前言

致謝

第1章 晚三疊世鄂爾多斯原型盆地的邊界

1.1 原型盆地的概念

1.2 上三疊統地層劃分與對比

1.3 晚三疊世原型盆地邊界

1.3.1 盆地西北部沉積邊界

1.3.2 盆地西南部沉積邊界

1.3.3 盆地西部沉積邊界

1.3.4 盆地北部沉積邊界

1.3.5 盆地東部與南部沉積邊界

1.4 晚三疊世物源體繫與沉積格局

1.4.1 物源體繫

1.4.2 沉積格局

第2章 晚三疊世盆地構造屬性及盆地後期改造

2.1 晚三疊世盆地發育的區域構造背景

2.1.1 板塊構造動力學環境

2.1.2 晚三疊世火山活動與動力學環境

2.2 晚三疊世盆地構造屬性

2.2.1 盆地主體具克拉通拗陷盆地性質

2.2.2 盆地南(西南)緣具前陸盆地性質

2.2.3 盆地西北緣具裂谷盆地性質

2.2.4 盆地構造性質的地球動力學模式

2.3 幾個問題的討論

2.3.1 盆地西部前陸盆地問題

2.3.2 銀川盆地構造演化問題

2.3.3 崆峒山上三疊統礫岩成因問題

2.4 晚三疊世原型盆地改造與殘留地層保存

2.4.1 盆地改造作用

2.4.2 晚三疊世殘留地層保存狀況

第3章 延長組層序地層劃分及傳統分層的穿時性

3.1 延長組層序地層學研究思路

3.2 延長組層序地層格架的研究方法體繫

3.2.1 露頭剖面

3.2.2 湖平面變化

3.2.3 小波變換

3.2.4 測井曲線

3.2.5 地震解釋

3.3 延長組層序劃分結果及傳統分層的穿時性

3.3.1 層序劃分結果

3.3.2 傳統分層的穿時性

3.4 延長組層序格架對油氣分布的控制

3.4.1 T₃ySQ₃低位域(長8₁)成藏

3.4.2
T₃ySQ₄低位域(長6₃-長6₁)油氣成藏


第4章 延長組湖盆沉積坡折帶特征及其對砂體與油氣的控制作用

4.1 延長組坡折帶識別與特征

4.1.1 坡折帶識別方法

4.1.2 延長組坡折帶時空分布特征

4.2 坡折帶對砂體的控制作用

4.2.1 對砂體成因類型的控制

4.2.2 對砂體厚度變化的控制

4.2.3 對砂體平面展布形態的控制

4.2.4 對砂體物性的控制

4.3 坡折帶對油氣分布的控制作用

第5章 延長期沉積中心遷移演化及其沉積響應

5.1 湖盆沉積中心遷移演化規律

5.1.1 向西遷移演化的證據

5.1.2 向南遷移演化的證據

5.2 湖盆遷移演化的沉積響應

5.2.1 向西遷移的沉積響應

5.2.2 向南遷移的沉積響應

5.3 湖盆遷移演化的地球動力學背景

5.4 湖盆遷移與油氣成藏的關繫

第6章 長8油層組淺水湖泊三角洲沉積特征

6.1 淺水湖泊三角洲研究現狀及概念釐定

6.2 長8淺水湖泊三角洲主要特征

6.2.1 古地理環境特征

6.2.2 沉積相特征

6.2.3 沉積模式

第7章 延長組深水沉積中的塊體搬運作用及砂質碎屑流分布

7.1 砂質碎屑流理論的精華與缺陷

7.1.1 砂質碎屑流理論的精華

7.1.2 砂質碎屑流理論的問題與缺陷

7.2 湖盆中心地區長6沉積物重力流沉積特征

7.2.1 沉積背景

7.2.2 延長組長6層段沉積物重力流類型及成因解釋

7.2.3 延長組深水重力流沉積空間分布模式

第8章 天環拗陷遷移演化與拗陷西翼油氣成藏

