0 引言

鄂尔多斯盆地已成为我国最大的含油气盆地，包含了下古生界和上古生界两套含气系统^[1]，在盆地北部曾发现多个探明储量达千亿方以上的大气田。主力储层集中在山西组山2段、山1段以及下石盒子组盒8段，长期以来一直被认为是水深较大、富泥缺砂的地层，因而在早期并未得到地质学家足够的重视，进而并未针对性地开展系统的研究^[2]，很大程度上制约了盆地东南部油气勘探开发及资源的利用。而截止2012年底，盆地东南部上古生界探明地质储量超过3 000×10⁸ m³，这表明该区域天然气资源丰富，具有十分广阔的勘探前景^[3]。

前人对鄂尔多斯盆地山2段—盒8段沉积学特征做了大量研究，如肖建新等^[4]、田景春等^[5]认为盆地盒8段发育辫状河—辫状河三角洲沉积体系；陈安清等^[6]指出了盆地东北部山西组—上石盒子组三角洲的演化过程，提出了“大平原，小前缘”三角洲模式；王璇等^[7]认为盆地西南部山1段到盒8段表现为曲流河三角洲转变成辫状河三角洲；苏东旭等^[8]依据基准面的变化建立了三角洲分流河道沉积演化模式；于兴河等^[9]重点分析了盆地东南部上古生界主要含气层段储集砂体的空间叠置关系。虽然针对盆地东南部该层段沉积演化的研究相对较少，但前人的研究成果依然极具有借鉴意义。本文在前人研究的基础上，综合岩芯特征、测井相标志以及分析化验资料，分析了山2段—盒8段沉积相标志，并从控制三角洲演化的“四要素”（基准面升降、物源供给、古坡度变化、古气候变化）角度再现三角洲的演化规律，进而明确鄂尔多斯盆地山2段—盒8段沉积期三角洲的演化过程，可为后期的勘探开发提供地质依据。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地东南部北至绥德、西抵志丹、南达洛川、东部以黄河为界，整体位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部（图 1），面积为6.2×10⁴ km²。鄂尔多斯盆地上古生界自下而上发育了本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组等6套地层，总沉积厚度在900 m左右。其中本溪组、山西组和下石盒子组为鄂尔多斯盆地东南部的主要含气层段。在19世纪70—80年代华北地区晚古生代地层就备受关注，众多学者对其进行了大量的调查研究，并建立了标准的地层剖面。

2 沉积环境特征

沉积相标志是指反映沉积相的一些标志，它是相分析的基础。通过对野外露头和岩芯样品的观察，以岩石学特征、沉积构造、复合旋回的沉积层序、朵叶状砂体形态为证据，在前人研究的基础上^[6-7]，按照Schumm^[10]的分类，依据不同三角洲体系中河道类型的特点，将研究区山西组和下石盒子组的主要沉积相确定为三角洲相。其中存在曲流河三角洲、辫状河三角洲、以及曲流河三角洲—辫状河三角洲的过渡阶段（图 2）。

2.1 岩石特征

鄂尔多斯盆地东南部上古生界主要发育碎屑岩煤系地层，砂岩为该地区陆源碎屑岩中的主要岩石类型。通过研究区内179口井的4 513份砂岩薄片鉴定数据，以Folk^[11]的碎屑岩分类为基础，结合朱筱敏^[12]的砂岩分类方案，从砂岩骨架矿物成分及岩屑组分两方面进行分层对比研究。自下而上，山西组山2段砂岩以岩屑石英砂岩、石英砂岩为主。石英平均含量为79.9%，岩屑平均含量为19.34%，长石含量为0.76%。山1段砂岩类型以岩屑石英砂岩为主，在平面分布上，其砂岩组分特征及岩屑特征，与山2段相比表现出较强的继承性，但也存在一定的差异。其中石英平均含量为69.15%，岩屑平均含量为26.01%，长石含量为1.06%。盒8段与山西组的砂岩组分较明显地变化为岩屑含量的明显增多。石英平均含量为71.31%，岩屑平均含量为26.29%，长石含量为0.75%。从山2段到盒8段，组分特征最大变化为岩屑含量逐渐增多（图 3）。而岩屑特征无明显变化，主要为极高变质岩岩屑、少量岩浆岩岩屑及少量沉积岩岩屑，表明三个研究层段内主力物源方向具有继承性。

