2022年鄂尔多斯盆地西缘晚古生代层序地层划分 .pdf
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1、作者简介:章贵松,1963年生,高级工程师;1986年毕业于原华东石油学院,长期从事石油开发与天然气勘探研究工作。地址: (710021 )陕西西安市长庆兴隆园勘探开发研究院天然气勘探室。电话: (029) 86592443。E2mail :zgs_cq . cn鄂尔多斯盆地西缘晚古生代层序地层划分章贵松1张 军1王 欣1 刘宝宪1郭英海2(1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院2.中国矿业大学)章贵松等.鄂尔多斯盆地西缘晚古生代层序地层划分.天然气工业,2005 ;25 (4) :1922摘 要 鄂尔多斯盆地西缘上古生界地层发育较全,沉积巨厚,是最有前景的天然气勘探层系。根据露头 、 钻井
2、 、 测井和地震资料综合分析,在上古生界识别出了4种类型的层序界面,划分5个层序12个体系域 。在此基础上通过剖面相分析,编制地层 、 砂岩厚度和含砂率等图件,结合古构造背景,采用优势相作图法,重塑了岩相古地理。认为该区经历了裂陷海湾、 陆表海和内陆拗陷充填3大沉积发展阶段,岩相古地理由裂陷海湾陆表海碳酸盐岩台地 三角洲复合沉积体系逐渐演变为三角洲河流沉积体系,最终被河流 湖泊沉积体系取代,指出砂岩分布受控于沉积环境。从而为寻找有利相带,部署钻井提供了地质依据。主题词 鄂尔多斯盆地西 晚古生代 层序 地层划分 岩相古地理沉积(地质)鄂尔多斯盆地西缘是指内蒙古磴口以南、 陕西陇县以北,定边 西峰
3、以西的广大地区(图 1) 。早古生代末期本区隆升,缺失了晚奥陶世至早石炭世长达 140 Ma 的沉积记录 。晚石炭世 ,北秦岭向华北板块俯冲碰撞,本区南部隆升剥蚀。而北部贺兰山地区 ,通过祁连加里东褶皱带的传递,使中元古代形成 、 早古生代重新活动的贺兰拗拉槽,发生纵张复活形成碰撞裂谷。祁连海水沿着祁连加里东褶皱带北缘向贺兰裂谷方向侵进,拉开了晚古生代沉积的序幕 。自下而上充填了石炭系靖远组、 羊虎沟组,二叠系太原组 、 山西组 、 下石盒子组、 上石盒子组以及石千峰组地层 。一 、 层序地层划分1. 层序界面类型根据地表露头、 地震剖面和钻井、 测井资料综合分析 ,西缘上古生界具有以下层序界
4、面。(1) 区域不整合面:本区有3 个区域性不整合面 ,分别位于奥陶系、 太原组及石千峰顶部,在地震剖面上分别对应TC、 Tp10、 TT反射层 。不整合面是本区最重要的层序界面,与构造事件有关,在地表露头 、 钻井及地震剖面中易于识别。(2) 构造体制转换面:识别出2 个 ,分别位于羊虎沟组 、 上石盒子组顶部。 前者导致古构造体制由图1层序 岩相古地理图?91?第 25卷第4期天 然 气 工 业 地 质 与 勘 探名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 5 页
5、 - - - - - - - - - 南隆北倾转变为北隆南倾,海侵方向发生改变,裂陷盆地向坳陷盆地转变,祁连海与华北海沟通形成了统一的陆表海;后者引起地台上升,沉积环境转换为大陆体制,气候变为干燥。上述 2 个构造体制转换面对应海西运动第三幕和第四幕,在地震剖面上分别为 Tc3、 Tp2两个地震反射界面。(3) 冲刷侵蚀面:本区山西组和下石盒子组底部 ,即北岔沟砂岩和骆驼脖子砂岩底面,河道的底部冲刷侵蚀面较为发育,起伏不平,界面上下岩性岩相均有明显差异。一般为表现为多个不连续的河道或分流河道砂岩相互叠置,横向上展布较宽,是良好的层序分界面 。 (4) 水进面 :层序内划分体系域的重要标志。在海
