（第四纪地质学专业论文）鄂尔多斯盆地堡子湾地区古地理环境研究.pdf

鄂尔多斯盆地堡子湾地区古地理环境研究 作者简介：王卫红，女，1 9 7 8 年1 2 月生，师从成都理工大学覃建雄教授， 2 0 0 8 年0 7 月毕业于成都理工大学第四纪地质学专业，获得理学硕士学位。 摘要 鄂尔多斯盆地是我国东部中生代能源矿产最丰富、保存最完整的一个大型内 陆含油气盆地，盆内三叠系延长组不仅是我国陆相三叠系地层中研究最早、同时 也是盆地最早获得油气发现的地层，因而多年来一直是油气勘探的主要目的层。 论文通过大量的野外和室内的研究工作，结合现代沉积地质学和石油地质学理 论，对鄂尔多斯盆地堡子湾地区延长组长6 的物源方向及母岩性质、沉积相的确 定标志及类型特征、古地理环境特征进行了系统全面的研究。 根据盆地周缘古陆特征，运用砂岩碎屑颗粒类型、石英阴极发光、重矿物组 合、稀土元素的分配模式、砂体展布特征等方法对堡子湾地区长6 物缘进行了综 合研究，认为：堡子湾地区长6 期的物源主要来源于盆地西北缘的阿拉善古陆， 东北缘的阴山古陆对其有一定的影响。 由于物源区受西北水系与东北水系的共同影响，堡子湾地区长6 期盐池、定 边三角洲前缘规模大、主河道砂体发育且厚度大。 堡子湾地区长6 油层组中可划分为四种垂向演化剖面结构类型：正粒序型、 逆粒序型、无粒序均一型和复合粒序型。正粒序型剖面结构主要出现在水下分流 河道微相；逆粒序型剖面结构主要出现在河口砂坝、水下决口扇微相中；无粒序 均型剖面结构主要出现在远砂坝、分流间湾、水下天然堤、前三角洲等沉积微 相中；复合粒序型剖面结构主要出现在叠置水下分流河道和叠置河口砂坝微相以 及水下分流河道与河口坝的组合相序。 利用钻井岩心资料、测井资料和室内测试分析资料，在沉积相标志研究的基 础上，依据岩性组合、沉积组构、剖面结构和沉积演化序列等，在堡子湾地区延 长组长6 沉积时期识别出两大沉积体系沉积体系，多个沉积微相；并确立了沉积 微相类型和特征。 在沉积微相、相分析基础上，进行平面沉积微相研究，重点进行长6 各期的 古地理环境演化分析，论述不同时期沉积微相的平面分布特征及其所反映的古地 理格局及演化特征；并在此基础上建立研究区长6 期沉积模式。 鄂尔多斯盆地发育于中晚三叠世早白垩世，晚白垩世以来为赫地的后期改 造时期。尤其是第四纪气候波动较大，对生物、沉积、地貌与环境影响深远，本 文建立了第四纪气候演化曲线，阐述了盆地第四纪古地理环境的演化特征。 关键词：古地理古环境第四纪堡子湾地区鄂尔多斯盆地 i i r e s e a c ho n p a l e o g e o g r a p h i ce n v i r o n m e n t o fb a o z i w a na r e ai no r d o sb a s i n 1 1 1 t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：w a n g w e i h o n g ，f e m a l e ，w a sb o mi nd e c e m b e r ，1 9 7 8 w h o s et u t o rw a sp r o f e s s e rq i i l j i a n x i o n g g r a d u a t e df 的mc h e n 酣uu n i v e r s j t yo f t e c l u l o l o g yi nt h eq u a t e m a r yg e o l o g ym a j o ra i l dg r a i l t e dt h em a s t e rd e 伊e ei nj u n e ， 2 0 0 8 a b s t r a c t o r d o sb a s i ni so n eo ft h el a r g ei n l a n db a s i no fa b u n d a n te n e r g y 锄dm i n e r a l s o u r c eo fm e s 0 z o i c 如t h ee a s to f0 n f u n t r y a n di tw a sp _ r e s e r v e dj n t e g r a l l y n e y a n c h a n gf o 咖a t i o no ft r i a s s i ci sn o to n l yr e s e a r c h e de a r l y ，b u ta l s ot h ef i r s to b t a i n o j ! g a ss t r a t ao ft h eb a s i n f 0 ran u m b e ro fy e a r s ，i ti st h ep r i m a r yt a r g e t0 fo i la n dg a s e x p l o r a t i o n b ys u b s t a n t i v ef i e l da n di n d 0 0 rp r a c t i c ed e v e l o p m e n tw o r k ，t h i sp a p e r s y s t e m i c r e s e a r c h e