李彥錄 陸詩(shī)磊 夏東領(lǐng) 呂文雅 梁 豐 唐 磊 李睿琦 王磊飛

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院 北京 102249；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 西安 710018；3.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083）

頁(yè)巖油是目前國(guó)內(nèi)外油氣勘探開(kāi)發(fā)的潛在熱點(diǎn)領(lǐng)域（鄒才能等，2013）。據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）（Nikkinen and Rothovius，2019）評(píng)估，全球頁(yè)巖油可采地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)469億噸，我國(guó)中新生代陸相頁(yè)巖處于生油高峰或生氣高峰初期，地質(zhì)條件較為優(yōu)越，有望成為頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域，初步預(yù)測(cè)可采頁(yè)巖油資源量約為44.8×108t（鄒才能等，2013；Jussi and Timo，2019）。和常規(guī)油氣相比，頁(yè)巖油氣生、儲(chǔ)同源，其優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布是頁(yè)巖油氣富集的關(guān)鍵地質(zhì)因素。天然裂縫是頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層的重要儲(chǔ)集空間和主要滲流通道（高金棟等，2018），影響頁(yè)巖儲(chǔ)層質(zhì)量以及頁(yè)巖油氣的富集和單井產(chǎn)能（朱如凱等，2019）。因此，開(kāi)展頁(yè)巖天然裂縫研究，對(duì)指導(dǎo)頁(yè)巖油氣勘探與開(kāi)發(fā)具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)致密低滲透砂巖儲(chǔ)層天然裂縫的形成機(jī)理和主控因素開(kāi)展了大量研究（Laubach et al.，2004；周新桂等，2006；曾聯(lián)波等，2007；周文等，2008；Zeng and Li，2009；戴俊生等，2011；鞠瑋等，2014；丁文龍等，2015；Fall et al.，2015；鞏磊等，2018；Lüet al.，2019；呂文雅等，2020），但對(duì)頁(yè)巖天然裂縫的研究相對(duì)較薄弱（Gong et al.，2021）。與海相頁(yè)巖儲(chǔ)層相比，陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層單層厚度薄、互層頻繁、平面展布小，非均質(zhì)性強(qiáng)（琚宜文等，2016）。目前頁(yè)巖天然裂縫的研究主要是針對(duì)海相頁(yè)巖的構(gòu)造裂縫，而對(duì)陸相頁(yè)巖的天然裂縫研究，尤其是頁(yè)理縫的成因及其分布規(guī)律研究尚處探索階段（吳志均等，2003；丁文龍等，2011，2012；黃金亮等，2016），制約了對(duì)頁(yè)巖天然裂縫發(fā)育規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)。因此，深入研究陸相頁(yè)巖天然裂縫的分布特征，對(duì)陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)作用。

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7頁(yè)巖油資源豐富，為典型的陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層（楊華等，2013）。前人對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7油層組的裂縫發(fā)育特征進(jìn)行了初步研究，認(rèn)為長(zhǎng)7油層組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中構(gòu)造裂縫以高角度剪切裂縫為主（唐小梅等，2012），大多被方解石充填（王芮等，2014），剪切裂縫既可與水平裂縫和低角度裂縫以及紋層界面構(gòu)成裂縫網(wǎng)絡(luò)，也可從頁(yè)巖段貫穿至砂巖段（耳闖等，2016）。目前對(duì)長(zhǎng)7頁(yè)巖層系天然裂縫的發(fā)育特征和主控因素的研究尚不夠深入，需開(kāi)展進(jìn)一步研究。

