馬 瑤 李文厚 張 倩 郭艷琴 袁 珍 廖 蕓

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 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

鄂爾多斯盆地上古生界天然氣資源豐富，中二疊統(tǒng)石盒子組發(fā)育的大規(guī)模砂體構(gòu)成蘇里格、烏審旗、靖邊等天然氣大區(qū)的主力產(chǎn)氣層(楊華等，2012；劉福田等，2019；劉俞佐等，2020)。鑒于其勘探開(kāi)發(fā)的重要地位，前人圍繞中二疊統(tǒng)石盒子組的構(gòu)造沉積背景、物源體系、沉積相等多方面進(jìn)行研究，特別是針對(duì)重點(diǎn)含氣層位下石盒子組盒8段研究比較深入(陳安清等，2012；周進(jìn)松等，2014；張輝等，2015；陳曉智等，2018；崔明明等，2019)。近年來(lái)普遍認(rèn)同晚古生代鄂爾多斯盆地存在南物源的觀(guān)點(diǎn)，認(rèn)為鄂爾多斯盆地二疊系受南北兩大物源區(qū)的共同控制(肖建新等，2008；陳全紅等，2009；屈紅軍等，2011；王衛(wèi)紅等，2016)。但對(duì)南北物源的影響范圍尚有不同的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)受物源影響形成的沉積相類(lèi)型劃分也不同。盆地北部石盒子組所發(fā)育的沉積相類(lèi)型基本達(dá)成共識(shí)，認(rèn)為主要發(fā)育沖積扇—河流沉積體系，但對(duì)鄂爾多斯盆地南部的沉積相類(lèi)型劃分存在不同的認(rèn)識(shí)。大多數(shù)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為盆地南部發(fā)育河流三角洲—湖泊沉積(李潔，2011；沈玉林等，2012；謝英剛等，2017；侯中帥等，2018；胡瑩瑩，2019；郭艷琴等，2019，2020)，并提出了“匯水區(qū)”的概念(肖建新等，2008)。但有學(xué)者認(rèn)為現(xiàn)今鄂爾多斯盆地范圍內(nèi)石盒子組盒8段以河流作用為主，盆地南部不發(fā)育匯水湖泊或者僅發(fā)育獨(dú)立存在的河間漫湖沉積(王衛(wèi)紅等，2016；肖紅平等，2019)。加之盆地南部勘探程度低，對(duì)南部沉積相的認(rèn)識(shí)整體弱于北部，然而資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示盆地南部上古生界天然氣勘探前景巨大(陳孟晉等，2006；沈玉林等，2006；王超勇等，2007；肖建新等，2008；馬瑤等，2015；于興河等，2017；劉暢，2019)。針對(duì)這些問(wèn)題和不足，在區(qū)域沉積構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量野外剖面踏勘及鉆井巖心資料分析，對(duì)鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)晚古生代中二疊統(tǒng)石盒子組的沉積相類(lèi)型及特征進(jìn)行全面總結(jié)分析，并對(duì)盆地南部的沉積相提出了新的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)概況

本次研究區(qū)為現(xiàn)今鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)，文中稱(chēng)“鄂爾多斯地區(qū)”。晚古生代鄂爾多斯盆地尚未形成，仍屬于華北地臺(tái)的一部分，位于華北地臺(tái)西部。研究范圍在陰山構(gòu)造帶以南，太行山造山帶以西，西側(cè)與阿拉善地塊相鄰，西側(cè)北部接賀蘭山?jīng)_斷帶，西側(cè)南部與六盤(pán)山構(gòu)造帶相接，南側(cè)與秦嶺構(gòu)造帶相鄰(圖 1)?？傮w呈東翹西傾、北隆南傾的構(gòu)造格局。鄂爾多斯地區(qū)上古生界發(fā)育不全，缺失泥盆系和下石炭統(tǒng)，僅保留上石炭統(tǒng)和二疊系。二疊系在區(qū)內(nèi)發(fā)育完整，自下而上依次發(fā)育下二疊統(tǒng)太原組和山西組、中二疊統(tǒng)石盒子組(上石盒子組與下石盒子組)和上二疊統(tǒng)石千峰組(表 1)，本次研究目的層為中二疊統(tǒng)石盒子組。

