（构造地质学专业论文）鄂尔多斯盆地延长组沉积作用与构造变动的关系.pdf

摘要 用t a c r o s s 建赢的高分辨率层序地层学作为研究的理论基础，将“沉积物 体积分配原理”、“相分异”、“基准面旋回的转换点”等概念虑用到研究中去，结 合盆地形成演化过程中各种构造作片| i 与层序或沉积旋回、沉积体系域以及沉积物 分散体系分布的成园分析等研究方法。从单井沉积旋回类型着手，分析基准面的 升降对可容纳空间大小的控制、对沉积砂体的控制，预测不同规模砂体的平面展 布。根据控制基准面变化的所有困索中，构造因素l 与主导地位这样一个过程，反 推沉积期间曾经发生过的不同规模的构造运动，以及对砂体展布的控制作用。 识别出不同地区的沉积旋回类型及其叠加方式。西峰地区长8 段主要发育垂 向加积沉积旋回；安塞长6 3 主要发育反旋同，以进积方式叠加，长6 2 辛要发育 正旋回，以退积方式叠加，k6 l 主要发育反旋回，以进积方式叠加；姬塬地区 长4 + 5 2 主要发育反旋回，以进积方式叠加、长4 + 5 1 主要发育正旋回沉积，以退 积方式叠加。 用单砂体厚度分类作图方法能更好的知道不同厚度砂层在平面是是如何分 布的，可以更好的预测不同厚度砂体的展御范围，为井位部署提供更好的依据。 通过本次研究识别出在安塞长6 段曾经发生过3 次较大的构造活动，每次活 动的结果导致湖盆的可容纳宅削变化，其变化的过程从长6 3 到6 1 表现为缩小、 增大、缩小。砂体纵在剖面表现为进积、退积、进积；西峰长8 到氏7 是一个突 变过程；姬塬地区长4 + 5 2 到长4 + 5 1 是一个渐变过程。 建立起砂体演化与构造运动之间的关系。通过对沉积旋回类型以及旋浏形成 的控制因素的分析，为认识沉积过程中发生的构造活动提供了有力证据，这些构 造活动影响到了砂体的堆积方式和沉积范围。根据这些认识，利用砂体的堆积方 式和平面展布，反推出沉积期间发生的构造活动，从而对沉积其间曾经发生得构 造活动哥以识别。 关键词：鄂尔多斯翁地沉积作用可容纳空间 构造活动 a b s t r a c t t h et h e o r i e sf o u n d a t i o no f t h er e s e a r c hb a s e do nh i g h r e s o l u t i o ns e q a e r c e s t r a t i g r a p h ye s t a b l is h e db y 1 a c r o s s t h ec o n c e p t “s e d i m e n tv o l u m e d i s t r i b u t i o nt h e o r y ”p h a s es e g r a g a t i o n a n d b a s a ll e v e lc y c l e t r a n s t i o np o i n t ”c a nb ea p p l l e di nt h er e s e a r c h ，c o m b i n i n gm e t h o d so f c o n t r i b u t i n gf a c t o ra b o u ts t r u c t u r a la n a l y s i s ，s e q u e n c eo rs e d i m e n t a r y c y c l e ，s e d i m e n t a r ys y s t e ma n dd i s p e r s i o no fs e d i m e n ti nt h ep r o c e s so fb a s i n e v o lu t i o n b a s e do nt h ef o r mo fs i n g l ew e l ls e d i m e n t a r yc y c l e ，a n a l y z i n g d e l e v e l i n gd o m i n a t ea c c o m m o d a t i o na n ds e d i m e n t a r yd e p o s i t ，p r e d i c ta r e a l d i s t r i b u t j o no ft h ed i f f e r e n ts c a l es a n db o d y s t r u c t u r ef a c t o ri s p r e d o m i n a t ep o s i t i o nina 1 1t h ef a c t o r so fd e l e v e t i n g w i t hi tw ec a r ta n t i p u s h t h esl r u e t u r es p o r to fd i f f e r e n ts c a l ei np e r i o do fd e p o s i t i o na n dt h ec o n t r o l f u n c t i o nt ot h es a n db o d yd i s t r i b u t i o n r e c o g n i z e ds e d i m e n t a r