鄂爾多斯盆地延安地區(qū)本溪組高分辨率層序地層與沉積特征

摘要 鄂爾多斯盆地延安地區(qū)油氣資源儲藏豐富，本溪組是重要的勘探層段之一，但其沉積環(huán)境復雜，砂體分布及沉積演化特征不明確，制約了該地區(qū)天然氣勘探開發(fā)的進程。因此，加強對延安地區(qū)本溪組地質(zhì)學方面的研究，尤其是層序地層、沉積特征及演化的研究，將對該地區(qū)的古地理重建、油氣勘探及開發(fā)提供有利的理論支撐。以高分辨率層序地層學、沉積巖石學、測井地質(zhì)學和沉積學為理論指導，研究了鄂爾多斯盆地延安地區(qū)晚古生代本溪組的地層和沉積特征，確定了其層序地層單元劃分、等時地層格架、沉積相類型及演化過程。研究結(jié)果表明，在層序地層方面，本溪組內(nèi)可以識別出1個長期基準面旋回、2個中期基準面旋回和多個短期旋回;在沉積相類型方面，識別出12種巖石類型和7種巖相組合，據(jù)此認為延安地區(qū)本溪組發(fā)育潮坪和障壁島—潟湖沉積相，進而識別出潮道、砂坪、混合坪、泥坪、泥炭坪、障壁島砂壩、潟湖泥等沉積微相;在沉積相展布方面，研究區(qū)西南部和南部以潮坪沉積為主，東北部和北部以障壁島—潟湖沉積為主，本1段和本2段的沉積格局基本一致。

關鍵詞 高分辨率層序地層學;沉積演化;本溪組;延安地區(qū);鄂爾多斯盆地

中圖分類號：TE121.3 "DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-06-010

High-resolution sequence stratigraphy and sedimentary characteristics

of Benxi Formation in Yan’an area of Ordos Basin

FAN Mengmeng1， YUAN Zhen2，3， LI Wenhou4， BU Jun5

（1.School of Geology and Environment／Shaanxi Provincial Key Laboratory of Geological Support for

Coal Green Exploitation，" Xi’an University of Science and Technology， Xi’an 710054， China;

2.School of Earth Science and Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China;

3.Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology，"" Xi’an 710065， China;

4.Department of Geology／State Key Laboratory of Continental Dynamics， Northwest University， Xi’an 710069， China;

5.Oil ＆ Gas Technology Research Institute， Changqing Oilfield Company， PetroChina／National Engineering Laboratory for

Exploration and Development of Low Permeability Oil and Gas Field， Xi’an 710021， China）

Abstract The oil and gas resources in Yan’an area of Ordos Basin are abundant， and Benxi Formation is one of the important exploration intervals. However， its sedimentary environment is complex， and the distribution of sand bodies and sedimentary evolution characteristics are not clear， which restricts the process of natural gas exploration and development in this area. Therefore， strengthening the study of geology of Benxi Formation in Yan’an area， especially the study of sequence stratigraphy， sedimentary characteristics and evolution， will provide favorable theoretical support for paleogeographic reconstruction， oil and gas exploration and development in this area. Based on the theories of high-resolution sequence stratigraphy， sedimentary petrology， logging geology and sedimentology， the stratigraphic and sedimentary characteristics of the late Paleozoic Benxi Formation in Yan’an area of Ordos Basin were studied， and the sequence stratigraphic unit division， isochronous stratigraphic framework， sedimentary facies types and evolution process were determined. The results show that in terms of sequence stratigraphy， one long-term base-level cycle， two medium-term base-level cycles and multiple short-term cycles can be identified in Benxi Formation.In terms of sedimentary facies types， 12" types of lithofacies and 7 lithofacies combinations were identified.According to this， it is considered that tidal flat and barrier island-lagoon sedimentary facies were developed in Benxi Formation in Yan’an area， and sedimentary microfacies such as tidal channel， sand flat， mixed flat， mud flat， peat flat， barrier island and lagoon sediments were identified. In terms of sedimentary facies distribution， tidal flat deposits are mainly developed in the southwest and south， and barrier island-lagoon deposits are mainly developed in the northeast and north. The sedimentary patterns of Ben 1 section and Ben 2 section are basically consistent.

