鄂尔多斯盆地安塞志丹地区侏罗系延安组下部组合沉积演化及其对油气的控制

赵虹　党犇　党永潮　王小军　吴娜　杨骁　王宇

摘要：在野外剖面及岩心观察与描述的基础上，结合研究区大量的钻测井资料及测试分析资料，对延安组下部组合的沉积特征、岩性序列及测井相进行详细的研究，重建延安组下部组合的古地理概貌。结果表明，研究区延安组延10期为一套辫状河沉积体系，沉积相的发育受晚三叠世末印支运动造成的古地貌控制。延9—延7期，演化随着湖区面积的增大， 形成以三角洲前缘亚相水下分流河道及水下分流间湾微相为主的湖泊—三角洲沉积体系。 砂体展布受到沉积相带控制，  呈近南北方向条带状分布， 三角洲水下分流河道砂体、 河流河道砂体是安塞油田延安组油气储集的骨架砂体。 结合古地貌特点认为， 延10古河道砂坝侧翼部位，延9、延8三角洲前缘分流河道为油气勘探的有利目标区。

关键词：侏罗系；延安组下部组合；沉积体系；安塞—志丹地区；鄂尔多斯盆地

中图分类号：TE121.1

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020－03－018

Depositional system and its evolution of the Lower Yan′anFormation Jurassic in Ansai district， Ordos Basin

ZHAO Hong1， DANG Ben1， DANG Yongchao WANG Xiaojun WU NaYANG XiaoWANG Yu1

Abstract： Based on the observation and description of outcrop and core data of the Lower Yan′an Formation， combining  the analysis of well logs and test data， the sedimentary characteristics， lithological successions and well logging facies have been detailed studied. The palaeogeography of the lower part Yan′an Formation has been rebuilt. The results show that Yan10 is a set of braided depositional systems. The ancient topography caused by the Indo－China movement in the end of the Late Triassic controlled the development of sedimentary facies. During the time of Yan9－Yan7， rapid delta extension formed the basic characteristic， which is the delta front underwater distributary channel deposition， which  is the important target to exploit oil and gas of the Lower Yan′an Formation.

Key words：Jurassic； the Lower Yan′an Formation； depositional system； Ansai—Zidan district； Ordos Basin

鄂爾多斯盆地是中国北方重要的中生代陆相沉积盆地，其中侏罗系延安组是盆地内最重要的含煤、油地层之一［1-6］。由于侏罗系油藏埋深浅，产量高，经济效益好，成为今后重要的接替层系之一。随着勘探程度的不断深入，近年来，在安塞—志丹地区不断有侏罗系延安组下部组合延8，延9油藏被发现，因而得到广泛关注［7-19］。勘探开发实践表明，侏罗系油气富集受沉积相的控制，因此开展该区侏罗系延安组下部组合沉积体系的研究具有重要的实际意义，同时也是安塞—志丹地区今后油气稳产的重要保证。

本研究在野外露头剖面及研究区10口探井岩心观察与描述的基础上，结合170口井的测井曲线及大量测试资料的分析，系统地刻画了研究区延安组下部组合的沉积体系特征。

1 区域地质背景

鄂尔多斯盆地是发育在华北克拉通之上、位于其西部的一个多旋回叠合型盆地［5-6］，是中国形成历史最早、演化时间最长的沉积盆地。盆地周边为断裂、褶皱构造带，包括6个一级构造单元；盆地中部大范围为陕北斜坡，其上构造简单，仅有差异压实的低幅度鼻状隆起构造，地层平缓，产状不足1°。研究区位于陕北斜坡的中南部，地理上位于志丹东部和安塞南部（见图1）。

鄂尔多斯盆地自晚古生代以来进入内陆拗陷沉积盆地构造演化阶段，在三叠纪末期受印支运动主幕的影响，整个盆地抬升遭受剥蚀，形成了起伏不平的古地形，后期侏罗系正是基于这种凹凸不平的不整合面而沉积的。鄂尔多斯盆地侏罗系十分发育，分布广泛，下、中、上三统发育齐全，但分布不均。据袁效奇等的划分方案［20］（见图2），侏罗系自下而上分为下侏罗统富县组、中侏罗统延安组和直罗组、上侏罗统安定组和芬芳河组。其中，延安组根据岩性特征进一步自下而上分为4段，结合电性特征，划分为10个油层组（自上而下依次为延1～延10）。

