环县—正宁地区延长组长9沉积体系及沉积演化特征研究

白卓立，耳闯

(1.中国地震局第二监测中心，陕西 西安 710065；2.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065；3.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065)

鄂尔多斯盆地三叠系延长组是中生界重要的生油和储油层系。之前的研究多集中于长7、长8等油层组，发现若干大型岩性油藏或致密油(付金华等，2005；杨华，2004；刘笑笑等，2018)。对于延长组长9、长10油层组研究较为单薄。随着勘探开发的不断深入，对于长9这一含油新层系的沉积相特征及演化规律的精细化研究势在必行(付金华等，2012，2013；韩鹏等，2014)。

前人对鄂尔多斯盆地延长组长9油层组沉积特征做过系统研究，认为长9首次湖侵期沉积格局以发育三角洲-半深湖相为特征，砂体十分发育，各个三角洲雏形为长9三角洲的发育奠定了基础(杨华等，2011；朱静等，2013；丁晓琪等，2011；宋凯等，2002;孙宁亮等，2019)。其中，陇东地区长9沉积相类型为辫状河三角洲沉积。但少有以长91、长92的演变性为切入点精细刻画其沉积特征及演化规律的研究。

1 区域地质概况

环线—正宁地区位于鄂尔多斯盆地的西南部，南部和西部均与秦祁褶皱带相邻。现今的秦岭造山带可划分出3个板块和2个主缝合带，华北板块、扬子板块和它们之间的秦岭微板块，商丹主缝合带和勉略主缝合带。大多数学者认为，研究区长9物源方向分为南部和西南部物源，也可能发育西部物源。其物源主要来自于西南部的秦祁褶皱带(朱宗良等，2010；刘化清等，2007)。

利用轻重矿物、古流向、石英碎屑阴极发光特征、岩屑组分等手段，多数学者认为陇东地区长9物源方向包括南部和西南部物源(金艳等，2012；牛小兵等，2012)，也可能发育西部物源(邓秀芹等，2011)，其物源主要来自西南部的秦祁褶皱带(付金华等，2012)。在上述物源体系下，陇东地区发育了西南、西部和南部多条砂体输送通道，形成了西部和西南部辫状河三角洲沉积(邓秀芹等，2011；付金华等，2012)(图1)。

1.祁连-北秦岭变质杂岩(Ar-Pt1);2.一级构造单元分界断裂;3.二、三级构造单元分界;构造区划：鄂尔多斯地块：Ⅰ.1.天环向斜;2.东部斜坡;3.东南部挠褶带；Ⅱ.贺兰山断褶带；Ⅲ.华北地块南缘构造带；Ⅲ1.六盘山-鄂尔多斯南缘过渡带：a.六盘山弧形逆冲构造带;b.南北向构造带;c.鄂尔多斯南缘冲断带；Ⅲ2.祁连-北秦岭带：a.北祁连构造带;b.中祁连构造带;c.南祁连构造带;d.北秦岭带；Ⅳ.阿拉善地块(阿拉善隆起)；Ⅴ.山西地块；Ⅵ.伊盟隆起；Ⅶ.内蒙加里东海西褶皱带；Ⅷ.内蒙隆起；主要断裂：①.离石断裂；②.桌子山东断裂；③.贺兰山东麓断裂；④.地块西南缘边界断裂：.龙首山查汉布鲁格断裂;.金塔泉-马家滩断裂;.惠安堡-沙井子断裂;.草碧-老龙山-口镇圣人桥断裂；⑤.青铜峡-固原断裂；⑥.地块南缘过渡带与祁连-北秦岭构造带分界断裂;.北祁连-海原断裂;.宝鸡-洛南栾川断裂;⑦.(华北)地块南缘构造带与南秦岭构造带分界断裂;.临夏-武山断裂，.商县-丹凤断裂