圖 1 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)構(gòu)造范圍及主要野外剖面和典型井位置Fig.1 Tectonic range of Ordos Basin and its adjacent areas and location of the main outcrops and typical wells

表 1 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)上古生界二疊系劃分Table1 Strata division of the upper Paleozoic Permian in Ordos Basin and its adjacent areas

自晚古生代開(kāi)始，華北古陸塊接受沉降，開(kāi)始了華北克拉通拗陷盆地的構(gòu)造沉積演化過(guò)程。 鄂爾多斯地區(qū)隨華北地臺(tái)一起接受構(gòu)造沉降。 晚石炭世鄂爾多斯地區(qū)中央古隆起發(fā)育形成，古隆起兩側(cè)構(gòu)造沉積分異，形成華北海和祁連海2個(gè)海盆。 早二疊世早期華北海海侵范圍達(dá)到最大，在鄂爾多斯地區(qū)形成統(tǒng)一的濱淺海相沉積，為陸表海環(huán)境。 受北部興蒙海槽向南俯沖閉合的影響，早二疊世晚期華北地臺(tái)北側(cè)的阿拉善—陰山古陸開(kāi)始隆升，為鄂爾多斯地區(qū)提供北部物源，中央古隆起的構(gòu)造影響逐漸消除殆盡，鄂爾多斯地區(qū)開(kāi)始形成南北分異、 北隆南傾的格局。 受秦祁海槽大洋板塊的俯沖作用影響，二疊紀(jì)秦嶺古陸開(kāi)始隆升，早二疊世晚期進(jìn)入快速活動(dòng)期，盆地及周緣地區(qū)開(kāi)始接受南部物源沉積(陳全紅等，2009； 陳全紅等，2012)。 與此同時(shí)華北地臺(tái)開(kāi)始大規(guī)模海退，中二疊世石盒子組沉積早期南北差異繼續(xù)增大，發(fā)生持續(xù)海退，至晚二疊世結(jié)束海水基本退出鄂爾多斯地區(qū)。 自此，沉積環(huán)境完成了由陸表海向近海碎屑湖盆沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)化過(guò)程(郭英海等，1998； 郭英海和劉煥杰，2000； 陳全紅，2007)。

a—韓城薛峰川剖面，石千峰組—石盒子組—山西組地層剖面；b—口鎮(zhèn)冶峪河剖面，石盒子組駱駝脖子砂巖與下伏山西組劣質(zhì)煤層分界；c—保德扒樓溝剖面，石盒子組厚層駱駝脖子砂巖與下伏山西組分界；d—柳林成家莊剖面，石盒子組底部駱駝脖子砂巖；e—寧武紅土溝剖面，盒8段含礫粗砂巖(尼康相機(jī)鏡頭蓋直徑為520.0imm)；f—韓城薛峰川剖面，上石盒子組發(fā)育雜色泥巖，上覆石千峰組厚層砂巖；g—韓城薛峰川剖面，上部巖層為下石盒子組5段桃花泥巖；h—寧武紅土溝剖面，上石盒子組下部砂泥巖互層，砂巖中含多套礫石夾 層(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；i—山西武鄉(xiāng)剖面，上石盒子組下部厚層砂巖，底部發(fā)育沖刷面圖 2 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組野外剖面陸相碎屑巖地層及巖性特征Fig.2 Stratigraphic-lithologic characteristics of continental clastic rocks of the Shihezi Formation in outcrops in Ordos Basin and its adjacent areas

2 地層及巖性特征

中二疊統(tǒng)石盒子組在鄂爾多斯地區(qū)分布較為穩(wěn)定，僅在南緣有一定的剝蝕，上覆地層為石千峰組，下伏地層為山西組(圖 2-a)。石盒子組自下而上分為下石盒子組和上石盒子組，主要發(fā)育陸源碎屑巖沉積地層。上、下石盒子組地層及巖性特征有著一定的差異。