2.2 颜色特征

盆地东南部山2段—盒8段砂岩颜色多样，其中山2段以灰黑色为主，山1段以深灰色为主，盒8段沉积物颜色以灰白色为主，颜色较浅（图 4a）。Tucker^[13]曾指出泥岩颜色主要取决于有机质含量，黄铁矿含量与铁离子的氧化程度，并随有机质与黄铁矿含量升高而变深^[14]。所以有机质的含量在某种程度上对岩石的颜色起到了决定性作用。本研究区三个层段泥岩颜色主要包括黑色、灰黑色、灰色和灰绿色4类（图 4b）。通常黑色、灰黑色泥岩反映沉积时水深较深。山2段—盒8段厚层段的暗色泥岩指示了较稳定的弱水动力条件，再结合单一的岩石类型（以砂泥岩为主，极少见砾岩和化学岩），与单一的河流相或湖泊相沉积具有明显的区别，进而可初步判识为三角洲沉积。

2.3 沉积构造

沉积物搬运和沉积的过程中，在沉积物内部和表面水流经过时形成的构造称为沉积构造，它是沉积物沉积时水动力条件的直接反映^[14]。通过对鄂尔多斯盆地东南部46口取芯井山2段—盒8段取芯精细观察描述，表明山2段—盒8段发育多种沉积构造。其中体现河流作用的槽状交错层理、板状交错层理、平行层理，以及波浪作用成因的浪成交错层理是山2段—盒8段最常见的沉积构造。槽状交错层理常形成于中、粗砂岩中，该层理底界面为槽形冲刷面，纹层被下一期槽形冲刷面切割（图 5a），槽状交错层理在垂直于流向的剖面，依据剖面特征可分为同心槽和异心槽，同心槽代表河道稳定充填，异心槽表明河道迁移、摆动。板状交错层理常形成于灰色细砂岩—粗砂岩中，其层理底界面较为平坦，层系之间界面彼此平行（图 5b）。板状交错层理根据其纹层与层系界面的接触方式可进一步分为下切型板状交错层理和下截型板状交错层理，在同样条件下（粒度、矿物成分等）下截型通常比下切型板状交错层理反映的水动力条件更强。平行层理由平行的纹层砂岩组成，纹层厚1~2 mm，是强水动力、高流态、浅水深的标志。研究区平行层理以灰色、灰黑色、灰白色中砂岩为主（图 5c），偶见于细砂岩中，常与大型交错层理尤其是板状交错层理伴生出现。浪成交错层理常见于山2段—山1段，是由浪成波痕迁移形成的交错层理。其粒度通常为粉砂—中砂，层系面大多呈波状平行（图 5d）。复合层理较为常见于山2段—山1段中，粒度通常较细为泥岩—细砂岩（图 5e）。复合层理过去认为是潮汐作用的典型产物，但是近20年来，人们在三角洲前缘也常见该种类型的沉积构造，主要由水体频繁进退造成砂泥间互，且在垂向上不均匀叠置。山2段—山1段常见植物碎屑，有时可见完整植物叶片、花等；盒8段可见植物碎屑。植物碎屑通常与细粒沉积物同时沉积，为盆地稳定沉降的标志，大量植物碎屑发育于灰黑色、黑色泥岩中（山2段—山1段）亦反映了温暖、潮湿的古环境（图 5f）。多种复杂的层理类型以及河流中沉积作用和海洋波浪潮汐作用形成的各种构造同时发育是三角洲的典型构造标志，山2段—盒8段砂砾岩发育大型槽状、板状交错层理和平行层理的组合反映河流沉积作用的印记以及逐渐增强的水动力条件。

2.4 粒序特征

基于岩芯相标志与测井相分析的基础上，应用高分辨率层序地层学理论及其技术方法^[15-16]，对研究区25口井进行垂向沉积层序、沉积微相划分。三角洲的典型识别标志为垂向上出现下细上粗的反旋回沉积层序。值得注意的是，在三角洲平原亚相的河道沉积与传统河流相粒序旋回有明显区别，前者为连续型正旋回，后者为间断性正旋回。选取位于研究区北部延290井进行分析（图 6）。延290井位于北部物源影响区西部，通过其单井层序与沉积相分析表明山2段属曲流河三角洲沉积，山1段属曲流河三角洲—辫状河三角洲过渡相沉积，盒8段属辫状河三角洲沉积。山2段沉积微相为河口坝和水下分流河道间，SP和GR测井曲线表现为指形。山1段底部为一高幅箱形GR曲线，其岩芯特征表现为2期分流河道叠置（图 6）。盒8段含砂率最高，可达70%以上，最大砂厚大于20 m，该砂体可岩芯精细解剖为4期分流河道叠置（图 6）。