2 沉积相类型

2.1 野外露头特征

通过旬邑三水河剖面观测，剖面观察起点为旬邑三水河北芦村，地层为长10，在剖面中可以观察到槽状交错层理、河道侧积层、灰绿色砂岩中发育浅灰色泥砾，泥砾具有一定定向性，泥岩与砂岩之间夹劣质煤层(图2)，槽状交错层理和河道侧积层揭示了河流的侧向迁移特征，泥砾反映了较强的水动力条件，劣质煤层是三角洲平原典型特征。长10砂泥互层或厚层泥岩之上发育长92厚层砂岩，两套地层之间无明显不整合现象(图3)。依据长10地层的露头考察，整体反映了该处长10地层为辫状河三角洲平原泛滥平原或分流间湾沉积微相。由于观察点离剖面距离较远，不能在剖面上详细观察长92地层中的相标志，推测与长10整合接触的长92也属于辫状河三角洲平原沉积。长91与长8地层之间同样为整合接触，长8为厚层砂岩和薄层泥岩组合，泥岩相对不发育(图4)。根据长91地层岩性组合关系、颜色和化石特征，推测该处长91为辫状河三角洲前缘沉积或浅湖相沉积。三水河剖面完整的揭示了长9沉积时期经历的晚三叠世鄂尔多斯盆地第一次明显的湖泛事件，伴随着湖平面逐渐上升，湖区范围逐渐扩大，沉积相类型由长92的辫状河三角洲平原逐渐向长91三角洲前缘过渡。

图2 旬邑三水河北芦村长10辫状河三角洲平原沉积特征Fig.2 Chang 10 sedimentary features of braided river delta plain in Xunyi Sanshui river，Beilu village

图3 旬邑三水河长92和长10辫状河三角洲平原沉积特征Fig.3 Chang 92 and Chang 10 sedimentary features of braided river delta plain in Xunyi Sanshui river

图4 旬邑三水河长91和长8沉积特征Fig.4 Chang 91 and Chang 8 sedimentary features in Xunyi Sanshui river

崇信汭水河剖面，发育长4+5、长6、长7、长8、长9和长10，整体反映了该剖面位置可能处于鄂尔多斯盆地西南缘一处长期发育的继承性局部洼陷。长9顶部发育一套厚度约15～20 m的灰色泥岩夹薄层砂岩组合，泥岩颜色较浅，粉砂质含量较高，可能为浅湖相或三角洲前缘沉积；长9之上长8为厚层砂岩组合(图5)。该剖面长9砂岩粒度偏细，以细砂岩和粉砂质细砂岩为主，剖面中可观察到煤线、河道底部泥砾，泥砾颜色为深灰色或浅黑色、楔状交错层理和槽状交错层理(图6)等沉积现象，揭示长91沉积相以辫状河三角洲前缘类型为主，局部层段发育三角洲平原沉积。

图5 崇信汭水河长9顶部浅湖相沉积特征Fig.5 The shallow lacustrine sedimentary characteristics in the top of Chang 9 in Chongxin Ruishui river

图6 崇信汭水河长91辫状河三角洲前缘和辫状河三角洲平原沉积特征Fig.6 The sedimentary characteristics of braided river delta front and braided river delta plain in Chongxin Ruishui river,Chang 91

2.2 岩心特征统计分析

研究区平行层理较发育，而块状层理在华池以南和庆城以北的地区相对不发育，说明在这一地区沉积物供应量降低，水动力相对减弱。板状、楔状和槽状等交错层理类型主要分布在环县周边和西南缘露头区，其他地区不常见，而且岩心中发育的这3类交错层理的规模明显比露头区的小。各类同沉积变形构造和泥砾在环县地区最常见，在泾川地区，可能受钻井取心井实际分布情况影响，庆城以南地区，各类同沉积变形构造和泥砾相对不发育。各类弱水动力沉积构造在庆城—合水地区最发育，说明这一地区应属于辫状河三角洲前缘或浅湖亚相向半深湖-深湖亚相的过渡区。沉积构造是沉积物沉积时水动力条件的直接反应，是判别环境的沉积学标志中的主要依据(表1、表2、图7)。

