銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7細(xì)粒沉積巖分類及沉積環(huán)境

王 哲，王 豐，譚 維，劉宇薇

（延安大學(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000）

鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組發(fā)育規(guī)模巨大的細(xì)粒沉積巖，其中的湖相泥頁巖不僅為中生界砂巖油藏提供油源，而且其自身也作為常規(guī)油氣研究的重要目標(biāo)，并展現(xiàn)出巨大潛力[1]。延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段沉積時(shí)期，鄂爾多斯盆地進(jìn)入板塊碰撞拼接、幕式構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最活躍的時(shí)期，湖盆強(qiáng)烈擴(kuò)張并達(dá)到最鼎盛時(shí)期，該期沉積格局發(fā)生重大變化，盆地快速沉降，同時(shí)也是細(xì)粒沉積巖發(fā)育的重要時(shí)期[2]。隨著頁巖油氣研究的深入，細(xì)粒沉積學(xué)也得到進(jìn)一步的發(fā)展，然而研究多集中于對(duì)砂巖類儲(chǔ)集層的研究，涉及其精細(xì)分類等研究相對(duì)較少。因此本文主要通過對(duì)銅川地區(qū)瑤曲延長(zhǎng)組長(zhǎng)7剖面進(jìn)行研究，對(duì)細(xì)粒沉積巖進(jìn)行劃分，分析泥頁巖差異及沉積環(huán)境，為鄂爾多斯盆地非常規(guī)油氣的研究提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是中國(guó)第二大含油氣盆地，地處華北板塊西部，盆地內(nèi)油氣資源豐富[3]。延長(zhǎng)組作為盆地中生界最主要的油氣產(chǎn)層，為厚度達(dá)1000～1300m的河流—三角洲—湖泊沉積[4]。三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育灰黑色、暗色泥巖、泥頁巖夾薄層細(xì)砂巖、粉砂巖[5]，具有發(fā)育時(shí)長(zhǎng)，沉積次序完整，厚度大等特點(diǎn)。銅川地區(qū)位于盆地南部，野外地質(zhì)調(diào)查表明延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層組發(fā)育深湖沉積，出現(xiàn)高密度碎屑流、濁流等，縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，標(biāo)志層和沉積現(xiàn)象明顯（圖1b），易識(shí)別。湖泊中主要發(fā)育粉砂巖、火山碎屑巖、泥巖、頁巖、湖相碳酸鹽巖等細(xì)粒沉積巖，與細(xì)砂巖等形成復(fù)雜的巖性序列，為非常規(guī)油氣勘探的重要目標(biāo)。

2 細(xì)粒沉積巖的分類

巖石的結(jié)構(gòu)則是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、大小和形狀，及其彼此間的組合方式等特征；巖石的構(gòu)造則是指巖石中礦物的排列和填充方式及其空間分布的情況[6]。不同類型的巖石，由于它們生成的地質(zhì)環(huán)境和條件的不同，就產(chǎn)生了各種不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造為其分類提供重要依據(jù)，在細(xì)粒沉積巖的分類中，不同類別的細(xì)粒沉積巖在劃分時(shí)要有有明確的界線，不易產(chǎn)生混淆；各個(gè)名稱能直觀地反映巖石的特征；分類名稱具有較強(qiáng)的可操作性，分類方案也不宜太過復(fù)雜，綜合考慮可將細(xì)粒沉積巖劃分為以下幾類：

1）粉砂巖：銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段粉砂巖多呈灰色（圖1c）、灰綠色，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，軟泥質(zhì)變形構(gòu)造發(fā)育，常呈不規(guī)則塊狀和條帶狀混合出現(xiàn)，含有泥質(zhì)碎屑和暗色泥巖條帶，粒徑在0.0039～0.0625mm且粉砂質(zhì)含量大于50%；以石英為主，常常含有較多的白云母，鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石含量較少，極少見到巖屑，黏土基質(zhì)含量較高。據(jù)長(zhǎng)石、石英、巖屑及雜基四組分含量可再細(xì)分為長(zhǎng)石質(zhì)粉砂巖、石英質(zhì)粉砂巖等類型。以薄的水平層理和交錯(cuò)層理多為常見，特別是出現(xiàn)沙紋包卷明顯（圖1e）。

