矿物岩石J.pdf

卷 Vo l u m e 2 1 ， 期 Nu mb e r 3 ， 总 T o t a 1 8 5 页 P a g e s 1 1 4 1 2 3 ， 2 0 o 1 ． 9 ． S e p t ． 2 0 0 1 矿 物 岩 石 J MI NE R AL P E TR OL 鄂尔多斯地 区晚古 生代 陆相 沉积层序地层 学研究 侯 中健， 陈洪德 ， 田景春， 刘文均， 张锦泉 成都理 工 学 院沉积地质研 究所 ， “ 油气藏地 质及 开发 工程” 国家重点 实验 室 ， 四川 成都6 1 0 0 5 9 【 摘要】 部 水多斯盘地 区晚 古生代 陆相 沉积 占据 了较 长的时期 ， 基 于现 代沉积 擘理{ } 和 屠序地层 学思想， 本文从部 尔多斯地 区晚 古生代沉积 盆地 的沉积特点 出发 ， 建立一套 比 较切告 实际的屡序 地层 划分方案 ， 研 究 了谊 区晚 古生代 陆相沉积屡 序地层 学， 比较客 观地 反 映 了盘地沉积作 用和构造演化历史。 【 美譬词 】 屡序地层学； 陆相沉积 ； 部 尔多斯地区 ； 二叠j 靠； 睫古生代 中围分类号 T El 2 1 ． 3 4 文 献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 --6 8 7 2 2 0 0 1 o 3 一O l 】 4 1 O 鄂尔多斯地区晚古代沉积盆地主要充填晚石炭 世一二叠纪地层 ， 其中 自早二叠世山西期开始为陆 相湖盆沉积 ， 山西期为近海湖盆环境 ， 石盒子期和石 千峰期是 内陆盆地环境。将层序地层学的理论和方 法运用于鄂尔多斯全区晚古代陆相盆地分析 ， 有助 于更加精确地进行沉积物分层 、 对比， 对于客观地了 解沉积相展布规律等基础地质问题具有了理论和现 实意义。 1 陆相层序地 层学分析 的理论基 础 层序地层学的理论和概念模型首先是建立在被 动大陆边缘 的海相地层 中 ] ， 是我们进行层序地层 学研究的基础。如何将层序地层学的理论和方法运 用于陆相 盆地沉积 物的研究 问题 ， 近年来 大量研 究 表 明， 陆相盆地中沉积物 的形成 ， 虽然没有与 全球体系的海水相联， 但仍然形成于一定范 围盆地 的沉积介质中， 仍然受到构造运动、 沉积物供给和气 候条件的影响， 仍具有成层性和旋回性 ， 并在一定的 时间问隔和空间范围内形成有序沉积 。 因此， 层序地 层学的一些基本理论原则 ， 对于陆相地层仍 然是适 用的， 但在具体应用中应根据海相和陆相盆地及其 沉积物的不同特点 ， 灵活地加以应用 具体说来 ， 陆 相盆地与大陆边缘盆地的主要差别在于 ①陆相盆 地主要受控于构造因素 ， 而且在沉积盆地 内部， 构造 收稿 日期 { 2 0 0 1 0 5 3 0 作者筒介 侯中健男3 5岁 硕士讲师 在职博士生 岩石学专业研究方 向 沉积学及构造地质学 维普资讯 第 z I 卷第 3 期 侯中健等 鄂尔多斯地 区晚古生代陆相沉积层 序地层学研究 分区明显， 并直接表现为沉降分异的较大变化 ； ②陆 相盆地与海水不相连接 ． 因此与全球海平面升降变 化 的关 系不密切 ， 但也受到局部水平面升降的影 响 例如湖平面， 而后者更多的受到构造因素和气候 因 素的控制； ⑧陆相盆地以碎屑沉积为主， 具有物源区 近、 堆积速度快的特点 ， 沉积物中具突发性事件沉积 所 占比例较大 ， 特别是气候因素对沉积物供给 的影 响更为明显 ； ④陆相盆地常常具有多物源、 多沉积 中 心、 水域面积小而变化大的特点， 因之沉积相变大、 相带狭窄、 沉积间断多、 沉积体系类型较之大陆边缘 盆地更为丰富复杂多样 。 以上特点， 增加 了陆相盆地层序地层研究的难 度 ， 同时也决定了陆相盆地层序地层不能完全机械 的套用海相层序地层的名词和概念系统。必须建立 与陆相地层特点相一致 的原则和方法。在陆相地层 中， 近年来我国研究较 多并积累相 当经验的是湖相 沉积或湖泊一三角 洲相沉 积 ” ‘ ， 涉及 范围包 括 北方地区的许多中新生代含油气盆地． 其 中也包括 鄂尔多斯的晚古生代地层在 内． 