K2、K3、K4這3套泥巖作為標(biāo)志層，根據(jù)測井分析方法將延長組長6劃分為3個(gè)小層；依據(jù)輕、重礦物數(shù)據(jù)資料分析，明確了南梁地區(qū)延長組長6發(fā)育有東北、西南2個(gè)物源，主要受東北物源的控制，東北部母源來自于大青山、陰山一帶的太古界高級(jí)變質(zhì)巖和火山巖；南梁地區(qū)延長組長6主要以陸源湖泊、三角洲沉積為主，不同的沉積相的類型控制著砂體的展布形狀，長6期發(fā)育的砂體自北東向西南方向呈現(xiàn)出條帶狀展布；延長組在長6期湖盆面積逐漸減小盆地邊緣的三角洲沉積范圍向湖盆中心收縮。長6期自北東向西南發(fā)育了三角洲前緣亞相、深湖亞相、淺湖亞相，由于三角洲前緣斜坡地帶沉積物發(fā)生了滑塌，在重力作用下形成了濁流沉積。關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；南梁地區(qū)；延長組；長6；沉積特征中圖分類號(hào)：P512.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-9315（2024）03-0512-09

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2024.0311開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Sedimentary characteristics of ?Chang 6 in

Nanliang area，Ordos Basin

MA Haiyong1，WANG Weilin2，SHEN Zhicheng2，

YAN Zhandong2，LIU Haiyang2

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

2.Seventh Oil Production Plant，Changqing Oilfield Company，Xian 710018，China）

Abstract：In order to study the sedimentary characteristics of Yanchang Formation in Nanliang area，the sedimentary system and sedimentary model of Triassic Chang 6 ?in Nanliang area of Ordos Basin are explored from the data of drilling core observation，analysis of light and heavy minerals and well logging interpretation.The results show that K2，K3 and K4 sets of mudstones are used as marker layers in the ?Chang 6 reservoir of the Triassic Ordos Basin，and the reservoir is divided into three small layers according to the analysis method of sedimentary cycle characteristics revealed by logging.The analysis of light and heavy minerals confirms that the provenance of the Chang 6 subsection in ?Nanliang area is predominantly controlled by a northeast provenance，with its primary source derived from high-grade metamorphic rocks and volcanic rocks of Archean age in the Daqingshan and Yinshan areas.The sedimentary facies within the Chang 6 subsection area are primarily influenced by delta deposits originating from this northeast provenance.Consequently，the sand bodies developed during the Chang 6 period exhibit a banded distribution extending from northeast to southwest.It is concluded that the area of the Lake Basin Yanchang Formation in Ordos Basin decreased gradually during the Chang 6 depositional period，with a contraction of the delta sedimentary range towards the center of the basin.The development of delta front subfacies，deep lake sub，and shallow lake subfacies occurred northeast to southwest during the Chang 6 period.Turbidity current deposits are formed in response to water flow and gravity due to sediment collapse in the slope area of the delta front.

Key words：Ordos Basin；Nanliang area；Yanchang Formation；Chang 6 subsection；sedimentary characteristics

0?引?言鄂爾多斯盆地是集多種能源于其中的大型盆地，盆地內(nèi)油氣資源豐富，在三疊系延長組沉積期湖盆發(fā)育，大量石油資源在內(nèi)陸湖盆中形成。三疊系鄂爾多斯盆地內(nèi)陸湖盆的沉積演化規(guī)律的研究對于石油資源的的儲(chǔ)存和聚集顯得尤為重要。李文厚、王多云、武富禮、宋凱等對鄂爾多斯盆地三疊統(tǒng)沉積體系及巖相古地理特征、三角洲沉積及演化進(jìn)行了系統(tǒng)研究，認(rèn)為長6期湖盆面貌發(fā)生了顯著的變化，深湖-半深湖面積減少，三角洲沉積體系極為發(fā)育，加強(qiáng)深湖區(qū)重力流沉積的勘探[1-4]；劉池洋、鄧秀芹、王建強(qiáng)、宋凱等對鄂爾多斯盆地三疊系延長組沉積演化與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行了深入的探討，認(rèn)為晚三疊世延長期鄂爾多斯盆地南部沉降幅度較大，總體呈北高南低，水體北淺南深，沉積北薄南厚的特征，深湖相沉積分布范圍較廣[5-10]；鄒才能、李相博，李克永、陳全紅等湖盆深水砂質(zhì)碎屑流成因機(jī)制與分布特征、不同類型重力流特征、沉積模式和主控因素進(jìn)行分析，提出了不同類型重力流沉積模式和主控因素[11-14]。南梁地區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡，處于鄂爾多斯盆地三疊系湖盆中部，延長組長6厚層塊狀砂體屬半深湖深水重力流沉積[15-18]。近年來南梁地區(qū)三疊系延長組長6油層含油顯示普遍，油藏資源潛力較大。南梁地區(qū)長6儲(chǔ)層具有砂體變化快、隔夾層發(fā)育、含油飽和度低、局部油水關(guān)系復(fù)雜、儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，三角洲沉積特征及其發(fā)育規(guī)律還需進(jìn)一步精細(xì)研究。利用鉆井、測井及測試分析資料，確定沉積相類型研究南梁地區(qū)延長組深湖重力流沉積特征。

