运用沉积学方法进行定量岩相古地理重建.doc

运用沉积学方法进行定量岩相古地理重建1前言岩相古地理研究是重建地质历史中海陆分布、构造背景、盆地配置和沉积演化的重要途径和手段，重塑盆地在全球古地理中的具体位置、恢复沉积作用与成矿过程的关系，对于资源远景预测评价和勘探开发实践具有十分重要的意义。古地理学的理论发展和相关的技术进步为推动油气资源勘探开发起到了不可替代的作用，含油气盆地的油气勘探表明，岩相古地理控制了油气成藏的基本要素组合和油气资源的分布，地层和岩性圈闭的发育和分布受控于古地理条件的改变。本文主要介绍运用沉积学的理论和方法进行定量岩相古地理的重建，并在此基础上结合鄂尔多斯地区的实例进一步阐述岩相古地理恢复的步骤和过程。2岩相古地理重建所需的因素运用沉积学理论和统计分析法定量恢复陆源碎屑沉积盆地的岩相古地理条件，所包括的方面较多。在陆源碎屑沉积为主的含油气盆地，岩相古地理条件恢复包括沉积物来源、水体深度及古地形、水动力条件、古气候和水介质物化条件等方面的分析。2.1沉积物来源分析物源分析的主要任务是确定物源方向、侵蚀区或母岩区位置、搬运距离及母岩性质，最终应落实解决砂层和砂体的分布规律。2.1.1砂砾岩的成分及其分布查明砂砾岩的粒度、成分、厚度及其百分含量变化，是确定物源方向的基本手段。砾岩主要分布在盆地边缘，接近于物源区，砾石成分可直接反映物源区母岩成分，根据砾石排列规律可恢复搬运介质类型和水流方向。盆地边缘靠近主要物源区砂岩最发育，向盆地内部变薄减少。砂岩中碎屑组分及其含量变化的研究具有重要意义。砂岩中含量其中最多的是石英，次为长石，统计和分析长石和石英的含量变化，对恢复物源方向有一定作用。综合应用砂岩中的各种组分，编制砂岩类型分区图，有助于恢复母岩性质及物源方向。近母岩区长石和岩屑增加，石英相对减少，为岩屑砂岩和长石砂岩类，向盆内渐过渡为石英砂岩类，明显的变化方向即为物源方向。根据石英的包裹体、消光类型、形态和多晶现象等标志来综合推断其来源，是一个重要途径。对于长石来说，在酸性火山岩中的长石主要是透长石；酸性侵入岩中为正长石和微斜长石；条纹长石说明缓慢冷凝过程，是侵入岩的特征。阴极发光法对于人们认识碎屑石英的来源及母岩性质又进了一步，在解决粒度细、以石英颗粒为主的粉细砂岩或含粉细砂级石英颗粒较少的砂质碳酸盐岩类的物质来源问题上有其独到的优势。2.1.2碎屑重矿物组合及其分布利用碎屑重矿物组合及其含量变化，追溯物源及其母岩已被广泛应用。特别是电气石和锆石在各时代砂岩中均有分布，能够提供母岩和物源方向的资料。还有ZTR指数，即锆石、电气石、金红石的总数，可作为重矿物组合成熟度的一个度量。稳定重矿物抗风化能力强，分布广，远离母岩区含量相对升高；不稳定重矿物抗风化能力弱，分布不广，远离母岩区含量相对减少。通过分析稳定和不稳定组分在平面上的分布和变化，进而恢复物源方向和母岩性质，还可以搞清各河流沉积体系的分布范围、扩散方向。利用碎屑重矿物中的稳定组分与不稳定组分的含量比值（稳定系数）变化规律查明物源、明确古地理条件，比用单一矿物含量变化的效果更好些。稳定系数从盆地边缘至盆内由小变大。风化不彻底的快速堆积区，稳定系数较小；反之，则比较大。一般海相沉积比陆相沉积古地理系数大。2.1.3物源的综合分析及物源综合图的编制根据资料完善程度，将物源类型分为以下三种类型：（1）主要物源：几种资料符合程度好，影响范围大，持续时间久；（2）次要物源：几种资料基本符合，少数不甚一致，影响范围小，持续时间较短；（3）推测物源：几种资料符合差或资料不足，或根据不足。