李曉路，馬芳俠，賀永紅，陳義國，李廣濤

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710065）

0 引言

重力流沉積理論是當(dāng)前國內(nèi)外油氣地質(zhì)工作者研究的熱點[1-5]，廣泛應(yīng)用于鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地和松遼盆地等國內(nèi)陸相湖盆的石油勘探[6-11]，有效解決了湖盆中心有效儲層的預(yù)測難題。鄂爾多斯盆地西南部是國內(nèi)重力流沉積理論應(yīng)用較為成熟的區(qū)域，多年來，經(jīng)過眾多學(xué)者對該區(qū)域重力流沉積不斷的研究和探索，取得了豐碩的成果，并獲得重大石油發(fā)現(xiàn)[12-17]。而鄂爾多斯盆地東南部通常被認(rèn)為是緩坡帶，不具備發(fā)育重力流沉積的條件。

近年來，盆地東南部陸續(xù)有了新發(fā)現(xiàn)，打破了東南部不發(fā)育重力流沉積的傳統(tǒng)認(rèn)識。部分學(xué)者對東南部的重力流沉積特征開展了研究，并建立了相應(yīng)的重力流沉積模式[18-20]，但關(guān)于東南部重力流沉積平面展布規(guī)律及沉積成因的研究涉及較少，重力流沉積砂體預(yù)測難度大，制約了東南部半深湖—深湖區(qū)的石油勘探。

本次研究以鄂爾多斯盆地東南部槐樹莊—上畛子地區(qū)長6段為例，利用巖心資料及鉆測井?dāng)?shù)據(jù)，對東南部重力流沉積特征進(jìn)行了精細(xì)描述，刻畫重力流沉積在平面上的分布規(guī)律，同時探討長6段重力流沉積成因以及對油藏分布的影響。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地在晚三疊世延長組沉積時期為內(nèi)陸坳陷型盆地，受印支運動影響，長7沉積時期湖盆發(fā)育達(dá)到鼎盛時期，形成了東北緩、西南陡的不對稱湖盆，長6沉積時期湖盆萎縮，東北部發(fā)育高建設(shè)型三角洲沉積，西南部發(fā)育復(fù)合辮狀三角洲沉積，盆地兩側(cè)沉積體系差異較大[21-23]。

槐樹莊—上畛子地區(qū)構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南端，晚三疊世延長組沉積時期位于湖盆緩坡區(qū)，長6沉積時期主要沉積了灰色塊狀細(xì)砂巖、粉砂巖，夾深灰色—灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部砂巖較厚，同時可見多套薄層凝灰質(zhì)泥巖，是印支構(gòu)造中期構(gòu)造活動最明顯、最直接的證據(jù)[24]（見圖1）。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及巖性特征

2 重力流沉積類型

本次研究分析了65口鉆井資料，觀察巖心22口，累計描述巖心長度974 m。根據(jù)不同的沉積構(gòu)造，研究區(qū)共識別出滑塌流、砂質(zhì)碎屑流、濁流3種沉積類型。

2.1 滑塌流沉積

滑塌流沉積為未固結(jié)成巖的沉積物再次搬運的產(chǎn)物，在重力的作用下多沿下凹面滑動運移。下凹面在巖心上表現(xiàn)為不整合的滑動面，是滑塌流沉積的主要識別標(biāo)志，滑動面上下存在巖性突變（見圖2a）。常見的滑塌流沉積分為2類：1）包卷構(gòu)造是由薄層的砂巖和泥巖形成的變形構(gòu)造，顏色深淺相間，該類型變形構(gòu)造較易識別出來（見圖2b）；2）扭曲褶皺由灰色的砂巖和泥巖組成，發(fā)育“S”形變形層理（見圖2c），是滑塌流沉積中同沉積變形的體現(xiàn)。

2.2 砂質(zhì)碎屑流沉積

砂質(zhì)碎屑流是以砂質(zhì)沉積物為基質(zhì)的一種塑性流體，流體內(nèi)部呈線性層流，沉積物通過整體凝結(jié)的方式沉積下來，常見較粗的碎屑顆?；蚰嗟[呈層狀分布，形成塊狀結(jié)構(gòu)[25]。砂質(zhì)碎屑流沉積在研究區(qū)較為發(fā)育，根據(jù)巖心觀察結(jié)果，巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，以塊狀層理為主，常見泥礫、泥巖撕裂屑等粗粒碎屑發(fā)育。