1?地質(zhì)概況鄂爾多斯盆地是一個(gè)穩(wěn)定的、疊合型的內(nèi)陸盆地，面積約2.5×104 km2，是一個(gè)集多種能源于其中的大型盆地，石油、煤、天然氣等資源豐富。盆地內(nèi)油氣資源豐富，油氣勘探和開發(fā)具有很大的潛力，已經(jīng)成為我國未來油氣開發(fā)與勘探的重要戰(zhàn)略區(qū)之一[1-3，19]。鄂爾多斯盆地北部從陰山開始，南部抵達(dá)秦嶺，東部源于呂梁山，西部達(dá)到騰格里沙漠。根據(jù)盆地基底性質(zhì)、現(xiàn)今構(gòu)造特征，盆地被劃分成伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)凹陷和西緣逆沖帶等構(gòu)造單元，盆地的三級(jí)構(gòu)造以鼻狀褶曲為主[20-23]。目前鄂爾多斯盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油田主要位于伊陜斜坡構(gòu)造單元，南梁地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的伊陜斜坡西南部，地理位置位于甘肅東部和陜西北部交界處，面積約370 km2（圖1（a））。

2?地層特征鄂爾多斯盆地在上三疊統(tǒng)延長組沉積期湖盆坳陷的持續(xù)發(fā)展和后期的穩(wěn)定沉降過程中堆積了以河流-湖泊沉積為特征的陸源碎屑巖沉積體系，這一時(shí)期的沉積特征記錄了大型淡水湖盆從發(fā)生、發(fā)展到消亡的演化過程。鄂爾多斯盆地延長組湖盆沉積從長10期開始發(fā)育，長10、長9是湖盆發(fā)展的初期，隨后進(jìn)入鼎盛時(shí)期（長8、長7）及后期水深變淺、降速緩慢（長6、長4+5），在長4+5期由于構(gòu)造作用使盆地開始下沉，使湖盆面積變大，在這種條件下沉積了一套粉細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層的沉積體，長3、長2湖盆再次變小，湖水往后衰退，形成了一套較厚的塊狀砂巖，有時(shí)還夾著泥巖的沉積體，長1期湖盆消亡[4-8]（圖1（b））。鄂爾多斯盆地經(jīng)歷了晚三疊世內(nèi)陸湖盆發(fā)育階段，長6期是湖盆演化過程中沉積物充填的高峰期之一，盆地東北的曲流河三角洲沉積和盆地西南的辮狀河三角洲沉積都是強(qiáng)進(jìn)積建設(shè)期，根據(jù)沉積旋回和標(biāo)志層特征自下而上分為長63、長62、長61，每個(gè)旋回由砂巖、粉砂巖以及泥巖組成，其中南梁地區(qū)長63以三角洲前緣和半深湖-深湖亞相最為發(fā)育，三角洲前緣水下分流河道和半深湖-深湖重力流復(fù)合沉積是主力勘探儲(chǔ)集層。

鄂爾多斯盆地三疊系延長組以凝灰?guī)r、沉積旋回的砂頂、砂底為對比劃分的標(biāo)志層。地層界面和標(biāo)志層通過鉆孔巖芯、巖石的巖性、地層結(jié)構(gòu)及沉積旋回來判別和分析。依據(jù)沉積特征可以把鄂爾多斯盆地延長組從下往上分為5段及10個(gè)標(biāo)志層。延長組長73底部凝灰?guī)rK1標(biāo)志層，電性特征表現(xiàn)為高時(shí)差、高伽瑪、低電阻，區(qū)域分布穩(wěn)定，可對比性強(qiáng)，標(biāo)志層K1最為發(fā)育，K1（張家灘頁巖）位于長7底部，是三疊紀(jì)地層對比的傳統(tǒng)標(biāo)志層[12-16]。研究區(qū)長6包含了K2、K3、K4這3個(gè)標(biāo)志層（表1），同時(shí)根據(jù)劃分的長63、長62、長61這3個(gè)油層段，以這3個(gè)小層來作為研究對象開展綜合研究（表1）。