由此看来， 在层序地 层理论原则指导下 ， 从鄂尔多斯盆地晚古生代沉积 盆地 的沉积特点 出发， 建立一套 比较切合实际的层 序地层划分方案 和概念模型， 是十分必要和有意义 的 。 2 鄂 尔多斯地 区晚古代 陆相沉积 层序地层划分 2 ， 1 哪尔 多斯地 区陆相 沉积 层序地 层划 分的思路 关 于陆相沉积层序 的划分 ， 目前的研究尚不成 熟 ， 一般认为以海相为主的层序地层划分原则 ， 同样 应适用于陆相地层 ， 但具体的划分方案至今尚无统 一 意见 。 我们认为， 由于鄂尔多斯陆内盆地的演化过 程 中， 冲积一 三角洲沉积体 系始终 占有 重要地位 ， 进 积、 退 积和加积作用 ， 始终控 制着盐地充 填物 的发 育 ， 并因此形成普遍存在 的不同类型和规模的旋 回 性沉积即沉积层序 但是在盆地的不 同位置上 ， 它们 的组成关系是有所不 同的， 通常在三角洲 的前缘部 分， 地层层序发育最为齐全 ， 组合最 为复杂， 而在湖 盆 中心 以及三 角洲 平原上 ， 层 序组成 相对较 为 简单 。 概括起来有以下类型 ① 在三角洲前缘位置相对稳 定 ， 但经常出现朵体迁移和废弃的情况下， 常常由进 积一 退积一 进积体 系域组成最完整的陆相沉积层序 ， 它们的顶底面普遍有侵蚀间断面存在 ， 而内部体系 域 之间 以整 一 的岩性 突 变或 渐变 关 系 为 主 ， 其 中进 积体系域通常由水上或水下分流河道组成 ， 而遇积 体系域则可能为分流问湾或湖相沉积 ， 并可见凝缩 期的相对深水沉积物出现 图 l a ； ② 在迅速前进或 后退的前缘部份， 层序结构仅有下部的进积体系域 和上部 的退积体系域 ， 层序顶底部通常有清楚的岩 性突变界面或侵蚀面 ， 整 个层序具有上细下粗的二 元结构特点， 或仅有进积体系域组成下粗上细的剖 面结 构 图 1 b ， c 。在 湖 平 面快 速上 升 的情 况 下 ， 三 角洲平原 内部也可能 出现这类层序； ③在三角洲平 原上， 最经常 出现的层序类型是 由一个或多个进积 砂体和加积成 因的泥沼相组成 的二元结构， 底面通 常有侵蚀 面存在 图 l d ， 这类层序是陆相沉积中的 特殊类型 ， 虽然也具有向上变细 的二元结构特点 ， 但 与第二类型层序的重要 区别在于， 前者是在相对封 闭的洪积平原或沼泽中形成的 ， 从某种意义上说它 们与湖平面升降是没有直接的水动力联 系的． 而后 者是湖平面升降的直接产物 ， 即湖平面上升的产物 。 因此， 在实际工作中准确的区分它们是十分重要的； ④在湖盆或湖湾中， 可以根据远砂坝的存在 而出现 简单 的进积或退积旋回 图 1 e ， f ； ⑤在三角洲平原 的分流河道之问，可能出现完全 由加积作用形成的 泥岩层夹煤层 ， 其问也无沉积间断面存在， 层序的划 皿 原 沼 泽 追 积 a b c d e f 图 1 陆相 三 角洲 湖 泊沉积 体 系 的层序 组合 类 型 Fi g ． 1 S e q u e n c e c o mb i n a t i o n p a t t e r n s --d e l t a＆ l a k e d e p o s i t i o r ml s y s t e ms 进积 分流河道 [ I 目 浅湖 维普资讯 矿 蛔 岩 石 表 1 鄂尔多斯盆地二叠 系多重地层划分对 比 T a b l e l Co r r e l a t i o n 0 f m u l t i p i e s t r a t i g r a p h i d i v i s i o n i ⅡOr d o s Ba s i n d u r i n g P e r mi a n S t a g e 年代地层 岩石地层 层序地层 沉积盆地演化 油 田分层 晋中标 层序 准二级 沉积 组 层 志岩层 层序 体系 盆地演化 长 峰 泥灰岩 S P 3 S I I 兴 峰 钙质结棱 S P z S j 上 阶 石 S P a S 2 萎缩 L _ _ _ 一 千 峰3 S P】 S I L S S v 叠 吴 睦 S P S 2 { R 扩展 统 家 组 ． 