本文以鄂爾多斯盆地南部涇河和洛河區(qū)塊為例（圖1），利用地表露頭、巖心、薄片、電鏡和測(cè)井等資料，對(duì)長(zhǎng)7油層組頁(yè)巖層系天然裂縫的成因類型、分布特征及其主控因素進(jìn)行分析，對(duì)深入認(rèn)識(shí)陸相頁(yè)巖天然裂縫的分布規(guī)律具有指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地面積約37×104km2，是我國(guó)第二大含油氣沉積盆地，包括渭北隆起、伊盟隆起、天環(huán)凹陷、伊陜斜坡、西緣前陸沖斷帶及晉西撓褶帶等6個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（楊華等，2006），其中研究區(qū)位于伊陜斜坡南部的洛河和涇河地區(qū)。鄂爾多斯盆地南部構(gòu)造簡(jiǎn)單，為西傾單斜構(gòu)造，地層傾角小于1°，坡降7 m/km左右，斷層和褶皺不太發(fā)育（李德生，2004）。

上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組是鄂爾多斯盆地的主要含油層系，延長(zhǎng)組從上到下共分為長(zhǎng)1～長(zhǎng)10共10個(gè)油層組（圖2），經(jīng)歷了湖盆的形成、發(fā)育、擴(kuò)張、萎縮，乃至消亡的演化全過(guò)程（楊俊杰，2002）。其中長(zhǎng)7油層組是湖盆發(fā)育到鼎盛時(shí)期沉積的烴源巖層，主要發(fā)育湖泊辨狀河三角洲—湖相沉積體系，具有自生自儲(chǔ)的特點(diǎn)（楊華等，2010）。長(zhǎng)7地層總厚度90～170 m，自上而下可分為長(zhǎng)71、長(zhǎng)72、長(zhǎng)73小層，每層厚度30～60 m，其中長(zhǎng)73是主要頁(yè)巖目的層段，為半深湖相沉積，發(fā)育有著名的“張家灘”頁(yè)巖。長(zhǎng)73主要沉積粒徑小于62.5 μm的細(xì)粒沉積物，發(fā)育頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、致密細(xì)砂巖以及凝灰?guī)r等巖性（圖2；Li et al.，2020；Lu et al.，2021），具有低孔、低滲的特點(diǎn)，頁(yè)巖和凝灰?guī)r中紋層發(fā)育（邱欣衛(wèi)等，2009）。由于沉積環(huán)境變換快，上述細(xì)粒沉積物頻繁交互沉積，形成了復(fù)雜的巖性組合。

圖2 鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組地層柱狀圖及J4井巖性柱狀圖（據(jù)Li et al.，2020；Lu et al.，2021修改）Fig.2 Stratigraphic histogram of Yanchang Formation and lithologic histogram of well J4 in the southern Ordos Basin（modified from Li et al.，2020；Lu et al.，2021）

2 天然裂縫的成因類型與特征

天然裂縫是指由于構(gòu)造變形作用或物理成巖作用形成的、在儲(chǔ)層巖石中天然存在的不連續(xù)面（Nelson，1985）。按照地質(zhì)成因，鄂爾多斯盆地南部地區(qū)長(zhǎng)7油層組頁(yè)巖層系天然裂縫可以分為構(gòu)造裂縫和成巖裂縫兩大類（曾聯(lián)波，2008），其中構(gòu)造裂縫主要發(fā)育有剪切裂縫和張性裂縫兩種類型；成巖裂縫主要發(fā)育有層理縫、頁(yè)理縫和收縮裂縫3種類型。在砂巖、凝灰?guī)r和頁(yè)巖中，天然裂縫類型及發(fā)育特征存在明顯的差異。

2.1 構(gòu)造裂縫

構(gòu)造裂縫是指由于構(gòu)造應(yīng)力作用而形成的天然裂縫（Nelson，1985；曾聯(lián)波，2008），在長(zhǎng)7油層組的頁(yè)巖和砂巖夾層中廣泛發(fā)育。按照力學(xué)性質(zhì)，長(zhǎng)7油層組構(gòu)造裂縫又可分為剪切裂縫和張性裂縫，以剪切裂縫為主（曾聯(lián)波，2008）。按照剪切裂縫的傾角，又可以進(jìn)一步分為高角度剪切裂縫和低角度剪切裂縫兩類。