dt h e s o u r c e ， t h es e d i m e n t a r ) r s y s t e m ， s e d i m e n t a r yf a c i e s ， p a l e o g e o g r a p h i ce n v i r o n m e n t ， u n d e rt h eg u i d a n c eo fs e d i m e n d a r yg e o i o g y觚d p e t r o l u m eg e o l o g yt h e o r y b a s e d0 n h ec h a r a c a t e s i co fl kp e r j p h e r a lo ft h eb a s i n ，b yu s i n gp a l e o c i l 玎e n t d i r e c t i o n ，c l a s t i cp a n i d e ss t y l ea l l dc h a r a c t e r i s t i c ，h e a v ym i n e r a lc o m b i n a t i o n ，q u a i t z c a t h o d el u m i n e s c e n c ea n dr a r ee a r t he l e m e n ta l l o c a t i o nm o d e l ，w er e s e a r c i h e dt h e s o u r c ec o n d i t i o no fb a s i n t h es o u r s eo ft h ec h a n g60 i l - b e a r i n gl a y e ri nt h ea i ，e ac a m e f o m 砧a s h a np a l a e o c o n t i n e n t a la n dw a si m p a c t e db yt h ey i n s h a np a i a e o c o n t i n e n t a l h lt h ec h a n g6o i i b e a r i n gi a y e ri nt h ea r c af o u rs t n l c t u r cp r o f i l ew a si d e n t 维e d t h e ya r en o 册a l 孕a d e dt y p e ，r e v e r s e 黟a d e dt y p e ，h o m o g e n e o u st y p e ，c o m p o u n dt y p e t h en o 彻a l g r a d e dt y p ed e v e l o p m e n tm a j n l y 伽m i c r o f a c i e so fu n d e r w a t e r d i s t r i b u t a r yc h 踟l e l t h er e v e r s eg m d e dt y p ed e v e l o p m e n tm a i n l yi nm i c r o f a c i e so f d e b o u l hb a ro rs u b a q u e o u sc r e v a s s es p l a y ，n l e h o m o g e n e o u st y p ed e v e l o p m e n t m a i n l yj nm i c r o f a c i e so fd i s t a lb a r ，i n t e r d i s t b u t a r yb a y ，s u b s e an a t u r a lb a 仃j e r p r o d e l t a e ta 1 t h ec 0 m p o u n d t y p ed e v e l o p m e n tm a i n l y i nm i c r o f a c i e so f s u p e 印o s i t i o nu n d e r w a t e rd i s t r i b u t a r y ，s u p e f p o s i t i o nd e b o u c hb a r ，a i i dt 1 1 ec o m b i n a j o n 0 fu n d e r 、v a t e rd i s t r j b u t a r yc h a n n e la n dd e b o u c hb a r a c c o r d j n gt ol j t h o l o g yc o m b i n a t j o n ，s e d i m e n t a 叫f a b r i c ，d e p o s i t i o n a le v o l u t i o n s e q u e n c e b yu s i n gd r i l l i n gc o m s ，l o g 百n g ，t e s t i n ga n a l y s i s ，t h et y p ea i i dt h ec h a r a c t e f o fs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e sw a si d e n t i f i e d 。 