鄂尔多斯分地西缘延安组层序地层划分.pdf

第3 3 卷第1 期 2 0 0 4 年1 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y v 0 1 ．3 3N o ．1 J a n ．2 0 0 4 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 4 0 10 0 1 50 4 鄂尔多斯分地西缘延安组层序地层划分 王超勇，郭英海，姜波，沈玉林 中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 摘要利用层序地层学基本原理，对小 准 层序进行了重新定义，它既可以是向上变浅的层序， 也可以是向上变深的层序；根据构造作用面、煤层或煤组具有的等时性，对鄂尔多斯地盆地西缘 侏罗纪延安组进行了层序地层研究，划分为2 1 个小层序，5 个小层序组，组成了三个体系域f 初 始充填体系域主要由辫状河沉积体系组成，超覆充填体系域由曲流河一三角洲一浅湖沉积体系 组成，退覆充填体系域由曲流河一三角洲沉积体系组成．表明它是一个完整的三级层序，经历了 盆地形成、发展、萎缩的过程． 关键词；鄂尔多斯；体罗纪；延安组；层序地层；小层序 中图分类号P6 1 8 ．1 1文献标识码A S e q u e n c eS t r a t i g r a p h i cD i v i s i o no fJ u r a s s i cY a n a n F o r m a t i o ni nW e s tO r d o sB a s i n W A N GC h a o y o n g ，G U OY i n g h a i ，J I A N G1 3 0 ，S H E NY u l i n S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dG e o s c i e n e e ，C U M T ，X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a r a s e q u e n c ei sr e d e f i n e db yt h ep r i n c i p l eo fs e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n di t i se i t h e ra u p w a r d ss h a l l o w i n gs e q u e n c eo ru p w a r d sd e e p e n i n gs e q u e n c e ．A c c o r d i n gt ot h ei a o c h r o n i s mo f t e c t o n i cs u r f a c e ，ac o a l b e da n dc o a l b e dg r o u p ，t h eY a n a nF o r m a t i o ni nJ u r a s s i ca tt h ew e s tO r d o s B a s i ni ss u b d i v i d e di n t o2 1p a r a s e q u e n c e s ，5p a r a s e q u e n c eg r o u p s ，a n d3s y s t e mt r a c t s ．T h e p r i m a r yf i l l i n gs y s t e mt r a c t sc o n s i s t sm a i n l yo fb r a i dr i v e rs e d i m e n t a r ys y s t e m ；T h eo v e r l a pf i l l i n g s y s t e mt r a c tc o n s i s t so fm e a n d e r i n g d e k a l a c u s t r i n es e d i m e n t a r ys y s t e m s ；A n dt h eo f f l a pf i l l i n g s y s t e mt r a c tc o n s i s t so fm e a n d e r i n g d e l t as e d i m e n t a r ys y s t e m ．