垂 S P S l 月 充填 I 坪 S Pa S 2 阶 峰 K8 砂岩 S P3 S 5 自 内陆 ___ 期盆 萎缩 扩展 充填 j 一 茅 盒l 硅质岩 S P 2 S h l E 扩展 一 口 盒 2 S P 2 S h 2 S S Ⅳ 由 阶 石 盒 S P 2 S h ___ 盒 盒{ K6 砂 岩 S P s h 叠 子 盒j 桃花泥岩 S P z X 5 叠 栖 组 盒5 S P 2 X 6 统 霞 盍 S P 2 X7 S SⅢ 、 阶 盘R 骆驼脖 S P z XB 充填 系 ___ 盒 9 子 砂 岩 S P 2 X 隆 山 山． S P l S l】 林 西 S P ⋯ S 2 扩展 阶 组 山2 S P S S SI 近悔 充填 湖盐 下 _ _ 北岔沟砂岩 S P 1 S 卜2 叠 太1 东大窑灰岩 统 紫 太 七里沟砂岩 S P⋯ t l 裂陷 梧 原 S P 】 t j 一 S S I 闻 坪 【 掰 闭 l 阶 组 斜道灰岩 S P 1 t { 一 L 坳陷 太2 毛儿沟燕岩 S P L t 一 2 障壁岛体系 盆地 庙 淘 燕 岩 分完全依赖于相邻地区 钻孔 的地层对 比。陆相地 层中， 暴露 问断面 如根土岩层 ， 各种冲刷面也很发 育 ， 它们可以是层序界面 ， 也可以是准层序 界面， 在 划分层序时， 应从沉积体系的总体演化特征上加以 识别 ， 注意不同三角洲体系之间的差别 ， 以及河道的 不同发育阶段 垂向侵蚀和侧向侵蚀 的差别 。对于 太原期的浅水三角洲侵潮坪环境的层序划分 ， 在 一 般情况下 ， 应分别独立划分 ， 交互成层时一般三角 洲沉积应相当于海相层序的高位体系域。 2 ． 2 层序地 层格 架 根据上述沉积层 序划分和组合关系， 可将鄂尔 多斯盆地晚古生代 陆相沉积地层， 从山西组到石千 峰组 ， 划分为 2 1个层序 ， 分别组成 4个准二级层序 表 1 ， 这些 准二级 层 序和地 层组 或 亚组完 全 一致 ， 而三级层序则和地 层组中的岩性段基本一致 ， 层序 界面和地层界线有 的相同或稍有变化， 这样的划 分 是多重地层划分方案允许的 此外还按其旋回特点 ， 进一步将太原组 的两个岩性段划分为 4个层序 ， 山 西组 的两 个岩性段划 分为 4个 层序 ， 石千 峰组 的 峰 、 峰 、 峰 ， 分别划为 2个层序 ， 而对本溪组底部铝 土页岩或铁矿层 ， 由于它是穿时的风化残积层， 未独 立划分而合并于 S C b 底部。现有 的地层划分方案 中在组 以下单位仍属岩石地层单元 ， 因此以上的划 分出现层序地层和岩石地层的基本一致 ， 是台乎实 际的， 而且将更加精细 的反应沉积作用特征 以及与 盆地演化的关系。关于层序代号， 为使用方便起见 ， 在原有地层代号前 ， 增加字母 S S e q u e n c e 以示区 别 。研究工作还表明了该层序划分方案可在全盆地 的露头剖面和钻井剖面问进行 良好的对比 “ ] 。 3 晚古代 陆相沉积层序层序地层 特征 3 ． 1 山西 期层序 地层 特征 早 二 叠 世 山西期 沉 积 ， 在全 盆 地 范 围 已进人 以 陆相沉积为主的沉积阶段 ， 白北而南 由冲积扇一 河流 一 三角洲一 湖盆沉积体系充填， 盆地中北部 的三个近 南北向分布的三角洲体 系的轮廊基本奠定， 南部沉 积 区继续向南扩大 ， 除东南隅的近海湖泊外， 已开始 出现 由南而北的小 规模 的三 角洲体系注盆地 中 来 。 整个山西组． 主要由河流相三角洲平原分流河道 相的砂岩、 平原沼泽相泥 岩、 煤层， 以及浅湖相的粉 砂岩、 泥岩等组成 ， 由于湖平面升降和陆源物质的注 入， 出现 4欢较明显地旋回组台 ， 组成 4个不同类型 的地层层序 图 2 和一个准二级层序 S SⅡ ， 其中 山 和山z 各包括两个层序 。 山西期的准二级层序明显地受到湖平面升降控 制 ， 并与盆地的构造演化密切有关 ， 山 的层序由三 角洲相的进积和加积作用组成 ， 富含煤层。 