鄂尔多斯盆地延长组浊积岩特征及其影响因素

张世懋，丁晓琪

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610059）

鄂尔多斯盆地延长组浊积岩特征及其影响因素

张世懋，丁晓琪

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610059）

鄂尔多斯盆地延长组浊积岩成藏条件优越，是油气勘探的重要目标接替区。在坳陷型湖盆中寻找浊积岩，在对其特征进行详细认识的基础上重点研究并总结出浊积岩发育的控制因素。利用实测野外剖面、常规测井、电阻率成像等资料的解释分析方法，对延长组浊积岩及其相关地层的岩性、结构、构造等特征进行了观察总结，结合已知的浊积岩分布规律，认识了延长组浊积岩的形成机理及影响因素。该区浊积岩的发育主要受地震、洪水等动力机制的影响，受物源供给、气候条件、斜坡坡度、底形迁移等环境条件的制约，秦岭造山运动间接控制了浊积岩发育的动力机制与环境条件。盆地西南缘长7段与长6段三角洲前缘的半深湖－深湖环境中具有浊积岩分布的条件，下一步勘探应该重视华池－庆阳－宁县一带。

测井解释；浊积岩；形成机理；影响因素；延长组；鄂尔多斯盆地

0 引 言

近50年间，人们对于浊流与浊积岩沉积模式的认识已不足以解决实际工作中所遇到的问题。G.Shanmugam于2002年将浊流、浊积岩进行重新定义［1－2］。在中国以陆相盆地为主的大背景下，人们起初的认识是断陷型湖盆更适合浊积岩的发育。在之后的勘探历程中发现，坳陷型湖盆亦可发育较大规模的浊积岩［3－4］，并在川西、鄂尔多斯盆地西南缘等地都发现了野外浊积岩剖面以及具有经济开采价值的浊积岩油藏［5－6］。本文所讨论的鄂尔多斯盆地延长组浊积岩主要针对广义的浊积岩，即包括砂质碎屑流、颗粒流、液化沉积物流、浊流等沉积物重力流与密度流形成的所有沉积物组合。

1 沉积环境分析

研究区域为鄂尔多斯盆地西南部延长组地层（见图1），通过对彭阳银洞子、平凉甘沟窑、崇信汭水河等剖面的野外观察与前人对海相浊积岩、断陷型湖盆浊积岩的研究成果进行对比发现，海相浊积岩的分布一般会受到下切谷的控制，并在大陆坡上运移很大一段距离，最终于大陆坡、大陆坡角、深海环境中形成大规模的浊积砂体并接受底流等作用的强烈改造。与海相环境不同，延长期的鄂尔多斯盆地为一湖盆沉积环境，斜坡上不具下切谷，发育的浊积物运移距离也相对较短，浊积岩整体发育规模相对较小，受底流的改造作用较弱。鄂尔多斯盆地中发育的浊积岩与断陷型湖盆浊积岩在控制因素及分布上也具有一定的区别，鄂尔多斯盆地为挤压应力条件下的为坳陷型湖盆，盆地底形、坡度在秦岭造山带提供的挤压应力条件下发生变化，浊积岩分布于斜坡、斜坡脚、深湖等位置；断陷型湖盆的底形、坡度变化主要受断层的控制，而浊积岩主要分布于断层上盘或深湖中［7－8］。

图1 鄂尔多斯盆地延长组构造纲要图

随着对延长组勘探程度的不断加深，盆地东北、西南2个方向上的三角洲砂体油藏已无法满足日渐增长的油气开发需求。事实上在盆地西南部地区，延长组7段至延长组6段地层中都已发现了储量和产量可观的浊积岩［9－10］。

通过对鄂尔多斯盆地崇信汭水河剖面的观察以及红河37井、镇泾28井等100多口井的岩心照片、常规测井曲线、电阻率成像测井资料的解释分析发现，延长组长7段、长6段中浊积岩按沉积物粒度特征主要可以分为2种，一种为透镜体状与似毯状的中－厚层中－细粒砂岩，其顶底均为黑色－深灰色泥页岩、油页岩；另一种则主要为透镜体状的薄－中层细－粉砂岩，泥质粉砂岩夹于泥页岩、油页岩中。第1种砂岩类型的分选较好，厚度较大，可发育半米至数米厚的块状砂岩层（见图2A）。此类砂岩相互叠覆，厚度可达数十米。第2种类型的砂岩发育厚度较小，规模都在几十厘米（见图2B）。在这2类砂岩中还常见黄铁矿结核与鱼类动物化石。