yc y c l es t y l ea n ds u p e r p o s i t i o nm o d ei nd i f f e r e n t r e g i o n c h a n 9 8u p g r o w t hv e r t i c a la c c r e t i o ni nx i f e n ga r e a c h a n 9 6 3u p g r o w t h p r o g r a d a t i o na n dr e v e r s ec y c l e ， c h a n 9 6 2u p g r o w t hr e t r o g r a d a t i o na n dn o r m a l c y c le ，a n dc h a n 9 6 1u p g r o w t hp r o g r a d a t i o na n dr e v e r s ec y c l e ina n s a ia r e a c h a n 9 4 + 5 2u p g r o w t hp r o g r a d a t i o na n dr e v e r s ec y c l ea n dc h a n 9 4 + 5 1u p g t ? o w t h r e t r o g r a d a t i o na n dn o r m a lc y c le l nj i y u a na r e a u s i n gs i n g l es a n db o d yt h i c k n e s sc 1a s s i f i c a t i o n ，w ec a nb e t t e ru n d e r s t a n d t h es a n dl a y e r sd i s t r i b u t i o no fd i f f e r e n t t h i c k n e s si np l a n e ，b e t t e r d i s t r b u t i o nt h es a n dl a y e r st h r o u g h g o i n ga r e a0 fd i f f e r e n t t h i c k n e s s ，a n dp r o v i d eab e t t e rb a s i sf o rg e o m e t r i ca r r a n g e m e n to fw e l i t h r o u g ht h er e s e a r c h ，r e c o g n i z e d3b i g g e rs t r u c t u r ea c t i v i t i e s fnc h a n 9 6 p e r i o di na n s a ia r e a 。t h ea c t i v i t vc a nc a u s et h el a k eb a s i n sa c c o n u n o d a t i o n v a r ie t ya sar e s u i te a c ht i m e i ts h o w i n gd im i n i s h e x p a n dd i m i n i s hf r o m c h a n 9 6 1t oc h a n 9 6 1 ，v e r t i c a ls e c t i o ns h o w in g t u f fa n ds e i s m it e s0 f f e re v i d e n c ei nr e c o g n i z i n gs e d i m e n tp r o c e s s i n g h a p p e n e ds t r u c t u r ea c t i v i t y u s i n gs a n ds u p e r p o s i t i o ns t y l ea n dp l a n es h a p e ， i n v e r s i o ns e d i m e n tp r o c e s s i n gh a p p e n e ds t r u c t u r ea c t i v i t y k e y w o r d ： o r d o sb a s i n d e p o s i t i o n a c c o m m o d a t i o nc o n s t r u c ta c t i v i t t 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和电。f 版。奉人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行榆索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕、k 后结合学位论文研究课 题再撰写的文章锋注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：之么牡 淌年8 月莎 指导教师签名：勿超塑 加辟g 西北大学学位论文独创性声明 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，本沦文不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的 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。 