鄂尔多斯盆地南部镇泾地区延长组的沉积特征

鄂尔多斯盆地南部镇泾地区延长组的沉积特征 鄂尔多斯盆地南部镇泾地区 延长组的沉积特征 张哨楠 胡江柰 沙文武 赵舒 高青松 ()()成都理工学院科技处, 成都 610059 华北石油地质局规划设计研究院, 郑州 450000 【摘 要】 鄂尔多斯南部镇原泾川地区延长组的沉积特征经过多年的资料积累和深入研 究, 发现在延长期沉积物主要来源于盆地西部的隆起, 沉积相类型主要为正常的河流三角 洲和湖泊沉积, 岩石学特征表明, 碎屑颗粒均为颗粒支撑, 没有杂基支撑的结构类型, 沉积 构造组合也表明没有重力流的沉积特征。 有利的储集砂体主要为河口砂坝砂体和分流河 道砂体。 【关键词】 沉积特征; 延长组; 镇泾地区; 鄂尔多斯盆地南部 中图法分类号: 121. 3ƒ文献标识码 T E A 鄂尔多斯盆地南部延长组的沉积特征研究始于 据现今的构造形态和盆地的演化历史, 盆地内部可 七十年代初期的石油勘探, 根据对周边地区野外露 以划分为六个一级构造单元: 伊盟隆起、渭北隆起、 头的地层研究, 认为延长组在盆地南部的沉积相类 西缘冲断带、晋嬉挠褶带、天环坳陷和陕北斜坡。 研 1 ()型主要为水下冲积扇沉积, 随着石油勘探工作的 究区位于天环坳陷南部, 镇源和泾川地区 图 1。 进展, 尤其是近年来对镇泾地区的石油勘探, 钻井资 区域地质资料表明, 天环坳陷在古生代表现为 料的积累西倾斜坡, 对盆地南部延长组的沉积特征有了进一 , 晚三叠世才开始坳陷。 在海西运动后, 盆 步的认识地从晚三叠世开始进入内陆坳陷盆地沉积。 在此阶 , 认为延长组主要为扇三角洲沉积。根据最 新的钻井资料, 通过与野外露头资料的对比, 发现延 段的沉积特点表现为沉积中心与沉降中心不一致, 长组在鄂尔多斯盆地南部的沉积特征既没有湖底扇 盆地中部为沉积中心, 沉积薄而稳定, 盆地西部为沉 的沉积特征, 也不存在扇三角洲的沉积类型, 而是正 降中心, 沉积厚而多变。 常的河流三角洲和湖泊沉积。 研究区在延长期沉积时表现为西高东低, 因而 广泛接受了来自北西和南西方向的沉积物, 并随着 构造沉降和湖平面的升降变化而改变其古地理面貌 1 区域地质背景 和沉积物性质。在延长期, 研究区经历了早期河流发 2鄂尔多斯盆地属于地台型构造沉积盆地 育阶段、中期湖盆扩大阶段和晚期湖盆萎缩消亡阶 , 根 ( ) 文章编号: 1001- 6872 200004- 0025- 30; : 2 COD EN KU YA E () 收稿日期 : 2000- 10- 18 M anu sc r ip t rece ived 基金项目: 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目。 第一作者简介: 张哨楠 男 43 岁 教授 石油地质专业 研究方向: 沉积学及含油气盆地 1 图 鄂尔多斯盆地区域构造单元划分及研究位置 . 1 F igL o ca t io n o f re sea rch ed a rea and reg io na l tec to n ic un it s in th e O rdo s ba sin 段。 在延长期末, 由于构造抬升, 延长期沉积物暴露 7 均以岩屑长石砂岩为主, 长 6 有少量的长石岩 长 地表遭受剥蚀, 因此, 研究区长 5 段以上地层缺失。屑砂岩, 长 7 的岩性分布较广, 有长石砂岩、岩屑长 石砂岩和长石岩屑砂岩; 长 10 段则为岩屑长石砂 岩。 