郭艷琴 趙靈生 郭彬程 費(fèi)世祥 李文厚 張 倩袁 珍 馬 瑤 何子瓊 李百?gòu)?qiáng)

1 西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710065 2 中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083 3 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018 4 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069 5 合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥 230009

1 概述

鄂爾多斯盆地是中國(guó)重要的大型含油氣、煤和鈾等多種礦產(chǎn)資源的盆地，其上古生界天然氣資源豐富，在盆地北部已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型氣田，如蘇里格、榆林、大牛地、烏審旗等，且仍然有很大的勘探潛力(閔琪等，2000；胡朝元等，2010；趙靖舟等，2012；李劍等，2013；邵龍義等，2014； 鄭文波等，2015)。上古生界自下而上劃分為上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組和山西組、中二疊統(tǒng)下石盒子組和上石盒子組及上二疊統(tǒng)石千峰組，主要含氣層位為上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組、山西組和中二疊統(tǒng)下石盒子組，以低孔滲、低豐度和大面積分布的砂巖巖性氣藏為主(郝蜀民等；2006；梁積偉等，2007；付金華等，2008；李熙喆等；2009；王越等，2016)。多年來，眾多學(xué)者利用測(cè)、錄井資料、鉆井巖心以及野外露頭資料對(duì)鄂爾多斯盆地主要含氣層系的沉積相類型、沉積相特征及儲(chǔ)集層特征做了大量研究(Duetal.，2013；Liuetal.，2016)，取得了較多認(rèn)識(shí)。但由于不同學(xué)者研究范圍并不完全一致，并且資料情況也不盡相同，因此，部分學(xué)者認(rèn)為太原組為障壁海岸—碳酸鹽臺(tái)地沉積相(陳世悅和劉煥杰，1997；郭英海等，1998；于興河等，2017；Xueetal.，2019)，主要發(fā)育障壁沙壩(鄭文波等，2015)、潮坪沙壩(楊辰雨等；2015)和近海三角洲砂體(王付斌等，2007；付鎖堂等，2003，席勝利等，2009；羅東明等，2011)，盆地北部主要發(fā)育潮控扇三角洲(陳全紅等，2010；朱宗良等，2010)。也有學(xué)者認(rèn)為盆地北部大牛地地區(qū)(郝蜀民等，2007；龐軍剛等，2007；羅東明等，2011)、子洲氣田(馬瑤等，2015)、盆地西緣北部(郭艷琴等，2020)或整個(gè)盆地(郭艷琴等，2019)太原組是障壁海岸—潮坪沉積相，主要發(fā)育障壁島—潮汐三角洲沉積。此外，郭書元等(2009)認(rèn)為盆地北部大牛地地區(qū)太原組為陸表海碎屑巖—碳酸鹽巖混積相，而王國(guó)亭等(2010)則認(rèn)為太原組上部發(fā)育陸相辮狀河河道砂體；侯中帥等(2018)研究認(rèn)為盆地東部保德地區(qū)太原組以潮坪、潟湖沉積為主；劉暢(2019)研究認(rèn)為盆地東部臨興地區(qū)太原組主要為海相障壁海岸潮坪—潟湖—淺海陸棚沉積。山西組為陸表海背景下的海陸過渡沉積演化階段，不同學(xué)者對(duì)其沉積相認(rèn)識(shí)也不一致，有學(xué)者認(rèn)為山西組主要發(fā)育河控—潮控淺水辮狀河三角洲沉積(Yangetal.，2005；Wangetal.，2008；葉黎明等，2008；陳昭佑和王光強(qiáng)，2010；陳洪德等，2011；譚晨曦等，2011；Jiangetal.，2012；劉銳娥等，2013)，也有學(xué)者認(rèn)為蘇里格廟地區(qū)(沈玉林等，2006)以及鄂爾多斯盆地北部均為曲流河三角洲沉積(郭偉等，2015)，張廣權(quán)等(2011)研究認(rèn)為盆地北部大牛地地區(qū)主要為濱?！Ｈ侵蕹练e；侯中帥等(2018)則認(rèn)為盆地東部保德地區(qū)以辮狀河沉積為主，劉暢等(2019)研究認(rèn)為盆地東部臨興地區(qū)山西組主要為近海平原—三角洲沉積。