学位论文作者签名孑而砰b 砷锌易月沪日 月| j舌 鄂尔多斯笳地中生界石油勘探起步于二十世纪初，从二十世纪七十年代初， 进入了大规模的勘探阶段，勘探初期主要以构造油藏作为勘探的重点，主要的勘 探目的层集中在西缘断褶带的长8 、长1 0 油层段以及侏罗系的延安组。进入八 十年代后，随着对全盆地的系统研究，认为存在东北三角洲沉积体系，在三角洲 沉积理论的指导下，相继发现了安塞、志靖、靖安等亿吨级油田。近年来，随着 隐蔽油气藏勘探理论的引入，在盆地姬塬、陇东地区相继发现了规模较大的油田。 随着勘探程度的不断加深，需要对砂体形态的描述程度越来越精细，那么砂 体的成因、演化就成为我们描述砂体形态不可回避的问题。 一、立题依据 鄂尔多斯盆地经过近3 0 年的大规模勘探，经历了从寻找构造油藏到地层圈 蔽油藏的过程，随着其勘探难度越来越大，对新区带、新层位的发现难度随之增 加。针对这些困难，就要求对组成储层的砂岩进行深入的研究，对其纵向叠加、 侧向演化、平面展布形态等方面研究提出了更高的要求。 砂体的成因和演化一直是石油地质勘探的重要点之一，如果能将一个地区某 段地层中砂体的成因、纵向分布、侧向演化给予适当的揭示，将对平面砂体等厚 图的编制起到指导作用，对勘探目标的评价和优选会有一定的指导意义，而且对 预探井位的部署起到指导作用。 针对以上要求，选择了勘探程度相对较高的地区作为解剖的重点地区，达到 解剖一个区块，总结一个地区、一个层位砂体成因和演化规律。选择了姬塬长 4 + 5 、安塞长6 作为整个东北沉积体系的缩影进行精细解剖，西峰长8 段作为西 南沉积体系的缩影。通过对这3 个层段的解剖，揭示出不同沉积体系、不同沉积 背景下砂体成因和演化规律，总结砂体成因和演化规律。 二、国内外研究现状 由于砂体形成过程与演化受控于沉积环境的演化过程，砂体作为油气勘探的 主要目标，其形成过程、保存程度、空间形态的展布，一直是石油地质工作者所 追求的目标。 上世纪九f 年代，美国科罗拉多矿业学院教授t a c r o s s 建立的高分辨率层 序地层学被介绍到了国内，在国内首先是中国地质大学的邓宏文教授、成都理工 大学的郑荣才教授等在这方面做了不少的工作。 在经典的层序地层学基础上发展起来的高分辨率层序地层分析方法，接受了 海相层序地层学的基本原理，通过研究基准面变化旋回控制下的可容纳空间变化 过程分析不同岩层、岩体、相带的叠置特征、分布模式和彼此之间的分异与联系， 以及它们对储层分布和储集物性的影响( 徐怀大，1 9 9 5 ) 。 储层规模的层序地层学即：高精度层序地层学，纪友亮( 1 9 9 8 ) 、魏魁生 ( 2 0 0 1 ) 、林畅松( 2 0 0 0 、2 0 0 2 ) 等人在这个研究方向做了较多的工作。其理论 来自j e r v e y ( 1 9 8 8 ) 、p o s a m e n t i e r ( 1 9 9 3 ) 和v a n g a g o n e r 等( 1 9 9 0 ) 的研究成果， 他们提出了“可容纳空间”、“相对海平面变化”、“基准面变化”、“强制性海退” 等主要概念，不断提高层序和沉积体系域的划分精度。 高分辨率层序地层学在国内的主要倡导者以邓宏文、郑荣才等研究者为代 表，引用、发展了w h e e l e 提出的基准面概念，提出了认为沉积旋回取决于海( 湖) 平面变化、构造升降、沉积负荷、沉积物通量和沉积地形等综合因素所制约的基 准面旋回。 高分辨率层序研究的成功例子较多，h i l t e n 等( 1 9 9 8 ) 着重于用钻井资料精 细解释了下切河谷，建立了二维、三维模型；a a d e r s o n 等( 1 9 9 6 ) 使用露头规模 的地震资料和岩芯资料，研究陆架河流环境的沉积相模式和层序地层特征；y a n g 等( 1 9 9 7 ) 运用测井资料的滑动窗能谱分析方法，进行高频旋回识别及其规律研 究。 李思田在鄂尔多斯盆地东北侏罗系延安组聚煤规律研究中，将体系域簧于构 造背景之下，认为构造活动在陆相盆地发育及演化历史中占有最重要的支配位置 ( 李思田，1 9 9 2 、解习农，1 9 9 6 ) ，构造旋回就是层序的基本成因，主张层序分 析是把相、沉积体系放在盆地的整体地层格架中进行研究，提出了盆地充填序列 2 和构造层序的概念，这一认识突破经典层序地层学的束缚，全面考虑了盆地构造 发展史和沉积演化史，强调了构造作用与沉积作用的相互关系。 林畅松结合盆地形成演化过程中各种构造作用与层序或沉积旋回、沉积体系 域以及沉积物分散体系分布的成因分析，即所谓的“构造地层分析”，己引起了 国际上沉积地质研究的广泛关注。近1 0 多年来，中国在众多的中、新生代含油气 湖盆层序地层和沉积充填过程的研究中，注重了翁地各种构造作用对层序结构和 发育演化控制的成因分析，不断获得理论上的创新，并在指导油气勘探实践上取 得了重要突破。 