李亞龍,于興河,周進(jìn)松，單新,韓小琴，史新,胡鵬

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083 2.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，西安 710075

鄂爾多斯盆地東南部山2段物源與曲流河三角洲沉積體系

李亞龍1,于興河1,周進(jìn)松2，單新1,韓小琴2，史新1,胡鵬1

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083 2.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，西安 710075

鄂爾多斯盆地東南部山2段是該盆地重要的天然氣富集層位。通過(guò)重礦物分布、巖屑組分、砂巖巖屑類型及陰極發(fā)光特征分析山2段沉積物源體系，經(jīng)研究認(rèn)為盆地東南部山2段沉積同時(shí)受南、北部物源供源。山2段為曲流河三角洲前緣沉積亞相，碎屑顆粒分選中等偏好、磨圓較好、顆粒之間接觸緊密，沉積構(gòu)造主要為板、槽狀交錯(cuò)層理、平行層理及浪成交錯(cuò)層理。本區(qū)山2段沉積物以跳躍組分和懸浮組分為主，水下分流河道微相粒度概率曲線呈現(xiàn)三段式和四段式；河口壩微相分選較好、粒度概率曲線形態(tài)為兩段式和三段式。研究區(qū)北部、南部及中部志丹、甘泉等地區(qū)砂體發(fā)育較厚，剖面上河道砂體呈不對(duì)稱式相互疊置，水動(dòng)力條件中等—較強(qiáng)。通過(guò)物源體系重建、沉積特征分析與薄片特征鑒定，建立了鄂爾多斯盆地東南部山2段雙物源曲流河三角洲沉積模式。該研究明確了盆地東南部山2段物源方向，明晰了山2段沉積特征，創(chuàng)建了典型曲流河三角洲沉積模式，為進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)提供了理論支持。

曲流河三角洲;物源;沉積模式;山2段;鄂爾多斯盆地東南部

多年勘探實(shí)踐表明，鄂爾多斯盆地蘊(yùn)含豐富的石油、天然氣、煤炭等資源[1]。目前，在盆地北部進(jìn)行了較為系統(tǒng)的沉積相、層序地層等方面的研究并先后發(fā)現(xiàn)了蘇里格、烏審旗、大牛地等大型氣田[2]，形成了“南油北氣”的局限認(rèn)識(shí)，制約了盆地東南部天然氣資源的利用。近年來(lái)，隨著勘探的不斷發(fā)展進(jìn)步，盆地東南部石炭系本溪組、二疊系山西組和石盒子組發(fā)現(xiàn)了大型氣田[3]，其中二疊系山西組2段為重要的富氣層位，因此，加強(qiáng)盆地東南部基礎(chǔ)地質(zhì)研究尤其是沉積、層序方面的深入剖析對(duì)于本區(qū)下一步勘探、開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

目前，人們對(duì)鄂爾多斯盆地北部及西南部的研究較為成熟，主要表現(xiàn)為：1)對(duì)盆地北部、中部地區(qū)沉積相與沉積體系進(jìn)行了系統(tǒng)研究[4-7]；2)對(duì)盆地北部物源進(jìn)行了詳細(xì)研究，并對(duì)區(qū)內(nèi)重礦物、巖屑等分區(qū)進(jìn)行對(duì)比[8]；3)對(duì)盆地西南部上古生界層序地層進(jìn)行研究[9-10]。近年來(lái)，鄂爾多斯盆地東南部發(fā)現(xiàn)了延長(zhǎng)大型氣田，區(qū)內(nèi)單井日產(chǎn)氣量較高，最高可達(dá)數(shù)十萬(wàn)方，具有巨大的天然氣開(kāi)發(fā)潛力。前人對(duì)盆地東南部成藏特征[11]、成巖體系[12]、儲(chǔ)層特征[13]等進(jìn)行了初步的研究，但對(duì)沉積相及沉積特征缺乏精細(xì)的刻畫(huà)與描述，亟需對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的研究補(bǔ)充，指導(dǎo)區(qū)內(nèi)天然氣的進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)。