Keywords high-resolution sequence stratigraphy; sedimentary evolution; Benxi Formation; Yan’an area; Ordos Basin

作為中國的第二大沉積盆地，鄂爾多斯盆地擁有豐富的石油、天然氣、煤炭、地熱等各種能源礦產(chǎn)，其資源分布廣、礦產(chǎn)種類多，開采潛力十分巨大［1-2］。上古生界地層在盆地內(nèi)廣泛分布，包含多個含氣層位，擁有巨大的天然氣儲量和廣闊的勘探開發(fā)前景，長慶油田等單位在盆地內(nèi)已先后發(fā)現(xiàn)了多個大型天然氣田，這些氣田多位于盆地北部，盆地南部的天然氣勘探進展則相對滯后［3］。在層序地層學的研究領域，Cross在對海相沉積地層層序深入分析的基礎上，提出了高分辨率層序地層學，這一理論方法能夠利用基準面旋回以及可容納空間和沉積物供給量比值（A／S值），對層序地層進行精細劃分和表述［4-6］，自該學說被提出以來，在理論和技術方法上都獲得了顯著的進步與革新，并極大地促進了沉積學、儲層沉積學、石油地質(zhì)學等相關地質(zhì)學科的進步，尤其是在提高地層對比精度方面展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢，不僅適用于海相沉積環(huán)境的研究，也能應用于陸相和海陸過渡相地層的分析。基于高分辨率層序地層學理論，許多研究人員對不同研究區(qū)域和地層進行了廣泛的探索，這些研究涵蓋了層序地層的劃分、沉積環(huán)境的重建、沉積演化及儲層特征的分析等方面，為各種礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)提供了科學依據(jù)。基于鄂爾多斯盆地本溪組—下石盒子組的時間跨度大、地層發(fā)育完全但厚度薄、旋回性清晰等特點，鄭榮才等人將該段地層劃分為3個超長期旋回、8個長期旋回和19個中期旋回，并分析了有利儲集砂體在地層格架中的發(fā)育與展布［7］;李增學等人綜合采用Cross倡導的高分辨率層序地層學和Vail的層序地層學理論，將鄂爾多斯盆地上古生界劃分為9個長期旋回和4個超長期旋回，認為層序地層格架內(nèi)盆地的聚煤作用不是一成不變的，而是會隨著盆地充填演化發(fā)生動態(tài)遷移，同時聚煤作用的強度改變以及富煤單元的空間遷移受到沉積體系演變的影響［8］;張廣權將大牛地氣田本溪組—太原組劃分為2個超長期旋回和6個長期旋回，認為等時地層格架對精細描述砂體分布規(guī)律和幾何形態(tài)特征具有重要意義［9］。研究人員對鄂爾多斯盆地本溪組的沉積環(huán)境已經(jīng)有了比較統(tǒng)一的認識，認為本溪期發(fā)育陸表海盆地沉積環(huán)境，潮汐流是主要的水動力條件，但由于盆地內(nèi)不同地區(qū)標志層發(fā)育不統(tǒng)一、巖性組合復雜等原因，不同學者在沉積相研究中也提出了不同的意見。李云與侯云東等人研究了鄂爾多斯盆地東部—東南部本溪組的沉積特征，研究區(qū)域有部分重疊，李云認為存在障壁海岸和陸棚沉積體系，砂坪和障壁島砂體孔滲性能好，砂體發(fā)育受沉積相帶展布的制約［10］，而侯云東認為當時為開敞型陸表海灣沉積環(huán)境，發(fā)育潮汐砂壩—三角洲復合沉積體系，砂體的發(fā)育受控于潮汐與河流互相影響的時空差異［11］;劉桂珍等人在高橋地區(qū)本溪組中識別出2個三級層序，認為該區(qū)發(fā)育碎屑巖潮坪、混積潮坪和混積潟湖沉積，混積層系主要發(fā)育在SQ2海進體系域中［12］;王若谷等人認為盆地東南部石炭系—二疊系依次出現(xiàn)障壁海岸、碳酸鹽臺地、辮狀河三角洲、曲流河三角洲和湖泊沉積體系［13］。層序地層學和沉積學的研究密不可分，針對鄂爾多斯盆地延安地區(qū)本溪組，尚未有專門的研究將高分辨率層序地層學與沉積相及演化相結(jié)合，這一研究現(xiàn)狀難以滿足延安地區(qū)本溪組地質(zhì)研究和油氣勘探的需要。本研究針對鄂爾多斯盆地南部延安地區(qū)本溪組，以高分辨率層序地層學、沉積學、沉積巖石學等為理論指導，依托大量的測井數(shù)據(jù)、錄井記錄、巖心樣本等基礎資料，在層序地層格架建立和巖相組合識別的基礎上深入探討沉積充填特征，揭示沉積相展布規(guī)律，以期為后期的古地理重建、油氣勘探開發(fā)等研究提供有利的支撐。