研究区所涉及的山西组—下石盒子组地层存在多物源供给、沉积环境稳定以及沉积相变化快等特点，主要发育有海相、海陆交互相以及陆相沉积。综合上述四种沉积环境特征，不同类型的三角洲具有不同的识别特征（表 1）。山2段砂岩类型为岩屑砂岩、岩屑质石英砂岩及石英砂岩，沉积序列以反粒序为主。并且常见泥砾沉积主要是因为河道弯曲度较大，水流侧蚀凹岸形成，主要发育为曲流河三角洲前缘亚相。山1段与山2段相比，岩石粒度变粗，以细砂岩—中砂岩为主，沉积序列以弱反粒序为主，并可见交错层理、波状层理和冲刷—充填构造，主要发育为曲流河三角洲前缘—辫状河三角洲前缘过渡阶段。盒8段以灰白色、浅灰绿色含砾不等粒砂岩、粗砂岩为主，少见薄层细砂岩，具有向上变细，颜色变浅的正粒序特征，并以大型槽状交错层理、板状交错层理为特征，为典型的辫状河三角洲前缘亚相。

3 控制因素探讨

根据曲流河三角洲—辫状河三角洲转换的控制因素对研究区的三角洲转换过程进行成因分析与特征总结，明确其形成原因，再现三角洲转换的沉积背景。本文将从以下四个方面进行分析：基准面旋回、物源供给、古地形坡度、古气候条件。

3.1 基准面升降

地层基准面（base level）是解释沉积层序成因的重要概念，Wheeler从地层保存作用出发，认为基准面既不是海平面，也不是海平面向陆地方向延伸的水平面，它是一个相对地表波状起伏的、连续的略向盆地方向下倾的抽象面（非物理面）^[17]。基准面变化能够引起可容纳空间和沉积物供给量的相对变化，形成不同的地层叠置样式。基准面在变化中总是具有向其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势，构成一个完整的上升与下降旋回，基准面的一个上升与下降旋回称为一个基准面旋回（base level cycle）^[18]。根据测井曲线、岩芯资料对山2段—盒8段基准面旋回及其叠加样式进行识别，主要存在4种旋回叠加样式：退积叠加向进积叠加转换；河道沉积的基准面变换；进积叠加向退积叠加转换；加积叠加向进积转换。下面以延356井单井基准面升降举例分析（图 7）。山2段为基准面处于高阶段，为典型曲流河三角洲前缘相，主要包括水下分流河道、水下分流间湾等沉积微相。山1段随着基准面的下降，由于可容纳空间增加速率逐渐减少而沉积物供给速率逐渐增加，导致其旋回样式由正旋回逐渐过渡为反旋回，水下分流河道侧向侵蚀能力逐渐减弱，逐步形成转变为过渡阶段。盒8段基准面强烈下降导致河流沉积作用突然增强，从而形成河道底冲刷面与河道序列，最终形成辫状河三角洲前缘亚相，主要发育水下分流河道、水下分流间湾以及水下漫溢砂等沉积微相。

3.2 物源供给强度

由于沉积物在搬运、沉积过程中其矿物成分、岩相特征、地球化学特征及其组合都会有所改变，所以可利用重矿物法明晰沉积物来源。本区常见重矿物包括锆石、电气石、金红石、白钛矿、石榴子石、磷灰石共6种，前人通过对盆地东南部山2段—盒8段共42个样品重矿物百分含量来重建物源分布规律与物源体系^[19]，总结出山2段稳定重矿物分布由南、北向中部方向明显增加，表明随着搬运距离的增加稳定重矿物相对百分含量也增加。同时山1段、盒8段稳定重矿物由南、北部到中部呈现同样明显的增加趋势。因此，可以断定山2段、山1段以及盒8段物源主要来源于北部阴山物源和南部秦岭物源。