此次研究以鄂爾多斯盆地東南部山西組2段為研究層位，結(jié)合對(duì)重礦物，巖屑組分、砂巖巖屑分區(qū)評(píng)價(jià)及陰極發(fā)光特征，明確山2段沉積物來(lái)源；通過(guò)巖芯、巖石薄片、粒度概率曲線等對(duì)曲流河三角洲沉積結(jié)構(gòu)特征、粒度特征及沉積構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)研究，明確平、剖面上砂體展布規(guī)律，并最終建立盆地東南部山2段沉積模式，為盆地東南部天然氣勘探開(kāi)發(fā)工作提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，指導(dǎo)后續(xù)天然氣勘探開(kāi)發(fā)。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元分區(qū)與研究區(qū)位置Fig.1 Tectonic units and the study area in the Ordos Basin

1 研究區(qū)地質(zhì)概況與地層劃分

1.1 構(gòu)造概況

構(gòu)造單元上，盆地西以賀蘭山斷褶帶、六盤(pán)山弧形逆沖構(gòu)造帶為界且與阿拉善地塊相鄰，北與古陰山褶皺造山帶相接，東以離石斷裂為界，西南則為秦祁復(fù)合型造山帶所限[14]。根據(jù)現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)、盆地演化史及構(gòu)造特征，盆地內(nèi)可分為六個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，中部為陜北古坳陷(伊陜斜坡)，東部為晉西撓摺帶，西部依次為天環(huán)凹陷、西緣沖斷帶，北部為伊盟隆起，南部為渭北撓褶帶[15](圖1)。

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部，構(gòu)造單元上位于陜北古坳陷西南部及與中央古隆起交界部位，現(xiàn)今構(gòu)造為一簡(jiǎn)單的西傾大單斜，總體地形較為平坦，古地形坡度較緩[16]。地層整體東南部較厚，東北部次之，西部最薄，南北差異較小，除局部一些小的鼻隆構(gòu)造外，未見(jiàn)其余構(gòu)造特征[17]。

1.2 地層劃分

盆地內(nèi)上古生界發(fā)育地層為上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組以及中二疊統(tǒng)石盒子組(圖2)。研究區(qū)本溪組巖性主要為碎屑巖、鋁土巖及少量灰?guī)r；太原組以灰?guī)r發(fā)育為主要特征，局部可見(jiàn)灰色—灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖及薄煤層；山西組發(fā)育于太原組之上，包括山2段和山1段，其中山2段在下、山1段在上，泥巖呈深灰色、灰黑色，砂巖則以灰綠色粉砂巖、粉細(xì)砂巖為主，煤層發(fā)育較為廣泛，山西組地層?xùn)|厚西薄，北厚南薄；石盒子組分為上石盒子組與下石盒子組，下石盒子組底部為一套“駱駝脖子砂巖”，是石盒子組與山西組的分界標(biāo)志，上石盒子組石主要為紫紅色泥巖與砂質(zhì)泥巖互層，泥巖顏色變化較大[18-19]。

圖2 鄂爾多斯盆地地層柱狀圖與典型地層剖面圖(據(jù)鄭文波，2015修改)Fig.2 The stratigraphy column and stratigraphic section of Ordos Basin (modified from Zheng, 2015)

2 物源分析

物源對(duì)沉積物的展布與沉積環(huán)境的演化具有非常重要的作用。沉積物在搬運(yùn)、沉積過(guò)程中，受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式的影響，其礦物成分、化學(xué)特征及成分組合等會(huì)發(fā)生改變，因此，明確物源體系的方法較多。常用的物源分析方法包括重礦物、古流向、地球化學(xué)元素、碎屑巖分析等方法[20]。本文主要采用重礦物與碎屑組分分析的方法，明確研究區(qū)物源體系分布。

2.1 重礦物特征

研究區(qū)常見(jiàn)的重礦物有六種，分別為電氣石、鋯石、金紅石、白鈦礦、石榴子石及磷灰石，根據(jù)穩(wěn)定性的不同，可分為極穩(wěn)定、較穩(wěn)定及不穩(wěn)定三類(表1)。

選取研究區(qū)山2段15口井進(jìn)行重礦物組分分析，結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)山2段沉積物主要來(lái)自北部與南部(圖3)，其中：

(1) 研究區(qū)北部重礦物組合主要為“鋯石+電氣石+金紅石+白鈦礦+磷灰石”，無(wú)其余重礦物分布；南部重礦物組合主要為“鋯石+電氣石+金紅石+白鈦礦+磷灰石”，其次為“鋯石+石榴子石+金紅石+白鈦礦+磷灰石”。

