鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序地層特征及充填演化模式

陳林，陸永潮，邢鳳存，胡小輝，楊帥，王超

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鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序地層特征及充填演化模式

陳林1, 2，陸永潮1, 2，邢鳳存3，胡小輝1, 2，楊帥1, 2，王超1, 2

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢，430074；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院，湖北武漢，430074；3. 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都，610059)

通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組的地震資料解釋、巖石組合類(lèi)型、測(cè)井等資料的綜合分析，在延長(zhǎng)組內(nèi)共識(shí)別出5個(gè)層序界面，將延長(zhǎng)組劃分為1個(gè)一級(jí)層序(延長(zhǎng)組)、2個(gè)二級(jí)層序(長(zhǎng)10?長(zhǎng)7、長(zhǎng)6?長(zhǎng)1)、4個(gè)三級(jí)層序(長(zhǎng)10?長(zhǎng)9、長(zhǎng)8?長(zhǎng)7、長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)3?長(zhǎng)1)，建立延長(zhǎng)組層序地層格架。在分析延長(zhǎng)組各個(gè)三級(jí)層序構(gòu)成及充填發(fā)育過(guò)程中的幕式構(gòu)造演化、物源供給條件、湖平面相對(duì)變化及沉積充填特征的基礎(chǔ)上，建立研究區(qū)延長(zhǎng)組層序充填發(fā)育模式，指出每期幕式構(gòu)造演化下形成的三級(jí)層序中的體系域及沉積構(gòu)成表現(xiàn)出一定的差異性。依據(jù)盆地單期及完整多期構(gòu)造演化下，研究區(qū)不同構(gòu)造部位發(fā)育的層序結(jié)構(gòu)及其沉積構(gòu)成特征，認(rèn)為多幕式的構(gòu)造活動(dòng)分異性以及復(fù)雜的構(gòu)造分布格局是以上多樣性和復(fù)雜性的主要控制因素。

鄂爾多斯盆地；延長(zhǎng)組；層序地層；沉積充填；幕式構(gòu)造演化

層序地層學(xué)理論自其誕生以來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在陸相盆地巖性油氣藏研究中，開(kāi)展層序地層學(xué)研究已成為預(yù)測(cè)有利巖性?xún)?chǔ)層的有效理論和手段[1?12]。鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組主要發(fā)育低孔低滲致密巖性油氣藏。前人對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組層序地層和層序內(nèi)沉積構(gòu)成及其發(fā)育特征，基于露頭、鉆井和巖性進(jìn)行了眾多研究[13?17]，但對(duì)層序發(fā)育形成控制因素及其沉積響應(yīng)關(guān)系研究較少。本文作者以構(gòu)造?層序地層學(xué)和沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，在充分分析露頭、巖心、測(cè)井、錄井、地震等資料基礎(chǔ)上，對(duì)鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序地層和充填演化進(jìn)行了分析，揭示了幕式擠壓構(gòu)造作用下的層序構(gòu)成及沉積響應(yīng)演化過(guò)程，以期為儲(chǔ)集砂體及有利含油氣區(qū)帶預(yù)測(cè)提供有利指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1所示為鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)延長(zhǎng)組綜合柱狀圖。鄂爾多斯盆地是發(fā)育在華北克拉通之上并位于其西部的一個(gè)多旋回疊合型盆地[18]。晚三疊世時(shí)期，鄂爾多斯盆地由于受到西南部秦嶺—祁連山褶皺造山帶多期幕式擠壓走滑和邊緣逆沖推覆作用影響，使盆地具有類(lèi)似于前陸式的快速撓曲沉降坳陷的極不對(duì)稱(chēng)特征，形成了西南陡、東北緩的類(lèi)前陸式撓曲盆地[19]。該時(shí)期沉降中心位于盆地西南緣及西緣，發(fā)育有巨厚的粗碎屑沉積楔；沉積中心位于盆地中部，主要發(fā)育湖泊相沉積，軸向沿北西—南東向展布。晚三疊世的構(gòu)造和沉積面貌與其前期和后期的被動(dòng)坳陷型“板狀”地層結(jié)構(gòu)具有明顯不同，它代表了盆地演化過(guò)程中的一個(gè)特殊階段[20]。研究區(qū)主要位于現(xiàn)今盆地構(gòu)造的天環(huán)坳陷、伊陜斜坡和渭北隆起上 (圖1)。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)延長(zhǎng)組綜合柱狀圖

上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組主要發(fā)育一套陸相湖盆充填，記錄了一套完整的大型淡水湖泊的形成、擴(kuò)展、萎縮、消亡的過(guò)程。前人根據(jù)巖性、古生物組合及油層縱向分布規(guī)律，將延長(zhǎng)組分為5段(T3y1~T3y5)、10個(gè)油層組(自下而上劃分為長(zhǎng)10~長(zhǎng)1)[21]。研究區(qū)內(nèi)延長(zhǎng)組遭受不同程度抬升剝蝕，西南部鎮(zhèn)涇地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5及以上地層遭受后期抬升剝蝕較為嚴(yán)重，向東剝蝕程度逐漸降低，富縣地區(qū)長(zhǎng)1遭受不同程度剝蝕而有 殘存。

