鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征.pdf

第 35 卷 第 5 期2023 年 9 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.35 No.5Sept.2023魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征收稿日期：2022-10-01；修回日期：2022-10-26；网络发表日期：2023-02-24基金项目：中国石油天然气股份有限公司“十四五”前瞻性基础性重大科技项目“致密气新区新领域资源潜力与富集规律研究”（编号：2021DJ2101）资助。第一作者：魏嘉怡（1993），女，硕士，工程师，主要从事天然气勘探与区域地质综合研究方面的工作。地址：（710018）陕西省西安市未央区未央路 151 号。Email：weijy1993_。通信作者：刘刚（1983），男，工程师，主要从事区域地质研究方面的工作。Email：liugang2_。文章编号：1673-8926（2023）05-0120-11DOI：10.12108/yxyqc.20230512引用：魏嘉怡，王红伟，刘刚，等.鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征 J.岩性油气藏，2023，35（5）：120-130.Cite：WEI Jiayi，WANG Hongwei，LIU Gang，et al.Sedimentary characteristics of Carboniferous Yanghugou Formation in thrustbelt on the western margin of Ordos Basin J.Lithologic Reservoirs，2023，35（5）：120-130.鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征魏嘉怡1，2，王红伟1，2，刘刚1，2，李涵1，2，曹茜1，2（1.中国石油长庆油田分公司 勘探开发研究院，西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018）摘要：根据钻井、录井、测井及地震资料，结合岩石矿物特征、古生物化石以及地球化学特征，对鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组沉积相特征和展布规律进行了系统研究。研究结果表明：鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组岩性以泥岩、炭质泥岩、煤层为主，间夹泥质粉砂岩、砂岩，形成于海陆过渡相沉积环境，沉积期古气候为温暖潮湿气候。靖远组羊虎沟组沉积期，湖盆水体盐度逐渐增大，古气候从早期的温湿气候向干热气候过渡，沉积环境由早期的氧化环境向中、晚期的氧化还原环境过渡，相对古水深由小向大过渡，至羊虎沟组沉积晚期，发生快速水退。研究区羊虎沟组以混合沉积为主，发育三角洲障壁海岸滨浅海等沉积体系，属于典型的海陆过渡相。韦州石沟驿地区发育澙湖障壁岛沉积相带，总体可分为两大区域性海进、海退旋回，下部海进旋回以海湾潮坪沉积为主，上部海退旋回以三角洲沉积为主。羊虎沟组沉积水体较浅，周边发育三角洲，内部障壁砂坝较发育，形成了有利沉积相带，垂向上靖远组羊虎沟组为海湾潮坪障壁岛澙湖沼泽相的区域海进海退沉积旋回。关键词：相标志；沉积相；海陆过渡相；冲断带；羊虎沟组；石炭系；鄂尔多斯盆地西缘中图分类号：TE121.3；P618.13文献标志码：ASedimentary characteristics of Carboniferous Yanghugou Formation inthrust belt on the western margin of Ordos BasinWEI Jiayi1，2，WANG Hongwei1，2，LIU Gang1，2，LI Han1，2，CAO Qian1，2（1.