鄂尔多斯盆地西南地区细粒沉积物特征分析

鄂尔多斯盆地西南地区细粒沉积物特征分析

摘要：应用岩心观察、地球化学测试等方法，结合湖泊发育演化和古气候变化特征，探讨湖泊演化过程中水体盐度、氧化还原条件和生产力变化，研究湖盆细粒沉积体系分布规律及主控因素。鄂尔多斯盆地延长组长7沉积期，气候温暖潮湿，半深湖-深湖大面积发育，富有机质细粒沉积物发育。该期形成的富有机质页岩主要受湖盆底形影响，同时砂体沉积模式也影响细粒沉积分布。长7

3

沉积期快速湖侵，湖水深度和范围急剧增加，湖泊表层水体与底层水体存在盐度分层，形成大面积缺氧环境，有利于富有机质页岩的大规模发育。深湖区平缓地带，陆源碎屑供给不足，有机碳含量高，有机质类型好以Ⅰ、Ⅱ型为主，斜坡带半深湖区，陆源碎屑影响明显，粉砂质泥岩发育，干酪根以Ⅱ型为主，同时发育Ⅲ型干酪根。关键字：细粒沉积；有机质类型；延长组；深湖-半深湖

鄂尔多斯盆地致密油、页岩油资源丰富，具有很大的勘探开发潜力。主要发育于延长组长6-长7油层组，前人对延长组长7油层组沉积相、烃源岩评价、成藏特征等方面做过一系列研究。但对于细粒沉积物沉积特征等方面的研究比较薄弱。本次通过对长7油层组细粒沉积物的沉积体系进行综合研究，总结分布规律，探寻控制因素，同时对与其伴生的砂体成因机理进行分析，揭示湖盆细粒沉积与粗粒沉积的相互作用机理，为区带评价提供地质依据。

长7沉积期，鄂尔多斯盆地进入板块碰撞拼接、幕式构造运动最活跃的时期，湖盆强烈扩张，是盆地发展的最鼎盛时期[1]。该期沉积格局发生重大变化,盆地快速沉降,最大湖泛期半深湖、深湖区范围可以达到10×104km2以上,沉积了一套厚度大、有机质丰度高的细粒沉积物,俗称“张家滩页岩”。沉积中心向西南方向迁移至华池—正宁一带。这套细粒沉积具有典型的地球物理响应特征,测井曲线表现为高阻、高伽马、高时差、低电位、低密度的特征, 地震具有双相位或三相位、强振幅连续反射的特征。长7沉积期晚期,湖盆范围逐渐萎缩,砂体沉积作

用明显。细粒沉积物集中体现在长7油层组下部长7

3亚油层组，长7

2

亚油层组、长

7

1

亚油层组发育较局限。

1、细粒沉积特征

长7沉积期，湖盆快速沉降，湖侵作用明显。该时期主要以细粒沉积为主。本次从古水介质环境和古气候及生产力特征等方面展开研究，同时对其控制因素

进行分析。

1．1古水介质环境

鄂尔多斯盆地三叠纪长7沉积时期作为最大湖侵期，其沉积背景与早中三叠世存在明显差异。伽玛蜡烷是来源于原生动物的五环三萜类生物标志物。目前研究表明伽玛蜡烷随着水体盐度升高而增加, 它的大量出现表征高盐度导致的水体分层[2]因此成为指示盐度分层的指标,常用伽玛蜡烷指数来表示。C30*相对丰度是一个良好的环境指标,高-很高的C30*指示较浅水的亚氧化环境,而低的C30*则指示了缺氧的的沉积环境[3]。升藿烷指数偏高一般表明具有限制性水体循环的缺氧沉积环境。图1表明，研究区长7油层组升藿烷指数分布在0.06-0.14之间，伽马蜡烷指数分布在0.11-0.65之间，其中长7