其底界与 太原组之间有风化层存在， 并伏 于不同的岩性层之 维普资讯 第 2 l卷第 3期 侯 中健 等 鄂尔多斯地区晚古生代 陆柑沉积层序地层学研究 上， 山 的环境有较大变化 ， 北缘仍保 留三角洲的进 积一 加 积作 用 所 组成 的两个 层 序 ， 盆 地 中 南部 ， 由于 湖平面的升降 ， 出现由浅湖相与三角洲前缘相形成 的进积组台或三角洲平原 与浅湖相组 成的进积一 退 积组合 ， 使整个二级层序具有进积一 退 积一 进积的完 整旋团特征 S P S 为最太湖侵期产物 而接近南缘 部份 ， 则仅由进积的平原相和退积的浅湖相组成 。 各 层序的界面大多为冲刷一 侵蚀面或整一界面。 3 ． 1 、 1 S P S 该层 序 主要 有两种 类 型 ． 即三 角洲 平原河道砂岩与泥岩煤层组成的进积一 加 积层序 ， 及全 部 由泥岩 及 煤层 组成 的 加 积层 序 ， 由多个 准 层 序叠台而成 ， 厚度较稳定 ， 它们与太原组 的接触界 面 ， 在盆 地西缘 的呼鲁斯太 剖 面上 ， 底部 砂 岩与下伏 层之间有 2 0 c m～3 0 c m 的灰白色风化粘土层存在 ， 乌达剖面上， 界面上有明显的风化褐铁矿浸染现象 ， 并见轻微 的起伏面， 在井下 ， 不同地区界面上下的岩 性变化也很大 ． 有的地方可以见到山西组砂岩与太 原组灰岩直接接触如陕 2 3 、 陕 1 4 0 、 1 4 7 、 5 6井等． 当 然在由泥岩组成的层序底界 ， 它们间的界 面已很难 观察到了。 因此 ， 山西组与太原组之间可能有短期的 风化间断存在 。其界 面性质也因此具有风化侵蚀成 固， 盆地北缘及南缘山西组直接超覆于奥陶系之上， 并有 风化的 铝土 页岩存 在 。 3 ． 1 ． 2 S P S 一 相 当于 山 上部地 层 ， 主 要 由三 角 洲平原相的进积一 加积沉积物组成 ， 但在中北部 的几 个三角洲系之间或分流河道之间 ， 常出现若干由泥 岩及煤层组成的多个准层序， 缺少进积砂体。 而在三 角洲前缘部份 ， 出现由分流间湾式水下分流河道至 三角洲平原煤层组成 的进积层序 。 总的说来， 它们 的 层序结构特征， 与 S P S 相 似， 但进积砂体的厚 度 规模远小于早期 ． 底界 面以岩性突变为主， 缺少明显 的冲刷 、 侵蚀特征 ， 而加积期 的煤层较普遍存在， 已 成 为划分地 层 的重要标 志 。 3 、 1 ． 3 S P S 一 相当于山 下部层序 ， 在盆地 中南 部主要由水下分流河道砂岩和浅湖相砂泥岩组成的 进积一 退积组台 ， 或者 为水上分 流河 道一 水下分 流河 道 组 成 的退积 组 合 ， 因此 剖 面结 构 具 有 向上 变 细变 深变薄的特点 ， 而其层序界面也常是岩性界面或整 一 的界面， 多数情况下缺少三角洲平原相的煤层 ， 也 缺少明显的冲刷剥蚀界面。但在盆地北部层序为冲 积 扇 相组 成 ， 厚 度 大 的砂 砾 岩层 组 成 向 上变 薄变 细 的进积层序， 其底界面也有 明显的冲刷界面存在。 盆 地不同位置上 的不同层序结构特点， 反映了湖平面 升降和盆地构造沉降间的复合关系。 l 2 陕l 5 8 陕1 6 8 陕l 3 1 臣6 陕5 6 鞋 2 3 成 S P 1 S L ‘ ＼ 咖 ． 一f 3 3 ∞ 一 一 J 一 l I 彗 l 3 6 5 0 ‘ - - 一 5 o0 。 3 0 5 0 ， T 一 ＼ I 『 ／ 、 、 、 三 ，／ 面 ， ，， 一 l 300 ‘ 』 一 I ／ 磬 、 ， ／ ， 垂 BI I 一 - 一 ～～ ～～ C o o 。 -J ／， 、 莩 一 ‘ I ／ ， _ _J - L 互 j I 一 、 ／ ， ，- ～ ～ ～～。 ⋯I／ I I ／ 一 _ _ ， 玉 3 3 5 0 ． I _ ]／ j ／ 三 一 ] 0 { 1 0 奇 ，， 千 享／ 一 I ／ ／ 二 上、 、 一／ 、 ＼ ／ f 、 、 ／ 、3 7 50 一 L 一 l ／ ＼ b 一 S P 1 S 1 ＼ 盛／ 一 一 一 3 4 0 0 。 _ 』 I ／ 、 s P 】 ] S P l 岛 ＼ IP， 困 2 山西期 层序 地层 剖面 Fi g ． 2 S e q u e n c e d i v i s i o n a n d c o r r e l a tio n o f S h a n x [ s t a g e i n t h e s t u d i e d a r e a 维普资讯 矿 钩 岩 石 3 ． 