（1）剪切裂縫

1）高角度剪切裂縫

高角度剪切裂縫是長(zhǎng)7頁(yè)巖層系中最發(fā)育的一種天然裂縫類型，在研究區(qū)主要表現(xiàn)為傾角大于80°的剪切裂縫，在不同巖性中廣泛發(fā)育，與鄂爾多斯盆地自印支期以來(lái)受到多期水平擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用有關(guān)（曾聯(lián)波等，2007）。高角度剪切裂縫大多數(shù)垂直于巖層面發(fā)育，形態(tài)平直，產(chǎn)狀穩(wěn)定，常具有擦痕等縫面特征（圖3a～圖3d）。根據(jù)巖心、野外剖面（圖4）和成像測(cè)井（圖5）資料，長(zhǎng)7油層組主要發(fā)育有近E-W向、NW-SW向、近N-S向和NW-SE向4組高角度剪切裂縫，其中NE-SW向和近E-W向裂縫最發(fā)育，且裂縫的有效性好，而近N-S向和NW-SE向裂縫的發(fā)育程度相對(duì)較差（圖6）。

圖4 鄂爾多斯盆地南部旬邑露頭長(zhǎng)7油層組頁(yè)巖高角度構(gòu)造裂縫Fig.4 High-dip angle tectonic fractures in shales of Chang 7 oil formation in Xunyi outcrop in the southern Ordos Basin

圖5 J13井成像測(cè)井中的構(gòu)造裂縫（井位圖如圖1c所示，箭頭指示裂縫）Fig.5 Tectonic fractures in image logs of well J13（see Fig.1c for well location，the arrows indicate fractures）

圖6 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組裂縫走向玫瑰花圖（據(jù)成像測(cè)井，N=34）Fig.6 Rose map of fracture strike in Chang 7 oil formation in the southern Ordos Basin（obtained from image logs，N=34）

根據(jù)地表露頭、巖心和薄片上高角度剪切裂縫的相互切割關(guān)系，并結(jié)合裂縫充填物的包裹體分析和區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分布特征，得出高角度剪切裂縫主要在燕山期和喜馬拉雅期形成（曾聯(lián)波等，2007；高帥等，2015；Gong et al.，2019；宿曉岑等，2021）。燕山期在NWW-SEE向水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下，形成了近E-W向和NW-SE向兩組高角度剪切裂縫；喜馬拉雅期在NNE-SSW向水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下，形成了NE-SW和近N-S向兩組高角度剪切裂縫。

2）低角度剪切裂縫

低角度剪切裂縫主要表現(xiàn)為滑脫裂縫?；摿芽p受控于擠壓構(gòu)造應(yīng)力，在應(yīng)力作用下，由近水平的剪切作用形成（曾聯(lián)波，2008）。滑脫裂縫的縫面光滑，大部分滑脫裂縫縫面可以觀察到摩擦鏡面，這類裂縫基本上無(wú)充填（圖3e）。不同巖性下的滑脫裂縫其發(fā)育特征略有不同。粉砂巖中的滑脫裂縫傾角相對(duì)較大，大多數(shù)傾角在20°以上；頁(yè)巖中滑脫裂縫的傾角相對(duì)較小，大多數(shù)傾角在20°以內(nèi)，其發(fā)育程度通常與頁(yè)理縫有良好的伴生關(guān)系。

圖3 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組不同巖性中的構(gòu)造裂縫a.高角度剪切裂縫，J12井，細(xì)砂巖，1 274.17～1 275.32 m；b.高角度剪切裂縫，J8井，粉砂巖，1 213.54～1 213.69 m；c.高角度剪切裂縫，B1井，凝灰?guī)r，1 445.86～1 446.02 m；d.高角度剪切裂縫，L2井，頁(yè)巖，943.09～943.24 m；e.低角度剪切裂縫，L2井，頁(yè)巖，927.63～927.67 m；f.拉張裂縫，J4井，粉砂巖，1 448.46～1 448.62 m（井位如圖1b和圖1c所示）Fig.3 Tectonic fractures in different lithologies of Chang 7 oil formation in the southern Ordos Basin（see Fig.1b and Fig.1c for well locations）