三、研究思路 由于是针对砂体的成因与演化，研究单元相对较小，砂层的对比结果将直接 影响到最终的研究成果，因此对地层、砂层的对比提出了更高的要求，针对这个 要求，首先找到进行等时地层对比的标志层。 首先进行了大量的钻井地层对比，结合前人研究成果，认为从长7 段开始出 现的9 层( 组) 凝灰岩或者凝灰质泥岩是进行区域地层、砂层对比的等时标志( 表 1 1 ) 。 用t a ，c r o s s 建立的高分辨率层序地层学作为研究的理论基础，将“沉积物 体积分配原理”、“相分异”、“基准面旋回的转换点”等概念应用到研究中去，结 合盆地形成演化过程中各种构造作用与层序或沉积旋回、沉积体系域以及沉积物 分散体系分布的成因分析等研究方法。从单井沉积旋回类型着手，分析基准面的 升降对可容纳空间大小的控制、对沉积砂体的控制，预测不同规模砂体的平面展 布。反过来，当我们已经知道了残留砂体的形态后，同样可以依据基准面升降对 砂体控制这样的一个原理，反推基准面的升降变化。 由于可容纳空间沉积物补给比值( a s ) 是基准面的升降的体现。因此，当 知道了基准面的升降变化后，根据控制基准面变化的所有因素中，构造因素占主 导地位这样一个过程，就可以反推出沉积期间曾经发生过的不同规模的构造运 动，以及对砂体展布的控制作用。 四、研究进展与主要认识 通过系统分析瓮地东北沉积体系、西南沉积体系地层特征，在地层对比的基 础上，应用沉积旋回分析方法总结盆地东北沉体体系长6 、长4 + 5 油层段、笳地 西南长8 油层段沉积旋回特点，通过砂层对比，在恢复沉积期湖箍底形的基础上， 反推沉积期发生后的构造活动，得到以下几点认识： l 、对于东北沉积体系，从长7 开始出现的凝灰岩或凝灰质泥岩可以作为短 期旋回对比的标志层，具有等时地质意义，可以作为层序界面。 2 、识别出不同地区的沉积旋回类型及其叠加方式。西峰地区长8 段主要发 育垂向加积沉积旋回；安塞长6 3 丰要发育反旋回，以进积方式叠加，长6 2 主要 发育正旋吲，以退积方式叠加，长6 1 主要发育反旋回，以进积方式叠加；姬塬 地区长4 + 5 2 主要发育反旋回，以进积方式叠加、长4 + 5o 主要发育正旋回沉积， 以退积方式叠加。 3 、在岩性油藏勘探过程中作为储层的砂岩厚度图对井位部署有至关重要的 意义，但是现有的砂岩等厚图只是对单砂层厚度的简单累加，在这样的等厚图上 无法知道累加厚度是由怎么样的单砂层组成的，用的新的单砂体厚度分类作图方 法能更好的知道不同厚度砂层在平面是是如何分布的，可以更好的预测不同厚度 砂体的展布范围，为井位部署提供更好的依据。 4 、识别出沉积期间发生过的构造活动及其对沉积的控制作用。前人研究结 果表明构造活动控制盆地演化过程，这只是宏观的描述，本次研究通过盆地安塞 地区长6 段内凝灰岩垂向组成、平面展布的研究，识别出在长6 段曾经发生过3 次较大的构造活动，每次活动的结果导致湖盆的可容纳空间变化，其变化的过程 从长6 3 到6 1 表现为缩小、增大、缩小，砂体在级剖面表现为进积、退积、进积。 5 、建立起砂体演化与构造运动之间的关系。高分辨率层序地层学概念的产 生为沉积与构造活动之间建立起了联系，通过对沉积旋回类型以及旋回形成的控 制因素的分析，凝灰岩意义的重新认识、震积岩的发现，为认识沉积过程中发生 的构造活动提供了有力证据，这些构造活动影响到了砂体的堆积方式和沉积范 围。根据这些认识，利用砂体的堆积方式和平面展布，反推出沉积期间发生的构 造活动，从而对沉积期间曾经发生得构造活动予以识别。 4 第一章盆地三叠纪地质特征及演化 第一节盆地概况 鄂尔多斯盆地位于华北地台的西部，呈一南北向延伸的矩形盆地：北起阴 山、大青山和狼山，南至秦岭，东自吕梁山、中条山，西抵贺兰山、六盘l ua 面 积为3 7 x1 0 4 k i n 2 ，是我国陆上第二大盆地( 图1 - 1 ) 。鄂尔多斯盆地可依据其构 造演化史和现今的构造形态划分为伊盟隆起、渭北隆起、西缘冲断带、天环坳陷 带、陕北斜坡带、晋西挠褶带6 个构 造单元。盆地具有双层结构，基底由太 古界及早元古界的变质岩构成，盖层 为中上元古界、下古生界的海相碳酸 盐岩层、上古生界一中生界的滨海相 及陆相碎屑岩层。新生界仅在局部地 区分布。盆地自中生代以来，长期稳 定发展，后期构造变动微弱，构造圈 闭不发育，主要以岩性油气藏为主。 鄂尔多斯盆地中生界的石油勘 探已有近百年历史，经历了从“井井 有油，井井不流”，到“区块连片， 年产几百万”勘探发展过程。前人对 该盆地中生界层序地层、沉积微相与 图卜1 鄂尔多斯盆地构造区划图 ( 据闵琪等，2 0 0 1 ) 沉积体系、砂体展布及其控制、裂缝发育与分匆、物源类型及其影响、成岩作用、 储层特征等方面开展了广泛而深入的综合地质研究，对油气勘探起到了比较显著 的推动作用。近十余年来，随着对盆地石油地质基础研究的深入和认识程度的提 高，石油勘探一年一个台阶，产、储量快速上升。 第二节盆地三叠纪构造背景与演化 由于晚j 叠世末期笳地受印支运动影响，瓮地内延长组遭受不均一抬升剥 蚀，形成了宁陕古河道、时陕古河道、蒙陕古河道以及庆西古河道，其项面形成 了沟谷纵横、阶地层叠、残 丘起伏、坡凹蔓延的古地貌 景观，使得盆内长3 、长2 、 长1 地层残缺不全、盆地西 南边缘甚至长4 + 5 一长6 也被 部分剥蚀。 