張倚安，李士祥，田景春，周新平，楊田

1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，西安 710018

3.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059

4.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059

0 引言

深水重力流作為地球上最為重要的沉積物搬運(yùn)機(jī)制之一，近幾十年來一直是沉積學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容[1-10]，深水重力流成因的碎屑巖儲(chǔ)層更是我國(guó)鄂爾多斯盆地現(xiàn)階段常規(guī)與非常規(guī)油氣勘探的重要對(duì)象[11-12]。重力流沉積類型的準(zhǔn)確識(shí)別是深入開展深水重力流沉積研究的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步明確重力流沉積特征、成因機(jī)制、演化過程等問題提供先決條件[1-3,9-10,13]。深水重力流流體類型多樣，不同類型的重力流之間可以相互轉(zhuǎn)化，因此重力流沉積物大多是多種類型的重力流形成的沉積組合[4,14-18]。前人研究多將深水重力流劃分為濁流和碎屑流兩類，在此基礎(chǔ)上依據(jù)流體黏度、碎屑物質(zhì)濃度、支撐機(jī)制等因素進(jìn)一步細(xì)分[5,19-23]。部分學(xué)者認(rèn)為濁流和碎屑流之間是相互獨(dú)立的互斥關(guān)系，但近期研究表明濁流和碎屑流之間存在混合過渡類型即混合重力流[4,15,24]。Haughtonet al.[15]提出了混合事件層的概念，主要是指同一次重力流事件中由于流體轉(zhuǎn)化形成的具有多種流變學(xué)性質(zhì)的流體所形成的沉積序列[4,25]。其沉積產(chǎn)物主要由位于沉積序列下部的塊狀（細(xì)）砂巖段（H1）與位于上部的泥質(zhì)砂巖段或砂質(zhì)泥巖段（H3）成對(duì)組合形成?，F(xiàn)階段，大多數(shù)針對(duì)混合重力流沉積的研究都是以海相盆地為研究實(shí)例，湖盆中有關(guān)混合重力流的研究還極為少見，不同重力流類型的典型沉積特征和差異還不明確[25]。本次研究以鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段為對(duì)象，在70余口取芯井巖芯觀察的基礎(chǔ)上，選取Z43井為典型井，對(duì)重力流沉積特征及其成因機(jī)制進(jìn)行深入分析總結(jié)，為進(jìn)一步研究湖盆重力流沉積提供理論依據(jù)。筆者在本文中提及的濁流為低密度濁流[1,9-10,26]，將碎屑流根據(jù)雜基含量和結(jié)構(gòu)的差異劃分為泥質(zhì)碎屑流與砂質(zhì)碎屑流[3,5,9]。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于我國(guó)華北平原西部，是一個(gè)大型克拉通內(nèi)盆地，盆地范圍北至陰山，南抵秦嶺，西自六盤山，東達(dá)呂梁山，面積約2.5×105km2[27]；包含伊盟隆起、渭北撓褶帶、西緣沖斷帶、天環(huán)向斜、伊陜斜坡及晉西撓褶帶六個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[28]（圖1a）。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，北及鹽池，南抵彬縣，西至鎮(zhèn)原，東達(dá)延安，大部分位于伊陜斜坡，部分屬于天環(huán)向斜。鄂爾多斯盆地的構(gòu)造演化主要受到北側(cè)古亞洲洋板塊及西南緣、南緣祁連—秦嶺海槽及其派生的賀蘭拗拉槽影響[29-30]，盆地西南緣主要受到南部造山帶影響，晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)使祁連—秦嶺強(qiáng)烈碰撞抬升[31]，盆地南部發(fā)生快速沉降形成大規(guī)模坳陷，形成西南低、北東高的古地理格局[27,32-34]（圖1b）。鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組從上至下分為10個(gè)油層組，反映了三疊系內(nèi)陸湖盆的形成、發(fā)展直到消亡的全過程[28]。長(zhǎng)7油層組沉積期，研究區(qū)中部地區(qū)沉積環(huán)境為半深湖—深湖，邊緣地區(qū)為濱—淺湖環(huán)境，同一時(shí)期周邊鄰近地區(qū)在構(gòu)造活動(dòng)及火山作用下向湖盆內(nèi)部供給充足物源[8]，為湖盆深水重力流發(fā)育提供了充足條件。長(zhǎng)7油層組可細(xì)分為三個(gè)亞段，由下至上依次為長(zhǎng)73亞段至長(zhǎng)71亞段。其中，長(zhǎng)73亞段沉積期，湖盆發(fā)育達(dá)到頂峰，長(zhǎng)72亞段時(shí)期湖盆開始萎縮，長(zhǎng)71亞段時(shí)期湖盆中心收縮至姬塬、華池、富縣一帶[13]。