最终选择样品多、分布广、能说明问题、有代表性的几种主要资料叠加后编制出物源综合图。2.2水动力条件分析古水动力条件系指沉积时期的波浪和水体的运动状况，此项研究是重建古地理的重要内容和有效手段之一。2.2.1根据定向构造不同类型的交错层理可以用来测量古水流方向。只有一个优选方向系单向水流所致，有两个优选方向系有周期性变化所致。波浪的情况较为复杂，震荡波痕的走向大致与岸线一致；不对称波痕与水流方向垂直，其倾斜方向与水流一致。一般认为浊流成因的底面印模构造（沟模、槽模等）在区域上是稳定的。槽模不仅能指示古水流方向，而且说明它是浊流冲刷侵蚀作用形成的。泥岩中的长形碳化植物茎或叶的碎屑，沿层面密集定向分布，这也是定向古水流所致。利用砾石优选方位分析古水流已取得较好效果。在砂岩中用定向薄片测定长形砂粒的定向性，亦可用来推断水流方向。2.2.2根据结构及成分变化利用碎屑的粒度、圆度、球度和成分变化恢复古水动力条件，通常与物源分析是同时进行的。利用这方面资料恢复古水力系统的一般规律是：碎屑颗粒粒度随搬运距离加大而变小，圆度随搬运距离增加而增大。碎屑组分（尤其是重矿物组分）的分散晕不仅有溯源价值，而且也是恢复古水流方向的标志。2.2.3根据孢粉资料孢粉含量变化可作为搬运距离的标志。孢粉带入水盆的主要营力是流水和风，河口处孢粉浓度大，无河口的沿岸地区则很低。同种孢粉等值线与沉积走向一致，其含量递减方向即为古斜坡方向。这种方法对于缺乏水流标志的泥质沉积物通常更有意义。2.2.4根据厚度变化一般情况下，地层厚度变化是沉降幅度的指标，与古水流方向关系不甚密切，但是碎屑岩单层厚度的变化往往与粒度的变化相一致，而有指示古水流意义。我国一些中新生代沉积盆地砂层等厚线变化一般都能反映古河流体系的范围和主要扩散方向。2.2.5编制水流体系图编制古水流图主要应用重矿物组分、轻矿物组分、标志特征、粒度参数等，结合微量元素、有机碳、还原硫、三价铁等资料。虽然古水流的局部变化是复杂的，但从总体来看又是有规律可循的。由于构造运动的继承性，古斜坡或古水系也有一定的稳定性和继承性。2.3水体深度和古地形分析2.3.1根据沉积物的分布规律湖盆正常沉积情况下，粗碎屑为浅水沉积，粘土质主要为较深和深水区沉积；由浅水至深水，砂砾沉积减少，粘土质沉积递增。另外一些自生矿物都主要是较浅水的沉积矿物，如海绿石、结核状磷矿、鲕状赤铁矿、铝土矿等。2.3.2根据岩石的构造特征沉积构造是反映水体深度及机械性质的良好标志。概括起来，盆地的深水、较深水区主要形成微细水平层理，连续韵律发育；深湖浊积岩具有复理石构造，槽模、沟模是它的沉积标志；浅水地区层理类型多样，间断韵律发育，波痕、搅混构造以及侵蚀冲刷现象均较发育；干裂、雨痕、细流痕等层面构造主要是滨海（湖）相的标志。2.3.3根据古生物标志缺少遗体化石的砂泥岩为主地层，应用遗迹化石，如潜穴、足迹、爬痕，以及其他生物扰动构造，对确定古湖盆地的相对深度效果是良好的。2.3.4根据地层的厚度变化根据沉降补偿原理，以地层厚度（如为残厚要进行恢复）变化反映湖底沉降幅度和古地形的基本轮廓，以黑色泥岩百分含量变化反映水体的相对深度，也间接定性地表示古地形起伏状况，其结果是划分沉积相的基本依据。当然这种分析方法主要适用于沉降与补偿较为适应的沉积盆地。2.3.5根据地层的接触关系古地形低凹处，多为深水区，一般为连续沉积，地层间为整合接触。古地形隆起部位带水浅，常处于波基面之上，易遭受水下冲刷，地层间出现冲刷面或沉积相不连续，地震剖面中出现局部不整合接触，也往往反映盆地内地形起伏，或有古隆起存在。