物源供给强度对于沉积体系展布与叠置具有重要控制作用。对于三角洲而言，物源供给强度决定了三角洲朵体面积和朵体的厚度，并最终成为控制三角洲类型的决定性因素之一。研究区物源主要来自北部阴山物源与南部秦岭物源，通过统计北部（20口井）、中部（17口井）、南部（19口井）山2段—盒8段的单砂体个数、单砂体厚度最小值、单砂体厚度最大值、厚度平均值和平均含砂率来明确山2段、山1段和盒8段物源供给强度差异。从层位上来看，盒8段物源供给最大，其北部、中部、南部含砂率分别为0.257、0.335和0.327；而山2段的物源供给则最小，北部、中部、南部含砂率分别为0.223、0.174和0.189。另外，盒8段单砂体厚度最大值与平均值最大、山2段单砂体厚度最大值与平均值最小也印证了这一观点（表 2）。因此，认为沉积物供给强度盒8段 > 山1段 > 山2段。山2段—盒8段物源供给持续增加，沉积规模逐渐增大，粗碎屑沉积厚度变大，砂体规模与平均含砂率逐渐增大，表明越向上越接近物源，由曲流河三角洲沉积相（山2段）转化为辫状河三角洲沉积相（盒8段），山1段为过渡阶段。

从研究区中选取两条不同走向的剖面，识别出不同层段砂体叠置样式，再现山2段—盒8段沉积特征的转变过程。

3.2.1 SN剖面方向

SN剖面纵向贯穿研究区，大致平行于物源供给方向（图 8）。山2段早期沉积微相以水下分流河道为主，北部物源影响范围内的砂体发育程度较高，延伸范围远，受南部物源供给控制，南部水下分流河道延伸距离有限，但具有一定厚度，河道间被分流间湾分隔。到山2段地层沉积后期，南北物源交汇，水下分流河道相遇，但主要以北部发育的水下分流河道相为主。山1段早期南北均零星发育水下分流河道，延伸范围有限，北部可见少量河道间湾沉积。盒8段沉积时期，继承山1段沉积特征，并有所发展，北部水下分流河道相延伸距离和厚度进一步增加，南部则受物源控制，延伸距离缩小；至盒8段沉积后期，南北的水下分流河道相都减薄，延伸距离减小，大部分地区为水下分流间湾相沉积。

3.2.2 EW剖面方向

EW剖面位于研究区北部偏中部的位置，为东西走向（图 9）。山2段主要以滨浅湖沉积为主，中部发育水下分流河道和水下漫溢砂沉积，河道纵横比值小，两侧多发育水下漫溢砂沉积。山1段出现东西两个方向分流河道带，与山2段有一定的继承性，但河道的纵横比值有所增大。盒8段水下分流河道相非常发育，厚度增加，纵横比继续增大，滨浅湖相沉积不发育。

山西组山2段由于沉积所处的时期位于海平面相对较高的时期，此时由于A/S比值（可容纳空间与沉积物供给的比值）较大，故可提供大量的空间供沉积物沉降堆积，且泥质含量较高，沉积微相以水下分流河道和河口坝为主。其中高位体系域以多期进积砂体叠置为主，低位体系域多以进积楔存在，其他区域以水下分流河道或河口坝的垂向和侧向叠置为主（图 10）。山1段沉积时期，由于华北地台的进一步海退，导致海平面下降。由于距离物源区较近，水动力较强，故沉积物供给增多，砂泥比增大。在河道频繁迁摆的过程中，形成接触式的切割叠置样式（图 10）。随着海平面的进一步下降，盒8段沉积时期，海水完全退出研究区，盆地进一步演化为近海湖盆。岩性上典型的砂包泥沉积特征是强水动力条件下的典型识别标志，较强的水动力条件以及快速的沉积物供给导致沉积物的主要搬运通道—河道缺少时间“消化”，多漫溢出河道形成横向上连片分布，垂向上切割叠置的辫状河砂体（图 10）。

