李 麗,邵龍義,李明培,王東東,魯 靜,李智學(xué),程愛國

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院,北京 100083; 2.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司,陜西 西安 710054; 3.陜西能源集團研究院有限公司,陜西 西安 710061; 4.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 5.陜西能源集團有限公司，陜西 西安 710061; 6.中國煤炭地質(zhì)總局,北京 100039)

鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)瓦窯堡組層序-古地理及聚煤規(guī)律

李 麗1,邵龍義1,李明培2,3,王東東4,魯 靜1,李智學(xué)5,程愛國6

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院,北京 100083; 2.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司,陜西 西安 710054; 3.陜西能源集團研究院有限公司,陜西 西安 710061; 4.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 5.陜西能源集團有限公司，陜西 西安 710061; 6.中國煤炭地質(zhì)總局,北京 100039)

依據(jù)鉆孔巖芯及測井曲線資料對鄂爾多斯盆地東部晚三疊世瓦窯堡組沉積相、聚煤模式、層序地層格架、巖相古地理進行研究，提出該區(qū)聚煤規(guī)律。瓦窯堡組依據(jù)巖性共分為五段，其中底部的第1段和頂部的第5段以泥巖、粉砂巖為主，第2段、第3段、第4段下部以砂巖為主，上部以泥巖、粉砂巖為主。根據(jù)瓦窯堡組頂部區(qū)域不整合面、第1段、第3段以及第4段底部河流下切谷沖刷面、瓦窯堡組底部與其下伏地層間地層顏色及巖性突變面等層序界面，將瓦窯堡組劃分為3個三級層序，其中層序Ⅰ對應(yīng)瓦窯堡組一段和二段，層序Ⅱ?qū)?yīng)瓦窯堡組三段，層序Ⅲ對應(yīng)瓦窯堡組四段和五段。通過統(tǒng)計各個三級層序內(nèi)的巖性數(shù)據(jù)，繪制地層厚度、砂泥比、煤層厚度等值線圖，以三級層序為作圖單元，恢復(fù)各層序的古地理格局，主要的古地理單元為河流、三角洲和湖泊，物源位于研究區(qū)東北部。層序Ⅲ的聚煤作用明顯優(yōu)于層序Ⅰ和層序Ⅱ，最有利于成煤環(huán)境為三角洲平原分流間灣，聚煤中心大致位于石灣鎮(zhèn)—玉家灣鎮(zhèn)—安塞縣一帶。

瓦窯堡組;層序地層;巖相古地理;聚煤規(guī)律;鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地中生代晚三疊世含有豐富的石油、天然氣、頁巖氣和煤炭資源。近30 a來，延長油礦、長慶油田在盆地內(nèi)開展了大量的生產(chǎn)和研究工作，研究層位主要集中于晚三疊世延長組，國內(nèi)外專家、學(xué)者亦對石油、天然氣和頁巖氣資源開展了種類、數(shù)量繁多的研究工作[1-4]，且對于晚三疊世延長組層序地層開展了很多研究工作，但采用的理論體系不同，層序的界面識別、劃分標準不同，導(dǎo)致層序的劃分不同，至今未形成統(tǒng)一的認識[5-7]。但針對晚三疊世含煤地層瓦窯堡組沉積環(huán)境相關(guān)的研究工作相對較少[8-9]。在韓德馨和楊起主編的《中國煤田地質(zhì)學(xué)》中提出瓦窯堡組形成于河流湖泊環(huán)境，王雙明(1996)提出瓦窯堡組沉積相為河流相、湖泊相和湖泊三角洲相。賀丹等研究表明含煤區(qū)內(nèi)瓦窯堡組煤層較厚的地區(qū)有子長礦區(qū)、志丹地區(qū)和富縣地區(qū)等，但只有子長礦區(qū)的賦煤面積最大，含煤性最好，其他地區(qū)含煤性較差，多為煤線或厚度很小的薄煤層，基本無開采價值[10-12]。筆者以陜北三疊紀煤田子長礦區(qū)為研究區(qū)，利用鉆孔巖心資料，分析了瓦窯堡組沉積相，建立了層序地層格架，并以三級層序為作圖單元，繪制了各層序的地層厚度、砂泥比、煤層厚度等值線圖，恢復(fù)了各層序的巖相古地理格局，且以此為基礎(chǔ)對其聚煤規(guī)律進行了研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北地臺的西部，是一個多構(gòu)造體系、多旋回演化、多沉積類型的大型盆地[13]。盆地總體輪廓呈矩形，可劃分為渭北隆起、晉西撓褶帶、伊盟隆起、陜北斜坡、天環(huán)坳陷和西緣逆掩沖斷構(gòu)造帶等6個一級構(gòu)造構(gòu)造單元[14](圖1)。在經(jīng)歷了早元古代華北地臺形成、早古生代淺海臺地和晚古生代的近海湖盆發(fā)育之后，中生代鄂爾多斯盆地進入了內(nèi)陸湖盆的形成和發(fā)展階段，尤其是晚三疊世晚期進入湖盆發(fā)展的全盛時期[15-16]。晚三疊世時期，鄂爾多斯盆地為極不對稱的西陡東緩且由北西向南東傾伏的箕狀拗陷盆地，沉積中心和沉降中心均位于盆地西南部，四周水系發(fā)達，主要物源方向為東北方，也存在東南、西南方向的古水流[17-19]。晚三疊世末期由于印支運動的影響，華北克拉通全區(qū)抬升，鄂爾多斯盆地呈現(xiàn)西高東低的地形，沉積中心轉(zhuǎn)移至陜北子長地區(qū)[20-21]。