2）黏土巖：頁巖和泥巖是最常見的黏土巖，研究區(qū)分布最為廣泛，頁巖有頁理，富含有機(jī)質(zhì)，顏色常呈灰色和灰黑色，抗風(fēng)化能力弱。泥巖較頁巖構(gòu)造紋層不明顯，有機(jī)質(zhì)含量較低，顏色以灰色（圖1d、g）、灰綠色為主，質(zhì)地較松軟，固結(jié)程度較弱，重結(jié)晶作用不明顯。粒徑在0.0039～0.005mm且黏土礦物含量大于50%。主要由高嶺石、蒙脫石、水云母、綠泥石等礦物組成。遇水易軟化，易膨脹，以伊利石、綠泥石、有機(jī)質(zhì)和碎屑等組分可將黏土巖細(xì)分為貧、中、富伊利石泥（頁）巖等。

3）火山碎屑巖：鄂爾多斯盆地銅川瑤曲長(zhǎng)7剖面的火山碎屑巖以凝灰?guī)r多為常見，常以淺黃色出現(xiàn)（圖1a、f），外表疏松多孔、粗糙，呈層狀產(chǎn)水，有時(shí)以泥包的形式出現(xiàn)，內(nèi)部層理構(gòu)造不明顯。據(jù)玻屑、晶屑、巖屑及正常沉積物四組分含量可將凝灰?guī)r細(xì)化為玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r等，分布較為普遍。

4） 碳酸鹽巖：碳酸鹽含量大于50%以上，常見的巖石類型是石灰?guī)r和白云巖，是由方解石、白云石等碳酸鹽巖礦物組成，據(jù)方解石、白云石、有機(jī)質(zhì)及碎屑（黏土）四組分礦物含量可細(xì)分貧、中、富有機(jī)質(zhì)（含砂、砂質(zhì)/含泥、泥質(zhì)）灰?guī)r、白云巖等。以灰色為主，主要由顆粒、泥晶、亮晶膠結(jié)物、生物格架、晶粒五種結(jié)構(gòu)組分組成。深水沉積下的碳酸鹽巖一般以層狀，紋層狀，條帶狀，結(jié)核狀等形式產(chǎn)出，研究區(qū)可見明顯的結(jié)核狀灰?guī)r及局部分布的泥灰?guī)r，但仍為局部分布。

3 泥、頁巖的差異

圖1 銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段野外地質(zhì)照片

銅川地區(qū)瑤曲剖面泥巖、頁巖分布廣泛，薄片觀察表明頁巖中有機(jī)質(zhì)多呈紋層狀連續(xù)分布，而泥巖中有機(jī)質(zhì)一般呈星點(diǎn)狀分散分布，或者與礦物層完全混合呈絮凝狀分布[7]。泥質(zhì)巖粒度細(xì)，在巖心取樣或野外露頭調(diào)查過程中，粒度的變化通過肉眼很難識(shí)別，但受泥質(zhì)、粉砂質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等含量變化的影響，通過顏色的變化常?？梢耘袛嗄噘|(zhì)巖粒度的變化；此外，泥質(zhì)巖中常含有一些泥質(zhì)巖碎屑，泥質(zhì)碎屑出現(xiàn)通常為粒度最粗的部分的直觀反映，此時(shí)也可通過泥質(zhì)碎屑的變化進(jìn)而判斷泥質(zhì)巖的粒度變化。長(zhǎng)7段油層砂泥巖呈互補(bǔ)式出現(xiàn)，泥巖集中分布在三角洲前緣、深湖－濁流相、半深湖相，而頁巖主要發(fā)育在深湖相、湖盆中央。研究區(qū)泥巖顏色較淺，有機(jī)質(zhì)含量較低的重要原因在于受陸源供給影響，快速的物源供給和不穩(wěn)定的地質(zhì)活動(dòng)不利于有機(jī)質(zhì)的保存，盡管在深水環(huán)境當(dāng)中仍會(huì)出現(xiàn)顏色較淺的泥巖，此類泥巖可見明顯的植物碎片。而頁巖存在頁理，富含有機(jī)質(zhì)層段沿層理分布[8]，顏色以深灰色、灰黑色及暗色為主，礦物成分復(fù)雜，呈頁狀或片狀層理，與泥巖相比顏色較深，但還有部分頁巖顏色較淺，有機(jī)質(zhì)含量低，局部為淺灰色，其主要形成于相對(duì)封閉的深湖環(huán)境，陸源碎屑物質(zhì)供給不足，沉積速率較低，底棲生物不發(fā)育，季節(jié)性物源供給嚴(yán)重影響著有機(jī)質(zhì)的含量，在有湖流或者濁流影響時(shí)，也能形成似波狀層理，有機(jī)質(zhì)呈斷續(xù)分布，表明深湖區(qū)水體比較活躍，富含有機(jī)質(zhì)的水體會(huì)被稀釋，此外水體的供給會(huì)造成不利于有機(jī)質(zhì)保存的環(huán)境。因而頁巖的有機(jī)質(zhì)含量也會(huì)像沉積韻律一樣的出現(xiàn)周期性變化，顏色上出現(xiàn)深淺交替現(xiàn)象。而在在陸源碎屑物質(zhì)供給嚴(yán)重不足的深湖區(qū)，有機(jī)質(zhì)分布較為分散，植物化石很少見，這種富含有機(jī)質(zhì)頁巖一般形成于深度最大、最為安靜的水體中。

