鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地貌形成演化及沉積充填特征

李元昊，楊桂茹，彭建，鄭亞軍，王茜，何拓平

1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065； 2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西安石油大學(xué))，西安 710065； 3.中國石油勘探開發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 4.中國石油長慶油田分公司 第十采油廠，甘肅 慶城 745100

0 引言

鄂爾多斯前侏羅紀(jì)古地貌是典型的河流侵蝕形成的古地貌，其形成的古地貌油藏是鄂爾多斯盆地中生界石油勘探的主要領(lǐng)域之一，已發(fā)現(xiàn)了馬嶺油田等多個侏羅系小而肥油藏[1--2]?；诳碧叫枨?，前人研究主要集中在古地貌的靜態(tài)刻畫，已形成了殘余厚度法、印模法等多種古地貌恢復(fù)方法[3--5]。但對古地貌形成演化過程、階段、恢復(fù)方法、與晚印支運(yùn)動關(guān)系及古河道沉積特征探討較少，特別是形成古地貌基底的抬升期次、抬升方式、侵蝕階段和侵蝕強(qiáng)度等基礎(chǔ)問題尚不清楚，這些問題的解決對深化古地貌形成時期構(gòu)造背景、抬升期次、抬升方式及資料貧乏區(qū)古地貌預(yù)測等具有重要的學(xué)術(shù)意義。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對現(xiàn)代河流侵蝕地貌特征研究較多，形成了多種侵蝕模式和研究方法[6--8]，在借鑒前人研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合新的地震鉆井資料，采用古河道階地及河谷形態(tài)等技術(shù)首次對鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地貌的形成演化階段及過程進(jìn)行了恢復(fù)。同時，探討了抬升侵蝕期次與晚印支運(yùn)動的關(guān)系及古河谷環(huán)境河流沉積充填特征。

1 河流侵蝕古地貌形成演化過程及恢復(fù)方法

一般來說，一個完整的河流體系由物源區(qū)、搬運(yùn)區(qū)和沉積區(qū)三部分組成[6--7]。河流地貌特別是河流侵蝕形成的古地貌，主要發(fā)育在物源區(qū)和搬運(yùn)區(qū)，主體是各級河谷及兩側(cè)的高地等地貌單元，這也是本次古地貌恢復(fù)和研究的主要內(nèi)容。

1.1 剝蝕區(qū)構(gòu)造抬升期次、強(qiáng)度判識方法

1.1.1 河流階地法

河流下切侵蝕底部地層，原來的河谷底部超出一般洪水位之上，呈階梯狀分布在河谷谷坡上，這種地形稱為河流階地，可以通過階地產(chǎn)狀、階地組成物質(zhì)和階地結(jié)構(gòu)分析階地成因類型[8]。構(gòu)造運(yùn)動成因的階地能夠反映構(gòu)造運(yùn)動期次，有幾級階地就代表有過幾次構(gòu)造運(yùn)動；階地位置級別越高，形成就越早。

1.1.2 沉積區(qū)層序旋回分析法

在構(gòu)造運(yùn)動抬升后，隆升區(qū)河流開始下切侵蝕，侵蝕物質(zhì)經(jīng)河流搬運(yùn)后在下游低洼區(qū)(湖或海)堆積，直到地表恢復(fù)到新的平衡狀態(tài)為止。在抬升區(qū)侵蝕期間，由于侵蝕階段侵蝕速率不同導(dǎo)致河流搬運(yùn)物在粒度、磨圓及分選等方面存在明顯的差異，在沉積區(qū)形成一個完整的沉積旋回。沉積旋回的期次反映了構(gòu)造抬升侵蝕次數(shù)，旋回的厚度反映了侵蝕程度，間接反映了構(gòu)造抬升規(guī)模。該方法應(yīng)用條件是沉積區(qū)相對穩(wěn)定，沉積地層保存相對完整。