長6的底部發(fā)育K2標(biāo)志層，為長63與長7之間的分界，全區(qū)分布不穩(wěn)定，為輔助標(biāo)志層，多為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，泥巖表現(xiàn)為灰黑色且有些地區(qū)有凝灰?guī)r出現(xiàn)，電性為高電阻、高聲波時(shí)差、高伽瑪?shù)忍攸c(diǎn)；K3標(biāo)志層在長63油層的頂部或長62油層組的底部，主要發(fā)育灰綠色粉砂巖和深色泥巖；K4標(biāo)志層為長61的頂部，沉積了一套灰綠色細(xì)砂巖及泥巖。按照沉積旋回，并結(jié)合油田生產(chǎn)實(shí)際需求，分別將長61、長62細(xì)分為2個(gè)小層、長63進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)小層。

3?沉積物源特征沉積盆地物源是填充在湖盆中的碎屑物來源的地區(qū)，其中沉積環(huán)境特征、沉積地層地球化學(xué)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律等的諸多方法在沉積物源區(qū)分析中也起到了重要的作用[24-28]。

3.1?重礦物特征南梁地區(qū)長6的重礦物

石榴石含量高，表明沉積物的母巖是巖漿巖、結(jié)晶片巖；自形鋯石、電氣石、白鈦礦說明母巖主要是沉積巖，大多來自古生界的淺海中的巖屑和碳酸鹽巖。南梁地區(qū)長6重礦物有自形鋯石、淡紅色及無色石榴石、電氣石、綠泥石、綠簾石、云母等；磁鐵礦屬于自生礦物；石榴石、白鈦礦、鋯石、電氣石是穩(wěn)定的礦物而綠泥石等不穩(wěn)定。穩(wěn)定礦物在搬運(yùn)過程中質(zhì)量不變，但是隨著搬運(yùn)距離的增大，在重礦物中的比例也會(huì)隨之變大。不穩(wěn)定礦物在搬運(yùn)時(shí)含量會(huì)因?yàn)榫嚯x的變化而變小。在搬運(yùn)中原巖經(jīng)歷了復(fù)雜的變化才形成了沉積物。然而重礦物的含量及種類都會(huì)受到當(dāng)時(shí)的水體環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造的制約。研究區(qū)長6發(fā)育的重礦物特點(diǎn)有：石榴石呈貝殼狀斷口，有無色和淡紅色且含量在30％左右；發(fā)育的白鈦礦大于40％，呈現(xiàn)為粒狀；電氣石含量在5％左右，鋯石發(fā)育的比較多，可達(dá)60％以上，但是N86井鋯石含量為13.5％。

區(qū)域內(nèi)重礦物具有明顯的分布特征，平面上研究區(qū)穩(wěn)定重礦物鋯石的含量在西南部的含量高于東北部，根據(jù)鋯石含量數(shù)據(jù)分布特征可以看出研究區(qū)西南部鋯石含量變大、穩(wěn)定礦物增加，所以表明物源是從東北方向而來。石榴子石為相對不穩(wěn)定的礦物，

隨著搬運(yùn)距離的增加，其含量會(huì)逐漸減少，而東北部的石榴子石含量高于西南部，也進(jìn)一步證實(shí)了主要物源由東北向西南方向而來（圖2）。

3.2?輕礦物特征物源為研究區(qū)內(nèi)提供陸源碎屑物質(zhì)的來源。砂巖是長6陸源碎屑物的主要類型，可以直接反映母巖的性質(zhì)。南梁地區(qū)延長組長6主要有東北和西南兩大方向的砂體，其中長石等輕礦物含量和成分的差異都是在不同的環(huán)境中形成的。石英在長6較為發(fā)育，含量可達(dá)30％以上，長石類沉積的也較多，可達(dá)到50％左右。在沉積的過程中，朝著物源的方向，東北部的沉積體系中長石相對較多，往西南部延伸石英碎屑從28％可以增加到38％，因此可以依據(jù)砂巖中碎屑石英的多少來表現(xiàn)出沉積物源的方向（圖3）。