剪切裂縫的產(chǎn)狀和規(guī)模在不同巖性中不完全相同。在細(xì)砂巖中，主要發(fā)育高角度剪切裂縫，且剪切裂縫傾角主要在80°以上，而低角度剪切裂縫不發(fā)育；這類巖性的剪切裂縫規(guī)模相對(duì)較大，裂縫延伸較遠(yuǎn)，裂縫延伸高度一般在30～70 cm，最大可達(dá)1 m以上。在粉砂巖和凝灰?guī)r中，除了發(fā)育高角度剪切裂縫以外，還發(fā)育一類傾角為20°～50°的中低角度剪切裂縫；這兩類巖性中的剪切裂縫規(guī)模明顯變小，裂縫的延伸高度一般為10～20 cm。在頁(yè)巖中，除了發(fā)育高角度剪切裂縫以外，同樣還發(fā)育低角度剪切裂縫，而且剪切裂縫的傾角和延伸高度更?。贿@類巖性中的低角度剪切裂縫主要是傾角小于20°的順層滑脫裂縫，裂縫高度均在10 cm以內(nèi)，裂縫面上擦痕甚至階步特征明顯。

（2）張性裂縫

張性裂縫包括拉張裂縫和擴(kuò)張裂縫。擴(kuò)張裂縫是巖石在擠壓應(yīng)力作用下垂直于最小主應(yīng)力方向發(fā)生相對(duì)擴(kuò)張而形成的裂縫，它通常和剪切裂縫共生；而拉張裂縫的形成至少需要最小主應(yīng)力是張應(yīng)力（Zeng et al.，2016）。由于研究區(qū)斷層與褶皺不發(fā)育，拉張裂縫的形成與研究區(qū)生排烴時(shí)期的異常流體超壓作用有關(guān)。擴(kuò)張裂縫的規(guī)模相對(duì)較大，延伸較遠(yuǎn)；而拉張裂縫規(guī)模小、延伸較短，通常呈中間寬兩端變窄的透鏡狀分布（圖3f）。研究區(qū)張性裂縫普遍發(fā)育程度較差，僅在個(gè)別井局部粉砂巖中觀察到，通常被方解石等礦物充填。由于張性裂縫高度小、連通性差，而且大部分被礦物充填，其對(duì)油氣儲(chǔ)集和滲流的意義較小。

2.2 成巖裂縫

成巖裂縫是指儲(chǔ)層在沉積和成巖過(guò)程中由于壓實(shí)壓溶等地質(zhì)作用產(chǎn)生的天然裂縫（曾聯(lián)波，2008）。不同巖性中成巖裂縫類型也不完全相同，砂巖中的成巖裂縫主要為層理縫，而頁(yè)巖中的成巖裂縫主要包括頁(yè)理縫和收縮裂縫。

（1）層理縫

層理是砂巖中的力學(xué)薄弱面（鞠瑋等，2020），在成巖過(guò)程中，由于壓實(shí)壓溶等地質(zhì)作用，沿砂巖的層理面形成的裂縫，稱之為層理縫（曾聯(lián)波，2008）。宏觀上，層理縫沿部分層理分布，平行于層理的方向，具有斷續(xù)、彎折、分叉等現(xiàn)象。在不同巖性中，層理縫的形態(tài)、分布特征、開(kāi)度以及成因并不完全相同。研究區(qū)層理縫在細(xì)砂巖中分布較為局限，主要在粉砂巖和凝灰?guī)r中大量發(fā)育。層理縫的地下開(kāi)度一般小于60 μm，主要分布在30 μm內(nèi)，層理縫密度為數(shù)條/m至數(shù)十條/m，對(duì)油氣儲(chǔ)集和滲流具有重要意義。