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil&GasFields，Xi an 710018，China）Abstract：Based on drilling，logging，logging and seismic data，combined with rock and mineral characteristics，paleontological fossils and geochemical characteristics，the sedimentary facies characteristics and distribution rules of Carboniferous Yanghugou Formation in the western margin of Ordos Basin were systematically studied.The results show that：（1）The Yanghugou Formation in the western margin of Ordos Basin is mainly composedof mudstone，carbonaceous mudstone and coal seams，intercalated with argillaceous siltstone and sandstone.Itwas formed in a marine and continental transitional sedimentary environment，and the paleoclimate during the depo-sition was warm and humid.The salinity of the lake basin of Jingyuan-Yanghugou Formation gradually increased，魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征2023 年121the paleoclimate transited from the early warm and humid climate to dry and hot climate，the sedimentary environment transited from the early oxidation environment to the middle and late oxidation-reduction environment，therelative paleo water depth transited from shallow to deep，and to the late depositional period of Yanghugou Formation，rapid water regression occurred.（2）The Yanghugou Formation in the study area is mainly composed ofmixed sediments，developed with delta，barrier coast and shore shallow sea sedimentary system，which belongsto a typical marine-continental transitional facies.Lagoon-barrier island sedimentary facies belt were developedin Weizhou-Shigouyi area，which can be divided into two regional transgression and regression cycles.The lowertransgressive cycle was dominated by bay-tidal flat deposition，and the upper regressive cycle was dominated bydelta deposition.（3）The sedimentary water body of Yanghugou Formation was relatively shallow，delta was deve-loped around，and internal barrier sand bar was relatively developed，forming a favorable sedimentary facieszone.Vertically，the regional transgression regression cycle change of bay-tidal flat-barrier island-lagoon-swampfacies was developed in Jingyuan-Yanghugou Formation.Key words：facies mark；sedimentary facies；marine-continental transitional facies；thrust belt；Yanghugou Formaiton；Carboniferous；western margin of Ordos Basin0引言鄂尔多斯盆地作为我国的大型含油气盆地之一，蕴藏着丰富的油气资源1-3。