2 延安组下组合岩-电特征

研究区侏罗系延安组岩性为一套河流—湖泊—三角洲相沉积，下部为含砾砂岩、粗砂岩，中上部为中—细粒砂岩与泥岩的互层。

延10油层组为一套灰白色巨厚块状、中—粗粒砂岩，局部含砾，称之为“宝塔砂岩”，岩性较稳定，发育大型槽状交错层理、板状交错层理，可见硅化木，底部发育明显的冲刷面构造，见滞留沉积（见图3A，B，C，D）。厚度较下伏富县组稳定，为40～80 m。电性特征明显，表现为自然电位、自然伽玛均呈箱状负异常，较高的电阻率、低声波时差（见图4），为侏罗系延安组地层对比的主要标志层。

延9油层组与下伏延10油层组构成一个明显的正旋回（见图3E），厚30～60 m。其主要为一套灰绿、深灰色粉砂质泥岩、泥岩夹灰色粉细砂岩薄层，可见砂岩透镜体并含有大量的植物碎片，具小型交错层理。本段地层代表了经过富县组及延10的填平补齐沉积后，较大范围内的湖泊三角洲相沉积。电性特征表现为大井径、高声波时差、自然电位正偏等特点（见图4）。

延8油层组主要为一套灰白色、灰色、棕灰色厚层块状细砂岩与灰色、灰黑色泥岩互层（见图3F，G），岩性较延9偏粗。厚度较稳定，为30～45 m。常见冲刷-充填构造，槽状交错层理、波状层理、水平层理等。泥岩中多见炭化的植物碎片。电性特征表现为较高声波时差，自然电位略负偏等特点（见图4）。

延7油层组主要为灰绿色、暗灰色及少量杏黄色粉砂质泥岩，下部夹细砂岩、泥岩（3H，I）。该层厚度稳定，18～25 m，测井曲线双M特征明显，易于识别和划分（见图4）。

3 沉积体系特征

沉积体系是与作用相关的沉积相的集合体。基于野外露头及钻井岩心相标志的识别、相序分析以及测井相分析表明，鄂尔多斯盆地安塞—志丹地区延安组下部组合主要发育辫状河沉积体系、三角洲沉积体系及湖泊沉积体系，其特征如下。

3.1 辫状河沉积体系

辫状河主要发育在研究区南部延安组延10期，表现为以河道砂坝微相、泛濫平原微相为主构成的辫状河沉积。河道较直，砂体厚度大，横向迁移频繁，连续性好。多期河道纵横向叠置，呈厚层状产出，砂体基底冲刷面比较明显，可见冲刷-充填构造和滞留沉积。

河道砂坝沉积表现为旋回不完整且彼此叠置的巨厚砂层，河道沉积的下部为大型槽状交错层理的粗砂岩，位于河道基底冲刷面之上，通常河床底部含滞留砾岩沉积；上部为大型板状交错层理的河道砂坝沉积。研究区河道砂坝沉积砂岩比值较大，一般大于60％，砂体厚度多数在40～80 m，最大厚度逾100 m。自然电位曲线形态多为负偏箱状（见图5A），顶、底界面多为突变型，视电阻率曲线平直，少数呈钟型，底部突变型和顶部渐变型。

3.2 三角洲沉积体系

三角洲沉积体系主要发育在延9和延8油层组，研究区主要发育三角洲前缘亚相沉积，水下分流河道、分流间湾、席状砂等是其主要微相，其中水下分流河道构成三角洲前缘亚相的骨架砂体，是延安组的有利储集砂体（见图5B）。

1）水下分流河道：沉积物总体粒度较细，分选性中等—好，磨圆度中等，颗粒为次棱—次圆状，以孔隙式胶结为主。岩性为灰绿色、深灰色粉砂岩、细砂岩，砂层薄，层数多，粉砂质泥岩层较厚，常显示为多个正韵律层的叠加。单层砂体厚一般2～8 m，个别厚度可达15 m。砂岩底部具冲刷面，局部含泥砾，中下部常发育槽状交错层理、平行层理。砂体或呈被泥岩、粉砂质泥岩分割的孤立状，或呈连续的叠置状产出，叠置砂体的总厚度可达8～15 m。电测曲线特征呈中—高幅钟形或指形，有多个砂体连续叠置的井段，则呈中—高幅圣诞树形或箱形。