8.1 天環拗陷形成演化歷史分析

8.1.1 地震剖面“層拉平”分析

8.1.2 “平衡剖面恢復”分析

8.1.3 拗陷軸部向東遷移的動力來源

8.2 天環拗陷核部向東遷移對油氣成藏的影響

第9章 中生界低幅度構造成因類型及其對油氣分布的控制作用

9.1 低幅度構造空間分布

9.2 低幅度構造成因機制分析

9.2.1 延長組內的大型鼻狀隆起成因分析

9.2.2 局部低幅度隆起構造成因分析

9.3 低幅度構造與油氣分布的關繫

9.3.1 東斜坡低幅度構造與油藏分布

9.3.2 西斜坡低幅度構造與油氣成藏

第10章 延長組下組合油氣來源與成藏模式

10.1 樣品采集與分析

10.2 油氣來源分析

10.2.1 長9原油來源

10.2.2 陝北地區長10原油來源

10.3 成藏期次分析

10.3.1 長9油藏成藏期次

10.3.2 陝北地區長10油藏成藏期次

10.4 成藏主控因素分析

10.4.1 姬塬地區長9油氣成藏

10.4.2 隴東地區長9油氣成藏

10.4.3 陝北地區長10油氣成藏

10.5 成藏組合與模式探討

參考文獻

第1章晚三疊世鄂爾多斯原型盆地的邊界

鄂爾多斯盆地是我國陸上重要的含油氣盆地之一,對中國的油氣工業起著十分重要的作用.隨著鄂爾多斯盆地中生界石油勘探的不斷深入和勘探範圍的擴展,現有的石油勘探領域已不能滿足油氣儲量增長的需求,必須尋找新的勘探領域和勘探接替區帶.走出現今盆地的框架,從“原型盆地”的概念出發,從盆地演化的角度了解中生代盆地的構造特征、沉積背景和沉積體繫的分布,進而對中生代時的“大鄂爾多斯盆地”的有利含油砂體展布進行預測,指出石油有利勘探區帶及勘探部署方向,是目前乃至今後一段時間內鄂爾多斯盆地石油勘探和生產急需解決的問題.

1..1原型盆地的概念

原型盆地是指“受單一動力機制所產生的盆地沉降類型和結構實體”(張渝昌,1997).原型沉積盆地在後期構造運動中受到改造而成現今殘留盆地.為了對沉積盆地的含油氣性作出客觀的評價,必須進行原型盆地恢復.在此研究基礎上,確定現今殘留盆地在原始盆地(特別是發育鼎盛時期的原始盆地)的構造部位及沉積環境,與(主)生油窪陷的空間關繫,進而評估現今殘留盆地改造前後的成藏條件和資源規模(劉池洋、楊興科,2000).

現有資料表明,鄂爾多斯盆地及周邊地區上三疊統比較發育,在盆地西部的六盤山盆地、河西走廊與北祁連地區以及盆地東部的晉南、豫西及東秦嶺地區都有分布,且有些地區的上三疊統與盆地內部在岩性、岩相上相似,也具有一定生烴潛力.那麼,在晚三疊世沉積時,上述地區與鄂爾多斯盆地是什麼關繫,究竟是一個統一的盆地,還是若干個相對獨立的盆地?雖然個別學者很早注意到晚三疊世在華北地區存在超大型盆地(劉紹龍,1986),但總體而言,對這一問題的研究較膚淺,目前還沒有取得共識.本節將圍繞該問題,首先從鄂爾多斯及周緣地區晚三疊世地層的分布出發,在繫統總結前人資料的基礎上,結合多年野外調研實踐,進行繫統的晚三疊世原型盆地恢復工作.

鄂爾多斯盆地及周邊地區上三疊統劃分主要參考了.甘肅省區域地質志.、.寧夏回族自治區區域地質志.、.內蒙古自治區區域地質志.、.山西省區域地質志.、.陝西省區域地質志.及.河南省區域地質志.,地層分區、劃分方案及對比見表1..1.

