李克永

(1.西安科技大學 地質與環(huán)境學院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學 期刊中心，陜西 西安 710054)

0 引 言

重力流沉積發(fā)育在三角洲前緣沉積，受地震、火山等構造作用的影響，在坡折帶坡角較小處發(fā)生滑塌，在重力分異作用和載荷作用下砂體搬運至半深湖-深湖，形成濁積巖[1-3]。Kuenen等揭開了重力流理論的研究序幕，Middleton and Hampton等首次將重力流引入到深水沉積研究中，隨著鮑馬序列、約克扇模式的出現(xiàn)，關于重力流概念、類型劃分及識別標志、搬運機制、沉積模式等理論認識方面，在油氣勘探研究和實踐等方面取得重大進展[4-6]。前人認為，鄂爾多斯盆地湖相濁流沉積與油氣的形成和儲集有著密切的關系，晚三疊世長7期是延長組湖盆發(fā)育鼎盛期，深湖相沉積發(fā)育一套半深湖-深湖相的優(yōu)質烴源巖。作為深湖儲層的濁積巖，既與烴源巖直接接觸，又可作為蓋層，在后期構造運動的影響下，濁積巖砂體與湖相泥頁巖相伴生，形成良好的圈閉。砂體的上、下部發(fā)育厚度較大的烴源巖，可形成下生上儲或下儲上生的油藏組合[7-10]。在一些區(qū)域濁積巖沉積厚度大、物性好，如合水、正寧、黃陵，最具勘探前景[11-13]。研究在大量的野外露頭、巖心觀察、鉆井資料、野外露頭觀測及分析化驗資料的基礎上，對鄂爾多斯南部不同類型濁積巖的巖石學特征、平面分布、油藏主控因素進行分析，為盆地油氣資源勘探提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質特征

鄂爾多斯盆地位于呂梁山以西，賀蘭山以東，秦嶺以北，陰山以南，面積0.25×106km2，根據(jù)現(xiàn)今構造形態(tài)、基底性質和構造特征，盆地可劃分6個一級構造單元，即伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、陜北斜坡、天環(huán)拗陷及西緣沖斷構造帶。研究區(qū)橫跨陜北斜坡、渭北隆起2個構造單元(圖1)。鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組整體為河流-三角洲-湖泊相為特征的陸源碎屑沉積，其中長7沉積期為延長期湖盆發(fā)展的鼎盛階段，是中生界烴源巖最發(fā)育的時期，也是發(fā)育大量湖泊重力流沉積[14-15]。

圖1 鄂爾多斯盆地構造單元及研究區(qū)位置Fig.1 Tectonic unit of Ordos Basin and locations of study area

2 南北物源證據(jù)

2.1 巖石學特征

據(jù)鑄體薄片分析，鄂爾多斯盆地南部延長組長6由灰綠色長石砂巖組成，長石巖屑砂巖次之，具有“低石英，高長石”特點，其中石英含量33%～37%左右，長石含量26%～32%左右，巖屑含量在16%～19%左右，巖屑類型以變質巖為主，云母次之，火成巖巖屑含量相對較少[16-18]。研究區(qū)南部砂巖以長石砂巖、巖屑質長石砂巖為主，北部以巖屑質長石砂巖為主(圖2，表1)，且南部地區(qū)砂巖石英含量高于北部，北部長石含量高于南部(圖3)，砂巖分選性較差，且南部較北部分選更差(表2)，碎屑顆粒為次棱角狀，磨圓度相當(表3)。長石砂巖顆粒表現(xiàn)為成分成熟度、結構成熟度均較低的濁積砂體特征。

圖2 盆地南緣濁積砂巖巖石類型Fig.2 Rock types of turbidite in Southern Ordos Basin

分區(qū)碎屑巖成分石英/%長石/%巖屑/%火成巖變質巖沉積巖云母總量填隙/%樣品數(shù)/塊北部31.2336.672.964.712.264.6414.5716.23120南部39.6021.324.726.415.964.2921.3817.2334