I ti n d i c a t e s t h a tt h eY a n a n F o r m a t i o ni saw h o l et h i r do r d e rs e q u e n c ea n dh a su n d e r g o n et h eI o r m a t i o n ，d e v e l o p m e n t ，a t r o p h y o ft h eb a s i n ． K e yw o r d s ；O r d o s ；J u a r s s i c ；Y a n a nF o r m a t i o n } s e q u e n c es t r a t i g r a p h y ；p a r a s e q u e n c e 经典的层序地层学认为，全球海平面升降是层 序演化的主要驱动机制，但典型陆相盆地与全球海 平面变化没有多大的直接关系，海 湖 平面变化居 次要地位，气候、构造、沉积物供给及与之有关的基 准面变化则成为主要因素，构造在陆相盆地中起着 重要作用[ 1 ] ．而鄂尔多斯分地西缘层序地层学是将 层序地层学理论应用于构造活动区盆地的一个特 例，即通过研究陆相盆地不同级别的地层层序、旋 回及其成因来研究、揭示构造活动、沉积作用和湖 海 平面之间的内在联系． 在陆相盆地中，对于层序划分有着各种不同意 见，分歧之一是层序划分的级别不统一，层序 “S e q u e n c e ”是以不整合及其相对应的整合面为边 界的一种成因单元．层序的划分方法已被证明有着 重要意义，W e i m e r 口3 指出不整合是层序地层研究 关键，离开不整合，层序地层分析与常规地层和沉 收稿日期l2 0 0 3 0 4 2 2 作者简介。王超勇 1 9 6 6 ． ，胃，江苏省邳州市人．工学博士，中国矿业大学资源学院博士后流动站，从事祝积学和古油气盆地方面的研 究． 万方数据 中国矿业大学学报 第3 3 卷 积环境分析没有根本区别．三级层序 通常称为层 序 普遍认为是以不整合面为主要标志性界面．对 于四级层序和五级层序 小层序组或小层序 界面 特征和界面等时性识别就存在一定难度；因此，四 级层序和五级层序划分分歧较大．M i t c h u m n l 在 V a i l 1 9 7 7 和V a nW a g o n e r 1 9 8 8 等人工作基础 上，进一步总结了高频地层的层序地层特征，在高 频层序中，小层序大致相当与M i a l l [ 4 1 的第四级和 第五级含煤地层旋回．这些小层序以一定方式叠加 而构成小层序组．小层序组叠置型式则决定体系域 类型． 第二意见分歧是V a i l 在被动大陆边缘建立的 层序地层学中认为小层序是向上变浅的序列常 见口] ．而陆相地层中的小层序向上变深的序列更常 见，如图1 中可见到C r o s s 所阐明的基准面上升半 旋回和下降旋回 系 龃 自然伽玛 视电 五缎层序四级层序 三缓层序 阻奉小屡序 ，j 、层序蛆遥常称屉序 直朔 目 退 ；} ； 2 1 小层 疆 X 序组 竞 L o ； 2 0 填 ≠i ／1 9 ＼ 森 体 ，7 1 r ＼ 秉 徕 ≥} i 1 7 域 ，一1 r ＼ 舍＼ 超 ≥； ，1 4 ＼ 疆 延 毒；i ＼l } 7 充 1 7 ＼ 填 t1 1 I 体 罗安 { ；一 、＼l U ， 念 秉 ／9 ＼ 域 姐 童；蓄 ＼8 ／ 、＼Z ／ 禹 意 | ／N 姐． 2 之，三 { ／- 4 ＼ 庶 韧始 f i { 3 充填 2 体幕 j 甬 域 三叠辱睡蛐 圉1 布l 井痔地层综合柱状图 F i g ．1 C o l u m no fs e q u e n c e 第三意见分歧是对于体系域的三分或四分不 统一．体系域的命名也有不同意见．