李劭彧，邢翔，王文希

（1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430000；2.恩施州能源監(jiān)察監(jiān)測(cè)中心，湖北 恩施 445000；3.湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430000）

0 引言

辮狀河三角洲儲(chǔ)層勘探潛力巨大，歷來備受國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注。早期學(xué)者把辮狀河三角洲歸屬于扇三角洲［1-4］。二者在成因機(jī)制、地貌和沉積環(huán)境等方面具有顯著差別，所以把辮狀河三角洲從扇三角洲中劃分出來。近年來的研究主要集中在不同沉積背景下，原始沉積地貌、物源供給、湖/海浪對(duì)三角洲改造強(qiáng)度等方面，以及辮狀河三角洲沉積序列與儲(chǔ)層分布特征［5-10］。目前，關(guān)于辮狀河三角洲研究存在的爭(zhēng)議主要為：1）辮狀河三角洲是否具有細(xì)粒三角洲的三層結(jié)構(gòu)［11-15］。2）辮狀河三角洲前端是否發(fā)育濁積體系，其程度如何［14-19］。3）辮狀河三角洲沉積相組合的差異性與儲(chǔ)層分布的主控因素［10-15］。

隨著鄂爾多斯盆地油氣勘探取得成功，關(guān)于延長(zhǎng)組辮狀河三角洲物源分析、沉積特征、相帶劃分等有了更多研究，但對(duì)于延長(zhǎng)組沉積期古地貌特征、辮狀河三角洲前端重力流的發(fā)育模式仍然存在爭(zhēng)議。

本文以鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段辮狀河三角洲為例，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造和沉積演化背景，在充分利用巖心、測(cè)井和地震等資料的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)7段層序地層格架和沉積體系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

1 地質(zhì)概況

鎮(zhèn)北地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南緣，研究區(qū)范圍北起環(huán)縣，南至鎮(zhèn)原，西起彭陽(yáng)，東達(dá)慶陽(yáng)，面積近8 000 km2。構(gòu)造位置橫跨天環(huán)坳陷南端和伊陜斜坡西南部，區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)平緩，斷層發(fā)育較少，局部發(fā)育鼻狀隆起。

延長(zhǎng)組自下而上可劃分為10個(gè)油層組（見表1），長(zhǎng)7早期經(jīng)歷了湖盆最大規(guī)模的湖侵事件，沉積了全區(qū)穩(wěn)定分布的油頁(yè)巖和泥巖段（張家灘頁(yè)巖最典型）。

表1 延長(zhǎng)組巖性

研究區(qū)物源來自盆地的西部和西南部，經(jīng)邊緣斜坡帶搬運(yùn)入湖，形成廣泛分布的辮狀河三角洲-濁積沉積體系［16］。延長(zhǎng)組底部與中三疊系紙坊組呈平行不整合接觸，頂部與侏羅系延安組呈不整合接觸。

2 沉積相類型與沉積特征

長(zhǎng)7段巖心內(nèi)部共識(shí)別出7種巖相類型：塊狀層理砂巖相、變形層理砂巖相、交錯(cuò)層理砂巖相、平行層理砂巖相、波狀層理砂巖相、砂泥薄互層相和暗色泥巖相（見圖1）。這7種巖相在縱向上形成的不同相組合類型，構(gòu)成了研究區(qū)辮狀河三角洲-濁積各沉積序列。

圖1 長(zhǎng)7段辮狀河三角洲巖心序列

圖1a為2期分流河道垂向切割疊置。圖1b為水下分流河道（點(diǎn)線）頂?shù)着c灰黑色湖相泥巖（段線）突變接觸。圖1c為4期濁積水道垂向疊置，從上至下，依次為重荷模、變形層理和塊狀層理構(gòu)造，漂礫大量發(fā)育。