2.3.6古地形与相特征我国中新生代盆地的古地形与沉积相特征，具有如下三种关系：（1）湖盆结构较对称、古地形较平坦者，岩性由滨湖至深水区由粗变细规律明显，相带呈环状，且较对称，沉积中心与沉降中心较一致，多位于湖盆中央。（2）湖盆结构不甚对称、古地形不对称，亦不甚平坦者，岩性粗细和相带变化突然，水体深浅变化明显。（3）盆地内部的古隆起，及以由盆地边缘向内延伸的古隆起附近，由于水下冲刷及机械分异作用，在深水及较深水相带中可出现岩性较粗的浅水相沉积。湖盆结构复杂，古地形变化大，湖底切割较甚，岩性和岩相类型多样，相带间界限明显；反之，湖盆结构简单，古地形较平缓，沉积物及相类型简单，相带之间也是过渡的。2.4古气候分析2.4.1根据岩性特征特殊岩石类型，如冰碛岩、冰川纹泥是寒冷气候标志，蒸发岩是干旱气候产物，煤系地层是温暖潮湿气候标志等。盐类假晶、干裂、雨痕等一般是干燥气候标志，风棱石、沙漠漆、霜面等是沙漠干燥气候标志。盆地气候分析适宜采用综合标志划分气候类型。以暗色碎屑岩为主，煤层及碳质泥、页岩广泛发育，粘土矿物以高岭石为主，大量出现菱铁矿、铝土矿及沉积锰矿等，是潮湿气候的标志；剖面中有煤层、煤线，粘土矿物多为高岭石，红色岩层缺乏或较少，是半潮湿气候的标志；沉积岩系中既不含石膏、石盐，又不含煤层、菱铁矿，粘土矿物以水云母、蒙脱石为主，红色岩层较为广泛，是半干燥气候类型标志；边缘相带为红色沉积，向盆地内过渡为蒸发岩为主的沉积类型，是干燥气候标志。2.4.2根据古生物及古生态陆生植物群的分带性和分区性更为显著，应用抱子花粉再造古地理和恢复古气候是卓有成效的。剖面中旱生植物和喜湿水生植物各类孢粉百分含量的变化，可较好地反映古气候演变规律。平面上由盆地边缘至内部，喜干植物的孢粉减少，水生喜湿的孢粉增加，围绕盆地呈环状分布。2.4.3根据碳、氧稳定同位素利用海水中氧的含量变化，判断各时期古水盆的绝对温度，是一种行之有效的方法。利用碳、氧同位素综合判断水体盐度的公式是：Z=2.048（13C+50）+0.48（18O+50）当Z120时，为海相石灰岩；当Z120时，为淡水石灰岩。2.4.4根据黄土及湖泊沉积根据对第四纪冰川的研究，用古地磁确定时间，用孢粉恢复气候变化，尤以用湖泊纹层状淤泥沉积物所获效果最好。黄土剖面中许多风化层为间冰期产物，黄土层为冰期产物。由于用古地磁定时的准确性，解决气象周期是有效的。2.5水介质物化条件分析水盆中介质的物化条件包括氧化还原电位（Eh值）、氢离子浓度（pH值）和含盐度等。这些指标不同程度地影响有机质的保存和油气生成，也直接控制水体溶解物质的化学沉积分异作用及沉积矿产的形成。2.5.1确定还原程度的标志常用的标志是含铁自生矿物，由氧化环境至还原环境依次为：褐铁矿赤铁矿海绿石鲕绿泥石菱铁矿白铁矿和黄铁矿。含铁矿物分散在岩石中主要显现在颜色上，尤以粘土岩的颜色判断还原程度更为直接。在湖泊沉积中，水体由浅变深，依次为氧化相弱还原相还原相。2.5.2确定碱度的标志酸碱度的划分主要根据水介质中氢离子浓度：pH7为酸性介质，pH7为中性介质，pH7为碱性介质。直接标志是根据常见指示矿物，如碳酸盐矿物、含铁矿物和粘土矿物等。2.5.3古盐度的确定利用碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、卤化物，以及粘土矿物是恢复古湖泊含盐度的主要手段，其次是微体化石，碳、氧同位素等。