1 ． 4 S P - S 相 当于 山 上部层 序 ， 有 三种 岩 性 组合 ①以浅湖相 泥岩为主． 夹薄层砂岩 ， 组成单一 的向上变浅的进积层序 ； ②下部湖相砂泥岩 ． 水下分 流河道细砂岩及三角洲平原砂岩组成的进积层 序； ③由分流河道砂岩及泥岩组成的进积一 加积层序 ， 它 们的层序界面在大 多数情况是整 一的， 步数出现冲 蚀现象 ， 盆地北缘的部分地区． 也见有冲积扇外扇组 成的进积层序， 总之， 在 山西组晚期的不同类型的进 积组合 ， 表明在山西期未出现过一 次普遍 的相对湖 平面下降过程。 3 ． 2早 石盒子 期层序 地层 特征 早石盒子期是盆地中三角洲 湖泊相发育最为 完整 的时期 ， 北缘陆源供 给区所形成的多个三角洲 系以及南缘的若干小型三角洲， 基本定型， 并在蒲县 一 延安 一环县一线形成南北一 三角洲 系之间的浅湖 区。 湖平面的升降活动以及南北缘的构造变化活动． 控制 了全盆地沉积相的展布和层序 旋 回 地层特 征， 总的特征是构成一个较完整的湖平面升降所造 成 的不对称的准二级层序 旋回 S SⅡ 和 5个 三 级层序 旋 回 图 3 。 准二级层序的垂向特点 ， 在早 期 盒。 、 盒 以典型的进积一 加积作用为主， 形成厚大 的平原河道砂体 的多次叠 合出现 ， 组成三级层序的 进积体系域 ， 而后 由依次 出现的厚度较小的天然堤 粉砂岩和洪泛平原泥岩 等组成加积体 系域， 每一层 序间的界面 多具明显 的冲蚀特征， 砂岩 底部普遍有 厚度不等的砂砾岩存在 ， 准二级层序的中部 即相当 于盒 、 盒 ， 大多数层序为进积一 退积组合 ， 由水下分 流河道砂层及浅湖相的粉砂岩 、 泥岩薄层组成 ， 有的 全部由远砂坝及湖相的细粉砂岩及泥岩粉砂质泥岩 等组成 ， 代表 了晟大湖平面上升期的产物， 而到晚 期 ． 出现三种层序结构 即湖相泥岩到向上变浅的三 角洲前缘砂 ； 分流河道砂体与洪泛平原泥岩 ． 以及湖 相的泥岩 、 粉砂岩组成 向上变浅序列 ， 即主要 由进积 的或进积一 加积体 系域 组成 ， 反映 了准二级旋 回晚 期 ， 由于湖平面相对下降所造成的河流回春现象。 在 平面上， 盆地北缘 的层序 多由进积一 加积组合 如壕 米疙瘩 ． 退积组合很少。 盆地中北部， 准二级层序中 部的退积组合清楚， 近南北 向分布 的三角洲体系平 行发育 ， 它们 间的西部分界大致在中央隆起位置， 而 东部分界约在麒参 1 井附近 ． 在这些分界位置 ， 砂体 很少， 厚度较薄， 湖湾相粉砂岩及泥岩为主， 层序 划分较困难， 层序间也缺少 明显清晰的界面， 盆地南 北三角洲的分界大致在延安环县一线． 沿线 的砂体 也是很少很薄的， 多为水下分流河道或远砂坝的薄 层细砂． 仅盒。 底 部有较好砂层存在． 从盒 开始已 为浅湖相 占主导地位 ． 层序结构也变为加积一退积 或退积组合了。 这些特征表 明， 这个时期沉积物源区 的主体仍然是以北缘为主， 构造上升也是持续进行 的 ， 最大湖泛尚未达盆地北缘 特别是东北缘 ． 而南 缘陆源供给所形成的三角洲 ， 仍属从属地位。 3 ． 2 ． 1 S P X 。 为下石盒子组底部层 序． 具典型的 二元结构特点。层序下部主要 由水上分流河道砂岩 组成进积体系域 ， 向上砂层变薄变细 ， 顶部多由分流 河道间洪泛平面的粉砂岩或泥岩组成 ， 属加积体系 域 ， 其底界 面普遍有冲刷面或底侵蚀面存在， 凸凹不 平 ， 砂岩底部具滞流砂石层。在盆地北缘， 它们由冲 积相组成的进积或进积一 加积型层序 ， 盆地南部， 底 部进积砂层变薄， 有 的地方可能已有退积作用产生 的浅湖相粉砂岩出现 黄深 l 井 、 l l 2井 。 3 ． 2 ． 2 S P 。 X 相 当于盒 段 ， 特征与 S P X 。 相似 ， 普遍厚度较大 ， 仍 以进 积一 加积型层序 为主 ， 但常出 现两个以上的进积 加积组合 ， 层序底界 面较清楚 ， 为冲蚀 间断面， 但在盆地南缘 的部分地 区 包括陕 1 】 2 、 黄深 l 井、 淳探 1井、 旬探 l 井等 ， 层序结构为 进积一 退积组合． 