2.1 辮狀河三角洲平原相

研究區(qū)平原相域內(nèi)河控作用明顯，河道普遍發(fā)育并多期切割疊置，主要識(shí)別了分流河道和泛濫平原2種微相。

2.1.1 分流河道

Kjemperud等［17］根據(jù)河道厚度、泥質(zhì)夾層發(fā)育程度及相保存程度等將辮狀河道分為側(cè)向疊置型河道和垂向疊置型河道2種類型。根據(jù)巖心觀察及測(cè)井相解釋，研究區(qū)主要發(fā)育側(cè)向疊置型辮狀河道，特點(diǎn)是縱向上由多期河道側(cè)向切割疊置而成，單期河道厚3～6 m，多期疊置形成的復(fù)合河道體厚度變化較大，最厚可達(dá)40 m，河道砂體呈塊狀，泥質(zhì)夾層較少。構(gòu)成疊置河道的單河道底部界面為明顯的沖刷面，其上為滯留沉積形成的含礫粗砂巖相，槽狀交錯(cuò)層理中粗砂巖非常發(fā)育，頂部發(fā)育平行層理中細(xì)砂巖（見圖1a）。在電性曲線GR上表現(xiàn)為鋸齒箱形特征。

2.1.2 泛濫平原

泛濫平原發(fā)育于分流河道之間的區(qū)域，受間歇性湖水進(jìn)退影響。泛濫平原以雜色、灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，可見薄層煤線，厚度分布多變，與分流河道砂巖頂?shù)淄蛔兘佑|。測(cè)井曲線GR呈高值、低幅齒狀。

2.2 辮狀河三角洲前緣相

辮狀河三角洲前緣沉積沿湖岸線周緣分布，范圍與細(xì)粒三角洲相比，較為局限［18］。研究區(qū)前緣相沉積砂體以水下分流河道為主，伴有河口壩、席狀砂等微相。

2.3 前辮狀河三角洲相

隨著辮狀河三角洲不斷進(jìn)積，前緣砂體不斷在湖盆斜坡部位積累，加之長(zhǎng)7時(shí)期湖盆斜坡較陡，受自身重力及波浪等作用，被重新搬運(yùn)至斜坡下部形成土豆?fàn)罨鷿岱e砂巖［19］。該相域主要由濁積巖和湖相泥巖組成。

2.3.1 濁積巖

濁積巖由多期濁積水道疊置而成，頂?shù)着c湖湘泥巖突變接觸，以灰色、灰黑色粉細(xì)砂巖為主，厚度為2～10 m，塊狀層理及變形層理細(xì)砂巖相大量發(fā)育，富含泥礫及棱角狀泥質(zhì)條帶，可見溝模及負(fù)荷構(gòu)造，發(fā)育鮑馬序列A—C段。測(cè)井曲線GR呈鋸齒箱形。濁積砂席為濁積巖遠(yuǎn)源細(xì)粒沉積。

2.3.2 湖泥

湖泥以黑灰色、黑色碳質(zhì)泥巖和油頁(yè)巖為特征，局部夾砂質(zhì)條帶，斷續(xù)水平層理發(fā)育，代表最大湖泛期沉積。測(cè)井曲線GR呈現(xiàn)低幅齒狀特征。

3 層序劃分與對(duì)比

3.1 辮狀河三角洲層序劃分方法

巖心、測(cè)井信息反映出的相序和相組合特征，反映了基準(zhǔn)面旋回的變化［20］。在基準(zhǔn)面旋回變化過程中，可容納空間與沉積物供給比值發(fā)生變化，產(chǎn)生了成因地層單元的進(jìn)積與退積的疊加樣式。研究區(qū)識(shí)別出的成因地層單元包括辮狀河三角洲、前端濁積巖及湖泊沉積（地層對(duì)比穿過這些相域）。當(dāng)辮狀河三角洲向湖盆進(jìn)積時(shí)，近源相疊加在遠(yuǎn)源相之上；向岸退積時(shí)，遠(yuǎn)源相疊加在近源相之上。辮狀河三角洲的進(jìn)退旋回形成了垂向相序，各相域內(nèi)的沉積學(xué)和地層學(xué)特征也隨之產(chǎn)生有規(guī)律的變化。

3.2 長(zhǎng)7段層序劃分

湖泛期形成的穩(wěn)定泥巖段可作為地層對(duì)比和劃分的標(biāo)志層［21］。長(zhǎng)7段底部普遍發(fā)育1套穩(wěn)定的油頁(yè)巖，具有一級(jí)標(biāo)志層意義。根據(jù)層段內(nèi)部的細(xì)粒段，結(jié)合地震反射特征，將長(zhǎng)7段劃分為1個(gè)包含下降、上升對(duì)稱的長(zhǎng)期旋回，并進(jìn)一步細(xì)分為5個(gè)中期旋回（見圖2）。