3岩相古地理重建的方法3.1应用沉积学理论进行定量岩相古地理重建的实质上述详细讨论了岩相古地理重建的主要因素，通过分析这些单因素，能做出相应的单因素图件来。所谓的单因素主要是指某沉积层段的厚度、岩石类型、结构构造、矿物成分、化学成分、化石及其生态组合等。单因素能独立地反映某地区、某地质时期、某沉积层段沉积环境某些特征的因素，它的有无或含量的多少均可独立地反映该地区、该层段沉积环境的某些特征，如沉积环境水体的深浅、能量大小、性质等。然而单因素分析，往往有其局限性，为了更全面准确的进行岩相古地理的重建，需要综合考虑各种单因素来进行岩相古地理条件的分析，即运用单因素分析多因素综合作图法。这一方法论的核心是定量，即以各剖面的定量单因素资料为基础，从各单因素图的分析入手，再通过各单因素图的叠加和综合分析判断，最后作出定量的岩相古地理图。在这种岩相古地理图中，各古地理单元的确定都有确切的定量资料和单因素图为依据。因此，这种岩相古地理图就不再是示意性的或定性的，而是定量的。这一方法论的实质，是先从不同的侧面对某一事物进行剖析和认识，先逐一地分析和认识某事物的一些侧面，能反映其本质的一些侧面；然后，再综合这些侧面的认识，全面分析判断，从而达到认识事物的总体的目的。3.2定量岩相古地理恢复的步骤单因素分析多因素综合作图可分三个步骤：第一，是对各剖面尤其是各基干剖面进行认真的地层学和定量岩石学研究，取得各种第一手的定性和定量资料，尤其是定量资料，了解各剖面各沉积层段的沉积环境特征。第二，在已取得的各剖面的定量资料中，按要求的作图单位，选择出那些能独立地反映其沉积环境特征的因素，即单因素；并把全区各剖面各作图单位的各种单因素的百分含量都统计出来，作出各种相应的单因素图，主要是等值线图。这些单因素图可以从不同的侧面定量地反映该地区该沉积层段的沉积环境。这就是单因素分析。第三，把这些定量的单因素图叠加起来，并结合该地区该沉积层段的其他定量和定性资料，去粗取精，去伪存真，全面分析，综合判断，即可编制出该地区该沉积层段的定量岩相古地理图。这就是多因素综合作图。3.3野外及室内主要工作编图首先要有完备而可靠的第一手素材，即相标志。相标志是指能反映沉积相的一些标志，它是相分析及岩相古地理研究的基础。相标志可以归纳为三种主要类型：岩性标志、古生物标志、地球化学标志。3.3.1岩性标志1）岩石的颜色颜色是沉积岩最直观、最醒目的标志，岩石的颜色分为原生色还是次生色。原生色代表沉积成岩时的沉积环境，次生色形成于沉积成岩后，因氧化作用或深部油气作用影响而形成的氧化色或原岩的褪色现象。在野外，一般根据如下原则判别岩石的原生色或次生色：原生色色调均匀，分布范围较广；次生色常呈黄褐色、褐黄色，色调不均匀，分布范围局限，常保留原岩颜色的残留斑点。2）岩石类型及其组合野外工作时大致确定岩石的物质成分、粒度大小、颗粒分选性及磨圆度等。与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅质岩、蒸发岩和红色岩层等具有一定的指相性。另外特定环境中形成的岩石（如浊积岩等）具有良好的指相性。此外，对于特殊的岩类及标型矿物应予以注意，如石膏、菱铁矿等。在上述描述基础上给岩石初步定名。3）层理类型及沉积构造区别所见的层理类型是属于高能水动力条件下产生的层理类型，还是低能水动力条件下产生的层理类型。前者如大型槽状交错层理、板状交错层理及平行层理等；后者如波纹层理、水平层理等。也要注意同生变形构造，如泄水构造、枕状构造等。