圖1 鄂爾多斯盆地區(qū)域構(gòu)造Fig.1 Tectonic units of Ordos Basin

晚三疊世，鄂爾多斯盆地含煤地層最好的是瓦窯堡組(相當(dāng)于延長組長1段)，由于印支運動的影響，整個盆地向上隆起，瓦窯堡組多遭受剝蝕，僅在部分地區(qū)保留[8-9]。瓦窯堡組煤層厚度較大的地區(qū)有志丹、富縣地區(qū)以及子長礦區(qū)，富煤地區(qū)尤以子長礦區(qū)最厚。子長礦區(qū)瓦窯堡組主要由一系列河流、三角洲、湖泊相的碎屑巖組成。

瓦窯堡組依據(jù)巖性及含煤特征可劃分為5段。第1段：由灰、灰黑色粉砂巖、泥巖與灰白色中、細粒砂巖互層組成，含有煤層、煤線1～10層，富含黃鐵礦結(jié)核和植物化石，厚30～70 m。第2段：下部由厚層灰綠色中粒砂巖組成，上部由灰色粉砂巖和灰黑色泥巖組成，含煤層、煤線1～7層，含有植物化石介殼類化石，厚20～80 m。第3段：下部由灰白色厚層狀中、細粒砂巖組成，上部由灰色中、細粒砂巖和深灰色的粉砂巖互層組成，含3號可采煤層和數(shù)層不可采薄煤層，厚度約為120 m。第4段：下部由灰白色中、細粒砂巖和灰黑色粉砂巖、泥巖互層組成夾有4號煤層及多層薄煤層、煤線;中上部為灰色中、細粒砂巖，含有可采的5號煤層及不可采的6號煤層，含有豐富的植物化石和白云母碎片，厚20～80 m。第5段：下部為棕黑色油頁巖夾數(shù)層灰白色鋁土質(zhì)泥巖;上部為灰白色、深灰色中粒砂巖、泥巖，含多層薄煤層、煤線，厚度為0～80 m。

2 巖相及沉積相類型

研究區(qū)瓦窯堡組發(fā)育含礫中粗粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖、泥巖、油頁巖及煤層，可以總結(jié)出14種巖相類型(表1)。砂巖中發(fā)育沙紋層理、板狀交錯層理、塊狀層理等。粉砂巖中發(fā)育水平層理、波狀層理。泥巖具水平層理、塊狀層理，含有植物化石。

表1鄂爾多斯盆地子長礦區(qū)晚三疊世瓦窯堡組巖相
Table1LithofaciesoftheLateTriassicWayaopuFormationintheZichangminingareaofOrdosBasin

巖石類型巖相巖性描述環(huán)境解釋①含礫粗砂巖灰白色，粗—中粒，分選性差，次棱角狀，含有石英礫石曲流河河床滯留②具交錯層理砂巖灰白色，細—粗粒砂巖，分選中等，次圓狀。粗粒分選性較差，棱角—次棱角狀，中粒分選中等，次棱角狀河流邊灘，分流河道，河口壩砂巖③具平行層理砂巖灰白色，細粒砂巖，薄層狀，分選性較好，次棱角狀河流邊灘，天然堤④具沙紋層理砂巖灰色，中、細粒砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，厚層狀，夾深灰色泥巖薄層，分選性中等—較好，次圓狀天然堤，濱湖⑤板狀層理砂巖灰白色，中粒砂巖，分選性較好，次棱角狀，具泥質(zhì)包裹體河口壩，分流河道⑥塊狀層理砂巖灰白色，中?；蚣毩Ｉ皫r，泥質(zhì)膠結(jié)，分選性較好，次圓狀河口壩粉砂巖⑦波狀層理粉砂巖灰—灰白色，薄層狀，質(zhì)地均勻，半堅硬，局部夾細粒砂巖薄層或條帶分流間灣，淺湖，河漫湖泊⑧水平層理粉砂巖深灰色，具有植物化石碎片遠砂壩，泛濫沼澤，淺湖，決口扇⑨灰黑色塊狀炭質(zhì)泥巖黑色，致密，易碎，染手，有貝殼狀斷口，偶具有植物化石、植物根化石泛濫沼澤，河漫湖泊，半深湖泥巖⑩深灰色粉砂質(zhì)泥巖深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，波狀層理，含植物根化石河漫湖泊，泛濫沼澤，前三角洲，河漫灘鋁土質(zhì)泥巖淺灰白色，均勻，具滑膩感，夾灰黑色泥巖薄層淺湖、半深湖灰黑色水平層理炭質(zhì)泥巖深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀，夾淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖薄層，含大量植物化石泛濫沼澤，分流間灣可燃有機巖油頁巖粉砂狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，夾灰黃色鋁土質(zhì)泥巖夾層，夾致密堅硬深灰色粉砂巖薄層或條帶半深湖煤黑色，瀝青光澤，棱角狀斷口，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，內(nèi)生裂隙發(fā)育，見黃鐵礦薄膜充填，屬半亮型煤分流間灣

