定邊地區(qū)中侏羅統(tǒng)延安組辮狀河沉積模式

張彬 張剛 徐帥康

摘 要：辮狀河具河道寬而淺、彎曲指數(shù)<1.5、坡降大、易遷移、心灘發(fā)育的特點(diǎn)。為明確定邊地區(qū)延安組辮狀河沉積特征及沉積模式，利用野外露頭、巖芯和測井相分析辮狀河沉積微相、砂體連通模式和心灘分類。結(jié)果表明定邊地區(qū)延安組辮狀河識別出心灘、辮流水道、串溝水道、泛濫平原等沉積微相，發(fā)育槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理、塊狀層理等;辮狀河砂體連通模式特征主要與水流的水動力強(qiáng)度和河道消亡時間有關(guān)，在順?biāo)鞣较蚝痛怪彼鞣较蛏细饔?種表現(xiàn)形式;心灘是辮狀河沉積的主要構(gòu)成單元與成藏單元，發(fā)育順流加積、垂向加積、側(cè)向加積等疊加方式，按照水動力強(qiáng)度的變化分為縱向沙壩、斜列沙壩、橫向沙壩等。辮狀河沉積模式研究對定邊地區(qū)延安組辮狀河砂體特征與構(gòu)型特點(diǎn)具有一定的指導(dǎo)意義，同時為同一盆地和其他盆地其他層位辮狀河沉積模式提供借鑒。

關(guān)鍵詞：辮狀河;心灘;沉積微相;砂體連通模式

中圖分類號：TE 122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-9315（2021）05-0845-08

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2021.0511開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Braided river sedimentary model of Middle Jurassic

Yanan Formation in Dingbian area

ZHANG Bin1，ZHANG Gang1，XU Shuaikang2，3

（1.Dingbian Oil Production Plant，Yanchang Petroleum（Group）Co.，Ltd.，Dingbian 717111，China;

2.

College of Geology and Environment，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

3.Shaanxi Provincial

Key Laboratory of Geological Support for Coal Green Exploitation，Xian 710054，China）

Abstract：Braided river is characterized by wide and shallow channel， bend index less than 1.5，large slope，easy migration and development of diara.In order to clarify the sedimentary characteristics and sedimentary model of the braided river of Yanan Formation in Dingbian area，the sedimentary microfacies，sand body connection model and diara classification of the braided river were analyzed by using field outcrops，core and logging facies.The results show that the sedimentary microfacies of Yanan Formation braided river in Dingbian area can be identified as? diara， braided channel，cascade channel and flood plain;trough cross bedding， plate cross bedding，parallel bedding and massive bedding are developed.The characteristics of braided river sand body connection mode are mainly related to the hydrodynamic intensity of flow and the extinction time of channel，and there are four forms in the direction of flow and vertical flow respectively.The diara is the main component unit and reservoir forming unit of braided river deposition.It develops superposition modes of upstream aggradation， downstream aggradation，vertical aggradation and lateral aggradation.According to the change of hydrodynamic intensity，it can be divided into longitudinal bar，inclined bar and transverse bar.The study of braided river sedimentary model has a certain guiding significance for the characteristics and configuration of the braided river sandbodies of Yanan Formation in Dingbian area，which provides a reference for the braided river sedimentary model of the same basin and other basins.

Key words：braided river;diara;sedimentary microfacies;sand body connectivity model