4）沉积韵律及接触关系沉积剖面上各种成因标志有规律的重复出现，即为沉积作用的韵律性或旋回性。沉积韵律反映沉积作用的周期性变化，是地壳构造变动的结果。陆相地层中存在3种沉积韵律：（1）正韵律，该韵律存在于湖相较平静的水流状态下，剖面上粒度呈现自下而上为粗细细粗的变化（图1-a）。（2）半韵律，常见于河道砂体中，每个韵律剖面上为下粗上细，且单个韵律发育不全，两韵律间为冲刷接触关系（图1-b）。（3）反韵律，常见于三角洲相，剖面上粒度变化为下细上粗（图1-c）。1泥岩 2粉沙岩 3砂岩 4含砾砂岩 5砾岩 6冲刷面图1 陆相地层中的3种沉积韵律示意图5）砂体形态及其空间展布砂体是沉积相研究的主要对象和沉积实体，因而要研究砂体的空间展布，包括砂体厚度、规模、形态及其在纵向、横向的变化。由于砂体内常是砂岩与泥岩互层产出，因而砂体中砂泥比值的收集与分析判断十分重要，是沉积相划分的重要依据，如辫状河砂/泥比常1，曲流河砂/泥比常1。6）岩石物质组分的野外观察描述除采集样品进行室内鉴定外，野外要对岩石的某些物质组分进行必要的资料收集，如描述有机质形态，有机质在岩石及剖面中的百分含量；黄铁矿等硫化物的含量多少，有无晶形、氧化程度等。7）各类测井资料的综合利用分析电测曲线的幅度及其形态特征是地下岩性特征及其组合的反映，不仅能作为地层划分和对比的标志，也可以用于相分析方面。利用电测曲线解释沉积相主要是用自然电位曲线，电阻率曲线只起辅助作用。用高分辨率的倾角测井和反映沉积构造的处理方法所得到的倾角矢量图可划分砂岩中的层理构造。3.3.2古生物标志在不同的沉积环境中都有与环境物理化学因素相适应的生物组合、生态特征，并随着环境条件的改变而不断变化和更替。所以生物组合和生态特征是判别沉积环境的重要标志。3.3.3地球化学标志鉴于海水与淡水中溶解的盐度差异很大的特点，故常用岩石中易溶组分、难容组分、粘土质点吸附阳离子的成分等，来确定盆地的古盐度。微量元素常用作指相标志的，主要是粘土沉积物中的微量元素。稳定同位素，常用的有16O、18O、12C、13C、34S/32S、30Si/28Si等，海水中18O和13C比淡水中要多。有机成分也可作为一种沉积环境的确定标志，如异戊间二烯中的植烷和姥鲛烷可作海相或陆相的标志。沉积岩及石油中卟啉分子量的窄范围湖相。沉积岩及石油中卟啉分子量的宽范围海相。4鄂尔多斯盆地东部山西组岩相古地理分析4.1研究区概况鄂尔多斯是指贺兰山以东、吕梁山以西、阴山以南、秦岭以北的地区，包括甘肃的东部、宁夏的大部、陕西的中部和北部、内蒙古的西部和山西的西部，面积约32万km2。鄂尔多斯地区位于华北地台的西部，是华北地台的一部分。鄂尔多斯盆地是我国一个大型内陆含油气沉积盆地和中生代最大的含煤盆地。二叠系山西组作为盆地重要的含油气层位，对它的研究和分析具有十分重要的勘探意义。山西组主要出露于鄂尔多斯的周缘地区，本区的山西组总厚度变化在60120m之间，在盆地北部一般厚8090m，东北部厚度在100m左右，最大厚度出现于子洲龙镇一带，而盆地东缘的吕梁山区的近地表部分，即府谷柳林一带，一般山西组总厚度仅6080m，而晋中、晋东地区厚度又增加到90m左右，这种区域性的变化，主要是与区域构造环境有关的。吕梁山区山西组的厚度锐减，充分证明在晚古生代，近南北向的吕梁隆起己经出现，并影响到山西组的沉积厚度。山1段和山2段的厚度也有所不同，山1段一般厚3550m，山2段一般厚6070m，前者以曲流河为主，后者以辫状河为主。从晚古生代以来，鄂尔多斯盆地一直保持陆内坳陷环境，沉积了巨厚的中新生陆相地层，包括山西组在内的晚古生代地层大都深埋于地下，仅盆地周缘地区出露地表。