表2 南北物源砂巖分選性特征Table.2 Sorting characteristics of two main provenances originating %

表3 南北物源砂巖磨圓度特征Table.3 Psephicity characteristics of two main provenances originating %

2.2 長石分布規(guī)律

巖屑的類型及含量能夠準確地反映物源區(qū)的巖性、風化作用的類型和程度及搬運距離。隨顆粒搬運距離的加長，長石百分含量呈逐漸減少趨勢，可以反映物源方向[19-20]。從研究區(qū)近南北向長石含量對比剖面看，南部大部分井濁積砂巖長石含量在20%～30%之間，正5井長石含量為20%，北部地區(qū)大部分井濁積砂巖長石含量在40%～60%之間，最低在40%以上，由此可見研究區(qū)受2個物源區(qū)的影響，且這近北西-南東向的條帶應為南北物源的混源區(qū)(圖3)。

圖3 南北物源砂巖長石含量剖面Fig.3 Feldspar content of two main provenances originating

2.3 凝灰?guī)r分布特征

凝灰?guī)r是印支中期構造活動的直接產(chǎn)物，以長7底部凝灰?guī)r分布最穩(wěn)定。凝灰?guī)r單層厚0.1～10.0 cm，局部可達1～2 m，是火山、地震等構造活動最明顯、最直接的證據(jù)。盆地內(nèi)有南往北，南部銅川附近野外露頭，凝灰?guī)r單層厚度大，層數(shù)多往北，暗色泥巖和油頁巖厚度變小，泥巖和油頁巖砂質含量增加，凝灰?guī)r單層厚度變小，層數(shù)變少，至盆地東北部佳縣佳蘆河剖面，已不見油頁巖及凝灰?guī)r(圖4)。

圖4 鄂爾多斯盆地野外露頭凝灰?guī)r分布特征Fig.4 Tuff distribution of outcrop in Ordos Basina(a)深湖頁巖夾多層凝灰?guī)r 瑤曲崔家河剖面 (b)深湖頁巖夾多層凝灰?guī)r 瑤曲崔家河剖面 (c)張家灘頁巖見多層凝灰?guī)r 銅川霸王莊剖面(d)張家灘頁巖見凝灰?guī)r 黃陵安溝剖面 (e)張家灘頁巖見1層凝灰?guī)r 宜川仕望河剖面 (f)張家灘頁巖少見凝灰質泥巖 佳縣佳蘆河剖面

圖5 研究區(qū)不同重力流沉積特征Fig.5 Sedimentary features of different gravity current in study areaa(a)砂巖頂部突變，底部剪切 正331 175.45 m (b)延長組濁積巖砂巖枕 瑤曲南剖面 (c)向下注入的砂巖脈 瑤曲東剖面 (d)砂枕構造 正561 271.75 m (e)泥質條帶 正01-0 221 226.4 m (f)泥質撕裂屑 正951 316.1 m (g)頂?shù)淄蛔?正311 498.2 m (h)泥包礫 正591 453.6 3 m (i)泥包礫正361 217 m (j)延長組火焰狀構造 宜君福地湖剖面 (k)槽模 正531 382 m (l)鮑馬序列 正02-0 101 286.93 m (m)遠端濁積扇 瑤曲南剖面

3 不同類型重力流沉積

3.1 滑塌沉積

滑塌沉積是三角洲前緣砂體受外界觸發(fā)條件沿著剪切面整體搬運的砂體沉積，在前緣斜坡坡腳處停止滑動并堆積下來形成滑塌砂體。滑動巖體內(nèi)部變形較少，可保留原始的沉積構造特征，在滑動剪切面處有變形，底部見主剪切帶滑動面，界面上下巖性或巖性組合差異較大，地層呈較大的交角，頂部砂泥突變接觸，泥巖中見砂質注入體，砂體常見卷曲變形、揉皺變形層理、微褶皺、球枕構造、包卷構造、砂巖巖脈及角礫狀泥巖撕裂屑等(圖5(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)，(j))。