在已有工作基礎(chǔ)上，通過對(duì)近年來新補(bǔ)充的盆地及周緣大量的野外剖面觀察和盆地內(nèi)鉆井巖心的詳細(xì)研究，綜合測(cè)井資料，從巖石類型、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、古生物化石及測(cè)井曲線響應(yīng)特征等方面對(duì)鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)下二疊統(tǒng)太原組和山西組沉積相及其特征進(jìn)行更加詳細(xì)、準(zhǔn)確地分析研究，從而為盆地的沉積演化研究提供更加詳實(shí)的資料。研究范圍南起河南南陽(yáng)市，北至內(nèi)蒙古烏拉特中旗，西起寧夏中衛(wèi)市海原縣，東至河北省石家莊市。

作者涉及的研究區(qū)上古生界下二疊統(tǒng)出露的主要野外剖面30條，鉆井28口。其中西部野外露頭有11條，分別是位于伊盟隆起的千里山、卡布其和棋盤井3條剖面，盆地西緣逆沖帶的沙巴臺(tái)、葫蘆斯臺(tái)、蘇峪口和平?jīng)龆罍稀⑷罍?條剖面，位于天環(huán)坳陷的拉僧廟、雀兒溝和石板溝3條剖面；研究區(qū)中部野外露頭有13條，分別為位于晉西撓褶帶的龍王溝、黑岱溝、梁家磧、橋頭鎮(zhèn)、扒樓溝、紅土溝、關(guān)家崖、招賢水、陽(yáng)泉溝、成家莊、臺(tái)頭鎮(zhèn)11條剖面，位于陜北斜坡東南的薛峰川和三元橋2條剖面；研究區(qū)東部野外剖面5條，分別為西溝、溫莊、上黃村、濟(jì)源和義馬剖面。鉆井主要包括北部伊盟隆起盟2、伊17、伊8等5口井，西部天環(huán)坳陷天深1、環(huán)14等5口井，陜北斜坡布1、鄂7、定探1、鎮(zhèn)探1、陜207、神7、榆24、統(tǒng)2和富古1等18口井(圖 1)。

圖 1 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)下二疊統(tǒng)主要野外剖面及典型井位置Fig.1 Location of main field sections and typical wells of the lower Permian in Ordos Basin and its adjacent areas

2 主要沉積特征

2.1 太原組沉積相及其特征

太原組為廟溝灰?guī)r底部至山西組北岔溝砂巖底面之間的所有巖層，自下而上可劃分為太2段和太1段，主要地層及標(biāo)志層有廟溝灰?guī)r、毛兒溝灰?guī)r、7號(hào)煤層、斜道灰?guī)r和東大窯灰?guī)r(圖 2)。太原組沉積期，華北海及祁連海連通，形成統(tǒng)一的濱淺海沉積，主要發(fā)育淺海陸棚沉積、海岸沉積，在北部近物源區(qū)發(fā)育沖積扇沉積和三角洲沉積。

圖 2 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)下二疊統(tǒng)山西組和太原組地層劃分Fig.2 Stratigraphic division of the Shanxi and Taiyuan Forma￣ tions of lower Permian in Ordos Basin and its adjacent areas

2.1.1 淺海陸棚沉積

下二疊統(tǒng)太原組碳酸鹽陸棚沉積厚度一般在10～20im之間，橫向分布較穩(wěn)定。以發(fā)育水平層理、小型交錯(cuò)層理和對(duì)稱型浪成波痕為主，海相生物發(fā)育，保存完整，有時(shí)可富集成生物礁或介殼層，生物潛穴和擾動(dòng)構(gòu)造非常發(fā)育。自下而上主要發(fā)育廟溝、毛兒溝、斜道及東大窯4套灰?guī)r(圖 3-A)，巖性主要為生物碎屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r。廟溝灰?guī)r底部存在黃色古土壤(圖 3-B)，說明曾經(jīng)出現(xiàn)過短暫沉積間斷，從區(qū)域上來看，本次沉積間斷對(duì)古地形造成了一定差異，并且沉積分異作用在定邊—慶陽(yáng)一線東西兩側(cè)體現(xiàn)比較明顯。廟溝灰?guī)r中富含硅質(zhì)層和硅質(zhì)團(tuán)塊(圖 3-C)，毛兒溝灰?guī)r中可見煤線和泥質(zhì)夾層(圖 3-D)，斜道灰?guī)r常見粒屑灰?guī)r，具風(fēng)暴沉積特征(圖 3-E)，與東大窯灰?guī)r之間發(fā)育泥巖夾層(圖 3-F)。