一、构造背景： 1 、早、中三叠世盆地 演化过程及特点 鄂尔多斯盆地的早中 三叠世基本继承二叠世的 构造格局及沉积特点，是 个连续的沉积过程。从早中 三叠世地层厚度图( 图l 一2 ) 可以看出，该期沉积时的古 构造表现出南、北高，中部 低、以近东西向构造为主的 图1 - 2 鄂尔多斯锰地中、下三叠统地层等厚图( 杨俊杰) 特点。北部为一东西向展布的杭锦旗一东胜隆起，该隆起向南缓顷，在西部与天 池隆起相连；在中部与志丹隆起相连，志丹隆起向西南延伸又与彬县长武隆起 相连，而盐池、志丹、彬县长武三个隆起围限固原坳陷。坳陷的范围与此前相 比有所扩大：榆林一绥德一延长坳陷继续发展，由于坳陷中心在延长以东地区， 在鄂尔多斯衙地范围内，西部以隆起为主，隆起南部被固原坳陷分割；东部以坳 陷为主，其中心位置位于延长以东地区，呈现出一定的东西差异。从整体来看， 6 早中三叠世内陆湖盆的沉积中心位于西部和中部；在鄂尔多斯盆地东南方向存在 有另外一个沉积中心，构造线总体呈现东西向展布。 该时期三叠世厚度变化不大，主要的变化范围集中在6 0 0 - - 1 0 0 0 m 之间，差 图1 - 3 鄂尔多斯盆地结晶基底断裂( 据汤锡元等) 异沉积不超过4 0 0 m 。故此，基本以均衡沉积为主，其沉降速率与二叠纪相比有 较大的增加。一方面是由于华北内陆盆地周围占陆持续隆升范围的扩大，提供了 7 大量的陆源碎屑物；另外一方面也反映了早中三叠世时的构造活动比二叠纪有所 增强。这是晚三叠世构造差异活动性增强的一个信号。 由于后期的多次强烈改造，目前早中三叠世仅在盆地内部大面积的分布，翁 地周缘的隆起带早已经被剥蚀。 2 、晚三叠世盆地形成的构造背景 中三叠世术或晚三叠世初，受古特提斯海扩张和华北地块逆时针旋转的共同 影响，包括鄂尔多斯盆地在内的秦祁山链以及华北厂。大地区，以不同与以往的构 造运动，总的应力状态处于拉张，随后使得构造面貌发生变化。 在鄂尔多斯盆地西缘受北北东( 东段) 、j b i l 西( 南段) 走滑拉张断裂控 制，从北到南，发育了汝箕沟、石沟驿和平凉三个右行雁行式展布的走滑一拉分 坳陷。快速堆积的碎屑岩建造厚度超过了2 0 0 0 m ，在挤压岩壳断块上，沉积厚度 突然减薄。从沉积中心偏于断裂一侧，快速的沉降、沉积速率和平面的雁行式排 列等特点分析，说明它具有走滑一拉分翁地的性质及构造特征。在瓮地内部定边 一庆阳一黄陵古隆起部位，因为长期隆起引起地幔物质亏损，在浅层断裂的诱导 下，这种亏损势必要由周遍地幔物质来弥补，以达到盆地物质的均衡，这与该时 期在本区出现的高地温场状态和深层的高导层相吻合。因此，浅层构造多沿着北 西向基底断裂发生“活化”，发育了受微同生断裂控制的南陡北缓、南深北浅呈 北西向展布的吴旗铜川坳陷，如在华池、庆阳、吴旗和渭北地区。发现有正断 层多条，其中北西向占优势，它们多沿淳化一宁县、马岭一甜水堡和吴旗一盐池 一线分布，大部分断到侏罗系顶部，生长指数在1 0 5 一1 1 之间，多为高角度同 生正断层，同样也说明盆地具有走滑一拉张的性质。图( 1 - 3 ) 据此说明翁地在 西缘、西南缘不是与造山带耦合形成的前陆笳地，而是在走滑拉张环境下发育 的具有断陷笳地的性质。其沉积速率和沉降速率比早中三叠世大4 5 倍。受西 缘走滑一拉分沉降带的影响，其本身沉积巨厚，而且在西侧的六盘山盆地亦发育 了断陷沉积。 另外，从三叠世地层残余厚度图( 图1 4 ) 也可以看出，晚三叠世沉积时， 早、中三叠世已存在的东南部拗陷范围进一步的扩大，形成了一个向东开口，东 北翼宽缓、西南翼较陡的广阔的定边一铜川拗陷。拗陷内上三叠统地层厚度一一般 在l l o o m 以上，拗陷中心偏南，地层厚度可以达到1 4 0 0 m 以上，具有明显的不 对称箕状拗陷性质。早中兰叠世时存在与盆地中西部的隆起向西收缩，成为一个 南北走向的狭窄的带状隆起，该隆起向北与北部隆起带相连接，隆起带上地层厚 度为4 0 0 m 6 0 0 m 左右。 盆地内部的晚三叠世地层也与早、中三叠世有了明显的不同。晚三叠世的沉 积代表着一个完整的陆相湖岔发展过程，从早期的湖盆沉陷( 长8 ) 到湖笳扩张 的鼎盛时期( 长7 ) ，再 到湖盆的萎缩( 长6 ) 和 再扩张( 长针5 ) ，直至 晚三叠世末期盆地整体 翻转或湖盆消亡( - f - 3 、 长2 ) 湖笳中充填的沉积 物以湖泊体系为主，完全 不同于早、中三叠世以河 流体系为主的沉积特征， 除气候因素外，主要与晚 三叠世走滑一拉张盆地 沉降速率增大有关( 图 1 4 ) 。 如果仅从鄂尔多斯 盆地范围内地层厚度来 看，其沉积时的古构造面 貌表现出明显的东西分 图1 4 鄂尔多斯盆地三叠系延长组地层残余厚度图据卢金城等 异特征，从西向东依次为：强烈沉降的平凉一石沟驿一汝箕沟深凹陷带，狭窄的 鄂托克前旗一盐池一环县一千阳南北向隆起带，再向东侧则为安塞一铜川拗陷。 如果考虑晚三叠世末期抬升剥蚀的地层厚度，盆地西部的深凹陷带也是遭受剥蚀 最多的部位，而在残余厚度图上的隆起部位相应遭受剥蚀较多，恢复出的原始面 貌将是原先的深凹陷变得更深，其地层厚度可达3 0 0 0 m ( 未经强烈压实作用) 以 上。除此以外，在铜川附近地层原始沉积厚度亦将超过1 5 0 0 m 。 3 、晚三叠世末盆地构造演化特征 晚三叠世是盆地最为重要的地质构造发育阶段，亦是成油体系极为发育时期 之一。