其中以东缘的吕梁山区及晋中地区出露最好，成为华北及鄂尔多斯地区晚古生代地层研究的重要基地。4.2相标志的确定4.2.1沉积学标志确定沉积体系的沉积学标志包括了沉积岩的全部特征，诸如岩石的颜色、成分、岩石类型组合、结构、沉积构造、粒度分析、剖面结构等，这些特征是反映沉积环境的重要标志。1)岩石类型标志研究区山西组，主要由陆源碎屑岩、煤层组成，碎屑岩包括各类粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩、含砾粗砂岩及深灰、暗灰色泥岩。总体上讲，研究层段的岩石类型多样，但不同沉积体系内的岩石类型及其组合特征不同。2)沉积构造标志在沉积过程中，由于环境和水动力条件的变化而形成不同类型的沉积构造，主要见有水平层理、沙纹层理、平行层理、交错层理、冲刷面、粒序层理、潮汐层理等，它们是识别沉积相和微相的重要标志。3)粒度特征粒度特征是判别沉积微相的重要标志，即通过对研究区不同层位砂岩的粒度大小与分布特征如段式、斜率大小等的研究，来分析流动体制(浊流、牵引流)及分选程度等沉积特征，进而判断沉积环境。4)剖面结构特征不同环境具有各自特殊的水动力条件及变化特点，因之在剖面上表现出特定的岩性、结构、构造、生物学等组合顺序，形成特有的剖面结构特征，它是进行沉积体系和相分析的重要标志。在研究区钻井剖面分析中，由于岩芯和相标志资料收集的局限性，故剖面结构综合研究对沉积体系的识别划分的意义显得更大。4.2.2古生物学标志山西组在鄂尔多斯的大部份地区以陆相沉积为主，盛产植物化石，主要化石为著名的Neuropteris ovaatTaeniopteris maltinervisLabalannutaria sinensis组合，即李星学命名的中期华夏植物群A期。通过对野外露头剖面的观测，岩芯观察及室内薄片鉴定，研究区可做为沉积微相识别标志的古生物化石有:植物碎屑、类、棘皮类化石碎片及牙形类化石，它们广泛发育于研究区不同剖面不同层位中，它们的存在对于识别大的沉积环境具有重要意义。4.2.3地球物理测井相标志利用测井曲线进行地下沉积微相研究成为一种重要手段，这是因为在钻井过程中所获得的测井资料具有连续性，所以通过测井曲线的研究不仅可确定不同小层的沉积微相类型、特征，而且可以反映各类沉积微相在垂向上的变化规律，进而有助于识别沉积体系类型。在沉积微相研究中，对自然电位(SP)及自然伽玛G(R)测井曲线的研究主要考虑曲线的幅度、形态、顶、底接触关系，曲线的光滑度以及曲线形态的组合特征。通过上述特征的研究并结合取芯井段沉积微相研究，建立区内测井相标志，从而实现对未取芯井段及钻井各小层沉积微相的确定。对于本研究区来说，不同沉积微相其测井相特征不同，如前三角洲泥微相其自然电位曲线平直，分流河道微相自然电位呈钟形、箱形，曲线光滑或微齿状，上部渐变，下部突变。4.2.4地球化学标志地层中微量元素的分布、分配与其形成的环境密切相关，其中许多元素的赋存也不受成岩后生变化的影响，因此，某些微量元素的含量高低，尤其是某些相关元素的比值大小已成为判别沉积环境的良好标志。目前，在沉积环境研究中，应用最广的微量元素主要为Sr、Ba、Ga、Ru、B、K及相关的比值，它们不仅可以用于区分淡水和海水沉积物，而且可以用于测定古盐度和分析古气候，同时还可以判别沉积环境及其与海平面升降的关系。4.3沉积体系划分4.3.1冲积体系包括两个相带，即冲积扇和冲积平原。