(2) 山2段重礦物分布呈北、中、南三分的趨勢(shì)，北部白鈦礦含量最高，鋯石與金紅石次之，南部鋯石含量較高、白鈦礦、金紅石含量次之。

(3) 研究區(qū)穩(wěn)定重礦物分布呈由南、北部向中部增加的趨勢(shì)，可見(jiàn)極穩(wěn)定重礦物隨著搬運(yùn)距離的增加其百分含量亦增加。

重礦物百分含量研究表明北部向中部、南部的搬運(yùn)方向較為明確，南部向中部搬運(yùn)方向亦較為明確。表明研究區(qū)山2段沉積物來(lái)自于不同物源區(qū)。

表1 研究區(qū)重礦物穩(wěn)定性分類

2.2 巖屑組分特征

巖屑類型與含量可反映物源區(qū)巖性、風(fēng)化類型及搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近，不同物源區(qū)的巖屑類型與各類巖屑的相對(duì)含量必然存在差異[21]。

研究區(qū)巖屑主要有巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、沉積巖巖屑三類，總體表現(xiàn)為變質(zhì)巖巖屑含量極高、沉積巖巖屑與巖漿巖巖屑較低的特征。巖屑含量按分布特征可分為三個(gè)區(qū)：西北區(qū)、東北區(qū)、南區(qū)(圖4)。

西北區(qū)變質(zhì)巖巖屑含量最高，平均可達(dá)86%，呈從西北向中部逐漸減少的趨勢(shì)，沉積巖巖屑與巖漿巖巖屑含量很少或不含。東北區(qū)變質(zhì)巖巖屑含量亦最高，呈向中部減少的趨勢(shì)，巖漿巖巖屑含量很少，石灣地區(qū)沉積巖巖屑含量較高，其余地區(qū)無(wú)沉積巖巖屑。

圖3 鄂爾多斯盆地東南部山2段重礦物分布圖Fig.3 Heavy mineral distribution of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

圖4 鄂爾多斯盆地東南部山2段巖屑特征圖Fig.4 Rock fragments characteristics of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

南區(qū)巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑，其含量也呈向中部延安—川口地區(qū)減小的趨勢(shì)。與北部巖屑含量相比，南部巖漿巖巖屑含量較高，沉積巖巖屑則很少，且兩者含量極不穩(wěn)定，反映出沉積物離物源較近。

研究區(qū)延安以北與以南巖屑相對(duì)含量及成分差異較大，表明南、北沉積物來(lái)自不同的物源體系，即存在南、北兩大物源分區(qū)。

2.3 砂巖碎屑組分特征

陸源碎屑是大陸風(fēng)化—沉積旋回的產(chǎn)物，砂巖碎屑組分可以記錄沉積物的母巖組合、改造強(qiáng)度、沉積環(huán)境等信息。因此，其是反映物源的重要標(biāo)志[22]。沉積物沉積過(guò)程中，隨著沉積物搬運(yùn)距離的增加，砂巖中穩(wěn)定組分(石英)的含量增高，而不穩(wěn)定組分(巖屑、長(zhǎng)石)的含量降低[23]。因此，根據(jù)砂巖碎屑組分含量的變化即可對(duì)沉積物物源進(jìn)行分析。

對(duì)研究區(qū)46口取芯井180張巖芯薄片分析資料統(tǒng)計(jì)，鄂爾多斯盆地東南部山2段主要由石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖組成(圖5)，砂巖碎屑組成可見(jiàn)明顯的區(qū)域性特征。根據(jù)重礦物及巖屑特征將研究區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，分別研究區(qū)域內(nèi)砂巖碎屑變化情況，可得：

(1) 西北區(qū)砂巖碎屑組分主要以巖屑及石英為主，長(zhǎng)石很少。石英含量呈由北西向中部增加的趨勢(shì)，巖屑含量則逐漸減少，表明沉積物向中部趨于穩(wěn)定，存在從定邊到志丹方向的物源。

(2) 東北區(qū)砂巖碎屑亦以巖屑及石英為主，長(zhǎng)石含量很少，石英所占百分比呈從北東向中部增加的趨勢(shì)。

(3) 南區(qū)砂巖碎屑以石英、巖屑居多，長(zhǎng)石很少，且石英含量呈從南部宜川、洛川等地向中部延安—延長(zhǎng)增加的趨勢(shì)，表明沉積物從南部向中部搬運(yùn)并沉積。