通过野外剖面与岩心照片上的观察发现，该区浊积岩主要的层序组合发育有ABD、ABE、ADE、BC、BCE、BCDE等，其鲍马层序组合发育不完整。发育的沉积构造主要有块状层理、正粒序层理、平行层理、沙纹层理等。在研究区内还观察到各类同生变形构造如火焰状构造、滑塌变形构造等，除此之外广泛发育的层面构造，如槽模、沟模、重荷模等也显示出砂质碎屑流、浊流、颗粒流的流体流动的特征。自然伽马测井曲线形态上呈钟形，反映浊积岩为正粒序的特征。其自然伽马曲线底部常具陡变的形态，反映浊积岩底部与下伏泥岩为突变接触（见图3）。从电阻率成像测井图中可以看出，从下至上颜色由深到浅，总体上说明了电阻率由下至上逐渐增大的趋势，侧面反映出浊积岩物性从好到坏的变化特征（见图3）。

图2 研究区浊积岩剖面结构及平面形态

图3 红河26井浊积岩剖面特征

研究的盆地西南部长7段至长6段的浊积岩均分布在半深湖－深湖环境。在全盆延长组致密低渗透的物性背景下，深入湖底或近湖盆中心的大规模浊积砂体是极为有利的岩性圈闭类型［11－12］。了解鄂尔多斯盆地延长组地层的物性特征与成藏特征不难发现，盆地西南部长6段与长7段地层以岩性圈闭为主，物性好、离烃源岩近的砂体会最先被原油充注聚集成藏，周围的泥页岩作为良好的封堵层起到封闭原油、防止其再运移的作用，这些成藏特性使得长6段和长7段地层中更靠近泥页岩的浊积岩、分选更好的浊积砂体成为了聚集油气成藏的首选。针对盆地西南部长7段浊积砂体的勘探中发现，浊积岩的孔隙度值一般分布在8%～11%的区间内，渗透率值则一般为（0.02～0.30）×10－3μm，其物性相对较好，在有关浊积岩油藏的开发井中如里6井、宁33井、塔1井也见到了可观的原油产量［13］。

2 浊积岩分布规律

鄂尔多斯盆地延长组浊积岩在横向上主要分布于盆地的西南部、南部地区，而中部及东部地区是否也发育大规模的浊积岩，不同学者仍持不同的意见。研究认为盆地延长组浊积岩主要发育位置为鄂尔多斯盆地延长组长7段、长6段沉积期湖盆中心的西南方向上（见图4）。根据延长组沉积期的盆地底形研究，长7段半深湖－深湖区域东北边界为华池、富县、长陵一带，其西南边界主要分布于环县、镇原、长武一带；长6地层沉积期，虽然湖盆水体范围减小，而盆地中心依旧向西南方向迁移。因此，浊积岩的分布位置始终集中在盆地西南。

图4 延长组长7段浊积岩分布示意图

浊积岩在平面上的具体分布位置会受到动力机制强弱、环境条件好坏的影响。三角洲朵叶体规模较大、位置靠近湖盆中心、地震作用较强、洪水作用规模较大时形成的浊积岩规模也较大、运移距离更远且更靠近湖盆中心位置，反之则浊积岩规模较小、运移距离较短、离湖盆中心位置较远。虽然在浊积岩的形成过程中存在诸多的不确定性，但浊积岩的主要分布位置为西南部辫状河三角洲的前缘斜坡、斜坡脚、及湖盆中心位置。