6、相地层中与其对应的是区域分布、 质纯 、 生物潜穴发育的生物灰岩以及泥岩等;在陆相地层中,表现为加积序列与退积序列的转折面,自然伽马曲线常表现为高异常或 “细脖子”的泥岩段 。2. 层序地层划分根据上述识别出的多种层序界面,并进行露头、地震剖面以及井间对比,鄂尔多斯西缘上古生界可以划分为五个层序12 个体系域 。二 、 晚古生代鄂尔多斯西缘岩相古地理及演化1.层序 (靖远期 、 羊虎沟期 ) 岩相古地理晚石炭世,鄂尔多斯西缘表现为活动构造背景下的裂陷海湾充填,岩性为灰黑色泥岩夹石英砂岩、灰岩和煤线,石灰岩中含有丰富的棘皮类、 腕足类 、瓣鳃类 、 腹足类 、 介形虫及牙形石等海相动物化石。总体
7、为局限海湾泻湖沉积环境(图 1) 。晚石炭世早期,海侵到达本区,首先在裂谷海湾深坳陷中形成靖远组充填。受基底和盆缘断裂活动的控制 ,不同地区沉积厚度变化大,雀儿沟等地可逾600 m。由于中央古隆起的阻隔,这一时期与东部华北海并不连通,而且与广海(祁连海 ) 的联系较为局限 ,波浪改造作用不强烈,潮汐作用明显。羊虎沟早期,盆地持续沉降,海侵范围继续扩大 ,但整体沉积环境仍是浅海局限海湾。因基底起伏造成了覆水深度和沉积微环境的分异,主要发育泻湖相 、 潮坪相 、 障壁岛相 、 潮下碳酸盐岩台地相、 扇三角洲相 。地层中海湾泥岩以多个较厚的层段出现 ,常见不稳定煤线或薄煤层,说明充填过程中出现了多幕
8、的裂陷作用。羊虎沟组上部含Fusulina -Fusulinella 的灰岩 ,指示着裂陷鼎盛期充填。羊虎沟期末 ,兴蒙海槽向南俯冲、 消减 ,本区北升南降,由裂陷盆地向坳陷盆地转化,祁连海与华北海开始沟通 。随着海平面下降,潮坪沉积发育且空间上展布范围较宽,形成了区域上较稳定的晚石炭纪主煤层 8#、 9#煤层 ,构成了上古生界重要的气源岩系 。区域稳定煤层的形成,标志着西缘裂陷活动趋于平息 ,盆地充填进入了新的阶段。这一时期,砂体以障壁砂坝、 潮汐水道为主,呈透镜状分布,是晚石炭世储集岩系。但区域上规模小 ,厚度薄 (1050 m) 。个别潮道砂体厚度较大(40m),呈NN E向展布,与区域
9、构造格局、 海水侵入方向及潮涨潮落方向一致。2. 层序 (太原期 ) 岩相古地理太原期 ,贺兰拗拉槽活动以渐变形式结束,本区由裂陷盆地转化为坳陷盆地,祁连海与华北海连成一体 ,中央古隆起沦于水下,本区成为华北滨浅海的一部分 。此时东西部相差异基本消失,代之以南北差异沉降 、 相带分异的格局。本区主要表现为三角洲 陆表浅海共存的沉积概貌(图 2) 。图2层序 岩相古地理图?02?地 质 与 勘 探 天 然 气 工 业 2005年 4月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2
10、页,共 5 页 - - - - - - - - - 北部地区以三角洲沉积为主,海陆交互明显。其中 ,乌海 呼鲁斯太为三角洲平原相区,砂岩厚度2050 m;东北部发育小型扇三角洲,厚层状含砾石英砂岩厚度2030 m;马家滩北为三角洲前缘发育区 ,砂岩厚度10 30 m ;而南部主要为障壁砂坝泻湖 潮坪沉积环境,发育障壁砂坝,厚度大于10m。较之羊虎沟组,太原组沉积旋回层更为发育,约旦尔旋回更典型;但旋回厚度小、 砂质含量高,并夹有可采煤层,是本地区主要含煤层系之一。太原组晚期,海相泥岩层数减少、 厚度变小,表明海泛的次数减少 ,持续时间短,海水逐渐退出。太原期末,短暂隆升遭受风化剥蚀。3. 层序
11、 (山西期 ) 岩相古地理山西期,华北地台整体抬升,海水退出本区,盆地演变为近海湖盆,转变陆相沉积。古地理概貌主要表现为河流三角洲 滨浅湖相 。由于北缘明显抬升,物源区与沉积区相对高差加大 ,南北差异沉降、 相带分异加强。河流 三角洲冲积体系大幅度向盆地南部推进,形成了南北向展布的区域性砂体,成为二叠纪砂体重要建造期。北部普遍发育曲流河及辫状河,乌达 陶乐砂岩厚度在 70 m 以上 ;向南过渡为三角洲相区,砂岩厚度2040 m ,局部在 50 m 以上 ;环县石板沟地区为滨浅湖,砂岩厚度小于20 m。值得注意的是西南部平凉地区发育了三角洲并形成了2030 m 的富砂带,表明北秦岭也成为了物源区
