鄂尔多斯盆地冯地坑-洪德地区长8-长4＋5沉积体系特征及演化

孟 颖，罗顺社，柴 乐

（1.油气资源与勘探技术教育部重点实验室·长江大学，湖北荆州434023；2.长江大学地球科学学院；3.中海石油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司）

1 研究区概况

鄂尔多斯盆地是在华北克拉通地块之上经历了长期演化而形成的中生代沉积盆地，大地构造位置属华北地台西部，盆地边缘断裂褶皱较发育，而盆地内部构造相对简单，以鼻状褶曲为主，地层平缓，一般不足1°［1］。根据盆地基底性质、现今构造形态及特征，可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷及西缘逆冲带6个二级构造单元（见图1）［2-3］。冯地坑-洪德地区位于盆地的中西部，在构造位置上横跨天环坳陷和伊陕斜坡2大构造单元，工区范围北起冯地坑北部池401井，南至洪德，东至王盘山，西达麻黄山，面积约5 500 km2。三叠系延长组是盆地最主要的生油含油层系［4］，根据鄂尔多斯晚三叠世陆相湖盆沉积演化（旋回）和地层岩性组合特征，目前在勘探生产中将上三叠统延长组地层自下而上分为10个油层组（长10-长1），其中长8段（分为长81和长82亚段）、长7段（分为长71、长72和长73亚段）、长6段（分为长61、长62和长63亚段）、长4＋5段（分为长4＋51和长4＋52亚段）是该区的主要含油层段。

图1 冯地坑-洪德地区位置

本文以鄂尔多斯盆地冯地坑-洪德地区三叠系延长组长8-长4＋5油层组为研究对象，通过对研究区钻井岩心进行详细的观察和描述，结合测井和录井资料、分析化验资料和古生物资料等资料，以沉积学为理论基础［5-8］，探讨冯地坑-洪德地区三叠系延长组长8-长4＋5油层组沉积体系类型、古地理展布规律和时空演化特征，为鄂尔多斯盆地冯地坑-洪德地区油气勘探部署提供更为准确的依据。

2 沉积体系

2.1 沉积体系划分

根据区域沉积格局和沉积作用特点，通过对研究区36口井岩心的详细观察和描述及对测井曲线、录井资料的分析，将研究区三叠系延长组长8-长4＋5油层组划分为辫状河三角洲、曲流河三角洲和湖泊3种沉积体系，在此基础上进一步划分出亚相、微相（表1）。

2.2 沉积体系发育特征

2.2.1 辫状河三角洲沉积体系

表1 研究区长8-长4＋5油层沉积相类型划分统计

辫状河三角洲沉积体系是指辫状河体系前积到停滞水体中形成的富含砂和砾石的三角洲。研究区的辫状河三角洲沉积以灰色、灰绿色细-中粒长石砂岩和岩屑质长石砂岩为主，夹粉砂岩和粉砂质泥岩。碎屑颗粒呈次棱角状、分选中等-较差，磨圆较差。填隙物常见有粉砂、绿泥石、高岭石及方解石等，胶结类型以孔隙式为主。可含有陆相植物化石，同时还可见到植物屑、炭屑、煤线。辫状河三角洲沉积体系发育有槽状、板状交错层理、平行层理、小型交错层理及冲刷面，在三角洲平原部分可见到一些水上暴露沉积构造标志。研究区辫状河三角洲发育在距物源区相对较近的地方，其间缺失曲流河等陆上环境，是一个相带发育不完整的沉积体系。沉积物粒度相对较粗，结构及矿物成熟度较低，矿物成分与物源成分接近一致，在C-M 图上发育QR 和PQ段，以悬浮组分和滚动组分为主。由于水下分流河道不固定，常常侵蚀下伏沉积物，所以很少发育河口坝，剖面上河道砂频繁交替。

研究区发育的辫状河三角洲沉积相可分为辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘2个亚相，其中辫状河三角洲平原亚相又可分为分支河道、沼泽、陆上天然堤3个微相（图2）；辫状河三角洲前缘亚相又可分为水下分流河道、分流间湾、河口砂坝、远砂坝、水下天然提、前缘席状砂6个微相。辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘在研究区长8油层广泛发育，长6和长4＋5油层也有发育。

图2 长8段沉积相平面分布特征

2.2.2 曲流河三角洲沉积体系

由较长的曲流河入湖形成的三角洲称曲流河三角洲，又称正常三角洲［9］。研究区内曲流河三角洲沉积分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲3个亚相。

（1）三角洲平原亚相：为三角洲沉积的水上部分，位于三角洲沉积层序的最上部，俗称顶积层。研究区三角洲平原沉积砂体中砂岩以细砂和粉砂为主，最粗可达到中砂级，发育分支河道微相、陆上天然堤微相及沼泽微相，其中分支河道沉积最为典型（图3）。在研究区长6油层广泛发育。