下石盒子組整體厚度為120～180im。自下而上發(fā)育盒8至盒5等4個(gè)層段。底部盒8段是石盒子組天然氣勘探的主力層位，平均地層厚度約為28im，與下伏山西組以厚層灰綠—黃綠色礫巖、含礫粗砂巖(俗稱(chēng)“駱駝脖子砂巖”)為分界標(biāo)志(圖 2-b，2-c，2-d，2-e)。二者具沖刷接觸關(guān)系。自盒7段至盒1段泥質(zhì)含量逐漸增多，下石盒子組上部盒5段發(fā)育標(biāo)志性的雜色泥巖(俗稱(chēng)“桃花泥巖”)(圖 2-g)。下石盒子組主要發(fā)育紫棕、棕褐色及灰綠色等雜色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾灰綠、灰白、灰黃色粗—中砂巖和少量碳質(zhì)凝灰?guī)r，泥巖比例增加。在野外露頭剖面上各小段多表現(xiàn)為多套較粗粒級(jí)的含礫砂巖(或砂巖)層，向上逐漸變?yōu)榧?xì)粒級(jí)的泥巖層的序列組合。駱駝脖子砂巖和桃花泥巖在全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，是劃分下石盒子組的主要標(biāo)志巖層。自下而上，下石盒子組泥巖顏色由灰綠色、灰色向雜色變化，反映了古氣候向半溫濕氣候轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。

上石盒子組整體厚度為100～175im。自下而上發(fā)育盒4至盒1等4個(gè)層段。與下石盒子組以泥巖組合為分界，且細(xì)粒沉積物含量比下石盒子組明顯增加。泥巖可見(jiàn)標(biāo)志性的紫紅色、棕褐色等紅層特征，上石盒子組雜色泥巖特征明顯(圖 2-f)。砂巖粒度有所變細(xì)，但仍發(fā)育含礫粗—中砂巖。東北部寧武紅土溝剖面上石盒子組下部盒4段中粗粒砂巖中發(fā)育多套礫石夾層，礫石以灰黃色—灰白色中—細(xì)砂巖為主(圖 2-h)。砂巖底部常發(fā)育沖刷面(圖 2-i)。另外發(fā)育粉砂巖、黏土巖、凝灰質(zhì)砂巖及薄層灰?guī)r夾層。石盒子組頂部發(fā)育硅質(zhì)巖層，從硅質(zhì)層開(kāi)始至石千峰組，泥巖多呈鮮紅色。泥巖顏色自下而上逐漸由雜色變?yōu)榧t褐色、鮮紅色，反映出古氣候由半溫濕到半干旱的變化特征。全組顯示泥巖序列特征，底部見(jiàn)少量中厚細(xì)砂巖，略具正韻律特點(diǎn)。

a—平?jīng)龆罍掀拭妫凶咏M泥巖中發(fā)育海相灰?guī)r夾層(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；b—洛南景村剖面，石盒子組海相石英底礫巖發(fā)育(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；c—山西武鄉(xiāng)剖面，石盒子組發(fā)育石英砂巖，具沖洗交錯(cuò)層理(鉛筆長(zhǎng)度為15.0imm)；d—麟游紫石崖剖面，石盒子組砂巖發(fā)育沖洗交錯(cuò)層理，沿層理面發(fā)育石英礫石(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；e—麟游紫石崖剖面，石盒子組砂巖發(fā)育羽狀交錯(cuò) 層理；f—麟游紫石崖剖面，石盒子組底部發(fā)育石英礫巖(放大鏡長(zhǎng)度為70.0imm)圖 3 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組野外剖面海相沉積記錄Fig.3 Marine sedimentation records of the Shihezi Formation in outcrops in Ordos Basin and its adjacent areas

礫巖、砂巖、泥巖等陸源碎屑巖作為石盒子組主要巖性，在盆地及周緣地區(qū)均有發(fā)育，但具有明顯的分布差異性。礫巖層主要見(jiàn)于鄂爾多斯北緣杭錦旗以北的地區(qū)，向南礫石含量逐漸減少，以砂巖和泥巖沉積為主。盆地中南部發(fā)育大段泥巖組合。另外，在東南緣及南緣的石盒子組泥巖中可見(jiàn)灰?guī)r夾層。