1.2 階地高差定性分析構(gòu)造抬升侵蝕程度

地層抬升后，河流侵蝕作用逐漸由垂向下切侵蝕演化為以側(cè)向侵蝕為主，河谷也由最初的垂向加深逐漸向側(cè)向加寬方向變化，最終河流處于基準(zhǔn)平衡面附近，此時谷底與階地之間的高差可以代表抬升侵蝕的高度，高差越大構(gòu)造抬升幅度越大，河流侵蝕程度越強(qiáng)，反之亦然。因此，可以根據(jù)階地高差分析不同期次構(gòu)造抬升侵蝕的相對程度。

1.3 利用河谷剖面形態(tài)分析河流侵蝕所處的階段

河流侵蝕過程一般可劃分為3個階段：早期下切侵蝕期(V型河谷)、中期下切側(cè)向侵蝕期(U型河谷)和晚期側(cè)向侵蝕期(槽型河谷)。一次完整的構(gòu)造抬升侵蝕過程可以通過河谷剖面形態(tài)分析河流所處的侵蝕演化階段。利用地震剖面可以較為直觀地分析出古河道的河谷形態(tài)，進(jìn)而分析當(dāng)時所處的河流侵蝕階段。

2 鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地貌形成及演化特征恢復(fù)

2.1 盆地地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地北起陰山，南抵秦嶺，東迄呂梁山，西臨賀蘭山、六盤山，為中國第二大沉積盆地，面積25×104km2，是一個沉積穩(wěn)定、坳陷遷移的多旋回克拉通疊合盆地。先后歷經(jīng)了中晚元古代坳拉谷、早古生代淺海臺地、晚古生代近海平原、中生代內(nèi)陸湖盆和新生代周邊斷陷5個演化階段[9--10]。

晚三疊世由于印支運(yùn)動的影響，盆地由晚古生代—中三疊世的華北克拉通坳陷盆地逐漸向內(nèi)陸湖盆轉(zhuǎn)化[10--11]。上三疊統(tǒng)延長組主要為一套灰綠色、灰色中厚層塊狀細(xì)砂巖、粉砂巖和深灰色、灰黑色泥巖組成的旋回性沉積，廣泛發(fā)育河流、三角洲、湖泊和重力流沉積。頂?shù)拙c相鄰地層不整合接觸。在剖面上按油氣情況及巖性、電性特征自上而下將延長組劃分為10個油組(表1)，每個油層組又可劃分為2～3個小層。延長組地層記錄了鄂爾多斯盆地晚三疊世大型坳陷湖盆從發(fā)生、發(fā)展、鼎盛到萎縮消亡的演化歷史。湖盆演化主要經(jīng)歷了3個大的演化階段：長10--長8油層段，為湖盆初始形成階段；長7--長4+5油層段，是湖盆發(fā)展的鼎盛時期；長3--長1油層組，為湖盆逐漸萎縮消亡演化階段。三疊紀(jì)末期，晚印支構(gòu)造活動使華北陸塊整體抬升，盆地頂部延長組地層遭受長期廣泛的侵蝕作用，形成具有“溝谷縱橫、坡洼漫延、丘陵起伏、階地層疊”特點(diǎn)的侏羅紀(jì)早期古地貌景觀[1--2]。后來，隨著抬升侵蝕結(jié)束盆地開始沉降充填，在古地貌上先后沉積充填了侏羅紀(jì)富縣組和部分延安組地層。富縣組的巖性、巖相和厚度變化較大，有所謂的“粗富縣”和“細(xì)富縣”之分，主河道部位以河流相的含礫粗砂巖為主，局部發(fā)育泥巖和煤線。延安組主要是延10充填古河道，延9局部充填古河道，隨后古地貌填平補(bǔ)齊，發(fā)育了準(zhǔn)平原化的河流沼澤相沉積[9]。

表1 鄂爾多斯盆地主要含油層位地層簡表[9]

2.2 延長組沉積末期古地形差異控制了侵蝕主河道分布位置

延長組末期的晚印支運(yùn)動導(dǎo)致了鄂爾多斯盆地抬升侵蝕，并被后期富縣組、延安組等地層覆蓋保存，形成了前侏羅紀(jì)古地貌。前人在20世紀(jì)70～80年代勘探侏羅系時就已基本刻畫出來了前侏羅紀(jì)古地貌形態(tài)，后來隨著鉆井及地震資料的豐富，經(jīng)過了多次完善更新，最終形成了三大古河(甘陜、寧陜和蒙陜古河)、五大高地(靖邊、定邊、姬塬、演武和子午嶺高地)相間分布的古地貌格局[1--2](圖1)。

