铜川地区延长组长7细粒沉积岩分类及沉积环境

王 哲，王 丰，谭 维，刘宇薇

（延安大学石油工程与环境工程学院，陕西 延安 716000）

鄂尔多斯盆地三叠系延长组发育规模巨大的细粒沉积岩，其中的湖相泥页岩不仅为中生界砂岩油藏提供油源，而且其自身也作为常规油气研究的重要目标，并展现出巨大潜力[1]。延长组长7段沉积时期，鄂尔多斯盆地进入板块碰撞拼接、幕式构造运动最活跃的时期，湖盆强烈扩张并达到最鼎盛时期，该期沉积格局发生重大变化，盆地快速沉降，同时也是细粒沉积岩发育的重要时期[2]。随着页岩油气研究的深入，细粒沉积学也得到进一步的发展，然而研究多集中于对砂岩类储集层的研究，涉及其精细分类等研究相对较少。因此本文主要通过对铜川地区瑶曲延长组长7剖面进行研究，对细粒沉积岩进行划分，分析泥页岩差异及沉积环境，为鄂尔多斯盆地非常规油气的研究提供指导。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地是中国第二大含油气盆地，地处华北板块西部，盆地内油气资源丰富[3]。延长组作为盆地中生界最主要的油气产层，为厚度达1000～1300m的河流—三角洲—湖泊沉积[4]。三叠系延长组长7段发育灰黑色、暗色泥岩、泥页岩夹薄层细砂岩、粉砂岩[5]，具有发育时长，沉积次序完整，厚度大等特点。铜川地区位于盆地南部，野外地质调查表明延长组长7油层组发育深湖沉积，出现高密度碎屑流、浊流等，纵向非均质性强，标志层和沉积现象明显（图1b），易识别。湖泊中主要发育粉砂岩、火山碎屑岩、泥岩、页岩、湖相碳酸盐岩等细粒沉积岩，与细砂岩等形成复杂的岩性序列，为非常规油气勘探的重要目标。

2 细粒沉积岩的分类

岩石的结构则是指岩石中矿物的结晶程度、大小和形状，及其彼此间的组合方式等特征；岩石的构造则是指岩石中矿物的排列和填充方式及其空间分布的情况[6]。不同类型的岩石，由于它们生成的地质环境和条件的不同，就产生了各种不同的结构和构造。沉积岩的结构和构造为其分类提供重要依据，在细粒沉积岩的分类中，不同类别的细粒沉积岩在划分时要有有明确的界线，不易产生混淆；各个名称能直观地反映岩石的特征；分类名称具有较强的可操作性，分类方案也不宜太过复杂，综合考虑可将细粒沉积岩划分为以下几类：

1）粉砂岩：铜川地区延长组长7段粉砂岩多呈灰色（图1c）、灰绿色，结构稳定，软泥质变形构造发育，常呈不规则块状和条带状混合出现，含有泥质碎屑和暗色泥岩条带，粒径在0.0039～0.0625mm且粉砂质含量大于50%；以石英为主，常常含有较多的白云母，钾长石和斜长石含量较少，极少见到岩屑，黏土基质含量较高。据长石、石英、岩屑及杂基四组分含量可再细分为长石质粉砂岩、石英质粉砂岩等类型。以薄的水平层理和交错层理多为常见，特别是出现沙纹包卷明显（图1e）。

2）黏土岩：页岩和泥岩是最常见的黏土岩，研究区分布最为广泛，页岩有页理，富含有机质，颜色常呈灰色和灰黑色，抗风化能力弱。泥岩较页岩构造纹层不明显，有机质含量较低，颜色以灰色（图1d、g）、灰绿色为主，质地较松软，固结程度较弱，重结晶作用不明显。粒径在0.0039～0.005mm且黏土矿物含量大于50%。主要由高岭石、蒙脱石、水云母、绿泥石等矿物组成。遇水易软化，易膨胀，以伊利石、绿泥石、有机质和碎屑等组分可将黏土岩细分为贫、中、富伊利石泥（页）岩等。

3）火山碎屑岩：鄂尔多斯盆地铜川瑶曲长7剖面的火山碎屑岩以凝灰岩多为常见，常以浅黄色出现（图1a、f），外表疏松多孔、粗糙，呈层状产水，有时以泥包的形式出现，内部层理构造不明显。据玻屑、晶屑、岩屑及正常沉积物四组分含量可将凝灰岩细化为玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、岩屑凝灰岩等，分布较为普遍。