2）水下分流间湾：岩性为灰、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩。具水平层理及波状层理，生物扰动构造及虫孔较发育。层面富集云母、碳屑。自然电位曲线和自然伽玛曲线形态呈低幅度微齿状或线状。

3）席状砂：岩性为灰色细、粉砂岩，具波状层理、小型交错层理及水平层理。可见包卷层理等变形层理，生物遗迹较丰富。砂体向岸方向加厚，向湖方向减薄，纵向上呈薄层状，平面上沿末端砂坝或河道边缘呈裙边状或带状分布。自然电位曲线呈幅度不等的齿状，总体呈漏斗状。

3.3 湖泊沉积体系

研究区湖泊沉积体系主要见于延9，延8及以上油层组中，主要由滨浅湖亚相组成，以浅湖亚相为主（见图5C）；其岩性特征主要为灰绿色、灰黑色粉砂岩和泥岩，砂岩和泥岩互层时可形成透镜状层理，常见小型浪成波痕、沙纹交错层理及小型交错层理。含植物根、植物碎屑及叶片，泥岩中常含丰富的底栖生物化石，生物扰动构造及遗迹化石发育。

4 沉积演化

基于研究区170余口钻井的分层、砂体厚度、砂地比值的统计，结合区域古流向［21］，在单井相、多井相综合分析的基础上，详细刻画研究区延安组下部组合沉积体系的演化规律。

印支运动之后，由于地壳抬升，造成延长组顶部起伏不平的古侵蚀面，延10沉积是富县期填平补齐作用的继续，沉积体系受古地貌的影响和控制［20-24］。研究区发育辫状河沉积（见图6，7），即甘陕古河河道砂坝沉积的一部分，河道主体位于研究区西南部志丹县—双河—西河口—延安一带，砂地比值高达90％以上。研究区北部发育几条分支河道，主要以近南北向为主，自谭家营、肖馆驿、郝家坪一带，自北向南经建华寺、 安塞县城， 直抵高桥、 槐树庄以南与近东西向甘陕古河汇聚（见图8A）； 河道多分岔， 砂地比值在50％以上； 河道宽窄不一， 变化大。 砂体展布特征主要受控于由西向东的甘陕一级古河以及由北向南的三级古河的控制。 研究区砂体非常发育， 厚度为50～100 m。

延9期，沉积环境表现为快速湖侵，湖区面积迅速增大。研究区主要发育湖泊—三角洲沉积体系（见图6B）。湖岸线大致位于研究区北部谭家营—郝家坪一线，岸线以北主要发育三角洲平原亚相沉积，由分流河道和分流河道间微相组成。岸线以南为三角洲前缘亚相沉积，由水下分流河道和水下分流河道间构成，水下分流河道为其骨架砂体，砂地比30％～50％。研究区发育6支分流河道（见图8B），向南继续延伸入水后，水下分流河道继续向前延伸，且河道分叉聚合现象明显，使得砂体在南部尖灭，连片性变差。砂体厚度较大，一般5～25 m，最厚可达30余米。

延8期继承了延9期的沉积环境， 为湖泊—三角洲沉积体系（见图6C， 7）。 湖岸线变化不明显， 岸线以北主要发育三角洲平原亚相沉积， 由分流河道和分流间湾微相组成； 岸线以南为三角洲前缘亚相沉积， 水下分流河道仍为其骨架砂体， 但水下分流河道砂地比明显小于延9期， 介于30%～40％，三角洲前缘席状砂比较发育。研究区发育4支水下分流河道（见图8E），在向南推进的过程中，水下分流河道互相融合连接成片，局部分支分叉并向南延伸，水下分流河道主要呈近南北向和北东东向展布。砂体厚度一般0～20 m，最厚可达35 m。