圖1 鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地貌特征[1]Fig.1 Characteristics of pre-Jurassic palaeogeomorphology of Ordos Basin

從古地貌圖(圖1)上可以看出，前侏羅紀(jì)幾條大的侵蝕河道分布具有一定的規(guī)律性，甘陜、寧陜和蒙陜古河總體上呈“Y”型分布，平面上是延長組東北、西北和西南三大物源交匯區(qū)(圖1)，研究表明，主要是由于延長組沉積末期古地形差異導(dǎo)致河道如此分布。

延長期鄂爾多斯盆地長期受東北、西北和西南三大沉積體系控制[11--13]，三大物源區(qū)長期剝蝕，供屑能力強(qiáng)，使得姬塬、陜北和隴東地區(qū)古地形在沉積期及后期壓實(shí)期始終比物源交匯區(qū)高。一般河流侵蝕演化規(guī)律，早期地貌相對較低的位置水流優(yōu)先匯水成河流，隨著河流侵蝕加劇，地貌高差進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致河流匯水能力增強(qiáng)，水動力增加，進(jìn)一步加劇了河流下切侵蝕能力。同時，三大沉積體系交匯處泥巖更為發(fā)育，古地形最低，具有匯水侵蝕先天優(yōu)勢。在沉積后期的壓實(shí)中，三大沉積體系沉積物中砂地比較高，抗壓實(shí)能力強(qiáng)，而交匯區(qū)泥巖含量較高，抗壓實(shí)能力弱，進(jìn)一步加劇了古地形高差。早期水流形成的地形差異隨著后期抬升侵蝕進(jìn)一步加劇，河道始終分布在三大沉積體系交匯處并逐漸加深加寬，最終形成了近“Y”型分布的古河道。

2.3 前侏羅紀(jì)古地貌形成演化過程恢復(fù)

在文獻(xiàn)及匯報中，常見“晚印支運(yùn)動使鄂爾多斯盆地整體抬升侵蝕，形成了侏羅系古地貌”等文字描述[1--2,5,9,13]，但具體如何抬升？抬升了幾次？每次抬升特征是否一樣等問題沒有具體論述，也就是古地貌形成演化過程尚不清楚。應(yīng)用前述研究方法，根據(jù)地震和聯(lián)井地層剖面，可以較好地識別出階地期次及古河谷剖面形態(tài)，進(jìn)而分析古地貌形成演化過程。

2.3.1 甘陜古河河谷特征

甘陜古河是流經(jīng)鄂爾多斯全盆地的一條近東西向展布的侵蝕河谷，河道較寬，一般為25～35 km，是盆地最主要的一條主干侵蝕河谷，寧陜、蒙陜及慶西等多條支流河道匯入其中。根據(jù)橫穿甘陜古河南北向地震剖面和聯(lián)井地層剖面可以看出有明顯的兩個階地(圖2、圖3)，反映了有兩次構(gòu)造抬升侵蝕作用發(fā)生。甘陜古河河谷形態(tài)呈不對稱的槽型+V型，第一期河道為槽型，反映了該區(qū)基底整體抬升特征，河谷從開始的V型演化到U型到最后的槽型，河流侵蝕演化階段完整，抬升侵蝕逐漸趨于穩(wěn)定平衡；第二期河道為V型，反映了河流侵蝕處于早期階段，尚未達(dá)到侵蝕平衡基底就開始下降，河流侵蝕結(jié)束，河道最深處位于河谷北部，靠近姬塬高地，反映了第二次盆地西南部抬升幅度大的特征。

圖3 環(huán)縣地區(qū)甘陜古河連井剖面古河谷形態(tài)(剖面位置見圖1)Fig.3 Valley shape of Ganshan ancient river connected wells profile in Huanxian area