圖2 重力流沉積巖心特征

1）整體為塊狀層理。在巖心觀察過程中，可見連續(xù)性較好的塊狀厚層砂巖，灰色砂巖頂、底常與深色細(xì)粒沉積呈不規(guī)則突變接觸，頂部發(fā)育大致平行于層面的長條狀泥巖碎屑，下伏的細(xì)粒沉積承受不均勻的壓力負(fù)載，在砂巖底部可見負(fù)載構(gòu)造（見圖2d，2e）。在砂巖底部還發(fā)育泄水構(gòu)造（見圖2f），泄水構(gòu)造是水下砂質(zhì)碎屑流運移過程中產(chǎn)生滑水效應(yīng)的證據(jù)[26]，據(jù)此可推斷，研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流在運移過程中也存在滑水效應(yīng)。

2）發(fā)育多種粗粒碎屑。巖心中較為常見的為泥巖撕裂屑和泥礫，其主要來源于滑塌流沉積中未固結(jié)的細(xì)粒沉積，向下滑動運移過程中發(fā)生滑塌變形，受剪切力的影響發(fā)生破裂，形成不規(guī)則的長條狀泥巖撕裂屑，部分可在后期的流動中被磨圓而形成泥礫。在研究區(qū)可見泥質(zhì)碎屑大小混雜分布、長條狀的泥巖撕裂屑有規(guī)律的平行分布、扁平的泥礫順層分布（見圖2g—2i），表明砂質(zhì)碎屑流運移過程中，流體性質(zhì)逐漸改變，泥巖碎屑也隨之發(fā)生變化。

2.3 濁流沉積

與上述2種類型重力流體不同，濁流是一種牛頓流體，以懸浮搬運為主，同時具有紊流支撐的特征，對下部未固結(jié)沉積物具有一定的侵蝕性，易形成沖溝、沖槽等。濁流流速降低時，內(nèi)部攜帶粒徑大小不等的顆粒，在沉積分異作用下整體堆積形成正向遞變層理[27]。濁流沉積可由砂質(zhì)碎屑流沉積轉(zhuǎn)化而來，在研究區(qū)普遍發(fā)育，沉積厚度較小，在幾厘米至幾十厘米之間。

1）正向的遞變層理為濁流沉積獨有的沉積構(gòu)造，發(fā)育在濁流沉積的底部，區(qū)別于砂質(zhì)碎屑流中無層理的塊狀砂巖。底部與深灰色的泥巖突變接觸：一是由于濁流沉積運移過程紊流支撐，侵蝕下部沉積物，后期充填形成槽模、溝模（見圖2j，2k）；二是與砂質(zhì)碎屑流沉積一樣，砂巖底部發(fā)育負(fù)載構(gòu)造（見圖2l）。

2）在濁流沉積的上部可見少量牽引流成因的層理構(gòu)造，研究區(qū)內(nèi)多發(fā)育不完整的鮑馬序列組合，通常為多期疊置的濁流沉積。

3 重力流沉積展布特征

重力流沉積具有較好的識別標(biāo)志（見圖3）。滑塌流沉積以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，夾雜暗色泥質(zhì)條帶，變形構(gòu)造為主要的識別標(biāo)志，測井曲線呈中—低幅、齒化箱形。砂質(zhì)碎屑流沉積巖性較粗，以細(xì)砂巖為主，發(fā)育厚層塊狀構(gòu)造，內(nèi)部可見泥巖撕裂屑，測井曲線常表現(xiàn)為中—高幅、微齒箱形，與頂、底多呈突變接觸。

圖3 重力流沉積微相特征

濁流沉積巖性為細(xì)砂、粉砂、泥質(zhì)粉砂，粒序?qū)永頌樽R別標(biāo)志，常見不完整的鮑馬序列，測井曲線特征為中—低幅、鐘形或指形（見圖3）。重力流沉積縱向上相互疊置，有的呈連續(xù)接觸，有的呈突變接觸或發(fā)育不規(guī)則的沖刷面，通常還與深湖泥巖伴生。