A—太原組的4套灰?guī)r，自下向上為廟溝灰?guī)r，毛兒溝灰?guī)r，斜道灰?guī)r和東太窯灰?guī)r；B—廟溝灰?guī)r底部的黃色古土壤，厚度4～5icm，局部可見；C—廟溝灰?guī)r中硅質(zhì)團(tuán)塊和硅質(zhì)層，硅質(zhì)團(tuán)塊位于硅質(zhì)層之下，順層分布；D—毛兒溝灰?guī)r中煤線和泥質(zhì)夾層，泥質(zhì)夾層厚30icm左右，分布十分穩(wěn)定，延伸遠(yuǎn)；E—斜道灰?guī)r中見粒屑灰?guī)r，發(fā)育丘狀交錯(cuò)層理，具風(fēng)暴沉積特征；F—斜道灰?guī)r與東大窯灰?guī)r分界泥巖 夾層，分布穩(wěn)定，延伸遠(yuǎn)圖 3 鄂爾多斯盆地柳林成家莊剖面太原組陸棚沉積相特征Fig.3 Characteristics of continental shelf sedimentary facies of the Taiyuan Formation of Chengjiazhuang section，Liulin in Ordos Basin

A—天深1井障壁島—潟湖沉積序列；B—慶深2井障壁島—潟湖—潮坪沉積序列；C—鎮(zhèn)探1井障壁島—潟湖—潮坪沉積序列；D—環(huán)14井障壁島—潟湖沉積序列；E—苦深1井障壁島—潮坪沉積序列；F—卡布其剖面潮坪沉積序列；G—富古3井潮坪沉積序列； H—富古1井碳酸鹽潮坪序列；I—卡布其剖面潮道沉積序列圖 4 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)太原組障壁海岸沉積序列Fig.4 Sedimentary sequence of barrier coastal of the Taiyuan Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

A—葫蘆斯臺(tái)剖面砂坪沉積之上的障壁島沉積；B—葫蘆斯臺(tái)剖面障壁島沉積細(xì)礫巖；C—棋盤井剖面障壁島沉積浪成波痕；D—葫蘆斯臺(tái)剖面砂坪沉積交錯(cuò)層理；E—沙巴臺(tái)剖面砂坪沉積；F—棋盤井剖面潮坪沉積；G—沙巴臺(tái)剖面混合坪沉積；H—千里山剖面潮道滯留沉積； I—葫蘆斯臺(tái)剖面潮道沉積雙向?qū)永韴D 5 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)太原組障壁海岸沉積相特征Fig.5 Characteristics of barrier coastal sedimentary facies of the Taiyuan Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

2.1.2 海岸沉積

太原組以障壁海岸沉積為主，障壁島是由海浪造成的平行海岸分布的長(zhǎng)條形沙壩，外側(cè)為廣海，內(nèi)側(cè)與大陸之間有潟湖相隔，并對(duì)潟湖和潮坪起著天然屏障作用，形成半封閉的潟湖。所以障壁島與潟湖和潮坪密切共生，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的沉積相。而在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，障壁島隨海平面的升降而往返遷移擺動(dòng)，在垂向剖面上，形成障壁島與潟湖和潮坪相互疊置、密切共生的演化序列(圖 4-A—4-E)。

(1)障壁島

主要為灰白色、淺灰色細(xì)砂巖，中砂巖、粗砂巖次之，可含少量含礫粗砂巖或細(xì)礫巖，成分以石英為主，礦物成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均很高，砂巖發(fā)育板狀交錯(cuò)層理、浪成波痕、波狀層理、沙紋層理及低角度交錯(cuò)層理(圖 5-A，5-B，5-C)。

