鄂尔多斯盆地东南部长6段重力流沉积类型及成因

李晓路，马芳侠，贺永红，陈义国，李广涛

（陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西 西安 710065）

0 引言

重力流沉积理论是当前国内外油气地质工作者研究的热点[1-5]，广泛应用于鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等国内陆相湖盆的石油勘探[6-11]，有效解决了湖盆中心有效储层的预测难题。鄂尔多斯盆地西南部是国内重力流沉积理论应用较为成熟的区域，多年来，经过众多学者对该区域重力流沉积不断的研究和探索，取得了丰硕的成果，并获得重大石油发现[12-17]。而鄂尔多斯盆地东南部通常被认为是缓坡带，不具备发育重力流沉积的条件。

近年来，盆地东南部陆续有了新发现，打破了东南部不发育重力流沉积的传统认识。部分学者对东南部的重力流沉积特征开展了研究，并建立了相应的重力流沉积模式[18-20]，但关于东南部重力流沉积平面展布规律及沉积成因的研究涉及较少，重力流沉积砂体预测难度大，制约了东南部半深湖—深湖区的石油勘探。

本次研究以鄂尔多斯盆地东南部槐树庄—上畛子地区长6段为例，利用岩心资料及钻测井数据，对东南部重力流沉积特征进行了精细描述，刻画重力流沉积在平面上的分布规律，同时探讨长6段重力流沉积成因以及对油藏分布的影响。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地在晚三叠世延长组沉积时期为内陆坳陷型盆地，受印支运动影响，长7沉积时期湖盆发育达到鼎盛时期，形成了东北缓、西南陡的不对称湖盆，长6沉积时期湖盆萎缩，东北部发育高建设型三角洲沉积，西南部发育复合辫状三角洲沉积，盆地两侧沉积体系差异较大[21-23]。

槐树庄—上畛子地区构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的南端，晚三叠世延长组沉积时期位于湖盆缓坡区，长6沉积时期主要沉积了灰色块状细砂岩、粉砂岩，夹深灰色—灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，局部砂岩较厚，同时可见多套薄层凝灰质泥岩，是印支构造中期构造活动最明显、最直接的证据[24]（见图1）。

图1 研究区区域位置及岩性特征

2 重力流沉积类型

本次研究分析了65口钻井资料，观察岩心22口，累计描述岩心长度974 m。根据不同的沉积构造，研究区共识别出滑塌流、砂质碎屑流、浊流3种沉积类型。

2.1 滑塌流沉积

滑塌流沉积为未固结成岩的沉积物再次搬运的产物，在重力的作用下多沿下凹面滑动运移。下凹面在岩心上表现为不整合的滑动面，是滑塌流沉积的主要识别标志，滑动面上下存在岩性突变（见图2a）。常见的滑塌流沉积分为2类：1）包卷构造是由薄层的砂岩和泥岩形成的变形构造，颜色深浅相间，该类型变形构造较易识别出来（见图2b）；2）扭曲褶皱由灰色的砂岩和泥岩组成，发育“S”形变形层理（见图2c），是滑塌流沉积中同沉积变形的体现。

2.2 砂质碎屑流沉积

砂质碎屑流是以砂质沉积物为基质的一种塑性流体，流体内部呈线性层流，沉积物通过整体凝结的方式沉积下来，常见较粗的碎屑颗粒或泥砾呈层状分布，形成块状结构[25]。砂质碎屑流沉积在研究区较为发育，根据岩心观察结果，岩性主要为细砂岩、粉砂岩，以块状层理为主，常见泥砾、泥岩撕裂屑等粗粒碎屑发育。

图2 重力流沉积岩心特征

1）整体为块状层理。在岩心观察过程中，可见连续性较好的块状厚层砂岩，灰色砂岩顶、底常与深色细粒沉积呈不规则突变接触，顶部发育大致平行于层面的长条状泥岩碎屑，下伏的细粒沉积承受不均匀的压力负载，在砂岩底部可见负载构造（见图2d，2e）。在砂岩底部还发育泄水构造（见图2f），泄水构造是水下砂质碎屑流运移过程中产生滑水效应的证据[26]，据此可推断，研究区砂质碎屑流在运移过程中也存在滑水效应。

2）发育多种粗粒碎屑。岩心中较为常见的为泥岩撕裂屑和泥砾，其主要来源于滑塌流沉积中未固结的细粒沉积，向下滑动运移过程中发生滑塌变形，受剪切力的影响发生破裂，形成不规则的长条状泥岩撕裂屑，部分可在后期的流动中被磨圆而形成泥砾。在研究区可见泥质碎屑大小混杂分布、长条状的泥岩撕裂屑有规律的平行分布、扁平的泥砾顺层分布（见图2g—2i），表明砂质碎屑流运移过程中，流体性质逐渐改变，泥岩碎屑也随之发生变化。