图7 野外露头和岩心中各类相标志平面分布图Fig.7 The planar distribution of all kinds of phase markers in outcrops and cores

表1 环县—正宁地区长9各类沉积构造标志统计表Tab.1 Statistical table of all kinds of sedimentary structures of Chang9 Formation in Huanxian-Zhengning area

续表1

表2 环县—正宁地区长9各类沉积构造发育特征Tab.2 Development characteristics of various sedimentary structures of Chang9 Formation in Huanxian-Zhengning area

2.3 不同沉积相类型及钻井曲线特征

2.3.1 辫状河三角洲平原

辫状河三角洲平原的骨架砂体为辫状分流河道，由于辫状分流河道具有较强的侧向迁移性，分流间湾、沼泽等相对不发育。辫状分流河道发育丰富的交错层理，且各类层理规模(层厚)一般在20 cm以上。在辫状分流河道内发育丰富的泥砾。

钻井中，辫状河三角洲平原分流河道一般为叠置砂体，砂体厚度一般在20～40 m，GR和SP曲线呈叠置的箱形，GR曲线微齿化，SP曲线平直，曲线具有较高的幅度差。分流间湾微相GR曲线变化较大，发育低幅箱形或指状曲线，SP曲线幅度低且较平直(图8)。

图8 Y458井长92辫状河三角洲平原分流河道特征Fig.8 Distributary channel characteristics in the plain of braided river delta of well Y458

2.3.2 辫状河三角洲前缘

辫状河三角洲前缘骨架砂体为水下分流河道，沉积构造以块状层理和平行层理为主，板状交错层理、槽状交错层理和楔状交错层理较发育但规模一般在10cm以下，明显比分流河道砂体小。水下分流河道砂体粒度较细，水下分流河道中也发育泥砾，但泥砾砾径一般比辫状河三角洲平原分流河道中的泥砾小，磨圆度有好有坏(图9)。

纵向上，水下分流河道砂体粒度变化不明显，各单期水下分流河道砂体主要通过层理构造的交替变化和冲刷面来区分。在水下分流间湾薄层泥岩之上，常见到泥岩撕裂屑大致顺层分布(图9)。水下分流河道叠置砂体测井相一般呈箱形和钟形，岩心识别的叠置砂体厚度主要集中在2～7 m。

钻井中，辫状河三角洲前缘分流河道叠置砂体厚度集中在10～20 m，曲线形态呈箱形、钟形或二者的复合形态，GR曲线齿化，SP曲线平直度变差，曲线幅度差较分流河道砂体变低。席状砂砂体GR曲线多呈指状，SP曲线呈低幅的箱形或钟形，厚度较薄，主要集中在1～2 m(图9)。河口坝微相发育程度低，GR曲线幅度从下至上逐渐增加，构成反旋回曲线，SP曲线呈漏斗形。水下分流间湾微相GR和SP曲线幅度低，GR曲线多呈薄层指状或齿化，SP曲线幅度低且较平直或呈低幅箱形。

图9 N151井长91辫状河三角洲前缘特征Fig.9 Braided river delta front features in well N108,Chang91

2.4 沉积相特征

通过长9单井沉积相和连井沉积相(图10、图11)分析可知：长92比长91砂体更发育，西部比西南部和南部砂体更发育。

图10 Y110-Q31-Y35-B524-W93连井沉积相剖面及平面位置(底图长91砂岩厚度图)Fig.10 Connecting well Y110-Q31-Y35-B524-W93 sedimentary phase profile and plane position

图11 H79-M82-Z71-B1-N112连井沉积相剖面及平面位置(底图长91砂岩厚度图)Fig.11 Connecting well H79-M82-Z71-B1-N112 sedimentary phase profile and plane position