在巖心觀察基礎(chǔ)上，結(jié)合測井曲線，對研究區(qū)長6段重力流沉積展布進(jìn)行了分析。研究區(qū)重力流沉積主要發(fā)育扇根、扇中2種亞相類型，扇端亞相在研究區(qū)基本不發(fā)育。同時，根據(jù)沉積特征和測井特征，重力流沉積又被進(jìn)一步劃分為滑塌流、砂質(zhì)碎屑流、濁流和深湖泥巖等微相類型。油層亞組長64和長63沉積期重力流沉積發(fā)育規(guī)模較大，長62和長61沉積期隨著半深湖—深湖區(qū)范圍不斷縮小，研究區(qū)北部出現(xiàn)淺湖和三角洲沉積，重力流沉積向西南部遷移，規(guī)模變?。ㄒ妶D4）。

圖4 研究區(qū)長6段重力流沉積平面分布

扇根亞相由滑塌流和砂質(zhì)碎屑流微相組成，主要發(fā)育在研究區(qū)北部，由多條滑塌流、砂質(zhì)碎屑流沉積形成的重力流下切水道組成，呈條帶狀分布，其間為深湖相泥巖沉積（見圖4）。重力流下切水道中部發(fā)育大量變形層理的滑塌砂體，邊部可連續(xù)沉積含有泥巖撕裂屑的塊狀砂質(zhì)碎屑砂體，縱向上多期疊加形成厚層重力流砂體。

扇中亞相由砂質(zhì)碎屑流、濁流、深湖相泥巖微相組成，在研究區(qū)發(fā)育范圍較大，自東北向西南方向呈不規(guī)則扇狀分布（見圖4）。重力流下切水道在扇中處發(fā)生交匯和分叉，大量砂質(zhì)碎屑流沉積下來；同時部分砂質(zhì)碎屑流體轉(zhuǎn)化為濁流沉積，分布在下切水道的側(cè)緣。深湖相泥巖主要發(fā)育在扇體邊部，扇中亞相的砂體橫向連續(xù)性較好，也是重力流沉積體系中砂體富集的區(qū)域。

4 沉積過程

4.1 地質(zhì)條件

利用印模法對長6沉積時期的湖盆古地形進(jìn)行恢復(fù)，結(jié)果顯示盆地東北部大部分區(qū)域為緩坡區(qū)，但在深湖線附近區(qū)域出現(xiàn)陡坡區(qū)（見圖5）。巖心上觀察到黃鐵礦以及魚鱗化石（見圖2m，2n），也可以間接說明研究區(qū)位于半深湖—深湖區(qū)域，為重力流沉積的發(fā)育提供水深和地形坡度條件。同時研究區(qū)的沉積物源主要來自東北部[28]，長6沉積時期東北部的三角洲沉積大量發(fā)育，為研究區(qū)的重力流沉積提供了充足的沉積物來源。

圖5 鄂爾多斯盆地東部長6段沉積古地貌示意

印支期秦嶺造山活動對晚三疊世鄂爾多斯湖盆的發(fā)育及沉積有著重要的影響，其劇烈活動主要集中在長 8 沉積末期—長 6 沉積早期[22，29-30]。鉆錄井過程中發(fā)現(xiàn)的凝灰?guī)r及巖心觀察到的大量震積巖（見圖2o，2p），可以證實該區(qū)長6沉積期依然受構(gòu)造運動的影響，盆地周緣火山噴發(fā)及地震事件頻發(fā)。地震振動導(dǎo)致未固結(jié)成巖的沉積物發(fā)育裂縫及小型同沉積斷層，三角洲前緣大量不穩(wěn)定的沉積體發(fā)生滑塌。

4.2 沉積過程

研究區(qū)長6沉積時期重力流沉積的形成過程大體分為3個階段。

1）滑塌階段。由于長6沉積期三角洲前積速度較快，前緣部位大量堆積的沉積物向下部泥巖壓實沉陷，在緩坡帶前端形成不穩(wěn)定的沉積體[31-35]。在地震的觸發(fā)下，部分前緣沉積體發(fā)生滑塌，沿陡坡區(qū)域向湖盆中心滑移，滑塌體受重力作用向下運動過程中，內(nèi)部發(fā)生二次滑移和變形構(gòu)造，同時對下伏的泥巖進(jìn)行削蝕，形成較大尺寸的泥巖撕裂屑（見圖6a）。