3.3 古地形坡度

古地形坡度的陡缓决定着沉积时水动力的强弱：坡度越大，水动力越强，则其控制的三角洲面积越小，反之坡度越小，水动力越弱，其控制的三角洲面积越大。沉积构造、沉积物的磨圆以及分选等都是水动力强弱的表征。山2段、山1段发育丰富多样的沉积构造，共识别出8种主要的原生沉积构造，其中以板状交错层理与水平层理为主，偶尔可见到植物茎秆和叶片遗迹，指示水下且较弱水动力的远源还原条件。较弱的水动力证明山2段、山1段沉积地形坡度较缓，造成大面积三角洲群迁移、叠置。由于盒8段粒度较山2段、山1段粗，沉积构造中交错层理规模较大，应为强水动力条件形成的产物。针对上述研究层段古地形坡度的定性分析，本文选取了顺物源方向井距相差不大的8口井（图 1），依据地层厚度及不同岩性的压实率对鄂尔多斯盆地东南部上古生界山2段、山1段及盒8段的古地形及坡降进行了定量恢复。本次定量恢复依照一个基本假设：即在沉积物埋藏和压实的过程中，固体颗粒不可压缩，也不与外界有物质交换，因此其骨架体积保持不变，造成地层压缩的主要原因是孔隙中的流体受到压缩不断排出。假设沉积物的压实只发生在深度方向，不考虑对横向上的作用，且具有不可逆性。具体步骤如下：

（1）根据田景春等^[5]针对鄂尔多斯地区进行古地貌恢复所用的孔隙度和声波测井资料建立研究区的Φ-Z关系式，砂岩的孔隙度与深度的关系式：Φs=0.39e-0.000629Z，泥岩的孔隙度与深度的关系式：Φn=0.67e-0.000945Z。

（2）根据每一层（山2段、山1段和盒8段）中砂岩和泥岩的百分比（bs、bn）建立该层序孔隙度与深度之间的整体关系式Φ(z)=bsΦs(z)+bnΦn(z)，其中bn=1-bs。

（3）依据关振良^[20]提出的“压实模拟计算地层古厚度”的方法恢复各层序的古厚度，公式为∫₀^x[1-Φ(z)]dz=∫_Z1^Z₂[1-Φ(z)]dz。沉积层的现今厚度可以通过钻井资料或物探资料获得，沉积层的古厚度是指沉积层在刚沉积时的厚度。其中，X是指沉积层刚沉积时的深度，即古厚度（m）；Z₁、Z₂为沉积层顶面和底面所到达的最大埋深（m）；Φ (z)代表各层序孔隙度与深度的整体关系式。

（4）MATLAB程序如下：

第一步：求取地层骨架厚度^[5]

function=ficfun(b，h1，h2)%输入砂岩比与小层序的顶底深

hh=h1:0.1:h2

ps=0.39*exp(-6.29*le-4*hh)；%根据声波建立的砂岩的孔隙度与深度的关系式

pn=0.67*exp(-9.45*le-4*hh)；%根据声波建立的泥岩的孔隙度与深度的关系式

ppj=b*(ps-pn)+pn；%b为某一层序的砂岩百分比，ppj为这一层序的平均孔隙度

ff=1-ppj

pp=spline(hh, ff)；%产生被积函数的表格数据

int_pp=fnint(pp)；%求样条积分

ssp=ppval(int_pp，[h1, h2])；%据样条函数计算[h1 h2]区间的定积分

aa=ssp(1, 2)；

assignin（‘base’, ‘aaa’, aa）%跨空间赋值，使其显示在内存中

n=length(aa)；

for i=1：n；

a(n+1-i)=aa(i)；

end

第二步：恢复各层序的原始地层厚度

ff_int=int(ff，hh，0，x)；%第一层为0，第二层为第一层算出来的数值

solve(ff_int-aaa)；%x为各层序的原始地层厚度

end

本文分别对盆地东南部石湾—甘泉—黄陵一带顺物源方向8口井各层序顶底数据以及砂岩百分比，泥岩百分比进行了统计，依据表中数据对8口井各层序进行古厚度恢复。通过各层序的古厚度以及井间距离可以计算出坡降，进而恢复出各层序的古坡度（表 3）。