從河谷發(fā)育情況看，第一期河道垂向側(cè)向侵蝕厚度均較大，垂向一般80～130 m，橫向一般25～35 km；侵蝕層位一般是長2下部及長3上部(圖3)。第二期侵蝕側(cè)向侵蝕厚度垂向一般90～110 m，寬度一般2～3 km；侵蝕層位一般為長3底部或長4+5上部。第一期與第二期河谷地層累積最厚處一般>200 m，是第二期侵蝕最深的區(qū)域。從侵蝕河道地層厚度>200 m分布可以清楚看出，第二期河道侵蝕范圍較窄，進(jìn)一步說明第一次抬升侵蝕充分，第二次抬升侵蝕不久就開始沉降，侵蝕結(jié)束(圖1)。

慶西古河位于演武高地與子午嶺高地之間，是盆地規(guī)模相對較大的一個支流河谷，侵蝕程度弱于主河道，后期充填地層主要是延10地層，缺少富縣組地層。河谷形態(tài)為U型+V型。從橫切古河?xùn)|西向聯(lián)井剖面上可以看出，慶西古河發(fā)育兩個明顯的階地(圖4)，反映了兩期構(gòu)造抬升侵蝕作用。兩個階地位置相對較近，反映了該區(qū)主要是垂向下切侵蝕為主，但第二期侵蝕最深處向河谷東側(cè)遷移，反映了第二次構(gòu)造作用導(dǎo)致了盆地西南部抬升幅度更大、地層向東北方向傾斜的特征。第一期河道垂向侵蝕厚度較大，垂向60～80 m，河谷寬10～15 km；侵蝕層位一般是長3上部。第二期侵蝕垂向20～30 m，寬度2～3 km；侵蝕層位一般在長3底部或長4+5上部(圖4)。

圖4 慶城地區(qū)慶西古河連井剖面古河谷形態(tài)(剖面位置見圖1)Fig.4 Valley shape of Qingxi ancient river connected wells profile in Qingcheng area

2.3.2 寧陜古河河谷特征

寧陜古河位于姬塬高地與定邊高地之間，是僅次于甘陜古河的第二大古河，近北西--南東向展布，從寧夏地區(qū)流經(jīng)鹽池地區(qū)在吳起西地區(qū)匯入甘陜古河，河谷寬度10～12 km(圖1)。從地震及聯(lián)井地層剖面圖上(圖4)可以看出，寧陜古河剖面河谷槽型+V型；反映姬塬地區(qū)存在兩次抬升，早期整體抬升，河流侵蝕演化完整；后期河谷V型，河流侵蝕演化不完整；河道最深處靠近古河西部，表明當(dāng)時東北部抬升較高，地層向西南方向傾斜。從侵蝕河道地層厚度>200 m分布位置上可以清楚看出，第二期河道侵蝕范圍較窄，位置偏向河谷西側(cè)，進(jìn)一步說明第二次抬升侵蝕時該區(qū)地層?xùn)|北高西南低的特征。

從侵蝕強(qiáng)度上也可以看出這兩次構(gòu)造抬升作用的差異。第一次抬升侵蝕深度為80～120 m，寬度10～12 km，侵蝕層位一般為長2中上部。第二次抬升侵蝕深度80～100 m，寬度1～1.5 km，侵蝕層位一般為長2下部或長3中上部(圖5)。

圖5 寧陜古河連井剖面古河谷形態(tài)(剖面位置見圖1)Fig.5 Valley shape of Ningshan ancient river connected wells profile

2.3.3 蒙陜古河河谷特征

蒙陜古河位于定邊高地東側(cè)、靖邊高地西側(cè)，與寧陜古河流向基本相同，近北西--南東向分布，從內(nèi)蒙古地區(qū)流入盆地，在吳起東地區(qū)匯入甘陜古河，是盆地第三大古河，河谷寬9～15 km。蒙陜古河河谷剖面結(jié)構(gòu)與寧陜古河相同，也是V型+槽型，反映該區(qū)存在兩次抬升，早期整體抬升，河流侵蝕演化完整；后期河谷V型，河流侵蝕演化不完整；河道最深處靠近古河西部，表明當(dāng)時東北部抬升較高，地層向西南方向傾斜。第一次抬升侵蝕深度為80～140 m，寬度為9～15 km，侵蝕層位一般為長1下部。第二次抬升侵蝕深度度為80～100 m，寬度為1～2 km，侵蝕層位一般為長2中下部(圖6)。

