鄂尔多斯盆地子洲地区二叠系山西组含煤地层沉积相研究

黄海鱼

(陕西煤业化工集团有限责任公司神木红柳林矿业有限公司，陕西 神木719300)

鄂尔多斯盆地子洲地区二叠系山西组含煤地层沉积相研究

黄海鱼

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通过对子洲地区含煤地层山西组进行岩性、古生物、沉积构造、地球化学特征等研究，得出子洲地区山西组发育曲流河三角洲沉积体系，以三角洲前缘沉积亚相为主，进一步可划分为水下分流河道、分流间湾、间湾沼泽、席状砂四类沉积微相。

沉积相;含煤地层;山西组;鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地位于华北地台西部，面积跨越晋、陕、甘、宁、蒙五省，为我国第二大沉积盆地，含有丰富的石油、天然气、煤炭等能源资源。华北地区二叠系是我国重要的含煤地层，自下而上发育太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组，其中山西组是含煤地层的代表层位之一。

近年来国内外学者研究结果表明:在全球范围的成煤期(石炭纪－二叠纪)广泛发育的含煤地层中发现了许多大型气田［1］。已有的研究成果显示鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩是一套广覆型沉积的含煤岩系［2，3］。子洲地区位于子洲气田北部，属于伊陕斜坡构造单元，作为子洲气田本部的物源方向，其具有良好的气源条件。通过对大量钻井岩心进行详细地观察描述并进行多种实验分析，得到岩性、古生物、沉积构造、地球化学特征等鉴别沉积环境的标志特征，分析该地区山西组沉积相特征，为子洲地区油气勘探工作提供依据和方向。

1 沉积演化背景

鄂尔多斯盆地上古生界沉积演化经历了两个阶段，分别为晚石炭世本溪期－早二叠世太原期陆表海碳酸盐岩与碎屑岩混合沉积期，早二叠世晚期山西期－晚二叠世石千峰期近岸内陆湖盆碎屑岩沉积期［4］。

自中奥陶世末，华北地块整体抬升并遭受长期风化剥蚀，直到晚石炭世本溪期开始缓慢下沉并接受沉积，发育陆表海盆地，中央古隆起分隔东西两侧海域［5］。至早二叠世早期太原期，受海侵影响规模扩大，东西两侧海域完全贯通，完全接受海相沉积。早二叠世晚期，受海西构造运动的影响，华北地块整体抬升，海水开始退出盆地，发育近海湖盆，形成了河流－三角洲－湖泊沉积体系［6］。

2 沉积相划分标志

在盆地沉积背景认识的基础上，通过大量室内及野外资料，结合岩石类型、颜色特征、沉积构造、古生物化石特征及地球化学特征等沉积相判别标志，以分析确定山西组发育沉积环境及所发育沉积相。

2.1 岩石颜色特征

不同沉积环境下所形成的碎屑岩颜色不同，暗灰色和黑色粘土岩表征着还原或强还原沉积环境。选取子洲地区46口钻井岩心进行观察，发现山西组砂岩颜色主要为灰白色和灰色，泥岩颜色以暗色为主，发育炭质泥岩及煤线，富含炭质碎屑，反映出沉积时气候温暖潮湿，沼泽相发育，处于还原性条件的水下环境。

2.2 沉积构造特征

古生物特征基本都是原地形成的，随沉积物一起固结成岩，因此可以很好的反映当时的沉积环境。岩心观察中发现子洲地区山西组沉积底部发育冲刷面，含泥砾。发育平行层理，特别是反映横向水流侧向迁移的板状交错层理较为常见，局部可见槽状交错层理，反映出以河流作用为主的水动力条件。

2.3 古生物化石特征

古生物化石特征也具有原地性，也是判别沉积环境的良好标志。研究区山西组未见到大量发育的动物化石，但虫孔发育，可指示浅水环境(陈全红，2007)。泥岩中发育植物茎叶化石，碳屑、煤线和煤层发育，如镇川7井山2段底部煤厚可达4.8 m，指示当时为温暖潮湿的气候条件，植物繁盛，部分发育沼泽沉积环境。另外，岩心中可见黄铁矿团块，其常见于煤系地层中，反映出山西组沉积时为还原环境。