其西缘冲断带由于构造类型多样、油气成藏条件复杂4-6，长期以来成为油气勘探和地质研究的焦点地区。以往研究人员对鄂尔多斯盆地西缘进行过大量的野外剖面观察，证实了羊虎沟组地层较厚，烃源岩条件优越，具备源内致密储层成藏潜力大的特征7-8。忠 6 井在羊虎沟组试气获 2 052 m3/d 的低产气流9，揭示了羊虎沟组具有较大的源内致密气成藏潜力，是未来非常规气勘探的有利目标区带。油气的分布及沉积体系与古地理环境具有密不可分的关系10-12，沉积相特征及环境演化的研究对于寻找油气分布有利区、明确下一步油气勘探的方向具有重要意义。由于研究范围的局限性以及对沉积模式认识的差异，不同学者对鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组砂体成因与沉积体系的认识有所不同。大部分学者认为羊虎沟组主要发育潮控三角洲和障壁海岸沉积体系13-14，也有学者认为还发育浅海陆棚和扇三角洲沉积体系15。受构造运动影响，鄂尔多斯盆地西缘沉积环境变化频繁，对羊虎沟组砂体的形成和沉积过程认识不清，从而制约着羊虎沟组未来的勘探开发进程16。前期对羊虎沟组沉积环境与沉积相带的研究多限于野外地质露头17-18，缺乏钻井沉积相带的分析资料。本次研究根据鄂尔多斯盆地西缘韦州石沟驿向斜区忠 1、忠 6、韦参 1 井等资料，在综合分析羊虎沟组钻井、录井、测井及地震资料的基础上，应用岩石学、微量元素、古生物、地球化学等资料，对羊虎沟组沉积相特征和展布规律进行系统研究，以期对该区羊虎沟组勘探潜力的评价提供一定依据。1地质概况鄂尔多斯盆地西缘冲断带地处阿拉善地块、鄂尔多斯地块及祁连秦岭褶皱带三大构造单元交汇处19-20，叠置于华北克拉通西部与贺兰山坳拉槽上（图 1a）。构造带为一近南北向展布的狭长条带，长约 600 km，宽约 50100 km，面积约 15 000 km2 21-22。受祁连秦岭造山带被动大陆边缘与阿拉善古陆活动大陆边缘的共同影响，羊虎沟组沉积期鄂尔多斯盆地西缘冲断带属于祁连海域，为一受南北挤压、西部拉张的裂陷盆地23-24。韦州石沟驿向斜分别位于韦州冲断席、石沟驿冲断席 2 个次级构造单元（图 1b）。韦州冲断席位于韦州安国断裂和青龙山平凉断裂之间，呈现为一复式向斜，轴向为近北北西向。石沟驿冲断席夹持于西侧的青龙山平凉断裂和东侧的惠安堡沙井子断裂之间，断距大，向斜特征为东翼缓西翼陡，轴向为北西北北西向。本次研究的重点探井忠 1、忠 6 井位于石沟驿向斜西翼，韦参1井位于韦州向斜东翼。研究区地质露头及钻井揭示，羊虎沟组地层厚度为 400600 m，发育巨厚的煤系地层，向西沉积厚度增大，岩性以深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩、灰色细砂岩为主，夹黑色煤层和灰岩。其中羊虎沟组上部暗色泥岩发育微孔、微裂缝，与煤层形成自生自储的成藏组合（图 2），下部暗色泥岩以生油气层为主。灰色细砂岩为储层，泥晶灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩为盖层。2羊虎沟组沉积相标志沉积环境不同，对应的沉积相标志也不同。正122岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 1鄂尔多斯盆地西缘冲断带构造位置（a）及井位分布（b）Fig.1Structural location（a）and well location distribution（b）in thrust belt on the western margin of Ordos Basin确划分沉积相并剖析相标志是研究沉积体系演化的基础25-27。2.1岩石学特征鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组岩性以深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩、煤层为主，夹薄层砂岩、泥质粉砂岩，单层砂体厚度为 126 m，砂地比为 16%26%。深灰色泥岩有机碳含量较低，炭质泥岩、煤层的有机碳含量较高，煤岩总有机碳质量分数（TOC）平均为 73.10%，暗色泥岩 TOC 为 0.30%31.81%，平均为 4.67%。