圖6 蒙陜古河連井剖面古河谷形態(tài)(剖面位置見圖1)Fig.6 Valley shape of Mengshan ancient river connected wells profile

2.3.4 盆地東部甘陜古河河谷特征

志丹—延安一帶為甘陜古河下游區(qū)，河道較寬，一般為35～45 km；侵蝕深度一般為100～250 m；侵蝕層位一般為長1及長2中上部。兩期河流階地仍很明顯，河谷較寬，為U型+槽型河谷，與上游河谷明顯不同(圖7)，反映了下游地區(qū)河流侵蝕開始較早，作用時間較長，河流侵蝕演化完整。第一期為明顯的槽型河谷，表明該區(qū)整體抬升侵蝕較強(qiáng)；第二期U型河谷，河流侵蝕演化程度較高，平面上最深處位于古河中間地區(qū)(圖1)，表明侵蝕時工區(qū)地層較平緩，處于抬升區(qū)的最低部位，沒有發(fā)生明顯的傾斜，表現(xiàn)為整體性抬升侵蝕。

圖7 安塞地區(qū)甘陜古河連井剖面古河谷形態(tài)(剖面位置見圖1)Fig.7 Valley shape of Ganshan ancient river connected wells profile in Ansai area

2.3.5 前侏羅紀(jì)古河道演化階段

根據(jù)前文古河谷剖面特征，前侏羅紀(jì)古地貌演化總體上可劃分為4個階段。

第一階段第一期晚印支構(gòu)造活動導(dǎo)致延長組地層整體抬升，甘陜、寧陜和蒙陜等侵蝕河道逐漸形成擴(kuò)大，河流以垂向下切侵蝕為主，河谷剖面V字型；演武、姬塬、定邊和靖邊高地初具形態(tài)。

第二階段隨著抬升侵蝕逐漸趨于穩(wěn)定平衡，河流侵蝕由垂向逐漸向側(cè)向侵蝕發(fā)展，河谷形態(tài)逐漸向U型、槽型演變；古河與兩側(cè)高地地貌進(jìn)一步強(qiáng)化，高差進(jìn)一步擴(kuò)大，古地貌格局基本形成。

第三階段第二期構(gòu)造活動導(dǎo)致下覆地層差異性整體抬升，盆地西南部和東北部相對較高，延安—吳起—姬塬地區(qū)相對較低，整體結(jié)構(gòu)呈V字型。盆地中西部地區(qū)侵蝕河谷V字型，甘陜、寧陜和蒙陜河道均靠近姬塬高地，在盆地東部河道位于河谷中間位置。

第四階段河流侵蝕不久，盆地基底由抬升轉(zhuǎn)變?yōu)槌两?，河流侵蝕作用逐漸減弱停止，盆地開始沉降充填，侏羅系早期的富縣組、延10等地層逐漸充滿古河谷，到延9地層沉積末期盆地凸凹不平的古地貌基本填平補(bǔ)齊，最終形成現(xiàn)今前侏羅紀(jì)古地貌。

2.3.6 前侏羅紀(jì)古地貌是晚印支構(gòu)造活動的侵蝕響應(yīng)

印支運(yùn)動(Indosinian movement)是法國地質(zhì)學(xué)者弗羅馬熱(Fromaget J)1934年始將印支半島晚三疊世前諾利期與前瑞替期的兩個造山幕命名為印支褶皺(Indosinides)[14]。印支運(yùn)動不僅是中國重要的形變期及巖漿期，以及其中若干地段的變質(zhì)期和成礦期，亦為中國構(gòu)造格局發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折的時期；在構(gòu)造發(fā)展中起著承前啟后的重要作用[15]。它使中國東部南、北陸塊連為一體，古地理面貌則由南海北陸轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西分異的新格局[14]。