根據(jù)以上砂巖碎屑含量及變化趨勢(shì)，表明研究區(qū)沉積物分別從北西、北東以及南部向中部搬運(yùn)沉積，存在南、北向兩大物源分區(qū)。

2.4 陰極發(fā)光響應(yīng)

沉積物碎屑中石英、長(zhǎng)石等的陰極發(fā)光性差異對(duì)判斷物源非常有效[24]。碎屑沉積物中，石英顆粒的陰極發(fā)光可分為三類：1)具藍(lán)、紫色陰極發(fā)光，主要形成于深成巖；2)具棕色、紅棕色陰極發(fā)光，形成于區(qū)域變質(zhì)巖；3)不具有陰極發(fā)光，為成巖過(guò)程中形成于自生石英[25]。在研究區(qū)80塊陰極發(fā)光樣品中挑選出山2段樣品分西北部、東北部及南部進(jìn)行研究。

圖5 鄂爾多斯盆地東南部山2段碎屑特征圖Fig.5 The characteristics of sandstone composition of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

(1) 研究區(qū)西北部石英顆粒以發(fā)棕色、棕褐色光以及不發(fā)光為主，反映主要形成于區(qū)域變質(zhì)巖及成巖過(guò)程中形成的自生石英；泥巖發(fā)靛藍(lán)色光，方解石斑點(diǎn)狀分布且發(fā)明亮的橙黃色光，表明為溶蝕孔洞中充填的方解石(圖6a)。

(2) 研究區(qū)東北部石英顆粒以發(fā)棕—褐色光為主，反應(yīng)主要形成于區(qū)域變質(zhì)巖中；方解石發(fā)橙色—橙黃色光且呈斑狀分布，反映主要充填于溶蝕孔洞或粒間膠結(jié)而成，巖屑高嶺石化，發(fā)靛藍(lán)色光(圖6b)。

(3) 研究區(qū)南部巖石膠結(jié)較為致密，石英顆粒發(fā)藍(lán)色光，反映主要形成于深成巖及區(qū)域變質(zhì)巖；長(zhǎng)石發(fā)藍(lán)綠色光，方解石斑狀分布且發(fā)亮的橘黃色光，為構(gòu)造裂縫或不規(guī)則縫洞中充填的方解石(圖6c)。

經(jīng)對(duì)比，研究區(qū)南、北陰極發(fā)光特征存在差異，反映出南、北沉積物來(lái)源于不同物源體系，進(jìn)一步印證了鄂爾多斯盆地東南部山2段沉積物為南、北雙物源供源的特征。

3 三角洲沉積體系沉積特征

研究區(qū)山2段以曲流河三角洲前緣亞相沉積為主。三角洲前緣為三角洲沉積的主體部分，是三角洲進(jìn)入水下的沉積，微相主要包括水下分流河道、水下分流間灣、水下漫溢砂及河口壩等。

3.1 沉積結(jié)構(gòu)特征

沉積巖顆粒的性質(zhì)、大小、形態(tài)及其相互關(guān)系即為沉積結(jié)構(gòu)。分選是指粒度分布的集中程度，粒度分布越集中則分選越好，其主要反映搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近與沉積速率的快慢。磨圓是指顆粒原始棱角被磨圓的程度，其隨搬運(yùn)距離與時(shí)間增加而增高[26]。

研究區(qū)山2段碎屑顆粒分選中等—偏好，磨圓較好，次圓狀為主，少數(shù)為棱角狀—次棱角狀，反映沉積物在沉積時(shí)搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，以遠(yuǎn)源沉積為主。此外，山2段鏡下可見(jiàn)顆粒之間接觸較為緊密，以縫合線接觸、顆粒接觸為主，部分為雜基接觸(圖7)，表明水動(dòng)力中等—較強(qiáng)，和碎屑顆粒同時(shí)沉積的雜基被淘洗沖走，碎屑顆粒之間接觸緊密。

3.2 沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造是沉積物各個(gè)組成部分之間的分布及排列方式，不同沉積類型及相帶，沉積特征各異。