砂岩颜色以浅灰色、灰褐色为主，细中粒，沉积构造发育类型较多，主要发育层理构造，包括水平层理、平行层理、板状交错层理、槽状交错层理、波状交错层理、冲洗交错层理，局部可见波痕。水平层理反映沉积环境比较稳定，水动力较弱，指示深水地带。与水平层理相比，平行层理的岩石颗粒较粗，砂层几乎水平且彼此平行。交错层理形成于水动力强、流水强弱交替出现的环境中，水流携带物质粒度较小且均匀，由一系列斜交于层系界面的纹层组成，层系内结构和成分均匀，各层系彼此交错、切割、重叠或组合出现（图 3）。自生矿物具有良好的指相性。苏峪口、乌达、雀儿沟露头剖面和韦参 1 井岩心普遍发育黄铁矿（图 3h）、菱铁矿（图 3i）、钙质结核、铁质结核，尤其是黄铁矿和菱铁矿结核共生，揭示研究区及邻区羊虎沟组泥岩可能形成于相对封闭、水流不畅和缺氧的还原环境。菱铁矿一般呈致密块状、球状、结核体，颜色多为黄白色，经风化作用后常变为褐色或图 2鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组典型地层综合柱状图Fig.2Typical stratigraphic column of CarboniferousYanghugou Formation in thrust belt on thewestern margin of Ordos Basin古陆 三角洲 滨岸潮坪海湾海槽山间盆地罗山东逆冲席韦州逆冲席石沟驿逆冲席烟墩山逆冲席海子井逆冲席马家滩逆冲席研究区 构造单元线断层地震测线地名露头 井位0250500 km01020 km（b）（a）泥质粉砂岩泥岩煤细砂岩炭质泥岩 泥质灰岩 粉砂质泥岩白云质灰岩 粉砂岩 泥晶灰岩 自生自储层储层盖层 生油气层C地层系石炭系统上统组羊虎沟组厚度/m400600岩性特征描述厚层煤层夹灰黑色泥岩、炭质泥岩，偶夹灰色细砂岩灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩、泥质粉砂岩，偶见泥质灰岩、白云质灰岩夹层灰色细砂岩、泥质粉砂岩与深灰色泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩互层深灰色泥岩夹灰色粉砂岩为主，偶夹泥晶灰岩沉积相沼泽相瀉湖相潮坪相瀉湖相障壁岛相生储盖组合发育厚层灰色细砂岩，夹灰色泥岩、粉砂质泥岩魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征2023 年123褐黑色等，黄铁矿多呈条带状、球状、晶体粒状、球状结核体产出。图 3鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组岩石学特征Fig.3Petrological characteristics of CarboniferousYanghugou Formation in thrust belt on thewestern margin of Ordos Basin2.2古生物化石标志生物遗迹化石的形态、遗体化石保存的产状和完整程度均可反映沉积时的水动力条件及环境。在忠 6、韦参 1 井羊虎沟组岩心和雀儿沟露头剖面，可见植物碎片化石和炭化的植物茎秆，多与灰黑色泥岩、深黑色炭质泥岩伴生，表明当时沉积水体较浅或短时间出露地表，反映出陆相沉积环境特征。煤线在西缘冲断带也较为发育，手感较轻，污手，多为沼泽环境沉积产物。在呼鲁斯太、乌达、雀儿沟露头剖面见到的海相腕足类化石（海百合、贝壳化石）揭示研究区羊虎沟组形成于海陆过渡相沉积环境（图 4）。对研究区岩石样品进行孢粉鉴定，结果表明研究区样品中几乎全为蕨类植物孢子，体积分数为98.19%100.00%，平均为 99.10%，裸子植物花粉贫乏，体积分数为 01.81%，平均为 0.90%。蕨类植物孢子以无环三缝孢类占优势（图4d4h），主要为光面三缝孢、圆形光面孢、三角粒面孢、圆形粒面孢、圆形块瘤孢、三角锥刺孢，其次为具环三缝孢类（图 4i，4j），常见厚角孢、套环孢。裸子植物花粉仅图 4鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组古生物化石及孢粉特征Fig.4Paleontological fossils and palynological characteristics of Carboniferous Yanghugou Formation inthrust belt on the western margin of Ordos Basin见零星的单气囊类波脱尼粉（图 4k）、弗氏粉和单沟类的苏铁粉。孢粉植物群喜温暖潮湿，以真蕨纲、种子蕨纲、石松纲以及楔叶纲植物为主。