根據(jù)巖相(表1)及測井曲線特征(圖2)分析，可在區(qū)內(nèi)瓦窯堡組識別出河流、三角洲、湖泊3種沉積相類型(表2)。

河流相主要以含礫砂巖、粗粒砂巖、中粒砂巖、細粒砂巖等為主，發(fā)育交錯層理、沙紋層理、塊狀層理、板狀層理、水平層理，泥巖中可見植物根或植物碎片化石，垂向上發(fā)育有明顯的二元結(jié)構(gòu)，下部以具沖刷面的含礫砂巖、具交錯層理的粗粒砂巖及中細粒砂巖為主，代表河床亞相，上部以具有水平層理的粉砂巖及具有水平層理的泥巖為特征，代表堤岸亞相和河漫亞相(圖3)。

圖2 鄂爾多斯盆地子長礦區(qū)晚三疊世瓦窯堡組沉積相及層序地層分析柱狀圖Fig.2 Columnar section showing sedimentary facies and sequence stratigraphy of the Late Triassic Wayaopu Formation in the Zichang mining area of Ordos Basin

沉積相沉積亞相沉積微相巖相類型曲流河相河床堤岸河漫河床滯留沉積①邊灘沉積②③天然堤③④決口扇⑧河漫灘⑩河漫湖泊⑦⑨⑩河漫沼澤⑧⑨三角洲相三角洲平原三角洲前緣前三角洲分流河道②⑤⑥天然堤③④決口扇⑧分流間灣⑦泛濫沼澤⑩河口壩②⑤⑥遠砂壩⑧⑩湖泊相濱淺湖半深湖濱湖④淺湖⑦⑧⑨

圖3 河流相沉積序列(鉆孔Y10-4)Fig.3 Sedimentary sequence of fluvial facies

三角洲沉積相中三角洲平原主要以細粒砂巖、粉砂巖、泥巖為主，發(fā)育交錯層理、水平層理、波狀層理、塊狀層理，且煤層在三角洲平原分流間灣最為發(fā)育。三角洲前緣以粉砂巖、泥巖為主，多發(fā)育波狀層理、水平層理。前三角洲以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，多見水平層理(圖4)。

圖4 三角洲相沉積序列(鉆孔Y10-4)Fig.4 Sedimentary sequence of delta facies

湖泊相中濱湖沉積物以泥巖、粉砂巖為主，常發(fā)育水平層理、波狀層理，且常見植物化石。淺湖主要以粉砂巖、泥巖為主，發(fā)育波狀層理、水平層理。半深湖位于靜水區(qū)，在研究區(qū)分布較小，主要以油頁巖、泥巖為主，微細水平層理發(fā)育，可見菱鐵礦(圖5)。

圖5 湖泊相沉積序列(鉆孔Y11-3)Fig.5 Sedimentary sequence of lacustrine facies

3 層序地層格架

3.1 層序界面的識別

本次層序地層學(xué)研究中，層序的定義和體系域劃分采用Exxon公司“Vail”學(xué)派的觀點[22]，并結(jié)合了前人在陸相層序地層學(xué)研究成果[23-26]，對關(guān)鍵層序地層界面進行識別。

(1)層序界面

層序界面主要依據(jù)區(qū)域不整合面、河流下切谷底部沖刷面以及地層巖性、顏色突變面。區(qū)域不整合面主要體現(xiàn)在瓦窯堡組與上覆的侏羅紀富縣組之間的平行不整合接觸[9]，該界面主要反映了印支運動造成的區(qū)域抬升事件。在層序界面處，隨著湖平面相對下降，由河流回春作用形成的下切谷，其底部沖刷面也是是層序界面的標志，如區(qū)內(nèi)瓦窯堡組第1,3,4段底部的厚層砂巖的底部沖刷面。地層顏色、巖性突變面主要表現(xiàn)為瓦窯堡組底部的灰色、灰黑色條帶狀夾層砂巖與下伏永坪組頂部的灰綠色、黃綠色塊狀砂巖組成的顏色、巖性突變面[12]，反映了從永坪組到瓦窯堡組沉積環(huán)境由深變淺再變深的轉(zhuǎn)化過程，該界面代表一個層序界面。

(2)初始湖泛面：即湖水體首次漫過低位下切谷所形成的湖泛面，該界面之上，水體變深且沉積范圍變大。在研究區(qū)以河流下切谷砂礫巖之上覆蓋的薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等細粒巖石底面為界。

(3)最大湖泛面：即一個基準面旋回內(nèi)基準面或可容空間速率增加最快、水體最深時形成的沉積面，巖性上表現(xiàn)為一套向上變細的沉積序列，代表水體最深的巖相以相對較大的厚度出現(xiàn)時，其底面即為最大湖泛面，區(qū)內(nèi)瓦窯堡組第3段上部的厚層泥巖的底面即為一最大湖泛面。

3.2 層序地層格架的建立

根據(jù)以上識別出的關(guān)鍵層序界面，將瓦窯堡組劃分為3個層序，考慮到瓦窯堡組相當(dāng)于瑞替階，大致延伸時限7 Ma[27]，這樣每個層序代表的時限約2.33 Ma，說明所劃分的3個層序?qū)儆谌墝有?。每個三級層序可劃分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域(表3)。