岩石学特征 2 碎屑石英以单晶石英为主, 普遍可见石英岩岩根据岩心观察和铸体薄片鉴定, 延长组长 6、长 屑 和 硅 质 岩 岩 屑, 石 英 含 量 在 长 6 中 较 多, 可 达 42%, 57% , 长 7 和 长 10 的 石 英 含 量 为 25%,7 和 长 10 段 的 砂 岩 成 分 类 型 以 长 石 砂 岩 占 优 势 48% , 长 7 的石英含量略高于长 10。 砂岩中钾长石 ( ) ( ) 81. 5% , 少量长石岩屑砂岩 14% 和极少量长石 的含量高于斜长石, 钾长石类型以正长石为主, 条纹 ()() 砂岩 4. 5% 。在层位分布上, 如 图 2所示, 长 6 和 中粒砂岩, 少量微粒砂岩, 个别不等粒砂岩。 在层位 分布上, 长 10 砂岩全为中粒砂岩, 未见细粒砂岩, 长7 砂岩中以中粒砂岩为主, 少量细粒砂岩, 而长 6 砂 岩则以细粒砂岩为主, 少量中粒砂岩。所有砂岩都是 颗粒支撑, 未见有杂基支撑的砂岩, 亦即没有密度流 体沉积的特征。 沉积相类型及特征 3 区域地质资料表明, 在鄂尔多斯盆地三叠纪延 长统的演化过程中, 记录了该区由内陆湖盆发生、发 展到消亡的过程, 期间发育了一系列代表三角洲脉 动性推进的生长旋回。 根据岩石组合、沉积构造组 3 合, 以及根据测井资料划分沉积相的原则 , 可将其 2 镇2泾地区延长组砂岩成分分布图 图 分为三角洲和湖泊两个沉积体系。 三角洲沉积体. 2 F igD iag ram show ing th e d ist r ibu t io n o f sand sto ne 系: 根据沉积特征可以划分出三 2com po sit io n s o f th e Zh engyuanJ ingch uan reg io n 角洲平原、三角洲前缘和前三角洲沉积亚相。三角洲平原仅见于镇原区带西部和泾川区带西南部的长 9 和长 10 地层段。三角洲前缘是研究区最为发育的沉 长石次之, 微斜长石少量或偶见。 长石含量一般在 积相类型, 可见河口砂坝、分流河道砂坝、分流间湾 28%, 45% 之间变化, 但在镇源地区西北部的镇探和远砂坝; 前三角洲相主要集中在研究区泾探 1 井 1 井和镇评 1 井中长石含量可高达 44%, 54% 。 岩 的北部和南部, 其微相类型主要有薄层的粉砂和前 三角洲泥岩。 钻井揭示的岩石组合表明湖相沉积主 屑组分主要为浅变质岩岩屑, 在长 6 砂岩中可见少 要发育在长 7 地层段, 可见浅湖沉积和半深湖沉积。 量碳酸盐岩屑, 碳酸盐岩屑主要为泥晶白云岩及碎 311 三角洲的沉积特征屑白云石, 部分砂岩中还有少量微晶石灰岩及碎屑 31111 河口砂坝沉积 由于河口地区的水动力条 件方解石; 长 7 和长 10 砂岩中没有碳酸盐岩屑, 而普 3 和水体的浓度以及温度最为复杂的地区, 因此 沉 遍含有微量岩浆岩岩屑。 浅变质岩岩屑主要为千枚 岩, 变粉砂岩次之或少量, 偶见变石英岩, 个别砂岩 积物的特征受到湖水和河水以及其它各种地质因 中可见云母片岩、云母石英片岩、绿泥石片岩和片状 素的影响, 主要表现在沉积物的粒度、沉积构造组 石英岩。岩屑的含量一般在 25%, 38% 之间。各层 合、生物组合以及早期的胶结物类型。本区河口砂坝 位砂岩中普遍可见碎屑云母, 偶见有白云母, 在岩心 的生物组合比较简单, 主要为植物的树干、茎和叶, 中白云母集中在层面分布, 粒度较粗, 含量一般在 绝大多数已炭化和煤化。 岩石特征表现为颜色为灰 1%, 5% 左右, 个别可达 6%, 10% 。 岩石学在层 色、浅灰色, 岩石粒度以中粒为主, 有时可见细到中 位上的差异比较明显, 在砂岩成分 粒, 砂岩类型为长石砂岩和岩屑砂岩, 砂岩的分选和 上, 长 7 层 位 中 岩 屑 长 石 砂 岩 和 长 石 砂 岩 的 含 量 圆度较好, 粒度概率曲线多为三段式或四段式, 在跳 ( ) ( ) 95. 2% 明显高于长 6 层位 78. 