(2)潟湖

潟湖與淺海陸棚以障壁島相隔，又常以潮道與淺海陸棚相連。沉積物以灰黑色、深灰色泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤層為主，夾少量薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖或細(xì)砂巖，局部地區(qū)夾有薄層灰?guī)r。主要發(fā)育水平層理、透鏡狀層理、小型交錯(cuò)層理等。潟湖沉積因其總的巖石類型以泥質(zhì)巖為主，故測(cè)井曲線總體以低幅值為主，但在薄層砂巖、煤層等井段自然伽馬值表現(xiàn)為中、高幅值的峰狀，尤其在灰?guī)r層段自然伽馬曲線呈現(xiàn)高幅值峰狀。在太原組沉積期該沉積主要分布于研究區(qū)西部石溝驛—環(huán)縣一帶和中東部延安—河津一帶以西地區(qū)。山西組沉積期潟湖沉積主要沿研究區(qū)東南緣，呈較寬的帶狀分布。

(3)潮坪

潮坪沉積分布面積較廣，由于受海侵范圍和方向的控制，該時(shí)期研究區(qū)環(huán)縣以南以碳酸鹽潮坪為主，北部則為碎屑巖潮坪和碳酸鹽潮坪的混合沉積。

1)碎屑巖潮坪。按其沉積特征又可劃分為砂坪、泥坪和混合坪等3種微相。砂坪沉積由灰白色細(xì)砂巖、含礫不等粒砂巖和淺灰色粉砂巖等組成，砂巖具有潮汐作用造成的雙向交錯(cuò)層沉積構(gòu)造，此外還發(fā)育沙紋層理和板狀收斂交錯(cuò)層理(圖 5-D，5-E)。砂坪沉積略顯正粒序，自然伽馬曲線多呈中、高幅值的箱狀，或齒狀鐘型，薄層砂巖段自然伽馬呈指狀。泥坪沉積主要由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和頁(yè)巖組成，夾薄層細(xì)砂巖和灰?guī)r，發(fā)育水平層理、透鏡狀潮汐層理(圖 5-F)，自然伽馬曲線為低幅值齒狀，但在薄層的砂巖或灰?guī)r段以及煤層等，自然伽馬則呈現(xiàn)高幅值尖峰狀?；旌掀撼练e物主要為一套深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與粉砂巖、細(xì)砂巖的薄互層(圖 5-G)，沉積構(gòu)造有壓扁層理、波狀層理和透鏡狀層理等潮汐層理，自然伽馬曲線幅值變化較大(圖 4-G)。

2)碳酸鹽潮坪。沉積物為灰色、深灰色灰?guī)r、泥灰?guī)r，并夾有薄層泥巖或煤層，沉積構(gòu)造以波狀構(gòu)造、褶皺紋理、干裂、鳥眼構(gòu)造常見，灰?guī)r、泥灰?guī)r段自然伽馬曲線多為高幅值箱型或齒狀箱型，在泥巖薄層或泥質(zhì)粉砂巖段伽馬曲線多呈低幅值齒狀或峰狀(圖 4-H)。

3)潮道及潮汐三角洲。潮道是潟湖與開闊海域進(jìn)行水體交換及潟湖中漲潮流和退潮流的主要通道。主潮道沉積主要由潮汐流的側(cè)向遷移作用形成，垂向上底部在侵蝕面之上充填滯留礫石沉積，其上為具小型雙向交錯(cuò)層理至大型板狀交錯(cuò)層理或槽狀交錯(cuò)層理的砂質(zhì)沉積物(圖 5-H，5-I)。潮道的充填序列自下而上通常為： 基底沖刷面—滯留沉積—雙向交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理砂巖—平行紋層或低角度交錯(cuò)紋層砂巖，呈現(xiàn)粒度向上變細(xì)、層系厚度向上變小的趨勢(shì)，再往上為潮坪砂泥質(zhì)和潟湖—泥質(zhì)沉積(圖 4-I)。潮汐三角洲為障壁—潟湖沉積相中重要的沉積環(huán)境單元。在斷面上它呈現(xiàn)出三角洲型透鏡體的幾何形態(tài)，其周圍的環(huán)境是潟湖和潮坪。其垂向自下而上為： 砂泥混合坪、沙壩、潮道、潮坪沼澤或混合坪或泥坪，即向上變粗又變細(xì)的粒序變化。