1 地質(zhì)背景

延安地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造單元的東南區(qū)域〔見圖1（a）〕，鄂爾多斯盆地在晚古生代是華北克拉通盆地的一部分，其沉積充填序列與全華北地區(qū)基本保持一致［8］。受加里東運動的影響，華北地區(qū)于中奧陶世開始抬升，遭受強烈的風化剝蝕，形成奧陶系風化殼，直到138 Ma后，盆地整體沉降，海水注入，在奧陶系馬家溝灰?guī)r及風化殼之上重新開始接受沉積［14-15］。本溪組就是此時沉積形成的一套海相-海陸過渡相地層，作為本溪組底界的鋁土巖沿古溝槽展布，與下伏馬家溝組呈平行不整合接觸，是區(qū)域內(nèi)最顯著的巖性標志層［16-18］，下煤組（8＃、9＃煤層）構(gòu)成了本溪組的頂界，其形成于海西運動第三幕影響下的古構(gòu)造格局轉(zhuǎn)換期［19-20］，在研究區(qū)穩(wěn)定分布，測井特征顯著，易于識別。本溪組主要沉積有灰色、灰白色砂巖、粉砂巖、暗色泥巖、薄層灰?guī)r和煤層，地層中部常見一套灰白色石英砂巖，稱為晉祠砂巖，以此為界將本溪組分為本1段和本2段。本溪組地層整體較為平緩，受古地貌的影響，地厚具有“東北厚、西南薄”的展布特征〔見圖1（b）〕。

2 高分辨率層序地層格架

2.1 層序界面和基準面旋回

運用高分辨率層序地層學原理，在區(qū)域地質(zhì)背景、巖心觀察、測井特征等資料的基礎上，根據(jù)各級層序界面的特征［21-26］，在本溪組識別出1個超長期層序界面、1個長期層序界面、1個中期層序界面和1個最大海泛面。

2.1.1 超長期層序界面和超長期基準面旋回

超長期層序界面主要受控于構(gòu)造運動的應力場轉(zhuǎn)換，在地層上表現(xiàn)為區(qū)域不整合面，常有大套地層缺失，具有大幅穿時性，在測井曲線上表現(xiàn)為各項參數(shù)的突變［7］。延安地區(qū)上古生界石炭系本溪組中識別出1個超長期層序界面，即石炭系本溪組與奧陶系馬家溝組之間的加里東構(gòu)造不整合面，代表著138 Ma的沉積間斷，該界面之下為馬家溝組的碳酸鹽巖，界面之上為本溪組的障壁海岸沉積，沿不整合面存在厚薄不均的鋁土巖風化殼。測井曲線特征亦發(fā)生突變，由不整合面之下的低自然伽馬、低聲波時差、高電阻的碳酸鹽巖特征曲線，突變?yōu)椴徽厦嬷系募夥逍螛O高自然伽馬的鋁土巖特征或泥質(zhì)巖特征曲線，有時也會出現(xiàn)砂巖特征曲線［22］。石炭系本溪組與其上覆二疊系太原組共同構(gòu)成1個超長期基準面旋回，由2個長期基準面旋回組成，以發(fā)育濱淺海沉積為主，代表克拉通盆地裂陷階段的陸表海沉積環(huán)境。