3

亚油层组伽马蜡烷主要分布在

0.55-0.65之间、长7

2亚油层组伽马蜡烷主要集中在0.2左右、长7

1

亚油层组主要

集中在0.12左右，长7

3亚油层组伽马蜡烷明显高于长7

2

、长7

1

亚油层组，表明水

体分层明显，该期快速湖侵，表层水体与深层水体由于温度与盐度差异，导致水体循环受阻，造成底部缺氧环境[4]。C30*/C30藿烷长7

3

亚油层组分布在0.08-0.15

之间、长7

2亚油层组分布在0.64-0.72之间、长7

1

亚油层组分布在1.0-1.2之间，

长7

3-长7

1

重排藿烷分布差异较大，表明长7

3

段细粒沉积物沉积期，粘土沉积物的

输入较少，陆源碎屑物质供给不足，沉积速率低，主要为相对封闭的深湖环境，

长7

2-长7

1

受陆源碎屑物质影响较大。

同时姥鲛烷和植烷也是常用的表征古环境的生物标志化合物之。一般认为,

强还原、高含盐环境的沉积物中常具有强烈的植烷优势,而在还原环境中,植烷丰度明显减弱,但仍保持一定的优势；在沼泽环境中则往往具有强烈的姥鲛烷优势。在Pr/nC17-Ph/nC18图解中（图1），研究区细粒沉积物样品点分布较窄，位于氧化和还原环境的交汇区域以及还原区域，但三个亚油层组分界较明显。这说明研

究区长7

3-长7

1

亚油层组虽然均形成于淡水湖泊相还原-弱还原环境，但各亚油层

组之间氧化还原存在明显差异，长7

3

亚油层组在Pr/nC17-Ph/nC18图中主要分布

在强还原、海相盐湖相区间，结合前人研究认为，长7

3

亚油层组是最大湖进时期，大规模的湖水补给来源于陆地降水而并非海侵，该沉积期研究区只是濒临南部的古特提斯海,受海洋性气候的影响，形成了近海湖泊环境，而且湖泊缺乏与海域

的连通[5]。因此长7

3

亚油层组沉积期属于逐渐被大气降水冲淡的泻水湖泊.水体分层明显，为强还原泻水湖泊环境。

在重点利用有机地化参数判断古水介质的同时，对与之共生的无机沉积物进行分析总结。泥质岩中微量元素的分配及比值的变化、组合都在一定程度上指示着古环境的变化特征。沉积物中元素的分配一方面取决于元素本身的物理化学性质，另一方面又受到古环境的极大影响。因此选取一些泥质岩中对古环境反映比较敏感的微量元素及有关比值，分析其含量、分布规律，探讨古环境变化。

前人研究通过元素地球化学参数对长7沉积环境进行了相关研究[6]。利用Sr/Ba 值、V/Ni 等地球化学指标作为判识标志（图2）,对鄂尔多斯盆地延长组长7 油层组沉积环境水介质条件进行了分析。Sr/Ba 值小于0.6为陆相环境，0.6-1之间为半咸水环境，大于1为咸水环境。V/Ni 大于1为还原环境，小于1为氧化环境。图2表明研究区长7油层组沉积期陆相淡水还原环境。

00.2

0.4

0.6

0.8

0.5

1

1.5

伽马蜡烷/C 30藿烷

C30*/C30藿烷

0.10.2

0.30.4

0.50.60.7

0.80.05

0.10.15升藿烷指数

1

10

100

0.01

0.1

1

10

Ph/nC18

图1 延长组长7层不同层段生标参数图

Fig1. Cross plot of different biomarker of the Yangchang Formation

0.00

0.10 0.20 0.30 0.40

0.50

0.60 长71

长72

长73

S r /

B a

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0 V /N i

图2 延长组长7层不同层段Sr/Ba 、V/Ni 比值图

Fig2. Cross-plot of correlation between Sr vs. Ba 、V vs. Ni for the Chang7 member of YangChang Formation

综合利用伽马蜡烷、重排藿烷、升藿烷指数及姥鲛烷和植烷等典型地化参数