纵向上，长92砂体叠置厚度大，叠置砂体间分流间湾或水下分流间湾隔层较少，或早期分流间湾沉积受后期河流冲刷作用影响而相对不发育。长91砂体叠置厚度较长92减少，砂地比总体也有降低的趋势，叠置砂体间分流间湾或水下分流间湾隔层较多，薄层席状砂比长92发育。

横向上，从长92到长91，辫状河三角洲平原与辫状河三角洲前缘的界线(或湖岸线)向西部和西南部发生了偏移。自西向东和自西南向东北，沉积相亚相类型由辫状河三角洲平原演化为辫状河三角洲前缘；具体到微相类型，也具有以水下分流河道砂体为主向以席状砂为主的演化趋势。上述特征与湖平面逐渐上升，湖区范围扩大，辫状河三角洲发生退积作用有关。通过沉积相剖面对比也可以发现，研究区南部砂体发育规模比西部地区小，无论叠置砂体厚度、叠置砂体期次和横向连续性，南部地区都比西部地区差。造成这种现象的原因与物源的供给能力和距离物源远近有关。长9沉积时期，可能西南物源供给能力弱，而西部物源供给能力强，造成西部地区比西南地区的砂体更发育。

3 沉积演化特征

在明确了该研究区沉积相类型、沉积相横向及纵向演化特征的基础上，最终确定了环县—正宁地区沉积相平面展布特征。

长92沉积时期，辫状河三角洲平面展布趋势大致分为东西向和北东—南西向，按照区域可以分为4支三角洲：环县辫状河三角洲、崇信-镇原-庆城辫状河三角洲，泾川-长武-合水辫状河三角洲和正宁辫状河三角洲，这些辫状河三角洲的分布特征与物源分布是高度一致的(图12)。

图12 长92 沉积相平面展布Fig.12 The plane distribution of chang 92 sedimentary phase

结合平面展布及表3可知，环县三角洲分流河道砂体展布范围更宽，受此三角洲影响范围推测可影响至华池地区。崇信-镇原-庆城三角洲分流河道发育规模相比环县三角洲略有减少，该三角洲向湖盆内最远可延伸至华池以东地区。泾川-长武-合水三角洲和正宁三角洲规模较前2支三角洲规模明显减小。4支三角洲发育规模的差别原因可能有：物源供给能力和距物源区距离。环县三角洲更可能是发育的近源三角洲。崇信-镇原-庆城辫状河三角洲发育条件与环线三角洲类似，其余2支三角洲可能为远源三角洲。

表3 不同区域三角洲长91、长92砂体平面分布特征对比表Tab.3 Planar distribution characteristics of sand body in different regional delta betwenn Chang91 and Chang92

长9阶段的沉积格局与整个晚三叠世延长期基本相似，客观反映了湖盆从发生到发展阶段的历史：

以广覆盆地的河流及冲积沉积体系为特征，河流沉积作用活跃，围绕湖盆形成了一系列多水系、多物源的河流及环带状三角洲裙体。长91期盆地进一步强烈下陷，导致盆地水体加深，因此盆地边缘仍以多期韵律性粗碎屑物不断充填补偿沉积为主，但盆地内泥岩增厚，颜色变深。长91沉积时期辫状河三角洲沉积相比长92时期具有很好的继承性。但是该时期盆地内发育了湖浸，且范围较大较广，湖岸线的位置向西和西南方向迁移，导致湖面区域扩大，水体加深(图13)。

图13 长91 沉积相平面展布Fig.13 The plane distribution of chang 91 sedimentary phase

与长92相比，长91辫状河三角洲发育规模减小。崇信—镇原—庆城地区与长92相比，辫状河三角洲平原范围明显减小，水下分流河道砂体在镇原—崇信地区叠置连片。向湖盆内部，分流河道砂体向窄带、鸟足状转化，上述砂体特征与河流作用较强，以形成建设性三角洲有关。总体来看，长91与长92的砂体分布特征相似，但长91较长92砂体厚度有所减薄，呈西厚东薄的变化特征。