2.1.2 長期層序界面和長期基準面旋回

長期層序界面主要受控于構(gòu)造幕式運動造成的基準面升降變化，表現(xiàn)為大型侵蝕面、巖性巖相的突變面等，在測井曲線上表現(xiàn)為相同或相鄰沉積體系中海進-海退沉積序列的測井相轉(zhuǎn)換面［7］。延安地區(qū)上石炭統(tǒng)本溪組中識別出1個長期層序界面，即本溪組與太原組的分界，其形成受控于海西運動第三幕，古構(gòu)造格局自此由南隆北傾轉(zhuǎn)變?yōu)楸甭∧蟽A［11］。該界面之下為本溪組下煤組，之上為太原組的厚層塊狀石灰?guī)r［24］，下煤組在延安地區(qū)分布穩(wěn)定，測井曲線上尖峰形低伽馬及高聲波時差特征明顯，在界面之上突變?yōu)橄錉畹唾ゑR、低聲波時差、高電阻的碳酸鹽巖特征。本溪組地層構(gòu)成1個長期基準面旋回（LSC1），由2個中期基準面旋回組成，地層厚度約30～80 m，具有完整的水進-水退沉積旋回，旋回層序結(jié)構(gòu)一般為向上變深復變淺的對稱型結(jié)構(gòu)（C型），其上升半旋回厚度常大于下降半旋回，反映構(gòu)造活動較為穩(wěn)定、沉降幅度中等的緩慢海進-加速海退的地層旋回過程。

2.1.3 中期層序界面和中期基準面旋回

中期層序界面的形成與氣候變化引起的基準面升降和物質(zhì)供給有關，也受局部構(gòu)造活動的影響，表現(xiàn)為砂層底部的沖刷面、煤層的頂?shù)酌?、巖性巖相的變化面等，測井曲線上表現(xiàn)為同一沉積體系中相似沉積序列測井相的轉(zhuǎn)換面［7］。在延安地區(qū)本溪組地層中識別出1個中期層序界面，即晉祠砂巖底部，據(jù)此將本溪組劃分為2個中期基準面旋回（MSC1、MSC2），一般均為向上變深又變淺的對稱型（C型）旋回層序結(jié)構(gòu)，每個中期旋回由2～4個向上變深的非對稱型（A型）或?qū)ΨQ型（C型）短期旋回疊置而成，大致對應潮坪砂巖—潮坪泥巖（含灰?guī)r）—潮坪粉砂巖、煤層，或障壁砂巖—瀉湖泥巖—潮坪泥巖、粉砂巖、煤層，代表一次較大幅度的海進-海退過程，是最具等時對比意義的層序［26］。

2.1.4 短期層序界面和短期基準面旋回

短期層序界面特征與中期層序界面類似，但規(guī)模更小，發(fā)生頻率更高，影響范圍較小且變化很快，測井曲線上表現(xiàn)為韻律性沉積旋回的測井相組合轉(zhuǎn)換面。短期基準面旋回主要反映同一或相鄰沉積微相中巖石的粒序組合或沉積微相的組合，厚度為數(shù)米至十幾米［9］，其結(jié)構(gòu)類型有：①向上變深的非對稱型（A型），形成于低可容納空間增長率和高沉積物增長率的過補償條件下，即A／Slt;1，以僅保留基準面上升半旋回，而基準面下降半旋回未保留為特征，在巖性上表現(xiàn)為砂（礫）巖—粉砂巖—泥巖、灰?guī)r的沉積變化;②對稱型（C型），形成于略高可容納空間增長率和略低沉積物增長率的條件下，即A／Sgt;1，較完整地保存了基準面上升半旋回和下降半旋回，具有二分時間單元分界線，發(fā)育由粗變細又變粗的韻律性旋回。