0 引 言

辮狀河根據(jù)沉積物粒度不同分為砂質(zhì)辮狀河和礫質(zhì)辮狀河。尹旭、馬成龍、李偉強(qiáng)、馬志欣、于歡等解剖了辮狀河現(xiàn)代沉積露頭剖面，結(jié)合巖芯、測井、地震響應(yīng)等，識別出辮流水道、心灘、河漫灘等沉積微相[1-5];陳仕臻、蘇亞拉圖等結(jié)合野外露頭、沉積構(gòu)造等特征，在巖相組合基礎(chǔ)上剖析出河道砂體、心灘砂體和邊灘砂體等3種成因類型砂體[6-7];王銳按成因?qū)⑸百|(zhì)辮狀河野外露頭，砂體內(nèi)部分為心灘壩內(nèi)落淤層、壩間夾層、道壩轉(zhuǎn)換夾層和串溝[8];馬志欣、瞿雪姣等結(jié)合野外剖面砂體構(gòu)型特征，對心灘與辮狀河道分布關(guān)系、單河道發(fā)育位置進(jìn)行了研究[9-10];喬雨朋等通過野外地質(zhì)解剖、測井曲線識別、探地雷達(dá)分析，認(rèn)為辮狀河儲層構(gòu)型受構(gòu)造運(yùn)動、河水能量、氣候條件以及沉積基準(zhǔn)面變化4方面的影響[11];陳梁等提出淺水砂質(zhì)辮狀河儲層結(jié)構(gòu)單元包括辮狀砂壩、壩槽、溝道和洼坑，且辮狀砂壩的形成與橫向環(huán)流無關(guān)[12];陳薪凱等將Miall的構(gòu)型理論應(yīng)用到心灘范圍，通過不同巖相和構(gòu)型要素與心灘的對應(yīng)關(guān)系，將心灘分為垂向加積、辮狀-曲流轉(zhuǎn)換、偏心半橢球、復(fù)雜構(gòu)型4種模式[13];張可等采用沉積數(shù)值模擬技術(shù)再現(xiàn)心灘的生長與演化過程，明確兩側(cè)辮狀水道對心灘的影響及不同沉積環(huán)境所形成的不同類型心灘，提出心灘演化模式[14];陳玉琨、李海明、牛博等應(yīng)用測井、巖芯等資料研究心灘發(fā)育及落淤層演化[15-17];王文勝等用“定心灘”“定標(biāo)準(zhǔn)”“建模式”“心灘屬性定水道”方法剖析辮流水道充填類型空間分布的規(guī)律[18];毛平對砂質(zhì)辮狀河儲層的構(gòu)型模式、構(gòu)型單元規(guī)模和儲層構(gòu)型表征技術(shù)以及不同級次構(gòu)型單元對剩余油分布的影響進(jìn)行了總結(jié)[19];屈偉東、賈麗、黃興文等認(rèn)為儲層的儲集能力主要受巖石類型以及成巖作用的影響[20-22];前人對辮狀河的砂體構(gòu)型成因及沉積微相的研究較多[23-24]，定邊地區(qū)沉積微相研究對延安組辮狀河砂體特征與構(gòu)型特點(diǎn)具有一定的指導(dǎo)意義，同時為同一盆地和其他盆地的其他層位辮狀河沉積模式提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地侏羅系延安組經(jīng)歷了盆地初始形成→鼎盛發(fā)育→逐漸衰退的沉積演化過程，區(qū)域構(gòu)造事件、沉積環(huán)境和古氣候制約了盆地的發(fā)展和演變，受河流和湖泊三角洲沉積體系的控制，地層單元在盆地內(nèi)同步周期性發(fā)育，明顯受更高級別區(qū)域構(gòu)造事件控制。

許多學(xué)者認(rèn)為侏羅系延安組鄂爾多斯盆地與賀蘭山地區(qū)為同一沉積體系[25-27]，但桌子山東麓—王洼—華亭一線為鄂爾多斯盆地延安組盆地西界已得到認(rèn)可。葉連俊認(rèn)為盆地的東界延伸到寧武盆地和晉中地塹以東;程守田等認(rèn)為鄂爾多斯盆地早中侏羅世與山西大同、寧武及豫西北的義馬、濟(jì)源盆地屬于同一原始充填盆地，晉西北大同—寧武一線、呂梁地區(qū)的大同組與延安組對比，自北向南由沖積體系相變?yōu)楹闯练e體系，古水指向南西或南西西，趨勢與鄂爾多斯盆地東部的神木—延安一帶相似[28-29]。因此，中侏羅統(tǒng)延安組鄂爾多斯盆地西界到桌子山—六盤山東麓一線，東界位于大同、寧武和河南的西北部一帶，北

界在河套斷陷以南，南界在渭河斷陷以北[30]（圖1）。

2 沉積微相特征

根據(jù)巖芯觀察、單井測井相及辮狀河露頭剖面對定邊地區(qū)辮狀河沉積進(jìn)行研究，識別出心灘、辮流水道、泛濫平原、串溝水道4種沉積微相。在野外露頭剖面上，心灘和辮流水道相間分布，互相疊置，心灘厚度大于辮流水道，整體來說兩者都為中部厚度較厚向兩翼逐漸變?。▓D2（a））。

2.1 心灘

心灘由河床中部沉積物堆積形成，當(dāng)河道由窄變寬時水動力減小，隨著多次洪水事件，砂體大量堆積形成心灘。心灘巖性以中—細(xì)砂巖、細(xì)砂巖為主，粗碎屑是垂向上的主要沉積物，心灘厚度為4～8 m，發(fā)育槽狀交錯層理（圖2（b），圖3（a））、板狀交錯層理（圖2（d），圖3（b））、平行層理（圖2（e），圖3（c）），測井曲線多為箱型、箱形-鐘形、微漏斗形（圖4）。

2.2 辮流水道

辮流水道寬而淺，彎曲度小但水流急，河道易廢棄改道，平面上呈交織窄條帶狀，剖面上呈頂平底凸?fàn)?。辮流水道是砂質(zhì)辮狀河中的主要沉積微相單元之一，自下而上出現(xiàn)由粗至細(xì)的粒度或巖性正韻律，垂向上發(fā)育槽狀交錯層理（圖2（b），圖3（a））、板狀交錯層理（圖2（d），圖3（b））、平行層理（圖2（e），圖3（c）），常以多期疊加（圖2（f））形式出現(xiàn)，測井曲線呈鐘型、箱型—鐘型（圖5）。