4 结论

(1)环县—正宁地区的沉积相类型为辫状河三角洲相和湖相沉积。

(2)其中辫状河三角洲平原亚相在露头区最为典型，辫状河三角洲前缘亚相是研究区的优势相带。

(3)长92比长91砂体更发育，西部比西南部和南部砂体更发育。

(4)长92沉积时期，辫状河三角洲平面展布趋势大致分为东西向和北东—南西向，按照区域可以分为4支三角洲。

(5)91期盆地进一步强烈下陷，盆地内范围较大较广的湖浸导致湖岸线的位置向西和西南方向迁移。其辫状河三角洲沉积相比长92时期具有很好的继承性。

参考文献(References)：

付金华,郭正权,邓秀芹.鄂尔多斯盆地西南地区上三叠统延长组沉积相及石油地质意义[J].古地理学报,2005，7(1)：34-44.

FU Jinhua,GUO Zhengquan,DENG Xiuqin, et al. Sedimentary facies of the Yanchang Formation of Upper Triassic and petroleum geological implication in southwestern Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2005，7(1)：34-44.

魏笑笑,刘建朝,刘晶晶.鄂尔多斯盆地史家畔地区长61油层沉积微相研究及其对开发的影响[J].西北地质,2018,54(4)：255-262.

WEI Xiaoxiao, LIU Jianchao, LIU Jingjing. Study on sedimentary microfacies and impact on development of Chang 61, reservoir in Shijiapan Area Ordos Basin[J]. Northwestern Geology,2018,54(4)：255-262.

杨华.鄂尔多斯盆地三叠系延长组沉积体系及含油性研究[D].成都：成都理工大学,2004.

YANG Hua. Deposition system and oil accumulation research of Yanchang Formation in Triassic, Ordos Basin[D].Chengdu： Chengdu University of Technology, 2004.

付金华,邓秀芹,楚美娟,等.鄂尔多斯盆地延长组深水岩相发育特征及其石油地质意义[J].沉积学报,2013，31(5)：928-938.

FU Jinhua, DENG Xiuqin, CHU Meijuan,et al. Featuresof deepwater lithofacies,Yachang Formation in in Ordos Basin anditsprtroleum significance[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2013，31(5)：928-938.

付金华,李士祥,刘显阳,等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长9油层组沉积相及其演化[J].古地理学报,2012，14(3)：269-284.

FU Jinhua, LI Shixiang, LIU Xianyang,et al. Sedimentary facies and its evolution ofthe Chang 9 interval of upper Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2012，14(3)：269-284.

韩鹏,冯胜斌,李雪梅,等.鄂尔多斯盆地西缘晚三叠世“古脊梁”隆升地质证据及盆地原型西部边界的确定[J].石油天然气学报,2014，36(3)：1-6.

HAN Peng, FENG Shengbin, LI Xuemei,et al. The geological evidence of the uplift of the late Triassic “ancient backbone” in the western margin of the Ordos Basin and the determination of the western boundary of the basin prototype[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2014，36(3)：1-6.

李相博,刘化清,完颜容,等.鄂尔多斯晚三叠世盆地构造属性及后期改造[J].石油实验地质,2012，34(4)：376-382+394.

LI Xiangbo, LIU Huaqing, WAN Yanrong,et al. Tectonic properties and post-reformation in late TriassicOrdosbasin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2012,34(4)：376-382+394.

杨华,付金华,欧阳征健,等.鄂尔多斯盆地西缘晚三叠世构造—沉积环境分析[J].沉积学报,2011,29(3)：427-439.

YANG Hua, FU Jinhua,OUYANG Zhengjian, et al. Analysis oftectonic-sedimentory setting in middle and upperTriassic in the west margin of the Ordos Basin[J]. Acta Sedimentica Sinica, 2011,29(3)：427-439.

杨华,陶家庆,欧阳征健,等.鄂尔多斯盆地西缘构造特征及其成因机制[J].西北大学学报(自然科学版),2011,41(5)：863-868.