表3鄂爾多斯盆地子長礦區(qū)晚三疊世瓦窯堡組層序劃分
Table3SequencedivisionoftheLateTriassicWayaopuFormationintheZichangminingareaofOrdosBasin

層序Ⅰ主要相當(dāng)于瓦窯堡組的1段、2段，層序底界面為瓦窯堡組底部的灰色、灰黑色地層與下伏永坪組頂部的灰綠色、黃綠色地層組成的顏色、巖性突變面。低位體系域以曲河流為主，巖性為粗、中粒砂巖，偶而夾雜粉砂巖，顏色主要以灰黑色為主(圖2);在該時期，只在研究區(qū)南部地區(qū)發(fā)育低位體系域(圖6)。湖侵體系域以三角洲為主，巖性為中、細粒砂巖、粉砂巖和泥巖;在研究區(qū)中南部地區(qū)鉆孔6-1,11,10-1地層沉積中以粒度較粗的砂巖為主，主要是三角洲平原的分流河道沉積，其余鉆孔地層皆以粒度較細的粉砂巖、泥巖為主，為三角洲平原的分流間灣、沼澤沉積(圖6)。高位體系域則是以三角洲和湖泊為主，巖性為細粒砂巖、粉砂巖和泥巖，沉積厚度由北向南逐漸減薄(圖6)。

層序Ⅱ主要相當(dāng)于瓦窯堡組的3段，層序底界面為3段底部河流下切谷沖刷面。低位體系域主要以河流為主，巖性以粗粒砂巖為主;除鉆孔1-2為以河床滯留沉積形成的粗砂巖以外，其余鉆孔皆是以厚層砂巖為主，為三角洲平原的分流河道沉積(圖6)。湖侵體系域主要以三角洲為主。巖性以細粒砂巖、粉砂巖和泥巖為主，夾一些薄煤層;由北向南有逐漸變細的趨勢(圖6)。高位體系域主要以三角洲和沼澤沉積為主，巖性以中、細粒砂巖、粉砂巖為主(圖2)。

層序Ⅲ主要相當(dāng)于瓦窯堡組的4段、5段，層序底界面為4段底部河流下切谷沖刷面，層序頂界面是遭受剝蝕之后的瓦窯堡組頂部與上覆的下侏羅統(tǒng)富縣組之間的區(qū)域不整合面。低位體系域主要以河流為主，巖性以粗粒砂巖、中粒砂巖為主;湖侵體系域主要以三角洲為主，巖性以細粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，且煤層較為發(fā)育，在子長一帶的鉆孔11中發(fā)育少量油頁巖(圖6);高位體系域主要是以河流為主，巖性為中、細粒砂巖，夾少量煤線，因為剝蝕作用的影響，研究區(qū)高位體系域并不發(fā)育，且在鉆孔1-2處形成了很嚴重的下切作用(圖6)。

4 層序地層格架下的巖相古地理

選取研究區(qū)內(nèi)22口揭露地層較全、分布均勻的典型鉆孔數(shù)據(jù)，在單剖面和對比剖面沉積相分析的基礎(chǔ)上，分別繪制各層序的地層厚度、砂泥比等值線圖，以砂泥比等值線為主，結(jié)合其他相關(guān)參數(shù)綜合分析，恢復(fù)出瓦窯堡組各層序的巖相古地理。

4.1 層序Ⅰ巖相古地理

層序I地層厚度幅度變化大致在70～140 m，西部地區(qū)較厚，而東部地區(qū)較薄(圖7(a))。厚度最大的地區(qū)位于中西部，達140 m，代表當(dāng)時的沉降中心。東北部、東南部地區(qū)為地層厚度較薄的地區(qū)，即為當(dāng)時的相對隆起區(qū)。該層序砂巖較發(fā)育，厚度在25～95 m，區(qū)內(nèi)東北部砂巖相對較厚，西南方向砂巖厚度變小，西北部和西南部的兩個砂巖高值區(qū)域代表兩個三角洲分流河道向湖泊方向的延伸。泥巖厚度在20～90 m，一般在區(qū)內(nèi)西南方向有增厚趨勢，說明當(dāng)時沉積中心主要位于研究區(qū)西南方向。砂泥比值大致在0.3～7.5，砂泥比值有由東北向西南降低的趨勢(圖7(b))。

圖6 鄂爾多斯盆地晚三疊世子長礦區(qū)瓦窯堡組南-北向沉積相及層序地層對比Fig.6 North-south cross section showing sedimentary facies and sequence stratigraphy of the Late Triassic Wayaopu Formation in the Zichang mining area of Ordos Basin

圖7 層序Ⅰ地層厚度、砂泥比和巖相古地理及煤層厚度Fig.7 Isopach map showing the total thickness，the sandstone/mudstone ratio and Lithofacies palaeogeography of sequence Ⅰ

層序I沉積時期在研究區(qū)東北部發(fā)育有曲流河沉積;西南部發(fā)育有湖泊沉積，主要包含濱湖、淺湖和半深湖沉積;中部地區(qū)發(fā)育有三角洲沉積，主要有三角洲平原、三角洲前緣(圖7(c))。層序I沉積早期，主要發(fā)育河流沉積，水流方向北東—南西向。層序I中晚期，盆地內(nèi)部陸塊發(fā)生構(gòu)造沉降，盆地開始凹陷并且匯水，逐漸發(fā)育了湖泊，分布范圍較小，并在湖泊邊緣地帶發(fā)育三角洲沉積。