i o nt h eb a s i co fs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e sa n df a c i e sa n a l y s i s e d ，w ed i s c u s s e dt h e p a e o g e o 酉a p h i ce n v i r o n m e n tc h a r a c t e r 柚de v o l u t i o no fe v e f ys e q u e n c e a tt h es 锄e t i m e ，h o m o l 0 9 0 u sd e p o s i t i o n a lm o d e l i s e r e c t e d o r d o s b a s i nd e v e l o p e df r o mm i d l a t e t r i a s s i ct 0e a r l yc r e t a c e o u s ， t h e n ， u n d e 附明tr e f b 咖a t i o n e s p e c i a l l y ，t h ec l i m a t ef l u c t u a t i o no ft h eq u a t e m a r yh a sb e e n w o r k i n go nb i o l o g y ，s e d i m e n t ，p h y s i o g i l o m ya n d e n v i r o n m e n t t h eq u a t e m a r yc l i m a t e e v o l u t i o nc u ei s西v e n ， t h ep h y s i o 印o m ye v o l u t i 伽a r y c h a r e c a t e r i s t i co ft h e q u a t e m a r y i sd e s c r i b e d k e y w o r d s ：p a l e o g e o 哥a p h i c ；p a l e o e n v i l - o n m e n t ；t h eq u a t e m a r y ；b a o z i w a n 觚a ； o r d o sb a s i n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡王态堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 ， 学位论文作者签名：二l 卫纽 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛都理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛鳌理王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) ，、7 上上2 2 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： 年月 日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 选题依据及研究意义 鄂尔多斯盆地是我国东部中、新生代大型陆相沉积盆地之一，三叠系延长组 是该区油气勘探的主要目的层。鄂尔多斯盆地三叠系延长组石油钻探大致可分为 三个阶段：第一阶段为1 9 8 3 1 9 8 8 年，发现了长庆油田分公司第一个亿吨级整 装大油田。1 9 8 3 年钻探的塞1 井、塞5 井分别于三叠系延长组长2 、长6 油层获 得6 4 4 5 t d 和1 7 3 8 t d 的工业油流，由此揭开了鄂尔多斯盆地大规模石油勘探序 幕。经过6 年大规模勘探，至1 9 8 8 年底，在安塞地区共探明含油面积2 0 6 k m z ， 探明石油地质储量1 0 5 6 1 1 0 6 吨，紧邻安塞西部的志丹地区在九十年代的天然气 的钻探中，于中生界发现好的油气显示。第二阶段为1 9 9 4 1 9 9 8 年，中石油总 公司开始了志丹地区大规模的石油勘探，并取得了显著的成效。至1 9 9 8 年底， 共探明含油面积4 1 3 3k m 2 ，探明石油地质储量2 4 8 9 9 1 0 6 吨。第三阶段为1 9 9 7 年以后的石油勘探阶段。1 9 9 7 年，长庆油田分公司对安塞地区开始了第二次石 油勘探，在深入进行沉积相、储层以及油气富集规律研究的基础上，1 9 9 8 年就 获得了突破性进展。两年共探明含油面积1 1 7 6 k m z ，探明石油地质储量 0 4 2 2 7 1 0 6 吨，上述勘探实践证明鄂尔多斯盆地三叠系延长组具有巨大的石油资 源和良好的勘探前景。延长组的石油勘探与开发，对长庆油田的稳产、上产，对 长庆油田的发展，具有举足轻重的重要意义。 