2.3 浊流沉积

与上述2种类型重力流体不同，浊流是一种牛顿流体，以悬浮搬运为主，同时具有紊流支撑的特征，对下部未固结沉积物具有一定的侵蚀性，易形成冲沟、冲槽等。浊流流速降低时，内部携带粒径大小不等的颗粒，在沉积分异作用下整体堆积形成正向递变层理[27]。浊流沉积可由砂质碎屑流沉积转化而来，在研究区普遍发育，沉积厚度较小，在几厘米至几十厘米之间。

1）正向的递变层理为浊流沉积独有的沉积构造，发育在浊流沉积的底部，区别于砂质碎屑流中无层理的块状砂岩。底部与深灰色的泥岩突变接触：一是由于浊流沉积运移过程紊流支撑，侵蚀下部沉积物，后期充填形成槽模、沟模（见图2j，2k）；二是与砂质碎屑流沉积一样，砂岩底部发育负载构造（见图2l）。

2）在浊流沉积的上部可见少量牵引流成因的层理构造，研究区内多发育不完整的鲍马序列组合，通常为多期叠置的浊流沉积。

3 重力流沉积展布特征

重力流沉积具有较好的识别标志（见图3）。滑塌流沉积以细砂岩、粉砂岩为主，夹杂暗色泥质条带，变形构造为主要的识别标志，测井曲线呈中—低幅、齿化箱形。砂质碎屑流沉积岩性较粗，以细砂岩为主，发育厚层块状构造，内部可见泥岩撕裂屑，测井曲线常表现为中—高幅、微齿箱形，与顶、底多呈突变接触。

图3 重力流沉积微相特征

浊流沉积岩性为细砂、粉砂、泥质粉砂，粒序层理为识别标志，常见不完整的鲍马序列，测井曲线特征为中—低幅、钟形或指形（见图3）。重力流沉积纵向上相互叠置，有的呈连续接触，有的呈突变接触或发育不规则的冲刷面，通常还与深湖泥岩伴生。

在岩心观察基础上，结合测井曲线，对研究区长6段重力流沉积展布进行了分析。研究区重力流沉积主要发育扇根、扇中2种亚相类型，扇端亚相在研究区基本不发育。同时，根据沉积特征和测井特征，重力流沉积又被进一步划分为滑塌流、砂质碎屑流、浊流和深湖泥岩等微相类型。油层亚组长64和长63沉积期重力流沉积发育规模较大，长62和长61沉积期随着半深湖—深湖区范围不断缩小，研究区北部出现浅湖和三角洲沉积，重力流沉积向西南部迁移，规模变小（见图4）。

图4 研究区长6段重力流沉积平面分布

扇根亚相由滑塌流和砂质碎屑流微相组成，主要发育在研究区北部，由多条滑塌流、砂质碎屑流沉积形成的重力流下切水道组成，呈条带状分布，其间为深湖相泥岩沉积（见图4）。重力流下切水道中部发育大量变形层理的滑塌砂体，边部可连续沉积含有泥岩撕裂屑的块状砂质碎屑砂体，纵向上多期叠加形成厚层重力流砂体。

扇中亚相由砂质碎屑流、浊流、深湖相泥岩微相组成，在研究区发育范围较大，自东北向西南方向呈不规则扇状分布（见图4）。重力流下切水道在扇中处发生交汇和分叉，大量砂质碎屑流沉积下来；同时部分砂质碎屑流体转化为浊流沉积，分布在下切水道的侧缘。深湖相泥岩主要发育在扇体边部，扇中亚相的砂体横向连续性较好，也是重力流沉积体系中砂体富集的区域。

4 沉积过程

4.1 地质条件

利用印模法对长6沉积时期的湖盆古地形进行恢复，结果显示盆地东北部大部分区域为缓坡区，但在深湖线附近区域出现陡坡区（见图5）。岩心上观察到黄铁矿以及鱼鳞化石（见图2m，2n），也可以间接说明研究区位于半深湖—深湖区域，为重力流沉积的发育提供水深和地形坡度条件。同时研究区的沉积物源主要来自东北部[28]，长6沉积时期东北部的三角洲沉积大量发育，为研究区的重力流沉积提供了充足的沉积物来源。