細(xì)砂巖中的層理縫通常與礦物的定向排列方向一致，其開(kāi)度變化較大，很少有礦物充填，在巖心上可見(jiàn)原油沿層理縫滲出（圖7a）。根據(jù)鏡下觀察，層理縫主要在粘土和有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高的細(xì)砂巖中局部發(fā)育，尤其是膠結(jié)方式多為基底式或孔隙式膠結(jié)的雜砂巖。礦物存在微弱的定向排列，填隙物類型以粘土為主，層理縫只發(fā)育在粘土雜基和膠結(jié)物處，繞開(kāi)了所有礦物顆粒，縫面彎曲不平，呈張性裂縫的特點(diǎn)，開(kāi)度最大可達(dá)幾百微米，部分層理縫有明顯的溶蝕現(xiàn)象（圖7b），其有效性好。層理縫主要在成巖過(guò)程中由于壓實(shí)壓溶等地質(zhì)作用形成，但后期的構(gòu)造抬升剝蝕通常使這些層理縫發(fā)生橫向擴(kuò)展和延伸，形成尺度更大的層理縫。粉砂巖中的層理縫多集中分布在黑色泥巖條帶發(fā)育的砂巖中，層理縫沿微層理面分布（圖7c、圖7d），其開(kāi)度通常為幾十至幾百微米，一般沒(méi)有被礦物充填，有效性好。

圖7 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組不同巖性中的層理縫和頁(yè)理縫照片a.巖心上細(xì)砂巖層理縫，J7井，1 394.72～1 394.86 m；b.巖心上粉砂巖層理縫，L2井，970.29～970.34 m；c.巖心上頁(yè)巖頁(yè)理縫，B1井，1 438.44～1 438.52 m；d.巖心上凝灰?guī)r層理縫，B1井，1 445.99～1 446.05 m；e.薄片中細(xì)砂巖層理縫，J7井，1 394.72 m；f.薄片中凝灰?guī)r層理縫，B1井，1 445.99 m；g.薄片中粉砂巖層理縫，L2井，970.29 m；h.薄片中頁(yè)巖頁(yè)理縫，B1井，1 438.44 m（井位如圖1b和圖1c所示，箭頭指示裂縫）Fig.7 Photographs of bedding fractures and lamellation fractures in different lithologies of Chang 7 oil formation in the southern Ordos Basin

在研究區(qū)長(zhǎng)73段底部廣泛發(fā)育有厚度2 m左右的凝灰?guī)r，其層理縫普遍發(fā)育，并有原油沿層理縫滲出。凝灰?guī)r中層理縫分布密集，但規(guī)模小，開(kāi)度也相對(duì)較小，延伸較短（圖7e）。在微觀上，層理縫延伸方向與晶屑和玻屑定向排列的方向一致，開(kāi)度一般分布在0.1～0.2 mm之間，層理縫分布不規(guī)則，彎曲和分叉現(xiàn)象明顯，一般未被礦物充填（圖7f），有效性好。

（2）頁(yè)理縫

頁(yè)理是頁(yè)巖的重要特征，同時(shí)也是頁(yè)巖的力學(xué)薄弱面，在頁(yè)巖中順著頁(yè)理面發(fā)育的裂縫稱之為頁(yè)理縫（邱欣衛(wèi)等，2009），與砂巖中的層理縫類似。頁(yè)理縫是頁(yè)巖中最發(fā)育的天然裂縫類型。根據(jù)巖心和薄片分析，頁(yè)理縫主要在紋層發(fā)育的頁(yè)巖中，其分布形態(tài)和開(kāi)度隨紋層的橫向變化而發(fā)生改變，當(dāng)紋層分布不明顯時(shí)頁(yè)理縫發(fā)生尖滅、分叉或穿層等現(xiàn)象（圖7h）。頁(yè)理縫的開(kāi)度一般為幾百納米至數(shù)十微米，充填較弱，有效性好，是頁(yè)巖油的重要儲(chǔ)集空間和側(cè)向滲流通道。