然而随着油田勘探开发速度的加快，寻找新的储层已成为当前最为重要的研 究课题。2 0 0 4 年在姬塬地区耿2 7 井长6 获得突破，2 0 0 5 年耿1 0 2 井长6 油层获 得3 2 1 3 t d 的工业油流。但是由于鄂尔多斯盆地延长组储层砂体空间分布与厚度 变化较大，储层物性非均质性变化大。要解决上述问题，关键是解决一些基础问 题，诸如地层划分、沉积相类型划分及特征的研究等。通过分析堡子湾地区延长 组长6 油层组沉积微相类型及特征，深入研究在长6 沉积演化过程中不同阶段古 地理环境特征及演化，为该地区进一步勘探与开发提供坚实的地质依据。 1 2 鄂尔多斯盆地研究现状 三叠纪鄂尔多斯盆地为典型内陆大型坳陷盆地，盆地周边为高地剥蚀区环 绕，晚三叠世延长期时，盆地周边水系网发育，延伸入湖盆，形成一系列向盆地 中心发育的河湖三角洲裙。晚三叠世开始，随着秦祁地槽最终的封闭，西缘南北 向逆冲带的活动逐渐增强，使鄂尔多斯盆地呈极不对称西陡东缓由北西向南东倾 成都理工大学硕上学位论文 伏的箕状盆地。 三叠系延长组是在鄂尔多斯盆地拗陷持续发展和稳定沉降过程中沉积的以 河流湖泊相为特征的陆源碎屑岩系。按沉积旋回将延长组从上到下分为1 0 个油 层组，其沉积特征反映了整个湖盆形成、发展和消亡的全过程。湖盆发育到延长 组长7 初期达到鼎盛。之后，随着河流的不断注入充填，盆地开始抬升。在盆地 的东北、西南方向发育两大沉积体系，形成了巨大的( 长6 期) 三角洲沉积体。这 是自晚三叠世以来湖盆发生的第一次大规模沉积建造，形成了巨型三角洲沉积 体，它是鄂尔多斯盆地延长组最重要的储集层之一。随后盆地下沉，湖盆又经历 了一次短暂的扩张时期，沉积了一套粉细砂岩与粉砂质泥岩薄互层为主的沉积 ( 长4 + 5 ) 。而后，随着地壳的再次抬升，湖瓮又一次进入萎缩期，湖盆北部抬于| 速度增大，湖水逐步向南退缩，沉积了一套以厚层、块状砂岩夹泥岩为主的沉积 建造( 长2 + 长3 ) 。湖盆进一步缩小，局部出现沼泽环境，沉积了一套砂、泥岩夹 薄煤沉积，直至湖盆消亡。 鄂尔多斯盆地已经经历了近百年的调查、勘探与开发。进入7 0 年代长庆油 田主要以寻找大型侏罗系古地貌式油藏为主，发现了诸如马岭、华池和吴旗等侏 罗系构造岩性油藏；8 0 年代以来，又成功地发现了安塞、靖安和华池等三叠系 延长组三角洲前缘大型岩性油藏。随着勘探、开发的不断深入，目前在勘探控制 程度较高的盆地南部寻找类似的大型油藏可能性较小，除了这些大型油藏外，还 有相当一部分石油资源量( 约占盆地总资源量的4 0 左右) 分布在小型隐蔽式油 藏中。近年来发现的三叠系油气藏大多处于长2 、长3 、长4 + 5 、长6 及长8 油 层组，如姬塬地区长2 及长4 + 5 ；白豹地区的长3 及长4 + 5 ；盐定地区长2 油 藏。 1 3 论文研究内容、思路和方法 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 地层划分与对比 充分利用研究区所有钻井资料，结合前人有关地层划分对比方案，在长庆油 田现有地层划分方案基础上，根据油田生产实际对研究区内有关钻井进行地层划 分与对比，为沉积体系研究提供基础资料。 ( 2 ) 物源分析 充分利用研究区已有的岩石组分分析资料、重矿物分析资料、阴极发光分析 成果，结合新分析的成果分析研究区长6 沉积时期的物源方向及物源母岩性质。 f 3 ) 相标志研究 综合分析研究区已有的钻井岩芯、测井和测试分析资料，选择具代表性的钻 2 第1 章引言 井，通过取芯井段的岩芯观察和测井曲线研究，研究岩石的成分、结构、沉积构 造、剖面结构等反映沉积体系( 相) 类型和特征的相标志，为确定研究区长6 沉积 时期的沉积体系类型提供依据。 ( 4 ) 沉积体系类型划分及特征研究 在上述相标志研究的基础上，确立研究区长6 沉积时期的沉积体系类型和特 征，具体包括： 单井沉积体系( 相) 研究 通过取芯井段的岩芯观察，研究岩石的成分、结构、沉积构造、剖面结构等， 分析沉积微相、亚相、相特征及其相序变化，建立取芯井段沉积微相标准剖面。 在取芯井段沉积微相研究的基础上，建立沉积微相与测井相的关系，实现沉积相 与测井相的转换，利用测井相实现对未取芯的井段沉积微相、亚相、相的确定。 在上述取芯井段沉积微相和测井相研究的基础上，选择具代表性的钻井进行单井 沉积相分析，建立沉积微相标准剖面。 井间沉积相研究 在单井沉积体相研究基础上，通过井间对比建立骨干相剖面，确立研究区长 6 沉积时期的不同沉积微相、亚相在空间上的配置关系。 ( 5 ) 沉积微相平面展布及古地理环境特征、演化研究 在单井、井问沉积微相、相分析基础上，进行平面沉积微相研究，重点进行 长6 各期的古地理演化分析，论述长6 3 、长6 2 、长6 1 不同时期沉积微相的平面 分布特征及其所反映的的古地理格局及演化特征。 ( 6 ) 沉积模式建立 在沉积微相平面展布及岩相古地理特征、演化研究的基础上，根据其平面、 垂向上的空间组合、发育特点，重点对长6 各期的沉积微相时空配置关系进行研 究，进而建立不同沉积体系的沉积模式。 1 3 2 研究思路及方法 在前人研究基础上，以现代沉积地质学和石油地质学理论为指导，以收集、 综合分析和总结已有成果为基础，现场调查、岩芯观察和测并资料、测试分析资 料相结合，宏观分析与微观研究相结合，运用现代测试技术，综合研究沉积微相 类型及特征，分析不同时期的沉积微相平面展布特征和古地理格局，进而建立沉 积模式( 图卜1 ) 。 ( 1 ) 对研究区内主要钻井岩芯进行观测，结合区内重点钻井资料进行系统和 深入的沉积微相、相研究，建立单井沉积微相标准剖面和区内骨干相剖面。 ( 2 ) 综合岩石的成分、结构、重矿物等资料，并结合区域地质背景和构造格 局，对研究区物源进行分析。 3 成都理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 在单井沉积微相特征、井间沉积微相对比和单井优势相统计结果基础上， 论述不同时期的古地理格局及演化特征，进而建立沉积模式。 图卜1 研究所采取的技术路线 f i g l - 1t l l em a i nt e c h n o l o g yr o u t eo ft h er e s e a c h 1 4 完成的工作量 针对论文及课题研究目标，从2 0 0 6 年4 月起分别进行了野外地质考察及样 品采集，并在此基础上结合前人的研究成果和国内外先进的研究方法，重点对堡 子湾地区三叠系延长组长6 油层组的物源方向、沉积相类型、古地理环境特征及 演化进行了系统的分析和研究，编制了单井分析图、沉积相对比图、砂岩厚度等 值线图、砂地比等值线图图、岩相古地理图及物源分析图件等各类图件共5 0 余 张( 表卜1 ) 。 4 第l 章引言 表1 - 1完成工作量统计表 r a b l e l 1s t a t i s t i c a lt a b l eo fw o r k j o a da c c o u n t 完成项目 工作量 查阅、检索、收集相关论文、专著及报告2 0 0 余篇( 部) 钻井岩芯观察3 0 余口 岩芯观察样品采集1 5 0 余块 岩芯照片2 0 0 余张 常规薄片鉴定2 0 0 件 粒度分析5 0 件 扫描电镜6 0 件 阴极发光5 0 件 测试分析 铸体薄片1 0 0 件 重矿物5 0 件 微量元素分析6 0 件 x 射线衍射5 0 件 单井分析图2 8 张 编制图件各种对比图6 张 各种平面图1 8 张 5 成都理工人学硕士学位论文 第2 章区域地质概况 鄂尔多斯盆地北以阴山、大青山及狼山为界，南至秦岭；西起贺兰山、六 盘山，东到吕梁山横跨陕、甘、晋、宁、蒙五省区，总面积3 3 1 0 4 k m 2 ，除 周边河套盆地、六盘山盆地、渭河盆地、银川盆地等外围盆地外，盆地本部 面积2 5 1 0 4 k m 2 。盆地位于华北克拉通中西部，属华北克拉通的次一级构造单 元，是一个整体稳定沉降、坳陷迁移、扭动明显的大型多旋回克拉通盆地。 盆地基底为太古代、元古代变质岩结晶基底，其上有古生代、中生代、新生 代盖层沉积，具明显的二元结构。 2 1 构造背景 鄂尔多斯瓮地是一个中新生代盆地叠加在古生代搞地之上的复合盆地， 其现今构造总体上显示为东翼宽缓；西翼陡窄的不对称矩形盆地。按其现今 构造形态，盆地可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天 图2 1 鄂尔多斯盆地构造单元划分图及研究区所在位置 f i 9 2 - 1t h ep o s i t i o no ft h es t u d ya r e a 6 第2 章区域地质概况 环向斜及西缘逆冲断裂构造带等六个一级构造单元( 图2 1 ) 。盆地边缘断裂褶 皱较发育，盆地内部构造相对简单，以鼻状构造为主，地层平缓，倾角一般 不足1 0 。 古生代至中生代早期，鄂尔多斯盆地属大华北盆地的一部分。到了晚三 叠世，受印支运动影响使得华北盆地解体，逐渐形成鄂尔多斯盆地，特别是 在上三叠统延长组第一段( t 3 y 1 ) 沉积之后，盆地地形出现明显分异，南部以明 显的斜坡向盆地内部倾斜，北自马家滩、南至旬邑、铜川、东起延安、黄陵， 西达环县、镇原，面积约4 1 0 4 k m 2 的范围为深湖盆地区，形成了厚度达 3 0 0 4 0 0 m 的深湖相沉积( 李文厚等，1 9 9 9 ) ，这套深湖相地层是盆地中生界主 要的烃源岩。之后，盆地继续抬升，湖盆开始萎缩。在盆地的东北、西南方 向发育两大沉积体系，形成了巨大的( 长6 期) 三角洲沉积体。这是自晚三叠世 以来湖盆发生的第一次大规模沉积建造，形成了巨型三角洲沉积体，它是鄂 尔多斯盆地延长组最重要的储集层之一。随后盆地下沉，湖盆又经历了一次 短暂的扩张时期，沉积了一套粉细砂岩与粉砂质泥岩薄互层为主的沉积( 长 4 + 5 期) 。而后，随着地壳的再次抬升，湖盆又一次进入萎缩期，湖盆北部抬 升速度增大，湖水逐步向南退缩，沉积了一套以厚层、块状砂岩夹泥岩为主 的沉积建造( 长2 + 长3 期) 。湖盆进一步缩小，局部出现沼泽环境，沉积了一 套砂、泥岩夹薄煤沉积，直至湖盆消亡。 2 2 地层划分 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组是我国陆相三叠系地层中出露最好、研究 最早、发育比较齐全的层型剖面f 李克勤1 9 8 2 、1 9 9 3 ；宋国初，1 9 9 3 ；李文厚， 1 9 9 9 ) ，以发育边缘相( 河流相和冲积扇相) 、过渡相( 湖成三角洲和滨浅湖相) 和盆地相( 半深湖深湖相和浊积扇相) 沉积为特征。