如S h a n l e y 1 9 9 4 在体系域中采用低位体系域，湖进体系域和 高位体系域．李思田[ 6 1 建议使用低水位体系域，湖 泊扩展体系域和湖泊萎缩体系域．顾家裕0 1 则采用 湖进，湖平和湖退体系域．刘招君口3 通过中国东北 地区新生代湖相层序地层学研究成果采用了四分 的方案，它们是低位体系域，水进体系域，高位体系 域和水退体系域．所以，陆相沉积盆地的层序地层 划分方法，还要根据盆地实际状况，从满足生产，科 研和易于应用等方面考虑进行划分；特别是以河流 作用为主要的沉积盆地中，层序划分和界面更难以 掌握，本文试图以鄂尔多斯盆地西缘侏罗纪延安组 为例来研究含煤岩系层序地层，以供商榷． 1层序边界的识别和层序划分 在该盆地西缘，富县组大部分缺失，极少钻孔 可看到富县组沉积，延安组岩系直接覆盖在三叠纪 之上，含煤沉积旋回清楚．延安组沉积经历了盆地 形成、发展、萎缩的过程，即李思田认为，延安组存 在三分性，鄂尔多斯盆地西缘侏罗纪延安组同样也 存在明显的三分性．在含煤岩系中研究和划分层序 有它的独到优势，即区域性的煤层可作为等时界 面；一些盆地中存在区域性的碎屑沉积体系废弃界 面，这时期与主要的稳定煤层和煤层组的形成相吻 合．因此在进行陆相盆地小层序 或组 的划分时， 可把这种区域性碎屑体系的废弃界面与区域性湖 泊扩展界面相结合起来作用，为进行更详细地研究 提供了可能． 我们知道，V a i l 的经典地层学认为小层序是 以水泛面为边界，成因上有联系的一套岩石序列， 它是向上变浅的层序，小层序组是由小层序以一定 方式叠加而成．但是陆相含煤岩系五级层序地层 小层序 ，向上变深的序列也很常见．为了解决 V a i l 小层序概念与本文小层序中的矛盾，结合 C r o s s 基准面上升半旋回和下降半旋回的概念；把 小层序的概念重新定义，扩大了它的内容，使得它 应用更加广泛；本文认为，小层序是以水泛面或可 以对比的面为边界，成因上有联系的一个相对整合 的地层序列，它是向上变浅的层序；也可以是以侵 蚀面或可以对比的面为边界，成因上有联系的一个 相对整合的地层序列，向上变深的层序，图1 是利 用这个概念分析事例．在布1 井中可以划分为2 1 个小层序，五个小层序组．其中有9 向上变深的小 层序，4 向上变浅的小层序1 8 个水体相对稳定的小 层序．可见水体向上变深的小层序占优势．反映了 沉积基准面以缓慢的速度上升，却以快速下降，说 明了鄂尔多斯盆地西缘的构造运动主要以快速上 升和缓慢下降的节律运动． 层序划分的关键是等时界面，延安组的三级上 下界面为区域性构造作用面，四级层序的底界面为 侵蚀面或对应整合面，其上界面为区域性的煤层或 煤层顶板泥岩，全区范围可以准确地对比 图2 ． 万方数据 第1 期 王超勇等鄂尔多斯分地西缘延安组层序地层划分 图2 延安组层序地层充填样式和体系域的划分示意图 F i g ，2 F i l lm o d e la n dd i v i s i o no fs y s t e m st T a C t i nY a D S DF o r m a t i o n 2 体系域的划分 对于延安组三级层序体系域命名也出现了多 个方案，金高峰嘲建议采用初始充填体系域，超覆 充填体系域，退覆充填体系域，它与夏文臣“”所划 分的盆地充填序列相对应．鄂尔多斯盆地侏罗纪延 安组层序地层分级特征以及术语命名见表1 裹1 层序地层分级以及术语命名 T a b l e1D i v i s i o na n dt e r m i n o l o g yo f s e q u e n c es t r a t i g r a p h y 2 ．1 初始充填体系域 小层序组1 在整个鄂尔多斯盆地内，发育了一套分布广泛 的砂岩，横向上可延续几十公里，习惯称为“宝塔 砂岩”，呈辫状河沉积体系，在盆地西部的“宝塔砂 岩”，分布也很广泛，如碎石井一马家滩一带，在横 向上可以延续几十公里，垂向叠加厚度5 0m 以上 见图2 ；在盆地南部，可能为较孤立的河流，横向 上连续性差一点，如剖1 2 井，该体系域主要由含粒 粗砂岩组成，附近西8 井很快变为泥岩或煤层，河 间洼地范围较广阔，而河道砂体分布很局限，并呈 现曲流河的特点．