图3 长6段沉积相平面分布特征

分支河道微相是构成三角洲平原亚相的沉积骨架。本区分支河道砂体以浅灰色、灰色中-细粒砂岩、粉细砂岩为主，基底具冲刷面，垂向上多表现为多层正韵律沉积砂体的复合叠加，沉积序列底部砂岩含有零星分布的泥砾，向上为中一细砂岩，发育槽状交错层理、平行层理和前积型交错层理，顶部为沙纹交错层理粉一细砂岩与泥岩互层。砂岩分选较好，厚度几米到几十米。自然电位曲线常呈钟形、箱型或钟形与箱型的复合型。粒度频率累计曲线均表现为两段式，以跳跃组分与悬浮组分为主，缺少滚动组分。

陆上天然堤微相主要发育于分支河道两侧，尤其在曲流河河道的凹岸更为发育，主要成分为粉砂岩、粉砂质泥岩与泥岩薄层的互层，略具向上变细变薄的粒序性。层内主要发育砂纹层理、波状层理和水平层理，生物钻孔比较发育。沼泽微相在曲流河三角洲平原亚相中占有绝对的优势，在工区内表现为以河漫沼泽为主，主要发育一些灰色、深灰色、灰黑色的泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩，厚度变化较大。沉积构造以水平层理为主，含有大量的炭化植物碎屑，生物扰动构造与生物钻孔构造也较为发育。测井曲线主要为一些低幅度的齿状或光滑曲线。

（2）三角洲前缘亚相：沉积砂体以细砂-粉砂为主，发育水下分支河道、分流间湾、水下天然堤、前缘席状砂、河口砂坝及远砂坝6种微相。三角洲前缘是三角洲砂层集中的发育带，是三角洲最主要的骨架部分，处于河口以下的滨浅水缓坡带，是河湖共同作用地带。在研究区长8-长4＋5各个油层中都发育。

水下分支河道是水上分支河道水下的延伸部分。沉积物以浅灰色、灰色的细砂岩、粉细砂岩为主，泥质较少。河道中可见大量的交错层理、波状层理及其冲刷-充填构造，局部可见层内的变形构造。与水上分支河道相比水下分支河道中沉积构造规模明显变小，砂岩粒度也变细。沉积微相的自然伽马曲线异常幅度中一高，光滑程度呈现微齿状或光滑形两种，齿中线水平或下倾，或下部水平上部下倾。

水下天然堤微相是陆上天然堤的水下延伸部分，分布于水下分支河道两侧，与水上天然堤特征相似。沉积物为极细的砂和粉砂，常具有少量的粘土夹层。粒度概率曲线基本上只含有悬浮总体特征。可见流水成因的波状层理及流水与波浪共同作用而成的复杂交错层理。另外，也含有一些生物钻孔、包卷层理等，并可见植物碎屑。其电性特征为河道砂体上部连续变细的钟形曲线细尾部分，很少单独出现。

分流间湾微相以深灰色泥岩沉积为主（图4），含少量的粉砂或细砂，常呈泥岩夹薄层的砂岩，发育水平层理、透镜状层理及脉状层理，局部可见浪成波痕和植物残屑等，生物钻孔较发育。电测曲线为微齿化或平滑的曲线，曲线异常幅度极低或无异常。

河口砂坝微相位于水下分支河道的河口处，沉积速率较大。由于水流的反复冲刷淘选砂质较纯，而且分选性较好，主要为一些细砂和粉砂组成。可见槽状交错层理，局部可见水流或波浪成因的波痕。电测曲线特征为单个河口砂坝以微齿或光滑的漏斗形或指形为主，或漏斗形一箱形的复合型，多个河口砂坝砂体叠加而形成台阶状漏斗形和箱形＋漏斗形复合体，曲线异常幅度中等和中-高。远砂坝微相位于河口砂坝前方较远的位置，沉积物较河口砂坝细，本区远砂坝以粉砂为主，可见少量的粘土和细砂。内部可见槽状交错层理、包卷层理、压扁层理等，垂向上一般表现为位于河口砂坝之下。两者均表现为下细上粗的反韵律，主要为粉砂岩，单层厚度较薄，具向上变粗的沉积序列，其自然电位曲线呈漏斗形。

图4 长4＋5段沉积相平面分布特征

前缘席状砂微相是河口砂坝受波浪流水淘洗和筛选，并发生侧向迁移形成的。本区席状砂沉积以细砂和粉砂为主，一般砂质较纯，分选好。沉积构造包括交错层理、砂纹层理及水平层理等。在测井曲线上表现为低幅度的微齿化曲线。