底部砂层很 少很薄 ． 为水下分流河 道或远砂坝薄砂体 ， 中上部均为湖相沉积 ， 层序底界 面也变 为整一 的岩 性界 面 了。 3 ． 2 ． 3 S P X 相 当于盒 段， 但底界不完全一致 ． 太部分地区为进积一 退积型层序， 底部有薄层 的水下 分流河道或河 口坝砂体， 向上的浅湖相泥岩、 粉砂质 泥岩夹薄层细砂岩 ， 粉砂岩 ， 属湖平面上升所导致的 退积层序组 ． 层序底界面一般不具冲刷界面． 多为整 一 的岩性突变面 。 湖湾区的界面大都是连续的， 在盆 地北缘下部进积砂体加厚 ． 甚至仍继续保 留进积体 系域 ， 而缺乏浅湖相沉积 如壕米疙瘩 。 3 ． 2 ． 4 S P X 相 当于盒 段 ， 底界不完全一致 ， 层 序特征与 S P X 相似． 为进积一 退 积组合 ． 主要 由浅 湖相沉积， 底部出现水下分流河道砂层， 但部分地区 砂层 出现于层序 的上部 ， 为河 口坝砂体或三角洲前 缘砂体 ， 使整个剖面具有进积特点。 层序界面大多数 是难以识别的整一界 面。 3 ． 2 ． 5 S P X 以进积型层序为主， 岩性组合较复 杂 ， 按其所在位置不同而变化。盆地中南部 ， 以浅湖 相沉积为主． 顶部 出现远砂坝薄砂层， 中北部地区， 出现下细上粗的三角洲前缘亚相剖面结构 或在剖 面 中出现 三角洲平原河道砂体 和加 积成因的泥岩 层 ， 整体显示 了湖平面相对下降产生的河流 回春现 象， 以及三角洲向盆地推进的特点 ． 层序界面多数是 不清 楚的 维普资讯 第 2 1卷第 3期 侯 中健等 鄂尔多斯地区晚古生代陆相沉租屋序地层学研究 3 ． 3 晚石 盒子 期层序 地层 特征 从晚石盒子期开始， 盆地逐渐进人由紫红色砂 泥岩组成的内陆坳陷盆地阶段， 沉积体系中河流、 三 角洲沉积体系逐渐减少 ， 而湖相沉积体系逐渐增多 ． 无论是三级或准二级层序 旋 回 中， 相对湖平面升 降的影响更加 明显 ， 层序结构类型较多， 而组成层序 的岩相类型也更为丰富。整个晚石盒子期按其旋 回 特点 ， 可分为 4个层序 ， 组成一个下细上粗的非对称 准二级层 序 S S V 图 4 。 准二级 层序组 的早 期 相 当于 S P S h 一S P S h ， 主要为湖泊沉积 ， 夹少量远 砂坝或水下分流河道砂 ， 组成进积 遇积型层序 ，至 晚期 ， 由于湖平面下降， 盆地的南部及北部 ．剖面中 壕米疙瘩 伊l 2 沼2 神1陕6 5 黄深1 s 图 3 早石 盒子期期 层 序地层剖 面 F i g 3 S e q u e n c e d i v i s i o n a n d c o r r e l a t i o n o f e a r l y S h i h e z i s t a g e i n t h e s t u d i e d a r e a 砂体明显增多． 包括前缘砂体 ， 分流河道砂体等 ． 组 度较大 ， 底界面清楚， 含滞留砾石层 ， 组成进积． 遇积 成避积的或进积一 加积的层序。但盆地 中心， 仍以湖 型层序 ， 表明这个时期南缘的陆源物质供给丰富， 构 相沉积为主组成 的避积层序 ， 因此， 这个时期的层序 造活动也较强烈 。 界面除边缘地区以及早期和晚期有较清晰的冲刷界 面外 ， 盆地中部 及早中期多 以整一界面为主。 3 ． 3 ． 1 S P z S h 相 当于盒 段 ， 但其底界不完全～ 致。 其底界与下石盒子组大多有清楚的岩性分界 ， 盆 缘部分有冲刷面存在。 底部砂体厚薄不一 ． 大多由分 流河道砂 ． 部分为水下分流河道或远砂坝细砂岩， 组 成进积体系域 ， 相对说来． 南缘砂体大于北缘 。上部 以浅湖相粉砂质泥岩， 泥岩为主夹薄层 细砂岩 ． 组成 向上变细 的退 积体 系域 3 ． 3 ． 2 S P S h 相 当于盒 段 ， 发育两个层序 以瑚 相 沉 积 为主 ， 砂 层 很少 ， 下 部 粉 、 细砂 岩 夹层 较 上部 为多． 具退积 型特征 ， 但在盆地 南缘无论 在黄深 1 井 、 新跃 2 井 或石 川河 剖面 ， 底部 的分流 河道砂 体厚 3 ． 