2 層序界面特征及層序劃分

2.1 層序界面特征

識(shí)別不同級(jí)別、不同性質(zhì)的不整合面及其與之對(duì)應(yīng)的界面，并進(jìn)行橫向?qū)Ρ茸粉櫍沁M(jìn)行層序地層劃分、層序結(jié)構(gòu)及層序構(gòu)成分析和建立等時(shí)地層格架的關(guān)鍵[22]。通過(guò)對(duì)研究區(qū)延長(zhǎng)組的露頭觀察、地震資料解釋、巖石組合類(lèi)型、測(cè)井等資料的綜合分析，在上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組內(nèi)部共識(shí)別出5條主要的等時(shí)層序界面：延長(zhǎng)組底部一級(jí)層序界面(SB1)；延長(zhǎng)組頂部一級(jí)層序界面(SBy)；長(zhǎng)6底部二級(jí)層序界面SB3；長(zhǎng)8底部三級(jí)層序界面SB2；長(zhǎng)3底部三級(jí)層序界面SB4(圖1)。

2.1.1 一級(jí)層序界面

為區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件形成。在研究區(qū)延長(zhǎng)組共識(shí)別出2個(gè)一級(jí)層序界面。

圖2所示為鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序界面巖?電特征。SB1—延長(zhǎng)組底界面(230 Ma B.P.)，為印支期早期構(gòu)造抬升事件形成的盆地短暫抬升暴露古風(fēng)化剝蝕不整合面，地震剖面上對(duì)應(yīng)T6。在晚三疊世時(shí)期盆地開(kāi)始沉降，發(fā)育河道沖刷切割作用。研究區(qū)內(nèi)該界面之上發(fā)育延長(zhǎng)組長(zhǎng)10大型切割疊置的河道砂體，巖性主要為灰色細(xì)砂巖夾灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，自然伽馬曲線呈高幅箱形。界面之下發(fā)育中三疊統(tǒng)紙坊組干燥炎熱氣候條件下的湖相沉積，巖性主要為灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，自然伽馬曲線呈高值齒化平直狀。界面上下測(cè)井曲線呈突變特征(圖2(f))。

(a) HH30井延安組底界面巖?電特征；(b) JH24井延安組底界面巖?電特征；(c) JH18井長(zhǎng)3底界面巖?電特征；(d) HH126井長(zhǎng)6底界面巖?電特征；(e) HH94井長(zhǎng)8底界面巖?電特征；(f) HH152井長(zhǎng)10底界面巖?電特征

1—細(xì)砂巖；2—粉砂巖；3—泥質(zhì)粉砂巖；4—粉砂質(zhì)泥巖；5—泥巖；6—碳質(zhì)泥巖

圖2 鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序界面巖?電特征

Fig. 2 Lithological and electrical characteristics of Yanchang Formation sequence boundaries in southern Ordos basin

SBy—延長(zhǎng)組頂界面(199.6 Ma B.P.)，為受晚期印支運(yùn)動(dòng)影響，盆地整體抬升遭受剝蝕，而形成的區(qū)域性古風(fēng)化侵蝕不整合面，為晚三疊世類(lèi)前陸式構(gòu)造背景向侏羅紀(jì)坳陷作用轉(zhuǎn)換的區(qū)域構(gòu)造作用轉(zhuǎn)換面，地震剖面上對(duì)應(yīng)于T5。研究區(qū)內(nèi)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6至長(zhǎng)1遭受不同程度剝蝕而保存不全，沉積環(huán)境較為復(fù)雜。不整合面上下地層主要分為2種接觸關(guān)系。第1種界面上為侏羅系的厚層河道細(xì)砂巖，下為延長(zhǎng)組地層，剝蝕現(xiàn)象明顯，自然伽馬、自然電位等具突變特征，指示河道下切作用強(qiáng)烈(圖2(b))。第2種界面上為侏羅系泛濫平原沼澤細(xì)粒沉積，剝蝕相對(duì)不嚴(yán)重，巖性、測(cè)井曲線無(wú)明顯突變特征(圖2(a))。圖3所示為沿東西向地震剖面層序界面識(shí)別及層序單元?jiǎng)澐?位置見(jiàn)圖1)。地震剖面上該界面具連續(xù)、強(qiáng)振幅特點(diǎn)，界面下見(jiàn)削截反射特征(圖3)。

(a) 研究區(qū)內(nèi)延長(zhǎng)組內(nèi)層序界面地震反射特征及反射結(jié)構(gòu)；(b) 研究區(qū)內(nèi)地震剖面層序界面解釋及層序單元?jiǎng)澐?/p>