近年來(lái)在鄂爾多斯地區(qū)中二疊統(tǒng)石盒子組陸相碎屑巖中，發(fā)現(xiàn)海相沉積地層記錄。在鄂爾多斯南緣平?jīng)龆罍掀拭媸凶咏M中，可見(jiàn)灰黑色泥巖中發(fā)育灰?guī)r夾層，厚度較薄，單層厚度7～15icm，分布較穩(wěn)定，連續(xù)性較好(圖 3-a)。在南緣洛南景村石盒子組見(jiàn)到海灘沉積的石英礫巖、砂巖(圖 3-b)。東緣山西武鄉(xiāng)剖面石盒子組發(fā)育石英砂巖，具沖洗交錯(cuò)層理(圖 3-c)。麟游紫石崖剖面石盒子組石英砂巖具有較高的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度，沖洗交錯(cuò)層理、羽狀交錯(cuò)層理普遍發(fā)育，巖層底面發(fā)育的石英礫巖，分選磨圓都較好(圖 3-d，3-e，3-f)。羽狀交錯(cuò)層理反映濱海環(huán)境、潮坪環(huán)境(王青春等，2009；歐陽(yáng)征健等，2020)，沖洗交錯(cuò)層理主要形成于濱海環(huán)境，常出現(xiàn)在后濱—前濱帶及沿岸沙壩等海相沉積環(huán)境中(杜遠(yuǎn)生，2018)。另外，在石盒子組上下相鄰地層山西組和石千峰組中均見(jiàn)到腕足類(lèi)、海相瓣鰓類(lèi)等動(dòng)物化石。這些證據(jù)均直接或間接地表明，雖然晚古生代的整體海退使得華北地臺(tái)海侵范圍一直在縮小，但中二疊世石盒子組沉積時(shí)期鄂爾多斯地區(qū)仍受到海侵影響。認(rèn)為鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)中二疊世石盒子組沉積時(shí)期存在間歇性海侵，間歇性海侵范圍約至盆地南緣的平?jīng)觥胗巍n城一帶，石盒子組沉積早期間歇性海侵的范圍向東可延伸到臨汾—長(zhǎng)治以南地區(qū)。

3 沉積相類(lèi)型及特征

鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)面積廣泛，涉及沉積相類(lèi)型多。通過(guò)野外剖面和鉆井巖心資料，在對(duì)鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)中二疊世石盒子組沉積時(shí)期海侵事情重新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)中二疊統(tǒng)石盒子組發(fā)育沉積相類(lèi)型進(jìn)行總結(jié)。認(rèn)為研究區(qū)中二疊統(tǒng)石盒子組以陸相沉積體系為主，局限性發(fā)育障壁海岸沉積。陸相沉積體系包含沖積扇、河流、三角洲及湖泊沉積。

a—錦12井，沖積扇扇中辮狀水道，礫石分選差，定向排列明顯；b—錦4井，2772.0im，盒7段，沖積扇扇中辮狀水道礫巖沉積；c—錦12井，2049im，盒8段，沖積扇扇中辮狀水道，礫石分選差；d—錦評(píng)1井，2347.18im，盒8段，扇中大型辮狀水道沉積，礫石呈疊瓦狀 堆積；e—錦12井，2110.35im，盒8段，扇端水道間沉積，發(fā)育水平層理圖 4 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組沖積扇沉積特征Fig.4 Characteristics of alluvial fan deposition in the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

表 2 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組沉積相分類(lèi)Table2 Classification of sedimentary facies of the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

3.1 沖積扇

結(jié)合區(qū)域沉積背景和鉆井巖心資料，認(rèn)為中二疊統(tǒng)在鄂爾多斯地區(qū)北緣的山前凹陷地帶發(fā)育沖積扇，屬于河流作用為主的濕地扇，包含扇中和扇端亞相，在上石盒子組和下石盒子組皆有發(fā)育。

a—錦2井，沖積扇扇中沉積相序特征；b—伊23井，下石盒子組沖積扇扇中沉積相序特征；c—伊17井，下石盒子組沖積扇扇端沉積相序特征圖 5 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組沖積扇扇中、扇端沉積相序特征Fig.5 Sedimentary facies sequence of mid-fan and lower fan of the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

