鄂尔多斯盆地东南部晚三叠世延长期沉积相及岩相古地理演化特征

范萌萌，卜 军，曾家明，郭绍忠，李文厚

（1.西安科技大学地与环境学院，陕西西安 710054；2.中国石油长庆油田分公司第二采油厂；3.中国石油青海油田分公司采油一厂；4.中国石油长庆油田第二采油技术服务处；5.西北大学地质学系）

鄂尔多斯盆地东南部晚三叠世延长期沉积相及岩相古地理演化特征

范萌萌1，卜 军2，曾家明3，郭绍忠4，李文厚5

（1.西安科技大学地与环境学院，陕西西安 710054；2.中国石油长庆油田分公司第二采油厂；3.中国石油青海油田分公司采油一厂；4.中国石油长庆油田第二采油技术服务处；5.西北大学地质学系）

鄂尔多斯盆地东南部是目前研究的一个重点区域，为了查明该地区延长期沉积相、岩相古地理的特征及演化规律，在大量钻井、测井、野外露头及岩心资料的基础上，详细分析了研究区延长期沉积相在平面及纵向上的分布特征和规律。研究表明，鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期的沉积代表着一个完整的陆相湖盆发育过程，研究区延长组发育三角洲相和湖泊相两种沉积相，以浅湖和三角洲前缘为主，物源主要有东北和南部两个方向，并总结出各沉积期的沉积相及岩相古地理特征，对有利区判断及下一步勘探开发具有指导性意义。

鄂尔多斯盆地；延长组；沉积相；古地理；演化特征

鄂尔多斯盆地东南部的研究始于20世纪70年代，之后该地区的勘探开发曾一度停滞，2000年以后，各地油气勘探的力度逐步加强，该区的勘探开发又被提上了议程。近年来的勘探证实，相对于安塞、延安等其他地区，盆地东南缘延长组岩性更细、物性更差，在深部长6－长8层位少见东北三角洲常发育的浊沸石溶蚀次生孔隙，为典型的特－超低渗储层［1］。该区的特殊性使其油气勘探一直未取得重大突破，为了打破这一瓶颈，急需对该地区开展古地理、古环境、古沉积等基础研究，为寻找该区油气勘探的突破点提供地质理论依据。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组是我国陆相三叠系地层中出露最好、研究最早、发育比较齐全的层型剖面，是鄂尔多斯盆地内陆湖盆形成后的第一套生储油岩系，也是研究区主要的勘探开发目的层系［2］，本次研究层位为延长组长10－长1油层组。研究区位于鄂尔多斯盆地东南部，北起甘泉，南至铜川，西起正宁，东至宜川，面积约2.9×104km2。

研究区内所钻遇的地层由新到老有第四系、中侏罗统安定组、直罗组、延安组、下侏罗统富县组、上三叠统延长组，缺失第三系和白垩系。研究区内延长组各油层组都存在后期剥蚀现象，大部分地区都是第四系直接不整合覆盖在三叠系延长组之上，缺失侏罗系、白垩系、第三系地层。

2 沉积岩与沉积相特征

2.1 沉积岩特征

根据钻井岩心及野外露头的观察，研究区目的层发育陆源碎屑岩，砂岩大多为灰色、褐色，可见薄层－厚层状产出。泥页岩颜色一般为灰、深灰、灰黑色，呈薄层－厚层状产出，通常含一定量的粉砂质或砂质。钻井岩心中不见水上氧化条件下的红色沉积和湖岸线过渡带内的杂色泥岩，整体表现为还原条件下的暗色特征，表明碎屑物沉积时基本处于水下弱还原－还原环境［3］。