2.1.2 二級(jí)層序界面

為盆地構(gòu)造演化階段性轉(zhuǎn)換面，其規(guī)模比一級(jí)層序界面小。依據(jù)前人對(duì)鄂爾多斯西南緣晚三疊世構(gòu)造沉降史研究表明：鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組時(shí)期主要發(fā)育2個(gè)構(gòu)造階段：早期逆沖負(fù)荷快速沉降階段，晚期緩慢均衡沉降階段[23]。其中，早期構(gòu)造階段又可分為由長(zhǎng)10、長(zhǎng)9沉積構(gòu)成的快速坳陷轉(zhuǎn)入逆沖負(fù)荷沉降的擠壓一幕和由長(zhǎng)8、長(zhǎng)7沉積構(gòu)成的快速逆沖負(fù)荷沉降擠壓二幕。晚期包括由長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5沉積構(gòu)成的緩慢均衡沉降擠壓三幕和由長(zhǎng)3、長(zhǎng)2、長(zhǎng)1沉積構(gòu)成的緩慢均衡沉降擠壓四幕。因此，長(zhǎng)6與下伏長(zhǎng)7的界面(SB3；216.5 Ma B.P.)構(gòu)成了一個(gè)二級(jí)層序界面，為擠壓快速沉降向擠壓均衡沉降轉(zhuǎn)換面，在研究區(qū)主要表現(xiàn)為巖相轉(zhuǎn)換面，地震剖面上對(duì)應(yīng)T6d。界面之上主要發(fā)育長(zhǎng)6水下分流河道下切、河口壩前積現(xiàn)象，巖性主要為灰色細(xì)砂巖，自然伽馬、自然電位曲線呈高幅箱形、漏斗形，橫向上砂體遷移明顯，垂向上相互疊置，反映基準(zhǔn)面下降引起的河道擺動(dòng)較強(qiáng)。界面之下為長(zhǎng)7淺湖、三角洲前緣細(xì)粒沉積，巖性主要為灰色泥巖夾灰色粉砂巖、細(xì)砂巖，自然伽馬、自然電位曲線呈中高幅指狀、高值齒化平直狀。界面上下測(cè)井曲線呈突變形態(tài)(圖2(d))。地震剖面中見(jiàn)界面上地層下超反射結(jié)構(gòu)(圖3)。

2.1.3 三級(jí)層序界面

為與幕式構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)的不整合面或與之對(duì)應(yīng)的整合面。研究區(qū)延長(zhǎng)組內(nèi)可識(shí)別出2個(gè)三級(jí)層序界面，即長(zhǎng)8底界面SB2和長(zhǎng)3底界面SB4，在地震剖面上分別對(duì)應(yīng)于T6b和T6f。

SB2為一巖相突變面。該界面對(duì)應(yīng)于盆地內(nèi)由于快速負(fù)載沉降而形成的區(qū)域性水進(jìn)界面。由于物源供給充足，三角洲進(jìn)積作用強(qiáng)烈，辮狀河三角洲前緣水下分流河道下切作用發(fā)育。界面上主要發(fā)育長(zhǎng)8辮狀三角洲水下分流河道砂體，下切充填作用明顯。巖性主要為灰色細(xì)砂巖，自然伽馬、自然電位呈箱狀負(fù)異常。界面之下發(fā)育長(zhǎng)9濱淺湖相細(xì)粒沉積，巖性主要為灰色泥巖、灰色粉砂質(zhì)泥巖，自然伽馬、自然電位曲線呈高值齒化平直狀、中高幅指狀。界面上下自然伽馬測(cè)井曲線具突變特征(圖2(e))。

SB4為一區(qū)域性湖擴(kuò)水進(jìn)巖相突變面。界面之上發(fā)育長(zhǎng)3下部湖擴(kuò)淺湖泥?前三角洲泥沉積，自然電位曲線呈高值微齒化平直狀。界面之下發(fā)育長(zhǎng)4+5頂部三角洲前緣灰色細(xì)砂巖、泥巖互層，自然伽馬曲線呈高幅指形、漏斗形。界面上下自然伽馬測(cè)井曲線呈突變特征(圖2(c))。