2.3 串溝水道

串溝水道為后期短暫洪水在早期心灘上面沖蝕形成的溝槽（圖2（g），圖2（h）），位于心灘頂部，使砂體兩側(cè)水流得以串通。溝道內(nèi)的砂質(zhì)泥巖多為灰色、灰白色（圖3（e）），泥巖較少（圖3（f）），形成于水動力較弱或者洪水間歇期，發(fā)育平行層理（圖2（e），圖3（c））、塊狀層理，寬度與厚度較小，測井曲線為鐘型（圖4）。

2.4 泛濫平原

泛濫平原為洪水期河水溢出河床所攜帶的泥沙充填而成，多為灰白色或灰色泥巖（圖3（e））、泥質(zhì)粉砂巖，分布于河道頂部，易被后期洪水沖刷侵蝕，泥巖保存不完整，厚度變化較大由幾厘米到幾十厘米不等，為水平層理、波狀層理，測井曲線為直曲線或微齒化曲線（圖5）。

3 砂體發(fā)育特征

辮狀河心灘砂體以加積模式為主，辮流水道除垂向加積外，主要受水動力的強(qiáng)弱與河道的消亡時間影響，砂體的發(fā)育特征從順?biāo)鞣较蚝痛怪彼鞣较蚓哂胁煌寞B加樣式。

3.1 橫向連井剖面

在垂直水流方向上，根據(jù)水動力的強(qiáng)弱變化和河道的消亡時間早晚，辮狀河砂體表現(xiàn)出不同的沉積模式。

1）底同頂不同。通過圖6（a）可以看出砂體底部高程相同，說明河道砂體早期同時發(fā)育，且水動力條件相當(dāng)，DT6430處砂體頂部高程較低，說明河道早消亡，DT6450處砂體頂部高程較高，說明河道晚消亡。

2）底不同頂相同。通過圖6（b）可以看出DT6411處砂體底部較另2口井高程較高，說明水動力較強(qiáng)，其余2處水動力較弱，3處砂體頂部高程相同，說明3處砂體消亡時間相同。

3）頂?shù)撞糠窒嗤覞u增。通過圖6（c）可以看出DT6416和DT6494砂體底部高程相當(dāng)，DZ6496砂體底部高程較高，則DZ6496水動力強(qiáng)度較弱，DT6494和DZ6496處砂體頂部高程相同，DT6416高程較低，則DT6416井較早消亡。

4）頂?shù)拙煌?。通過圖6（d）可以看出砂體底部高程逐漸變高，說明水動力強(qiáng)度逐漸減小，頂部高程逐漸增大，說明消亡時間逐漸變晚。

3.2 縱向連井剖面

在順?biāo)鞣较?，根?jù)水動力的強(qiáng)弱變化和河道的消亡時間早晚，將定邊地區(qū)延安組辮狀河砂體沉積特征分為4種模式。

1）頂?shù)紫嗤?。通過圖7（a）可以看出砂體頂?shù)赘叱叹嗤?，說明河道水動力強(qiáng)度相當(dāng)，且河道同時消亡。

2）底不同頂同。通過圖7（b）可以看出DT6420砂體底部高程較高，說明水動力較小，其他2處水動力相當(dāng)，砂體頂部高程相同，說明河道同時消亡。

3）底同頂不同。通過圖7（c）可以看出砂體底部高程相同，說明水動力強(qiáng)度相當(dāng)，頂部高程逐漸變高，說明3處砂體消亡時間逐漸變晚。

4）頂?shù)拙煌?。通過圖7（d）可以看出DT6450底部高程較高向兩側(cè)逐漸變低，說明水動力在該處強(qiáng)度最小，向兩側(cè)逐漸變大。DT6450與DT6440頂部高程相同，說明河道同時消亡，DT6460處砂體高程低，說明河道較早消亡。

4 心灘發(fā)育特征

心灘是辮狀河重要沉積單元。伴隨著沉積物在水流作用下的搬用、堆積，形成心灘雛形，后經(jīng)順流加積、垂向加積、側(cè)向加積等逐漸增大，伴隨心灘規(guī)模增大，在加積作用與侵蝕作用下遷移與變化。