通过孢粉分析可知，研究区羊虎沟组沉积时的古气候属温暖（a）植物化石，韦参 1 井，2 780.3 m；（b）植物化石，雀儿沟剖面，109 层；（c）海百合，腕足化石，沙巴台剖面，5 层；（d）光面三缝孢，小洪沟剖面，11 层；（e）三角粒面孢，小洪沟剖面，11 层；（f）圆形粒面孢，小洪沟剖面，11 层；（g）圆形块瘤孢，小洪沟剖面，11 层；（h）三角锥刺孢，小洪沟剖面，11 层；（i）厚角孢，乐 1 井，1 131.8 m；（j）套环孢，乐 1 井，1 131.8 m；（k）波脱尼粉，乐 1 井，1 131.8 m。海百合（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）（j）（k）（a）深灰色泥岩，韦参 1 井，2 304.32 m；（b）煤岩，忠 6 井，3 357.00 m；（c）灰色细砂岩，忠 6 井，3 620.29 m；（d）平行层理，韦参 1 井，2 362.50 m；（e）小型交错层理，韦参 1 井，2 346.30 m；（f）楔状槽状交错层理，下河沿剖面，20 层；（g）波痕，雀儿沟剖面，51 层；（h）黄铁矿晶体，韦参 1 井，2 779.00 m；（i）菱铁质结核，雀儿沟剖面，44 层。（b）（a）（c）（e）（d）（f）（h）（g）（i）124岩性油气藏第 35 卷第 5 期潮湿气候。2.3地球化学标志在推断沉积岩演化过程和形成环境中，微量元素的灵敏性很高，各类微量元素指标是记录沉积岩演化过程的有效参数28-30。以忠 6 井为例，选用元素录井数据，对靖远组羊虎沟组的 Sr/Ba，Sr/Cu，V/（V+Ni）值进行统计分析（表 1）。结果表明，靖远组羊虎沟组自下而上湖盆水体盐度逐渐增大，古气候从早期的温湿气候向干热气候过渡，沉积环境由早期的氧化环境向中、晚期的氧化还原环境过渡（图 5）。为了剔除岩性影响，选择岩性一致的泥岩层进行古水深研究，采用水深计算函数31对研究区相对水深值进行计算，结果显示靖远组羊虎沟组自下而上相对古水深由小变大，至羊虎沟组晚期发生快速水退。Th/U值显示水体环境自下而上由早期的弱氧化向晚期表 1鄂尔多斯盆地西缘冲断带靖远组羊虎沟组微量元素判别指标及样品数据Table 1Discrimination indexes of trace elements and sample data of Jingyuan-Yanghugou Formation in thrust belton the western margin of Ordos Basin的还原、强还原环境过渡。由图 5 可看出，靖远羊虎沟期整体水体较浅，但变化比较频繁，属于典型的海陆过渡相沉积。2.4测井相特征砂体形成时的沉积环境不同，对应的测井曲线形态则不同32-35。在区域沉积背景和忠 1、忠 6、韦参 1 井岩心观察以及单井相分析的基础上，依据自然伽马曲线的形态、幅度、光滑程度、组合特征，对韦州石沟驿地区羊虎沟组测井相进行分析，识别出箱形、钟形、指形、尖峰形+钟形、漏斗形、指形+漏斗形等 6 种测井相类型（图 6）。障壁砂坝自然伽马曲线表现为箱形特征，曲线平缓、低幅、局部齿化，顶、底均为突变接触；澙湖相自然伽马曲线以低幅的尖峰形+钟形组合为特征；砂坪表现为低中幅齿化钟形；泥坪以低中幅齿化漏斗形为主；砂泥混合坪呈高幅指形+漏斗形；泥炭沼泽相自然伽马曲线以中高幅微齿化或光滑的指形为特征。2.5地震相特征根据鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组地层发育特征，研究羊虎沟组主要沉积相的地震相特征。海湾相在地震剖面上表现为中强振幅平行反射特征（图 7）；障壁岛相在地震剖面上表现为中等不连续振幅丘状反射特征；澙湖相在地震剖面上表现为大时差强振幅连续平行状反射特征；河口湾相在地震剖面上表现为向陆方向平行反射、向海方向可见前积反射特征；沼泽相在地震剖面上表现为强振幅较连续反射特征。五大沉积相组形成有利的“堡岛”体系，其中沼泽相、澙湖相是良好的生油气相带，障壁岛、潮坪及河口湾相发育不同类型的砂体，有利于油气储集，澙湖、潮坪相广泛发育的泥质岩类可成为良好的盖层。