鄂尔多斯盆地南部不同类型浊积岩与油藏关系

李克永

(1.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 710054；2.西安科技大学 期刊中心，陕西 西安 710054)

0 引 言

重力流沉积发育在三角洲前缘沉积，受地震、火山等构造作用的影响，在坡折带坡角较小处发生滑塌，在重力分异作用和载荷作用下砂体搬运至半深湖-深湖，形成浊积岩[1-3]。Kuenen等揭开了重力流理论的研究序幕，Middleton and Hampton等首次将重力流引入到深水沉积研究中，随着鲍马序列、约克扇模式的出现，关于重力流概念、类型划分及识别标志、搬运机制、沉积模式等理论认识方面，在油气勘探研究和实践等方面取得重大进展[4-6]。前人认为，鄂尔多斯盆地湖相浊流沉积与油气的形成和储集有着密切的关系，晚三叠世长7期是延长组湖盆发育鼎盛期，深湖相沉积发育一套半深湖-深湖相的优质烃源岩。作为深湖储层的浊积岩，既与烃源岩直接接触，又可作为盖层，在后期构造运动的影响下，浊积岩砂体与湖相泥页岩相伴生，形成良好的圈闭。砂体的上、下部发育厚度较大的烃源岩，可形成下生上储或下储上生的油藏组合[7-10]。在一些区域浊积岩沉积厚度大、物性好，如合水、正宁、黄陵，最具勘探前景[11-13]。研究在大量的野外露头、岩心观察、钻井资料、野外露头观测及分析化验资料的基础上，对鄂尔多斯南部不同类型浊积岩的岩石学特征、平面分布、油藏主控因素进行分析，为盆地油气资源勘探提供依据。

1 区域地质特征

鄂尔多斯盆地位于吕梁山以西，贺兰山以东，秦岭以北，阴山以南，面积0.25×106km2，根据现今构造形态、基底性质和构造特征，盆地可划分6个一级构造单元，即伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、陕北斜坡、天环拗陷及西缘冲断构造带。研究区横跨陕北斜坡、渭北隆起2个构造单元(图1)。鄂尔多斯盆地上三叠统延长组整体为河流-三角洲-湖泊相为特征的陆源碎屑沉积，其中长7沉积期为延长期湖盆发展的鼎盛阶段，是中生界烃源岩最发育的时期，也是发育大量湖泊重力流沉积[14-15]。

图1 鄂尔多斯盆地构造单元及研究区位置Fig.1 Tectonic unit of Ordos Basin and locations of study area

2 南北物源证据

2.1 岩石学特征

据铸体薄片分析，鄂尔多斯盆地南部延长组长6由灰绿色长石砂岩组成，长石岩屑砂岩次之，具有“低石英，高长石”特点，其中石英含量33%～37%左右，长石含量26%～32%左右，岩屑含量在16%～19%左右，岩屑类型以变质岩为主，云母次之，火成岩岩屑含量相对较少[16-18]。研究区南部砂岩以长石砂岩、岩屑质长石砂岩为主，北部以岩屑质长石砂岩为主(图2，表1)，且南部地区砂岩石英含量高于北部，北部长石含量高于南部(图3)，砂岩分选性较差，且南部较北部分选更差(表2)，碎屑颗粒为次棱角状，磨圆度相当(表3)。长石砂岩颗粒表现为成分成熟度、结构成熟度均较低的浊积砂体特征。

图2 盆地南缘浊积砂岩岩石类型Fig.2 Rock types of turbidite in Southern Ordos Basin

分区碎屑岩成分石英/%长石/%岩屑/%火成岩变质岩沉积岩云母总量填隙/%样品数/块北部31.2336.672.964.712.264.6414.5716.23120南部39.6021.324.726.415.964.2921.3817.2334

表2 南北物源砂岩分选性特征Table.2 Sorting characteristics of two main provenances originating %

表3 南北物源砂岩磨圆度特征Table.3 Psephicity characteristics of two main provenances originating %

2.2 长石分布规律

岩屑的类型及含量能够准确地反映物源区的岩性、风化作用的类型和程度及搬运距离。随颗粒搬运距离的加长，长石百分含量呈逐渐减少趋势，可以反映物源方向[19-20]。从研究区近南北向长石含量对比剖面看，南部大部分井浊积砂岩长石含量在20%～30%之间，正5井长石含量为20%，北部地区大部分井浊积砂岩长石含量在40%～60%之间，最低在40%以上，由此可见研究区受2个物源区的影响，且这近北西-南东向的条带应为南北物源的混源区(图3)。