由上述步骤可计算出顺物源方向山2段平均坡降为2.349 m·km^-1，平均古坡度大致为0.135°，山1段平均坡降为3.190 m·km^-1，平均古坡度大致为0.183°，盒8段平均坡降为4.394，平均古坡度大致为0.252°。不难得出山2段坡度最小，山1段次之，盒8段坡度最大。较弱的水动力条件控制山2段发育曲流河三角洲前缘沉积。随着古坡度逐渐变大，山1段水动力有所增强，物源供给增多，发育曲流河三角洲—辫状河三角洲过渡阶段。随着古坡度的进一步变大，水动力条件再次增强，导致水下分流河道向前搬运或侧方向迁移，分叉再交汇，盒8段在山1段过渡阶段的基础上发育辫状河三角洲沉积相。

3.4 古气候条件

古气候是指一个地区相当长的时期，各种气候要素如降雨量、气温、风力和风向等的综合^[21]。古气候环境是沉积体系发育的重要控制因素，其变化造成季风性质和植被性质的差异，季风盛行的干燥时期水体能量高，三角洲前缘水下分支河道砂体改造强烈^[22]；季风不盛行的潮湿期水体能量低，物源供给小，三角洲前缘砂体易于保存，河道砂体发育^[23]。晚石炭世发育著名冰期^[24]（图 11），进入二叠纪气候变暖，导致冰期向间冰期转化，并在早—中二叠世结束此过程。论证该结论的证据有二，其一是在冈瓦纳大陆南部，早二叠世—中二叠世Glossopteris植物取代冰盖；二是冈瓦纳大陆早二叠统—中二叠统沉积物由冰碛岩向含煤沼泽层系过渡，指示气候变暖^[25]。古气候主要影响三角洲平原的沉积，特别是其表层受气候影响更为显著。山2段—盒8段主要发育三角洲前缘相，所以古气候对三角洲发育的影响主要通过古气温影响河流侧向迁移能力。我们主要从以下两个方面对山2段、山1段、盒8段古气候进行研究。

3.4.1 古气候的地球化学表征

利用同位素的组成测定古温度的方法已被各国学者广泛采用，其中氧、碳、氢同位素被作为测定古温度应用最为广泛。本文通过覆盖对全区内的32个泥岩样品进行地化分析得到山2段—盒8段δ¹³C、δ¹⁸O和Sr⁸⁷/Sr⁸⁶值（表 4）^[26]。试图通过同位素值的变化恢复山2段—盒8段的古气候。通常，非常低的δ¹³C值与低温及CO₂的过量溶解有关，相对高的δ¹³C值是温暖水和溶解CO₂较少的标志。沉积有机炭中δ¹³C值的降低常被作为古气温降低（如由间冰期到冰期）的指示。但是由于生物生命活动对δ¹³C值的影响比δ¹⁸O大且更复杂，独立的碳同位素测温法应用局限，但其常与氧同位素综合使用，作为综合温标^[21]。在进行投点时对于δ¹⁸O和δ¹³C应用Excel软件进行投点（图 12），发现研究层段δ¹³C值变化较小，先减小、后增加、再减小。氧同位素交换反应的种类很多，且各反应的平衡常数对温度的反应很敏感，故可作为良好的温度指标，现在通常用水和碳酸盐间氧同位素交换反应来估算古海水温度。统计结果显示研究层段δ¹⁸O总体上呈现递减趋势，根据Shackleton在1974年提出的氧同位素同位素温标公式^[27]：t（℃）=16.9-4.38（δ_c-δ_w）+0.10（δ_c-δ_w）²（其中δ_c、δ_w分别为碳酸盐和水中¹⁸O的富集度），可知δ¹⁸O值的变化与古气温的变化呈正相关的关系，结合δ¹³C值以及δ¹⁸O值的变化可证实山2段的古气温最高，山1段逐渐降低，到盒8段温度最低，即研究层段古气温从山2段—盒8段沉积古气温逐渐降低。

3.4.2 古气候的岩芯标志

岩芯是反映地下地质特征最直接、最准确的第一手资料，它能够真实准确的还原沉积时的沉积环境，其中泥岩颜色是反映古气候变化最直接的岩芯指标，刘升发等^[28]通过对长江口沉积物颜色来推测古气候变化、苗运法等^[29]证实西北干旱沉积物颜色与降水有良好的对应关系。

