0 引 言

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，中、上三叠统延长组是其重要的油气勘探目的层^[1]。然而目前对于延长组层序级次的厘定和层序地层的划分仍然存在争议:王宏波等^{[2, 3]}在Vail经典层序地层学理论指导下，将鄂尔多斯盆地三叠系延长组划分为7个三级层序，其划分依据于古水深的分析并结合了经典层序地层学理论，但没有对划分方法进行详细的阐述并缺乏具体事例;张凤奎等^[4]认为鄂尔多斯盆地三叠系延长组可划分为5个三级层序，但其未开展高级别的层序划分，在划分层序时没有体现钻井、露头等数据。由此可见建立一套统一的层序地层系统，无论对于正确认识盆地的充填演化还是指导勘探实践都至关重要。Cross等^{[5, 6, 7]}所倡导的高分辨率层序地层学理论的引入，在中国中、新生代广泛发育的陆相含油气盆地的层序分析中，受到众多学者的重视并且随着多位国内学者对其的改进以及深化，最终形成了一套针对我国的陆相盆地层序特征的研究思路^{[8, 9, 10, 11]}。本论文根据实际的沉积背景和地层特征，采用高分辨率层序地层学作为理论指导，在前人研究结果的基础之上^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]}，通过露头、钻井岩心和测井资料等，对鄂尔多斯盆地延长组开展了地层的精细划分和对比研究，明确了各层序界面的识别标志，并总结了基准面旋回内部的叠加样式，为下一步油气勘探开发提供理论依据。

鄂尔多斯盆地位于华北地台西部秦岭以北，面积约25×10⁴ km²，是我国西部中生代能源矿产最丰富、保存最为完整的内陆含油气盆地。盆地内部基底更为稳定，地层平缓，构造简单，盆地边缘则多发育断裂褶皱带^[17]。从北向南依次划分为6个一级构造单元：伊盟隆起、西缘冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带、渭北隆起^[18](图 1)。研究区包括天环坳陷南部和伊陕斜坡西南部，西部和南部分别为西缘冲断带、渭北隆起所围限，目前已有大量钻井分布。研究区延长组一直以来都是油气勘探的重要目的层^{[19, 20]}。

图 1 鄂尔多斯盆地构造单元划分图 Fig.1 Tectonic unit division of Ordos basin

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1980年中国地质科学院地质研究所通过研究古植物、孢粉组合认为，以蕨类植物孢子占优势的延长组T3y¹T3y²与下伏中三叠统纸坊组的孢粉组合一致,并与西伯利亚及外乌拉尔中三叠统科彼依组的孢粉组合可以对比，因此提出T3y¹T3y²段属于中三叠统,命名为铜川组，其时代大致对应国际地层表中的拉丁阶^{[16, 21]}。而延长组中上部3个段仍属于三叠纪。1997年全国地层多重划分对比研究停用铜川组，仍沿用延长组。2002年全国地层委员会将延长组划分为中三叠统铜川组(相当于T3y¹T3y²)以及上三叠统延长组三段(T3y³T3y⁵)^[15]。2009年中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院邓秀芹教授对延长组开展了孢粉组合、岩石学特征、长7底部凝灰岩锆石测年、湖盆演化规律等对比分析结果显示，长8长10 油层组与长1长7 油层组差异显著，长8长10油层组属于中三叠世，延长组底部的年龄接近中三叠世安尼阶与拉丁阶界限年龄，约237 Ma(国际地层表，2009)^{[17, 22, 23, 24]}。20122014年研究期间与中国石油勘探开发研究院古生物专家邓胜辉教授合作，他对延长组进行植物、孢粉等化石分析测试，虽未发表，但实验结果证明延长组下部属于中三叠统(私人通讯)。中、晚三叠世，鄂尔多斯盆地为一个温暖湿润气候条件下的大型的内陆坳陷盆地，该时期延长组发育一套河流-三角洲-湖泊-重力流沉积体系，形成了约1 km厚的碎屑岩，沉积旋回明显，地层标志层清楚，在大范围内可以较好地追踪对比。延长组自下而上分长10长1 十个油层组。其中长9、长7、长4+5为主要的泥岩发育层段，长6、长8、长10则以砂岩发育为特征^{[25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32]}。