延7期是盆地发育的稳定充填期，此期三角洲平原扩大，但河流作用减弱，三角洲前缘不发育，推进速度减慢并部分有所收缩（见图6，7）。此期，研究区内砂体展布面积有所减小（见图8D），尤其是砂体厚度大多变薄，介于0～15 m。水下分流河道不是很发育，分流河道宽度和延伸距离明显减小。其主要发育6支分流河道（见图6D），砂地比介于30％～50％。

5 沉积演化对油气的控制

延安组油藏属于岩性油藏，油气的聚集受沉积相带控制， 侏罗系延安组油源与延长组同源［22］。作为大华北盆地一部分的鄂尔多斯盆地，在晚三叠世才开始发展成为一个独立的湖盆。印支运动末期，华北板块整体抬升，因风化侵蚀及地面流水的冲刷，造成鄂尔多斯盆地内上三叠统遭受强烈的侵蚀，形成河谷纵横、残丘广布的古地貌景观［23-26］。侏罗系就是在这样的背景上开始沉积的。富县组沉积时，盆地西部地势较高，河谷切割深，盆地东部相对较平坦，河谷宽阔，总体显现为西高（盐池—镇原）中陷（吴旗、华池、志丹）东缓（靖边—富县）的、向东及南东方向开口的、似盆状构造式样的古地形地貌特征［24］。富县期末，该区还有一次短暂的快速抬升过程，造成了富县组与延安组之间一次短暂的沉积间断。

到中侏罗世延10期时，地形差异仍然较大，沉积背景基本与富县期相似。延10期，研究区主要发育辫状河沉积，沿甘陕古河谷自西向东发育了辫状河道砂坝沉积，向北以发育河漫滩沉积为主。在研究区东部，由于晋陕古河的影响，自北而南发育辫状河道砂坝沉积。延10期，河流流量变化快，河道不固定，经常分支汇合，并以搬运、推移、载荷为特征，河床冲刷严重，河流上部的细粒沉积常被冲刷切割，纵向上形成多次叠加的厚层砂体，横向上砂体连片。延10期砂体非常发育， 平均孔隙度值多大于14％， 渗透率平均值大于7×10-3 μm2，最大值达到28.9×10-3 μm2。古地貌决定了延安组延10油藏的分布，其中古地貌斜坡带成为油气聚集带。

延10期沉积之后， 由于区域性的整体下降， 地形在区域上变得比较平坦， 气候进一步湿润。 延9—延8期迅速湖侵，三角洲沉积迅速进积，研究区形成了以三角洲前缘水下分流河道沉积为基本特征的沉积体系。延9—延8油藏属于岩性油藏或构造-岩性油藏，油气的聚集受沉积相带控制明显，三角洲前缘亚相的水下分流河道砂体具有颗粒较粗、分选较好、砂体连片性强等特点，是油气聚集的良好场所，也是油藏形成最基本的條件。因此，寻找侏罗系延安组油藏的总体规律为：沿古河道走，追单砂厚带，构造高、侧向岩性遮挡。

6 结 论

1）安塞—志丹地区延安组下部组合主要沉积类型为辫状河、湖泊和三角洲沉积体系。

2）延10期，研究区主要发育辫状河沉积，河道砂坝为其骨架相，河道迁移摆动，多期叠置，砂体厚度一般40～80 m，高可达100 m。砂地比一般大于60％，古河谷为其潜在储集体。

3）自延9期，研究区的沉积环境表现为快速湖侵，湖区面积迅速增大。研究区延9—延8期主要发育湖泊—三角洲沉积体系，三角洲前缘水下分流河道构成其骨架砂体，砂体厚度较大，一般厚度5～25 m，最厚可达30余m。砂地比介于30％～50％，是研究区重要的油气储集体。

参考文献：

［1］陈庸勋，戴东林，杨昌贵，等.岩相古地理研究方法——以鄂尔多斯盆地为例［M］.北京：地质出版社，1981.

［2］李思田，程守田，杨士恭，等.鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析［M］.北京：地质出版社，1992.

［3］李宝芳，李祯，林畅松，等.鄂尔多斯盆地中部下侏罗统沉积体系和层序地层［M］.北京：地质出版社，1995.

［4］王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价［M］.北京：煤炭工业出版社，1996.