4.2 層序Ⅱ巖相古地理

層序II處于盆地穩(wěn)定沉降期，該時期地層厚度在70～160 m，同樣表現(xiàn)為西部地區(qū)較厚，而東部地區(qū)較薄。地層厚度最大的地區(qū)在安塞地區(qū)附近，達160 m，代表當(dāng)時的沉降中心。向東部有逐漸減薄的趨勢，至子長縣附近的地層厚度變?yōu)?0 m左右(圖8(a))。砂巖厚度在30～90 m，區(qū)內(nèi)東北部砂巖相對較厚，向西南方砂巖厚度逐漸變小，石灣鎮(zhèn)東北部地區(qū)和安塞縣東南部地區(qū)兩個砂巖高值區(qū)域代表兩個三角洲分流河道向湖泊方向的延伸。泥巖厚度變化也較大，在20～111 m，表現(xiàn)為明顯的西南部地區(qū)較厚，而東北部地區(qū)較薄，位于西南部地區(qū)的鉆孔12-3處泥巖厚度最大，達111 m，向東北部地區(qū)逐漸減薄直至到周家鎮(zhèn)一帶變?yōu)?0 m左右，說明當(dāng)時的沉積中心位于研究區(qū)西南部。砂泥比值大致在0.3～4.2，砂泥比值有由東北向西南降低的趨勢(圖8(b))。

圖8 層序Ⅱ地層厚度、砂泥比等值線和巖相古地理Fig.8 Isopach map showing the total thickness，the sandstone/mudstone ratio and Lithofacies palaeogeography of sequence Ⅱ

層序II沉積時期的巖相古地理格局繼承了層序I的古地理格局，盆地內(nèi)部構(gòu)造沉降繼續(xù)，湖泊持續(xù)擴大，三角洲和河流沖積平原明顯向東北方向退去。在研究區(qū)東北部發(fā)育有流河沉積;西南部發(fā)育湖泊沉積，主要包含濱湖、淺湖及半深湖沉積;中部地區(qū)是三角洲沉積，主要由三角洲平原、三角洲前緣(8(c))。該時期發(fā)育3條河流，水流方向為北東—南西向。

4.3 層序Ⅲ巖相古地理

層序III處于盆地萎縮-消亡期，該層序沉積之后因受印支運動的影響，基底抬升，導(dǎo)致局部地區(qū)地層保存不全，特別是西部地層遭到剝蝕，使得層序III殘余厚度變化較大，在東部玉家灣鎮(zhèn)一帶地層厚度最大，可達150 m以上，向西部逐漸減小，到安塞縣附近只余30 m左右(殘留厚度)(圖9(a))。該層序砂巖累積厚度表現(xiàn)為西部較薄東部較厚，子長縣附近沉積厚度超過70 m，向西部地區(qū)逐漸減薄，安塞縣附近沉積厚度在15 m左右(殘留厚度)。由于受殘留地層厚度的影響，泥巖厚度亦表現(xiàn)為西部地區(qū)較薄東部地區(qū)較厚。砂泥比值大致在0.2～7.3之間，砂泥比值有由東北向西南降低的趨勢(圖9(b))。

圖9 層序Ⅲ地層厚度、砂泥比等值線和巖相古地理Fig.9 Isopach map showing the total thickness，the sandstone/mudstone ratio and Lithofacies palaeogeography of sequence Ⅲ

層序III沉積時期繼承層序II、層序Ⅰ的古地理格局，沉積相為河流相、三角洲相和湖泊相(圖9(c))。研究區(qū)東北部發(fā)育河流相;西南部發(fā)育湖泊相，包含濱湖、淺湖及半深湖;中部地帶發(fā)育三角洲相，包含三角洲平原和三角洲前緣。研究區(qū)發(fā)育3條河流，水流方向為北東—南西向。

5 聚煤規(guī)律分析

層序I時期，主要是以河流沉積為主，砂泥比值在中部地區(qū)偏高，粗粒沉積物較多，發(fā)育河流沉積，不利于成煤，聚煤作用較差，大部分為薄煤層或者煤線，含煤1～13層，累計厚度不超過3 m。全區(qū)共形成4個聚煤中心：第1個位于石灣鎮(zhèn)附近，累計厚度不超過1.5 m;第2個位于韓岔—蟠龍鉆孔4-2附近，煤層累計厚度最大，為3 m左右;第3個位于韓岔—蟠龍鉆孔6-1附近，發(fā)育的煤層累計厚度在2.5 m左右;第4個位于韓岔—蟠龍鉆孔14-1附近，煤層總厚度較薄，累計厚度在1.5 m左右(圖7(c))。

層序Ⅱ時期，主要以湖泊沉積為主，砂泥比值在中部地區(qū)偏低，細粒沉積物較多，水體較深，不利于成煤。全區(qū)含煤1～8層，一般為2～4層，累計厚度最厚可達2 m，平均厚度僅有1 m。全區(qū)共有4個小聚煤中心：第1個位于石灣鎮(zhèn)附近，累計厚度最厚為1.5 m;第2個位于韓岔—蟠龍鉆孔4-1至鉆孔5-2一帶，最大累計厚度為2 m左右;第3個位于韓岔—蟠龍鉆孔6-1附近，煤層累計厚度可達2 m左右;第4個位于韓岔—蟠龍鉆孔14-2至鉆孔14-1之間，累計厚度也在2 m左右(圖8(c))。