上三叠统延长组沉积充填记录了该大型淡水湖盆间歇、振荡式湖进、湖退 的完整的演化历史。据此，延长组依据盆地演化过程甘f 而上分为7 i 段( 表1 1 ) ，对应于湖盆演化过程，根据油田研究的需要自上而下分为l o 个油层段，这 无段与1 0 个油层段有相应得对应关系，延长组自f 而上包括长一段( 长1 0 油层 组) 、长二段( 长9 、长8 油层组) 、长三段( 长7 、长6 、长4 + 5 油层组) 、长四 段( 长3 、长2 油层组) 、长五段( 长1 油层组) 等五个层段九个油层组。 综合分析认为，各段或油层组沉积时相带的时空展布与不同时期、不同尺度、 不同方向的断裂活 动强度、运动方式 有着不同层次的联 系。具体来说，相 带分解和湖岸线的 走向与西缘断裂带 及盆内n n e 、n e 和n n w 、n w 向断 裂活动密切相关。 如长一段一一长三 段的扇三角洲明显 受南北向的断裂控 制，又如，延川一 化子坪北西向的断 裂明显控制了盆地 中部三角洲平原和 l、! 矿 长2 3 灌嗉留节 ， 遐浮 长6 、 鼍 寥穸 ， 1 长7 j 芗 产磊萝矿7 je 沉 1 ， 遵i 长8 9 色彩 f 长l o 彳9 曹缓磐穸 ， ， 7 ! ( -i ) i th i lv 1 图1 5 晚二三甍世湖盆形成演化过程及相应的沉积物变迁 三角洲前缘的分布。但是总体来看，在盆地北部主要发育冲积平原、辫状河流相： 中部则是以三角洲平原相中的分流河道亚相以及分流间沼泽亚丰f ；i 、三角洲前缘亚 相为主，南部则以浅湖、及深湖亚相为主；由于瓮地的不对称，导致相带分布的 1 0 不对称性。东北部缓坡区相带宽、横向稳定性和连续性好，多发育北东向展布以 曲流河三角洲为代表的三角洲沉积体系，而由断裂控制的西南部陡坡区相带窄， 则发育以近源辨状河三角洲为代表的沉积体系。在断裂间歇生长、湖盆振荡式沉 降的兴衰演化过程中，二者相互影响、此强彼弱，又相互补偿、互为消长。从图 1 - 5 可以看出，盆地演化过程受构造控制较明显，在湖进过程中，以正旋叫沉积 为主，砂体沉积区带不断后退，远离湖盆中心；在湖退过程中，以反旋回沉积为 主，砂体沉积区带不断向前推进，这从宏观上证明了足构造控制了湖盆的演化过 程。 第三节晚三叠世延长组地层特征 鄂尔多斯盆地是一个多旋回的沉积盆地，其石油主要富集在晚三叠世延长 组、早侏罗世延安组，其中晚三叠世延长组是石油生成、富集的主要层段。 延长组地层的沉积，经历了湖盆由发生、发展、消亡的整个地史演化阶段， 因此沉积了一套完整的进积垂向加积一退积的沉积序列组成的砂泥岩地层。按 表1 - 1 鄂尔多斯盆地延长组湖盆演化与凝灰岩对应关系表 湖盆演 组段油层段凝灰岩竹置 化阶段 t 3 y 5 长1k 9 萎缩消 长2k 7 、k 3 t 3 - y 4 亡阶段 延 长3k 6 长4 + 5稳定发k 5 欧 长6展阶段k 2 、k 3 、k 4 t 3 y 3 长7 全盛阶段 k 1 、 组 长8 t 3 一y 2 湖盆形 长9 成阶段 t 3 y l 长1 0 ( 据长庆油田彭荣华郑承光修改1 9 8 6 ) 照盆地演化的阶段，可以分为血个阶段( 表1 1 ) ，自下而上分为：t 3 y l 、t 3 y 2 、 t 3 y 3 、t 3 y 4 、t 3 y 5 。对延长组的地层按照油层来划分，可以分为9 个油层段， 自下而上分别称为：长l 、长2 、长3 、长4 + 5 、长6 、长7 、长8 、长9 、长1 0 ， 其对应关系见表1 1 。 一、延长组地层特点 t 3 y l 是延长组的第一段沉积，以河流、三角洲以及部分浅湖相沉积为主， 发育厚层、块状细粒至粗粒长石砂岩为主，南厚北薄( 直至缺失) ，南细北粗。 本段砂岩富含长石，沸石胶结，普遍见麻斑状结构，孢粉组合特征是以孢子含量 占绝对优势( 达6 0 一7 0 ) ，尤以三缝孢为主。本段岩性、岩矿、电性特征明显， 是井下地层对比的重要标志层之一。在陇东地区常见含油显示，在马家滩油田是 主要采油层之一。 t 3 y 2 与t 3 y l 段相比，沉积范围大幅度扩展，总的特点是北东粗、薄( 以至 尖灭) ，西南细厚，是一套以湖相为主的黑色页岩沉积。上部相对较粗，故在陇 东地区成为重要的储油层( 长8 、长9 ) 。盆地东部下部还出现紫色层，除盆地边 缘外，在盆地南部广泛发育着黑色页岩及油页岩。这些黑色页岩以及油页岩井段， 恰恰在电性上表现为高阻层，在俞地东部佳县河以北到窟野河地区，这段油页岩 分布稳定，习称“李家畔页岩”。盆地北部以及南部周边地区，黑色页岩或油页 岩为砂质页岩、泥质粉砂岩所替代，电性高阻层消失。本段地层北部厚度在1 0 0 m 左右，南部在2 0 0 m 左右。 本段是延长组重要的生油层之 。中下部泥岩段划为长9 油层段，上部砂岩 相对集中段划为长8 油层段，陇东以及灵盐定地区常见含油，也是该区的主要产 油层之一。 本段在岩矿组合上是区域对比的标志层，自长9 下部开始出现高绿帘石，商 榍石组合段，至长8 出现含喷发岩碎屑的高石榴子石段，特征明显而突出，是区 域微观对比的主要依据。 第三段( t 2 ；y 3 ) 盆地广大地区均有出露和保存，仍然表现为南厚北薄，南细北粗，是一套砂 泥岩互层，在盆地南部顶底均以厚层黑色泥岩为主，尤以底部最为发育，呈油页 岩或碳质页岩，俗称“张家滩页岩。