本区山2段黑色泥岩有机质含量最高，山1段次之，盒8段最低。且在山2段—盒8段发育一套含煤层系，含煤量与煤层厚度由下至上逐渐减少。山2段泥岩中植物碎屑较多，泥岩呈黑色、灰黑色（图 4b），推测当时山2段处于温暖、潮湿、低能的还原环境中。盒8段泥岩中未见植物碎屑，泥岩呈深灰色（图 4b），推测当时处于寒冷、干旱的氧化环境。山1段泥岩中完整的植物叶片较山2段少，泥岩呈灰色（图 4b），推测为温暖潮湿—寒冷干旱的过渡环境，属于弱氧化—弱还原环境。

根据古气候的地球化学表征与岩芯相表征的结果可以认为：山2段沉积时期，温暖潮湿的气候适合植物生长，大量的植物对水土的固结起到很好的作用，故物源供给相对较少，导致河流的侧向迁摆动力不足，形成曲流河三角洲沉积相。山1段气候相对山2段干燥，水体能量较高，三角洲前缘水下分支河道砂体改造较为强烈，河流侧向迁移能力有所增强，为曲流河三角洲—辫状河三角洲转换阶段。盒8段沉积时期干旱寒冷的气候不利于植被生长，且物源区多被风化剥蚀，导致沉积物供给能力强，故河流下切和迁移能力加强，形成辫状河三角洲沉积相，水下部分易形成砂坝（河口坝、远砂坝、席状砂）。

4 演化过程分析

根据以上四要素的综合分析，将空间展布与成因分析相结合、演化规律与模式建立相结合，由垂向沉积序列到区域沉积模式，深入探讨鄂尔多斯盆地山2段—盒8段曲流河三角洲—辫状河三角洲的演化规律，最终建立演化模式（图 13）。

山2段：山2段沉积期海平面相对较高，基准面处于高阶段。沉积物供给量少，坡度较小，水动力条件较弱，温暖潮湿的气候适合植被生长，物源区水土固结较好，沉积物供给减弱，导致河流侧向迁摆能力下降，发育曲流河三角洲相。

山1段：山1段沉积时期，由于华北地台的进一步海退，导致海平面下降。由于距离物源区较近，水动力较强。沉积物供给量较山2段有所增加水动力有所增强，砂质含量增多，砂泥比增大。且山1段气候相对山2段干燥，水体能量较高，河流侧向迁移能力有所增强，为曲流河三角洲—辫状河三角洲转换阶段。

盒8段：盒8段沉积时期，海水完全退出研究区，盆地进一步演化为近海湖盆。由于基准面强烈下降导致河流沉积作用突然增强，沉积物供给量大，沉积供给速率高，较强的水动力条件以及快速的沉积物供给导致沉积物的主要搬运通道—河道缺少时间“消化”，因此河型以辫状河型为主。另一方面随着古坡度的进一步变大，水动力条件再次增强，导致水下分流河道向前搬运或侧方向迁移，分叉再交汇，水下部分易形成滩坝砂体，盒8段在山1段过渡阶段的基础上发育辫状河三角洲沉积相。

5 结论与认识

（1）鄂尔多斯盆地东南部上古生界二叠系山2段为典型曲流河三角洲沉积相，主要发育前缘亚相，沉积微相以水下分流间湾、水下分流河道、水下漫溢砂、前缘河口坝为主。山1段为曲—辫三角洲过渡相，由于南北物源供给的持续增加，山1段南北两向的水下分流河道沉积体不断向前迁移，直至东北部的三角洲前缘亚相与南部的交汇，中部仍然残留滨浅海亚相。由于构造上的巨大变化，造成盆地北部的坡度增大，短时期内沉积物供给增多使盒8段主要发育辫状河三角洲沉积相，并以前缘亚相为主，微相以水下分流间湾及水下分流河道为主。

（2）早二叠世晚期，受海西构造影响，华北地台逐渐抬升，南北差异升降显著自下向上，由于山2段—盒8段海平面逐渐下降，沉积物供给增多，伴随水动力条件的增强，A/S逐渐变小，导致盒8段搬运沉积物的河道没有及时“消化”，最终形成横向上连片分布，垂向上相互叠置连通的辫状河三角洲砂体。

（3）山2段—盒8段，随着基准面的下降、物源供给的增强、古坡度逐渐变大以及气候逐渐寒冷干燥，完成了曲流河三角洲—辫状河三角洲的演化过程，并最终建立不同时期的区域沉积演化模式。