圖1 （a）研究區(qū)地理位置；（b）鄂爾多斯盆地三疊系長(zhǎng)73油層組沉積相分布（修改自葸克來等[34]）；（c）延長(zhǎng)組地層單元Fig.1 (a)Location of study area.(b)Distribution of Upper Triassic sedimentary facies in member3,Chang7 oil member in Ordos Basin(modified from Xi et al.[34]).(c)Yanchang Formation stratigraphy

2 深水重力流沉積類型及特征

在巖芯觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)沉積物成分、結(jié)構(gòu)、典型沉積構(gòu)造、流體搬運(yùn)沉降方式等差異，對(duì)鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育的深水重力流沉積類型進(jìn)行探討。延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段沉積期，研究區(qū)中部地區(qū)沉積物多為半深湖—深湖相及深水重力流沉積，沉積物以細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖等粒度細(xì)的沉積物為主。邊緣地區(qū)大范圍發(fā)育三角洲平原亞相及前三角洲亞相沉積，東北部發(fā)育大范圍的曲流河三角洲沉積，西緣、西南緣地區(qū)發(fā)育大量辮狀河三角洲沉積[27,35]。Z43井處于研究區(qū)中部地區(qū)（圖1b），取芯段巖芯屬于長(zhǎng)71及長(zhǎng)72亞段，主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積、低密度濁流沉積和混合事件層（圖2）。

圖2 Z43井取芯段巖芯特征（a）第7次取芯（1 792.37～1 801.84 m，頂部巖芯未觀察）；（b）第8次取芯（1 811～1 814.88 m）；（c）第9次取芯（1 818.44～1 828 m）Fig.2 Appearance of core rocks in well Z43

2.1 砂質(zhì)碎屑流沉積

研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流單砂體厚度6.85～249.92 cm，平均厚度65.78 cm，大部分在21.39～85.97 cm。砂質(zhì)碎屑流沉積顏色以淺灰色至深灰色為主，粒度較細(xì)，巖性以細(xì)砂巖為主，部分為中—細(xì)砂巖或粉—細(xì)砂巖（圖3a～c）；沉積相序上部含泥質(zhì)碎屑，通常以漂浮的泥巖撕裂屑（圖3d）及漂浮泥礫（圖3e）的形式出現(xiàn)。漂浮泥礫磨圓度較好，通常呈紡錘形；沉積構(gòu)造以塊狀層理構(gòu)造為主，頂?shù)撞颗c泥巖呈突變接觸（圖3a,f，g）；底部可見基底剪切構(gòu)造（圖3h）。

圖3 砂質(zhì)碎屑流沉積特征及識(shí)別標(biāo)志（a）Z43井，1 799.9 m，長(zhǎng)71，灰色塊狀中—細(xì)砂巖，底部與泥巖突變接觸，黃色箭頭所指為與下伏泥巖突變接觸面；（b）Z43井，1 813 m，長(zhǎng)71，灰色塊狀細(xì)砂巖；（c）Z43井，1 813.5 m，長(zhǎng)71，淺灰色塊狀細(xì)砂巖；（d）L125井，2 120.35 m，長(zhǎng)71，灰色塊狀細(xì)砂巖，含漂浮泥巖撕裂屑；（e）Z40井，1 452.65 m，長(zhǎng)73，灰色塊狀細(xì)砂巖，含漂浮泥礫；（f）L57井，2 342.14 m，長(zhǎng)73，灰色塊狀細(xì)砂巖，頂?shù)着c泥巖突變接觸；（g）N70井，1 721.45 m，長(zhǎng)73，深灰色塊狀細(xì)砂巖，頂?shù)着c泥巖突變接觸；（h）N70井，1 683.6 m，長(zhǎng)72，灰色塊狀細(xì)砂巖，底部可見剪切構(gòu)造Fig.3 Characteristics and recognition marks of sandy debrites

鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7油層組沉積期，揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞，造山程度加劇和頻繁的火山活動(dòng)提供充足物源，古地形高差大、水系活躍，沉積物極易在外界觸發(fā)因素作用下發(fā)生滑動(dòng)滑塌，形成大量砂質(zhì)碎屑流沉積[9,35-36]。砂質(zhì)碎屑流主要為具有塑形流變學(xué)特征的層狀流[7]，有較穩(wěn)定的厚度，以塊狀構(gòu)造、頂?shù)撞颗c泥巖突變接觸、內(nèi)部存在漂浮泥質(zhì)碎屑、底部發(fā)育基底剪切構(gòu)造等特征與其他流體類型相區(qū)別[5]。漂浮泥質(zhì)碎屑的存在表明流體自身具有較強(qiáng)的屈服強(qiáng)度并指示流體具塑形流變學(xué)特征[26]；部分塊狀砂巖內(nèi)發(fā)育零散分布的漂浮泥質(zhì)碎屑（圖3d），也有泥質(zhì)碎屑呈順層排列趨勢(shì)，指示了碎屑流上部的“剛性”筏流段的塊狀固結(jié)作用[9]。Z43井第7取芯回次取芯垂向上可見多個(gè)砂巖融合面，將整套塊狀砂巖分隔為多個(gè)小層，砂質(zhì)碎屑流沉積單層厚度最小約0.5 m，最大可達(dá)2 m（圖2a，b），底部與泥巖突變接觸（圖3a）。上述特征表明，Z43井第7取芯回次砂巖成因類型為砂質(zhì)碎屑流沉積，這也證明了研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流沉積的存在。

2.2 低密度濁流沉積

低密度濁流沉積在研究區(qū)中大范圍發(fā)育，總體厚度在0.01～6.16 m，平均厚度0.52 m，普遍分布在1.3 m以內(nèi)。如Z43井第8取芯回次，取芯段長(zhǎng)度約3.8 m（圖2b），沉積物粒度細(xì)，巖性以細(xì)砂巖、粉—細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖為主（圖4a～c），泥質(zhì)含量較低的小層主要呈淺灰色、灰色，泥質(zhì)含量高的小層主要呈深灰色。因泥質(zhì)含量的高低變化較為頻繁，從而呈現(xiàn)明暗相間、頻繁互層的特征，是研究區(qū)低密度濁流沉積的典型識(shí)別特征之一。能量較強(qiáng)的濁流沉積可見正粒序?qū)永懑B置現(xiàn)象（圖4a～d）[7]，表現(xiàn)為淺灰色的細(xì)砂巖向上泥質(zhì)含量增加，沉積物粒度變?yōu)榉邸?xì)砂巖或粉砂巖，呈漸變過渡的趨勢(shì)。濁流沉積中還可見發(fā)育平行層理（圖4e）、沙紋層理（圖4f）、火焰狀構(gòu)造（圖4d，g）及槽模構(gòu)造（圖4h）。

圖4 低密度濁流沉積特征及識(shí)別標(biāo)志（a）Z43井，1 811.5 m，長(zhǎng)71，中—薄層正粒序細(xì)砂巖與粉—細(xì)砂巖互層，不完整的鮑馬序列；（b）Z43井，1 826.8 m，長(zhǎng)72，薄層的正粒序砂巖疊置；（c）L57井，2 339.54 m，長(zhǎng)73，正粒序疊置；（d）N76井，1 743.4 m，長(zhǎng)72，正粒序砂巖與粉砂質(zhì)泥巖垂向疊置，火焰狀構(gòu)造；（e）L231井，2 077.95 m，長(zhǎng)72，細(xì)砂巖，鮑馬序列AB段；（f）L231井，2 015.3 m，長(zhǎng)71，鮑馬序列CE段，沙紋層理；（g）Z43井，1 826.5 m，長(zhǎng)72，火焰狀構(gòu)造；（h）L231井，2 077.3 m，長(zhǎng)72，槽模構(gòu)造Fig.4 Characteristics and recognition marks of low-density turbidite

低密度濁流屬于牛頓流體，以流體擾動(dòng)為主要支撐機(jī)制[9,21]，通常無法攜帶較大的碎屑物質(zhì)，因此研究區(qū)內(nèi)的濁流砂質(zhì)沉積的巖石粒度較細(xì)、砂質(zhì)較純、未見較大的泥質(zhì)碎屑。以一層淺色砂巖與一層深色泥質(zhì)砂巖或泥巖的組合，為一層低密度濁流沉積，單層厚度跨度大，從幾毫米至十厘米均有分布，并且在垂向上頻繁疊置。這種具有一定厚度、并且厚度變化較顯著的正粒序疊置現(xiàn)象，說明了多期次濁流事件的存在。隨著砂質(zhì)碎屑流向湖盆中心搬運(yùn)，環(huán)境水體進(jìn)入流體頂部或頭部，導(dǎo)致流體性質(zhì)向濁流轉(zhuǎn)化，流體搬運(yùn)能力隨之減弱，粒徑大且重的砂質(zhì)沉積物向流體底部下沉、粒徑小且輕的泥質(zhì)沉積物上升，從而形成正粒序?qū)永順?gòu)造，濁流形成的砂質(zhì)沉積物厚度的變化也可以體現(xiàn)出濁流流體強(qiáng)度的變化。另外，單層低密度濁流沉積中經(jīng)?？梢娀鹧鏍顦?gòu)造（圖4d，g），這種沉積構(gòu)造發(fā)育在泥質(zhì)含量較高的小層中，指示了砂質(zhì)含量高的小層對(duì)泥質(zhì)含量高的小層的差異壓實(shí)作用；槽模構(gòu)造的發(fā)育則指示了低密度濁流與底部泥巖沖刷呈突變接觸[7]。鮑馬序列通常不完整，可見ACDE（圖4a）、AB（圖4e）、CE（圖4f）等組合類型。