表1..1鄂爾多斯盆地及周邊地區上三疊統劃分對比表

統 河西走廊地區 六盤山地區 鄂爾多斯盆地 山西境內 河南濟源 東秦嶺

長1  譚莊組

長2 

長3  延長組

長4+5

椿樹腰組 上三疊統(未細分)

上三疊統 南營兒群 窯山組 延長組 長6 

長7 

長8  銅川組 油坊莊組

長9 

長10

需要說明的是,關於中三疊統與上三疊統的地層界線一直存在爭議.一種觀點認為鄂爾多斯盆地的延長組為晚三疊世沉積;另一種觀點認為“張家灘頁岩”及其下部地層時代屬於中三疊世,該頁岩層之上地層時代屬於晚三疊世.近年來,鄧秀芹(2009a)提出延長組“張家灘頁岩”之下的粗碎屑岩建造(即長8―長10油層組)屬於中三疊統,“張家灘頁岩”及其以上地層為上三疊統.陳安清等(2011)通過對延長組事件沉積的研究也得出相同的認識.在河南豫西地區,大多數學者將油坊莊組劃為中三疊世沉積,其上的椿樹腰組與譚莊組劃為晚三疊世沉積(彭兆蒙、吳智平,2006;齊永安等,2007),少數學者認為油坊莊組與鄂爾多斯盆地延長組下部長8―長10油層組相當,屬於晚三疊世沉積(周新科等,2005),也有少數學者雖然將油坊莊組劃為中三疊世沉積,但根據其所含植物群組合面貌,認為與陝北銅川組相當(薛松鶴,1988).作者在大量野外調查的基礎上,並參考了前人的研究資料,發現河南豫西地區油坊莊組岩性特征和沉積旋回與鄂爾多斯盆地延長組長8―長10油層組或銅川組有一定相似性,應該是

組的時代歸屬並沒有形成廣泛共識,為了尊重油氣勘探部門多年來形成的地層劃

分習慣,本書仍然將其時代歸為晚三疊世.

依據上述地層對比方案,上三疊統在鄂爾多斯盆地及周邊地區發育廣泛,隻

是在不同地區其組段命名存在差異,如六盤山地區窯山組、河西走廊地區南營兒

群、山西境內的延長組與銅川組以及河南濟源的油坊莊組、椿樹腰組與譚莊組等

均與鄂爾多斯盆地延長組為同期沉積.

1..3晚三疊世原型盆地邊界

雖然鄂爾多斯盆地與周緣晚三疊世地層存在諸多相似性,但仍難以確定晚三疊世在華北地區存在超大型盆地.下文將以野外露頭(圖1..1)、地震資料等為基礎,通過相帶分布、地層接觸關繫以及物源區分析與古水流方向的測量,對晚三疊世原型盆地邊界進行恢復.

1..3..1盆地西北部沉積邊界

延長組沉積時期盆地西北部沉積邊界為阿拉善臺隆東邊緣的賀蘭山西緣斷裂帶,有以下證據.

1..賀蘭山西緣斷裂帶東西兩側的地層分布、構造演化特征差異明顯

賀蘭山西緣斷裂帶西側的阿拉善臺隆主體為華北板塊西古代―早侏羅世的長期隆起區.阿拉善臺隆主體部位中、晚侏羅世地古界阿拉善群呈角度不整合接觸,之間古界、古生界及三疊繫,也不發育早侏羅世及中侏羅世早期地層.震旦繫和石炭繫僅在阿拉善臺隆邊部發育,向其主體部位超覆,表明該陸塊為長期隆起的剛性地質體.巴彥浩特盆地與鄂爾多斯盆地西緣鄰接,發育寒武繫、奧陶繫海相灰岩、碎屑岩和石炭繫海陸交互相砂、泥岩互層夾煤層的沉積,總厚度為1100m,向北超覆、變薄或尖滅於阿拉善臺隆主體之上;中侏羅統直羅組或上侏羅統芬芳河組不整合覆蓋於石炭繫不同層位之上,缺失二疊繫、三疊繫和下侏羅統,表明該盆地在印支燕山運動早期隆起剝蝕,於燕山中期纔沉降接受中侏羅世沉積.而賀蘭山西緣斷裂帶東側的鄂爾多斯盆地發育中、上三疊統紙坊組和延長組(寧夏回族自治區地質礦產局,1989;內蒙古自治區地質礦產局,1991).賀蘭山西緣斷裂帶無疑控制著其兩側不同的剝蝕與沉積作用.