1）冲积扇冲积扇是由山前带或陡崖朝着邻近低地延伸的扇形沉积体，它常常是由携带大量沉积物的河流从狭窄山谷流出并注入到宽阔的山前冲积平原上而形成，一般根据组成岩石类型组合及其垂向变化特征可进一步划分为扇根、扇中、扇端亚相。山西组中冲积扇在盆地北部和研究区北部钻孔中有所显露，是研究区北部的主要沉积体系之一，主要发育扇中、扇端亚相。扇中：主要由片流及河道沉积所组成，岩性由砾质粗粒杂砂岩、砾质砂岩与砾岩间互组成，并见颗粒支撑的块状砾岩，砾石主要为24cm大小，磨圆度较好，系扇中片流沉积物。以块状层理为主，在相序上与扇端交替发育，构成多个向上变细的正旋回。扇端：主要由河道沉积构成，常见岩石类型为粗砂岩、砂岩夹细砾岩层，有时夹煤层。砂岩中大型板状层理、槽状层理发育。2）冲积平原沉积受研究区构造背景影响，研究区北部区山西组中由冲积扇向南，由于地形平缓，广泛发育冲积平原。根据岩石类型及其组合、剖面结构等特征，冲积平原上主要发育河道和河漫滩两个亚相，河道沉积又可分为两类河流体系辫状河和曲流河。由于河流类型的不同，直接影响了长期旋回的厚度，考虑到山1段和山2段的沉积剖面结构特征，结合山西组的沉积厚度变化和沉积体系演化，认为山1期河流以曲流河特征为主，山2期则以辫状河为主。a.辫状河沉积辫状河以河道较直、浅而宽、流量变动大、流速大、床砂载荷量大，河床不固定、心滩发育为特点，其主体为一套细砾岩、含砾粗砂岩或砾质粗砂岩夹细砂岩、砂质泥岩、粉砂岩所组成，根据剖面结构特征，进一步划分为河道亚相和河漫亚相。河道亚相：是河流经常充水的部位，包括接受粗屑物质沉积的河床空间，位于河床内主水流线内，水动力能量强。其沉积主要包括河床滞留沉积和心滩(或称为纵向沙坝)沉积。其中河床滞留沉积为一套中细砾岩，底面具明显的冲刷面。向上为河道心滩沉积的含砾粗砂岩、粗砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩，槽状交错层理极为发育，并见板状交错层理、平行层理等，总体显示向上变细的特征。河漫亚相：由于辫状河中河床均不固定，所以该亚相在辫状河沉积体系中极不发育，厚度薄，主要为一套砂质泥岩夹粉砂岩组成，见水平层理，且常为上覆河道亚相沉积所侵蚀。总之，区内辫状河流沉积体系以粗碎屑岩为主，砂岩与泥岩之比大，心滩发育为特征，在垂向沉积序列中虽然仍具“二元结构”，但二者发育极不对称，以河道亚相沉积占绝对优势为特点。b.曲流河沉积曲流河以河道弯曲、边滩、河漫滩发育为特征，主要包括河道滞留、边滩、天然堤、决口扇、洪泛平原等微相沉积。河床滞留沉积：主要由细砾岩、含砾粗砂岩所组成，砾石成分主要为石英岩砾、砂岩砾、泥岩砾，砾石具有定向排列，底部为冲刷面。边滩沉积：边滩是曲流河侧向迁移作用的产物，位于曲流河的凸岸。常由成分和结构成熟度较低的中一粗粒石英砂岩组成，砂岩中常发育大型板状交错层理、槽状层理、平行层理等，剖面结构具有明显的向上变细的正粒序特征。粒度分布特征在概率累积曲线上主要由跳跃总体和悬浮总体所组成，跳跃总体分为两个次总体，占累积含量6678%，悬浮总体占2234%，截点位于2.63.25之间，而且跳跃总体中较粗部分含量达60%，倾斜角78左右，较细部分含量约为30%，倾斜角50左右，反映出跳跃总体形成时水动力条件有一次较明显的先强后弱的变化过程。天然堤沉积：天然堤是指在高洪水期河水漫越河岸，湍流河水水位降低时河水携带来的大量悬浮物很快以片流方式沉积下来形成的由河道向外侧倾斜的长带形的脊形沉积物区，主要由薄层粉砂质细砂岩和泥质粉砂岩、泥岩互层，常见水平层理、沙纹层理等。