4% , 长 5 砂岩主 跃总体和悬浮总体之间存在一明显的混合段, 混合 要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩, 岩屑长石砂岩 略高于长石砂岩, 石英含量较高, 为 43%, 57% , 长 2. 75 3. 25 , 含量为 10%, 30% , 斜段区间为 , ΥΥ 6 砂岩与长 5 砂岩相类似, 但大部分岩石的石英含 率为 55,? 牵引总体一般小于 5% , 跳跃总体为 60% 量低于 50% ; 长 7 砂岩中的石英含量明显低于长 6 , 80% , 悬浮总体为 2%, 10% 。沉积构造可见平行 和长 5 砂岩中的石英含量, 在 25%, 50% 之间。 长 层理和斜层理, 有时层理特征不明显。长伴有滑塌构 10 砂 岩 主 要 为 岩 屑 长 石 砂 岩, 石 英 含 量 更 低, 为 造, 如包卷层理、变形层理、重荷模和沙球等。在垂向 25%, 30% 左右。 因此, 随着地层由老到新, 长含量 上, 常见因河道的迁移而形成的切割和超覆沉积特 逐渐减少, 石英含量逐渐增加, 岩屑的含量基本上变 ()征, 以及分流河道的叠置改造 图 3。 化不大。 31112 分流河道砂坝沉积 沉积物在河流的惯性 作 各层位砂岩在粒度上以细粒砂岩为主, 其次为 用下沉积于各分支的河道, 形成分流河道砂坝, 由 泽。 在镇原和泾川两地区的钻井岩心中可以见到薄 煤层, 一般煤层仅有几公分厚, 最厚的煤层可 达 1 。煤层的沉积特征表明是原地沉积并演化成煤的, m 煤层的成分单一, 质地较纯, 没有外来的物质加入, 如因重力流将成煤物质与其它沉积物混合。 31114 远砂坝沉积 远砂坝属于三角洲的末端沉 积, 沉积水体的能量较低, 因此沉积物的特征表现 为, 岩性为浅灰色的细砂岩、砂质粉砂岩夹薄层的粉 砂质泥岩, 仔细观察砂体的粒度变化, 可以发现有时 具有向上变粗的趋势。砂体中发育波状层理、小型的 沙纹层理、变形层理和水平层理。含有较多的炭化植 物茎、叶等化石碎片, 有时可见细小的植物树干化 石。粒度曲线上具有悬浮总体含量高的特点, 跳跃总 体的斜率较低, 在三角洲层序上, 一般处于三角洲的 底部。 312 湖泊的沉积特征 湖泊沉积主要见于研究区的中部, 亦即镇原区 带的东南, 泾川区带的北东侧, 剖面上主要发育在长 5 油层组上部、长 6 油层组部分和长 7 油层组。根据 沉积物的颜色、沉积构造和成分等特征可以将其划 分为深湖相和浅湖相两种沉积亚相。3 三角洲沉积垂向剖面图 图 31211 深湖亚相沉积 由于深湖为水体较深的安 静. 3 F igPo f ile o f de lta depo sit io n in Zh enyuan and J ing 水体, 因此沉积物特征表现为岩性为深灰色和灰 黑ch uan R eg io n 色泥岩、页岩和灰褐色油页岩, 局部夹粉砂岩薄 层。在本区的延长组, 最为常见的深湖沉积是含炭化 于分流河道的不稳定性, 河道的分流、汇合以及侧向 植物碎片的泥岩和页岩, 油页岩仅见于长 7 油层组 迁移, 形成了在平面上呈宽带状和网状分布的三角 的顶部, 以“张家滩”页岩为代表。层理类型主要为水 4 平层理。深湖沉积在测井曲线上极易辨认, 表现为高 洲前缘骨架砂体。 本区延长组分流河道砂坝的沉 电阻率和高自然伽玛值。 积特征为: 岩性为灰、浅灰色中2细粒砂岩, 单层砂体 31212 浅湖亚相沉积 一般来讲, 湖相沉积中极少厚度变化比较大, 最大可达 4 , 一般为 0. 5 , 2 m m 之间。 砂岩的成分成熟度中等, 结构成熟度较高,m 粒度概率曲线为典型的三段式, 主要为跳跃总体, 跳 跃总体为 60%, 90% , 悬 浮 总 体 的 含 量 在 10%, 14% 之间。