鄂爾多斯盆地中生代沉積與秦嶺造山帶演化具有顯著的盆山耦合特征。在勉略帶以北的西秦嶺及商丹帶以北，廣泛發(fā)育印支期(240～195 Ma)的同碰撞花崗巖，構(gòu)成了一個規(guī)模宏大的印支期花崗巖帶[16--17]。秦嶺沙河灣奧長環(huán)斑花崗巖帶的出現(xiàn)，標(biāo)志秦嶺造山帶構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)變，表明秦嶺造山帶主造山過程結(jié)束。奧長環(huán)斑花崗巖的形成年齡有兩個峰值，一個是213 Ma±，另一個是194.53 Ma±，沙河灣巖體形成時代應(yīng)為印支期末(三疊紀(jì)末)及燕山早期[18--19]，與盆地本部兩期構(gòu)造抬升時間吻合，表明盆地抬升動力機(jī)制主要受秦嶺造山帶活動的影響。

鄂爾多斯盆地南緣邊部的陜西省腹地(含甘肅省隴東地區(qū))構(gòu)造研究表明，在印支構(gòu)造期，華北古板塊和揚(yáng)子古板塊繼早期的對接碰撞之后，又發(fā)生陸陸碰撞擠壓運(yùn)動。該區(qū)褶皺變形開始于三疊紀(jì)末的晚印支構(gòu)造期變形期，表明秦嶺地區(qū)仍是擠壓造山環(huán)境[20]。對照金一廟灣以西地區(qū)的表層褶皺研究表明，該區(qū)侏羅系延安組與下伏的三疊系延長組呈微角度不整合接觸，兩者褶皺軸向雖一致，但傾角不協(xié)調(diào)，三疊系傾角大，侏羅系傾角小，而且部分褶皺的樞紐有向西、北西傾斜的特征，這說明該區(qū)褶皺變形開始于三疊紀(jì)末的晚印支構(gòu)造期變形期[14]，盆地西南部在印支期處于擠壓隆升環(huán)境。

從鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地質(zhì)圖上可以明顯看出(圖8)，盆地西南部侵蝕地層主要是長3--長4+5，局部甚至更深；東北部侵蝕地層主要是長2、長1。盆地西南部抬升侵蝕強(qiáng)度明顯大于盆地東北部，表明該區(qū)受西秦嶺擠壓抬升作用較強(qiáng)，可能是第二次V型抬升侵蝕的主要成因動力機(jī)制。

圖8 鄂爾多斯盆地前侏羅紀(jì)古地質(zhì)圖[1]Fig.8 Paleogeological map of pre-Jurassic in Ordos Basin

總之，古地貌恢復(fù)、花崗巖及侵蝕地層等證據(jù)表明，延長組末期抬升侵蝕形成前侏羅紀(jì)古地貌是印支構(gòu)造運(yùn)動最后一幕活動的侵蝕響應(yīng)，該次運(yùn)動可以明顯地分為兩個亞幕。

3 古地貌河谷沉積充填特征

前侏羅紀(jì)古地貌形成以后，隨著盆地基底下降，侵蝕河谷逐漸演化為沉積充填階段，先后沉積了河谷環(huán)境的河流相地層—富縣組和延安組長10段地層(圖9)。根據(jù)河谷特征把河流類型分為限制性河流沉積、半限制性河流沉積和弱限制性河流沉積[6]，河谷環(huán)境河流沉積與出山后發(fā)育的非限制性環(huán)境的沖積平原河流相(辮狀河，曲流河)沉積特征不同(表2)。

圖9 羅183井-池212井富縣-延10井沉積相剖面圖(剖面位置見圖1)Fig.9 Profile of wells Luo183- Chi 212 in Fuxian and Yan10 sedimentary facies