决口扇沉积：是在高水位的洪水期，过量洪水冲决天然堤后，在靠平原一侧的斜坡区形成的小规模扇状堆积物。主要由薄层细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩组成，发育小型单向流水沙纹层理。平原沼泽沉积：洪泛滥平原沉积在平面上广泛分布于河道两侧，在垂向剖面上与天然堤、决口扇和河道沉积密切共生，岩性主要为灰黑色、深灰绿色和杂色粉砂质泥岩、泥岩，夹炭质页岩及煤层，具水平层理和沙纹层理。总之，曲流河沉积具有明显的“二元结构”特点，即由下部推移载荷形成的粗碎屑河床、边滩亚相沉积和上部悬移载荷形成的河漫滩亚相沉积构成。根据河床亚相与河漫亚相沉积厚度之比，可以在研究区内识别出两种类型的曲流河，即低弯度曲流河：河道亚相发育，而堤岸亚相相对不发育；中弯度曲流河：此类曲流河河道亚相与堤岸亚相沉积均较发育，二者厚度大致相等。从钻井岩心特征来看，从盆地北部向南，曲流河弯度逐渐减小，中弯度曲流河是研究区最常见的类型。4.3.2湖泊三角洲体系1）三角洲平原亚相三角洲平原亚相是三角洲沉积的水上部分，位于三角洲沉积层序的最上部，俗称顶积层。研究区内三角洲平原亚相见于众多钻井不同层段中，可识别出分流河道、天然堤、决口扇、沼泽和洪泛平原等微相。分流河道微相：分流河道沉积是三角洲平原的骨架砂体，主要由含砾粗砂岩、粗砂岩及中粒石英砂岩、岩屑砂岩所组成，砂岩的成分成熟度和结构成熟度都较低，砂岩中发育板状交错层理、板状斜层理、槽状交错层理、块状层理、平行层理等，砂岩底部无一例外的具有明显的底冲刷构造，冲刷面之上广泛见有冲刷泥砾，砂体本身具有明显的正粒序层理，粒度分布概率累积曲线为二段式，以发育跳跃总体为主，含量580%，斜率高，分选好，次为悬浮总体为2520%，滚动总体不发育。在测井曲线上表现为钟形或齿化钟形，反映了水流能量和物源供给减少条件下的沉积，即反映了水流强度由高流态向低流态的转变，显示了河流侵蚀作用的不断减弱。并且经常可以看到快速废弃复活的特征，具大规模交错层理的中粗粒砂岩，突然覆盖以极薄的具水平纹层的粉砂岩、粉砂质泥岩沉积，或者没有(可能被冲刷掉)，而且分流河道砂体往往多次反复叠加成一个厚砂体，构成复合正韵律，其总厚度远远大于河深，表明砂体横向迁移快、冲刷强烈、河道分布不稳定，分流河道具有网状河特点。因此，山西期研究区三角洲平原分流河道主要是辫状性质的分流河道；但在同一钻井或同一刹面的不同层位可以出现曲流河的特征。由于湖平面升降，物源区构造活动、吻源供给量的变化以及盆地沉降的影响，常常引起基准面的升降，导致三角洲平原分流河道沉积的可容纳空间的变化，从而导致分流河道发生阶段性的进积作泪和退积作用，形成不同类型的沉积层序。天然堤和决口扇微相：对于研究区来说，在三角洲平原亚相河道微相发育过程中，天然堤和决口扇沉积也极为发育，其中天然堤为灰色、灰绿色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩所组成，发育水平层理和沙纹层理，天然堤沉积在测井曲线上表现为低幅的平直或微齿化曲线。决口扇在区内广泛发育，主要为夹于灰色、灰绿色泥岩中的粉砂岩和细砂岩所组成。由于决口扇沉积是一种突发事件，且堆积于泛滥平原，因而其在测井曲线上为夹于低幅平直曲线上的指形或齿形曲线。洪泛平原平原沼泽微相：为分流河道间的局限环境沉积，它是由河水流入低洼处，植物繁茂形成的沼泽，主要由黑色泥岩、灰质泥岩及煤层组成，偶见纹层状粉砂岩，厚度小，缺乏明显