（3）前三角洲微相：是指河流携带入湖沉积的泥质和细粉砂等细粒部分，在河口处由于水动力强不能沉积下来，继续呈悬浮状态向前搬运到较安静环境才沉积下来，表现为灰色泥岩或页岩夹粉砂岩薄层，因此很难和浅湖沉积区别开。浅湖、前三角洲泥自然伽马曲线呈光滑直线形，曲线接近泥岩基线，无异常幅度。变化近于平直，出现细砂岩的小齿峰。

2.2.3 湖泊沉积体系

研究区湖泊沉积体系可分为滨-浅湖和半深湖-深湖2个亚相。滨浅湖亚相主要为灰-深灰色泥岩、粉砂质泥岩、砂质泥岩夹灰绿色薄-中层状粉砂岩，可见少量的植物碎屑和透镜状构造；半深湖-深湖亚相岩石类型为深灰色、灰黑色泥页岩（图5），夹少量粉砂岩，两者中的砂岩胶结物都以泥质、钙质为主，分选和磨圆度较好。层理类型多以水平、波状层理为主，水动力强度较大的浅湖区具小型交错层理，砂泥岩交互沉积时，可形成透镜状层理。

3 沉积演化

图5 长7段沉积相平面分布特征

冯地坑-洪德地区三叠系延长组长8-长4＋5油层组以NW（北西向）、NE（北东向）物源为主，次为南部物源；其中NW 向物源形成的砂体粒度较粗，以悬浮组分和滚动组分为主，为辫状河三角洲；NE向物源形成的砂体粒度较细，以递变悬浮组分为主，为曲流河三角洲；南部次要物源也形成了小规模的三角洲沉积［10］。在长8沉积期以NW 向物源形成的辫状河三角洲为主，以NE 向物源形成的曲流河三角洲为次；在长7-长4＋5中均发育有辫状河三角洲（NW 向）和曲流河三角洲（NE 向），同时南部物源也有一定的贡献。

研究区延长组为一个由湖进到湖退过程，正旋回到反旋回，即一个完整沉积旋回，即反映大型盆地的形成（长10-长9）→扩大（长8-长7）→萎缩（长6-长4＋5）→消亡（长3-长1）过程。其中长8-长7为湖进阶段，湖盆逐渐扩大，水体逐渐加深，纵向上沉积物由粗变细，其中长7湖盆达到最大。长6-长4＋5为水退阶段，虽有反复，但总体上水体逐渐变浅。

长8期：以NW 向物源为主，NE 向物源次之；主要发育辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘2个亚相，分支河道大多呈北西-南东和北东-南西向展布。在长82沉积期，发育5条沉积主河道，自北向南沉积变薄，且西北部的河道砂体明显较东部的发育，厚度相对比较大。沉积亚相界限为西起-黄51井-黄37井-黄128井-冯地坑-池60井-池96井-元132井-东连线一带，以北发育辫状河三角洲平原亚相，以南发育辫状河三角洲前缘亚相；在长81沉积期，继承了长82的沉积格局，但此时期东北部物源贡献有所加强，发育了9条沉积主河道，河道的宽度和砂体沉积的厚度有所减小；界限为西起-黄77井-黄114井-黄109井-池42井-池87井-小涧子-池105井-东连线，相对长82界限略向北移，为水进沉积。

长7 期：为湖盆发育鼎盛时期，以NE、NW 向物源为主，南部物源次之；主要发育三角洲前缘、前三角洲，滨-浅湖和半深湖-深海亚相。长73沉积期，发育4条主河道；其中曲流河三角洲相与湖相的界线为西起-罗74井-黄164井-耿139井-耿225井-池228井-东连线一带，以北发育曲流河三角洲前缘亚相，以南发育滨浅湖亚相；滨浅海与半深湖-深湖的界线为西起-罗72井-耿73井-罗3井-罗37井-元132井-东连线一带，以南发育半深湖-深湖；且在工区东南部发育一小块曲流河三角洲前缘亚相。长72沉积期，继承了长73的沉积格局，但不发育半深湖-深海亚相，发育4条主河道；且河道的宽度和砂体沉积的厚度有所变大；曲流河三角洲相与湖相的界线为西起-山城-罗32井-罗2井-黄14井-耿76井-王盘山-元68井-东连线一带，以南发育滨浅湖亚相。长71沉积期，继承了长72的沉积格局，主要发育为曲流河三角洲前缘亚相，河道砂体较发育，砂体呈条带状；只在涝池口-刘峁塬-大吧咀一带发育滨浅湖亚相。总体来看，在长73沉积期，水体最深，砂体不发育，之后水体逐渐变浅，直至湖泊沉积退出研究区，整体为水退沉积。