2.3 混合事件層

混合重力流主要指在一次重力流事件中，由于流體轉(zhuǎn)化形成的同時(shí)具有多種流變性質(zhì)的流體，其所形成的沉積序列稱為混合事件層[15,25]，混合事件層易于在持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)、沉積物濃度高、流體對(duì)底部侵蝕較強(qiáng)的砂泥混雜流體中形成[37]。前人對(duì)混合事件層各單元的劃分方案存在一定差異，有學(xué)者[4,15]認(rèn)為混合事件層可由下部濁流沉積和上部泥質(zhì)碎屑流沉積組合形成。Haughtonet al.[15]強(qiáng)調(diào)將混合事件層從底到頂分為5個(gè)單元，分別是（H1）濁流形成的貧泥質(zhì)砂巖，粒度較粗，可見粒序?qū)永砗托顾畼?gòu)造，單元頂部可見漂浮泥質(zhì)碎屑；（H2）濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的過渡類型，具板狀構(gòu)造或二者薄互層；（H3）泥質(zhì)碎屑流沉積，內(nèi)部可以發(fā)育大量泥質(zhì)碎屑；（H4）低密度濁流沉積，可見沙紋層理，含泥質(zhì)碎屑和植物碎片；（H5）濁流形成的薄層含微弱正粒序的粉砂質(zhì)泥至泥質(zhì)沉積。此外，還可根據(jù)H3段泥質(zhì)碎屑含量的高低，分為頂部富泥質(zhì)碎屑和頂部貧泥質(zhì)碎屑混合事件層。

研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)7油層組發(fā)育的混合事件層大部分以H1段與H3段成對(duì)組合形成，其中，H1段主要巖性為細(xì)砂巖，厚度0.2～0.8 m，平均厚度0.56 m，0.1～0.4 m最為常見，通常泥質(zhì)含量較低，部分含油性較好，顏色整體淺灰色為主，塊狀層理構(gòu)造發(fā)育，局部可見長(zhǎng)紡錘形的泥質(zhì)碎屑（圖5a），其頂?shù)锥寂c上下沉積單元呈突變接觸（圖5b，c）。H3段的主要巖性為泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖，厚度0.2～0.6 m，平均厚度0.43 m，0.1～0.3 m最為常見，整體顏色為深灰色。內(nèi)部泥質(zhì)含量較少時(shí)，泥質(zhì)碎屑呈零星散布狀（圖5d），泥質(zhì)含量高則表現(xiàn)為大量扭曲變形的泥巖撕裂屑（圖5c,e，f），部分泥巖撕裂屑兩端可見撕裂茬（圖5c），在流體流動(dòng)過程中泥質(zhì)碎屑也可能被分解后呈彌散狀分布（圖5a，b）。

圖5 混合事件層沉積特征及識(shí)別標(biāo)志（a）Z40井，1 441.4 m，長(zhǎng)73，H1段為塊狀細(xì)砂巖，H2段為條帶狀薄層砂泥互層，H3段泥質(zhì)成分呈彌散狀分布，H1段底部與下伏泥質(zhì)沉積呈突變接觸；（b）C96井，2 076.66 m，長(zhǎng)73，H1段為塊狀細(xì)砂巖，H3段可見細(xì)小的泥質(zhì)碎屑，H1段與底部泥質(zhì)沉積突變接觸；（c）L231井，2 109 m，長(zhǎng)73，H1段為塊狀細(xì)砂巖，含泥質(zhì)碎屑，H3段含變形泥巖撕裂屑，H1段底部與下伏泥質(zhì)沉積呈突變接觸；（d）Z43井，1 818.5 m，長(zhǎng)72，H1段為塊狀細(xì)砂巖，H3段含少量泥質(zhì)碎屑；（e）ZE225井，2 117.87 m，長(zhǎng)72，H1段為塊狀細(xì)砂巖，H3段含變形泥巖撕裂屑；（f）X191井，2 094.81 m，長(zhǎng)73，H1段為塊狀細(xì)砂巖，H3段含變形泥巖撕裂屑Fig.5 Characteristics and recognition marks of hybrid event beds