2.1.3 沖積扇沉積

太原組沖積扇主要發(fā)育在盆地北部近物源區(qū)，可劃分為3個(gè)亞相，分別為扇根、扇中和扇端。扇根主要為礫巖，可見疊瓦狀構(gòu)造，扇中以砂礫巖為主，沉積構(gòu)造以疊瓦狀、大型板狀交錯(cuò)層理為主，扇端巖性和沉積構(gòu)造類型多，為含礫砂巖、砂巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖以及砂質(zhì)泥巖，常見板狀交錯(cuò)層理、平行層理、水平層理和塊狀層理等。

2.1.4 三角洲沉積

太原組三角洲沉積主要發(fā)育在盆地北部近物源區(qū)，是在廣闊陸表海淺水背景下發(fā)育起來的，常常受波浪及潮汐作用的影響，進(jìn)一步劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相。在盆地西北緣發(fā)育扇三角洲沉積，扇三角洲平原由辮狀分流河道和漫洪沉積構(gòu)成，辮狀分流河道主要為混雜礫巖、砂礫巖、中—粗砂巖(圖 6-A；圖 7-A，7-B)，漫洪沉積由泛濫平原和沼澤等構(gòu)成，巖性主要為礫巖、砂礫巖、中—細(xì)砂巖夾灰黑色、灰色和雜色泥巖及煤層或煤線(圖 6-B)。盆地北部發(fā)育三角洲沉積，三角洲平原沉積由分流河道砂礫巖、河道間泥巖和泥炭沼澤煤層等組成(圖 6-C，圖 7-C)，分流河道砂巖和河道間泥質(zhì)沉積在縱向上交替出現(xiàn)，呈多個(gè)旋回(圖 6-D)，河道下切明顯(圖 6-E)，分流河道主要為含礫砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖，底部常見滯留沉積礫巖，單個(gè)河道呈下粗上細(xì)的正粒序(圖 6-F)，砂巖中發(fā)育大型槽狀和板狀交錯(cuò)層理(圖 6-G)，頂面可見泥裂等暴露沉積標(biāo)志(圖 6-H)。三角洲前緣由水下分流河道、分流間灣和席狀砂等微相組成，水下分流河道以含礫砂巖和粗砂巖為主，砂層單層厚度一般1.5～2.5im，多期河道互相切割疊置，累計(jì)厚度達(dá)6～10im(圖 6-I)，砂巖中常見大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理，也可見楔狀交錯(cuò)層理(圖 6-J)。由于三角洲的進(jìn)積作用，后期陸源粗碎屑常覆蓋于前期細(xì)粒沉積之上，垂向上形成向上變粗的反粒序(圖 6-K)，受潮汐的影響可以明顯見到三角洲前緣砂體直接發(fā)育在潮坪之上(圖 6-L)。

A—葫蘆斯臺(tái)剖面扇三角洲辮狀水道沉積；B—葫蘆斯臺(tái)剖面扇三角洲沼澤沉積；C—黑岱溝剖面8#煤之上橋頭砂巖；D—黑岱溝剖面七里溝中細(xì)粒砂巖多個(gè)旋回；E—黑岱溝剖面橋頭砂巖下切分流河道；F—黑岱溝剖面礫巖—細(xì)砂巖—粉砂巖正粒序；G—梁家磧剖面七里溝砂巖槽狀、板狀交錯(cuò)層理；H—梁家磧剖面七里溝砂巖頂面泥裂；I—保德橋頭剖面多期透鏡體疊置的橋頭砂巖、下部泥坪碳質(zhì)泥巖；J—紅土 溝剖面橋頭砂巖楔狀層理；K—紅土溝剖面七里溝砂巖三角洲沉積反粒序；L—黑岱溝剖面潮坪—三角洲沉積反粒序圖 6 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)太原組沖積扇與三角洲沉積相特征Fig.6 Sedimentary characteristics of alluvial fan and delta of the Taiyuan Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

A—葫蘆斯臺(tái)剖面沉積序列；B—寧夏沙巴臺(tái)剖面沉積序列；C—伊6井太原組三角洲微相及垂向相序特征；D—盟2井山西 組扇中沉積及垂向相序特征；E—伊23井山西組扇中沉積及垂向相序特征；F—伊17井山西組扇端沉積及垂向相序圖 7 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)太原組和山西組沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of the Taiyuan and Shanxi Formations in Ordos Basin and its adjacent areas