2.4 地球化学特征

通过地球化学特征来判别沉积环境的依据主要是通过分析古盐度的变化来说明当时的沉积环境。本次研究主要运用Sr/Ba值来进行分析。一般认为，在淡水陆相沉积物中，锶钡比值小于0.5;海水沉积物中锶钡比值大于1;海陆交互相沉积物中锶钡比值为0.5～1.0。

研究区大部分泥岩样品的Sr/Ba值小于或者等于0.5。仅在研究区南部山2段一个样品中该值可达0.84。这说明山2沉积时，水体盐度是变化的，研究区南部可能受到短期海水内泛的微弱影响，但主要为淡水环境。

通过以上沉积相判别标志分析，确定子洲地区山西组主要受河流作用的影响，发育(曲流河)三角洲沉积体系，下面对其发育的沉积微相进行相应的划分。

3 沉积相类型及微相划分

三角洲沉积体系在研究区所发育的亚相主要为三角洲前缘亚相，主要包括水下分流河道、分流间湾、席状砂以及间湾沼泽四种沉积微相。

3.1 水下分流河道

该沉积微相为三角洲平原分流河道向水下延伸部分，沉积上具有继承性，但随着能量减小，沉积物粒度变小，主要发育细砂岩和中砂岩。岩性以岩屑砂岩为主，岩屑石英砂岩次之。结构成熟度中等。沉积构造主要有底部冲刷面、板状交错层、槽状交错层、平行层理及波状层理等。单一砂层由下至上略显正粒序。电测特征表现为自然伽玛曲线呈钟形、齿状钟形或箱形，薄层砂岩段自然伽玛曲线呈指状或尖峰状。

3.2 分流间湾微相

分流间湾为水下分流河道之间的低洼地区。岩性主要以泥岩、粉砂质泥岩所组成细粒沉积为主，发育水平层理和透镜状层理。由于水下分流河道的改道和不同期次沉积的叠加，分流间湾沉积在单井剖面上与水下分流河道密切共生，反复叠置。由于分流间湾沉积多由泥岩、粉砂质泥岩组成，其自然伽玛曲线表现为高幅值。

3.3 间湾沼泽微相

水流停滞的分流河道间低洼地带，还原－弱还原环境，植被繁茂，堆积沉积为深色泥岩、泥炭以及煤层。在山西组发育较稳定的4#、5#煤层，具有可采价值，亦可成为生烃层。电测曲线表现为低自然伽马、高声波时差。

3.4 席状砂微相

席状砂在三角洲前缘呈薄层席状展布，岩性主要为细砂岩及粉砂岩，分选较好，发育波状及小型交错层理。在研究区山西组呈薄层状，厚度介于0.5－2m之间。自然伽玛表现为中幅尖峰状或指状。

4 结语

通过岩性、古生物、沉积构造、地球化学等特征分析，确定子洲地区山西组发育曲流河三角洲沉积体系，主要发育三角洲前缘沉积亚相，可以划分为水下分流河道、分流间湾、间湾沼泽、席状砂四类沉积微相。其中大面积发育的水下分流河道砂体，是天然气良好的储集空间。间湾沼泽中发育陆源碎屑沉积的可采煤层。

［1］谭梦琦，董昭雄，刘忠群，等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组深湖沉积与油气聚集意义［J］.西安石油大学学报(自然科学版).2010，25(5):33－36.

［2］曹青，赵靖舟，付金华，等.鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏气源条件［J］.石油与天然气地质.2013，34(5):584－591.

［3］杨华，付金华，刘新社，等.鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏条件与勘探开发［J］.石油勘探与开发.2012，39(3):295－303.

［4］马瑶，李文厚，王若谷，等.鄂尔多斯盆地子洲地区上古生界沉积相及演化特征［J］.地质科学.2015，50(1):286－302.

［5］程克明，熊英，马立元，等.华北地台早二叠世太原组和山西组煤沉积模式与生烃关系研究［J］.石油勘探与开发.2005，32(4):142－146.

［6］郭英海，刘焕杰，权 彪，等.鄂尔多斯地区晚古生代沉积体系及古地理演化［J］.沉积学报.1998，16(3):44－51.

P618.11

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1004－1184(2015)06－0250－02

2015－09－02

黄海鱼(1986－)，男，陕西榆林人，助理工程师，主要从事煤田地质及煤矿水害防治研究工作。