图5 鄂尔多斯盆地东部长6段沉积古地貌示意

印支期秦岭造山活动对晚三叠世鄂尔多斯湖盆的发育及沉积有着重要的影响，其剧烈活动主要集中在长 8 沉积末期—长 6 沉积早期[22，29-30]。钻录井过程中发现的凝灰岩及岩心观察到的大量震积岩（见图2o，2p），可以证实该区长6沉积期依然受构造运动的影响，盆地周缘火山喷发及地震事件频发。地震振动导致未固结成岩的沉积物发育裂缝及小型同沉积断层，三角洲前缘大量不稳定的沉积体发生滑塌。

4.2 沉积过程

研究区长6沉积时期重力流沉积的形成过程大体分为3个阶段。

1）滑塌阶段。由于长6沉积期三角洲前积速度较快，前缘部位大量堆积的沉积物向下部泥岩压实沉陷，在缓坡带前端形成不稳定的沉积体[31-35]。在地震的触发下，部分前缘沉积体发生滑塌，沿陡坡区域向湖盆中心滑移，滑塌体受重力作用向下运动过程中，内部发生二次滑移和变形构造，同时对下伏的泥岩进行削蚀，形成较大尺寸的泥岩撕裂屑（见图6a）。

图6 鄂尔多斯盆地东南部重力流沉积过程示意

2）砂质碎屑流沉积阶段。滑塌体向下运移过程中，受到水体的稀释，大部分转化为砂质碎屑流体，碎屑流体的顶部可发育薄层的浊流，为密度较小的悬浮物。碎屑流体的前端可以发生滑水效应，降低地层阻力，使得碎屑流体可以在地形较缓的情况下也能运移较远的距离[24，36]（见图6b）。

3）浊流沉积阶段。由于碎屑流体的前端运移速度较快，碎屑流体受力不均衡，发生分离，速度较慢的逐渐停滞，发生整体沉积，前端部分继续运移至更远的区域，转化为浊流沉积。顶部的浊流部分随碎屑流体一起沉积，部分仍继续向前运移，直至全部沉积（见图6c）。

5 地质意义

研究区长6段重力流沉积砂体由于沉积成因的差异，3种重力流砂体原始沉积的碎屑物质及结构特征也具有较大差异。滑塌流主要出现在扇根，运移距离较近，早期的三角洲沉积物与深湖泥岩混杂堆积，砂泥间层结构成熟度低，孔隙度为4%～10%，渗透率0.2×10-3～1.0×10-3μm2，局部含油性较好。砂质碎屑流运移距离较远，沉积碎屑颗粒相互支撑，可形成厚层块状砂体，孔隙度为 7%～15%， 渗透率 0.6×10-3～1.5×10-3μm2，含油饱和度可达40%～60%。浊流沉积由于运移距离较远，形成具有粒序层理的浊积砂体，粒度较细，厚度薄，含油性较差，局部多期叠置可形成差油层。

重力流沉积的储集砂体具有优势的成藏条件：一是与深湖泥岩伴生，具备上部及侧向遮挡的岩性条件；二是邻近长7段优质烃源岩区，油源供给充足，在储集砂体发育较好的区域可形成良好生储盖配置关系，重力流沉积优质砂体的展布控制着研究区原油的分布。勘探实践证实：自长64至长61沉积期较厚层的砂质碎屑流砂体内形成多个油层，其中长64和长63沉积期厚层砂体邻近烃源岩区，油层较为发育；长62和长61沉积期由于厚层砂体发育较少，油层发育较少（见图7）。扇中亚相纵向上形成多期砂质碎屑流砂体，厚度大，平面上连续性较好，是半深湖—深湖区重要的石油勘探目标，而扇根的厚层砂体局部含油性较好，但非均质性强，油藏规模较小。

图7 长6段油藏剖面示意

6 结论

1）在槐树庄—上畛子地区识别出滑塌流、砂质碎屑流、浊流3种重力流沉积类型，同时依据沉积成因及岩相特征，划分为扇根和扇中2类亚相。扇根亚相由滑塌流和砂质碎屑流微相组成，扇中亚相由砂质碎屑流、浊流、深湖相泥岩微相组成。扇根主要发育在研究区北部，由多条滑塌流、砂质碎屑流沉积形成的重力流下切水道组成，呈条带状分布；扇中研究区发育范围较大，自东北向西南方向呈不规则扇状分布。

2）研究区长6沉积期位于半深湖—深湖区域，物源供给充足，地震频发，为重力流沉积的形成创造了条件，其形成过程可分为滑塌、砂质碎屑流沉积、浊流沉积等3个阶段。

3）研究区扇中亚相形成多期砂质碎屑流砂体，厚度大，平面上连续性较好，生储盖配置优越，是半深湖—深湖区重要的石油勘探目标，而扇根的厚层砂体局部含油较好，但非均质性强，油藏规模较小。