2.2 層序地層序列

在以上層序界面識(shí)別基礎(chǔ)上，結(jié)合盆地內(nèi)構(gòu)造發(fā)育特征、沉積充填特征進(jìn)行了研究區(qū)內(nèi)層序劃分(圖1)，建立了研究區(qū)延長(zhǎng)組等時(shí)層序地層格架(圖3)。上述5個(gè)等時(shí)層序界面將上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組劃分為：1) 一級(jí)層序1個(gè)，即延長(zhǎng)組一級(jí)層序(T1)，對(duì)應(yīng)于晚三疊世類(lèi)前陸式盆地發(fā)育階段；2) 據(jù)西南緣擠壓應(yīng)力作用強(qiáng)度變化，將T1分為2個(gè)二級(jí)層序，即長(zhǎng)10?長(zhǎng)7二級(jí)層序(SSⅠ)，對(duì)應(yīng)于西南緣沖斷帶向北東方向強(qiáng)擠壓應(yīng)力作用階段，為盆地受逆沖負(fù)荷快速沉降階段；長(zhǎng)6?長(zhǎng)1二級(jí)層序(SSⅡ)，對(duì)應(yīng)于沖斷帶向北東方向擠壓應(yīng)力作用減弱階段，為盆地緩慢均衡沉降階段；3) 三級(jí)層序4個(gè)。長(zhǎng)10?長(zhǎng)9三級(jí)層序(SQ1)，對(duì)應(yīng)于盆地快速坳陷轉(zhuǎn)入逆沖負(fù)荷沉降的擠壓一幕階段；長(zhǎng)8?長(zhǎng)7三級(jí)層序(SQ2)，對(duì)應(yīng)于盆地快速逆沖負(fù)荷沉降擠壓二幕階段；長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5三級(jí)層序(SQ3)，對(duì)應(yīng)于盆地緩慢均衡沉降擠壓三幕階段；長(zhǎng)3?長(zhǎng)1三級(jí)層序(SQ4)，對(duì)應(yīng)于盆地緩慢均衡沉降擠壓四幕階段。

2.3 體系域劃分與特征

陸相湖盆中，體系域?yàn)橥瑫r(shí)期發(fā)育的有成因聯(lián)系的沉積體系的集合體，是構(gòu)成三級(jí)層序的基本組分。初始湖泛面(TS)和最大湖泛面(MFS)的識(shí)別及對(duì)比是體系域劃分的關(guān)鍵。研究區(qū)內(nèi)初始湖泛面主要以出現(xiàn)淺湖相油頁(yè)巖、暗色泥巖或湖沼相灰色泥巖和碳質(zhì)泥巖、頁(yè)巖為特征；最大湖泛面以上述巖相的集中發(fā)育為標(biāo)志(圖4)。

圖4 富縣地區(qū)LH8井延長(zhǎng)組層序地層及沉積相綜合分析

依據(jù)湖泛面的識(shí)別、巖相類(lèi)型及準(zhǔn)層序組疊置樣式將研究區(qū)內(nèi)體系域劃分為：低位體系域(LST)、湖擴(kuò)體系域(EST)和高位體系域(HST)。其中，SQ1發(fā)育LST和EST；SQ2和SQ3發(fā)育完整LST，EST和HST；SQ4發(fā)育EST和HST(圖4)。總體上，研究區(qū)內(nèi)低位體系域主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣水下分流河道、河口壩砂體夾薄層泥巖，準(zhǔn)層序組呈加積式或弱進(jìn)積式疊加樣式；湖擴(kuò)體系域由淺湖?半深湖暗色泥巖、油頁(yè)巖或湖沼相泥巖、碳質(zhì)泥巖組成，厚度均較薄，準(zhǔn)層序組呈不明顯退積式疊加樣式；高位體系域主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣遠(yuǎn)砂壩、河口壩砂巖與泥巖互層，其中SQ3高位體系域長(zhǎng)4+5中上部見(jiàn)水下分流河道砂體發(fā)育，SQ4層序高位體系域發(fā)育三角洲平原粉細(xì)砂巖夾泥巖，局部發(fā)育薄層煤線，準(zhǔn)層序組呈進(jìn)積式疊加樣式。

3 層序充填演化與發(fā)育模式

上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組共發(fā)育4個(gè)三級(jí)層序，為盆地演化過(guò)程中的4期幕式構(gòu)造活動(dòng)下形成。每期幕式構(gòu)造演化下形成的三級(jí)層序中的體系域構(gòu)成及發(fā)育的沉積充填表現(xiàn)出一定差異性。

3.1 長(zhǎng)10?長(zhǎng)9層序(SQ1)沉積期

長(zhǎng)10?長(zhǎng)9層序形成于盆地?cái)D壓一幕的初始坳陷背景下。由于受到盆地西南緣沖斷擠壓作用的控制，盆地呈現(xiàn)出西南陡東北緩類(lèi)前陸式的構(gòu)造樣式。盆地整體在擠壓坳陷作用下，可容納空間逐漸增大，湖盆開(kāi)始形成發(fā)育。

圖4所示為富縣地區(qū)LH8井延長(zhǎng)組層序地層及沉積相綜合分析；圖5所示為鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組內(nèi)部沉積構(gòu)成野外露頭特征。長(zhǎng)10及長(zhǎng)9早期，盆地西南緣逆沖造山帶初始造山隆起，提供豐富物源，而盆地西南部快速沉降，從而在盆地西南緣陡坡側(cè)發(fā)育低位沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲沉積[24](圖5(a))。其中，在華亭汭水河剖面發(fā)育厚層辮狀河三角洲多期辮狀河道垂向疊置，呈加積式或進(jìn)積式疊加層序結(jié)構(gòu)(圖5(b))。而在東北部緩坡側(cè)，地形平緩、物源搬運(yùn)距離遠(yuǎn)、供給較弱，主要發(fā)育三角洲前緣沉積(圖4)。