4?沉積特征與沉積相

4.1?三角洲沉積特征南梁地區(qū)延長組長6發(fā)育為灰白色和灰色、灰綠色細(xì)砂巖、砂巖（圖4（a）），泥巖顏色整體上為深灰色、灰黑色或黑色（圖4），為弱還原-還原環(huán)境，未發(fā)現(xiàn)水上氧化條件下的紅色沉積或者湖岸線附近過渡帶特有的雜色泥巖，巖芯資料整體表現(xiàn)為在還原條件所形成的暗色特征。砂巖中反應(yīng)水動(dòng)力較強(qiáng)的平行層理較為常見。平行層理有彼此平行的紋層，由中粗砂、含礫砂組成，在水流的搬運(yùn)能力強(qiáng)時(shí)大型交錯(cuò)層理更強(qiáng)的高流態(tài)條件下的平坦底床上形成的，其特點(diǎn)是沉積物顆粒粗，伴有剝離線理，主要出現(xiàn)在河流、海岸、濁流等水動(dòng)力較強(qiáng)的沉積環(huán)境。遞變層理也是粒序?qū)永?，由于碎屑物重力流的快速流?dòng)或水流速度的逐漸變化而形成的。根據(jù)遞變特點(diǎn)可以分為正向遞變層理和反向遞變層理，研究區(qū)常出現(xiàn)正向遞變層理，由下往上顆粒由粗變細(xì)，在濁流沉積中容易見到。正粒序在南梁地區(qū)長6段常見，表明了長6油層發(fā)育濁流沉積。

長6油層發(fā)育的變形構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、包卷層理、波狀層理、火焰構(gòu)造與滑塌構(gòu)造等（圖4）?；鷿岱e扇內(nèi)扇水道和中扇水道前緣易發(fā)育大型滑塌包卷層理，在三角洲的重力流水道中局部也可發(fā)育液化沉積物流及滑塌變形構(gòu)造，均是由于快速堆積重力滑塌的細(xì)砂、粉砂質(zhì)沉積物在超負(fù)荷的上覆沉積物靜水壓力作用下，導(dǎo)致層內(nèi)孔隙超壓而發(fā)生沉積物液化，并在液化層內(nèi)的橫向流動(dòng)產(chǎn)生細(xì)層的扭曲而形成；另外可見到發(fā)育在粗細(xì)交互層中的呈撕裂狀細(xì)軟滑塌泥礫，也是三角洲前緣斜坡上的泥砂受重力作用滑塌拉裂而成，發(fā)育在三角洲前緣斜坡帶到半深湖的濁流沉積環(huán)境中（圖4），多發(fā)現(xiàn)沖刷流動(dòng)和暴露成因形成的有槽模、溝模、沖刷面等層面構(gòu)造。

4.2?濁流沉積由于深湖區(qū)受到湖浪的影響小，所以水體環(huán)境較為安靜。研究區(qū)長6油層組發(fā)育深湖沉積，巖性基本上為暗色泥巖、頁巖及夾雜著少量的粉砂巖。泥巖中常保存有完好的魚和介形蟲化石[29-30]。在構(gòu)造上主要發(fā)育平行層理及塊狀構(gòu)造等。重力流經(jīng)常會(huì)在深湖中出現(xiàn)，是由于水深的區(qū)域中形成的沉積物在受到重力影響下沿著斜坡發(fā)生滑動(dòng)（圖4）。因?yàn)樵诎徇\(yùn)的途中沉積的物體的形成機(jī)理和沉積方式有差異，所以可以把重力流分為碎屑流、顆粒流、濁流、液化流4種類型[17-22]。研究區(qū)長6主要是濁流。濁流作用下會(huì)形成濁積巖，濁積巖由砂巖、砂礫、粉砂巖及泥巖組成，而鑒別濁積巖的重要標(biāo)志就是鮑馬序列[12-15]，完整的鮑馬序列由5個(gè)特殊的沉積構(gòu)造組成（圖5）。

鮑馬序列A段即遞變段，一般為濁積巖層的底部，主要是砂巖和礫巖，具有塊狀層理和遞變層理，是在高流態(tài)中快速沉積中形成的；B段即平行層理段，主要由中、細(xì)粒砂巖與礫巖組成；C段即砂紋層理段或包卷層理段，大多為粉砂巖，是在低流態(tài)中形成的，發(fā)育交錯(cuò)層理及包卷層理，與B段有突變接觸；D段即水平層理，由粉砂巖及砂質(zhì)泥巖組成；E段即塊狀泥巖段，是濁流沉積時(shí)少量的懸浮物質(zhì)沉積形成的[23-25]。長6期三角洲體系發(fā)育較好，在三角洲前緣形成的碎屑物質(zhì)隨著陡坡往深湖-半深湖處移動(dòng)，形成了濁流沉積。在三角洲前緣的斜坡上及坡下面通常會(huì)發(fā)育重力流。由于堆積的物體還沒有完全的固結(jié)就受到火山、地震等作用的影響，在重力作用的驅(qū)使下順著陡坡形成了滑塌砂體。一些滑塌砂體在遇見較陡的斜坡時(shí)繼續(xù)向深湖方向搬運(yùn)，形成了碎屑流沉積。由于沉積物搬運(yùn)方式從塊體搬運(yùn)變?yōu)榱肆黧w搬運(yùn)，大多數(shù)碎屑流沉積物在重力作用下伴著水流一起向前搬運(yùn)，在深湖區(qū)沉積下來形成了濁積巖。