YANG Hua, TAO Jiaqing, OUYANG Zhengjian,et al. Structural characteristics and forming mechanism in the western margin of the Ordos Basin[J]. Journal of Northwestern University (Natural Science Edition), 2011,41(5)：863-868.

朱静,朱亚军,辛红刚,等.鄂尔多斯盆地延长组长9油层组沉积特征[J].西北大学学报(自然科学版),2013,43(1)：93-100.

ZHU Jing, ZHU Yajun, XIN Honggang,et al. The sedimentary characteristics of Chang 9 oil-bearing formation,Yanchang Formation in Ordos Basin[J]. Journal of Northwestern University (Natural Science Edition), 2013,43(1)：93-100.

朱静.鄂尔多斯盆地三叠系延长组下部沉积体系与储层特征研究[D].西安：西北大学,2013.

ZHU Jing. Sedimentary system and reservoir characteristics of Lower Triassic Yanchang Formationin Ordos Basin[D]. Xi’an: Northwestern University, 2013.

丁晓琪,张哨楠,熊迪,等.鄂尔多斯盆地西南缘延长组湖盆底形演化研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2011,33(6)：1-6+201.

DING Xiaoqi, ZHANG Shaonan, XIONG Di,et al. Evolution of basin bottom morphology of Yanchang Formation, upper Triassic, southwestern Ordos basin[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Natural Science Edition), 2011,33(6)：1-6+201.

宋凯,吕剑文,杜金良,等.鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组物源方向分析与三角洲沉积体系[J].古地理学报,2002,4(3)：59-66.

SONG Kai, LV Jianwen, DU Jinliang,et al. Source direction analysis and delta depositional system of Yanchang Formation in the middle of the Ordos Basin and the delta sedimentary system[J]. Journal of Palaeogeography, 2002,4(3)：59-66.

朱宗良,李文厚,李克永,等.鄂尔多斯盆地南部晚三叠世物源分析[J].高校地质学报,2010,16(4)：547-555.

ZHU Zongliang, LI Wenhou, LI Keyong,et al. Provenance analysis of the late Triassic sediments in the southern Ordos Basin[J]. Geological Journal of China Universities, 2010,16(4)：547-555.

孙宁亮,钟建华,倪良田,等. 鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组物源分析及热演化[J]. 中国地质, 2019, 46(3): 537-556.

SUN Ningliang,ZHONG Jianhua,NI Liangtian, et al. Provenance analysis and thermal evolution of Upper Triassic Yanchang Formation in the Southern Ordos Basin[J]. Geology in China, 2019, 46(3): 537-556(in Chinese with English abstract).

刘化清,袁剑英,李相博,等.鄂尔多斯盆地延长期湖盆演化及其成因分析[J].岩性油气藏,2007,19(1)：52-56.

LIU Huaqing, YUAN Jianying, LI Xiangbo, et al. Lake basin evolution of Ordos Basin during Middle-Late Triassic and its origin analysis[J].Lithologic Reservoirs,2007,19(1)：52-56.

牛小兵,梁晓伟,辛红刚,等.鄂尔多斯盆地陇东地区长9油层组物源区分析[J].岩性油气藏,2012,24(5)：71-75.

NIU Xiaobing, LIANG Xiaowei, XIN Honggang, et al. Provenance analysis of Chang 9 oil reservoir set in Longdong area,Ordos Basin[J].Lithologic Reservoirs,2012,24(5)：71-75.

吕强,赵俊兴,陈洪德,等.鄂尔多斯盆地南部中生界延长组物源与盆地底形分析[J].成都理工大学学报(自然科学版),2008,35(6)：610-616.

LV Qiang, ZHAO Junxing, CHEN Hongde,et al. Analysis of the provenance and basin bottom shape of Yanchang epoch of mesozoic in the southern Ordos Basin[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Natural Science Edition), 2008, 35(6)：610-616.