研究區(qū)水下分流河道巖性主要為灰白色中粗砂巖，沉積構(gòu)造以槽、板狀交錯(cuò)層理疊置發(fā)育為主，巖相主要為槽狀交錯(cuò)層理砂巖相(St)、板狀交錯(cuò)層理砂巖相(Sp)，反映河道不斷沖刷充填的沉積過(guò)程；河口壩主要特征為沉積較快，分選較好，巖性主要為細(xì)砂巖、中細(xì)砂巖，砂質(zhì)較純，層理主要為板狀交錯(cuò)層理及浪成交錯(cuò)層理，巖相主要為板狀交錯(cuò)層理砂巖相(Sp)，為單向強(qiáng)水動(dòng)力條件下沉積而成；水下分流間灣巖性主要以粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，可見(jiàn)植物碎屑分布，層理主要為水平層理，部分可見(jiàn)透鏡狀層理及浪成波痕，巖相為水平層理粉砂巖相(Fh)，反映水動(dòng)力較弱、沉積速率較緩慢的沉積環(huán)境。沼澤主要以泥巖、煤發(fā)育為特征，有機(jī)質(zhì)含量較高，可見(jiàn)大量植物碎屑分布，分選較差，巖相主要為泥巖相(M)(表2)。

圖6 鄂爾多斯盆地東南部山2段陰極發(fā)光特征Fig.6 The characteristics of cathodoluminescence of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

圖7 鄂爾多斯盆地東南部巖石薄片特征Fig.7 Thin section features of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

3.3 粒度特征

粒度概率曲線可以反映沉積物沉積時(shí)的地理?xiàng)l件、水動(dòng)力條件、搬運(yùn)方式等特征[27]。在研究區(qū)180塊巖芯薄片中篩選出山2段薄片利用薄片法進(jìn)行粒度分析。

水下分流河道是三角洲平原水上分流河道入水部分，沉積物以砂巖為主，泥質(zhì)很少。在研究區(qū)可識(shí)別出兩種概率粒度曲線類型：1)三段式(圖8a)。由跳躍總體、懸浮總體及過(guò)渡段組成，其中，跳躍總體含量40%～50%，斜率65°左右，跳躍總體與過(guò)渡段的交點(diǎn)為3.3～3.75 φ，反映水動(dòng)力較強(qiáng)的特征；過(guò)渡段含量30%～40%左右，斜率較跳躍總體緩，可達(dá)57°，與懸浮總體交切點(diǎn)粒徑可達(dá)3.65～3.76 φ；懸浮總體含量較少，小于30%，反映水動(dòng)力逐漸降低；2)四段式(圖8b)。可識(shí)別出跳躍與懸浮兩種搬運(yùn)方式，其中跳躍總體由斜率較低的三段式組成，占80%左右，斜率從30°～60°，反映水動(dòng)力條件較強(qiáng)，對(duì)沉積物搬運(yùn)營(yíng)力較大但不穩(wěn)定，分選磨圓均較差。

三角洲前緣河口壩微相水動(dòng)力條件較為復(fù)雜，與水下分流河道相比，分選較好，概率粒度曲線呈現(xiàn)兩種類型：1)兩段式(圖8c)。粒度概率曲線以跳躍總體為主，且斜率較高，可達(dá)70°以上。懸浮總體含量較少，與跳躍總體交切點(diǎn)粒徑為2.85 ～3 φ之間；2)三段式(圖8d)。跳躍總體由兩段構(gòu)成，斜率較大，可達(dá)50°～65°，含量較高，與懸浮總體交切點(diǎn)處粒徑為3.375 φ。這兩種粒度概率曲線類型反映河口區(qū)坡度大、沉積快、水動(dòng)力條件復(fù)雜、分選好的特點(diǎn)。

3.4 砂體展布

3.4.1 平面上

砂體在平面上的分布主要受控于物源、沉積相、水動(dòng)力條件等。研究區(qū)山2段砂巖厚度差異較大，砂厚最小者僅為0.05 m，最大可達(dá)35.25 m。受南北物源共同影響，山2段砂體主要沿南北向展布，砂巖最厚者主要集中于研究區(qū)南部、北部及中部安塞、志丹、甘泉等地。北部砂體以子長(zhǎng)、清澗、安塞、延川等地較厚，且呈南北向帶狀分布；南部黃陵、富縣、黃龍等地因距物源較近，故砂體發(fā)育較厚。相帶上，山2段砂體以曲流河三角洲水下分流河道、河口壩微相較厚，水下分流間灣、沼澤等微相砂體較薄，一般小于6 m(圖9)。