在淺水區(qū)會(huì)形成陸源碎屑流沉積并且與深水區(qū)發(fā)育的頁巖共生，在沉積物發(fā)育過程中會(huì)出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象及沉積物液化的表現(xiàn)。沉積過程中會(huì)出現(xiàn)高密度流及由于高流態(tài)的快速沉積會(huì)導(dǎo)致濁積巖的底面出現(xiàn)被侵蝕過的痕跡。因?yàn)樵谏钏幱谌毖醐h(huán)境，巖石顏色較深。長6期先期湖盆擴(kuò)張，進(jìn)入后期湖盆下降緩慢，沉積作用逐漸加強(qiáng)，三角洲建設(shè)加強(qiáng)。南梁地區(qū)長6發(fā)育三角洲前緣水下分流河道和半深湖-深湖重力流復(fù)合沉積砂體，測井曲線呈厚層箱型或鐘型。沉積過程中物源供給豐富、水動(dòng)力條件穩(wěn)定，其頂?shù)捉缑婢鶠橥蛔兘佑|，發(fā)育的沉積物粒度相對均勻。在演化過程中水動(dòng)力條件減弱，從而物源供應(yīng)減少，底部有沖刷面和突變接觸，在三角洲水下分流河道發(fā)育，同時(shí)沉積物下粗上細(xì)多為正粒序。

4.3?沉積相分布規(guī)律鄂爾多斯盆地三疊系延長組長6期湖盆的西岸發(fā)育有石溝驛扇三角洲、環(huán)縣辮狀河三角洲、鎮(zhèn)原辮狀河三角洲、涇川辮狀河三角洲，除了湖盆北部的石溝驛扇三角洲的規(guī)模有明顯的擴(kuò)大，其余的三角洲規(guī)模都不同程度的減弱，尤其是馬嶺-慶陽地區(qū)在長6形成初期長期發(fā)育大規(guī)模濁積沉積被三角洲前緣沉積特征替代。長6初期沉積特征是東北、東部的物源加強(qiáng)，榆林-橫山地區(qū)沉積作用的逐漸加強(qiáng)，由初期的三角洲前緣相沉積演化成三角洲平原河流相沉積。湖盆深湖區(qū)也明顯收縮，深湖區(qū)東部可達(dá)大路溝-志丹-西河口-富縣地區(qū)，這時(shí)已萎縮至旦八鎮(zhèn)、永寧、葫蘆河以西地區(qū)。在三疊系延長組長6早期，湖盆水體范圍逐漸加大，水深逐漸加深。物源供屑能力強(qiáng)，砂質(zhì)碎屑流規(guī)模達(dá)到最大（圖6）。到延長組長6晚期，基準(zhǔn)面下降，發(fā)生進(jìn)積沉積，但由于物源供屑能力變?nèi)酰?/p>

砂質(zhì)碎屑流規(guī)模不斷變小，砂體規(guī)模變小。

5?結(jié)?論1）南梁地區(qū)深湖相地層進(jìn)行小層的精細(xì)劃分和對比，以三疊系延長組小層的典型標(biāo)志層為依據(jù)，選擇K2、K3、K4這3套泥巖作為標(biāo)志層，利用沉積旋回的分析方法將延長組深湖相地層劃分為3個(gè)小層。2）南梁地區(qū)深湖相地層發(fā)育了東北物源和西南物源，主要受到東北物源區(qū)的控制。其主要的母源來自于大青山、陰山一帶的太古界高級(jí)變質(zhì)巖和火山巖。由于主要受東北物源的影響，該地區(qū)在延長組深湖地層主要是東北向沉積體系，以三角洲沉積為主。沉積相的類型控制砂體的形狀，所以深湖相地層發(fā)育的砂體自北東向西南方向呈現(xiàn)出條帶狀展布。3）南梁地區(qū)延長組在湖盆演化中期的侵蝕減弱，湖盆面積逐漸縮小，使得盆地邊緣的三角洲沉積范圍向湖盆中心收縮。研究區(qū)延長組自北東向西南發(fā)育了三角洲前緣亞相、深湖亞相及向深湖過渡的淺湖亞相。由于三角洲前緣斜坡地帶沉積物發(fā)生了滑塌，在水流及重力作用下形成了濁流沉積。

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（責(zé)任編輯：李克永）