A—千里山剖面垂向相序特征；B—卡布其剖面山2段曲流河沉積序列；C—平?jīng)龆罍掀拭嫔轿鹘M曲流河沉積垂向相序特征；D—榆24井 山23三角洲平原沉積巖電特征圖；E—蘆參1井山西組三角洲前緣沉積巖電特征圖；F—定探1井淺湖沉積巖電特征圖圖 8 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)山西組河流—三角洲—湖泊沉積特征Fig.8 Sedimentary characteristics of the fluvial-delta-lacustrine of the Shanxi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

A—千里山剖面辮狀河河道沉積；B—千里山剖面辮狀河道含礫砂巖；C—葫蘆斯臺(tái)剖面河道砂巖，板狀交錯(cuò)層理；D—棋盤井剖面多期河道疊置塊狀砂體；E—二道溝剖面曲流河河道沙壩、平行層理；F—沙巴臺(tái)剖面曲流河多期河道疊置塊狀砂體；G—葫蘆斯臺(tái)剖面河漫灘沉積；H—保德橋頭剖面山1底砂巖多期疊置互相切割；I—梁家磧剖面山23底砂巖3個(gè)旋回，底部礫狀砂巖、中間礫巖、上部含礫粗砂巖；J—保德橋頭剖面山22板狀交錯(cuò)層理；K—扒樓溝剖面山1深灰色泥巖；L—柳林成家莊剖面山23多個(gè)單砂體厚切割疊置；M—柳林成家莊剖 面山23泥巖夾層中水平層理；N—武鄉(xiāng)溫莊剖面灰黑色碳質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖；O—鄉(xiāng)寧臺(tái)頭鎮(zhèn)剖面腕足類化石圖 9 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)山西組沉積特征Fig.9 Sedimentary characteristics of the Shanxi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

2.2 山西組沉積相及其特征

山西組為北岔溝砂巖底部至下石盒子組駱駝脖子砂巖底面之間的所有巖層(圖 2)，依據(jù)巖性組合、沉積旋回及含煤性自下而上分為山2段和山1段。早二疊晚期，受海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，盆地北部抬升顯著，海水向東南方向退出，盆地經(jīng)歷了由海相到陸相的轉(zhuǎn)變，進(jìn)入了近海內(nèi)陸坳陷的全新演化階段，山西期研究區(qū)以陸相沉積為主，由北而南發(fā)育沖積扇、河流、三角洲和淺湖沉積，在東南部發(fā)育海相沉積，主要為障壁海岸的潟湖沉積，局部發(fā)育障壁沙壩。

2.2.1 沖積扇沉積

山西組沖積扇沉積在盆地北部伊盟隆起一帶發(fā)育良好，可劃分為扇根、扇中和扇端3個(gè)亞相。扇根主要為礫巖，常呈正韻律組合，具疊瓦狀組構(gòu)；扇中主要為具疊瓦狀組構(gòu)的礫巖和具大型板狀交錯(cuò)層理和平行層理的砂礫巖；扇端主要為具沖刷—充填構(gòu)造的含礫砂巖、具平行層理、板狀交錯(cuò)層理的砂巖、水平層理的粉砂巖和塊狀層理的粉砂質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖。早二疊世的沖積扇為潮濕氣候條件下發(fā)育的，以扇中亞相主，扇中位于沖積扇的中部，具有中到較低的沉積坡角，主要發(fā)育有辮狀水道、水道間微相，有時(shí)發(fā)育沼澤微相(圖 7-C，7-D)。扇端一般具較低的沉積坡角，主要可分為辮狀水道、漫流、水道間及沼澤等微相(圖 7-F)。

2.2.2 河流沉積

山西組河流沉積主要發(fā)育在盆地北部，按河道沉積物沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、垂向序列和平面形態(tài)等特征，可分為辮狀河和曲流河。辮狀河通常發(fā)育在地形梯度相對(duì)較大的山前沖積平原上，辮狀河河道沉積物粒級(jí)較粗，砂、礫含量較高，略顯正旋回。從千里山剖面山西組沉積序列可以看出，該段以辮狀河沉積為主，河道沙壩明顯發(fā)育，而泛濫平原沉積發(fā)育相對(duì)較弱(圖 8-A)，垂向上砂體由多個(gè)沉積正旋回反復(fù)疊置而成，且依次發(fā)育底部滯留沉積、粒序?qū)?、槽狀、板狀交錯(cuò)層理、平行層理(圖 9-A，9-B)。