層序III時期，盆地逐漸抬升，湖泊面積逐步減小，三角洲沉積面積逐漸增大，三角洲平原分流間灣是該時期重要的成煤環(huán)境。該時期的聚煤作用最好，含煤層數(shù)在1～10層，累計厚度可達6 m左右，其中絕大部分含煤區(qū)煤層累計厚度都大于1 m。存在4個聚煤中心：第1個位于韓岔—蟠龍鉆孔3-3附近，煤層累計厚度大于5 m;第2個位于韓岔—蟠龍鉆孔4-2地區(qū)，煤層累計厚度大于4 m;第3個位于韓岔—蟠龍鉆孔5-1,6-1一帶，煤層累計厚度在5 m以上;第4個位于鉆孔Y20西南部，煤層累計厚度較薄，約為3 m(圖9(c))。

綜上所述，上三疊統(tǒng)瓦窯堡組的煤層大都發(fā)育在三角洲平原分流間灣，聚煤中心大致位于石灣鎮(zhèn)—玉家灣鎮(zhèn)—安塞縣一帶。含煤區(qū)位于石灣鎮(zhèn)—子長縣一帶，總體呈近南北條帶狀展布，所有的小聚煤區(qū)則均呈北東—南西向展布。煤層發(fā)育最好的是層序III，其頂部的5號煤層大面積可采，其下部的3號煤層也是局部可采。

6 結(jié) 論

(1)區(qū)別于前人對瓦窯堡組作為1個三級層序的一部分的認知[5-7]，識別出區(qū)域不整合面、河流下切谷沖刷面、地層顏色及巖性突變面3種類型層序界面，將瓦窯堡組劃分為3個三級層序，其中層序Ⅰ對應(yīng)瓦窯堡組1段、2段，層序Ⅱ?qū)?yīng)瓦窯堡組3段;層序Ⅲ對應(yīng)瓦窯堡組4段、5段。

(2)瓦窯堡組的沉積相單元主要為河流、三角洲、湖泊，其中層序Ⅰ以河流沉積為主，層序Ⅱ以河流、湖泊沉積為主，層序Ⅲ以三角洲沉積為主。

(3)層序Ⅰ、層序Ⅱ聚煤作用均較差，層序Ⅲ聚煤作用相對較好，且3個層序的聚煤作用均發(fā)生在三角洲分流間灣沉積中，聚煤中心大致位于石灣鎮(zhèn)—玉家灣鎮(zhèn)—安塞縣一帶。

[1] 曾維特,張金川,丁文龍,等.延長組頁巖儲層納米級孔隙特征及影響因素—以鄂爾多斯盆地柳坪171井為例[J].煤炭學(xué)報,2014,39(6):1118-1126. ZENG Weite,ZHANG Jinchuan,DING Wenlong,et al.Characteristics and influence factors of nanopores in Yanchang Shale reservoir:A case study of Liuping-171 Well in Erdos Basin[J].Journal of China Coal Society,2014,39(6):1118-1126.

[2] 曹代勇,劉亢,劉金城,等.鄂爾多斯盆地西緣煤系非常規(guī)氣共生組合特征[J].煤炭學(xué)報,2016,41(2):277-285. CAO Daiyong,LIU Kang,LIU Jincheng,et al.Combination characteristics of unconventional gas in coal measure in the west margin of Ordos Basin[J].Journal of China Coal Society,2016,41(2):277-285.

[3] 張兵,徐文軍,徐延勇,等.鄂爾多斯盆地東緣臨興區(qū)塊深部關(guān)鍵煤儲層參數(shù)識別[J].煤炭學(xué)報,2016,41(1):87-93. ZHANG Bing,XU Wenjun,XU Yanyong,et al.Key parameters identification for deep coalbed methane reservoir in Linxing block of eastern Ordos Basin[J].Journal of China Coal Society,2016,41(1):87-93.

[4] 陳飛,胡光義,孫立春,等.鄂爾多斯盆地南部上三疊統(tǒng)延長組層序地層格架內(nèi)沉積相特征與演化[J].古地理學(xué)報,2012,14(3):321-330. CHEN Fei,HU Guangyi,SUN Lichun,et al.The Characteristics of sedimentary facies and evolution in the sequence stratigraphic framework of the Upper Triassic Yanchang Formation in the southern Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography,2012,14(3):321-330.

[5] 陳林,陸永潮,邢鳳存,等.鄂爾多斯盆地南部延長組層序地層特征及充填演化模式[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,46(6):2196-2206. CHEN Lin,LU Yongchao,XING Fengcun,et al.Sequence stratigraphy characteristics and filling evolution model of Yanchang Formation in southern Ordos basin[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2015,46(6):2196-2206.

[6] 劉自亮,朱筱敏,廖紀佳,等.鄂爾多斯盆地西南緣上三疊統(tǒng)延長組層序地層與砂體成因研究[J].地學(xué)前緣,2013,20(2):1-9. LIU Ziliang,ZHU Xiaomin,LIAO Jijia,et al.Sequence stratigraphy and genesis of the Upper Triassic Yanchang Formation in the southwest margin of Ordos basin[J].Earth Science Frontiers,2013,20(2):1-9.