混合重力流沉積的典型識(shí)別特征，為H1段塊狀（細(xì)）砂巖與H3段發(fā)育大量變形泥巖撕裂屑的泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖的沉積組合，這種典型特征使混合事件層區(qū)別于其他類型的重力流沉積，并且由于泥質(zhì)雜基含量的較大差異，使H1與H3在顏色上顯示出明顯的區(qū)別，從而易于識(shí)別。當(dāng)濁流侵蝕泥質(zhì)基底時(shí)，大量泥質(zhì)碎屑的混入對(duì)其湍流程度起到抑制作用，較輕的泥質(zhì)成分上浮于沉積相序上部，使流體性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，泥質(zhì)含量高的H3段具有層流性質(zhì)。H3段與H1段之間可以存在過渡類型H2段（圖5f），H2段以條帶狀砂泥薄互層為特征（圖5g），在研究區(qū)中較為少見。整體上，H3與H1因巖性及含有物的區(qū)別呈突變接觸，這一特征指示了流體性質(zhì)由濁流向泥質(zhì)碎屑流的轉(zhuǎn)化。

3 深水重力流沉積過程

鄂爾多斯盆地位于華北平原西部，上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段主要發(fā)育湖泊相沉積，長(zhǎng)73亞段湖盆發(fā)育最為繁盛，長(zhǎng)72至長(zhǎng)71亞段湖盆萎縮三角洲相沉積發(fā)育范圍增加。研究區(qū)長(zhǎng)7段砂質(zhì)沉積成因主要分為牽引流及深水重力流兩種（圖6a），牽引流沉積大多屬于三角洲前緣亞相，以辮狀河沉積及曲流河沉積為主（圖1b），長(zhǎng)71亞段時(shí)期大量發(fā)育于盆地西南緣、北部及北東部大部分地區(qū)。重力流砂質(zhì)沉積主要為滑塌成因，由三角洲前緣沉積物受外界觸發(fā)因素影響發(fā)生滑動(dòng)滑塌，因自身重力向湖盆中心流動(dòng)演化，在流動(dòng)過程中轉(zhuǎn)化為碎屑流及低密度濁流[9]。筆者在巖芯觀察階段發(fā)現(xiàn)，位于研究區(qū)湖盆中心部位的Z43井垂向上可見砂質(zhì)碎屑流沉積、低密度濁流沉積與砂質(zhì)碎屑流沉積疊置、混合事件層與低密度濁流沉積疊置三者同時(shí)出現(xiàn)的特征，因此以Z43井為典型井進(jìn)行討論（圖1b）。

圖6 研究區(qū)典型深水重力流沉積平面分布圖（a）鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段重力流砂質(zhì)沉積平面分布；（b）鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段低密度濁流沉積平面分布；（c）鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段混合事件層沉積平面分布Fig.6 Distribution of typical deep-water gravity flow in the Ordos Basin

3.1 單井沉積過程分析

按照深水重力流沉積類型及分布特征，將深水重力流沉積劃分為沉積近端、沉積中部及沉積遠(yuǎn)端。沉積近端一般位于靠近三角洲前緣的斜坡部位，以碎屑流沉積及滑動(dòng)滑塌沉積為主，其中砂質(zhì)碎屑流沉積占大多數(shù)，砂體厚度1.9～12.5 m，最大可達(dá)30.5 m，平均厚度7.97 m（圖6a）。沉積中部以碎屑流沉積和低密度濁流沉積為主，流體向湖盆中心運(yùn)移距離增加的同時(shí)，碎屑流沉積逐漸較少，低密度濁流沉積增加（圖6b）。沉積遠(yuǎn)端以低密度濁流沉積為主，在半深湖—深湖區(qū)大面積分布，湖盆中心以北的三角洲前緣與半深湖—深湖交界處少量發(fā)育，平均累計(jì)厚度7 m左右，單口井累計(jì)厚度最大可達(dá)24 m，普遍在5.9 m左右。混合事件層在半深湖—深湖區(qū)發(fā)育最為廣泛，厚度0.81～3.56 m，最大可達(dá)10.75 m，平均厚度2.38 m，分布范圍和沉積厚度在湖盆中心達(dá)到最大（圖6c）?，F(xiàn)有研究認(rèn)為碎屑流向濁流轉(zhuǎn)化或濁流向碎屑流轉(zhuǎn)化都能形成混合事件層，流體轉(zhuǎn)化是其重要的成因機(jī)制之一[4,15,25,38]。