4） 碳酸盐岩：碳酸盐含量大于50%以上，常见的岩石类型是石灰岩和白云岩，是由方解石、白云石等碳酸盐岩矿物组成，据方解石、白云石、有机质及碎屑（黏土）四组分矿物含量可细分贫、中、富有机质（含砂、砂质/含泥、泥质）灰岩、白云岩等。以灰色为主，主要由颗粒、泥晶、亮晶胶结物、生物格架、晶粒五种结构组分组成。深水沉积下的碳酸盐岩一般以层状，纹层状，条带状，结核状等形式产出，研究区可见明显的结核状灰岩及局部分布的泥灰岩，但仍为局部分布。

3 泥、页岩的差异

图1 铜川地区延长组长7段野外地质照片

铜川地区瑶曲剖面泥岩、页岩分布广泛，薄片观察表明页岩中有机质多呈纹层状连续分布，而泥岩中有机质一般呈星点状分散分布，或者与矿物层完全混合呈絮凝状分布[7]。泥质岩粒度细，在岩心取样或野外露头调查过程中，粒度的变化通过肉眼很难识别，但受泥质、粉砂质和有机质等含量变化的影响，通过颜色的变化常常可以判断泥质岩粒度的变化；此外，泥质岩中常含有一些泥质岩碎屑，泥质碎屑出现通常为粒度最粗的部分的直观反映，此时也可通过泥质碎屑的变化进而判断泥质岩的粒度变化。长7段油层砂泥岩呈互补式出现，泥岩集中分布在三角洲前缘、深湖－浊流相、半深湖相，而页岩主要发育在深湖相、湖盆中央。研究区泥岩颜色较浅，有机质含量较低的重要原因在于受陆源供给影响，快速的物源供给和不稳定的地质活动不利于有机质的保存，尽管在深水环境当中仍会出现颜色较浅的泥岩，此类泥岩可见明显的植物碎片。而页岩存在页理，富含有机质层段沿层理分布[8]，颜色以深灰色、灰黑色及暗色为主，矿物成分复杂，呈页状或片状层理，与泥岩相比颜色较深，但还有部分页岩颜色较浅，有机质含量低，局部为浅灰色，其主要形成于相对封闭的深湖环境，陆源碎屑物质供给不足，沉积速率较低，底栖生物不发育，季节性物源供给严重影响着有机质的含量，在有湖流或者浊流影响时，也能形成似波状层理，有机质呈断续分布，表明深湖区水体比较活跃，富含有机质的水体会被稀释，此外水体的供给会造成不利于有机质保存的环境。因而页岩的有机质含量也会像沉积韵律一样的出现周期性变化，颜色上出现深浅交替现象。而在在陆源碎屑物质供给严重不足的深湖区，有机质分布较为分散，植物化石很少见，这种富含有机质页岩一般形成于深度最大、最为安静的水体中。

4 沉积环境

鄂尔多斯盆地铜川地区瑶曲剖面延长组长7油层组主要发育黑色—深黑色泥岩、油页岩，深灰色粉细砂岩，并发育多种类型的变形构造，总体上呈现大段泥岩和薄层粉砂岩—砂岩交替出现的细粒沉积岩组合，页岩发育厚度稳定，夹有浊积砂岩，有机质页岩的厚度普遍大于10m，横向发育稳定，整体上为深湖相的沉积环境。深水构造明显，底栖生物发育，其中在长73期湖水最深，研究区发育大规模的泥岩、页岩，发育薄层粉砂岩、细砂岩，此时期火山活动明显，凝灰岩夹层频率升高。长72期受到陆源供给明显，出现粉砂岩、细砂岩夹层，火山活动仍很明显。长73期湖水变浅，陆源供给明显增强，厚层块状的细砂岩出现，细砂岩、粉砂岩变形明显，但夹层的泥岩、页岩仍以暗色为主，有机质含量较高。泥岩、页岩中仍可见黄色凝灰质夹层，但分布频率降低，但火山活动依然很强，块状细砂岩中夹有凝灰质包块（图1h），甚至出现大段的姜黄色、凝灰质含量很高的砂岩，表明较强的陆源供给使得凝灰岩分散分布。而大量的滑塌、变形构造也是构造运动较强的另一证据。

5 结论

1）铜川地区延长组长7段发育细粒沉积岩，分布较广，类型较为复杂，可进一步细分为粉砂岩、黏土岩、火山碎屑岩和碳酸盐岩。2）铜川地区延长组长7段泥岩、页岩差异明显，有机质含量与陆源供给有着重要关系，季节性陆源供给会造成页岩颜色明显变化。3）铜川地区延长组长7段发育深湖沉积，同期构造活动频繁，长73期～长71期受陆源供给影响逐渐增强。