关于延长组地层的划分， 在长庆油田目前总体上仍采用孙肇才、李克勤等( 1 9 7 4 ) 的划分方案( 表2 1 ) ， 把延长组作为整个晚三叠世地层，包括铜川组、胡家村组、永坪组、瓦窑堡 组，产有著名的铜川植物群：t o n g c h u a n o p h y l l u m d a n a e o p s i sm a g n i f o l i a ；延长 植物群：d a n a e o p s i sf e c u n d a b e r n o u l l i az e i l l e r i 化石。 堡子湾地区上三叠统延长组地层发育特征与鄂尔多斯盆地其它地区延长 组相似，为一套浅灰色、灰绿色中厚层中细粒砂岩、粉细粒砂岩和深灰色、 灰黑色泥岩、砂质泥岩互层夹黑色碳质泥岩、页岩及油页岩所组成的含煤、 含油岩系，偶夹较薄凝灰质泥岩、煤线或薄煤层。延长组沉积旋回性很强， 原自下而上划分五个段，各段之间均为连续性沉积。为了适应油气田勘探开 发需要，按岩性组合、沉积构造、生物组合和电性特征，特别是根据十个标 7 成都理工大学硕士学位论文 志层( 蜘k 9 ) 将延长组自上而下细分为十个油层组( 图2 2 ，表2 1 ) 。作为区域 地层划分和对比的标志层岩性，主要为凝灰岩、页岩、炭质泥岩及煤线，以 其电性上具有高自然伽玛值和高电阻背景上的中低电阻率，以及声速时差呈 特征的尖刀状高峰为主要特征。自下而上各油层组的地层发育特征分述如下： 表2 1 堡子湾地区上三叠统延长组地层划分简表 地层 地层厚 岩性特征 标志湖盆 统 组 段油层组 度( m )层演化史 第五 暗色泥岩、泥质粉砂岩、粉 平缓坳陷 段长1o 2 4 0细砂岩不等厚互层夹炭质泥 k 9 湖泊消亡 t 3 y 5 岩及煤线 长2 l 4 0 4 5 浅灰色、灰绿色块状细砂岩 第四 长2 长2 2 4 0 4 5 k 8 为主央中粒砂岩及灰色泥岩 段 长2 3 4 5 5 0k ， 上 长3 1 3 5 5 0 灰色、深灰色泥岩、砂质泥 t 3 y 4 长3 长3 2 4 0 5 0岩、页岩夹浅灰绿色细砂岩 l ( 6 或略等厚互层，局部央煤线 延 长3 3 4 5 5 0 稳定坳陷 三 暗色泥岩、炭质泥岩、煤线湖盆收缩 k4 + 5 l3 0 5 0 夹薄层粉细砂岩 k 5 长长4 + 5 第三 艮4 + 5 2 3 0 5 0 浅狄色粉细砂岩与暗色泥岩 段 互层 组 长6 1 3 5 4 5深灰色微一细粒长石砂岩、岩 叠 长6 长6 2 3 5 4 5 屑长杠砂岩，灰黑色、灰色 t 3 y 3 泥质粉砂岩、粉砂岩，黑色 k 3 t 3 y 长6 3 3 5 4 0泥岩、页岩互层 k 2 暗色泥岩、炭质泥岩、油页 长78 0 1 0 0 k l 强烈坳陷 岩夹薄层粉细砂岩 统 长8 1 3 5 4 5灰色、深灰色中细粒长石石 第二 长8 英砂岩、长石岩屑砂岩与深k 0湖盆扩张 段 长8 2 4 0 5 0 灰色、暗色泥岩互层 t 3 y 2 长99 0 1 2 0 灰色中粗粒砂岩央细砂岩、 初始坳陷 第一 粉砂岩及泥岩，底部含有细 湖盆形成 段长1 02 8 0 砾岩 t 3 y l 灰紫色泥岩、粉砂质泥岩与 纸坊组 紫红色中细粒砂岩且层 1 长1 0 油层组 为河流相的灰色厚层块状中粗粒长石砂岩、深灰色泥质粉砂岩及灰黑色 泥岩互层组合，底部含有细砾岩。自然电位曲线呈高幅钟型、箱状负异常， 视电阻率为指状高阻。区内该油层组厚1 4 0 2 8 0 m ，与下伏纸坊组平行不整合 接触。 2 长9 油层组 8 第2 章区域地质概况 该油层组总体显示网结河含煤岩系沉积特征，研究区内本油层组厚 9 0 1 2 0 m ，下部为灰白色中细砂岩夹暗色泥岩，上部为深灰色粉砂岩与灰黑色 泥岩、碳质泥岩近等厚互层，局部夹煤线和薄煤层，顶部为黑色泥岩、页岩、 砂质泥岩，俗称“李家畔页岩，是电阻率相对较高的区域性生油岩标志层。 岩沉 沉 生 含相对湖平面变化曲续 综合摇述 一曩境 一一一= 曩一境 储 况 一 升o 地层时代 自然电位 性 视电阻率 积 藉 盖 剖 笛 组 系统组段 鎏 盘h ， 面 口砷肇啪口o 合 毒 芋 第 委蓁 上部为深灰色泥 龟弋 四 岩、藏蜃泥岩夹蓐虞 芷层 层爰诧获岩中下帮 第 委 】= = z 睾 麓 夹厚层中细控静岩， 回分蠢 次，i 董 长l 抽层为直罗油田主 要产层 柯艄 铀勰 第 羹 羹 主 置 晨 葺 盆 主 第 藉垂 蠢 灰蟾色中细粒砂 岩夹耀袤色泥岩厦砂 三 质泥岩，砂岩量巨厚 匣 鋈 叠 块状更徽细层理、划 麓 沼 分为长l ，长3 油甚， 长2 为永坪青化砭， 回 霜 屡安骞、下奇湾油田的 主量产层 i 次 擅 角 层层 第鬻 一籍 反 拽玟 湖 茎 以湃灰。灰色 挺爰 油 泥岩为主，夹中一细较 稻 墨砂岩底部发育厚层 回 耍 油页岩皮碳质贞岩漳 叠 相屡 为珏长组的主蔓生油 一 主耍 薹 岩。年要砂岩厦长悬 廷长、甘答孽子长 角 鞠柏 安毫油田的主要产层 洲 第 首 五 争m 。 - l 一褶 长l t 爱 芎 豆 g_ - i 厂 星 _ _ 上 f ” 诧 第2 f ! 要 l 譬 ，一 - 翌 - ： _ _ 暑- 四 敷 抱 _ - _ _ 长 第l 叠 长 埝 _ _ 三 长- _ _ f 一 反 段 长， - e 专 旋 鎏 以。