Z43取芯段自下而上為第九次取芯至第七次取芯，分別屬于長(zhǎng)72亞段及長(zhǎng)71亞段（圖7a）。第九次取芯以混合事件層為主（圖7b），單層事件層厚度0.9～1.4 m，其間存在1～2 m的低密度濁流沉積，整體以混合事件層與低密度濁流沉積垂向疊置為特征。前人研究表明，泥質(zhì)含量是影響混合事件層形成的重要因素[15,39]，而湖盆中心地區(qū)泥質(zhì)沉積占主導(dǎo)地位。濁流侵蝕富泥質(zhì)基底使黏土物質(zhì)進(jìn)入流體內(nèi)部，在流體搬運(yùn)過程中，泥質(zhì)沉積物因重力分異作用上浮于流體上部，促使?jié)崃魃喜肯蚰噘|(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化[15,25,39]，使其具有弱湍流或?qū)恿魈卣?。流體下部因泥質(zhì)含量降低，以細(xì)砂巖、中—細(xì)砂巖為主，最終形成上部泥質(zhì)碎屑流沉積、下部為干凈濁積砂巖的混合事件層[4]。

圖7 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段典型井柱狀圖（a）Z43井取芯段巖屑錄井圖；（b）第9次取芯巖性柱狀圖（1 818.44～1 828 m）；（c）第8次取芯巖性柱狀圖（1 811～1 814.88 m）；（d）第7次取芯巖性柱狀圖（1 792.37～1 801.84 m，頂部巖芯未觀察）Fig.7 Column of typical well in Chang7 member,Yanchang Formation,Ordos Basin

第八次取芯以低密度濁流沉積為主（圖7c），由中—薄層的細(xì)砂巖與粉—細(xì)砂巖形成的正粒序垂向疊置及薄層的砂泥互層組合為特征（圖2b）。取芯段深度1 813 m處見厚度1.4 m左右的塊狀細(xì)砂巖（圖3b，c），砂巖的泥質(zhì)含量低，肉眼未見泥質(zhì)碎屑，與頂?shù)锥紴橥蛔兘佑|，頂部可見弱正粒序?qū)永怼＿@指示了砂質(zhì)碎屑流頂部的流體性質(zhì)正在向濁流轉(zhuǎn)化，而低密度濁流的支撐機(jī)制主要是湍流支撐[9,26]，通常只能攜帶較細(xì)的顆粒，因此砂巖頂部粒度較下部砂巖略細(xì)。

第七次取芯通過巖屑錄井粗略識(shí)別為厚層的灰褐色細(xì)砂巖（圖7a），實(shí)際觀察所得巖性柱狀圖（圖7d）識(shí)別為多套砂質(zhì)碎屑流的垂向疊置，屬于滑塌成因的深水重力流沉積[1]。盆地延長(zhǎng)組沉積時(shí)期，周緣發(fā)生的火山活動(dòng)和地震活動(dòng)等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是引發(fā)沉積物垮塌再搬運(yùn)的重要觸發(fā)機(jī)制。在流體搬運(yùn)過程中，流體底部通過滑水作用和基底剪切潤(rùn)濕作用來克服與底床的剪切摩擦，流體上部因自身強(qiáng)度克服上覆環(huán)境水體的混入稀釋[5]。研究區(qū)內(nèi)砂質(zhì)碎屑流通常泥質(zhì)含量較低，自身強(qiáng)度相對(duì)較弱，在流動(dòng)過程中容易與環(huán)境水體混合使自身濃度降低，從而向低密度濁流轉(zhuǎn)化，這是一種動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。