扇中亞相以辮狀水道為主體組成部分，沉積物主要為灰白色礫巖、砂礫巖。在北部杭錦旗及其北部地區(qū)的鉆井巖心中特征明顯，礫石顆粒支撐，礫石大小不一，一般為0.5～6icm，磨圓度中等，分選差，礫石排列具定向性(圖 4-a，4-b，4-c)，砂礫呈疊瓦狀堆積(圖 4-d)，反映出近源快速堆積的沖積扇辮狀水道的沉積特征。礫巖發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理及沖刷面等沉積構(gòu)造。水道間主要發(fā)育以紫紅色、灰綠色及雜色泥巖為主的細(xì)粒沉積(圖 5-a)。另外發(fā)育以細(xì)粒沉積物覆蓋于原粗粒辮狀水道沉積物之上形成的廢棄水道。在潮濕氣候下，沉積旋回頂部可形成煤線(xiàn)，構(gòu)成自下而上發(fā)育灰色含泥質(zhì)細(xì)砂巖、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰黑色泥巖與差煤層的垂向沉積序列(圖 5-b)。

扇端亞相主要發(fā)育于沖積扇末端，與扇中亞相沒(méi)有明顯的界線(xiàn)，但粒度整體變細(xì)(圖 5-c)。在杭錦旗南部鉆井巖心中可見(jiàn)記錄。辮狀水道以中—粗砂巖為主，夾泥質(zhì)、粉砂質(zhì)及礫石，發(fā)育板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、平行層理(圖 4-e)、沖刷面等沉積構(gòu)造。漫流微相主要由粉砂質(zhì)、泥質(zhì)等細(xì)粒沉積組成，垂向上多具正粒序。扇端水道間由細(xì)粒沉積物組成，主要發(fā)育灰色、雜色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層中—細(xì)砂巖。

3.2 河流

河流沉積是研究區(qū)中二疊統(tǒng)發(fā)育的重要沉積類(lèi)型之一，以盒8段最為發(fā)育。按照河流類(lèi)型，進(jìn)一步劃分為辮狀河沉積亞相和曲流河沉積亞相，并以辮狀河沉積為主要類(lèi)型。

3.2.1 辮狀河

辮狀河亞相主要發(fā)育以巨厚、厚層粗粒沉積為主的河道沙壩，砂礫沉積物含量高。砂體底部發(fā)育不規(guī)則侵蝕面，主要由灰白色含礫粗砂巖和礫巖組成。發(fā)育不同規(guī)模的槽狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造。水動(dòng)力條件強(qiáng)，河道側(cè)向變化快，砂體在平面上連片發(fā)育，垂向上多期疊置發(fā)育。在測(cè)井曲線(xiàn)上表現(xiàn)為箱狀。泛濫平原以薄層灰綠色、紅褐色或雜色泥巖、粉砂巖為主。剖面上呈現(xiàn)砂多泥少的“砂包泥”特點(diǎn)，不發(fā)育典型的“二元結(jié)構(gòu)”，構(gòu)成向上變細(xì)的沉積序列。在鄂爾多斯北緣泊爾江海子斷裂以南及東勝一帶井位的下石盒子組盒8段較為發(fā)育，如勝1井(圖 6-a)。

a—?jiǎng)?井，盒7-盒8段辮狀河沉積相序特征；b—伊81井，盒8下段曲流河沉積相序特征；c—鋪2井，盒8段辮狀河三角洲平原沉積相序特征；d—平?jīng)龆罍掀拭妫?下石盒子組辮狀河三角洲沉積相序特征圖 6 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組河流—辮狀河三角洲沉積相序特征Fig.6 Sedimentary facies sequence of fluvial and braided fluvial delta of the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