海湾相三面为古陆或潮坪所指标古盐度古气候氧化还原条件古水深微量元素比Sr/BaSr/CuV/（V+Ni）Th/U相对水深/m环境判识依据1.0为咸水（海相）环境10.0为温暖、湿润气候10.0为炎热、干燥气候0.60为氧化环境0.600.84为氧化还原过渡环境0.84为还原环境4为强还原环境410为还原环境1030为弱氧化还原环境30为氧化环境D=1n-1i=1nw()Ui2样品数据统计来源羊虎沟组靖远组上部靖远组下部羊虎沟组靖远组上部靖远组下部羊虎沟组靖远组上部靖远组下部羊虎沟组靖远组上部靖远组下部羊虎沟组靖远组上部靖远组下部最小值0.400.250.022.482.570.240.350.510.460.430.611.362.401.901.40最大值1.691.140.9116.2820.8910.310.991.000.977.3716.1527.9030.0018.6013.60平均值0.740.630.447.546.545.250.680.650.582.403.004.2918.0010.003.80注：文中所用微量元素数据源自元素录井；定义 U 等于 0 时为水平面，各数据点偏离该值的大小反映了相对水深（D）。魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征2023 年125图 5鄂尔多斯盆地西缘冲断带忠 6 井石炭系靖远组羊虎沟组沉积环境判别指标垂向变化Fig.5Vertical variation of sedimentary environment discrimination index of Carboniferous Jingyuan-YanghugouFormation of well Zhong 6 in thrust belt on the western margin of Ordos Basin图 6鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组典型沉积相测井响应特征Fig.6Log response characteristics of typical sedimentary facies of Carboniferous Yanghugou Formationin thrust belt on the western margin of Ordos BasinGR 曲线形态箱形尖峰形+钟形钟形漏斗形指形+漏斗形指形岩性GR/API0200曲线特征低幅齿化、微齿化低幅低、中幅齿化低、中幅齿化高幅中高幅度微齿化、光滑沉积学特征浅灰色、灰色细粗粒砂岩，一般为正粒序沉积，底部可见含砾粗砂岩或砾石砂岩，波状层理、槽状交错层理发育粉砂岩、泥质粉砂岩夹深灰色泥岩、粉砂质泥岩及薄煤层，偶见泥晶灰岩夹层浅色细砂岩、粉砂岩等组成，具有波状层理、槽状交错层理等特殊潮汐环境沉积构造深色泥岩、粉砂质泥岩及泥页岩组成，水平层理发育，向上多为煤层沉积砂岩、泥岩混合沉积岩性主要由粉砂质泥岩、炭质泥岩和厚度大的煤层组成，岩层水平层理发育，偶见植物根茎化石微相类型障壁砂坝澙湖砂坪泥坪混合坪泥炭沼泽典型井韦参 1忠 6忠 1忠 1忠 6忠 6泥岩炭质泥岩粉砂质泥岩泥质粉砂岩粉砂岩细砂岩中砂岩粗砂岩含砾粗砂岩煤层CC地层太原组羊虎沟组靖远组上部靖远组下部桌子山组深度/m岩性Sr/Ba02Sr/Cu020V/（V+Ni）02Th/U010相对古水深/m0303 2003 4003 6003 8004 0004 2004 400泥岩炭质泥岩粉砂质泥岩泥质粉砂岩细砂岩煤白云质灰岩灰质泥岩灰质白云岩泥晶石灰岩C126岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 7鄂尔多斯盆地西缘冲断带忠 6 井石炭系羊虎沟组沉积相地震反射特征（地震测线位置见图 1b）Fig.7Seismic reflection characteristics of sedimentary facies of Carboniferous Yanghugou Formation ofwell Zhong 6 in thrust belt on the western margin of Ordos Basin限，一侧与浅海相通，水体相对较深，循环处于半开放开放状态，是以澙湖为主的港湾状沉积环境。3沉积相类型3.1沉积相类型及分布特征通过岩石学、古生物学、地球化学指标、测井响应、地震反射5种相标志综合分析，对鄂尔多斯盆地西缘冲断带沉积相发育类型进行研究，将羊虎沟组划分出3种沉积相及若干微相类型（表 2）。三角洲相仅发育三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相，主要分布在鄂尔多斯盆地西缘冲断带北部和南部；障壁海岸相主要发育潮坪亚相、澙湖亚相、沼泽微相以及障壁砂坝微相，分布在鄂尔多斯盆地西缘冲断带中部地区；滨浅海相发育滨岸平原亚相、滨海亚表 2鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积相划分方案Table 2Sedimentary facies division scheme of Carboniferous Yanghugou Formation in thrust belton the western margin of Ordos Basin相、浅海亚相，主要分布在鄂尔多斯盆地西缘冲断带西部。