[7] 李相博,姚涇利,劉化清,等.鄂爾多斯盆地中生界低幅度隆起構(gòu)造成因類型及其對油氣分布的控制作用[J].現(xiàn)代地質(zhì),2013,27(4):756-764. LI Xiangbo,YAO Jinli,LIU Huaqing,et al.Tectonic origin type of the low amplitude uplifted structure and its role in the control of the distribution of oil and gas in Mesozoic,the Ordos Basin[J].Geoscience,2013,27(4):756-764.

[8] 韓德馨,楊起.中國煤田地質(zhì)學(xué)(下冊)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1980:243-274.

[9] 王雙明.鄂爾多斯盆地聚煤規(guī)律與煤炭資源評價[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1996.

[10] 李智學(xué),任海香,賀丹,等.山西省煤炭資源潛力評價報告[R].西安：陜西省煤田地質(zhì)局勘察研究院,2010:46-78.

[11] 賀丹,俞桂英.陜西省三疊紀瓦窯堡組分布及賦煤規(guī)律研究[R].西安：陜西省煤田地質(zhì)局勘察研究院,2012:1-50.

[12] 賀丹.陜北三疊紀瓦窯堡組分布特征及聚煤規(guī)律研究[D].杭州:浙江大學(xué),2015. HE Dan.Distribution characteristics and coal accumulation of Triassic Wayaobao Formation in Northern Shaanxi Province[D].Hanghzou:Zhejiang University,20015.

[13] 陳飛,羅平,張興陽,等.鄂爾多斯盆地東緣上三疊統(tǒng)延長組砂體結(jié)構(gòu)與層序地層學(xué)研究[J].地學(xué)前緣,2010,17(1):330-338. CHEN Fei,LUO Ping,ZHANG Xingyang,et al.Stratigraphic architecture and the sequence stratigraphy of the Upper Triassic Yanchang Formation in the eastern margin of Ordos Basin[J].The EarthScience Frontiers,2010,17(1):330-338.

[14] 田野,李智學(xué),邵龍義,等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)瓦窯堡組層序地層及聚煤特征研究[J].中國煤炭地質(zhì),2011,23(8):13-17. TIAN Ye,LI Zhixue,SHAO Longyi,et al.The Upper Triassic Series Wayaobu Formation sequence stratigraphic and coal accumulation characteristic studies in Ordos Basin[J].Coal Geology of China,2011,23(8):13-17.

[15] 黃文輝,敖衛(wèi)華,翁成敏,等.鄂爾多斯盆地侏羅紀煤的煤巖特征及成因分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24(6):1186-1195. HUANG Wenhui,AO Weihua,WENG Chengmin,et al.Characteristics of coal petrology and genesis of Jurassic coal in Ordos Basin[J].Geoscience,2010:24(6):1186-1195.

[16] 王居峰,郭彥如,張延玲,等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組層序地層格架與沉積相構(gòu)成[J].現(xiàn)代地質(zhì),2009,23(5):803-808. WANG Jufeng,GUO Yanru,ZHANG Yanling,et al.The sequence stratigraphic sramework and sedimentary facies of Yanchang Formation of Triassic System in Ordos Basin[J].Geoscience,2009,23(5):803-808.

[17] 倪新峰,陳洪德,韋東曉.鄂爾多斯盆地三疊系延長組層序地層格架與油氣勘探[J].中國地質(zhì),2007,34(1):73-79. NI Xinfeng,CHEN Hongde,WEI Dongxiao.The sequence stratigraphic framework of the Triassic Yancang Formation in the Ordos basin and petroleum exploration[J].Geology in China,2007,34(1):73-79.

[18] 付金華,郭正權(quán),鄧秀芹.鄂爾多斯盆地西南地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組沉積相及石油地質(zhì)意義[J].古地理學(xué)報,2005,7(1):34-44. FU Jinhua,GUO Zhengquan,DENG Xiuqin.Sedimentary facies of Yanchang Formation of Upper Triassic and petroleum geological implication in southwestern Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography,2005,7(1):34-44.

[19] 陳飛,樊太亮,高志前,等.鄂爾多斯盆地南部上三疊統(tǒng)延長組物源方向與沉積體系分析[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,24(6):24-28. CHEN Fei,FAN Tailiang,GAO Zhiqian,et al.Analysis of the provenance direction and the depositional systems of Yanchang Formation of Upper Triassicin the southern Ordos Basin[J].Journal of Xi’an Shiyou University(Natural Science Edition),2009,24(6):24-28.

[20] 宋凱,呂劍文,杜金良,等.鄂爾多斯盆地中部上三疊統(tǒng)延長組物源方向與三角洲沉積體系[J].古地理學(xué)報,2002,4(3):59-65. SONG Kai,Lü Jianwen,DU Jinliang,et al.Source direction analyses and delta depositional systems of Yanchang Formation of the Upper Triassic in the central Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography,2002,4(3):59-65.