曼董 回 蓉 主| 弹灰，熏友色泥 义 岩为主夹糟细砂岩， 夕 尹 长i 宸砂岩钴舍油坭 霜 ： 油晨 岩糟移岩均具一定生 一- ； 正 麓 拽 长 荨。 r 萋 圄 潮 置 浊 油能力为主要生油层 之一 积 ) ， 墓 相 敬 谊 耀获硪内红色中 租粒砂岩愚韶台砾， 芝苎 一 耋 层中下部夹多层两色耗岩- - = i 正 釜 柯 墨 f 鬟 角 f 鬻 c 芑网 藉 境 第 专 i 丐 耋 二 赢组 段长- 第 氏“ 段 口砂岩日砂质坭岩国擞质掘岩i i i 油层目油页岩 图2 2 鄂尔多斯盆地三叠系延长组综合地层柱状图 ( 据长庆油田分公司研究院，2 0 0 4 年资料) f i 9 2 - 2s t r a t i g f a p h i cc o l u m no fy a n c h a n gf b r m a t i o n 9 成都理工大学硕士学位论文 3 长8 油层组 长8 油层组沉积期已开始进入湖泊和三角洲环境，地层厚度为9 0 一1 0 0 m 左右，与下伏长9 油层组整合接触，自下而上可进一步细分为长8 l 、长8 2 两 个油层，岩性以灰色、深灰色中细粒长石石英砂岩、长石岩屑砂岩与深灰色、 暗色泥岩的互层组合为主，以长8 l 、长8 2 两油层中下部的三角洲前缘砂体相 对较发育，区域上为有利储层发育的重要层位之一。 4 长7 油层组 长7 油层组沉积期为湖盆发展的全盛时期，属浅湖深湖相沉积环境，研 究区内本油层组8 7 1 3 9 m ，k 1 标志层位于长7 油层组的中下部，与下伏长8 油层组整合接触。岩性以大套灰黑色泥页岩、油页岩为主( 俗称“张家滩页岩”) ， 间夹薄层粉细粒砂岩，该油层组是延长组油藏最重要的生油岩系，页岩中的 砂体也往往具备良好的储集性。 5 长6 油层组 油层组沉积期湖盆面貌较以前发生了显著的变化，区域上以发育半深湖 深湖三角洲沉积环境为主，但相对长7 期面积明显缩小，发育于本研究区四 周的三角洲沉积体系向湖盆方向延伸，于研究区内三角洲前缘沉积体系较发 育。研究区内该油层厚1 2 0 1 5 0 m ，与下伏长7 油层组整合接触，自下而上可 划分为长6 3 、长6 2 、长6 1 三个油层，k 3 、k 2 标志层分别位于长6 3 、长6 2 底 部，瞄标志层不明显。岩性为深灰色微一细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩，灰 黑色、灰色泥质粉砂岩、粉砂岩，黑色泥岩、页岩互层，每个油层的下部和 上部砂体较为发育，为有利储层发育的层位，其中尤以长6 l 油层的下部砂体 相对更发育，为重要的勘探目标层之一，也系本项目研究的主要目标层。 6 长4 + 5 油层组 长4 + 5 油层组沉积期湖盆早期略有收缩而晚期渐趋扩张，总体上为相对 较稳定的浅半深湖三角洲沉积环境。研究区内长4 + 5 油层组厚8 0 9 0 m ，与 下伏长6 油层组整合接触，偶尔出现的k 5 、两个凝灰质泥岩和炭质泥岩标 志层分别出现在长4 + 5 1 与长3 的底部。自下而上可细分为长4 + 5 2 和长4 + 5 1 两 个油层，岩性主要为浅灰色粉细砂岩与暗色泥岩互层组合，泥岩含有砂质组 分，且常见碳化植物碎片，局部夹煤线。其中长4 + 5 2 油层中、下部的三角洲 前缘砂体相对发育，为有利储层发育的层位之一。而长4 + 5 2 油层上部和长4 + 5 1 两个油层主体为大套的暗色泥岩沉积，因此，既是长4 + 5 2 油层和长6 油层组 的盖层，又是长3 和长2 油层组的生油层。 7 长3 油层组 长3 油层组沉积期的湖盆开始趋于收缩，但仍为相对较稳定的滨、浅湖一 三角洲沉积环境。研究区内该油层组厚8 0 1 6 5 m ，与下伏长4 + 5 油层组整合 接触，这下而上可细分为长3 l 、长3 2 、长3 3 三个油层。岩性为灰色、深灰色 1 0 第2 章区域地质概况 泥岩、砂质泥岩、页岩夹浅灰绿色细砂岩或略等厚互层组合，局部夹煤线， 见少量斑状含油或油气显示。自然电位曲线呈钟型、箱状负异常，视电阻率 为稀疏锯齿状。 8 长2 油层组 长2 油层组为盆地稳定坳陷期沉积产物，由于盆地水体变浅，湖域收缩， 三角洲平原亚相扩大，分流河道砂岩发育。该油层组可厚达1 1 3 1 8 0 m ，自下 而上可分为长2 3 、长2 2 、长2 l 三个油层，以分别位于长2 3 油层和长2 2 油层 顶部和长l 油层底部的k 7 、磁、k 9 三个标志层为区域地层划分和对比标志， 与下伏长3 油层组整合接触。岩性主要为灰绿色、灰色、浅灰色块状中细砂 岩夹暗色泥岩组合，其中分流河道砂体大部分出现在三个油层组的下部，单 砂体厚度普遍较大，为区域上重要的储层发育层位之一。 9 长1 油层组 长1 油层组沉积期为晚三叠世湖盆的衰亡时期，长1 层与下伏长2 油层 组整合接触，与上覆侏罗系平行不整合接触，主要为滨、浅湖和沼泽相的暗 色泥岩、泥质粉砂岩、粉细砂岩不等厚互层夹炭质泥岩组合，以广泛发育薄 煤层或煤线为主要特征，既是下伏长2 层的生油层和盖层，又是上覆侏罗系 的生油层。 