3.2.2 曲流河

曲流河亞相處于辮狀河與三角洲平原的過(guò)渡部分，發(fā)育較局限，分布在鄂爾多斯北部及西南部的地勢(shì)較平緩地區(qū)。河流“二元結(jié)構(gòu)”特征明顯，河道沙壩沉積與河漫灘細(xì)粒沉積近等厚狀，表現(xiàn)為向上變細(xì)的正旋回特征(圖 6-b)。下部結(jié)構(gòu)為河道沙壩沉積，發(fā)育淺灰色灰綠色中—粗砂巖，由多套薄層砂體疊置組成，常見(jiàn)板狀和槽狀交錯(cuò)層理及平行層理，砂體底界發(fā)育起伏強(qiáng)烈的沖刷侵蝕面。上部結(jié)構(gòu)為河漫灘沉積，以灰綠色、紫紅色或雜色泥巖、粉砂巖為主。

3.3 三角洲

3.3.1 辮狀河三角洲

辮狀河三角洲沉積為辮狀河向湖泊進(jìn)積而成，主要發(fā)育在鄂爾多斯盆地石盒子組沉積早期。可進(jìn)一步劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和前辮狀河三角洲亞相，且以辮狀河三角洲前緣沉積為主。

辮狀河三角洲平原主要分布于鄂爾多斯北緣，在下石盒子組盒8段較為發(fā)育。主要表現(xiàn)為厚層狀的分流河道含礫不等粒砂巖、粗砂巖夾中薄層的泛濫平原泥質(zhì)沉積。分流河道砂體在野外剖面中呈多期疊加的巨厚—厚層特點(diǎn)，常見(jiàn)大型板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理和沖刷面等沉積構(gòu)造。泛濫平原多以紅層的泥質(zhì)、粉砂質(zhì)沉積為主，受沖刷破壞發(fā)育程度低，厚度較薄。發(fā)育與河道相似的向上變細(xì)的正粒序，在鋪2井盒8段、平?jīng)龆罍舷率凶咏M巖性剖面和自然伽馬曲線(xiàn)上都有反映(圖 6-c，6-d)。

辮狀河三角洲前緣為下石盒子組主要的沉積類(lèi)型之一，其中水下分流河道沉積微相發(fā)育的含礫不等粒砂巖、粗砂巖夾薄層細(xì)砂巖等砂巖組合構(gòu)成骨架砂體，為上古生界石盒子組天然氣提供主要儲(chǔ)集層。砂巖發(fā)育底部沖刷面、中大型槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理及平行層理等沉積構(gòu)造。水下分流河道砂體間發(fā)育以深灰、淺灰綠色、紫紅色等泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主的分流間灣沉積。從盆地西緣、西南緣的野外剖面和井位中可見(jiàn)(如平?jīng)龆罍掀拭婕碍h(huán)14井、鎮(zhèn)探1井等)，辮狀河三角洲前緣具有向上變細(xì)變淺的正旋回特點(diǎn)，由下向上從含礫粗砂巖、粗砂巖、中—細(xì)砂巖變?yōu)槟噘|(zhì)砂巖、泥巖(圖 6-d)，反映了水動(dòng)力條件由強(qiáng)變?nèi)醯闹芷谛宰兓?。前辮狀河三角洲沉積特征與分流間灣和淺湖類(lèi)似，以細(xì)粒沉積為主。

3.3.2 (曲流河)三角洲

石盒子組沉積中晚期辮狀河沉積逐漸萎縮，曲流河沉積作用增強(qiáng)。受曲流河沉積作用控制，三角洲主要發(fā)育于石盒子組中上部，是研究區(qū)分布范圍最廣的沉積類(lèi)型之一。

三角洲平原主要由分流河道灰白色中砂巖、(含礫)粗砂巖與分流間灣深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖的不等厚互層構(gòu)成(圖 7)。分流河道砂體延伸遠(yuǎn)，可達(dá)40～60ikm，表現(xiàn)為狹長(zhǎng)狀，剖面上呈現(xiàn)多期疊置狀和近乎對(duì)稱(chēng)的透鏡狀。砂體底部發(fā)育沖刷面，向上發(fā)育中大型槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理和平行層理(圖 7-a)。泥質(zhì)沉積含量增高，顏色多呈紅褐色、紫紅色及雜色(圖 7-b)。發(fā)育下粗上細(xì)的正韻律。鄂爾多斯西緣阿拉善左旗葫蘆斯臺(tái)上石盒子組剖面發(fā)育三角洲平原沉積。