3.2 砂質碎屑流沉積

砂質碎屑流屬于層流，不具任何沉積構造現(xiàn)象，整體呈塊狀，局部含有泥礫及泥巖撕裂屑。不具侵蝕性，底接觸面比較平坦，上下巖層的接觸關系類型多種，其中頂、底與泥巖突變接觸多見，也見頂部漸變；同時砂質碎屑流還具“泥包礫”結構，“泥包礫”為砂體整體搬運的結果，也是深水沉積的重要證據(jù)(圖5(g)，(h)，(i))。

3.3 濁流沉積

濁流為牛頓流體，為紊流流動狀態(tài)。濁積砂體位于重力流沉積的前端、側翼或頂部，不具有任何屈服強度，受到外力作用就會運動，具有侵蝕性，濁積巖的底部常見到槽模、溝模等各種底模構造。近源砂質濁積巖為細、粉砂巖，具侵蝕的底接觸關系，底部見溝模、槽模，發(fā)育多個厚度變化不大正韻律組合，一般為0.3～0.5 m，常見ABC，CD，CDE，DE組合構成不完整的鮑馬序列(圖5(k)，(l))。遠端細粒濁積巖見遞變紋層泥巖相及塊狀泥巖相，無明顯的沉積構造現(xiàn)象，可見小型變形層理、波狀層理等(圖5(m))。

4 油藏主控因素

4.1 烴源巖發(fā)育特征是油藏形成的物質基礎

三疊系延長組長7烴源巖是鄂爾多斯盆地中生界主力生油層之一，它是湖盆在發(fā)展的鼎盛階段，長7油頁巖具有高產(chǎn)烴率、高排烴效率、廣覆式生烴的特征，為一套優(yōu)質烴源巖。研究區(qū)烴源巖有機質類型好，以低等水生生物為主，以Ⅰ，Ⅱ型干酪根為主，干酪根在巖石中所占比例高，約15%～35%，TOC值平均為13.75%.通過長7烴源巖厚度分布圖可以看出，研究區(qū)大部分地區(qū)長7張家灘頁巖厚度在20～40 m之間，大部分在30 m以上，具有較好的生油潛力(圖6)。

4.2 地震等是形成沉積儲層的誘發(fā)機制

受印支運動的影響，晚三疊世盆地南緣發(fā)育半固結-未固結的三角洲前緣水下分流河道砂體，在火山活動、地震等外力作用及湖水的震蕩下，沿坡折帶呈層狀整體滑塌，誘發(fā)重力流沉積，形成一些塊狀砂體。地震等外力作用可將三角洲前緣水下分流河道不穩(wěn)定的朵狀砂體進行改造，在重力的作用下呈層狀整體向深湖滑動，由于在變形構造和液化構造的影響下，有助于小規(guī)模儲集砂體的形成(圖7)。

圖6 鄂爾多斯盆地南部長7烴源巖厚度分布Fig.6 Source rock thickness of Chang 7 Formation in Ordos Southern Basin

圖7 研究區(qū)濁積砂巖火山碎屑特征Fig.7 Tephra features of turbidite in study area(a)偏中性的火山碎屑 正29井1 450.96 m (b)大量火山碎屑 正61井1 215.5 m (c)大量火山石英 正104井1 568.35 m (d)大量火山石英 正59井1 126.8 m (e)形態(tài)不規(guī)則的火山晶屑 正33井1 178.06 m (f)顆粒不規(guī)則火山巖風化產(chǎn)物 正31井1 504.3 m