3.4.2 剖面上

選擇研究區(qū)山2段順物源方向與橫切物源方向的兩條剖面，對(duì)不同體系域內(nèi)砂體形態(tài)及其疊加展布樣式進(jìn)行分析。

東西向剖面過(guò)A1、A2、A3、A4、A5以及A6共六口井，剖面位于中偏北部延安—延長(zhǎng)一帶，其沉積物主要受北部三角洲供源(圖10)。剖面中A2井、A3井及A5井砂體發(fā)育較好，砂體多以不對(duì)稱型為主，連通性較好且相互疊置。砂體主要可分為三類，分別為水下分流河道砂體、河口壩砂體以及漫溢砂。水下分流河道砂體及河口壩砂體主要發(fā)育在A2井、A5井周圍，相互疊置；漫溢砂發(fā)育較多且主要在A2井、A4井、A5井以及A6井周圍，反映此時(shí)水流較大，漫溢于河道之間；此外，因距南、北物源均較遠(yuǎn)，沉積物供應(yīng)較少，煤層大量發(fā)育。

圖8 鄂爾多斯盆地東南部山2段粒度概率曲線Fig.8 Grain size probability cumulative curve of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

圖9 鄂爾多斯盆地東南部山2段砂巖厚度圖Fig.9 Sandstone isopach map of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

南北向剖面位于研究區(qū)中東部，受南北物源共同供源，剖面過(guò)五口井(圖11)。剖面上砂體以B1井、B4井及B5井砂體發(fā)育較好且相互疊置，主要原因?yàn)榫辔镌摧^近，沉積物供給充足。同時(shí)，山2段砂體由南、北向中部聚集，反映水動(dòng)力較強(qiáng)且從南、北向中部匯聚。煤層亦較發(fā)育，主要沉積環(huán)境為沼澤或水下分流間灣，沉積物較少且適宜植物生長(zhǎng)，可見(jiàn)植物化石分布。

總體來(lái)說(shuō)，研究區(qū)山2段砂巖發(fā)育較厚，形成了天然氣富集提的良好儲(chǔ)層，從而為形成大型天然氣藏提供了基礎(chǔ)條件。

4 沉積模式建立

鄂爾多斯盆地晚古生代時(shí)期的充填與演化建立在賀蘭坳拉槽的復(fù)活與基底沉降的基礎(chǔ)上。盆地演化至下二疊統(tǒng)山西沉積時(shí)，盆地北部不斷隆升，華北地臺(tái)從海盆向湖盆轉(zhuǎn)化，周緣構(gòu)造活動(dòng)開(kāi)始分化并重組，從而導(dǎo)致盆地內(nèi)侵蝕速度加快，北部碎屑物源不斷增加，河流不斷向南推進(jìn)[28]。山2段沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)屬于遠(yuǎn)物源沉積，盆地內(nèi)沉積物除受北部物源供給之外，南部物源供給也持續(xù)增加，不斷向北推進(jìn)[29]，此時(shí)，研究區(qū)整體以曲流河三角洲前緣沉積為主。

基于物源及曲流河三角洲沉積特征研究，建立早二疊世山2段沉積模式(圖12)，主要特點(diǎn)如下：

(1) 地形坡度較為平緩，研究區(qū)山2段為曲流河三角洲前緣沉積，且沉積主要受河流作用控制；

(2) 水下分流河道砂體為三角洲前緣主要砂體，規(guī)模較大，側(cè)向連通性較好，河口壩較為發(fā)育，底部太原組灰?guī)r基底發(fā)育。砂體形態(tài)部分呈鳥(niǎo)足狀，剖面上砂體不對(duì)稱型相互疊置，反映水動(dòng)力中等—較強(qiáng)的特征；

圖10 鄂爾多斯盆地東南部山2段砂體橫剖面Fig.10 Cross profile of sand body of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

圖11 鄂爾多斯盆地東南部山2段砂體縱剖面Fig.11 Vertical profile of sand body of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

圖12 鄂爾多斯盆地東南部山2段沉積模式Fig.12 Depositional model of Shan 2 Member in the southeastern Ordos Basin

(3) 南北物源在中部志丹—延安—延長(zhǎng)一帶雖未交匯但呈交匯趨勢(shì)，可識(shí)別出沖積扇、曲流河三角洲平原，曲流河三角洲前緣，湖相等沉積亞相，其中，曲流河三角洲前緣可識(shí)別出水下分流河道、河口壩以及水下分流間灣等沉積微相。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地東南部山2段礦物學(xué)特征、重礦物分析、沉積特征剖析、砂體剖面對(duì)比和水動(dòng)力條件進(jìn)行研究，主要結(jié)論如下：