4 沉積環(huán)境

鄂爾多斯盆地銅川地區(qū)瑤曲剖面延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層組主要發(fā)育黑色—深黑色泥巖、油頁巖，深灰色粉細(xì)砂巖，并發(fā)育多種類型的變形構(gòu)造，總體上呈現(xiàn)大段泥巖和薄層粉砂巖—砂巖交替出現(xiàn)的細(xì)粒沉積巖組合，頁巖發(fā)育厚度穩(wěn)定，夾有濁積砂巖，有機(jī)質(zhì)頁巖的厚度普遍大于10m，橫向發(fā)育穩(wěn)定，整體上為深湖相的沉積環(huán)境。深水構(gòu)造明顯，底棲生物發(fā)育，其中在長(zhǎng)73期湖水最深，研究區(qū)發(fā)育大規(guī)模的泥巖、頁巖，發(fā)育薄層粉砂巖、細(xì)砂巖，此時(shí)期火山活動(dòng)明顯，凝灰?guī)r夾層頻率升高。長(zhǎng)72期受到陸源供給明顯，出現(xiàn)粉砂巖、細(xì)砂巖夾層，火山活動(dòng)仍很明顯。長(zhǎng)73期湖水變淺，陸源供給明顯增強(qiáng)，厚層塊狀的細(xì)砂巖出現(xiàn)，細(xì)砂巖、粉砂巖變形明顯，但夾層的泥巖、頁巖仍以暗色為主，有機(jī)質(zhì)含量較高。泥巖、頁巖中仍可見黃色凝灰質(zhì)夾層，但分布頻率降低，但火山活動(dòng)依然很強(qiáng)，塊狀細(xì)砂巖中夾有凝灰質(zhì)包塊（圖1h），甚至出現(xiàn)大段的姜黃色、凝灰質(zhì)含量很高的砂巖，表明較強(qiáng)的陸源供給使得凝灰?guī)r分散分布。而大量的滑塌、變形構(gòu)造也是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)的另一證據(jù)。

5 結(jié)論

1）銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育細(xì)粒沉積巖，分布較廣，類型較為復(fù)雜，可進(jìn)一步細(xì)分為粉砂巖、黏土巖、火山碎屑巖和碳酸鹽巖。2）銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段泥巖、頁巖差異明顯，有機(jī)質(zhì)含量與陸源供給有著重要關(guān)系，季節(jié)性陸源供給會(huì)造成頁巖顏色明顯變化。3）銅川地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育深湖沉積，同期構(gòu)造活動(dòng)頻繁，長(zhǎng)73期～長(zhǎng)71期受陸源供給影響逐漸增強(qiáng)。