(a) 平?jīng)鲠轻忌狡拭嫔先B統(tǒng)低位沖積扇崆峒山礫巖；(b) 華亭汭水河長(zhǎng)10油層組低位體系域辮狀河三角洲平原辮狀河道砂體垂向疊置；(c) 華亭汭水河長(zhǎng)8油層組低位體系域多期水下分流河道砂體垂向疊置；(d) 旬邑三水河剖面長(zhǎng)7油層組湖擴(kuò)體系域半深湖?深湖“張家灘頁(yè)巖”；(e) 旬邑三水河剖面長(zhǎng)6油層組低位體系域三角洲前緣進(jìn)積砂體結(jié)構(gòu)；(f) 旬邑三水河剖面長(zhǎng)4+5油層組高位體系域水下分流河道砂體側(cè)向遷移侵蝕

圖5 鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組內(nèi)部沉積構(gòu)成野外露頭特征

Fig. 5 Outcrop characteristics of sedimentary compositions of Yanchang Formation in southern Ordos basin

長(zhǎng)9晚期，西南緣沖斷帶構(gòu)造活動(dòng)逐漸進(jìn)入平靜階段，盆地基底巖石圈發(fā)生彈性回返，湖水變淺，湖域面積擴(kuò)大，周緣物源供給能力減弱、物源相對(duì)后移，發(fā)育長(zhǎng)9上部湖擴(kuò)體系域的細(xì)粒三角洲前緣河口壩、遠(yuǎn)砂壩、濱淺湖沉積，呈退積式疊加層序結(jié)構(gòu)。東北部緩坡側(cè)由于遠(yuǎn)離物源，地形平緩，廣泛發(fā)育淺湖?半深湖暗色油頁(yè)巖、泥巖為主的凝縮層沉積(圖4)，俗稱(chēng)“李家畔頁(yè)巖”。

3.2 長(zhǎng)8?長(zhǎng)7層序(SQ2)沉積期

長(zhǎng)8?長(zhǎng)7層序發(fā)育于西南緣沖斷帶逆沖擠壓二幕階段，該沉積期由于西南緣逆沖造山帶強(qiáng)烈隆升，盆地整體沉降達(dá)到最大，湖盆最為發(fā)育。

圖6 SQ2層序低位體系域長(zhǎng)8油層組沉積體系配置及砂厚圖(據(jù)中石化華北分公司資料改)；圖7所示為研究區(qū)內(nèi)沿NE-SW向延長(zhǎng)組高精度層序地層單元連井對(duì)比(延長(zhǎng)組頂拉平)(剖面位置見(jiàn)圖1)。長(zhǎng)8沉積期，在沖斷造山帶強(qiáng)烈擠壓逆沖作用下，沖斷帶前緣陡坡帶負(fù)載增加，盆地基底沉降加劇，湖盆變窄變深，湖域面積變小，湖平面相對(duì)上升，盆地發(fā)生強(qiáng)制性湖進(jìn)作用。另一方面，由于盆地西南緣沖斷作用強(qiáng)烈，沖斷帶物源供給充分，構(gòu)造沉降速率整體表現(xiàn)為略小于沉積物供給速率，從而在盆地西南部主要發(fā)育低位體系域沖積扇、陡坡三角洲網(wǎng)結(jié)化水道前緣、湖泊沉積(圖5(c)和圖6)。東北部緩坡側(cè)發(fā)育正常三角洲沉積(圖6)。整體構(gòu)成低位體系域。

圖6 SQ2層序低位體系域長(zhǎng)8油層組沉積體系配置及砂厚圖(據(jù)中石化華北分公司資料改)

圖7 研究區(qū)內(nèi)沿NE-SW向延長(zhǎng)組高精度層序地層單元連井對(duì)比(延長(zhǎng)組頂拉平)(剖面位置見(jiàn)圖1)

長(zhǎng)7沉積早期，西南緣構(gòu)造活動(dòng)進(jìn)入相對(duì)松弛平靜期，盆地整體基底回返，湖水變淺，湖域面積達(dá)到最大，為晚三疊世湖泊最為發(fā)育時(shí)期，盆地內(nèi)廣泛發(fā)育長(zhǎng)7下段EST半深湖相“張家灘油頁(yè)巖”凝縮層沉積(圖5(d)和圖7)。測(cè)井曲線具明顯高自然伽馬、高聲波時(shí)差、高電阻率、低密度特征(圖4)。

長(zhǎng)7沉積中晚期，沉積物供給速率逐漸大于可容納空間增長(zhǎng)速率，湖域范圍收縮，盆地整體發(fā)育高位體系域進(jìn)積三角洲、濱淺湖砂壩、濁流沉積，總體粒度較細(xì)。準(zhǔn)層序組垂向上呈進(jìn)積式或加積式疊加層序結(jié)構(gòu)(圖4)。