(1) 研究區(qū)重礦物主要以鋯石、金紅石，電氣石以及白鈦礦為主，穩(wěn)定重礦物分布呈由南、北兩部向中部增加的趨勢(shì)；巖屑組分表現(xiàn)為變質(zhì)巖巖屑含量極高，沉積巖巖屑與巖漿巖巖屑較少，且南、北巖屑組分特征各異；砂巖碎屑主要為石英及巖屑，長(zhǎng)石很少，且南、北變化特征不同；南、北石英、方解石等礦物陰極發(fā)光特征存在明顯差異。結(jié)合上述對(duì)重礦物、巖屑組分、砂巖碎屑以及陰極發(fā)光響應(yīng)的研究，認(rèn)為鄂爾多斯盆地東南北山2段主要受南、北物源共同供源。

(2) 研究區(qū)山2段碎屑顆粒分選中等偏好，磨圓較好，顆粒之間接觸緊密，反映水動(dòng)力較強(qiáng)，屬遠(yuǎn)源沉積；識(shí)別出水下分流河道、河口壩各兩種粒度概率曲線，水下分流河道主要為三段式式及四段式，且主要由跳躍組分組成，反映水動(dòng)力較強(qiáng)，河口壩為多兩段式及三段式兩種，跳躍總體占多數(shù)，但與水下分流河道相比，跳躍總體百分含量較少；沉積構(gòu)造主要以板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理以及平行層理為主，可見(jiàn)部分浪成交錯(cuò)層理，反映單向強(qiáng)水動(dòng)力條件。

(3) 山2段砂體平面上南北向展布，以南部、北部以及中部安塞、志丹、甘泉等地最厚，分布主要受控于曲流河三角洲水下分流河道；橫剖面上砂體主要為水下分流河道砂體、河口壩砂體及漫溢砂，橫剖面上砂體主要為不對(duì)稱型相互疊置，縱剖面上砂體疊置連通較好。，同時(shí)，砂體從南、北向中部匯集，反映了從南、北向中部匯聚的水動(dòng)力變化。建立了鄂爾多斯盆地東南部山2段南北雙源曲流河三角洲沉積模式。

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The Study on Provenance and Meandering River Delta System of Shan 2 Member in Southeastern Ordos Basin

LI YaLong1,YU XingHe1,ZHOU JinSong2,SHAN Xin1,HAN XiaoQin2,SHI Xin1,HU Peng1

1.School of Energy Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China 2.Research Institute, Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Xi’an 710075, China

Shan 2 Member in southeastern Ordos Basin is an important gas bearing stratum. The provenance system is analyzed based on heavy mineral distribution, sandstone composition, rock fragments type and cathodoluminescence characteristics. The sediments of Shan 2 Member mainly comes from the north and south source areas. The sorting of the sediments is moderately to well sorted and rounded. Trough cross bedding, parallel bedding and wave ripples mainly developed in Shan 2 Member, the sedimentary facies of Shan 2 Member is a meandering river delta front based on sedimentary texture and sedimentary structures. The sediments of Shan 2 Member is dominated by saltation and featured by 3 sections and 4 sections while the mouth bar is characterized by well sorted sediments and 2 sections and 3 sections grain size distribution patterns. The sandstone thickness in the south, north and central areas like Zhidan and Ganquan is large. The fluvial sandstone body is characterized by an asymmetric type and stacking pattern. The hydrodynamic condition is moderate to strong. Based on provenance system reconstruction, sedimentary features analysis and identification of thin sections, the sedimentary model of Shan 2 Member which is double sourced meandering river delta is established, which provides a theoretical support for gas exploration and exploitation.

meandering river delta; provenance; depositional model; Shan 2 Member; southeastern Ordos Basin

1000-0550(2017)03-0540-12

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.03.012

2016-08-17； 收修改稿日期： 2016-11-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41472091)[Foundation: National Nature Science Foundation of China, No. 41472091]

李亞龍,男,1992出生,碩士研究生,儲(chǔ)層沉積學(xué)研究,E-mail: 1454446894@qq.com

于興河,男,教授,E-mail: billyu@cugb.edu.cn

P512.2

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