层序地层学已形成多种理论体系^{[5, 33]}，对于它们之间的差异与相似性前人已经作了大量的研究工作。通过前人的分析可以发现，高分辨率层序地层学利用基准面旋回和可容纳空间与沉积物供给量比值划分层序，其理论技术既可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分与等时对比，也适合开发阶段短时间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序划分与等时对比，提高了所对比地层单元的等时性精度^[6]。目前通过前人的研究和总结已初步形成了一套针对中国陆相含油气盆地油气勘探、评价以及开发的技术理论方法，并被广泛应用于复杂多变的中国陆相含油气盆地层序地层分析中^{[8, 9, 10, 11]}。鄂尔多斯盆地延长组为陆相沉积地层，发育了一套完整的河流-三角洲-湖泊沉积体系，是我国中西部地区重要的含油气地层，勘探较为成熟^{[1, 19]}，但对其层序划分和级别的厘定仍存在争议。在层序地层研究过程中，存在着客观地质事实的识别和主观地质认识的总结两方面^[33]，岩性、岩相、相序、界面等的识别是客观的，而对层序级别的认识上是主观的，这充分体现了层序地层学工作中的客观存在性与主观能动性的有机统一。本次研究以高分辨率层序地层学理论为指导，综合运用露头剖面、钻井资料、测井资料对研究区延长组进行层序地层研究，力求层序单元识别的客观性。在此基础上，通过综合分析，建立长期旋回层序格架，并在格架内进行中期旋回的对比，以揭示延长组的层序演化及主要影响因素。

层序界面的识别是层序地层研究的基础和关键。层序界面主要包括两种类型：第一种是基准面从下降到上升的转换面；第二种是基准面从上升到下降的转换面，即湖泛面。湖泛面由于其识别上的优势往往更具有等时对比意义。

通过对研究区以及周边野外露头剖面的观察，结合盆地内的钻、测井资料认为鄂尔多斯盆地延长组层序识别过程中关键界面类型(图 2)主要包括：区域不整合面(图 2a)、岩性岩相突变界面(图 2b)、冲刷面(图 2c)、相序间断面、高频层序叠加样式转换面、湖泛面(图 2d)。

a:纸坊组与延长组之间的不整合面；b:里91井砂岩与泥岩突变接触面；c:汭水河剖面长8油层组河道底部冲刷面；d:汭水河剖面长7油层组深湖黑色泥岩;e:高50井测井曲线识别标志;f:白495井测井曲线识别标志。 图 2 延长组层序界面类型及识别标志 Fig.2 Types of sequence boundary and identification marks of Yanchang Formation

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在层序划分工作中，结合前人的研究成果，综合分析鄂尔多斯盆地的不同级别构造运动、气候旋回及物源供给等因素控制下的湖平面变化，进而识别不同级别基准面旋回的层序界面。从测井资料、钻井资料、岩心资料等一手资料出发，通过对高频层序的识别，进而分析地层的叠覆样式，依次划分低频高级别层序，保证了层序划分的精度和可靠性。通过工作将鄂尔多斯盆地延长组划分为4个长期旋回以及11个中期旋回(图 3)。

图 3 鄂尔多斯盆地延长组层序划分方案 Fig.3 Sratigraphic division scheme of Yanchang Formation in Ordos basin

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通过对层序界面的划分以及对连井剖面的分析可以发现，鄂尔多斯盆地西南部延长组为发育辫状河-辫状河三角洲-湖泊-重力流沉积体系。整个延长组从长10到长1连续整合发育，中间未见不整合面，体现了一次大的湖盆从发育到消亡的过程。其中长10长9是湖盆形成阶段，长8长7是湖盆扩张阶段，长6长4+5是湖盆萎缩阶段，长3长1为湖盆消亡阶段。整个延长组从纵向上反映了一次湖进到湖退的变化过程。