3.3 長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5層序(SQ3)沉積期

長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5層序發(fā)育于西南緣逆沖造山帶擠壓三幕作用背景下。此時(shí)，西南緣逆沖走滑擠壓構(gòu)造活動(dòng)較前期已有所減弱，總體處于擠壓快速沉降期向擠壓均衡沉降期轉(zhuǎn)換階段。

長(zhǎng)6沉積期，在沖斷帶強(qiáng)烈逆沖負(fù)荷作用下，盆地快速沉降，沖斷帶物源供給充分，相比前兩次逆沖作用，本次逆沖作用強(qiáng)度相對(duì)減弱，盆地基底沉降趨于平緩，周緣沉積物供給速率大于構(gòu)造沉降速率，三角洲進(jìn)積作用發(fā)育顯著，從而構(gòu)成低位體系域(圖5(e)和圖7)。長(zhǎng)4+5沉積早期，盆地進(jìn)入應(yīng)力松弛構(gòu)造平靜期，盆地基底巖石圈發(fā)生彈性回返，湖域面積外擴(kuò)，從而在早期低位體系域頂部形成湖擴(kuò)體系域湖漫沼澤相沉積(圖4和圖7)。

長(zhǎng)4+5沉積中后期，構(gòu)造沉降變?nèi)酰谖镌闯掷m(xù)供給作用下，湖泊逐漸淤淺，盆地范圍內(nèi)整體發(fā)育三角洲、濱淺湖砂壩進(jìn)積式準(zhǔn)層序組，從而構(gòu)成高位體系域(圖5(f)和圖7)。

3.4 長(zhǎng)3?長(zhǎng)1層序(SQ4)沉積期

長(zhǎng)3?長(zhǎng)1層序發(fā)育于西南緣逆沖作用漸趨停止，盆地處于緩慢擠壓坳陷背景下，主要由緩慢均衡沉降4幕沉積充填構(gòu)成。該沉積期晚期沼澤平原化作用發(fā)育，為湖泊消亡階段。據(jù)研究區(qū)鉆井揭露，該層序可分為長(zhǎng)3下部EST和由長(zhǎng)3中上部、長(zhǎng)2及長(zhǎng)1構(gòu)成的HST。

長(zhǎng)3沉積早期，西南緣逆沖走滑擠壓作用產(chǎn)生的構(gòu)造負(fù)荷導(dǎo)致的盆地沉降相對(duì)前期較弱，盆地以大規(guī)模的整體擠壓坳陷沉降為主。此時(shí)，盆地周緣物源供給相對(duì)較弱，由構(gòu)造沉降引起的可容納空間增長(zhǎng)速率大于沉積物供給速率，湖域外擴(kuò)，廣泛發(fā)育湖擴(kuò)體系域淺湖-湖漫沼澤相細(xì)粒沉積。巖性以暗色泥巖、頁(yè)巖為主，局部夾薄層粉砂巖(圖4和圖7)。

之后，構(gòu)造擠壓沉降逐漸變?nèi)酰敝镣Ｖ梗谂璧厮闹芪镌搓懢壦樾汲掷m(xù)供給充填作用下，沉積物供給速率大于可容納空間增長(zhǎng)速率，湖盆范圍縮小、淤淺，從而形成HST沉積。此時(shí)盆地范圍內(nèi)坡度整體較緩，普遍發(fā)育三角洲平原及河流相沉積，其中在長(zhǎng)1沉積期，沼澤平原化作用廣泛發(fā)育，形成了多層煤線，垂向上準(zhǔn)層序組主要呈加積式疊置層序結(jié)構(gòu)(圖5和圖7)。

在晚三疊世末期，由于受到印支構(gòu)造活動(dòng)晚期抬升剝蝕作用影響，研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)3普遍保存不全，長(zhǎng)2、長(zhǎng)1僅在富縣地區(qū)有殘留保存。

圖8所示為鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組沉積充填模式圖。通過(guò)以上對(duì)每期層序發(fā)育時(shí)期的構(gòu)造演化及沉積充填特征的分析，建立了鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組沉積充填演化模式。

(a) 長(zhǎng)3?長(zhǎng)1層序沉積期；(b) 長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5層序沉積期；(c) 長(zhǎng)8?長(zhǎng)7層序沉積期；(d) 長(zhǎng)10?長(zhǎng)9層序沉積期

4 層序充填成因分析

研究區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組發(fā)育了4個(gè)三級(jí)層序，其形成階段分別對(duì)應(yīng)于晚三疊世4期幕式擠壓構(gòu)造活動(dòng)期。其中，每期幕式構(gòu)造活動(dòng)期由早期逆沖擠壓活動(dòng)期與晚期松弛平靜期組成[25?26]。4期幕式構(gòu)造活動(dòng)分別對(duì)應(yīng)了晚三疊世類(lèi)前陸盆地的形成、發(fā)展、過(guò)渡、衰亡階段，從而每期構(gòu)造幕之間以及內(nèi)部應(yīng)力性質(zhì)、活動(dòng)強(qiáng)度表現(xiàn)出極強(qiáng)的分異性。另一方面，研究區(qū)晚三疊世時(shí)期位于鄂爾多斯類(lèi)前陸盆地西南緣的逆沖造山帶前緣陡坡帶、盆地中部凹陷和遠(yuǎn)端前隆斜坡帶構(gòu)造部位。因此，多幕式的構(gòu)造活動(dòng)分異性以及復(fù)雜的構(gòu)造分布格局成為控制盆地南部延長(zhǎng)組層序構(gòu)成樣式及沉積充填組合多樣性和復(fù)雜性的主要因素。