3.2 連井剖面分析

剖面1為ME53井-GA94井剖面（圖8），位于盆地中部，自ME53井至GA94井共由7口鉆井組成，自SW向NE沿沉積物搬運(yùn)方向展布，剖面兩側(cè)屬于濱—淺湖亞相，中部屬于半深湖—深湖亞相。長(zhǎng)73亞段沉積期，兩側(cè)發(fā)育濱—淺湖沉積[35]，ZE242井、W100井發(fā)育厚度較大的砂質(zhì)碎屑流沉積，低密度濁流沉積普遍存在于半深湖—深湖沉積中，混合事件層在YJ1井及C96井發(fā)育厚度大。長(zhǎng)72亞段沉積期，濱—淺湖沉積范圍擴(kuò)大，砂質(zhì)碎屑流沉積在ZE242井至GA135井沉積厚度大幅增加，低密度濁流沉積主要發(fā)育于ZE242井至C96井范圍，其分布范圍及厚度相對(duì)長(zhǎng)73亞段沉積期收縮減薄。長(zhǎng)71亞段沉積期，剖面兩側(cè)三角洲前緣沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，半深湖—深湖區(qū)面積進(jìn)一步縮小，砂質(zhì)碎屑流沉積的厚度和分布范圍和厚度縮小，低密度濁流沉積發(fā)育范圍主要在ZE242井、YJ1井、W100井，分布范圍較長(zhǎng)72亞段沉積期縮小，混合事件層分布范圍進(jìn)一步收縮至ZE242井及YJ1井?？傮w特征表現(xiàn)為：砂質(zhì)碎屑流沉積由兩側(cè)向剖面中部厚度減薄，從長(zhǎng)73至長(zhǎng)71亞段整體收縮減薄，局部可能存在厚度較大的砂體；低密度濁流沉積廣泛分布于剖面各井，從長(zhǎng)73至長(zhǎng)71亞段向剖面中部收縮減薄，只在局部厚度較大；混合事件層從長(zhǎng)73至長(zhǎng)71亞段，分布范圍由Z242井―GA135井減小到Z242井―C96井，沉積厚度也有所減小。

圖8 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段沉積微相連井剖面對(duì)比圖（a）剖面1：ME53井―GA94井；（b）剖面2：XI66井―D81井，剖面位置見圖6Fig.8 Comparison profiles of sedimentary microfacies in Chang7 member,Yanchang Formation,Ordos Basin

剖面2為XI66井-D81井剖面（圖8），位于剖面1東南部，由5口鉆井組成，自SW向NE沿沉積物搬運(yùn)方向展布，剖面兩側(cè)濱—淺湖發(fā)育范圍較剖面1小，主要發(fā)育半深湖—深湖亞相沉積。長(zhǎng)73亞段沉積期，主要發(fā)育半深湖—深湖沉積[35]，砂質(zhì)碎屑流沉積主要分布在XI66井、BN30井、N36井、D81井，在D81井處厚度最大；低密度濁流沉積在XI66井至D81井均有分布，分布范圍和厚度向剖面中部擴(kuò)大增厚；其中，混合事件層在XI66井及BN30井發(fā)育厚度較薄。長(zhǎng)72亞段沉積期，剖面右側(cè)D81井處濱—淺湖沉積范圍擴(kuò)大，砂質(zhì)碎屑流在BN30井處厚度最大，向N36井厚度減薄；低密度濁流沉積較長(zhǎng)73亞段沉積期分布范圍及厚度有所減小，主要發(fā)育于BN30井及N36井；混合事件層分布范圍進(jìn)一步收縮至BN30井少量發(fā)育。長(zhǎng)71亞段沉積期，剖面兩側(cè)濱—淺湖沉積范圍均有所擴(kuò)大，砂質(zhì)碎屑流沉積在BN30井沉積厚度最大，低密度濁流沉積較長(zhǎng)72亞段沉積期沉積范圍沒有太大變化，但沉積厚度有一定減薄?？傮w特征表現(xiàn)為：砂質(zhì)碎屑流沉積主要存在于剖面兩側(cè)，其沉積厚度由兩側(cè)向剖面中部減薄；低密度濁流沉積分布范圍最廣，從長(zhǎng)73至長(zhǎng)71亞段分布范圍及沉積厚度都向剖面中部收縮減薄；混合事件層發(fā)育較少，其趨勢(shì)表現(xiàn)為由剖面兩側(cè)向中部沉積厚度增加，從長(zhǎng)73至長(zhǎng)71亞段分布范圍和沉積厚度都向剖面中部減薄。

4 討論

滑塌成因的深水重力流沉積中，碎屑流向濁流轉(zhuǎn)化的過程已經(jīng)得到了學(xué)者們的共識(shí)[4]（圖9a）。比如，有學(xué)者認(rèn)為沉積物可以由滑動(dòng)滑塌轉(zhuǎn)化為砂質(zhì)碎屑流再轉(zhuǎn)化為濁流[1]，在此過程中可以形成混合事件層[4]。鄂爾多斯盆地西南翼陡傾、東北翼寬緩，湖盆范圍大，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻發(fā)，為深水重力流形成提供了充足的觸發(fā)因素及外部條件。大量研究表明鄂爾多斯盆地半深湖—深湖區(qū)域在長(zhǎng)7段沉積期發(fā)育大量的滑塌成因的深水重力流沉積，流體類型以砂質(zhì)碎屑流及低密度濁流為主，但本次研究結(jié)果證實(shí)盆地還存在廣泛發(fā)育的混合重力流。如前文所述，Z43井巖芯中存在成對(duì)出現(xiàn)的沉積組合類型，其下部砂質(zhì)較純、不含或含少量漂浮泥質(zhì)碎屑的細(xì)砂巖，上部突變或漸變?yōu)楦缓噘|(zhì)碎屑、發(fā)育變形構(gòu)造的泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖，這種沉積組合特征表明其流體類型應(yīng)當(dāng)屬于碎屑流與濁流的混合類型。近期研究證實(shí)濁流可以向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化[4,7,15,18]，而湖盆底部大量存在的泥質(zhì)等細(xì)粒物質(zhì)為這一過程提供了充足的可供侵蝕的沉積物[31]，濁流在流動(dòng)過程中，流體底部侵蝕泥質(zhì)基底向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化的行為是極有可能發(fā)生的（圖9b）。