综合研究区内42口单井的层序地层格架、汭水河剖面和延河剖面的层序地层特征以及东西向和南北向的层序地层连井剖面，总结了鄂尔多斯盆地西南部地区延长组的几种地层叠覆模式：其一是较完整记录了基准面上升和下降期沉积的近对称性旋回，其二是只发育基准面上升期沉积的非对称型旋回，其三是只发育下降半旋回沉积的非对称型旋回。各类旋回的结构、相序、堆积速度、厚度以及保存程度都直接受A/S值的影响^[3]。

A/S值小于1时，总体可容纳空间小，虽然基准面略有上升，可容纳空间的增长速率远不能满足沉积物供给的增长速率，沉积物的数量多且粒度粗，可容纳空间被很快充填；当基准面下降时，近物源区上部沉积的细粒沉积物被侵蚀冲刷，河道顶部缺乏溢岸沉积，地层上表现为薄层河道粗粒砂体紧密叠置。随着逐渐远离物源区，沉积旋回的厚度变大，上部的溢岸沉积也逐渐发育。两种情况都表现为非对称的上升半旋回相互叠加的叠覆模式。例如汭水河剖面长8油层组多期次的辫状河道砂体相互叠置，溢岸沉积未保存(图 4)；而离物源区较远靠近沉积中心的丹46井长10油层组河道砂体顶部的溢岸沉积则得到保存，从而形成以上升半旋回为主的结构样式。

a.汭水河剖面长8油层组；b.相应岩性柱。 图 4 A/S值小于1时沉积旋回叠加样式 Fig.4 Stacking pattern of sedimentary cycle when A/S<1

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A/S值接近1时，可容纳空间中等，恰好容纳所供给的沉积物，当基准面上升或者下降时，记录其上升和下降的地层均能较好的得到保存，从而发育完整的对称型旋回，对应湖盆边缘到湖盆中央过渡带的三角洲沉积相。如汭水河剖面长4+5油层组中上升半旋回沉积的水下分流河道和下降半旋回沉积的席状砂沉积厚度相近，保存完整(图 5)。

a.汭水河剖面长4+5油层组；b.相应岩性柱。 图 5 A/S值近等于1时沉积旋回叠加样式 Fig.5 Stacking pattern of sedimentary cycle when A/S≈1

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A/S值大于1时，总体可容纳空间高，若沉积物供给充足，则上升和下降的地层均能被保存形成对称的旋回结构。当沉积物供给逐渐增多，S逐渐增大时，则地层表现为向上变浅的半旋回，旋回底部为饥饿面，代表基准面上升到最高位置。例如长7油层组的浅-深湖沉积区，发育向上变浅的非对称半旋回(图 6)。

a.汭水河剖面长7油层组；b.相应岩性柱。 图 6 A/S值大于1时沉积旋回叠加样式 Fig.6 Stacking pattern of sedimentary cycle when A/S>1

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中、上三叠统延长组与上覆的下侏罗统富县组和下伏的中三叠统纸坊组在盆地边缘地区均为不整合接触。顶部的不整合是由于印支运动的影响使盆地整体抬升遭受剥蚀而形成。本文应用高分辨率层序地层学理论，以长9、长7以及长4+5三次全盆可对比的湖泛面作为对比标志面，选择平行和垂直物源方向的2条连井剖面建立了层序地层格架，详细分析了各层序在纵向和横向上的变化。

该剖面位于鄂尔多斯盆地的西南部，自西向东依次连通演52井、镇9井、里86井、白495井、白221井、白406井以及丹46井，剖面内的7口井均没有钻穿延长组，上部均遭受不同程度的剥蚀(图 7)。

图 7 鄂尔多斯盆地西南部延长组东西向连井剖面 Fig.7 E-W cross-section of Yanchang Formation in Southwestern Ordos basin

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LSC1：包含长10到长8油层组，共识别出3个中期基准面旋回，由于钻井未打穿，其底部层序具体厚度和变化情况尚不明确。MSC1是湖盆发育初始时期，湖盆面积小，水体较浅，基准面低，可容纳空间小；由于盆地周缘造山带活动，沉积物供给量充足，供给速率的增长速度大于可容纳空间的增长率，其三角洲进积作用明显，地层样式表现为多期河道频繁相互切割叠置，短期旋回以不对称的上升半旋回为主。LSC1中的最大湖泛面位于长9油层组中部。MSC1除丹46井其余均未钻穿，其中最大湖泛面位于MSC2。MSC3处于长期基准面旋回的下降半旋回上部，西部靠近物源，发育上升半旋回大于下降半旋回的非对称旋回，向东部湖盆中心逐渐发育为对称半旋回，厚度向东略有变薄的趋势。