研究区延长组以细砂岩、粉细砂岩和粉砂岩为主，极少量中砂岩及粗砂岩。砂岩类型以长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，长石占碎屑总量的10.0%～91.7%，平均48.5%；石英占碎屑总量的8.3%～73.5%，平均35.3%；岩屑占碎屑总量的0～54.6%，平均16.2%，其中以变质岩岩屑为主（0～33.1%，平均8.8%），岩浆岩岩屑次之（0～20.0%，平均4.0%），沉积岩岩屑最少（0～43.4%，平均3.4%）。云母占碎屑总量的0～50%，平均7.9%，成分成熟度低，指示了物源稳定的低能沉积环境。

本区砂岩粒度以0.10～0.25 mm粒级为主，颗粒磨圆较差，多为次棱角状，胶结方式以孔隙式胶结最为多见，胶结物成分以钙质为主［4］，碎屑颗粒分选情况不均一，从较好到较差均有出现，以中－好的分选为主，结构成熟度一般或较好［5－6］。根据区内若干口井的岩心观察，沉积构造十分常见，尤其以各类层理构造和层面构造最为发育。

2.2 沉积相特征及剖面相分析

根据研究区各种沉积相标志的分析，结合野外剖面观察及录井资料等的综合分析，认为研究区上三叠统延长组主要为湖泊和三角洲沉积相（表1）。

表1 研究区延长组沉积相分类

2.2.1 湖泊沉积相

（1）浅湖亚相：在研究区分布面积较广，主要为浅湖泥和滩砂，常见水平层理和沙纹层理。泥岩中虫孔发育，化石丰富，主要为碳化植物碎片、介形虫、叶肢介、瓣鳃类、腹足类和方鳞鱼鳞片等，有些地区发现过完整的鱼类化石［7－8］。

（2）深湖亚相：岩性主要为深灰－灰黑色的厚层泥岩、页岩和油页岩，泥岩中含少量介形虫、叶肢介、方鳞鱼鱼鳞等动物化石，植物碎屑少且细碎，可见水平层理。

（3）浊积扇：长7和长6沉积期，深湖沉积中发育规模不等的多期浊流沉积，可细分为坡移浊积扇和滑塌浊积扇［9］，鲍玛序列可以完整或不完整出现，大多缺失沙纹层理及深湖泥岩段沉积，以底部粒序层理最厚，发育滑塌变形、槽模、火焰状构造等。厚度较大的浊积岩砂体物性较好，可成为良好的储层，具有较好的勘探价值。

2.2.2 三角洲沉积相

三角洲沉积相可以划分为三角洲平原、三角洲前缘及前三角洲三个亚相。其中前三角洲沉积与湖相类似，在亚相划分中常不作划分。

（1）三角洲平原亚相：三角洲平原沉积按其沉积特征可以分为分流河道、天然堤、决口扇、河漫滩等，其中，以分流河道和河漫滩两个微相最为重要。分流河道沉积形成的砂体是三角洲沉积体系中最粗的，呈向上变细的特征。多发育大型槽状交错层理和板状交错层理，底部常见冲刷面，冲刷面附近多见泥砾。河漫滩以泥岩、粉砂岩为主，植被发育时形成根土岩、煤层、碳质页岩等，含有大量植物化石和虫孔。

（2）三角洲前缘亚相：三角洲前缘亚相按其沉积特征可以分为水下分流河道、分流间湾、河口坝、席状砂等，以水下分流河道和分流间湾两个微相最为重要。①水下分流河道微相：以细砂、粉砂为主，砂体底部常可见冲刷面，下部一般呈块状，向上发育平行层理、槽状交错层理、砂纹层理等，总体上具有向上变细的粒度特征。垂直流向剖面上砂体呈透镜状，侧向渐变为细粒沉积物，可见多期河道砂体叠加（图1）［10－11］。②分流间湾微相：以深灰色泥质沉积为主，含少量粉砂和细砂。砂质沉积常作为泥岩夹层或呈薄透镜状，发育水平层理和透镜层理。可见大量植物碎片、虫孔、介形虫、叶肢介、鱼鳞等生物遗迹和化石。③河口坝和席状砂微相：河口坝整体上呈反韵律层序，在鄂尔多斯盆地河口坝一般不发育。前缘席状砂呈席状或带状广泛分布于三角洲缘（图1），其砂质纯、分选好。广泛发育小型交错层理。砂体向岸方向加厚，向水体方向减薄。