圖9 鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7油層組深水重力流沉積組合模式（修改自楊田等[9,25],操應(yīng)長(zhǎng)等[4]）（a）深水重力流沉積組合模式概述；（b）湍流抑制：低密度濁流底部侵蝕泥質(zhì)基底，導(dǎo)致流體上部向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化；（c）混合事件層流體轉(zhuǎn)化成因機(jī)制Fig.9 Combination model of deep-water gravity flow in Chang7 Member in the Ordos basin(modified from Yang et al.[9,25]and Cao et al.[4])

對(duì)于混合事件層的成因機(jī)制不同學(xué)者提出了多種解釋，流體轉(zhuǎn)化作為其中一種，主要與黏土礦物類型及含量對(duì)湍流的抑制作用有關(guān)[40]。濁流頭部侵蝕泥質(zhì)基底，大量較輕的黏土物質(zhì)上浮至流體頂部，使頂部的流體性質(zhì)向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化，流體下部則沉積粒度較粗的細(xì)砂巖[25]，從而形成上部為含泥質(zhì)碎屑的泥質(zhì)砂巖、下部為干凈的塊狀細(xì)砂巖的沉積組合（圖9c）。

本文中混合事件層的成因機(jī)制，筆者認(rèn)為是由濁流向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化形成，流體轉(zhuǎn)化在其中起到關(guān)鍵作用。但不可否認(rèn)的是，限于有限的巖芯觀察數(shù)量及其沉積特征，筆者仍然無法斷言，盆地內(nèi)混合事件層的成因機(jī)制僅有低密度濁流向泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化形成這一種，因此進(jìn)一步的觀察研究以取得更多實(shí)質(zhì)性的證據(jù)極為必要。

5 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地Z43井延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段主要存在砂質(zhì)碎屑流沉積、低密度濁流沉積和混合事件層這三種深水重力流沉積類型。其中，單層混合事件層由下至上主要由H3段和H1段組成，H2段發(fā)育較為少見。H1段為淺灰色、灰色的塊狀細(xì)砂巖、中—細(xì)砂巖，H3段為深灰色富含變形泥巖撕裂屑的粉砂質(zhì)泥巖。砂質(zhì)碎屑流整體塊狀、含油性較好，以中—細(xì)砂巖為主，內(nèi)部見多個(gè)接觸面，為多套碎屑流沉積疊置而成。低密度濁流沉積部分為薄層的正粒序砂巖垂向疊置，以中—薄層正粒序細(xì)砂巖與粉—細(xì)砂巖互層組成，部分深度段泥質(zhì)含量相對(duì)較高，整體呈深色和淺色的砂泥互層。

（2）混合事件層是鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段重要的深水重力流沉積類型之一，主要分布于半深湖—深湖范圍內(nèi)，分布范圍和沉積厚度向湖盆中心縮小減薄。流體轉(zhuǎn)化是形成混合事件層的主要成因機(jī)制，在濁流流動(dòng)過程中侵蝕泥質(zhì)基底，黏土物質(zhì)混入流體內(nèi)部促使流體轉(zhuǎn)化作用的發(fā)生，使?jié)崃鞯纳喜肯蚰噘|(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化，最終形成下部濁流沉積上部泥質(zhì)碎屑流沉積的混合事件層。

致謝 感謝在巖芯觀察階段給予熱情幫助的中國(guó)石油大學(xué)（華東）葸克來副教授，林敉若博士，高建磊、李克碩士，成都理工大學(xué)余威博士，張成、弓俐碩士及西安石油大學(xué)崔改霞碩士。兩位審稿專家和文章編輯提出的寶貴建設(shè)性修改意見對(duì)提高本文質(zhì)量發(fā)揮了重要作用，在此表示衷心感謝！