（3）收縮裂縫

頁(yè)巖常見(jiàn)有收縮裂縫，它們是頁(yè)巖在沉積成巖過(guò)程由于脫水收縮導(dǎo)致體積減小而形成的一種拉張裂縫（曾聯(lián)波，2008），屬于成巖裂縫的一種類型（圖8）。在巖心上該類裂縫垂直于層面發(fā)育，在平面上多呈網(wǎng)狀分布，在縱向上多成“V”字形分布。收縮裂縫的規(guī)模較小，延伸短，產(chǎn)狀不穩(wěn)定。收縮裂縫的發(fā)育程度較差，且多被泥質(zhì)等充填，有效性差，因而對(duì)油氣的儲(chǔ)滲意義較小。

圖8 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組收縮裂縫照片（L2井，939.81 m；井位如圖1b所示）Fig.8 Photograph of shrinkage fracture of Chang 7 oil formation in the southern Ordos Basin（well L2，939.81 m；see Fig 1b for well location）

3 天然裂縫的主控因素

通過(guò)對(duì)野外相似露頭、巖心、微觀薄片和成像測(cè)井資料的裂縫統(tǒng)計(jì)，對(duì)構(gòu)造裂縫、層理縫和頁(yè)理縫3種主要類型裂縫形成與發(fā)育的主控因素進(jìn)行了分析。

3.1 構(gòu)造裂縫的主控因素

構(gòu)造裂縫的影響因素主要包括巖性、巖層厚度、儲(chǔ)層物性、構(gòu)造等因素（呂文雅等，2016；趙向原等，2018），其中巖性和巖石力學(xué)層厚度是控制研究區(qū)構(gòu)造裂縫的主要地質(zhì)因素。

（1）巖性對(duì)裂縫的控制作用

由于不同巖性的力學(xué)性質(zhì)不同，它們?cè)谙嗤臉?gòu)造應(yīng)力作用下，構(gòu)造裂縫的產(chǎn)狀、規(guī)模以及發(fā)育程度存在明顯的差異（曾聯(lián)波，2004）。研究區(qū)為一個(gè)平緩的單斜構(gòu)造，斷層和褶皺均不發(fā)育，根據(jù)巖心觀察發(fā)現(xiàn)，細(xì)砂巖中構(gòu)造裂縫的平均傾角最大，基本上為直立縫，中低角度的構(gòu)造裂縫不發(fā)育，裂縫在縱向上延伸高度大，最長(zhǎng)可達(dá)1 m以上。粉砂巖中以高角度構(gòu)造裂縫為主，此外還有少量的中低角度裂縫，構(gòu)造裂縫在縱向上的延伸高度相對(duì)較小。頁(yè)巖中高角度構(gòu)造裂縫少見(jiàn)，以中低角度滑脫裂縫為主，裂縫在縱向上的延伸高度更小。同時(shí)，構(gòu)造裂縫在砂巖中的發(fā)育程度高于頁(yè)巖（圖9）。上述現(xiàn)象說(shuō)明巖石的脆性程度越強(qiáng)，構(gòu)造裂縫越發(fā)育，且以高角度構(gòu)造裂縫為主；相反，如果巖石的塑性越強(qiáng)，巖石的強(qiáng)度越低，構(gòu)造裂縫發(fā)育程度相對(duì)較低，中低角度的滑脫裂縫更發(fā)育。