阿拉善左旗葫蘆斯臺(tái)剖面，上石盒子組發(fā)育三角洲平原沉積序列；a—葫蘆斯臺(tái)剖面，上石盒子組紫紅色泥巖(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；b—葫蘆斯臺(tái)剖面，上石盒子組底部砂礫巖層，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理。韓城薛峰川剖面，下石盒子組發(fā)育三角洲前緣沉積，上段發(fā)育淺湖沉積；c—薛峰川剖面，石盒子組盒8段厚層灰綠色細(xì)砂巖夾薄層暗色泥巖，為三角洲前緣水下分流河道沉積(圖中人身高平均為1.75im)； d—鄉(xiāng)寧臺(tái)頭剖面，上石盒子組雜色泥巖夾薄層灰綠色砂巖，發(fā)育淺湖沉積(圖中人身高為1.75im)圖 7 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組曲流河三角洲—湖泊沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of meandering fluvial delta and lacustrine of the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

三角洲前緣分布廣泛，在韓城薛峰川剖面(圖 7)、山西柳林成家莊剖面、保德扒樓溝剖面多處野外露頭中發(fā)育良好，多發(fā)育下粗上細(xì)的正韻律。主要發(fā)育以黃綠色、灰綠色中—細(xì)砂巖為主的水下分流河道與以灰色、雜色泥巖、粉砂巖不等厚互層(圖 7-c)。前三角洲沉積與淺湖沉積相似，較難區(qū)分。

3.4 湖泊

主要發(fā)育濱淺湖沉積，在研究區(qū)中南部發(fā)育廣泛，山西鄉(xiāng)寧臺(tái)頭、保德扒樓溝、韓城薛峰川石盒子組野外剖面特征明顯(圖 7-d)。巖性以泥質(zhì)沉積為主，主要由大段紫紅色、灰綠色或深灰色泥巖、粉砂巖夾薄層砂巖構(gòu)成。發(fā)育水平層理、波狀層理和沙紋交錯(cuò)層理等。上石盒子組較下石盒子組濱淺湖沉積更為發(fā)育。

3.5 障壁海岸沉積

受中二疊世局部海侵的影響，鄂爾多斯地區(qū)東南緣和南緣發(fā)育障壁海岸沉積相，在平?jīng)龆罍?、麟游紫石崖、韓城薛峰川、山西武鄉(xiāng)等野外剖面中石盒子組特征明顯(圖 8)，包括潟湖和障壁沙壩沉積亞相。在下石盒子組較為發(fā)育，上石盒子組潟湖范圍有所減小。障壁沙壩以灰白色含礫砂巖、石英砂巖為主，夾少量灰色泥質(zhì)粉砂巖。沉積構(gòu)造可見(jiàn)反映濱?；虺逼撼练e的沖洗交錯(cuò)層理和羽狀交錯(cuò)層理(圖 8-a)。潟湖沉積主要發(fā)育灰黑色、灰綠色泥巖、粉砂巖夾薄層灰?guī)r(圖 8-b)，灰?guī)r厚度為5～15icm，分布較穩(wěn)定。粉砂巖可見(jiàn)水平層理、小型交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造。

麟游紫石崖剖面，石盒子組發(fā)育障壁海岸沉積；a—麟游紫石崖剖面，上石盒子組砂巖具沖洗交錯(cuò)層理(地質(zhì)錘長(zhǎng)度為343.0imm)；b—山西武鄉(xiāng)剖面，下石盒子組上段灰綠色泥巖夾薄層黃綠色細(xì)砂巖，發(fā)育潟湖沉積(圖中人身高為1.65im)圖 8 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)石盒子組障壁海岸沉積特征Fig.8 Sedimentary characteristics of barrier coastal of the Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