[21] 王起琮,李文厚,趙虹,等.鄂爾多斯盆地東南部三疊系延長組一段湖相濁積巖特征及意義[J].地質(zhì)科學(xué),2006,41(1):54-63. WANG Qicong,LI Wenhou,ZHAO Hong,et al.Characteristics and significance of lacustrine turbidites in the member 10 Yanchang Formation Upper Trassic in tne Southeastern Ordos Basin[J].Chinese Journal of Geology,2006,41(1):54-63.

[22] VAN WAGONER J C.Siliciclastic sequence stratigraphy in well logs,cores,and outcrops:concepts for high-resolution correlation of time and facies[M].American Association of Petroleum Geologists,1990.

[23] 張周良.河流相地層的層序地層學(xué)與河流類型[J].地質(zhì)論評,1996,42(S0):188-193. ZHANG Zhouliang.Fluvial sequence stratigraphy and river types[J].Geological Review,1996,42(S0):188-193.

[24] 劉招君,董清水,王嗣敏,等.陸相層序地層學(xué)導(dǎo)論與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002:50-55.

[25] 章軒瑋.從常規(guī)體系域到非常規(guī)體系域—河流相層序地層學(xué)研究的一個重要進展[J].海相油氣地質(zhì),2013,18(1):39-46. ZHANG Xuanwei.The from but systems tracts to unconventional systems tracts:an important progress of fluvial sequence stratigraphy research[J].Marine Origin Petroleum Geology,2013,18(1):39-46.

[26] 吳因業(yè),張?zhí)焓?張志杰,等.沉積體系域類型、特征及石油地質(zhì)意義[J].古地理學(xué)報,2010,12(1):69-81. WU Yinye,ZHANG Tianshu,ZHANG Zhijie,et al.The types and characteristics of depositional systems tract and its petroleum geological significance[J].Journal of Palaeogeography,2010,12(1):69-81.

[27] COHEN,K M,FINNEY S C,GIBBARD P L,et al.The Ics International Chronostratigraphic Chart.Episodes,2014,36(3):199-204.

Sequence-paleogeographyandcoalaccumulationoftheUpperTriassicWayaopuFormationinOrdosBasin

LI Li1,SHAO Longyi1,LI Mingpei2,3,WANG Dongdong4,LU Jing1,LI Zhixue5,CHENG Aiguo6

(1.CollegeofGeoscienceandSurveyingEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechology(Beijing),Beijing100083,China; 2.ShaanxiCoalGeologicalExplorationInstituteCompanyLimited,Xi’an710054,China; 3.ShaanxiEnergyGroupResearchInstitute,Xi’an710061,China; 4.CollegeofEarthScience&Engineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China; 5.ShaanxiEnergyGroupCo.,Ltd.,Xi’an710061,China; 6.ChinaNationalAdministrationofCoalGeology,Beijing100039,China)

The sedimentary facies,sequence stratigraphy,lithofacies paleogeography and coal accumulation of the Late Triassic Wayaopu Formation in Ordos Basin were analyzed based on data from borehole cores and logging curves.The Wayaopu Formation was subdivided into five members based on the lithology,of which the first (bottom) and the fifth (top) members consist of mudstones and siltstones,the second,the third and the fourth members are mainly composed of sandstones in the lower part,and of mudstones and siltstones in the upper part.The sequence boundaries were identified,including the regional unconformity at the top of the Wayaopu Formations,the basal erosional surfaces of the fluvial incised valley fill sand bodies at the bottom of the first,third and fourth members,and abrupt changes in color and lithologies at the boundary between the Wayaopu Formation and its underlying formations.According to these sequence boundaries,the Wayaopu Formation was subdivided into three third-order sequences,namely sequence I,sequence II and sequence III,which were corresponding to the intervals from member 1 to member 2,member 3,and member 4 to member 5,respectively.The lithological data of each third-order sequences were statistically counted,and the contours of a variety of these lithological parameters were drawn,including strata thickness,thickness ratio of sandstone and mudstone,and the thickness of coal seam.According to these contours,the lithofacies paleogeography maps of each third-order sequence were reconstructed.The major paleogeographical units were the fluvial facies,delta facies,and lacustrine facies,with a northeastern provenance.The coal accumulation were favored in sequence III than sequence I and sequence II.The most favorable coal-forming environment was the inter-distributary bay of the delta plain,and the coal-accumulating center was located in the Shiwanzhen-Yujiawanzhen-Ansaixian area.

Wayaopu Formation;sequence stratigraphy;lithofacies paleogeography;coal accumulation;Ordos Basin

10.13225/j.cnki.jccs.2016.1537

P539.2

:A

:0253-9993(2017)08-2090-11

國家科技重大專項資助項目(2016ZX05041004-003);國家自然科學(xué)基金資助項目(41402086)

李 麗(1992—)，女，河北保定人，碩士研究生。E-mail:867420122@qq.com。

：邵龍義(1964—)男，教授，博士生導(dǎo)師。Tel:010-62339303，E-mail:ShaoL@cumtb.edu.cn

李麗,邵龍義,李明培，等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)瓦窯堡組層序-古地理及聚煤規(guī)律[J].煤炭學(xué)報,2017,42(8):2090-2100.

LI Li,SHAO Longyi,LI Mingpei,et al.Sequence-paleogeography and coal accumulation of the Upper Triassic Wayaopu Formation in Ordos Basin[J].Journal of China Coal Society,2017,42(8):2090-2100.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2016.1537