成都理工大学硕士学位论文 第3 章物源区分析 物源区( p r o v e n a n c e ) 是指盆地中碎屑物质的来源区( s o u r c ea r e a ) 母源区 ( p a r e n ta r e a ) ，同时还有母源区的岩石类型、气候和地形含义。物源区分析 ( p r o v e n 卸c e 卸a l y s i s ) 涉及几个主要的地质分支学科如矿物学、地球化学、地质年 代学、沉积学、岩浆和变质岩石学( h a u g l l t o n 等，1 9 9 1 ) 。它对古地理、古气候重 建可以提供最基本的材料，对大到板块构造属性、小到区域断裂性质的判断有重 要的指示作用。例如，碎屑成分沉积物可以记录( 两个邻近块体) 物源从一个块体 搬运到另一个块体的时间历程，还可以记录造山带深部构造特性( d i c k i n s o n ， 1 9 8 出。因此物源区分析是盆地分析和古地理分析不可或缺的内容和方法。 2 0 世纪5 0 年代后期一o 年代早期，既是沉积岩石学的变革时代，也是物源 区分析的转折时期。这一时期，以霍普金斯大学的p e t t i i o h n p o t t e r 研究群体及其 学生( 后来大多成为国际知名沉积学家) 站在沉积地质学前缘，率先从单纯的沉积 岩组构、颗粒形态、组成和矿物学分析转变开始进行沉积作用、岩相和古地理研 究。其中，涉及沉积母源的部分成果体现在p e t t i j h o n 经典的著作沉积岩三 版中( 1 9 4 9 ，1 9 5 7 ，1 9 7 5 ) 。至今，该书一直是沉积学领域经常引用的重要文献。 另一部分成果则见于由p o t t e r 与p e t t i i h o n ( 1 9 6 3 ，1 9 7 7 ) 合著的古流向与盆地分 析。 d i c k i n s o n 可以说是物源区分析方面的泰斗，他的碎屑砂岩三角图解方法应 用极其广泛，对沉积地质学的发展做出了重大贡献。上一世纪7 0 年代8 0 年代上 半叶，d i c k i n s o n 及其合作者以研究大地构造为目的连续发表了大量研究成果， 为砂岩物源区分析提供了多种选择，并奠定了坚实基础。与此同时，一些常规的 地球化学( 常量元素、微量元素) 分析方法在物源区分析中也得到了发展。 2 0 世纪9 0 年代以来，沉积物源区分析取得了重要进展( 高福红，1 9 9 4 ) ，集 中体现在方法技术方面，特别是非常规的地球化学方法，如同位素方法。其中， 裂变径迹方法近几年在物源区分析中得到迅速推广。 沉积物源区研究进展 ( m o n o n 等，1 9 9 1 ) 及物源区分析各种方法分析的先进技术( 1 9 9 9 ，1 2 4 卷) 则 重点介绍了新近的地球化学分析技术、进展、影响因素等已有全面的介绍。近来， 一些研究者还对物源区砂岩成因分类( z u f f a ，1 9 9 1 ) 、物源区分析的定量分析 ( m o i i n a m l i 和b a s u ，1 9 9 3 ) 、泥质砂岩的成岩改造对物源分析的影响( r o o n e y 和 b a s u ，1 9 9 4 ) 、特殊物源组分如铁氧化物的物源分析意义( s c h n e i d e 彻a n ，1 9 9 5 ) 、 地球深部来源的地球化学指标( d i a z 等，1 9 9 8 ；于炳松和乐昌硕，1 9 9 8 ) 、物源区 示踪高原隆升和剥蚀方法( 王岳军等，1 9 9 9 ) 、物源分解法( m c d a n i e l ，1 9 9 9 ) 、递 解综合分析法( m a t t h e w s ，1 9 9 7 ) 等等做了专项研究。这些成果为盆地分析提供了 重要基础。 1 2 第3 章物源分析 对鄂尔多斯盆地堡子湾地区长6 沉积区的沉积记录研究表明，在长6 沉积演 化过程中研究区是以三角洲沉积体系为特征。而河湖三角洲沉积体系的形成及其 发育，必须受到水系的发育及受物源区控制，特别是规模较大的河湖三角洲的形 成必有主水系和赖以稳定的物源区作后盾。基于这一认识，我们对物源区进行分 析。目前，物源分析的常用方法有砂岩岩石类型及主要组分的空间变化、重矿物 组合类型及变化、阴极发光特征、稀土元素和古地理格局及古流向等沉积特征等 多方面，综合分析结果认为研究区长6 沉积时物源主要来自阿拉善古陆。 3 1 鄂尔多斯盆地周缘古陆特征 三叠纪鄂尔多斯盆地为典型内陆大型坳陷盆地，盆地周边为高地剥蚀区环 绕，三叠纪地层超覆于下覆不同层位上。盆地周缘古老变质岩系构成古陆的主要 组成部分( 图3 1 ) 。 盆地北缘地区包括狼山、乌拉山、大青山和阴山，南到集宁呼市地区，其 结晶基底由中下太古界多套变质岩系组成。西北缘为阿拉善隆起，北部伊盟隆起 以北的广大的内蒙隆起地区，它们在地史演化中隆起时间长，在隆起区的南缘， 自中晚元古代以来不同时代地层向北均发生地层减薄、尖灭或岩相带的变化。并 在晚三叠纪沉积时除伊盟隆起部分地区接受沉积外，绝大部分为地势高的隆起 区，为晚三叠世沉积盆地提供主要物源。其中北缘古老变质岩母岩类型与可提供 的陆源碎屑组分特征见表3 1 。 盆地西缘桌子山西华山地区，结晶基底以青铜峡固原断裂为界，其东北属 于华北克拉通基底，地层为上古生界( 基底可能部分为中太古界) 贺兰山群，出露 在桌子山、北贺兰山等地。下元古界赵池沟组仅以小块捕虏体分布在贺兰山中段 中条期