圖9所示為鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組層序構(gòu)成發(fā)育模式。在逆沖期即構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)期，由于受逆沖造山負(fù)載影響，巖石圈最初以瞬時(shí)的彈性變形來(lái)響應(yīng)逆沖負(fù)載，此時(shí)沉降速率大，逆沖帶近端可容納空間增加，大量的低位粗碎屑沉積物堆積在山前，發(fā)育LST沖積扇、辮狀河沉積。巖性為厚層砂礫巖或礫巖與薄層泥巖的互層。呈進(jìn)積式或加積式疊加。在逆沖帶前緣及盆地中部凹陷部位，可容納空間增長(zhǎng)速率大于沉積物供給速率，水體迅速加深，發(fā)育辮狀河三角洲前緣、湖泊相沉積，呈退積式層序結(jié)構(gòu)[27]。巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層或厚層泥巖。研究區(qū)東北部逆沖帶遠(yuǎn)端前隆部位，發(fā)生相對(duì)撓曲隆起，可容納空間減小，且由于遠(yuǎn)離物源，沉積物供給不充分，從而沉積厚度較薄，LST發(fā)育不明顯(圖9(a))。

(a) 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)松弛期(擠壓應(yīng)力減弱，巖石圈彈性回返，湖水變淺；可容納空間減少，物源供給減弱，發(fā)育HST/EST)；(b) 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)期?塑沖加載(造山帶加載，前湖沉降，前降發(fā)育，前淵帶可容納空間增加，物源豐富，LST發(fā)育)

當(dāng)盆地的擠壓應(yīng)力積累到一定程度，應(yīng)力釋放，盆地構(gòu)造活動(dòng)進(jìn)入相對(duì)松弛平靜期。由于巖石圈均衡回彈，盆地整體可容納空間減小，湖平面相對(duì)下降，但湖域面積擴(kuò)大，從而形成廣泛細(xì)粒湖泊相EST沉積(圖9(b))。

在周緣物源持續(xù)供給下，西南部逆沖帶近端沉積物供給速率逐漸大于可容納空間增長(zhǎng)速率，并逐漸演變?yōu)槌练e物搬運(yùn)過(guò)路帶，沉積作用向遠(yuǎn)端前隆方向逐漸遷移，從而形成HST進(jìn)積式層序結(jié)構(gòu)。東北部遠(yuǎn)端前隆部位，在盆地基底巖石圈相對(duì)撓曲沉降不斷積累下，可容納空間逐漸增加，發(fā)育明顯HST辮狀河三角洲細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層沉積，呈進(jìn)積式層序結(jié)構(gòu)(圖9(b))。

從以上分析可以看出：?jiǎn)蝹€(gè)層序內(nèi)部的層序結(jié)構(gòu)及沉積充填由于幕式構(gòu)造活動(dòng)的階段性及構(gòu)造部位的不同，而表現(xiàn)出分帶性和遷移性。在單個(gè)層序發(fā)育過(guò)程中：1) 逆沖帶近端部位，在逆沖活動(dòng)期，沉降強(qiáng)烈，可容納空間增長(zhǎng)迅速，同時(shí)物源豐富，屬于過(guò)補(bǔ)償沉積，LST發(fā)育；松弛平靜期，由于巖石圈彈性回返，可容納空間減少，湖域范圍擴(kuò)大，物源供給能力減弱，沉積作用較前期變?nèi)酰瑥亩鴮?dǎo)致EST/HST發(fā)育不明顯。因此，垂向上LST發(fā)育，優(yōu)勢(shì)明顯。2) 遠(yuǎn)端前隆部位，逆沖活動(dòng)期以撓曲抬升為主，可容納空間減少，物源距離較遠(yuǎn)，沉積供給不充分，LST及EST欠發(fā)育或缺乏；松弛平靜期基底發(fā)生相對(duì)撓曲沉降，可容納空間增加，發(fā)育HST沉積充填。因此，垂向上HST發(fā)育，優(yōu)勢(shì)明顯(圖9(b))。