山西組沉積期，研究區(qū)地形較平緩，曲流河分布范圍較廣，河道沉積與河漫灘沉積相當(dāng)，具明顯的正粒序及二元結(jié)構(gòu)(圖 8-B，8-C)。下部河道沙壩沉積巖石類型主要為中細(xì)粒砂巖，以發(fā)育正粒序?qū)永硪约暗撞康膹?qiáng)烈沖刷面為特征，多期河道疊置呈厚砂巖，發(fā)育槽狀、板狀交錯(cuò)層理和平行層理等(圖 9-C，9-D，9-E，9-F)。上部河漫灘沉積巖石類型主要包括泥巖、砂質(zhì)泥巖以及泥質(zhì)粉砂巖，巖石主要發(fā)育水平層理和沙紋層理(圖 9-G)。

2.2.3 三角洲沉積

三角洲沉積在山西組廣泛發(fā)育，可劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲亞相。三角洲平原亞相主要由分流河道、泥炭沼澤和河道間等微相組成(圖 8-D)。分流河道微相構(gòu)成三角洲平原的骨架砂體，單個(gè)分流河道砂體一般呈頂平底凸的透鏡體，常由于河道的垂向疊加形成巨厚的砂層(圖 9-H)，其底部具沖刷面，內(nèi)部具向上變細(xì)的沉積序列，底部常含礫石或泥礫，向上變?yōu)榧?xì)砂巖(圖 9-I)，常發(fā)育板狀和槽狀交錯(cuò)層理(圖 9-J)。河道間和沼澤微相沉積較發(fā)育，以深灰色泥巖為主，砂質(zhì)泥巖、灰黑色碳質(zhì)泥巖和煤層次之(圖 9-K)，泥巖大多質(zhì)較純，性硬、脆，吸水性、可塑性差，富含碳化植物碎片。

三角洲前緣亞相是三角洲沉積的主體部分，主要由水下分流河道、分流間灣等沉積微相組成，由于水下分流河道的改道和不同期次沉積的疊加，分流間灣沉積在單井剖面上與水下分流河道密切共生，反復(fù)疊置(圖 8-E)。水下分流河道巖性主要為含礫中砂巖、細(xì)砂巖，單個(gè)水下分流河道砂體一般呈頂平底凸的透鏡體，縱向上是一個(gè)向上變細(xì)變淺的沉積序列，底部發(fā)育沖刷面，沉積構(gòu)造常見板狀交錯(cuò)層、槽狀交錯(cuò)層和平行層理等，多個(gè)水下分流河道互相切割疊置成厚砂體(圖 9-L)。分流間灣巖性主要由粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成，發(fā)育水平層理和沙紋交錯(cuò)層理(圖 9-M)。

圖 10 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)太原組(A)和山西組(B)沉積模式Fig.10 Sedimetary patterns of the Taiyuan(A) and Shanxi(B) Formations of Ordos Basin and its adjacent areas

2.2.4 湖泊沉積

山西組湖泊沉積主要發(fā)育淺湖沉積，巖性主要為深灰色、灰黑色泥巖夾灰色、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與細(xì)砂巖(圖 8-F)。

2.2.5 海岸沉積

山西組海相沉積以障壁海岸沉積為主，主要為潟湖沉積，局部見砂壩沉積。其中潟湖沉積以灰黑色、深灰色泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤層為主，夾少量薄層粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，局部地區(qū)夾有薄層灰?guī)r，含腕足類化石(圖 9-N，9-O)。