2.1.5 最大海泛面

最大海泛面是指在海侵過程中，海平面上升至最高點時形成的沉積界面，它通常對應于一套地層中的最大沉積深度，此時沉積物的累積速率最低，之后海平面將開始下降或沉積速率增加［7， 27］。本溪組的最大海泛面位于本溪組地層中上部，從巖性剖面上看，位于由粗到細正粒序沉積頂部的厚層泥巖（或灰?guī)r）段，或者大套泥巖段的中上部，在測井剖面上表現(xiàn)為低自然伽馬、低聲波時差、高電阻的特征，將測井曲線達到最低幅值而后折返的位置識別為最大海泛面［28］，該界面區(qū)域內(nèi)分布廣泛、產(chǎn)出穩(wěn)定，是重要的區(qū)域等時對比標志。

2.2 層序地層格架

根據(jù)高分辨率層序基準面和旋回劃分原則，以及測井和鉆井等資料，將延安地區(qū)本溪組劃分為1個長期基準面旋回（LSC1）、2個中期基準面旋回（MSC1、MSC2）和多個短期旋回。MSC1和MSC2分別對應本2段和本1段（見圖2）。

3 高分辨率層序地層格架下的沉積充填

3.1 巖相類型與巖相組合

沉積巖的巖相一般是指在一定沉積條件和沉積過程下形成的巖性和沉積構(gòu)造的組合，巖相分析是沉積學的一個重要工具，可以根據(jù)巖相特征來判斷水動力等沉積條件，推斷并重建沉積環(huán)境和古地理背景［29］。延安地區(qū)本溪組巖石類型豐富，發(fā)育有礫巖、砂巖、粉砂巖、泥頁巖、石灰?guī)r、煤等。通過對鉆井巖心的顏色、巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的觀察，在研究區(qū)內(nèi)共識別出12種巖相類型（見表1、圖3）。

沉積巖的巖相組合是指按照一定模式疊置在一起的若干種巖相的組合，反映的是特定的沉積環(huán)境和條件，是沉積學研究的重要手段［30］。本次研究在延安地區(qū)本溪組地層中劃分出7種巖相組合。

組合1（Gm-Gt-Sm-St-Sp-Sf-M）：底部發(fā)育塊狀和槽狀交錯層理中-細礫巖，礫石主要是石英。礫巖底部有時可見沖刷面，礫巖之上發(fā)育塊狀層理、槽狀和板狀交錯層理粗-細砂巖，上部發(fā)育羽狀交錯層理砂巖和泥巖，正粒序。該巖相組合常在潮道沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（a）〕。

組合2（St-Sf-Sc-Fr）：下部發(fā)育槽狀交錯層理砂巖，其上發(fā)育羽狀交錯層理砂巖，向上過渡為潮汐層理粉—細砂巖以及沙紋層理粉砂巖，正粒序，該巖相組合常在砂坪沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（b）〕。

組合3（Sc-Fr-M）：下部發(fā)育潮汐層理粉—細砂巖，其上為沙紋層理粉砂巖，向上過渡為泥巖，該巖相組合常在混合坪沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（b）〕。

組合4（M-Fr-M-C）：常見泥巖與沙紋層理粉砂巖互層，泥巖中可見水平層理和植物碎片，部分可見薄煤層，該巖相組合常在泥坪沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（b）、（d）〕。

組合5（M-C）：厚層泥巖中夾有煤層，泥巖常具水平層理，煤層較厚，該巖相組合常在泥炭坪沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（d）〕。

組合6（Fr-Sf-Sl-Gt）：底部常出現(xiàn)砂紋交錯層理粉砂巖，向上過渡為羽狀交錯層理砂巖和沖洗交錯層理砂巖，頂部常發(fā)育石英細礫巖，礫石成分單一，反映了高能水動力沖刷環(huán)境，逆粒序，該組合常在障壁島沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（c）〕。