3 ． 3 S P S h 相当于盒 段， 发育两个层序。 砂层 增多增厚 ， 常有两个以上的次级砂泥岩旋 回， 南北缘 出现进 积一 加 积型层 序 ． 河道 砂之 上 出现 三角洲 平 原 或 冲积平 原 上 的泥 质 沉积 物 ， 而 在盆 地 的 中 央位 置 上 出现湖相及三角前缘相组成的进积型层序 ， 表明 此时期的湖平面已相对缩小。 3 ． 3 ． 4 S P z S h 层序特征 与 S P S h 相似 ， 但 砂体 厚度 明显增大 ， 盆缘部分以进积及进积一 加积型层序 为主， 南缘的砂体较发育 ， 中心部分 ． 砂体较薄 ． 但剖 面上 部有砂 层 出现 具进 积型层 序特 征 。 3 ． 4 石千 峰期 层序地层 特 征 石千峰期是晚古生代盆地的最末阶段 ， 形成大 型陆内蝴 陷盆地 ， 以河湖相沉积为主， 由紫红色砂岩 维普资讯 矿 物 岩 石 N 伊1 2 召探1 陕1 2 7 陕1 1 2 黄铎1 s 5 0 0 z 6 5 o 一 一『 - f 至 皇 S P 2 S h J ⋯ 1 一 一 一 2 7 0 0 ’ ‘’。l／ 一 一I ／一 ’ ， ＼ ，一 一 l l 3 0 5 0 S P 2S h 2 二 L j 、～ 2 7 5 0 1 一 ，，。 - -----J ， ， ／ ／ - - 二 上 5 5 0 - I l 2 70 J l ／ ■ 、 - 。 ’。 J S S h 2 75 0‘ 上 3 1 O 0 - ＼ ／， 6 0 0 ‘ ＼ ／ 、 ． 2 8 0 0 - ／ 、 SP 2 S h4 ． ．．1 _ _ 、 2 7 5 0 ． 、 二 _ L一一 一 、 _ ， 一 I ， ／／ 、 2 B 0 0 、 、 、 3 1 5 0- ／ _ 、 ／ 、 ，／／ 、 ＼ ． ／ ／ ＼ 一 2 85 0- ／ ／ 图 4 晚石 盒子期层 序地 层剖 面 Fi g ． 4 S e q u e n c e d i v i s i o n a n d c o r r e [ a t J o n o f l a t e r S h i h e z i s t a g e i n t h e s t u d i e d a r e a 及泥岩组成 ， 按旋 回分为五组 ， 进一步分为八个层 序， 组成一个较大的准二级层序 S S V 图 5 。 石千峰期的准二级层序 ， 是一个完整 的受湖平 面升降控制的二级旋 回， 但湖盆 中心有 向北迁移的 趋势。 其 中， 早期的 S P S 。 ～s S 以三角洲平原相 为主， 组成进积一 加积 型层序， 在盆地边缘 S P 。 S 。 底 部常出现厚度较大的砂砾岩层 ， 底部界面也具有明 显的起伏不平的冲刷界面或上超界面。但盆地中心 位置常为整一界面所代替 。随着湖平面的上升， 至 S P 。 S ， 层序结构变为进积一 退积型 ， 浅湖相沉积物 大 量 出现 于 此 层序 的 上部 ， 而 S S 及 S P S 已 主要 由浅湖相沉积所代替 ， 层序结构 以简单 的退积 型 为 主， S P S 也 是 最 大 湖 泛期 的 沉 积， S P S 、 S P S 则是湖平面相对下降期沉积、 湖面逐渐萎缩、 三角洲相增多并向湖盆中心推进、 层序结构也变为 简单的进积型 浅湖一三角洲前缘 或进积一 加积型 ， 石千峰期末 ， 湖盆萎缩 ， 整体上升 ， 从而结束 了鄂尔 多斯盆地晚古生代沉积演化历史 。 在平面展布上 ， 这个时期潮面范围还是较大的， 南北边缘对称的分布着冲积一 三角洲相沉积 ， 但湖盆 中心位置略有北移， 从石川河到陕 】 】 2 井 ， 湖侵期砂 体相对厚度较大， 表明这个时候南缘 的构造活动正 渐趋强烈， 显然是早印支运动影响所致 。 3 ． 4 ． 1 S P ； S 石千峰期早期层序， 与地层划分一 致 ． 主要为进积一 加积型层序， 底部砂体厚度较大， 边 缘部份由冲积相砂砾岩组成 ， 底界面清楚． 具起伏不 平的冲刷面， 滞留砾石层发育， 盆地中央砂体厚度减 小， 多为水上或水下分 流河道砂体 ， 具较 清楚 的界 面， 层序上部多为紫红色泥岩、 粉砂 质泥 岩夹 薄层 细 、 粉砂 岩 、 冲积平 原或 洪泛 平原相 盆地 中心位 置 可能全部为浅湖相沉积所覆盖。 