（2）巖石力學(xué)層對(duì)裂縫的控制作用

構(gòu)造裂縫的形成與分布受控于巖石力學(xué)層（Underwood et al.，2003；Laubach et al.，2009），巖石力學(xué)層厚度控制了構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度和分布樣式。所謂巖石力學(xué)層，是指一套巖石力學(xué)行為相近或力學(xué)性質(zhì)一致的巖層（Underwood et al.，2003；鞏磊等，2018）。通過(guò)野外露頭觀察，巖石力學(xué)層影響了裂縫的分布樣式，研究區(qū)單一巖石力學(xué)層內(nèi)主要發(fā)育高角度構(gòu)造剪切裂縫，與巖石力學(xué)層近垂直，并終止于巖石力學(xué)層界面上；在相同的巖石力學(xué)層內(nèi)，構(gòu)造剪切裂縫常成組出現(xiàn)，它們的產(chǎn)狀和規(guī)模具有一定的相似性，同組裂縫間具有較好的等間距性。從發(fā)育程度來(lái)看，由于不同力學(xué)性質(zhì)的巖石強(qiáng)度不同，它們?cè)谙嗤臉?gòu)造應(yīng)力作用下，巖石發(fā)生破裂的容易程度不同，因而其構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度存在一定差異（鞠瑋等，2014）。通過(guò)對(duì)地層傾角較小、斷層與褶皺均不發(fā)育的旬邑石槽溝剖面和單井巖心高角度構(gòu)造剪切裂縫統(tǒng)計(jì)，在一定的厚度范圍內(nèi)，裂縫間距與巖石力學(xué)層厚度有良好的正相關(guān)關(guān)系（圖10），即隨著巖石力學(xué)層層厚的增大，裂縫的間距增加，而裂縫的密度降低。因此，厚度越小的巖石力學(xué)層構(gòu)造裂縫發(fā)育程度越高，規(guī)模越??；而厚度越大的巖石力學(xué)層構(gòu)造裂縫發(fā)育程度越低，規(guī)模越大。

圖10 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組細(xì)砂巖構(gòu)造裂縫間距與力學(xué)層層厚關(guān)系圖（N=13）Fig.10 The relationship between tectonic fracture spacing and mechanical layer thickness in fine sandstones in Chang 7 oil formation，southern Ordos Basin（N=13）

3.2 層理縫的主控因素

層理縫主要在砂巖和凝灰?guī)r中發(fā)育，其主控因素各不相同。研究區(qū)砂巖中層理縫的形成和分布主要受碳質(zhì)紋層以及粘土礦物轉(zhuǎn)化的影響，而凝灰?guī)r中的層理縫主要受剛性玻屑脫玻化程度的影響。

（1）砂巖層理縫的主控因素

發(fā)育層理縫的砂巖中常含密集分布的黑色碳質(zhì)條帶紋層，這些碳質(zhì)紋層厚度小于0.5 cm，層理縫主要順著這些碳質(zhì)紋層分布（Gale et al.，2014）。因此，在層理縫的縫面上常見(jiàn)植物碎屑和大量云母。碳質(zhì)紋層的分布對(duì)層理縫的形成有重要的控制作用，碳質(zhì)紋層數(shù)量越多，越有利于層理縫的發(fā)育。碳質(zhì)紋層與砂巖的巖性界面是力學(xué)薄弱面，有利于層理縫的形成。同時(shí)，在砂巖的成巖過(guò)程中，碳質(zhì)紋層的脫水收縮，是形成層理縫的重要地質(zhì)作用。

砂巖中層理縫的發(fā)育程度還與粘土礦物含量密切相關(guān)。粘土礦物是砂巖填隙物的重要組成部分，該區(qū)粘土礦物以高嶺石、伊利石和蒙脫石為主。在砂巖的成巖過(guò)程中，蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊利石時(shí)脫水收縮形成的微裂縫，為層理縫的發(fā)育提供了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)B1井砂巖中層理縫密度與對(duì)應(yīng)的伊利石含量統(tǒng)計(jì)表明，二者之間呈良好的正相關(guān)關(guān)系（圖11），伊利石含量越高，砂巖層理縫發(fā)育程度越高，密度越大，反映了粘土礦物含量對(duì)砂巖層理縫發(fā)育的控制作用。

圖11 B1井長(zhǎng)7油層組砂巖中層理縫密度與伊利石含量關(guān)系（N=13；井位如圖1c所示）Fig.11 Relationship between bedding-fracture intensity and illite content in sandstones of Chang 7 oil formation in well B1（N=13；see Fig.1c for well location）

（2）凝灰?guī)r層理縫的主控因素

凝灰?guī)r中主要包含晶屑和玻屑，其中玻屑又分為黑色團(tuán)塊狀玻屑和灰色塑性玻屑（火山塵）。在巖石的成巖演化過(guò)程中，玻屑脫玻化形成長(zhǎng)英質(zhì)礦物顆粒，同時(shí)剛性玻屑脫水收縮形成微裂縫，這些微裂縫為凝灰?guī)r層理縫的形成奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)B1井層理縫密度與剛性玻屑含量之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表明，兩者呈較好的正相關(guān)關(guān)系，剛性玻屑含量越高，凝灰?guī)r層理縫密度越大（圖12）。