組合7（M-LI-C-M）：以厚層泥巖沉積為主，可見灰?guī)r和煤的薄夾層，該巖相組合常在潟湖沉積序列里出現(xiàn)〔見圖3（c）〕。

3.2 沉積相特征

研究認為，鄂爾多斯盆地延安地區(qū)本溪組發(fā)育障壁海岸沉積體系，在其中識別出2種沉積相和7種沉積微相（見表2，圖4）。

3.2.1 潮坪沉積

晚石炭世鄂爾多斯盆地地形較平坦且水體相對較淺，在寬闊的陸表海近海區(qū)域形成了大范圍的潮坪沉積。根據(jù)潮汐沖洗程度和沉積物粒度大小，延安地區(qū)本溪組的潮坪沉積可分為潮道、砂坪、混合坪、泥坪和泥炭坪微相。潮道是潮汐水流向陸地方向的延伸，屬于高能水動力環(huán)境，沉積物厚度大且粒度粗。砂坪形成于平均低潮線附近，沉積物粒度較粗，主要是砂質(zhì)沉積。泥坪形成于平均高潮線之上，沉積物粒度細，主要是泥質(zhì)沉積。混合坪形成于平均低潮線和高潮線之間，主要發(fā)育砂泥互層沉積。垂向上砂坪、混合坪、泥坪相互疊置共生。本溪期末，區(qū)域海平面下降，大部分地區(qū)淤淺形成泥炭坪，發(fā)育厚度不一的煤層。

潮道沉積主要由中-細礫巖和中-粗砂巖組成。礫巖中礫石成分較單一，主要是礦物石英，粒徑2～40 mm，分選性中等-好，磨圓度次棱角狀-次圓狀，孔隙式-基底式膠結(jié)，整體粒序不明顯，或略顯正粒序，多發(fā)育塊狀層理和槽狀交錯層理。砂巖主要類型是石英中-粗砂巖，常發(fā)育塊狀層理、槽狀或板狀交錯層理和羽狀交錯層理，反映了在潮汐影響下的高能沉積環(huán)境。砂體底部常發(fā)育沖刷面，存在滯留沉積。多期潮道沉積可在垂向上相互疊置［13］。形成塊狀層理礫巖相（Gm）—槽狀交錯層理礫巖相（Gt）—塊狀層理砂巖相（Sm）—槽狀交錯層理砂巖相（St）—板狀交錯層理砂巖相（Sp）—羽狀交錯層理砂巖相（Sf）—泥巖相（M）的完整或不完整的疊加組合。

砂坪沉積主要由淺灰色石英中-細砂巖、粉砂巖組成，砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等，粒序特征不明顯或具正粒序，常見槽狀交錯層理、羽狀交錯層理、潮汐層理等。粉砂巖中常見沙紋層理、潮汐層理、變形層理等。潮汐層理包括透鏡狀層理、脈狀層理、波狀層理等，反映漲潮、落潮過程中，由于水動力強弱的差異而造成的沉積物中砂泥含量的不同［12］。砂巖厚度變化較大，自然伽馬曲線多為中低幅值的齒狀箱狀或指狀。垂向巖相序列為槽狀交錯層理砂巖相（St）—羽狀交錯層理砂巖相（Sf）—潮汐層理粉-細砂巖相（Sc）—沙紋層理粉砂巖相（Fr）的完整或不完整的疊加組合。

混合坪沉積主要由細砂巖、粉砂巖和泥巖的薄互層組成，局部可見薄層或透鏡狀石灰?guī)r夾層和薄煤層，發(fā)育潮汐層理、沙紋層理、水平層理等沉積構(gòu)造。測井曲線變化較大，砂巖自然伽馬呈低值的指形或箱型，粉砂巖和泥巖呈低值指形或平滑狀，薄煤層呈尖峰狀低伽馬和高聲波時差，石灰?guī)r呈較低自然伽馬和高電阻。垂向巖相序列為潮汐層理粉—細砂巖相（Sc）—沙紋層理粉砂巖相（Fr）—泥巖相（M）的完整或不完整的疊加組合。