图3 南北物源砂岩长石含量剖面Fig.3 Feldspar content of two main provenances originating

2.3 凝灰岩分布特征

凝灰岩是印支中期构造活动的直接产物，以长7底部凝灰岩分布最稳定。凝灰岩单层厚0.1～10.0 cm，局部可达1～2 m，是火山、地震等构造活动最明显、最直接的证据。盆地内有南往北，南部铜川附近野外露头，凝灰岩单层厚度大，层数多往北，暗色泥岩和油页岩厚度变小，泥岩和油页岩砂质含量增加，凝灰岩单层厚度变小，层数变少，至盆地东北部佳县佳芦河剖面，已不见油页岩及凝灰岩(图4)。

图4 鄂尔多斯盆地野外露头凝灰岩分布特征Fig.4 Tuff distribution of outcrop in Ordos Basina(a)深湖页岩夹多层凝灰岩 瑶曲崔家河剖面 (b)深湖页岩夹多层凝灰岩 瑶曲崔家河剖面 (c)张家滩页岩见多层凝灰岩 铜川霸王庄剖面(d)张家滩页岩见凝灰岩 黄陵安沟剖面 (e)张家滩页岩见1层凝灰岩 宜川仕望河剖面 (f)张家滩页岩少见凝灰质泥岩 佳县佳芦河剖面

图5 研究区不同重力流沉积特征Fig.5 Sedimentary features of different gravity current in study areaa(a)砂岩顶部突变，底部剪切 正331 175.45 m (b)延长组浊积岩砂岩枕 瑶曲南剖面 (c)向下注入的砂岩脉 瑶曲东剖面 (d)砂枕构造 正561 271.75 m (e)泥质条带 正01-0 221 226.4 m (f)泥质撕裂屑 正951 316.1 m (g)顶底突变 正311 498.2 m (h)泥包砾 正591 453.6 3 m (i)泥包砾正361 217 m (j)延长组火焰状构造 宜君福地湖剖面 (k)槽模 正531 382 m (l)鲍马序列 正02-0 101 286.93 m (m)远端浊积扇 瑶曲南剖面

3 不同类型重力流沉积

3.1 滑塌沉积

滑塌沉积是三角洲前缘砂体受外界触发条件沿着剪切面整体搬运的砂体沉积，在前缘斜坡坡脚处停止滑动并堆积下来形成滑塌砂体。滑动岩体内部变形较少，可保留原始的沉积构造特征，在滑动剪切面处有变形，底部见主剪切带滑动面，界面上下岩性或岩性组合差异较大，地层呈较大的交角，顶部砂泥突变接触，泥岩中见砂质注入体，砂体常见卷曲变形、揉皱变形层理、微褶皱、球枕构造、包卷构造、砂岩岩脉及角砾状泥岩撕裂屑等(图5(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)，(j))。

3.2 砂质碎屑流沉积

砂质碎屑流属于层流，不具任何沉积构造现象，整体呈块状，局部含有泥砾及泥岩撕裂屑。不具侵蚀性，底接触面比较平坦，上下岩层的接触关系类型多种，其中顶、底与泥岩突变接触多见，也见顶部渐变；同时砂质碎屑流还具“泥包砾”结构，“泥包砾”为砂体整体搬运的结果，也是深水沉积的重要证据(图5(g)，(h)，(i))。

3.3 浊流沉积

浊流为牛顿流体，为紊流流动状态。浊积砂体位于重力流沉积的前端、侧翼或顶部，不具有任何屈服强度，受到外力作用就会运动，具有侵蚀性，浊积岩的底部常见到槽模、沟模等各种底模构造。近源砂质浊积岩为细、粉砂岩，具侵蚀的底接触关系，底部见沟模、槽模，发育多个厚度变化不大正韵律组合，一般为0.3～0.5 m，常见ABC，CD，CDE，DE组合构成不完整的鲍马序列(图5(k)，(l))。远端细粒浊积岩见递变纹层泥岩相及块状泥岩相，无明显的沉积构造现象，可见小型变形层理、波状层理等(图5(m))。

4 油藏主控因素

4.1 烃源岩发育特征是油藏形成的物质基础

三叠系延长组长7烃源岩是鄂尔多斯盆地中生界主力生油层之一，它是湖盆在发展的鼎盛阶段，长7油页岩具有高产烃率、高排烃效率、广覆式生烃的特征，为一套优质烃源岩。研究区烃源岩有机质类型好，以低等水生生物为主，以Ⅰ，Ⅱ型干酪根为主，干酪根在岩石中所占比例高，约15%～35%，TOC值平均为13.75%.通过长7烃源岩厚度分布图可以看出，研究区大部分地区长7张家滩页岩厚度在20～40 m之间，大部分在30 m以上，具有较好的生油潜力(图6)。