羊虎沟组以混合沉积为主，发育三角洲障壁海岸滨浅海沉积体系，属于典型的海陆过渡相沉积。3.2单井沉积相划分在综合分析相标志、录井、测井等资料的基础上，结合钻井岩心的精细观察与描述，对忠 6 井进行单井沉积相划分（图 8），明确了忠 6 井羊虎沟期早期海进、晚期海退的反旋回沉积特征，总体表现为障壁岛沉积体系。羊虎沟组早期海进，发育箱状砂体及潮间粉细砂体，厚度较大，岩性以中细粒砂岩为主，见植物碎片，属于典型的障壁岛相。向上相变为澙湖相，岩性以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，偶夹薄层泥晶灰岩，水体较安静，自然伽马曲线变为尖峰形和钟形。晚期海退，水体变浅，由澙湖相过渡为沼泽相，沉积厚煤层夹潮上灰黑色泥岩，表现为高自然伽马特征，含气显示活跃。相三角洲障壁海岸滨浅海亚相三角洲平原三角洲前缘澙湖障壁岛潮坪滨岸平原滨海浅海微相分流河道、沼泽水下分流河道、天然堤、支流间湾、河口砂坝、远砂坝、席状砂澙湖泥、滩坝障壁砂坝潮上沼泽（煤层）、高潮间带（泥坪）、中潮间带（混合坪）、低潮间带（沙坪）、潮下带（潮汐水道）河道、沼泽、澙湖障壁砂坝、沿岸砂坝、滩坝浅海泥分布地区北部、南部中部西部双程旅行时/ms忠 6障壁岛相石炭系海湾相寒武系奥陶系澙湖潮坪相河口湾相二叠系三叠系侏罗系第四系沼泽相02 km魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征2023 年127图 8鄂尔多斯盆地西缘冲断带石沟驿地区忠 6 井沉积相划分柱状图Fig.8Histogram of sedimentary facies division of well Zhong 6 in Shigouyi area on the western margin of Ordos Basin4沉积演化4.1平面展布特征在单井沉积相研究的基础上，结合相控及砂体厚度平面分布特征，认为鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组呈现出障壁海岸背景下的障壁砂坝澙湖潮坪边缘小型三角洲的古地理格局（图 9）。研究区北部、西南部临近古陆区发育小范围的河流三角洲相沉积，水下分流河道向浅海延伸。鄂尔多斯盆地西缘冲断带中段地区羊虎沟组沉积以障壁海岸沉积体系为主，其中澙湖潮坪沉积范围最广，其次是障壁砂坝。障壁砂坝长轴多平行于海岸线，呈条带状、椭圆状分布于澙湖潮坪相内，连续性较差。障壁砂坝受潮汐和海浪作用改造，发育冲洗交错层理、浪成波痕，颗粒分选性较好、磨圆度较大，是羊虎沟组的主要储集体。澙湖是以潮汐通道与广海呈半隔绝状态的、分布在障壁岛背后的浅水盆地，澙湖中水动力低下，水体安静，波浪作用弱，以化学沉积物和陆源细粒沉积物为主，岩性主要为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹泥晶灰岩。潮坪是随潮水升降被交替淹没或露出的沼泽化平地，按发育的岩石类型可分为泥坪、砂坪、混合坪，在鄂尔多斯盆地西缘中段分布范围广泛，岩性为灰色泥质粉砂岩、细砂岩与灰黑色泥岩、粉砂质泥岩互层。4.2沉积相演化特征与勘探意义以忠 1、忠 6、韦参 1 井羊虎沟组柱状沉积相剖面划分为依据，结合研究区内的砂体平面展布特征，对沉积相横向展布特征进行综合分析。以韦参 1忠 6忠 1 井靖远组羊虎沟组沉积相连井剖面为例，该沉积相剖面为近南北走向。自南向北，羊虎沟组地层厚度变化较小，靖远组地层厚度逐渐增大，靖远组羊虎沟组在纵向上发育海湾地层太原组羊虎组靖远组GR/API0250RLLD/（m）101 000深度/m岩性（天然气）/%020岩性描述厚层煤层夹灰黑色泥岩、炭质泥岩，偶夹灰色细砂岩灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩、泥质粉砂岩，偶见泥晶灰岩夹层和薄煤层厚层灰色细砂岩泥质粉砂岩、细砂岩与深灰色泥岩、粉砂质泥岩互层以灰褐色泥岩、炭质泥岩为主沉积相相沼泽相澙湖相障壁岛相潮坪相亚相潮上泥坪泥炭沼泽潮上砂泥坪潮上砂泥坪泥炭沼泽澙湖泥障壁砂坝潮间砂泥坪潮上泥坪3 2003 2503 3003 3503 4003 4503 5003 5503 6003 6503 7003 7503 8003 850泥炭沼泽泥炭沼泽泥岩砂岩煤灰岩128岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 9鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积相平面展布Fig.9Plane distribution of sedimentary facies ofCarboniferous Yanghugou Formation in thrust belton the western margin of Ordos Basin潮坪障壁岛澙湖沼泽相的海进海退旋回变化（图10）。