表2 河谷環(huán)境河流沉積類型及特征對比表

3.1 富縣組沉積特征

富縣組是最早開始沉積的地層，主要分布在V字型河谷底部(圖9)，東部地區(qū)一些分布在U型河谷中部(圖3、圖5～7)，為限制型河道滯留沉積，總體粒度較粗，即俗稱的“粗富縣”地層。這是因?yàn)橛捎诤庸泉M窄，匯水能力強(qiáng)，導(dǎo)致河道水動力較強(qiáng)，沉積物表現(xiàn)為粒度粗、磨圓好(圖10a～c)、分選差(圖10f)及厚度大等特征，縱向上為多個粒度向上變細(xì)的正旋回；巖性以含礫砂巖、中粗砂巖為主，沖刷侵蝕面，交錯層理發(fā)育(圖10d、e)，按順序出現(xiàn)；礫石成分主要為石英和燧石；河道邊部局部發(fā)育少量細(xì)砂巖、泥巖及薄煤層，縱向上為細(xì)砂巖--泥巖--煤層沉積序列。

a.池136井，2 251.8 m，灰白色含礫粗砂巖；b.吳548井，1 576.3 m，含礫粗砂巖；c.環(huán)99井，1 996.2 m，含礫粗砂巖；d.池309井，2 232.8 m，粗砂巖，斜層理；e.元196井，1 850.3 m，楔狀交錯層理；f.池114井，1 904.4 m，中砂巖，夾碳化植物莖稈。圖10 富縣組典型沉積巖芯特征Fig.10 Characteristics of typical sedimentary core of Fuxian Formation

3.2 延10段沉積特征

在富縣組沉積基礎(chǔ)上，沉積了延安組早期地層延10段(圖3、圖5～7)，主要分布在U型河谷和槽型河谷中，總體為半限制型泛濫平原相沉積(圖9)。由于河谷水道相對富縣期變寬，水動力較富縣期弱，沉積物具有粒度較粗、磨圓好、分選好--中等及厚度較大的特征。砂體主要為中粗砂巖，含泥礫碳化植物莖稈沖刷面常見(圖11a、e)，平行層理、交錯層理發(fā)育(圖11b、d)，層理面碳屑含量較高，是主要的含油目的層；局部砂體底部含薄層礫巖(圖11f)。河道邊部發(fā)育細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖，小型交錯層理、砂紋層理和蟲孔化石發(fā)育(圖11f)。泥巖總體表現(xiàn)為沼澤相沉積特征，煤層、植物根跡化石等常見。

3.3 河道充填沉積對古地貌油藏的形成和分布具有重要作用

前侏羅紀(jì)古地貌油藏是鄂爾多斯盆地中生界石油勘探的另一個重要目的層系，油藏具有小而肥特征，具有沿古河道兩側(cè)串珠狀分布規(guī)律，油藏類型為構(gòu)造--巖性油藏。

3.3.1 不整合面深度大、大氣水淋慮時間長，利于不整合面下石油運(yùn)移

晚三疊世末期的長期侵蝕形成了延長組與侏羅系地層之間的角度不整合面，該不整合具有明顯的向上超覆特征。不整合面往往具有發(fā)育的裂縫系統(tǒng)，在不整合面形成過程中，半風(fēng)化巖石中主要產(chǎn)生兩類裂縫:一是卸載裂縫，即地層因隆升剝蝕，發(fā)生卸載作用形成的一系列裂縫，裂縫面大致平行于不整合面，延伸長，張開性隨深度增加而減弱；二是風(fēng)化裂縫，由機(jī)械風(fēng)化、生物風(fēng)化或化學(xué)風(fēng)化作用形成，裂縫面多與不整合面斜交。兩類裂縫交切，構(gòu)成卸載--風(fēng)化裂縫系統(tǒng)，它們和半風(fēng)化巖石的孔隙、溶蝕孔洞構(gòu)成網(wǎng)狀的“孔--洞--縫”系統(tǒng)，發(fā)育深度可達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米[21]，利于石油的輸導(dǎo)。

a.元148井，1 813.5 m，中粗砂巖，含泥礫沖刷面；b.元151井，1 782.5 m，中粗砂巖條帶狀含油，斜層理發(fā)育；c.澗7井，1 941.7 m，灰色細(xì)砂巖，蟲孔、砂紋層理發(fā)育；d.鎮(zhèn)353井，1 909.0 m，中砂巖，楔狀交錯層理；e.里167井，延10井，1 778.1 m，棕色含油粗砂巖夾煤線；f.木12井，1 846.95 m，灰白色石英質(zhì)礫巖。圖11 延安組延10段典型沉積巖芯特征Fig.11 Characteristics of typical sedimentary core of Yan10 sestion of Yan’an Formation