泥坪沉積主要是厚層泥巖夾薄層粉砂巖，局部有薄層石灰?guī)r和薄煤層，發(fā)育水平層理、透鏡狀層理等，自然伽馬曲線多呈低幅齒狀，薄煤層呈低值尖峰狀。典型的巖相序列為泥巖相（M）—沙紋層理粉砂巖相（Fr）—泥巖相（M）—煤（C）的完整或不完整的疊加組合。

泥炭坪主要沉積有厚層泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤，典型的巖相序列為泥巖相（M）—煤（C）的疊加組合。

3.2.2 障壁島—潟湖沉積

障壁島通常表現(xiàn)為若干組平行于海岸線的狹長砂礫質(zhì)島嶼，垂向上與潟湖沉積相互疊置。多分布于延安地區(qū)北部和東北部。本溪組障壁島沉積主要為灰白色石英細-粗砂巖，頂部可出現(xiàn)礫巖。礫巖多為細-中礫石英礫巖，分選性較好-中等，磨圓度次圓-次棱狀，常發(fā)育槽狀交錯層理。石英砂巖以細-中砂巖為主，分選性中等-好，磨圓度次圓-次棱狀，顆粒支撐，多見泥質(zhì)膠結(jié)，粒序變化不明顯或具逆粒序，發(fā)育羽狀交錯層理、沖洗交錯層理等，砂巖底部可見沙紋層理粉砂巖，與下伏泥巖呈過渡接觸。垂向巖相序列為沙紋層理粉砂巖相（Fr）—羽狀交錯層理砂巖相（Sf）—沖洗交錯層理砂巖相（Sl）—槽狀交錯層理礫巖相（Gt）的完整或不完整的疊加組合。

潟湖是處于海岸與障壁島之間，被障壁島所遮擋的半封閉水域， 水動力較弱， 垂向上與障壁島沉積相互疊置。 潟湖中主要沉積厚層暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖， 發(fā)育塊狀層理和水平層理， 可見植物化石， 含黃鐵礦晶體， 反映封閉還原的沉積環(huán)境， 局部可見透鏡狀粉砂巖、 薄層石灰?guī)r和薄層煤， 石灰?guī)r一般小于3 m， 多為灰黑色泥晶灰?guī)r。 測井曲線泥巖段較平滑， 呈低幅線形，薄煤層呈尖峰狀低伽馬和高聲波時差， 石灰?guī)r呈較低自然伽馬和高電阻。常見的垂向巖相序列為泥巖相（M）—石灰?guī)r相（LI）—煤（C）—泥巖相（M）的完整或不完整組合。

4 層序格架下的沉積相展布與演化

構(gòu)造運動和氣候變化是海相、湖相層序地層發(fā)育的主要影響因素［31-34］，鄂爾多斯盆地上古生界沉積演化歷史歷經(jīng)了3個沉積充填階段，每個階段都反映了不同的地質(zhì)環(huán)境和沉積特征，展現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)復雜的地質(zhì)歷史和沉積演變過程。晚石炭世本溪期至早二疊世太原期屬于陸表海盆地沉積充填階段，主要發(fā)育碳酸鹽巖與碎屑巖的混合沉積［35-37］。在晚石炭世，鄂爾多斯盆地內(nèi)存在中央古隆起，將盆地分為東西2個海域，延安及周邊地區(qū)處于中央古隆起以東的華北海區(qū)域，地形西南高東北低，坡度較為平緩，沒有明顯的濱岸坡折帶［11，38-39］，均勻沉積了一套障壁海岸沉積，縱向剖面上潮坪—障壁島—潟湖沉積物相互疊置，對下伏奧陶系古風化面進行填平補齊。