［5］杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律［M］.北京： 石油工业出版社，2002.

［6］何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气［M］. 北京：石油工业出版社，2003.

［7］黄第藩，王则民，石国世.陕甘宁地区印支期古地貌特征及其石油地质意义［M］. 北京：石油工业出版社，1997.

［8］赵俊兴，陈洪德，张锦泉.鄂尔多斯盆地下侏罗统富县组沉积体系及古地理［J］.岩相古地理，1999，19（5）：40－46.

ZHAO J X， CHEN H D， ZHANG J Q. The depositional systems and palaeogeography of.the Lower Jurassic Fuxian Formation.in the Ordos Basin［J］.Sedimentary Facies and Palaeogeography，1999，19（5）：40－46.

［9］赵俊兴，陈洪德.鄂尔多斯盆地侏罗纪早中期甘陕古河的演化变迁［J］.石油与天然气地质，2006，27（2）：152－158.

ZHAO J X， CHEN H D. Evolution of Gan Shaan paleochannel during Early and Middle Jurassic in Ordos Basin［J］.Oil ＆ Gas Geology，2006，27（2）：152－158.

［10］赵俊兴，陈洪德，傅锁堂，等.鄂尔多斯盆地侏罗系层序地层与盆地充填演化耦合关系［J］. 成都理工大学学报（自然科学版）， 2007，34 （5）：511－518.

ZHAO J X， CHEN H D， FU S T， et.al. The coupling relationship between sedimentary sequence development and basin filling evolution of Jurassic in Ordos Basin， China［J］.Journal of Chengdu University of technology （Science ＆ Technology Edition）， 2007，34 （5）：511－518.

［11］时志强，韩永林，赵俊兴，等.鄂尔多斯盆地中南部中株罗世延安期沉积体系及岩相古地理演化［J］.地球学报，2003，24（1）：49－51.

SHI Z Q， HAN Y L， ZHAO J X. Depositional system and paleogeographic evolution of the Middle Jurassic Yan′ anian stage in the Central and Southern Ordos Basin.［J］.Acta Geoscientiasinica， 2003，24（1）：49－51.

［12］陳洪德，赵俊兴，付锁堂，等.鄂尔多斯盆地中南部早中侏罗世沉积层序充填动力学作用过程［J］.天然气工业，2007，27（5）：21－25.

CHEN H D，ZHAO J X，FU S T.Sequence filling dynamic process of early－middle Jurassic in central－south Ordos Basin［J］.Natural Gas Industry， 2007，27（5）：21－25.

［13］何善斌，马世东，刘小宁.鄂尔多斯南部侏罗系中下统沉积特征及演化规律［J］.石油天然气学报，2008，30（3）：46－55.

HE S B， MA S D， LIU X N.The depositional characteristics and evolution rules of the Middle and Lower Jurassic in the South of Ordos Basin［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2008，30（3）：46－55.

［14］代金友，李建霆，王宝刚，等. 鄂尔多斯盆地里151油藏延8—延10油组沉积特征及其与油气的关系［J］.油气地质与采收率，2013，20（4）：5－9.

DAI J Y，LI J T，WANG B G，et al.Sedimentary microfacies study for Yan 8－Yan10 layers of Yan′an Formation in Li 151 oil field，Ordos Basin［J］. Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2013，20（4）：5－9.

［15］王东东，邵龙义，李智学，等.陕北地区中侏罗世延安期古地理特征［J］.古地理学报，2012，14（4）：451－460.

WANG D D，SHAO L Y，LI Z X，et al.Palaeogeographic characteristics of the Middle Jurassic Yan′an Age in northern Shaanxi Province［J］.Journal of Palaeogeography，2012，14（4）：451－460.

［16］许 璟，董丽红，杜彦军，等.志丹地区延安组沉积微相与油藏控制因素分析［J］.西安科技大学学报，2016，36（5）：657－663.

XU J，DONG L H，DU Y J， et al.Microfacies and controlling factors of hydrocarbon reservoir formation of Yan′an formation，Zhidan Area［J］.Journal of Xi′an university of Science and Technology，2016，36（5）：657－663.

［17］李凤杰，王多云，刘自亮，等.鄂尔多斯盆地华池地区中侏罗统延安组延9油层组河流沉积及演化［J］.古地理学报，2009，11（3）：275－283.