4.3 下薄上厚的疊置濁積砂體為油藏提供儲集條件

濁積砂體在縱向上的分布不具規(guī)律性，單砂體厚度變化快，泥巖夾層厚度變化大，組成復雜多變的砂體空間疊置方式[21-23]。同一濁積砂巖內(nèi)，不同砂體組合方式的儲層物性差別很大。塊狀砂體與層狀砂體以單砂體厚度、泥層厚度與連續(xù)砂體總厚度為依據(jù)，制定出優(yōu)勢砂體組合結構，確定較大規(guī)模的砂巖儲集體，其分布規(guī)律決定了油氣儲集體的分布規(guī)律(圖8)。

圖8 濁積巖砂體疊置及裂縫形態(tài)(據(jù)正31井)Fig.8 Sandbody overlay and fracture morphology of turbidite(from Zheng 31)

4.4 裂縫為成藏提供有利二次運移通道

從構造變形和現(xiàn)今地應力兩個不同的角度分析盆地南部儲層裂縫的發(fā)育情況，具體到各個井點，現(xiàn)今地應力還與局部非構造因素有關。研究區(qū)長6儲層中因構造產(chǎn)狀變化而產(chǎn)生的天然裂縫、微裂縫較發(fā)育，方向為北東-南西向為主，與巖心中可見裂縫極較發(fā)育的情況吻合。根據(jù)巖心觀察和野外剖面特征，層間裂縫平面上、垂向上存在，而且從高分辨率層序地層研究提供的砂體分布情況來看，各短期旋回沉積的砂體平面連通性差，因而層間裂縫也僅限于同一旋回沉積的砂體內(nèi)，是由于低構造應力場作用條件下的深埋狀態(tài)有關(圖8)。

4.5 綠泥石膠結相、長石溶蝕相是低滲儲層的“甜點”

方解石與泥質膠結物對儲集層的孔隙連通性起到破壞作用，方解石的含量大于2%就不利于儲集層的建設，泥質膠結物的含量大于10%也不利于油氣的成藏。通過鑄體薄片統(tǒng)計分析，一般含油的砂巖中泥質填隙物的含量小于8%，方解石膠結物含量小于2%，不含油樣品的泥質含量及方解石膠結物含量無規(guī)律性可言。

溶蝕作用對于儲層形成是非常有利的，孔隙結構類型對含油氣性具有重要的影響。隨埋藏加深，溫度增加，部分有機質會釋放出酸性熱流體，對長石和巖屑等易溶顆粒進行溶蝕，使原生粒間孔隙溶蝕擴大。

通過鄂爾多斯盆地有利儲層巖相分布圖可以看出，研究區(qū)長6主要發(fā)育方解石膠結相、壓實致密相、綠泥石膠結相、長石溶蝕相等，從長6日產(chǎn)油分布圖可以看出，方解石膠結相、壓實致密相日產(chǎn)油低，多在0.3 t/d以下，而綠泥石膠結相、長石溶蝕相日產(chǎn)油高，多在0.5 t/d以上。由此可見，綠泥石膠結相、長石溶蝕相是低滲儲層的“甜點”(圖9)。

圖9 研究區(qū)有利儲層巖相分布與油藏關系Fig.9 Relationship of lithofacies distribution and reservoir in study area

5 結 論

1)鄂爾多斯盆地南部延長組長6砂巖主要為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖及長石砂巖，灰綠色細粒長石砂巖組成，長石巖屑砂巖次之，南部地區(qū)砂巖石英含量高于北部，北部長石含量高于南部；

2)延長組重力流主要為滑塌沉積、砂質碎屑流沉積、濁積沉積等類型，其中以砂質碎屑流和濁流沉積較為發(fā)育，不同的重力流沉積有不同的沉積特點，深水重力流砂體在垂向相互疊置，可以形成規(guī)模較大的油藏；

3)成熟度高的烴源巖是油藏形成的物質基礎，地震等是沉積儲層形成的誘發(fā)機制，下薄上厚的疊置濁積砂體為油藏提供儲集條件，裂縫為成藏提供有利二次運移通道，蓋層發(fā)育特征是決定油藏的核心。