圖12 B1井長(zhǎng)7油層組凝灰?guī)r中層理縫密度與剛性玻屑含量關(guān)系（N=8；井位如圖1c所示）Fig.12 The relationship between bedding fracture intensity and rigid glass chip content of tuffs in Chang 7 oil formation in well B1（N=8；see Fig.1c for well location）

3.3 頁(yè)理縫的主控因素

頁(yè)巖中頁(yè)理縫的影響因素包括紋層、TOC、黃鐵礦，脆性礦物等因素，其中主要受紋層、TOC、黃鐵礦等因素控制。根據(jù)微觀薄片觀察，頁(yè)理縫多沿著紋層分布，頁(yè)理縫的形態(tài)和開(kāi)度隨紋層變化而發(fā)生改變。該區(qū)頁(yè)巖中的紋層主要包括有機(jī)質(zhì)紋層、粉砂質(zhì)紋層和凝灰質(zhì)紋層3種類型，其中有機(jī)質(zhì)紋層發(fā)育的頁(yè)巖，有利于頁(yè)理縫的發(fā)育，其形成層理縫的頻率高達(dá)69%，遠(yuǎn)高于粉砂質(zhì)紋層和凝灰質(zhì)紋層的頁(yè)巖，粉砂質(zhì)紋層和凝灰質(zhì)紋層發(fā)育層理縫的比例分別為12%和19%。而且，紋層的密度越大，厚度越小，紋層變化越頻繁，則其頁(yè)理縫發(fā)育程度越高。

正是由于頁(yè)理縫主要在有機(jī)質(zhì)紋層的上下發(fā)育，因此，頁(yè)巖的TOC含量越高的層段，頁(yè)理縫也越發(fā)育。這與有機(jī)質(zhì)演化過(guò)程中排烴產(chǎn)生的局部異常流體高壓作用和產(chǎn)生的有機(jī)酸的溶蝕作用、有機(jī)質(zhì)收縮作用等原因有關(guān)。通過(guò)頁(yè)理縫發(fā)育程度與頁(yè)巖礦物成份關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，頁(yè)理縫密度還與黃鐵礦含量呈較好的正相關(guān)關(guān)系（圖13）。頁(yè)巖中黃鐵礦反映了其沉積時(shí)的還原環(huán)境，黃鐵礦含量越高，相應(yīng)的有機(jī)質(zhì)含量越高，越有利于頁(yè)理縫的形成和發(fā)育。

圖13 鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)7油層組頁(yè)理縫密度與黃鐵礦含量關(guān)系（N=14）Fig.13 The relationship between lamellation fracture intensity and pyrite content in Chang 7 oil formation，southern Ordos Basin（N=14）

4 結(jié) 論

鄂爾多斯南部長(zhǎng)7頁(yè)巖層系天然裂縫主要有構(gòu)造裂縫和成巖裂縫兩類，其中構(gòu)造裂縫包括剪切裂縫和張性裂縫，剪切裂縫根據(jù)角度分為高角度剪切裂縫和低角度剪切裂縫；成巖裂縫包括層理縫、頁(yè)理縫和收縮裂縫。研究區(qū)以高角度剪切裂縫、層理縫和頁(yè)理縫為主，它們?cè)谏皫r、凝灰?guī)r和頁(yè)巖中的分布特征和發(fā)育程度差異明顯。構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度主要受巖性和巖石力學(xué)層層厚的控制，砂巖層理縫發(fā)育程度主要受碳質(zhì)紋層以及粘土礦物含量的影響，凝灰?guī)r層理縫發(fā)育程度主要與剛性玻屑含量有關(guān)，而頁(yè)巖中頁(yè)理縫發(fā)育程度主要受紋層、TOC含量和黃鐵礦含量控制。