黃思靜等從鄂爾多斯盆地三疊系延長組砂巖儲層分布于印支期不整合面之下這一基本事實(shí)出發(fā)，認(rèn)為印支期暴露時間間隔中大氣淡水的淋濾作用是鄂爾多斯盆地延長組砂巖次生孔隙形成最為重要的成巖機(jī)制，越靠近不整合面的上部油層組，砂巖的物性越好[22--23]，利于下部石油穿過延長組上部地層進(jìn)入古河道運(yùn)移。三大古河侵蝕時間長，侵蝕深度大，超過200 m的深切河道與延長組能有效聯(lián)通，利于長7烴源巖生成的石油順利沿古河兩側(cè)向上運(yùn)聚成藏。

3.3.2 河谷內(nèi)砂體粒度粗、厚度大、物性好，利于不整合面上石油輸導(dǎo)

古河道內(nèi)沉積的富縣組、延10段沉積粒度粗、厚底大，物性好，孔隙度一般為10%～25%，平均為16.35%；滲透率一般為10～400 mD，平均為43.3 mD，后期易開發(fā)，分布規(guī)律性強(qiáng)，是良好的石油儲集體和輸導(dǎo)體。粒度粗、分選好、粒間孔發(fā)育及溶蝕較強(qiáng)是物性好的主要原因。

3.3.3 延安組后期沉積地層中泥巖、煤層發(fā)育，構(gòu)成了良好的區(qū)域蓋層

延9期古地形基本填平補(bǔ)齊，河道網(wǎng)狀分布，局部走向仍受古河道的影響。盆地內(nèi)主要發(fā)育河流、湖泊、三角洲平原和三角洲前緣沉積，盆地四周有河流注入湖泊，形成了多源河湖三角洲。 延8期三角洲平原擴(kuò)大，河流作用進(jìn)一步向湖泊內(nèi)進(jìn)積，地層厚度比較穩(wěn)定，湖泊開始淤淺。其巖相古地理的展布與延9期大致相同。

延7和延6期時，盆地進(jìn)入了穩(wěn)定充填時期，三角洲平原部分范圍明顯擴(kuò)大，但河流作用減弱，含煤沼澤廣泛發(fā)育，是主要的成煤期，在延7的頂層發(fā)育厚煤層。延6之后，巖相古地理展布格局變化不大，仍然是廣闊的三角洲平原上網(wǎng)狀砂質(zhì)河道縱橫交匯。到延4+5期是盆地發(fā)育的萎縮階段，沉積作用主要特點(diǎn)是河流沉積作用再次增強(qiáng)，在平原上形成交錯的河網(wǎng)。該階段沉積泥巖發(fā)育，形成古地貌油藏區(qū)域蓋層。

進(jìn)入延3、延2和延1期，盆地湖水變淺，湖泊面積大大縮小，形成殘余湖泊，結(jié)束了這一階段的盆地發(fā)育歷史[23--24]。

3.3.4 古地貌控制了石油的聚集和分布

前人關(guān)于侏羅系古地貌油藏形態(tài)條件及分布規(guī)律的研究較多，觀點(diǎn)基本一致。油藏主要分布于古地貌斜坡帶，河流邊灘、心灘砂體是油氣富集的最有利場所；延長組侵蝕面及延10 頂面的鼻隆等構(gòu)造是油氣運(yùn)聚的有利指向[1--3，25--27]。

4 結(jié)論

(1)三疊紀(jì)末期盆地主要經(jīng)歷了兩次特征不同的大規(guī)模構(gòu)造抬升侵蝕過程，第一次表現(xiàn)為均衡性抬升；第二次表現(xiàn)為不均衡性整體抬升，整體呈寬緩V字型結(jié)構(gòu)特征。延長組末期抬升侵蝕形成的前侏羅紀(jì)古地貌是晚印支運(yùn)動的地層響應(yīng)。

(2)富縣組為限制性河谷環(huán)境的河道滯留沉積；延10為半限制河谷環(huán)境的沖積平原河流沉積。河道充填沉積對古地貌油藏的形成和分布具有重要作用。