沉积构造可见浪成沙纹层理, 中 小型交3 能够辨认出湖岸沉积 , 因此, 浅湖沉积是指湖盆的 , 常见由于云母的顺层排列而表现出的平行 错层理7 湖水位与湖浪影响的深度之间的沉积区域。 由于 层理。 炭化植物碎片及树干多顺层排列。 砂体的底 研究区位置没有在湖盆的沉积边缘, 因此不可能发 部常见有冲刷面, 冲刷面上可见泥砾的富集层。垂向 现有湖岸的沉积类型。根据沉积物的沉积特征, 可以 上分流河道砂体可连续叠置出现, 也可见向上逐渐 将浅湖相的沉积进一步划分为浅湖泥岩沉积和浅湖 砂坝沉积两种类型。 浅湖泥岩的沉积特征表现为灰 过渡为河口砂坝沉积和远砂坝沉积以及分流间湾沉 色、绿灰色泥岩、粉砂质泥岩夹少量粉砂岩。 泥岩的 ()积 图 3。 质地不纯。 层理为水平层理。 所夹的粉砂岩中可见 31113 分流间湾沉积 在分流河道之间, 水体与湖 微波状层理和小型浪成沙纹层理。 浅湖砂坝的沉积 水相连, 由于没有大量的沉积物沉积, 以及水动力条 特征表现为岩性为灰色中粒砂岩和细砂岩, 向上逐 件较弱, 水体相对安静, 沉积物以一般以接受洪水期 渐变为粉砂岩和粉砂质泥岩。层理类型多样, 可见波 溢 出 分 流 河 道 的 细 砂、粉 砂 和 悬 浮 的 泥 质 沉 积 为 状层理、浪成交错层理、板状交错层理和浪成沙纹层 5 理, 有时可见有云母片的定向排列所构成的平行层 主。 岩性为灰- 灰黑色泥岩和泥质粉砂岩及薄层 理, 伴有生物扰动构造, 镜下可见黄铁矿局部富集。 细砂岩, 在薄层细砂岩中可见小型的沙纹层理, 有时 可见细砂岩有变形特征。 泥岩中炭化植物碎片较为 ()丰富 图 3。 一些分流间湾可以逐渐演化成泥炭沼 布, 并迅速变为砂岩和砂质页岩。 根据古地理分析, 仅在石佛峡、纳水河一带有部分支流, 沿近东西方向 4 讨论 山口进入盆地。由区域地质资料可知, 崆峒山砾岩没 411 沉积环境讨论 有直接进入盆地, 因而也就否定了浊流沉积的物缘。 从钻井岩心和上述沉积特征也表明, 本区没有发育 尽管前人对鄂尔多斯盆地的沉积特征和沉积相 进行了较多研究, 该区延长组的沉积类型依然有较 浊流沉积, 不存在浊积扇, 而是正常河流进入盆地所 形成的河控三角洲沉积和湖泊沉积。 大的分歧, 其主要原因是因为过去该区的钻井资料 较少, 多数的沉积相研究是基于周边老山出露的地 412 有利储集相带讨论 有效储层的发育与否, 不仅取决于沉积物沉积表剖面资料进行外推而得出的结论, 尤其是在盆地 西缘冲断构造带出露的崆峒山延长统砾岩, 前人认 为形成崆峒山砾岩的冲积扇直接进入盆地内部, 从 而形成湖盆内部的浊流沉积或者浊积扇。 据近年来 ? 的研究以及 20 万区测资料表明, 延长统砾岩主要 分布于崆峒山—— 太统山的西侧, 沿走向南东到老 林沟、荫凉堡一带, 并逐渐相变为粗砂岩、细砂岩、粉 砂岩和粉砂质泥岩互层。 到大台子、石佛峡、雨林沟 一带, 砾岩含量明显减少, 仅有少量的砾岩层, 其余 全部为砂岩、粉砂岩和粉砂质页岩组成。在纳水河剖 面、策底、安口附近已不见砾岩层。 沿崆峒山、太统 山、干沟窑、荫凉堡以及大台子一线, 以西可见延长 统的砾岩层, 以东可见白垩系直接超伏于震旦系、奥 5 镇泾地区沉积微相与孔隙结构分布图 图 陶系或二叠系之上, 如图 4 所示。 5 T h e re la t io n sh ip s be tw een d iffe ren t sa rd F ig. bo d ie s and tex tu re o f po ro sity 之后的成岩作用, 也取决于沉积物成分和孔隙介质 特征, 更主要的是能够使沉积物沉积并保存下来的 7 沉积环境。 