长6 期：以NE、NW 向物源为主，南部物源次之；主要发育三角洲平原和三角洲前缘亚相。长63沉积期，发育12条大小不同的主河道，河道以北西-南东向和北东-南西为主，河道分叉交错复杂；以河流作用强烈，河道砂体发育，砂体呈条带状分布为特征；平原与前缘亚相的界线为西起-黄145井-黄149井-黄115井-耿275井-耿262井-樊学-东连线一带，以北发育曲流河三角洲平原亚相，以南发育三角洲前缘亚相。长62沉积期，继承了长63的沉积格局，为三角洲的一个生长高峰期，发育8条主河道，砂岩为进积式沉积，砂岩主体带由东南向西北方向摆动，主要在沙崾岘区域，而砂岩主体带呈北西-南东向条带状分布。受河道规模控制，砂体呈条带状大面积连片分布，砂体厚度较大，砂地比明显增大，平原与前缘亚相的界线略微向北迁移，为西起-黄84井-黄146井-黄164井-黄15井-耿67井-东连线一带。长61沉积期也相对继承了长62的沉积格局，共有14条河道交织，沉积砂体略有加宽、加厚等特点，受河道规模控制，砂体呈条带状大面积连片分布。平原与前缘亚相的界线也略微向北迁移，为西起-黄84井-黄106井-黄215井-耿116井-耿60井-元154井-至东连线一带。总体来看，长6各期河道砂体发育，砂体厚度较大，呈条带状大面积连片分布，整体为水进沉积。

长4＋5期：属于湖盆收缩期，全区主要发育三角洲前缘亚相，三角洲平原不发育。长4＋52沉积期，发育11条大小不同的主河道，呈北西-南东向和北东-南西向展布，河道宽度变窄，且砂体的规模明显变小，局部河道中沉积砂体较厚，最厚可达65.33 m，为进积式沉积。长4＋51沉积期，继承了长4＋52的沉积格局，发育10条大小不同的主河道，河道分叉交错复杂，呈北西-南东向和北东-南西向展布及由西向东向展布。这一时期，河流作用强烈，河道砂体发育，砂体呈条带状，砂体厚度较大，最厚74.52 m。

4 结论

（1）冯地坑-洪德地区三叠系延长组长8-长4＋5油层组研究区目的层段以NW、NE 向物源为主，次为南部物源；其中NW 向物源形成的砂体粒度较粗，以悬浮组分和滚动组分为主，为辫状河三角洲；NE向物源形成的砂体粒度较细，以递变悬浮组分为主，为曲流河三角洲；南部次要物源也形成了小规模的三角洲沉积。

（2）研究区延长组长8-长4＋5油层组发育辫状河三角洲、曲流河三角洲和湖泊3种沉积体系，其中长81和长82以NW 向物源形成的辫状河三角洲为主，以NE 向物源形成的曲流河三角洲为次；长71、长63、长62、长61、长4＋52、长4＋51中均发育有辫状河三角洲（NW 向）和曲流河三角洲（NE向），同时南部物源也有一定的贡献。

（3）研究区长8期水体较浅，广泛发育辫状河三角洲前缘与平原；长7期广泛湖侵，大面积发育前三角洲、滨浅湖―半深湖，从长73到长72再到长71，半深湖范围逐渐缩小，三角洲前缘砂体逐渐增多，长71北部出现小范围的三角洲平原；长6期广泛发育曲流河三角洲和辫状河三角洲前缘与平原；长4＋5期发生小规模湖侵，广泛发育曲流河三角洲和辫状河三角洲前缘，三角洲平原退出。

［1］ 朱夏.中国中新生代盆地构造和演化［M］.北京：科学出版杜，1983.

［2］ 郭忠铭，张军，于忠平.鄂尔多斯地块油区构造演化特征［J］.石油勘探与开发，1994，21（2）：22-29.

［3］ 王琪，史基安，王多云，等.鄂尔多斯盆地西部三叠系长2油层组砂岩成岩演化特征［J］.天然气地球科学，2005，16（3）：261-268.

［4］ 王道富，付金华，喻建，等.鄂尔多斯盆地三叠系延长组油藏富集特点及勘探潜力［J］.海相油气地质，2003，（3）：54-68

［5］ READING H G.Sedimentary Environments and Facies［M］.Oxford：Blackwell Scientific Publication，1978.

［6］ SELLY R C.Ancient Sedimentary Environments［M］.London：Chapman and Hall，1985.

［7］ 刘宝珺，曾允孚.岩相古地理基础和工作方法［M］.北京：地质出版社，1985.

［8］ 曾允孚，夏文杰.沉积岩石学［M］.北京：地质出版社，1986.

［9］ 王维喜，银晓，李娴静.陕甘宁盆地河庄坪地区延长组油气成藏规律研究［J］.石油地质与工程，2010，24（3）：16-19，23.

［10］ 曹红霞，李文厚，何卫军，等.鄂尔多斯盆地宜川地区延长组物源分析［J］.煤田地质与勘探，2007，35（6）：14-17.