延長組底部礫岩主要分布於賀蘭山的汝箕溝、白岌岌溝、水磨溝及香池子溝等地.在白岌岌溝,其厚度為21m,底礫岩之上為厚層含礫粗砂岩;香池子溝底礫岩由扇根、扇中及扇端亞相沉積組成;汝箕溝剖面底礫岩厚4～6m,礫石占全部礫岩的65%以上.延長組底部這套作為標志層的礫岩與紙坊組假整合接觸(楊俊傑,2002),表明賀蘭山西緣斷裂帶是延長組沉積期的邊界斷裂.

3.. 晚三疊世賀蘭沉積區與盆地相通

構造解釋成果表明,現今的銀川盆地在晚三疊世為沉積區(圖1..2),三疊繫延長組和侏羅繫延安組厚度向西逐漸減薄,重礦物與古水流分析結果也反映了賀蘭沉積區與鹽定地區的連通.汝箕溝石溝驛鹽定地區延長組重礦物屬同一組合,沿此方向不穩定礦物逐漸減少,而穩定礦物逐漸增加,表現為綠簾石和石榴子石含量較高,顯示同一沉積體繫的橫向變化特征.根據古水流測量結果,汝箕溝延長組沉積期水流大致由北向南流動,在磁窯堡轉向南東,經馬家灘流向定邊地區.

圖1..2陶樂地區01695地震解釋剖面圖(東方地球物理公司,2003,內部資料)

1..3..2盆地西南部沉積邊界

盆地西南部深大斷裂發育,其中六盤山西緣大斷裂為晚三疊世的沉積邊界,有以下證據.

早古生代,秦祁地區處於海槽活動期,而鄂爾多斯地塊處於克拉通盆地發展階段.晚古生代,秦祁地區進入造山發展階段,在經歷島弧和弧後盆地演化之後,形成了秦祁褶皺帶;鄂爾多斯地塊在志留紀、泥盆紀至早石炭世整體抬升,遭受剝蝕,於中、晚石炭世開始接受陸表海沉積(寧夏回族自治區地質礦產局,1989).印支期至燕山期,秦祁褶皺帶強烈隆升,形成衝斷帶;而鄂爾多斯地塊則進入陸相盆地發育期,為陸相油田形成及造煤的重要階段.

2..西吉盆地在古生代―中生代早期為隆起區(隴西古陸),缺乏延長組沉積

西吉盆地屬於秦祁加裡東褶皺帶,在早古生代―中生代早期為隆升區(隴西古陸),直到中、新生代纔形成斷陷盆地,接受沉積.相鄰的定西盆地榆中凹陷無三疊繫,僅在北部的靖遠凹陷北緣見三疊繫.

3.. 六盤山西緣斷裂帶東側發育盆地邊緣相沉積

延長組底礫岩見於平涼的崆峒山、麻武後溝及策底坡等地,岩性為棕褐色、灰褐色礫岩、細礫岩、含砂礫岩及含礫粗砂岩等(劉化清等,2006),在崆峒山發育,出露點多,顯示清楚.在太統山、崆峒山,該套底礫岩厚2886m,具有衝積扇特點,岩層中夾有泥石流與河流沉積,古水流方位為72°;在平涼的水平子麻川,底礫岩厚1188m,為分流河道砂壩、泛濫平原與河道滯留交互沉積;在策底坡,底礫岩為河流相夾邊灘相.上述地區礫岩的廣泛發育,代表延長組沉積期盆地邊緣相沉積.

1..3..3盆地西部沉積邊界

晚三疊世盆地西部邊界爭論較多.部分學者認為“南北古陸梁”是延長組沉積時盆地西部邊界等,1992;楊俊傑,2002).作者研究後認為,晚三疊世湖盆向西遠超出今盆地範圍,與河西走廊晚三疊世盆地相通,其直接證據表現在以下幾個方面.

1..炭山、窯山等“古陸梁”地區存在晚三疊世湖相沉積

在鄂爾多斯盆地西緣,以往普遍認為隻發育侏羅繫而無晚三疊世沉積,故俗