盆地内延长组浊积岩在纵向上主要发育在长7段、长6段地层中。鄂尔多斯盆地湖盆在长8沉积期后开始呈现退积的沉积特征，并在长7段沉积时达到湖盆水体的最大范围，安静的湖水给浊积岩频繁发育、较好的保存提供了条件。在湖盆达到最大水体范围时，浊积岩的分布主要集中在盆地西南部，随着沉积物逐渐向湖盆方向进积，浊积物便也开始向东北方向迁移。小部分刚刚沉积不久的浊积岩以及还未固结的浊积物受三角洲前缘进积砂体的冲刷，更有可能形成与三角洲前缘砂体的叠覆沉积，或直接被其破坏殆尽。这一部分浊积砂体一般不易被识别出来。

3 浊积岩形成机理

Heezen，Tharp等认为海相斜坡带的坡度为3°～6°［14］，Pratson，Haxby等则认为实际上斜坡带的坡度可能仅为0.5°～2°［15］。尽管斜坡的坡度有限，海相浊积物在地震、洪水、暴风、海啸的作用下仍可以形成绵延几十公里甚至上百公里的浊积岩［16］。相比之下，湖相浊积岩的形成比较简单，一般不存在大规模的暴风、海啸等极端气候作用的影响，不会受到大范围且稳定的底流作用改造，湖相斜坡带较海相大陆坡的坡度更陡，沉积物在一定的动力机制下发生滑塌的几率更大。湖相浊积岩的发育依赖于临区的构造运动为浊积岩的形成提供动力。

通过对研究区内发育浊积岩的地层观察还发现，长7段中广泛发育有凝灰质层并在长7段泥页岩地层中见到了液化砂岩脉，加上上述浊积岩中的各种砾石，这三者共同反映了盆地西南部浊积岩的物源区——秦岭构造带强烈的造山运动，并引发火山运动、地震等派生构造地质作用，这些作用会致使沉积物向斜坡下滑塌、垮塌、滑移，最终形成浊积岩。因此，鄂尔多斯盆地延长组浊积岩的成因可以按其发生频率分为阵发型成因与稳定型成因。

（1）阵发型成因主要是指由于地震作用及其派生的地质作用如堰塞湖溃堤后造成的大规模洪水作用下而形成的浊积岩。阵发型成因对沉积物的作用机理已在前人的研究中有过论述［17－18］，地震作用会导致三角洲前缘未固结的砂体沉积物发生垮塌、滑塌作用，并沿着三角洲前缘的陡坡或湖底斜坡向前运移。由于地震作用具有阵发性的特点，前期形成的浊积物很可能会受到后一期浊积物的冲撞而发生再次运移且二级滑塌浊积砂体好于一级滑塌浊积砂体，这也可能导致更靠近湖盆中心的位置发育有一些物性较好的浊积砂体。除此之外，由阵发性地震作用派生的堰塞湖溃堤后的大规模洪水也可携带大量的沉积物注入湖中，形成沉积物重力流或密度流，导致三角洲前缘沉积物垮塌、滑塌发生运移并形成大规模浊积岩。因此，地震及其派生作用作为浊积岩形成的主要动力机制，足以形成较大规模的浊积岩并且使得浊积岩在湖底斜坡上运移较远。

（2）稳定型成因则是指由于气候条件的作用而形成的季节性洪水作用下形成的浊积岩。相对阵发型浊积岩成因，稳定型成因的浊积岩规模可能较小，受到气候作用、造山区沉积物源供给、构造活动强烈程度的影响。在地层砂体呈现进积特征时其作用规模较大，在进积过程中形成的浊积砂体一般规模有限，这是因为刚形成不久停留在斜坡上的浊积体可能受到后期三角洲前缘沉积物的冲刷改造作用，很难大规模保存下来，这种特征在长6段储层中尤为明显。此类强弱有别的浊积岩形成机制，也使得浊积岩呈现出前述的两种岩性组合特征。

4 浊积岩发育的影响因素

对于浊积岩分布控制因素的认识，很多学者都提出了不同的看法。G.Erilla认为斜坡带演化、物源的供给条件控制了浊积岩的分布［19］。Simon、卢龙飞、D.I.Sofield认为古地理环境及古气候条件共同约束着浊积岩的分布特征［20－21］，David认为盆地的底形演化，沉积物的表面形态为影响浊积岩发育的主要因素［22］。将这种种因素分门别类，都无法背离动力机制与环境条件这2大因素的范畴。