LSC2：主要为长7油层组到长6油层组中上部，共识别出2个中期基准面旋回。该时期，湖盆进入强烈坳陷期，基准面迅速上升，可容纳空间急剧增大，沉积物供给速率逐渐减小。在长7油层组中下部俗称的“张家滩页岩”处，可容纳空间达到了最高点，整个延长组的最大湖泛面对应长7油层组中下部。长7油层组，湖盆面积扩大，三角洲建设作用减弱，短期旋回呈退积型的层序叠加样式。MSC4位于基准面最高处，以发育下降半旋回大于上升半旋回的不对称旋回为主，向东部湖盆中心下降半旋回厚度增大。MSC5以上升半旋回大于半旋回的不对称旋回为主，向东厚度稍有变薄。LSC2整体厚度变化不大。

LSC3：主要对应为长6油层组顶部到长3油层组的顶部，共识别出3个中期基准面旋回，长期旋回最大湖泛面位于长4+5油层组，地层厚度变化较小，向中部有减薄的趋势。该时期，湖盆进入了萎缩消亡期，长4+5油层组时期湖盆经历了一次短期震荡，基准面升高，可容纳空间加大，形成了一系列的退积序列。长6长3沉积时期，沉积物供给充足，可容纳空间增长速率明显小于沉积物供给速率，河道向湖盆内部大面积进积序列，短期基准面旋回以上升半旋回为主，多缺失下降半旋回。MSC6位于长期基准面旋回上升半旋回下部，发育上升大于下降半旋回的不对称旋回，向东部逐渐对称，厚度逐渐减薄。长期旋回的最大湖泛面对应MSC7所在的长4+5油层组，发育下降大于上升半旋回的不对称旋回，厚度变化不大。MSC8以上升半旋回大于半旋回的不对称旋回为主，靠西部的地层顶部发生不同程度的剥蚀作用导致旋回个数减少。

LSC4：包含长2油层组上部和长1油层组，划分出3个中期基准面旋回。长期旋回最大湖泛面对应长1油层组中下部。该时期湖水进一步退缩变浅，三角洲进积砂体厚度增大，河流作用明显。可容纳空间大大小于沉积物供给速率，湖盆消失殆尽，趋向于全面沼泽化，西南部地区由于构造抬升作用，在该剖面上均遭遇不同程度的剥蚀，仅保留的底部地层，层序界面顶部与上覆的侏罗系平行不整合接触。

该剖面位于盆地西南部，剖面内7口井均未钻穿延长组，仅有高50井钻遇长10油层组，化300、高46、白406、庄216井未钻穿MSC2。剖面中仅有北部的化300与高50井保留了部分长1油层组，其余井延长组上部地层都遭到不同程度的剥蚀(图 8)。

图 8 鄂尔多斯盆地西南部延长组近南北向连井剖面 Fig.8 NS cross-section of Yanchang Formation in Southwestern Ordos basin

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LSC1：底部与下伏纸坊组呈平行不整合接触，包括长10、长9以及长8油层组，划分为3个中期基准面旋回，长期旋回最大湖泛面对应长9油层组中下部，庄30、午58以及高50井钻穿该层序部分地层，其余4口井均未钻到,因而其底部层序具体厚度和变化情况尚不明确。横向上地层厚度变化不大。

LSC2：主要包括长7油层组上部和长6油层组中、下部，该剖面庄30、午58、高50井钻穿该层序，其余4口井只钻遇该层序的部分地层，共识别出2个中期基准面旋回，最大湖泛面位于长7中部，该期湖泛也是整个延长组最大的湖泛。向中部层序地层厚度稍有增厚。向北部靠近湖盆中心细粒沉积增多，短期旋回以下降半旋回为主。MSC4发育下降大于上升半旋回的不对称旋回，厚度变化不大。MSC5由上升大于下降半旋回的不对称旋回向北部即湖盆中心转变为对称旋回，厚度稍有变薄。整体地层内部连续沉积无不整合面。