4 沉積演化

中二疊世早期，隨著興蒙海槽的逐漸關(guān)閉，鄂爾多斯地區(qū)北隆南傾的構(gòu)造格局逐漸加劇。華北地臺(tái)海平面持續(xù)下降，海水繼續(xù)南退，古氣候逐漸由濕熱向干旱—半干旱轉(zhuǎn)變。泥炭沼澤沉積基本全部消失，晚古生代成煤史也已終結(jié)，盆地內(nèi)開(kāi)始形成了一套巨厚的以粗粒為主的碎屑巖建造，以早石盒子期形成的盒8段最為發(fā)育。根據(jù)發(fā)育的沉積相類(lèi)型及沉積特征，結(jié)合物源和沉積演化背景，認(rèn)為由鄂爾多斯盆地北緣至盆地中央再至南緣，中二疊統(tǒng)石盒子組依次發(fā)育沖積扇、河流、三角洲、湖泊、障壁海岸的沉積(圖 9)。

圖 9 鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)中二疊統(tǒng)石盒子組沉積模式Fig.9 Deposition model of the middle Permian Shihezi Formation in Ordos Basin and its adjacent areas

石盒子組沉積早期北部陸源區(qū)持續(xù)向盆內(nèi)提供充足的物源供給。在北緣杭錦旗以北地區(qū)發(fā)育沖積扇，包括扇中亞相和扇端亞相，以含礫碎屑巖建造為主。沖積平原上的辮狀水道和辮狀河河道在大部分地區(qū)交叉連片，河流作用較強(qiáng)，形成以粗粒沉積為主的辮狀河體系，在局部地區(qū)分布泛濫平原和扇端沼澤沉積。向南地勢(shì)逐漸變寬緩，發(fā)育曲流河及三角洲平原沉積。繼續(xù)向南，在鄂托克前旗—榆林一帶進(jìn)入湖區(qū)，形成多個(gè)三角洲前緣垛體。三角洲前緣繼續(xù)向南延伸，在延安—慶陽(yáng)一帶進(jìn)入淺湖區(qū)，發(fā)育細(xì)粒碎屑巖沉積。同時(shí)，秦嶺古陸隆起為鄂爾多斯南緣提供物源，在盆地南緣、西南緣發(fā)育以粗粒沉積為主的淺水三角洲建造。在大海退背景下受間歇性海侵影響，南緣及東南緣殘留局限性海灣，以潟湖和障壁沙壩為主，碎屑沉積中可見(jiàn)灰?guī)r夾層。石盒子組沉積晚期，整體沉積格局與早期類(lèi)似。但隨著此時(shí)鄂爾多斯北緣構(gòu)造活動(dòng)持續(xù)減緩，陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)減少，南北地勢(shì)差減小，以及基地不斷沉降。沖積扇范圍向北縮小，沖積平原上辮狀河河道萎縮，曲流河和三角洲沉積范圍擴(kuò)大，濱淺湖范圍向北擴(kuò)張。研究區(qū)主要發(fā)育曲流河、三角洲和濱淺湖沉積，沉積粒度相對(duì)變細(xì)。南緣、東南緣的間歇性海侵影響范圍進(jìn)一步縮小，潟湖范圍縮小，保留少量沙壩沉積。

5 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)中二疊統(tǒng)石盒子組發(fā)育一套粗粒陸源碎屑巖系，主要發(fā)育礫巖、砂巖、泥巖和粉砂巖，部分地區(qū)發(fā)育灰?guī)r夾層。石盒子組中上部泥巖具紅層特征，發(fā)育桃花泥巖。反映古氣候逐漸向半干旱至干旱變化的特點(diǎn)。

2)中二疊世鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)存在間歇性局部海侵。中二疊統(tǒng)石盒子組以陸相沉積體系為主，局限性發(fā)育障壁海岸沉積體系。陸相沉積體系包含沖積扇、河流、三角洲及湖泊沉積。障壁海岸沉積體系以潟湖和障壁沙壩為主。

3)受北部物源影響，鄂爾多斯盆地及周緣地區(qū)中二疊統(tǒng)石盒子組由北向南依次發(fā)育沖積扇、河流、三角洲、濱淺湖等沉積相。受南部物源影響，在鄂爾多斯南緣、西南緣發(fā)育淺水三角洲沉積。受間歇性海侵影響，在鄂爾多斯南緣及東南緣障壁海灣中發(fā)育潟湖和障壁沙壩沉積。