研究的浊积岩形成的动力机制主要为地震作用、洪水作用导致的三角洲前缘沉积物的垮塌、滑塌。通过物源分析还发现，稳定型洪水中携带的大量沉积物也来源于秦岭造山区，而地震、洪水等地质作用则可能直接与秦岭造山带在晚三叠世的大规模隆升造山有着直接的关系。正是大规模造山作用产生的硅质岩、砂岩、灰岩砾石形成了具有相应特征的浊积岩。

环境因素对浊积岩的形成与分布的影响主要表现在物源的规模，古气候条件、盆地斜坡的坡度以及湖盆中心的迁移。横向上，物源供给较为充分、降水较为丰富的环境条件下浊积岩发育的规模与频率一般也较大。盆地斜坡的坡度较陡则浊积物在发生垮塌后滑移的距离较远。反之则更靠近三角洲前缘沉积体。盆地底形随时间的迁移则控制了浊积岩在纵向上的分布趋势。

5 讨 论

通过对浊积岩发育所必须的动力机制以及环境因素的分析发现，地震、洪水等地质作用，物源规模、盆地斜坡的陡缓，湖盆中心的迁移等影响因素都与秦岭造山带的构造运动有着直接或间接的联系。据张国伟、杜远生等对秦岭造山运动的研究发现，从秦岭洋盆开始逐渐闭合到全面碰撞造山，其构造运动阶段呈现出多幕次、多阶段的特征［23－24］。而秦岭洋最终在武丹－太白－丹凤深大断裂（商丹缝合带）处闭合，并开始大规模隆升造山的时期正值晚三叠世［25－26］。这一时期鄂尔多斯盆地西南部的深部岩石圈一直处于持续的挤压状态。秦岭造山逆冲推覆作用具西强东弱的特征，岩浆运动与火山作用也主要集中在西秦岭部分，我们可以在长7地层中找到凝灰层的广泛发育，其厚度也是从西南向东北方向减薄。

分析以上浊积岩的特征及其影响因素、秦岭造山历史可以得出结论，① 横向上，浊积岩主要分布于靠近秦岭造山带一侧的鄂尔多斯盆地西南部；②纵向上，自长7段－长6段沉积期，浊积岩的发育位置由西南方向向东北方向迁移，浊积岩应密集分布在华池－庆阳－宁县一带；③ 浊积岩具体的发育相带集中在三角洲砂体前缘的半深湖－深湖亚相中；④该区浊积岩在形态上并非传统的水道－朵叶体的扇模式，而是在盆地斜坡上呈现不连续的长条状或透镜状浊积砂体，在湖盆中心沿盆地低洼地形形成不规则状浊积砂体。

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Characteristics and Controlling Factors of Turbidites in Yanchang Formation，Ordos Basin

ZHANG Shimao，DING Xiaoqi
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

In Yanchang formation，Ordos basin，accumulation condition of turbidites is superior，so it is a very important target area for oil and gas exploration replacement.However，to find turbidites in depression basin，first，we should make a detailed understanding of its characteristics，then focus on study of controlling factors of turbidites.By measuring the field profiles，analyzing data of conventional logging and FMI，we have observed lithology，structure，conformation and other characteristics of the turbidite，in Yanchang formation.Combined with distribution of turbidites that we had known，we have recognized the origin and controlling factors of turbidites in Yanchang formation.Origin of turbidites in this area is earthquakes and floods.Distribution of turbidites is controlled by source supply，climate，slope gradient and migration of basin bottom.Dynamic mechanisms and environmental conditions of turbidites development are indirectly controlled by Qinling orogenic.The results show that in southwest of Ordos basin，the deep－semi－deep lake which in front of fore－delta in Chang7 and Chang6 formation have conditions for the distribution and formation of turbidites，further exploration should be Huachi－Qingyang－Ningxian area.

log interpretation，turbidite，origin，controlling factor，Yanchang formation，Ordos basin

1004－1338（2011）06－0594－05

TE122.222；P631.81

A

国家自然科学青年基金项目（40602012）鄂尔多斯盆地晚三世延长期几个关键性事件沉积及其与油气聚集关系研究

张世懋，男，1987年生，在读硕士，研究方向为油气储层评价。

2011－07－12 本文编辑 李总南）