3 ． 4 ． 2 S P S 层序 岩相特征与 S P S 相似 砂 体厚度明显减小 南缘除外 ， 粒度变细 ， 盆地中心位 置 已开始扩大 ，但盆地南缘仍有较厚的三角洲平原 维普资讯 第 2 1卷第 3 期 侯 中健等 郸尔多斯地 区晚古生代陆相沉积层序地层学研究 N 伊1 2 召探1陕5 7 石川河 图 5 石 千峰 期 层序 地层剖 面 Fi g ． 5 S e q u e n c e d i v i s i o n a n d c o r r e l a t i o n o f S h i q i a n { e n g s t a g e i n t h e s t u d i e d a r e a 上 的河道 砂体 存在 。 3 ． 4 ． 3 S P ～ S 浅湖 区进一步扩大 ， 大多数 地区 具有进积 退积型层序， 或以浅湖相的退积型层序为 主 ， 剖面中除部分边缘外， 砂体夹层很少， 以薄层细 、 S 粉砂岩为主， 层序界面大多数是整一的。 3 ． 4 ． 4 S P 。 S 特征 同上， 为最大湖泛期， 除盆地 边缘外， 大部分 由浅湖相的紫红色泥岩、 粉砂质泥岩 夹薄层细 、 粉砂岩组成 ， 层序界面不清 ， 多数为整一 维普资讯 矿 韧 岩 石 2 0 0 1 的岩 性界 面 。 3 ． 4 ． 5 S P S 湖平 面开始下 降． 盆地边缘有较 厚的三角洲前缘或平原河道砂体出现 ， 并组成退积 进积型层序 ， 大部分层序界面是不清晰的岩性界面。 3 ． 4 ． 6 S P S 一 S P 。 S 它们的层序特征相似 ， 以 进积一 退积型为主． 少数进积 加积型层序 ． 砂体厚度 不大 ， 以三角洲平原砂及前缘砂为主． 盆地周边并没 有大量陆缘碎屑进入盆地 。 形成粗粒的冲积砂体。 因 此盆缘三角洲向湖推进较慢 。 湖泊的萎缩可能与整 个盆地的 向上抬升有关 ， 井因此结束了鄂尔多斯晚 古生代沉积盆地的演化历史。 4 层序界面特征分析 根据层序地层学 的定义， 层序地层单元是 由可 以识别的物理界面所限定的等时岩石组合 ， 这些界 面通 常是 由不整合 面及其等时对应的整合界面组 成 ， 而不整合的界面， 可以具有包括水平面下降在内 的多种地质成因 ， 形成不同的类型特征。因此， 在实 际工作中。 准确的识别层序界面 。 是层序地层研究的 重要内容之一。 根据观察本区晚古生代沉积中。 与陆 相层序相关的层序界面有如下几种类型 4 ． 1 由区域性的构造隆升所形成的风化剥蚀面 是 本区晚古生代最重要 的层序界面。 其中包括下奥陶 统顶部 的风化剥蚀 界面和太原组顶部 的风化剥蚀 面。 前者不仅是石炭纪本溪期三级层序的底界面 ， 也 是准二级层序。 甚至成为整个晚古生界沉积盆地的 界面。它是 由于早加里东期华北地块的整体隆升并 经长期风化剥蚀作用所造成的。界面具有不同的地 貌特征和风化残积物 铝 土矿层或铁矿层 ， 在地表 及井下均易于识别， 但一般没有与之对应的整合界 面。 而且在盆地 内， 一般是本溪组、 太原组的层序界 面， 但是在盆地南部， 山西组上超于下奥陶统古风化 面之上， 在这一地区成为了山西组的层序界面。 另一 个重要的风化剥蚀界面 ， 是位于太原组 和山西组之 间的界面， 它是在陆表海盆地向内陆湖盆地的转变 过程中。 由于海水退出本区后所形成的暴露剥蚀面。 界面上可见起伏不平的风化剥蚀特征 ， 上覆的山西 组可能与太原组顶部不 同岩性段接触 。 某些地区风 化界面也可能为山西组底部的底冲刷所覆盖。在地 表及部分井段中． 该界面易于识别。 部分地区可能有 与之对应的整合界面， 它不仅是三级层序的界面， 也 是 准二级 层序 的底界 4 ． 2 由沉积过程 中强烈的冲刷、 侵蚀作用所造成的 不整合界面。 在陆相地层中普遍发育 ， 通常出现在河 道沉积物的底部 由于强烈 的垂向侵蚀作 用所造成 ， 冲刷作用可以发生于三角洲平原的水上部分或水下 部分 。 界面起伏不平 ， 界面上下岩性岩相均有明显差 异 ， 一般是上粗下细。 上浅下深 ， 界面之上