本溪組地層構(gòu)成1個長期基準面旋回（LSC1），可細分為2個中期基準面旋回（MSC1、MSC2），其中，MSC1相當于本溪組本2段，為上古生界最底部層序，沉積于奧陶系的古風化殼之上，其上升半旋回的底部是鋁土巖，之上發(fā)育障壁島—潟湖沉積或者潮坪的砂泥巖沉積，整體向上變細，其下降半旋回發(fā)育障壁島—潟湖沉積或者潮坪的砂泥巖沉積，進積作用不明顯，呈現(xiàn)加積特征，體現(xiàn)緩慢海進，局部海退的特點［11］。MSC2相當于本溪組本1段，其上升半旋回開始于晉祠砂巖或相對應的砂泥巖，其上發(fā)育混合坪—泥坪沉積或潟湖泥質(zhì)沉積，其下降半旋回結(jié)束于泥炭坪的煤層〔見圖5（a）、（b）〕。MSC2的海泛面是本溪組長期旋回（LSC1）的最大海泛面（見圖2）。

由東西向沉積相連井剖面可以看出，延安地區(qū)東部主要發(fā)育潮坪沉積相，西部主要發(fā)育障壁島—潟湖沉積相，自本2段到本1段，相界線向西移動，本2段砂體相對較為發(fā)育，連通性一般，B46井和B67井附近砂體最為發(fā)育，砂體厚度4～11 m，為潮道沉積，兩期潮道砂體相互疊置，厚度大但東西向延伸距離較短〔見圖5（a）〕。由南北向沉積相連井剖面可以看出，障壁島—潟湖沉積相在延安地區(qū)北部大面積發(fā)育，南部在本2段有潮坪相出現(xiàn)，自本2段到本1段，相界線向南移動，砂體均不甚發(fā)育，厚度薄，延伸距離短，連通性差〔見圖5（b）〕。

沉積相平面展布上，本1段和本2段沉積格局相似，受中央古隆起的影響，延安地區(qū)北部和東北部發(fā)育障壁島—潟湖沉積，而南部和西南部發(fā)育潮坪沉積，由西向東潮汐作用增強。障壁島沿南北方向近平行展布，間隔以泥質(zhì)沉積為主的潟湖亞相〔見圖6（a）、（b）〕。本2段砂體較本1段更為發(fā)育，南部和西南部發(fā)育潮道和砂坪砂體，B46井、B67井和B73井附近砂體最厚，但連通性一般，北部和東北部發(fā)育障壁島砂壩，砂體多呈孤立狀，連通性較差〔見圖6（b）〕。由于海平面的上升，本1段沉積時，海侵加劇，相帶整體向西移動，潮坪和障壁島—潟湖沉積的界線向西南部遷移，潮坪沉積面積縮減，B48井、B49井和B22井附近砂體較厚，但無論是砂坪還是障壁島砂壩，都多呈孤立補丁狀分布，砂體厚度明顯變薄，分布范圍變小，連通性差〔見圖6（a）〕。

5 結(jié)論

1）在延安地區(qū)本溪組地層中識別出1個超長期層序界面、1個長期層序界面和1個中期層序界面，據(jù)此將本溪組劃分為1個長期基準面旋回（LSC1）、2個中期基準面旋回（MSC1、MSC2）和多個短期旋回。

2）在延安地區(qū)本溪組鉆井巖芯中識別出12種巖相類型和7種巖相組合，認為本溪組發(fā)育障壁海岸沉積體系，識別出2種沉積相，即潮坪和障壁島—潟湖沉積相，以及7種沉積微相，即潮道、砂坪、混合坪、泥坪、泥炭坪、障壁島砂壩和潟湖泥。

3）延安地區(qū)本1段和本2段沉積格局相似，北部和東北部發(fā)育障壁島—潟湖沉積，南部和西南部發(fā)育潮坪沉積。

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（編 輯 李 靜）

收稿日期：2024-09-28

基金項目：國家自然科學基金青年項目（42102177）；中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源調(diào)查評價項目（121201011000150014）。

第一作者：范萌萌，女，博士，工程師，從事礦產(chǎn)普查與勘探研究，8268658@163.com。

通信作者：袁珍，女，博士，副教授，從事沉積學與儲層地質(zhì)學研究，cloud-yz@163.com。