图1 宜川地区长8露头

2.2.3 剖面相分析

沉积相连井剖面分析是分析沉积相平面展布及垂向变化的有力手段之一，可以较为直观地再现沉积相在空间和时间上的演化规律，反映岩相古地理各时期的格局及特征。

D2－ZF28－ZF27－FG1－ZF20连井剖面位于研究区中部，呈NE－SW向展布（图2），根据前人研究资料可知，这一展布方向基本与物源方向一致。长10期资料较为缺乏，故不在本剖面中展示。长9期是一个以湖侵为主的时期，在本剖面上可见局部地区的浅湖沉积，浅湖泥自然电位曲线低平，具有高声波时差、高自然伽马和低电阻的特点。其它地区发育三角洲前缘沉积，前缘中的水下分流河道砂体自然电位及自然伽马曲线呈现较高的幅值，呈钟形或箱形，一般底部呈突变接触，顶部呈渐变或突变接触。长8期湖盆沉降速度减缓，在本剖面上主要表现为三角洲前缘沉积。长7期为鄂尔多斯盆地延长组最大湖泛期，湖盆达到最深，在本剖面上全部表现为深湖泥质沉积，局部发育浊积扇。长6期为湖盆稳定阶段，为“湖退砂进”的三角洲沉积的主要建设期，在本剖面上，D2井和ZF28井长6期发育深湖沉积，其它井发育三角洲前缘沉积，其中，D2井的浊积扇十分发育，砂岩多为灰褐色，多有油迹显示，为本区的良好储层。长4＋5期为一次短暂的湖侵期，湖水又一次加深，在本剖面上反映为深湖及浅湖相沉积。长4＋5期之后，深湖沉积不复出现，剖面上以三角洲前缘沉积为主，到长2及长1期，ZF27、FG1和ZF20出现三角洲平原沉积，说明湖盆逐渐抬升、淤浅，湖水范围收缩，三角洲平原沉积的分流河道砂体呈巨厚层，自然伽马曲线为中高幅值，总体呈向上变低的趋势，微齿状，自然电位曲线多呈钟形或箱型。河漫滩自然伽马曲线为低幅值，呈齿状，自然电位曲线低平。长1期沉积地层的顶端出现不同程度的剥蚀，说明地层后期剥蚀严重。分析剖面的总体特征，可以看出，D2井更靠近湖盆中央，ZF20井更靠近湖盆边缘，即三角洲由东北部入湖，向西南方向推进，并逐步尖灭。局部厚层砂体连通性较好，有作为储层的潜力。

图2 研究区中部D2－ZF28－ZF27－FG1－ZF20延长组沉积相连井剖面

3 沉积相展布与岩相古地理演化

根据研究区内古水流、轻重矿物以及微量元素特征，认为本区延长组的物源来自东北和南部两个方向，在此基础上，根据研究区内200余口井的钻井岩心资料以及野外14条露头剖面的特征，绘制了本区延长组各油层组的岩相古地理图，并讨论其演化情况。

长10油层组沉积期，地形整体开始下沉，鄂尔多斯内陆湖盆已然形成，湖岸线位于甘泉西－富县西－小寺庄－贺家湾－黄龙东一线，浅湖面积较小。东北部三角洲前缘呈大型的朵状向湖内推进，受控于东北物源，是研究区的主要砂体，砂地比值33.1%～69.0%。南部来源的三角洲前缘砂体在旬邑以东地区进入研究区，沿职田镇－正宁－王家大庄一线展布，可能受到研究区外西部三角洲前缘沉积的影响，砂地比值37.3%～58.0%（图3）。