下降半旋回：隨著成因地層單元不斷向湖盆方向進(jìn)積，平原相域內(nèi)分流河道垂相疊置厚度不斷增大。同時(shí)，前緣相域內(nèi)，由于充足的供給，水下分流河道和河口壩伴生發(fā)育增多。前三角洲相域大量滑塌濁積巖出現(xiàn)，反映了長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降過程。根據(jù)內(nèi)部發(fā)育的泥巖和砂泥薄互層段，可進(jìn)一步劃分出3個(gè)次級(jí)旋回，自下而上為 C75（見圖 3a），C74和 C73旋回（見圖 3b）。

圖2 長(zhǎng)7段層序地層與沉積相對(duì)比剖面

上升半旋回：上升半旋回靠近湖盆中心位置，與下降半旋回以穩(wěn)定泥巖段分開。在盆地邊緣，由于平原相域內(nèi)河道割疊置作用較強(qiáng)，泥巖段發(fā)育不明顯。與下降半旋回不同，上升半旋回成因地層單元不斷向湖岸方向退積，同時(shí)沉積中心也不斷后退，平原相域內(nèi)分流河道垂相疊置厚度逐漸減小，且泥質(zhì)夾層增多。前緣相域內(nèi)水下分流河道和河口壩伴生發(fā)育逐漸減少。前三角洲相域滑塌濁積巖相應(yīng)減少，反映了長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升過程。根據(jù)內(nèi)部發(fā)育的泥巖和砂泥薄互層段，可進(jìn)一步劃分出2個(gè)次級(jí)旋回，自下而上命名為C72和C71旋回（見圖 3c、圖 3d）。

3.3 長(zhǎng)7段層序?qū)Ρ?/h3>

通過大致平行物源走向并穿越所有相域的H54—L193—L52連井剖面來看，在越過長(zhǎng)7早期最大洪泛形成的油頁(yè)巖段之后，整個(gè)層段總是被近湖區(qū)的辮狀河三角洲和湖盆內(nèi)部濁積巖所覆蓋。H54—M42井區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲平原和前緣沉積，L193—L52井區(qū)主要發(fā)育濁積巖及湖相細(xì)粒沉積，辮狀河三角洲總體進(jìn)退積幅度較小，僅辮狀河三角洲前緣與前三角洲部分疊置。下降半旋回地層厚度向湖區(qū)略顯減薄趨勢(shì)，整體呈進(jìn)積特征，上升半旋回地層厚度變化不大，整體略顯退積特征（見圖3）。

4 長(zhǎng)7段砂體平面展布規(guī)律

在詳細(xì)的巖心觀察、測(cè)井相分析基礎(chǔ)上，結(jié)合古地貌特征，以中期旋回為制圖單元，分析鎮(zhèn)北地區(qū)長(zhǎng)7段辮狀河三角洲—濁積砂體的形成與演化過程。

長(zhǎng)7沉積初期，延長(zhǎng)湖盆范圍為全區(qū)最大，C75時(shí)期辮狀河三角洲平原面積最小，僅分布在H78—H54—Y17井一帶，平原分流河道分布較為孤立；前緣水下分流河道迅速減薄尖滅，與之伴生的河口壩規(guī)模也相對(duì)較??；前三角洲發(fā)育薄層、有限范圍的滑塌濁積沉積（見圖3a）。隨著沉積供給速率的增加，辮狀河三角洲向盆地方向不斷進(jìn)積，在C73時(shí)期，辮狀河三角洲平原面積到達(dá)最大，且平原分流河道頻繁擺動(dòng)遷移形成了厚層、帶狀砂體；前緣水下分流河道和河口壩規(guī)模相應(yīng)增大，主要分布在M42—Z76—Z114井一帶；前三角洲發(fā)育連片、厚層的濁積水道沉積，主要分布在H67—H58—L20井一帶（見圖 3b）。之后，至 C71時(shí)期沉積供給速率減少，辮狀河三角洲開始退積，平原重新退縮至H78—H54—Y17井附近，分流河道遷移作用逐漸減弱，孤立河道逐漸增加；前緣水下分流河道、河口壩規(guī)模也相應(yīng)減??；前三角洲滑塌濁積沉積范圍減小，并孤立發(fā)育（見圖 3c、圖 3d）。