近年来，鄂尔多斯盆地西缘冲断带忠 6 井分别在靖远组、羊虎沟组中部的潮道砂岩、障壁砂坝砂体钻遇天然气，但因储层致密未取得理想的试气效果。借鉴煤层气、页岩气储层改造思路，忠 6 井在羊虎沟组上部沼泽相煤系泥岩段试气获 2 052 m3/d低产气流，突破冲断带上盘出气关；韦参 1 井在相应层段显示含气。由此揭示，羊虎沟组上部沼泽相煤系泥岩段分布连续且稳定，含气异常明显，煤岩、暗色泥岩有机质丰度较高，生烃条件优越，同时泥岩发育微孔、微裂缝，形成自生自储的有利成藏组合，具有源内致密气的规模成藏潜力。随着勘探的进一步深入，鄂尔多斯盆地西缘冲断带上盘石炭系有望成为未来非常规气勘探的有利层系。图 10鄂尔多斯盆地西缘冲断带韦参 1忠 6忠 1 井石炭系羊虎沟组沉积相连井剖面Fig.10Well-tie sedimentary facies of CarboniferousYanghugou Formation across wells Weican 1，Zhong 6，Zhong 1 in thrust belt on the western marginof Ordos Basin5结论（1）鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组岩性以深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩、煤层为主，夹薄层泥质粉砂岩、砂岩。羊虎沟组形成于海陆过渡相沉积环境，沉积时的古气候属于温暖潮湿气候。靖远组羊虎沟组湖盆水体盐度自下而上逐渐增大，古气候从早期的温湿气候向干热气候过渡，沉积环境由早期的氧化环境向中、晚期的氧化还原环境演变，相对古水深由小变大，至羊虎沟组晚期沼泽沉积时发生快速水退。（2）鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组以混合沉积为主，发育三角洲障壁海岸滨浅海沉积体系，属于典型的海陆过渡相。韦州石沟驿地区发育澙湖障壁岛沉积相带，总体可分为两大区域性海进、海退旋回，下部海进旋回以海湾潮坪沉积为主，上部海退旋回以三角洲沉积为主。（3）鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟期沉积水体较浅，周边发育三角洲，内部障壁砂坝较发育，形成有利沉积相带，垂向上靖远羊虎沟期发育海湾潮坪障壁岛澙湖沼泽相的区域海进海退旋回变化。忠6、韦参1井勘探发现证实，羊虎沟组上部沼泽相煤系泥岩段分布连续且稳定，含气异常明显，发育自生自储成藏组合，具备源内致密气规模成藏潜力，冲断带上盘向斜区石炭系有望成为未来非常规气勘探的有利层系。深度/mGRAC/（s m-1）156256Rt/（m）11 000韦参 10 2 4 kmN深度/mGRAC/（s m-1）156256Rt/（m）11 000忠 6深度/mGRAC/（s m-1）156256Rt/（m）11 000忠 1沼泽相三角洲相澙湖相海湾澙湖相障壁岛相潮下潮间带潮间潮下带潮间砂泥坪潮下砂坝砂岩泥岩灰岩煤潮 坪-澙 湖 相澙湖相魏嘉怡等：鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征2023 年129参考文献：1 杨桂林，任战利，何发岐，等.鄂尔多斯盆地西南缘镇泾地区断缝体发育特征及油气富集规律 J.石油与天然气地质，2022，43（6）：1382-1396.YANG Guilin，REN Zhanli，HE Faqi，et al.Fault-fracture bodygrowth and hydrocarbon enrichment of the Zhenjing area，thesouthwestern margin of the Ordos Basin J.Oil&Gas Geology，2022，43（6）：1382-1396.2 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