LSC3：剖面内7口井均钻穿该层序，主要包括长6油层组上部，长4+5油层组以及长3油层组，识别出3个中期基准面旋回，最大湖泛面位于长4+5油层组中部。MSC6厚度较大，发育上升半旋回厚度大于下降半旋回的不对称结构样式，向北稍变薄。MSC7为最大湖泛所在位置，以下降半旋回大于上升半旋回的结构样式为主。MSC8位于长期旋回的下降半旋回处，其上升半旋回大于下降半旋回，向北变为对称的结构样式。

LSC4:包括长3油层组顶部、长2油层组以及长1，发育3个中期基准面旋回，最大湖泛面位于长1。LSC4在剖面上遭到不同程度剥蚀，北部剥蚀程度较弱，中部南部遭到剥蚀程度较强，层序界面顶部与下侏罗统富县组平行不整合接触。

在绘制联井对比图的基础上将层序地层放到年代格架中进行研究，在中期基准面旋回对比的基础上，绘制了鄂尔多斯盆地东西向和南北向以时间为纵坐标轴的层序对比图。三叠纪延长组沉积时间约为39 Ma^{[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]}，对应安尼阶到瑞替阶早期。同一阶时间段内所沉积的地层厚度、岩性等地质要素在不同盆地各有不同，甚至是同一盆地的不同地区也不尽相同，但是同一阶时间段内所沉积的一套完整地层所要经历的时间在任何地区是一致的。每个阶内相同级别的旋回层序所经历的时间大致相同，据此可以根据每个阶时间段内旋回发育情况来推算地层发育过程中的年代历程，从而将连井的层序地层置于年代地层格架中，以便更为直观地揭示各层序在时间和空间上的发展演化(图 9、图 10)。

图 9 鄂尔多斯盆地西南部东西向年代层序地层格架图 Fig.9 E-W time sequence stratigraphic framework of Yanchang Formation in Southwestern Ordos basin

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图 10 鄂尔多斯盆地西南部延长组南北向年代层序地层格架图 Fig.10 N-S time sequence stratigraphic framework of Yanchang Formation in Southwestern Ordos basin

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从图 9、10可以看出：LSC1在两条剖面上均未钻穿，共识别3个中期基准面旋回(MSC1、MSC2、MSC3)，从钻遇该层序的井来看，该层序地层发育稳定，不存在不整合面，未见沉积间断。LSC2全盆发育完整，识别2个中期基准面旋回(MSC4、MSC5)，地层发育稳定，无沉积间断和不整合面；LSC3部分井位显示该层序顶部遭到剥蚀，盆地西南部地层遭到剥蚀情况较严重，中部以及东北部地层保存完整，剥蚀地层与上覆地层呈假整合接触；LSC4在接受稳定沉积后，因构造以及气候因素，后期遭受强烈剥蚀缺失大部分长期旋回，特别在西南部尤为明显，东部地区保存相对要好。

1)按照基准面旋回变化的不同级次，结合野外露头、钻井、岩心和测井资料分析，将鄂尔多斯盆地延长组划分为1个超长期旋回，4个长期旋回以及11个中期旋回。2)鄂尔多斯盆地西南部地区延长组主要的旋回结构样式包括低可容纳空间的上升半旋回非对称结构，中等可容纳空间的上升和下降旋回均保存完整的对称型结构以及高可容纳空间中的以下降半旋回为主的非对称结构。3)通过建立年代地层格架发现研究区内延长组内部不存在大型的沉积间断和不整合面，主要在延长组顶部出现不同程度的剥蚀，其中靠西南部地区剥蚀严重而中部和东北部地层保存完整与上覆侏罗系呈假整合接触。

研究和撰文期间多次与中国石油勘探开发研究院的古生物学家邓胜辉教授讨论，得到邓教授的指导和帮助才得以顺利完成，在此表示衷心的感谢！