圖3 長(zhǎng)7段沉積相分布與演化特征

研究區(qū)儲(chǔ)層以辮狀河三角洲前緣水下分流河道及前端濁積水道沉積為主，水下分流河道和濁積水道的規(guī)模與基準(zhǔn)面變化密切相關(guān)，在基準(zhǔn)面較低時(shí)，多呈大面積、厚層、連片分布。基準(zhǔn)面較高時(shí)，則較為孤立并且分布局限。

5 主控因素

控制沉積體系與儲(chǔ)層分布的主要因素包括：構(gòu)造、古氣候、沉積物供給、湖平面和斜坡古地形等［12-13，22］。前人研究表明，在晚三疊世，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組構(gòu)造整體以坳陷為主，構(gòu)造沉降速率較為緩慢，約8.38 m/Ma，沉積速率為 30.00 m/Ma，為過充填狀態(tài)［23］。在過度充填盆地中，古氣候?qū)矫孀兓绊懽饔幂^?。?2］。斜坡古地形作為主控因素，控制了湖平面變化中湖岸線進(jìn)退范圍，進(jìn)一步制約湖盆可容納空間及沉積體系分布［12］。

在區(qū)域?qū)有虻貙痈窦軆?nèi)，通過地層剝蝕恢復(fù)、壓實(shí)校正和古水深校正，恢復(fù)了鎮(zhèn)北地區(qū)湖盆邊緣斜坡古地形，地形坡度約0.45°，斜坡長(zhǎng)約10 km，向湖盆方向地形下降近 70 m［15］。根據(jù) Postma 等［11，24］對(duì)斜坡坡角及坡長(zhǎng)類型的研究，鎮(zhèn)北地區(qū)長(zhǎng)7段辮狀河三角洲屬于陡坡型三角洲。由于較陡的斜坡背景，湖平面變化引起的湖岸線進(jìn)退范圍較為局限，導(dǎo)致辮狀河三角洲總體進(jìn)退積幅度較小，辮狀河三角洲前緣與前三角洲疊置部分較少；同時(shí)，湖盆可容納空間主要分布于古斜坡前部。辮狀河三角洲平原分流河道的頻繁擺動(dòng)和沉積物在斜坡部位不斷的積累，導(dǎo)致了辮狀河三角洲前端滑塌濁積巖的形成。研究區(qū)辮狀河三角洲發(fā)育了完整的3層結(jié)構(gòu)，底積層發(fā)育大量濁積巖和湖相沉積。

6 結(jié)論

1）鎮(zhèn)北地區(qū)長(zhǎng)7段發(fā)育典型的辮狀河三角洲-濁積沉積體系，具近物源、斜坡陡等特點(diǎn)，由分流河道、分支間灣、水下分流河道、河口壩、席狀砂及濁積體組成。

2）根據(jù)層段內(nèi)部的細(xì)粒段，結(jié)合地震反射特征，將長(zhǎng)7段劃分為1個(gè)包含下降、上升對(duì)稱的長(zhǎng)期旋回，并細(xì)分為5個(gè)中期旋回。

3）高精度時(shí)間地層單元和沉積相分布的研究表明，長(zhǎng)7段儲(chǔ)層以水下分流河道和滑塌濁積沉積為主，與基準(zhǔn)面變化密切相關(guān)，基準(zhǔn)面較低時(shí)，砂巖厚度大、連通性好是剩余油分布、開發(fā)挖潛的主要目標(biāo)。

4）鎮(zhèn)北地區(qū)辮狀河三角洲是陸相坳陷湖盆陡坡型辮狀河三角洲典型代表，發(fā)育了完整的3層結(jié)構(gòu)，斜坡古地形作為主控因素，控制其沉積體系及儲(chǔ)層的分布。