12、。山西期,本区古气候温湿,古地理环境适宜,构造背景较稳定,植物繁盛 ,是继晚石炭世、 太原期后,晚古生代又一个重要的烃源岩建造期。4. 层序 (石盒子期 ) 岩相古地理(1) 下石盒子期与山西期沉积格局有一定继承性,但河流三角洲冲积体系进一步大规模南移,形成了以河流为主体的河流三角洲沉积组合,整体表现为辫状河 三角洲 滨浅湖古地理概貌(图 3) 。下石盒子期河流相区进一步推进至吴忠一带。北部砂岩厚度在100 m 以上 ,至马家滩地区仍有60m。而南部平凉地区河流三角洲进一步扩大,形成3050 m 厚的区域性砂岩分布区。该期是中二叠纪砂质沉积物最为发育的时期,也是晚古生代储集岩系主要建造期。(2
13、) 上石盒子期与下石盒子期沉积格局类似,但冲积体系萎缩、图3 层序 (下古盒子期)岩相古地理规模减小,湖盆扩张是其主要特色,沉积体系以滨浅湖为主 。该期地层厚度120 180 m ,主要发育泥岩 、 砂质泥岩 、 泥质砂岩等细粒沉积物,形成了上古生界含气层系区域性盖层。砂体分布规模及厚度较下石盒子组大大减小,且主要分布于近物源区南北两侧,北部河流相区砂岩厚度仅50 m ,中部为滨浅湖占据 ,砂岩厚度小于30 m。南部平凉地区河流三角洲萎缩,规模变小 。细粒沉积物如泥岩、 砂质泥岩等以棕褐色调为主,露头剖面植物化石较少,表明气候变为干旱 。5. 层序 (石千峰期 ) 岩相古地理受区域构造变化的影
14、响,本区成为内陆湖盆的一部分 ,沉积体系以湖泊为主体。平面上,北部河流 三角洲分布在石炭井至鸳鸯湖、 李华台一带,形成 NW 2SE向展布60 100 m 的厚砂带,局部可达120 m。中部为滨浅湖,砂岩厚度小于40 m。而南部平凉地区河流三角洲进一步萎缩。垂向上石千峰组下部由辫状河道和曲流河道迁移叠置的砂岩组?12?第 25卷第4期天 然 气 工 业 地 质 与 勘 探名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 5 页 - - - - - - - - - 成 ,中部
15、发育以红色泥岩为主的滨浅湖沉积,上部则以曲流河和湖泊沉积为主。由于气候干燥,沉积物色调主要为红色。三、 结论与认识(1) 鄂尔多斯西缘晚古生代沉积充填开始于晚石炭世 ,沉积演化经历了裂谷海湾、 陆表海和内陆坳陷充填 3 个沉积发展阶段,可以划分为5 个层序 。(2) 晚石炭世靖远组、 羊虎沟组为裂谷背景下的海湾充填,以发育潮道泻湖海湾沉积为主;早二叠世早期太原组主要为陆表海障壁砂坝泻湖 潮坪沉积 ; 山西组为区域海退背景下的曲流河三角洲 滨浅湖古地理景观;中二叠世下石盒子组以发育河流为主的河流三角洲充填,上石盒子组为一套河流 湖泊沉积 ,以发育泥质岩为主;晚二叠世石千峰组则是典型干燥气候条件下
16、内陆盆地中的河湖充填 ,发育一套红色沉积建造。(3) 上古生界砂岩储层的分布受控于沉积环境。靖远组 、 羊虎沟组和太原组主要为潮道和障壁坝砂体 ,横向上呈透镜体状展布,分布范围局限,为区内次要储层岩。二叠纪山西、 下石盒子期特别是盒8时 ,是砂体高建设期,构成了研究区主要储集岩系。砂体呈南北向带状区域展布,其中北部规模大。参 考 文 献1 宁夏回族自治区地质矿产局.宁夏回族自治区区域地质志.北京:地质出版社,19902 林畅松等.贺兰拗拉槽盆地充填演化分析.北京:地质出版社,19943 汤锡元等.陕甘宁盆地西缘推覆构造及油气勘探.陕西西安:西北大学出版社,19924 陕西省地质矿产局.陕西省区
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