图3 鄂尔多斯盆地东南部延长组长10岩相古地理

长9期是一个以湖侵为主的时期，湖岸线迅速向盆地边缘推移，整个盆地南部为湖水所淹没，东北部三角洲前缘基本上沿云岩－英旺－洛川－店头展布，在前端呈朵状尖灭，砂厚29.5～61.5 m，平均42.9 m，砂地比值34.8%～65.8%，平均48.8%。南部由于地层剥蚀，研究区内仅见三角洲前缘砂体的一部分，砂体向北推进，在王家大庄地区由于外来砂体的加入而呈朵状展布，砂厚26.4～50.8 m，平均36.2 m，砂地比值32%～45%，平均38.4%（图4）。

长8期仍是以湖侵为主，湖盆的规模继续加大，但沉降速度减缓。来自东北部的三角洲前缘在向前推进的途中，于牛武、英旺、厢寺庄等处相互贯通，并在前端呈朵状尖灭，砂厚23.3～81.2 m，平均39.1 m，砂地比值31.3%～70.7%，平均44.7%。其次有来自南部的二支砂体分别由旬邑地区和宜君地区进入研究区向北推进，呈现南北方向展布，砂厚24.3～34.1 m，平均28.1 m，砂地比值30.5%～42.1%，平均34.3%。此外在王家大庄地区可见外来河道的朵状砂体前端（图5）。

长7期湖盆发育达到鼎盛时期，与长8期相比，水体明显加深，半深水－深水沉积广布，盆地内浊积岩十分发育。浅水区内三角洲前缘沉积发育，并越过深湖线形成浊积扇，深水区分别存在来自东北和西南的浊积扇，并有零星点状的浊积砂体分布（图6）。东北部砂厚26.8～96.0m，平均44.2 m，砂地比31%～75.4%，平均43.7%，西南部砂厚31.8～70.6 m，平均40.6 m，砂地比30.6%～62.8%，平均37.8%。长7油层组底部发育“张家滩页岩”，在部分深湖可厚达30余米，从而称为鄂尔多斯盆地三叠系延长组最为重要的烃源岩层。

图4 鄂尔多斯盆地东南部延长组长9岩相古地理

图5 鄂尔多斯盆地东南部延长组长8岩相古地理

长6期为湖盆稳定阶段，就整个盆地南部来讲盆地由欠补偿沉积逐渐转为过补偿沉积，湖盆逐渐填实、淤浅并向南收敛［2］。东北方向来源的三角洲前缘砂体相互贯穿联通，共同向深湖推进，部分砂体前端进入深湖区形成浊积扇，砂厚33.4～135 m，平均60.6 m，砂地比30.4%～68.6%，平均47.8%。南部来源的浊积扇由庙湾和旬邑地区进入研究区，联通后共同向北推进，并在塔儿湾地区与东北来源的浊积扇汇合，砂厚33.3～87 m，平均51 m，砂地比30%～72.5%，平均42.8%（图7）。

长4＋5期为一次短暂的湖侵期，三角洲建设进程趋于减慢。本期的沉积作用与长6期相比明显减弱，由于碎屑供应有限，浅水区的三角洲前缘沉积不如长6发育，深水区的浊积扇面积更是锐减，而相应的，湖泊内泥质沉积较为发育，钻井岩心中可见大量厚层至纯泥页岩，这是鄂尔多斯盆地继长7期之后又一次重要的烃源岩形成期。研究区东北部三角洲前缘规模较长6期略为缩减，砂厚36.4～75.7 m，平均46.5 m，砂地比31.5%～86.1%，平均48.2%。西南部浊积扇规模较长6期锐减，仅在职田镇、庙湾和四郎庙地区有少量存在，砂厚26～40 m，平均33.5 m，砂地比21.7%～47.1%，平均39.5%（图8）。