低位体系域的煤层和砂体二者呈 负相关性 图3 ，反映了河流沉积体系的特点． 图3 第一小层序组岩相分布与煤层的关系 F i g ．3 R e l a t i o nb e t w e e ns a n db o d ya n d c o a ls e a m si nt h ef i r s tp a r a s e q u e n c e 在测井曲线上，该体系域以低自然伽玛值，高 视电阻率为特征． 2 ．2 超覆充填体系域 d x 层序组2 ，3 它由小层序组2 ，3 组成 图2 ，该体系域在盆 地不同部位由不同的沉积体系配置．在盆地西南缘 华亭、盆地北缘碎石井和红参7 井一带，小层序组 底边界为侵蚀面，下部主要为含砾粗砂岩、粗砂岩， 向上过渡为泥岩或煤层，由向上变深的小层序组成 图1 ，主要为曲流河沉积体系．盆地中部小层序 和小层序组以向上变浅序列为主，主要为粉砂岩和 泥岩，为三角洲沉积体系和浅湖沉积体系．在三角 洲平原上，煤层和砂体二者是正相关性 图4 ． 总的来讲，该体系域砂体比下伏体系域砂体厚 度小，一般在十米以内，多是透镜状，煤层厚度变化 较大，连续性较差．在测井曲向线上呈现为高自然 伽玛值，低视电阻率为特征．表现为“细脖子”． 万方数据 中国矿业大学学报第3 3 卷 8 6 2 01 8 6 6 018 7 0 018 7 4 0 图4 第- d , 层序维岩相分布与煤层的关系 F i g ．4 R e l a t i o nb e t w e e ns a n db o d ya n d c o a ls e B m si nt h et h i r dp a r a s e q u e n c e 2 ．3 退覆充j 1 1 1 5 系域 小层序组4 ，5 它由小层序组4 ，5 组成 图2 ，在盆地西北部 以厚度较大砂岩为特征，在小层序组和小层序的底 部为含砾砂岩或粗砂岩，以加积的小层序组为主． 砂体分布仍受到限制，星条带状展布；河道对下伏 地层具冲刷作用；总体呈曲流河沉积的特点．中部 的湖泊沉积体系比超覆体系域的湖泊范围明显缩 小；而且湖泊向南偏移．该体系域，在测井曲线上呈 现为低自然伽玛值，高视电阻率的特征． 通过以上分析可以看出延安组三级层序在垂 向上呈明显的三分性，四级层序也具有周期性．平 面上分为南、北区和中间过渡区，南、北区是砂体和 煤层发育的区域．煤层分布和砂体分布具有很好的 相关性，可以很好地区分河流沉积体系、三角湘沉 积体系和湖泊沉积体系．东西方向上，沉积厚度西 部在3 8 0 ～4 0 0r f l 左右，东部前隆区2 0 0 ～2 2 0m 左右．呈西厚东薄不对称结构． 3 结论 1 对小层序的概念进行了重新的定义，在鄂 尔多斯盆地西缘小层序是以水泛面为边界，成因上 有联系的一套岩石序列，它是向上变浅的层序；也 可以是以侵蚀面为边界，成因上有联系的一套岩石 序列，向上变深的层序． 2 延安组可以划分为2 1 个小层序，5 个小层 序组，组成了三个体系域，它们是初始充填体系 域，超覆充填体系域，退覆充填体系域；结果表明它 是一个完整的三级层序． 3 盆地层序发育．以向上变深的小层序和小 层序组为主要特征，反映了构造运动呈现快速上升 和缓慢下降的节律运动． 4 以小层序组为基本单位编制图件，可以进 行较精确的煤层和油气储层预测． 参考文献 [ 1 ] 李思田，李祯，林畅松，等．含煤盆地层序地层分析的 几个基本问题[ J ] ．煤田地质与勘探，1 9 9 3 ，4 2 1 1 9 ． [ 2 ] W e i m e rRJ ．D e v e l o p m e n t si ns e q u e n c es t r a t i g r a p h y F o r e l a n da n de r a t o n i cb a s i n p r e s i d e n t i a la d d r e s s [ J ] ． A A P G ，B u l l ，1 9 9 2 ，7 6 7 9 6 5 9 8 2 ． [ 3 ] 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