圖6 鄂爾多斯盆地東南部重力流沉積過程示意

2）砂質(zhì)碎屑流沉積階段?；w向下運移過程中，受到水體的稀釋，大部分轉(zhuǎn)化為砂質(zhì)碎屑流體，碎屑流體的頂部可發(fā)育薄層的濁流，為密度較小的懸浮物。碎屑流體的前端可以發(fā)生滑水效應(yīng)，降低地層阻力，使得碎屑流體可以在地形較緩的情況下也能運移較遠(yuǎn)的距離[24，36]（見圖6b）。

3）濁流沉積階段。由于碎屑流體的前端運移速度較快，碎屑流體受力不均衡，發(fā)生分離，速度較慢的逐漸停滯，發(fā)生整體沉積，前端部分繼續(xù)運移至更遠(yuǎn)的區(qū)域，轉(zhuǎn)化為濁流沉積。頂部的濁流部分隨碎屑流體一起沉積，部分仍繼續(xù)向前運移，直至全部沉積（見圖6c）。

5 地質(zhì)意義

研究區(qū)長6段重力流沉積砂體由于沉積成因的差異，3種重力流砂體原始沉積的碎屑物質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征也具有較大差異。滑塌流主要出現(xiàn)在扇根，運移距離較近，早期的三角洲沉積物與深湖泥巖混雜堆積，砂泥間層結(jié)構(gòu)成熟度低，孔隙度為4%～10%，滲透率0.2×10-3～1.0×10-3μm2，局部含油性較好。砂質(zhì)碎屑流運移距離較遠(yuǎn)，沉積碎屑顆粒相互支撐，可形成厚層塊狀砂體，孔隙度為 7%～15%， 滲透率 0.6×10-3～1.5×10-3μm2，含油飽和度可達(dá)40%～60%。濁流沉積由于運移距離較遠(yuǎn)，形成具有粒序?qū)永淼臐岱e砂體，粒度較細(xì)，厚度薄，含油性較差，局部多期疊置可形成差油層。

重力流沉積的儲集砂體具有優(yōu)勢的成藏條件：一是與深湖泥巖伴生，具備上部及側(cè)向遮擋的巖性條件；二是鄰近長7段優(yōu)質(zhì)烴源巖區(qū)，油源供給充足，在儲集砂體發(fā)育較好的區(qū)域可形成良好生儲蓋配置關(guān)系，重力流沉積優(yōu)質(zhì)砂體的展布控制著研究區(qū)原油的分布?？碧綄嵺`證實：自長64至長61沉積期較厚層的砂質(zhì)碎屑流砂體內(nèi)形成多個油層，其中長64和長63沉積期厚層砂體鄰近烴源巖區(qū)，油層較為發(fā)育；長62和長61沉積期由于厚層砂體發(fā)育較少，油層發(fā)育較少（見圖7）。扇中亞相縱向上形成多期砂質(zhì)碎屑流砂體，厚度大，平面上連續(xù)性較好，是半深湖—深湖區(qū)重要的石油勘探目標(biāo)，而扇根的厚層砂體局部含油性較好，但非均質(zhì)性強(qiáng)，油藏規(guī)模較小。

圖7 長6段油藏剖面示意

6 結(jié)論

1）在槐樹莊—上畛子地區(qū)識別出滑塌流、砂質(zhì)碎屑流、濁流3種重力流沉積類型，同時依據(jù)沉積成因及巖相特征，劃分為扇根和扇中2類亞相。扇根亞相由滑塌流和砂質(zhì)碎屑流微相組成，扇中亞相由砂質(zhì)碎屑流、濁流、深湖相泥巖微相組成。扇根主要發(fā)育在研究區(qū)北部，由多條滑塌流、砂質(zhì)碎屑流沉積形成的重力流下切水道組成，呈條帶狀分布；扇中研究區(qū)發(fā)育范圍較大，自東北向西南方向呈不規(guī)則扇狀分布。

2）研究區(qū)長6沉積期位于半深湖—深湖區(qū)域，物源供給充足，地震頻發(fā)，為重力流沉積的形成創(chuàng)造了條件，其形成過程可分為滑塌、砂質(zhì)碎屑流沉積、濁流沉積等3個階段。

3）研究區(qū)扇中亞相形成多期砂質(zhì)碎屑流砂體，厚度大，平面上連續(xù)性較好，生儲蓋配置優(yōu)越，是半深湖—深湖區(qū)重要的石油勘探目標(biāo)，而扇根的厚層砂體局部含油較好，但非均質(zhì)性強(qiáng)，油藏規(guī)模較小。