图6 鄂尔多斯盆地东南部延长组长7岩相古地理

图7 鄂尔多斯盆地东南部延长组长6岩相古地理

长3油层组沉积时，沉积作用再次加强，开始了全区又一次三角洲建设，湖盆开始逐步淤浅。研究区东北部发育大面积三角洲前缘朵体，砂厚30.6～80.2 m，平均51 m，砂地比30.1%～64.4%，平均41%。研究区南部地层后期剥蚀较为严重，仅在四郎庙地区见一小型三角洲前缘砂体，另外，研究区西缘可见一三角洲前缘砂体尖端出现，推测是西南物源的三角洲延伸至此，砂厚39.4～54 m，平均46.5 m，砂地比30.8%～48.6%，平均39.2%（图9）。

图8 鄂尔多斯盆地东南部延长组长4＋5岩相古地理

图9 鄂尔多斯盆地东南部延长组长3岩相古地理

长2沉积期，地壳整体抬升，湖盆的收缩速度加剧，研究区东北部开始平原河流化，浅湖面积较长3期明显缩减，东北部三角洲平原的分流河道沉积十分发育，三角洲前缘向西南最远延伸至九岘、上畛子和店头镇附近，砂厚28.7～97.8 m，平均52.1 m，砂地比30.2%～72.5%，平均44%。研究区南部地层后期剥蚀更为严重，但三角洲前缘沉积较长3期发育，砂厚22.5～56.6 m，平均44 m，砂地比33.2%～48.0%，平均38.8%（图10）。

长1油层组沉积时，盆地基底持续上升，全盆湖相范围更加局限，全区普遍大面积沼泽化，发育三角洲平原、三角洲前缘和浅湖三个亚相。地层后期剥蚀严重，东北部发育三角洲平原沉积，湖盆逐渐消亡（图11），之后印支运动使盆地整体抬升露出水面，从而结束了延长组的沉积史［12－13］。

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地东南部研究区主要发育湖泊和三角洲沉积相，细分为浊积扇、深湖、浅湖、三角洲平原、三角洲前缘5类亚相。

图10 鄂尔多斯盆地东南部延长组长2岩相古地理

图11 鄂尔多斯盆地东南部延长组长1岩相古地理

（2）鄂尔多斯盆地东南部长7－长4＋5发育大量浊积岩，可见典型的鲍马序列，浊积岩是油气富集的良好储集体。

（3）鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组的沉积代表着一个完整的陆相湖盆发育过程，在研究区内，延长组早期（长10－长8）以三角洲相和浅湖相为主，中期（长7－长4＋5）发育大面积的深湖相，有大量浊积岩，晚期（长3－长1）深湖相消失，浅湖面积逐渐缩小，出现三角洲平原沉积，盆地逐渐消亡。

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Southeast of Erdos basin is a key study area，in order to identify the sedimentary facies and litho－paleogeographic evolution during the deposition of the Yanchang formation in the late Triassic，based on large quantities of drilling，logging，field outcrop and core data，the plane and vertical characteristics and the law of sedimentary facies has been analyzed.The study showed that Ordos late Triassic in Yanchang formation sedimentary represented a complete lacustrine basin development process.The study area developed delta facies and lacustrine facies，which are mainly shallow lake and delta front，the material source distributed in the northeast and south direction.In the article，the deposition of sedimentary facies and paleogeography is summarized，which has guiding significance for the judgment of favorable area and the following exploration.

09Sedimentary facies and litho－paleogeographic evolution during the deposition of the Yanchang formation in the late Triassic in the southeast of Ordos basin

Fan Mengmeng et al（School of Geology and Environment，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an ，Shaanxi 710054）

Ordos basin；Yanchang formation；sedimentary facies；paleogeographic；evolution feature

TE111.3

A

1673－8217（2012）04－0009－06

2011－11－23；改回日期：2012－01－16

范萌萌，1984年生，2007年本科毕业于山东科技大学地质工程专业，2010年硕士毕业于西北大学地质系矿物学岩石学矿床学专业，目前从事岩矿、矿产普查与勘探研究。

国家重点基础研究发展计划（973计划）基金资助项目（2003CB214602）。

吴官生