LI F J，WANG D Y，LIU Z L. Fluvial deposition and evolution of Yan 9 oil－bearing interval of the Middle Jurassic Yan′an Formation in Huachi Area，Ordos Basin［J］.Journal of Palaeogeography，2009，11（3）：275－283.

［18］李伟，张春生.鄂尔多斯盆地胡尖山地区延安组延9油气储层沉积相研究［J］.新疆石油天然气，2008，4（3）：13－16.

LI W，ZHANG C S. Study on the sedimentary facies of yan 9 oilgas reservior in Hujianshan Area in the Erdos Basin［J］.Xinjiang Oil ＆ Gas，2008，4（3）：13－16.

［19］袁珍.鄂尔多斯盆地安塞油田侏罗系延安组沉积相与油气聚集规律研究［D］ .西安：西北大学，2007.

［20］袁效奇、傅智雁、王喜富，等，中国北方侏罗系（Ⅴ）鄂尔多斯地层区［M］.北京：石油工业出版社，2003.

［21］黄岗，周锡强，王正权.鄂尔多斯盆地东南部中侏罗统延安组物源分析［J］.矿物岩石地球化学通报，2009，28（3）：252－258.

HUANG G，ZHOU X Q，WANG Z Q. Provenance analysis of the Yan′ an Formation in Mid－Jurassic at the Southeast Area of Ordos Basin［J］.Bulletin of Mineralogy， Petrology and Geochemistry，2009，28（3）：252－258.

［22］郭艳琴，李文厚，陈全红，等.鄂尔多斯盆地安塞—富县地区延长组—延安组原油地球化学特征及油源對比 ［J］.石油与天然气地质，2006，27（2）：218－224.

GUO Y Q， LI W H， CHEN Q H.Geochemical behaviors of oil and oil－source correlation in Yanchang Yan′an Formations in Ansai－Fuxian area， Ordos Basin［J］.Oil ＆Gas Geology， 2006，27（2）：218－224.

［23］宋 凯，吕剑文，凌升阶，等. 鄂尔多斯盆地定边—吴旗地区前侏罗纪古地貌与油藏［J］. 古地理学报，2003，5（4）： 497－507.

SONG K，LYU J W，LING S J，et al. Palaeogeomorphic features of the Pre－Jurassic and oil reservoir of Dingbian－Wuqi area in Ordos Basion［J］.Journal of Palaeogeography，2003，5（4）：497－507.

［24］郭少斌，孙绍寒.周家湾地区前侏罗纪古地貌恢复及油气富集规律［J］.地球科学，2006，31（3）：372－376.

GUO S B，SUN S H. Rebuilding paleogeomorphology of Pre－Jurassic and oil gas accumulation regulation in Zhoujiawan Area［J］. Earth Science－Journal of China University of Geosciences，2006，31（3）：372－376.

［25］郭正权，张立荣，楚美娟，等.鄂尔多斯盆地南部前侏罗纪古地貌对延安组下部油藏的控制作用［J］.古地理学报，2008，10（1）：63－71.

GUO Z Q，ZHANG L R，CHU M J. Pre－Jurassic palaeogeomorphic control on the hydrocarbon accumulation in the Lower Yan′an Formation in southern Ordos Basin［J］.Journal of Palaeogeography，2008，10（1）：63－71.

［26］赵虹，党犇，郑小杰，等.安塞油田前侏罗纪古地貌特征及其与油气富集关系［J］.西北大学学报（自然科学版），2012，42（2）：270－276.

ZHAO H， DANG B， ZHENG X J，et al. Pre－Jurassic palaeo－geomorphology and the relations with oil and gas accumulation in Ansai Oilfield［J］.Journal of Northwest University （Natural Science Edition），2012， 42（2）：270－276.

（编 辑 雷雁林）

收稿日期：2020－03－25

基金项目：中国地质调查局地质调查计划项目（12120114009201）；国家科技重大专项资助项目（ 2017ZX05005002－004） ;国家油气重大专项基金项目（ 2016ZX05046－002）

作者简介：赵虹，女，陕西户县人，副教授，从事沉积学研究。