在以上2種因素共同作用下：長(zhǎng)10?長(zhǎng)9沉積期構(gòu)成晚三疊世類(lèi)前陸盆地新生期，同時(shí)也是湖盆開(kāi)始形成期，西南部構(gòu)造擠壓活動(dòng)強(qiáng)烈，沉降量大且沉降迅速，物源供給充分，沉積充填主要發(fā)生在西南部，以沖積扇、辮狀河、辮狀三角洲沉積為主；東北部及東部主體以湖相細(xì)粒沉積為主，層序主要發(fā)育LST和EST，HST發(fā)育不明顯；長(zhǎng)8?長(zhǎng)7沉積期及長(zhǎng)6?長(zhǎng)4+5沉積期構(gòu)成類(lèi)前陸盆地及湖盆發(fā)展及過(guò)渡期，層序結(jié)構(gòu)及沉積充填在垂向上發(fā)育完整，由LST，EST和HST組成，橫向上具有對(duì)稱(chēng)特征，即同一時(shí)期西南部與東北部沉積充填發(fā)育具有同步性且具相似層序結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)3?長(zhǎng)2?長(zhǎng)1沉積期，為類(lèi)前陸盆地及湖盆衰亡期，西南部由于印支期晚期構(gòu)造抬升相對(duì)較強(qiáng)，層序發(fā)育不明顯，而東北部、東部較為發(fā)育，以沼澤化平原細(xì)粒沉積為主，發(fā)育EST和HST。上述過(guò)程總體上構(gòu)成了研究區(qū)延長(zhǎng)期類(lèi)前陸盆地及內(nèi)陸湖盆發(fā)展演化的完整旋回。

5 結(jié)論

1) 在延長(zhǎng)組內(nèi)共識(shí)別出5個(gè)層序界面，將延長(zhǎng)組劃分為1個(gè)一級(jí)層序、2個(gè)二級(jí)層序、4個(gè)三級(jí)層序，并建立了層序地層格架。其中4個(gè)三級(jí)層序形成時(shí)期依次分別對(duì)應(yīng)于盆地快速坳陷轉(zhuǎn)入逆沖負(fù)荷沉降的擠壓一幕、快速逆沖負(fù)荷沉降擠壓二幕、緩慢均衡沉降擠壓三幕和緩慢均衡沉降擠壓四幕構(gòu)造演化階段。

2) 分析了各個(gè)三級(jí)層序構(gòu)成及充填演化過(guò)程中的幕式構(gòu)造演化、物源供給條件、湖平面相對(duì)變化及沉積充填特征，建立了研究區(qū)延長(zhǎng)組層序充填發(fā)育模式。每期幕式構(gòu)造演化下形成的三級(jí)層序中的體系域構(gòu)成及發(fā)育的沉積充填表現(xiàn)出差異性。擠壓一幕構(gòu)造階段形成的SQ1層序發(fā)育LST和EST；擠壓二、三幕構(gòu)造階段形成的SQ2和SQ3層序發(fā)育LST，EST和HST；擠壓四幕構(gòu)造階段形成的SQ4層序發(fā)育EST和HST。

3) 通過(guò)層序充填特征成因分析指出，多幕式的構(gòu)造活動(dòng)分異性以及復(fù)雜的構(gòu)造分布格局為控制盆地南部延長(zhǎng)組層序構(gòu)成樣式及沉積充填組合多樣性和復(fù)雜性的主要因素。

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(編輯 陳愛(ài)華)

Sequence stratigraphy characteristics and filling evolution model of Yanchang Formation in southern Ordos basin

CHEN Lin1, 2, LU Yongchao1, 2, XING Fengcun3, HU Xiaohui1, 2, YANG Shuai1, 2, WANG Chao1, 2

(1. Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources of Ministry of Education,China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China;2. Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China;3. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

Through comprehensive analysis of seismic data interpretation, rock assemblage styles and logging data of Yanchang Formation in southern Ordos basin, five sequence boundaries were recognized in Yanchang Formation which were further divided into 1 first-order sequence(Yanchang Formation), 2 second-order sequences(Chang10-Chang7, Chang6-Chang1), 4 third-order sequences(Chang10-Chang9, Chang8-Chang7, Chang6-Chang4+5, Chang3-Chang1), and the sequence stratigraphic framework was also established. Based on the analysis of the episodic tectonic evolution, sediments supply for the basin, relative change of lake level and sedimentary filling characteristics, the development model of sequence sedimentary filling of Yanchang Formation in the study area was established, indicating that there are some differences in depositional system tracts and depositional compositions in the third-order sequence which was formed in each episodic tectonic evolution. According to the characteristics of sequence structure and sedimentary composition in different tectonic positions of the study area, it is considered that the main controlling factors of the above diversities and complexities are the differentiations of episodic tectonic activities and the complicated tectonic distribution patterns.

Ordos basin; Yanchang Formation; sequence stratigraphy; sedimentary filling; episodic tectonic evolution

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.06.030

TE121

A

1672?7207(2015)06?2196?11

2014?06?13；

2014?08?20

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41002045)(Project (41002045) supported by the National Natural Science Foundation of China)

陳林，博士研究生，從事層序地層學(xué)及沉積學(xué)研究；E-mail：chenlin676@163.com