它是区域对比的标志层。砂岩主要集中在中 部，含黄铁矿、方磷石化石。盆地西南油水河一带，t 3 y 3 与t 3 y 4 为套黄绿、 灰绿色砂岩沉积，两者不好区别；平凉二道沟带为一套紫红色、灰紫色砾岩夹 紫红色砂岩条带，习称“崆峒山砾岩”。 t 3 y 3 的电性特征，视电阻率呈梳状，底部油页岩或碳质页岩常呈薄一厚层 状高阻段( 长7 ) ，是对比主要标志；自然电位偏负，在砂岩发育段，常呈倒三 脚形偏负特征( 如长6 ) 。长6 、长4 + 5 是本区的主要采油层，也是熏要的勘探目 标层。 本段地层在笳地北部厚度1 2 0 m 左右，往南逐渐加厚达到3 0 0 4 0 0 r n 。 本段岩矿特征为高阻凝灰岩以及稳定矿物含量段，底部长7 为高阻段、高自 然伽玛油页岩，其中夹多层凝灰岩，特征明显而突出。轻矿物中石英含量高于长 石( 石英 5 0 ，长石 3 5 、 电气石 3 0 ) ，胶结物中由单一方解石胶结变为自云石、方解石胶结。 第四段( t 3 y 4 ) 除在盆地南部边缘及西南部遭受剥蚀或缺失外，全盆地均有出露和保存。 本段岩性较单一，全盆地基本一致，主要为浅色、灰绿色中一细粒砂岩夹灰 黑色、兰灰色粉砂质泥岩，砂岩呈巨厚块状，具微细层理，泥质、灰质胶结，厚 度在6 0 - - 2 5 0 m 左右。 本段仍然是北粗南细，华池一庆阳一带沉积最细，夹层增多。砂层发育区可 划分为长2 、k3 油层段。长2 油田在安塞、永坪、吴旗、一卜寺湾。长3 油田在 南梁。 本段电性特征明显，自然电位偏负呈箱状或指状，视电阻率呈稀齿状。砂岩 大段出现。 第五段( t 3 y 5 ) 由于遭受抬升剥蚀，第五段在盆地北部、西部、南部均遭受不同程度的剥蚀， 尤以盆地南部剥蚀程度最强，在马坊一姬塬一庆阳一正宁一马栏一线全部被剥 蚀；在庆阳、华池仅在“局部残丘”上有所保存。 盆地东部清涧河、大理河保存较全，可以细分为四段：下部为含煤的砂泥岩 构成的韵律层，富含植物化石厚度在1 1 7 m ；中部为浅灰色中厚层粉一细砂岩与 深灰色泥页岩互层，夹薄煤层及泥灰岩。常含多种动物化石，厚度9 9 m ；上部为 浅灰色块状硬质长石砂岩与可采煤层的黑灰色一灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂 岩，中夹灰色粉细砂岩，厚8 2 m ；顶部为砂、页岩互层夹油页岩，发现鱼类等节 肢动物化石，厚8 0 m 。 t 3 y 5 下部砂岩较集中部位常含油，在直罗，城华地区含油较好，命名为长 1 油层段。 电性特征：砂岩部分自然电位偏负，厚层者常呈箱状、薄层者呈梳状。盆地 南部有残余地层的残余厚度在2 0 - - 2 3 0 m 。 二、延长组地层对比的主要标志层 通过对安塞地区1 7 3 口井长7 一长1 地层岩性、电性特征的反复认识，总结、 识别出9 个标志层，从下自上分别命名为k 1 、k 2 、k 3 、k 4 、k 5 、k 6 、k 7 、k 8 、 k 9 。其中k 1 、k 2 、k 3 、k 4 、k 5 、k 6 、k 9 为全区主要标志层( 表1 1 ) ，分布 稳定，出现的几率达到1 0 0 。k 7 、k 8 不甚稳定，但是可以作为对比的辅助标 志层。 ( 1 ) 第一标志层( k 1 ) ：位于长7 油层段中部，厚度4 - 5 m ，电性表现为高 声波时差( 3 2 0 3 7 0 微秒米) ，高伽玛值，中低电阻，声波时差曲线形态呈梯形。 井径曲线特征不明显。岩性特征据塞1 8 井取芯资料证实为褐色、暗灰色泥岩、 凝灰岩、凝灰质泥岩。质纯、性软，具滑感及水平层理。此标志层在整个安塞地 区分布极为稳定。可以作为剖面对比的基准面与构造制图标准层。 ( 2 ) 第二标志层( k 2 ) ：位于长7 顶部。其顶为长6 油层组与长7 油层组 分界。厚度在l m 左右。电性特征表现为：低电阻、特低感应、高声波时差与大 井径、高伽玛值。此标志层在安塞表现为一个标志层组，即由厚度在l m 左右、 间距3 - 6 m ，电性相同的凝灰岩或凝狄质泥岩组成。此标志层组的厚度在18 m 左 右。岩性特征据取芯资料证实在棕灰色、微带黄色水平层理凝灰岩或凝灰质泥岩。 ( 3 ) 第三标志层( k 3 ) ：位于长6 油层组中、下部，其顶为长6 3 与长6 2 的 分界。距长7 顶( k 2 ) 3 0 3 5 m 。是控制长6 下部的重要标志层。该层厚度在l m 左右。电性特征为低电阻、特低感应、尖刀状高声波时差、大井径、高伽玛值。 曲线对应关系很好，极易辨识。其岩性为灰黄色凝灰岩。此标志层组的四层凝狄 岩中，除最顶部一层稳定无变化外，其余皆不稳定。因顶部一层全区稳定，出现 1 4 率在1 0 0 ，所以可以作为对比的主要标志层。 ( 4 ) 第四标志层( k 4 ) ：位于长6 地层顶部。其顶为长4 + 5 与长6 分界线。 上距k 5 标志层4 5 m 左右，下距k 4 标志层约8 0 m ，是控制长6 1 油层组的重要标 志层。厚度在l m 左右，声波时差与自然伽玛值高，大井径。有时具有双峰，呈 燕尾状。岩性为黑灰色的凝灰质泥岩。 ( 5 ) 第五标志层( k 5 ) ：位于长4 + 5 地层中部，是准确控制长4 + 5 中部及 长6 顶的重要标志层。其顶为长4 + 5 1 与长4 + 5 2 分界。厚度小于i r a 。电性特征 为：尖刀状低电阻、低感应、高声波时差、大井径高伽玛值。岩性为薄层黑色凝 灰质泥岩。常由4 层出现，但是只有最上面一层表现为大井径，其余井径变化不 明显。此四层泥岩声波时差和自然伽玛曲线形态组成锯齿状厚度在6 m 左右，特 征明显，容易辩认，全区分布稳定。 ( 6 ) 第六标志层( k 6 ) ：位于长4 + 5 顶部，是长3 与长4 + 5 的分界。电性 及岩性与k 5 标志层相似。它也是由4 个薄层凝灰质泥岩组成似锯齿状的声波时 差和自然伽玛曲线形态。锯齿段厚度在6 - 7 m 。k 5 与k 6 的区别是出现的层位高 低不同。k 5 标志层高于k 4 标志层4 5 4 8 m ，k 6 标志层高于k 4 标志层9 0 9 5 m 。 k 6 可以作为长3 地层对比的标志层。 ( 7 ) 第七标志层( k 7 ) ：位于长3 上部，距长2 底3 5 4 0 m 。为控制长2 底 界之辅助标志层。局部发生变化，通过对比1 7 3 口井，该层出现的比例在9 0 ， 该层厚度在o 8 m 左右声波时差高，呈尖刀状。自然伽玛值也高。感应与井径曲 线特征不明显。岩性为暗色凝灰质泥岩。 ( 8 ) 第一标志层( k 8 ) ：位于长2 2 中部，距长2 1 底部2 0 m 左右，是控制长 2 中部和长2 1 分层的辅助标志层。该层厚度在0 6 0 8 m 。岩性为暗色凝扶质泥 岩。电性特征为低电阻、低感应、高声波时差与大井径、高自然伽玛值。横向有 变化，其出现的比例在7 0 左右。 ( 9 ) 第九标志层( k 9 ) ：位于长2 项，是长l 与长2 的地层分界，特征明 显，分布稳定，是整个延长组区域地层对比的主要标志层之一，其厚度在l m 左 右。电性特征为低电阻、特低感应、尖刀状高声波时差与大井径、高伽玛值。岩 性为凝灰岩。有时会连续出现2 - 3 层薄泥岩，其中以井径最大的为k 9 标志层。 三延长组各油段地层特征 延长组沉积时随湖盆演化，盆地内总体沉积了一套灰绿色、灰色中厚层粉细 砂岩、粉砂岩和深灰色，灰黑色泥岩地层，下部以河流中、粗砂岩沉积为主，中 部为一套湖泊三角洲为主砂泥互层沉积，上部为河流相砂泥岩沉积。总体北粗 南细，厚度北薄南厚，厚度8 0 0 - - 1 5 0 0 m 左右，最厚地层在盆地硒南边缘的、衲水河 剖面为1 5 0 0 m 。岩性旱明显的韵律变化，并发育多期旋回性，这些变化在区域上 有较强的可对比性，依据延长组中凝灰岩、页岩、炭质泥岩或煤线等标志及其在 测井曲线上的变化特征将延长组自上而下细分为十个油层组。进步根据次一级 沉积旋回和标志层将长8 、长7 、长6 、长4 + 5 、氏3 和长2 分别划分为长。2 、长 。1 、长，3 、长，2 、长，1 、长。、长。2 、氏。1 、长4 1 5 2 、长4 5 1 、长。3 、长。2 、长。1 、长。3 、 长。2 、长。1 等更次一级的含油层段( 表i 一2 ) 。各油层组和含油层段的岩性特征 是： 长1 0 油层组，主要为一套河流相灰绿色、肉红色厚层状中、粗长石砂岩夹 深灰色泥岩。砂岩中富含浊沸石和方解石胶结物，表面呈不均匀的斑点状，似花 岗斑岩状。厚度一般2 5 0 r - 3 5 0 m 。 长9 油层组，盆地边缘下段为一套厚层状中细粒长石砂岩夹灰绿色一深灰色 泥岩，上段为深灰色泥岩、碳质泥岩夹油页岩夹薄层粉细砂岩，或者二者不等厚 互层，盆地西部和东南部的沉积凹陷中主要发商有厚层黑色碳质泥岩央油页岩， 代表剖面有李家畔页岩、黄龙页岩等。 长8 油层组，盆地绝大部分区域由上、下两套巨厚层河流相和三角洲平原亚 相浅灰色灰质中砂岩细砂岩韵律层组成，层理构造发育，中间夹薄层泥岩以及 暗色泥岩。在盆地两南部沉降中心，为厚层泥岩与薄层砂岩互层。在盆地东部子 长、延川等地的河道砂岩中有大量泥砾。 长7 油层组，是湖盆发展演化的鼎盛时期，全区湖水伸展范围最大，以浅湖 一深湖相沉积为主，舆型岩性有灰黑色泥页岩、油页岩( 俗称“张家滩页岩”) ， 属于延长组的主要生油岩系，区域对比性强，根据标志层和岩性变化规律可将长 7 油层组分为长t 3 、长，2 、长，。三个韵律层，盆地东北部表现的最为清晰，其中 牛油岩系主要位于长7 油层组的中上部。 长6 油层组，在盆地演化中是沉积物充填高峰期之，无论瓮地东北的三角 洲，或者盆地西南的水下扇浊流，均为强进积建设期，自下而上町以分为长。3 、 长。2 、长。1 三个沉积旋回序列，每个旋回由砂岩、粉砂岩以及泥岩组成，其中以 长。1 三角洲前缘厚层砂体最为发育。 长4 + 5 油层组，分长。2 和长。1 两段，划分标志层的电性特征为高声波时差、 高自然伽玛、高自然电位、低密度、低电阻率及尖刀状扩径。其声波时差、自然 表1 2 延& 组地层简表 系统组段油组小层厚度( m )岩性特征 侏下 富县组 0 1 5 0 浅灰色厚层块状石英砂岩、细砾岩夹紫 罗统 红色泥岩 五段 长l 7 0 9 0 浅灰色细砂岩、灰绿色泥岩，炭质页岩 t 3 y 5及煤层 2 1 灰绿色厚层中、细砂岩、灰色泥岩，炭 延 长2 2 2 1 2 5 一1 4 0 质泥岩煤线砂岩