3 下二疊統(tǒng)沉積模式及沉積演化

3.1 太原組沉積時(shí)期

太原組沉積時(shí)期，海水從盆地東、西兩側(cè)向盆地中部大規(guī)模侵入，中央古隆起被淹沒于水下，盆地整體以海相沉積為主。以銀川北部—榆林北部—五臺(tái)北部一線為界，盆地南部為大范圍海相沉積，盆地西部和東部分別為濱淺海沉積和淺海陸棚沉積，中部以海岸沉積相的潟湖沉積和潮坪沉積為主，其中向環(huán)縣一線以及延安一線地區(qū)逐漸演變?yōu)闈暫练e，再往鄂托克前旗—靖邊—富平北部一線演變?yōu)槌逼撼练e，在濱淺海沉積和潟湖沉積之間以及淺海陸棚與潟湖之間發(fā)育孤立狀分布的海岸沉積中的障壁島。該時(shí)期，盆地西北緣近物源區(qū)的烏達(dá)地區(qū)發(fā)育沖積扇沉積，由于野外露頭中未見河流沉積特征，因此向南至石嘴山地區(qū)演變?yōu)樯热侵蕹练e。而盆地北部杭錦旗一線至神木北部地區(qū)以三角洲平原沉積為主，神木以南至榆林以北地區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣沉積(圖 10-A)。

3.2 山西組沉積時(shí)期

山西組沉積時(shí)期，盆地內(nèi)同時(shí)接受來自北部和南部的物源供給(李樹霞等，2017)。構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)使得盆地北部明顯隆起，物源供應(yīng)充足，海水從盆地東南部大規(guī)模退卻，盆地整體進(jìn)入了海陸過渡沉積時(shí)期，盆地北部廣大地區(qū)以河流沉積和三角洲沉積為主，南部為淺湖沉積和潟湖沉積。該時(shí)期，沖積扇沉積分布于盆地北部烏達(dá)—鄂爾多斯一線，向南至靖邊一帶，依次發(fā)育辮狀河沉積和曲流河沉積，靖邊以南至同心—延安—河津—武鄉(xiāng)一線以北地區(qū)，演變?yōu)槿侵奁皆练e，再向南至慶陽(yáng)以北地區(qū)，主要為三角洲前緣沉積，淺湖沉積主要分布于同心—慶陽(yáng)一線以南至富平以北地區(qū)，再往南至彭陽(yáng)、涇陽(yáng)、富平等地區(qū)，發(fā)育物源來自南部的三角洲沉積，在研究區(qū)東南武鄉(xiāng)—義馬一帶為潟湖沉積，局部發(fā)育障壁沙壩(圖 10-B)。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1)太原組主要發(fā)育陸棚、海岸、沖積扇和三角洲等沉積。海岸沉積包括障壁島、潟湖和潮坪沉積，三角洲可劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲；山西組主要發(fā)育沖積扇沉積、河流沉積、曲流河三角洲沉積、湖泊沉積和海岸沉積，其中河流沉積包括曲流河和辮狀河，曲流河三角洲沉積可劃分為曲流河三角洲平原、曲流河三角洲前緣和前三角洲，而湖泊沉積以淺湖為主，海岸沉積主要為潟湖。

2)太原組沉積時(shí)期，海相沉積占主導(dǎo)，分布于盆地銀川—榆林北部—五臺(tái)一線以南廣大地區(qū)，其中西部和東部分別發(fā)育濱淺海沉積和淺海陸棚沉積，向中部過渡為潟湖沉積和潮坪沉積，其間石溝驛、佳縣等地區(qū)發(fā)育障壁島。盆地西北緣烏達(dá)地區(qū)發(fā)育沖積扇沉積，向南部石嘴山地區(qū)演變?yōu)樯热侵蕹练e，北部廣大地區(qū)以三角洲沉積為主，自北向南依次發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣沉積。

3)山西組沉積時(shí)期，海水從盆地東南部退卻，整體演變?yōu)楹ｊ戇^渡相沉積。盆地北部烏達(dá)—杭錦旗—鄂爾多斯一線發(fā)育沖積扇沉積，向南至靖邊一帶依次發(fā)育辮狀河和曲流河沉積，靖邊以南至延安以北地區(qū)以三角洲平原沉積為主，向南至同心—慶陽(yáng)一線以北發(fā)育三角洲前緣沉積，盆地南部彭陽(yáng)—涇陽(yáng)一帶主要為淺湖沉積，再向南發(fā)育物源來自南部的三角洲沉積，東南部武鄉(xiāng)—義馬一帶發(fā)育以潟湖為主的海岸沉積。