4.2 地震等是形成沉积储层的诱发机制

受印支运动的影响，晚三叠世盆地南缘发育半固结-未固结的三角洲前缘水下分流河道砂体，在火山活动、地震等外力作用及湖水的震荡下，沿坡折带呈层状整体滑塌，诱发重力流沉积，形成一些块状砂体。地震等外力作用可将三角洲前缘水下分流河道不稳定的朵状砂体进行改造，在重力的作用下呈层状整体向深湖滑动，由于在变形构造和液化构造的影响下，有助于小规模储集砂体的形成(图7)。

图6 鄂尔多斯盆地南部长7烃源岩厚度分布Fig.6 Source rock thickness of Chang 7 Formation in Ordos Southern Basin

图7 研究区浊积砂岩火山碎屑特征Fig.7 Tephra features of turbidite in study area(a)偏中性的火山碎屑 正29井1 450.96 m (b)大量火山碎屑 正61井1 215.5 m (c)大量火山石英 正104井1 568.35 m (d)大量火山石英 正59井1 126.8 m (e)形态不规则的火山晶屑 正33井1 178.06 m (f)颗粒不规则火山岩风化产物 正31井1 504.3 m

4.3 下薄上厚的叠置浊积砂体为油藏提供储集条件

浊积砂体在纵向上的分布不具规律性，单砂体厚度变化快，泥岩夹层厚度变化大，组成复杂多变的砂体空间叠置方式[21-23]。同一浊积砂岩内，不同砂体组合方式的储层物性差别很大。块状砂体与层状砂体以单砂体厚度、泥层厚度与连续砂体总厚度为依据，制定出优势砂体组合结构，确定较大规模的砂岩储集体，其分布规律决定了油气储集体的分布规律(图8)。

图8 浊积岩砂体叠置及裂缝形态(据正31井)Fig.8 Sandbody overlay and fracture morphology of turbidite(from Zheng 31)

4.4 裂缝为成藏提供有利二次运移通道

从构造变形和现今地应力两个不同的角度分析盆地南部储层裂缝的发育情况，具体到各个井点，现今地应力还与局部非构造因素有关。研究区长6储层中因构造产状变化而产生的天然裂缝、微裂缝较发育，方向为北东-南西向为主，与岩心中可见裂缝极较发育的情况吻合。根据岩心观察和野外剖面特征，层间裂缝平面上、垂向上存在，而且从高分辨率层序地层研究提供的砂体分布情况来看，各短期旋回沉积的砂体平面连通性差，因而层间裂缝也仅限于同一旋回沉积的砂体内，是由于低构造应力场作用条件下的深埋状态有关(图8)。

4.5 绿泥石胶结相、长石溶蚀相是低渗储层的“甜点”

方解石与泥质胶结物对储集层的孔隙连通性起到破坏作用，方解石的含量大于2%就不利于储集层的建设，泥质胶结物的含量大于10%也不利于油气的成藏。通过铸体薄片统计分析，一般含油的砂岩中泥质填隙物的含量小于8%，方解石胶结物含量小于2%，不含油样品的泥质含量及方解石胶结物含量无规律性可言。

溶蚀作用对于储层形成是非常有利的，孔隙结构类型对含油气性具有重要的影响。随埋藏加深，温度增加，部分有机质会释放出酸性热流体，对长石和岩屑等易溶颗粒进行溶蚀，使原生粒间孔隙溶蚀扩大。

通过鄂尔多斯盆地有利储层岩相分布图可以看出，研究区长6主要发育方解石胶结相、压实致密相、绿泥石胶结相、长石溶蚀相等，从长6日产油分布图可以看出，方解石胶结相、压实致密相日产油低，多在0.3 t/d以下，而绿泥石胶结相、长石溶蚀相日产油高，多在0.5 t/d以上。由此可见，绿泥石胶结相、长石溶蚀相是低渗储层的“甜点”(图9)。

图9 研究区有利储层岩相分布与油藏关系Fig.9 Relationship of lithofacies distribution and reservoir in study area

5 结 论

1)鄂尔多斯盆地南部延长组长6砂岩主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩及长石砂岩，灰绿色细粒长石砂岩组成，长石岩屑砂岩次之，南部地区砂岩石英含量高于北部，北部长石含量高于南部；

2)延长组重力流主要为滑塌沉积、砂质碎屑流沉积、浊积沉积等类型，其中以砂质碎屑流和浊流沉积较为发育，不同的重力流沉积有不同的沉积特点，深水重力流砂体在垂向相互叠置，可以形成规模较大的油藏；

3)成熟度高的烃源岩是油藏形成的物质基础，地震等是沉积储层形成的诱发机制，下薄上厚的叠置浊积砂体为油藏提供储集条件，裂缝为成藏提供有利二次运移通道，盖层发育特征是决定油藏的核心。