4.1 心灘的發(fā)育

在河床加寬處由于流速降低，砂體在河床底部堆積形成心灘，經(jīng)多次洪水?dāng)y帶砂體堆積，規(guī)模和厚度有所增加，頂部覆蓋懸移質(zhì)。據(jù)形態(tài)將心灘分為頭部、中部、尾部3部分，心灘頭部以順流加積為主，中部為垂向加積和側(cè)向加積，尾部以順流加積為主。心灘頭部為迎水面，水動力較強(qiáng)，粒度較粗。由于水動力在心灘頭部緩沖，心灘中部沉積砂體粒度相對來說較細(xì)，隨著水流對心灘頭部的侵蝕，粒度較粗砂體由垂向加積作用在心灘中部沉積，沉積物粒度表現(xiàn)為由細(xì)到粗，砂體粒度配置關(guān)系表現(xiàn)為心灘頭部砂體粒度粗于中部（圖8），除垂向加積外，心灘中部還伴隨著側(cè)向加積作用，由于側(cè)向加積速度不一致，表現(xiàn)為心灘的橫向遷移。心灘尾部為順流加積作用，灘頭受到水流的侵蝕，灘尾以沉積為主，表現(xiàn)為心灘順流遷移。

4.2 心灘的分類

4.2.1 縱向沙壩

辮狀河縱向沙壩與水流方向一致，在淺水區(qū)由平行于沙壩的單向水流作用形成。上游方向遭受侵蝕，下游方向接收沉積，呈菱形或斜方形。在沙壩內(nèi)部板狀交錯層理（圖2（d））、水平層理和高角度下切型板狀交錯層理發(fā)育，具不太明顯向上變細(xì)的粒序。

4.2.2 橫向沙壩

橫向沙壩發(fā)育在河道變寬或深度突然增加的弱水流區(qū)域，呈孤立狀、雁行狀展布，前緣呈舌狀、直線狀和彎曲狀。橫向沙壩形成過程中先由砂、礫沉積物加積到平衡狀態(tài)，后通過滑動面的順流延伸生長，具多組高角度下截型板狀交錯層理（圖2（d）），為典型垂向加積產(chǎn)物。

4.2.3 斜列沙壩

斜列沙壩發(fā)育在主河道彎曲、流量不對稱的河道兩側(cè)位置，橫斷面呈三角形，具由滑動面或淺灘組成的下游沉積邊緣特征，當(dāng)滑動面崩落或淺灘遷移時，形成板狀交錯層理（圖2（d）），沉積物較粗時具疊瓦狀結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生不明顯的水平層理（圖2（e），圖3（c））和多組底角度下切型板狀交錯層理，具側(cè)向加積特點(diǎn)。

5 沉積相平面分布模式

鄂爾多斯盆地延安組以河流-湖泊相碎屑巖沉積體系為主，發(fā)育灰色—灰白色中?！?xì)粒砂巖、淺灰色泥巖及煤層，厚度120～360 m，盆地西部靈武、鹽池、定邊地區(qū)厚160～600 m，盆地南部厚20～70 m。延安組沉積期盆地被河流、三角洲及湖泊沉積物充填，西緣桌子山東麓、石溝驛、華亭等地和北緣達(dá)拉特旗高頭窯部分地區(qū)，發(fā)育小型濕地扇，以礫巖和砂礫巖為主;湖泊沉積體系在洛河、葫蘆河一帶以及大理河與無定河一帶發(fā)育，泥巖較為發(fā)育，砂巖含量很低，一般不含煤層。沖積扇與湖泊沉積區(qū)之間，廣泛發(fā)育由天然堤限定的河道和泛濫盆地為主的河流沉積體系。河流沉積向東或東南部推進(jìn)，在神木、榆林、橫山、靖邊、華池、焦坪一帶形成三角洲沉積。

從圖9可以看出盆地西北部定邊地區(qū)延安組發(fā)育3條北西—南東發(fā)育的水道砂體，水道處砂地比在0.8左右，砂地比值由西向東依次降低。水道砂體規(guī)模中間一支較大，發(fā)育多個心灘，兩側(cè)水道砂體規(guī)模較小，心灘也較少。心灘的類型隨水流水動力的強(qiáng)弱變化而變化，在水動力較強(qiáng)區(qū)域發(fā)育縱向沙壩，隨著水流水動力的減弱開始發(fā)育橫向沙壩、斜列沙壩，定邊地區(qū)多發(fā)育縱向沙壩，斜列沙壩和橫向沙壩發(fā)育較少，應(yīng)為辮狀河水動力較強(qiáng)的上游地區(qū)。

6 結(jié) 論

1）定邊地區(qū)辮狀河砂巖發(fā)育、槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理等。

2）據(jù)巖芯、野外露頭和測井曲線特征，識別出心灘、辮流水道、串溝水道、泛濫平原為定邊地區(qū)辮狀河主要沉積微相，測井曲線為鐘型、箱型、漏斗型。

3）據(jù)水動力強(qiáng)弱和消亡的時間變化，在順?biāo)鞣较蚝痛怪彼鞣较蚋髯R別出4種砂體發(fā)育模式;發(fā)育縱向沙壩發(fā)育，應(yīng)為延安組辮狀河上游地區(qū)。

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