根据对该区延长组沉积环境不同砂体 类型与储层孔隙结构的研究, 发现储集条件比较好 的砂体为三角洲平原河道砂体和河口砂坝砂体, 而 分支河道砂体次之, 远砂坝砂体和浅湖砂坝砂体的 储集条件较差, 如图 5 所示, 河道砂体为一类孔隙结 构, 河口砂坝砂体主要为二类和三类孔隙结构, 远砂 坝砂体和浅湖砂坝砂体则为四类和五类孔隙结构类 型, 基本上不具备储集条件, 亦即它们属于非储层。 但是, 根据孔隙度与深度之间的关系曲线, 似乎孔隙 度的发育与沉积相带之间没有必然的联系, 亦即随 8, 9 着埋藏深度的加大, 砂岩中孔隙度逐渐减少, 而 孔隙度的减少与沉积环境关系不明显, 需要指出的 是, 他们的研究都是在相对稳定的沉积环境中的砂 4 ( )平凉一带地质2构造略图 据张锦泉, 修改 图 体, 如都是北海的三角洲沉积, 物源基本相同, 砂体 4 F ig. S im p lif ied geo lo g ica l and tec tom ic m ap in 类型也相差不大, 因此, 只考虑的是孔隙度随深度的 P ing liang a rea 变化, 而没有对不同的砂体进行孔隙度与深度进行 区别。本区的孔隙类型主要是粒间孔隙, 次生孔隙所 因此, 该地区延长统砾岩的分布仅限于崆峒山 占比例较小, 显然粒间孔隙的发育是明显受到沉积 山脊以西的山间盆地中, 沿山间盆地呈近南北向分 环境的控制。 ? 张锦全等. 陕甘宁盆地镇原2合水地区三叠系延长统长 62长 8 沉 积相及储层特征研究. 内部研究, 1996 积相的迁移和湖水面的升降所造成的。 有利于储层 发育的相带为沉积环境能量比较高的三角洲平原的 结论 5 河道砂体和河口砂坝砂体发育带。 通过对鄂尔多斯盆地南部镇原、泾川地区延长 组的沉积特征研究, 重新认识了该区延长组的沉积 : 本次研究得到了教育部留学人员基金的 致谢 相特征, 沉积相类型为湖泊和三角洲的交互沉积, 在 资助和中国新兴石油公司勘探部的经费资助; 张锦 不同的位置, 两种沉积类型在厚度上有着较大的差 全教授和郑荣才教授在研究过程中提供大量的基础 别, 在不同时期, 优势相的种类也不同, 这是由于沉资料, 在此一并致谢。 参考文献 1 翟光明. 中国石油地质志[. 第十二卷, 北京: 石油工业出版社 11996. M 2 郭忠铬. 陕甘宁盆地构造特征及油气勘探[C . 中国含油气区构造特征, 北京: 石油工业出版社 11989. 3 , . [. , 1978. 199, 234. F r iedm an G M Sande r s J EPr in c iple s of Sed im en to logy M U S A 4 Knu t B jo r lyk k e. Sed im en to logy an d Pe tro leum Geo logy [M . Sp r inge r2V e r lag, 1989. 75, 891 5 刘宝王君 1 沉积岩石学[M . 北京: 地质出版社, 19801381, 390. . 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A P e t ro leum Geo lo gy w ith Sc ien t if ic and T ech no lo g ica l D ep a r tm en t, C h engdu U n ive r sity o f T ech no lo gy. N ow h e is engaged in sed im en ta ry geo lo gy and ba sin co n ta in s p e t ro lum & na tu ra l .ga s