近年来，深水沉积成为油气勘探的热点领域^[1-2]，在巴西、墨西哥湾、西非等地区均发现了大量油气资源^[3-5]。自Kuenen等^[6]提出浊流概念、Bouma^[7]提出浊积岩沉积鲍马序列之后，有些学者进行了深水沉积机理和深水扇模式研究^[8-10]，Shanmugam^[11]提出砂质碎屑流、砂质块体搬运沉积等多种深水重力流沉积类型^[12-14]，同期多种水道型、朵叶体型海底扇模式也相继建立^[15-16]。近年来异重流^[17-19]、超临界流^[20-22]等概念的提出更加丰富了对深水重力流的理解。深水重力流沉积是中国陆相湖盆多年来研究的重要对象，由于与优质烃源岩紧邻，利于油气的富集，是我国陆相湖盆致密油气最重要的发育场所^[23-25]，因此，确定深水沉积类型及发育规律，具有重要实践价值。

近十年来，鄂尔多斯盆地西南部陇东地区三叠系长7油层组页岩油勘探开发取得了巨大突破^[26-28]，在长7油层组页岩及致密砂岩中发现了庆城大油田，探明储量为10×10⁸ t^[29]，关于鄂尔多斯盆地长7油层组深水重力流沉积，有些学者对浊积岩进行了系统研究，逐步建立起完整的浊积岩沉积体系^[30-32]；有些学者根据岩心、露头观察与分析测试及地震层序解释资料提出并阐述了砂质碎屑流、砂质块体流沉积^[33-35]；李相博等^[36]依据薄片鉴定、露头观察认为泥包砾结构是确定延长组深水厚层块状砂岩为砂质碎屑流成因的最有意义的标志性证据；杨仁超等^[37]通过岩心观察、薄片鉴定等手段及综合研究提出了异重流沉积；田荣恒等^[38]通过剖面实测、水道形态参数统计及岩相、粒度等分析对重力流水道的类型与形态进行描述；有些学者认为研究区发育浊流、砂质碎屑流等多种类型的重力流沉积^[39-41]。针对长7油层组深水重力流发育类型与湖底扇展布规律，以沉积学理论为指导，根据野外露头、22口岩心资料及300余口钻井、测井资料，结合长7油层组相标志研究，对鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积特征及沉积微相类型进行研究，明确其沉积演化规律，以期为该区长7油层组勘探开发提供依据。

鄂尔多斯盆地可分为北部伊盟隆起、南部渭北隆起、东部晋西挠褶带、西部西缘冲断带、天环坳陷及中部的伊陕斜坡（亦称陕北斜坡）6个构造单元。研究区位于鄂尔多斯盆地东南部伊陕斜坡及部分渭北隆起（图 1a），北至延安，南至铜川，东至宜川，西至合水、华池一线，面积约4.4×10⁴ km²。研究区有出露非常好的8个野外露头剖面：延长县延河剖面、延安市云岩河剖面、宜川县仕望河剖面、韩城市薛峰川剖面、黄龙县红石崖剖面、铜川市金锁关剖面、耀州区瑶曲剖面、旬邑县三水河剖面等（图 1a）。同时研究区有钻穿长7油层组的300余口钻井，为盆地东南部长7油层组沉积演化规律研究提供了保障。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 鄂尔多斯盆地研究区构造位置（a）及三叠系延长组岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Tectonic location (a) and stratigraphic columnt of Triassic Yanchang Formation (b) of the study area, Ordos Basin

根据自下而上K0—K9共10个含凝灰质泥岩标志层，将鄂尔多斯盆地东南部延长组分为长10—长1共10个油层组。长7油层组位于延长组中下部，主体发育一套源储共生的细粒岩系，主要岩性为页岩、泥岩夹粉砂岩夹细砂岩，局部夹薄层凝灰质泥岩，在盆地中南部地区为一套半深湖—深湖-湖底扇沉积组合（图 1b）。根据沉积旋回、电测曲线特征及岩性不同，长7油层组自下而上可分为长7³、长7²和长7¹共3个亚段，长7³亚段一般由一套纯灰黑色泥页岩、油页岩夹薄层粉砂质泥岩和泥质粉砂岩组成，电性特征总体表现为高伽马、高电阻和高声波，地层厚度为30~60 m；长7²亚段岩性为深灰色—灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹中—薄层粉—细砂岩，以1~2个正旋回或一个正旋回和一个逆旋回组成，地层厚度为30~55 m；长7¹亚段岩性与长7²亚段类似，由1~2正旋回组成，地层厚度为30~55 m。

鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组发育有多种深水沉积构造，包括深水、静水悬移沉积构造及多种深水重力流构造。①水平层理：深灰色/灰黑色页岩、泥岩，连续几十米发育水平层理，反映稳定连续的低能还原环境（图 2a），研究区发育的深灰色泥岩、炭质页岩、油页岩是半深湖—深湖相沉积的重要标志。②鲍马序列：该构造序列以灰色和深灰色细砂岩、粉砂岩组成的鲍马序列AB段（图 2b）、ABC段（图 2c）、BC段（图 2d）不完整组合，A段是因重力分异作用形成的正粒序砂岩，B段为牵引流成因的平行层理，C段为牵引流成因的沙纹层理，鲍马序列是浊流沉积存在的直接标志。③槽模、沟模：通常为重力流底面印模构造，虽然不是重力流沉积的独有产物，但却是判断重力流最明显的标志，由于重力流流体在下伏未固结泥质沉积物上冲刷后期印模所形成的，在研究区最多见的是槽模（图 2e）、沟模（图 2f）。④滑动与滑塌构造：滑动构造表现为灰色厚层块状砂岩，无其他沉积构造，底面见火焰状构造（图 2g），由砂质块体向前滑动，底部泥岩呈火焰状向上侵入砂体内部所形成。滑塌构造表现为灰色厚层块状砂岩，内部砂球构造、包卷层理构造、变形层理等同生变形构造，砂球构造外貌呈椭球状或枕状，砂球构造内部是细砂岩、粉砂岩，外部是粉砂质泥岩，由于沉积物沿着滑动面运移，经历旋转变形而造成了内部形变（图 2h）。⑤撕裂屑、泥包砾：该构造为灰色厚层块状砂岩夹漂浮的撕裂屑（图 2i）和泥包砾结构（图 2j），漂浮泥屑由浮力支撑，泥包砾结构表现为砾石外包有一层泥岩外套，是砂质碎屑流侵蚀下伏未固结泥质沉积物而被包裹悬浮搬运沉积而形成的，有学者认为泥包砾构造是砂质碎屑流沉积的直接鉴别标志^[32]。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积构造标志 （a）水平层理，金锁关剖面，铜川市；（b）鲍马序列，红石崖剖面，黄龙县；（c）鲍马序列，仕望河剖面，宜川县；（d）鲍马序列，三水河剖面，旬邑县；（e）槽模，庄24井，长72；（f）沟模，耀县剖面，铜川市；（g）火焰状构造，槐25井，长71；（h）液化变形构造，新55井，长72；（i）撕裂屑，新41井，长72；（j）泥包砾，新99井，长71；（k）双壳类化石，延河剖面，长7；（l）鱼化石，槐31井，长71。 Fig. 2 Deep water sedimentary structure marks of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

研究区长7油层组中常见的动物化石有双壳类（图 2k）和鱼化石（图 2l），发育深水动物化石指示着还原性质的较深水环境。

沉积物的粒度大小受搬运介质、搬运方式和搬运营力强度的控制，在一定程度上可以反映环境的水动力和流动体制，与沉积环境密切相关。常用粒度分析法判断当时的沉积相及沉积古环境。研究区长7油层组砂岩粒度概率累计曲线显示为一段式或部分两段式（图 3a，3b），一般不发育滚动、跳跃粒度总体，悬浮总体含量大，分选差，显示重力流粒度概率特征。在C-M图上点的分布表现为平行于C-M基线的平行线（图 3c，3d），属于粒序悬浮区，也反映以递变悬浮沉积为主的特点，显示了明显的重力流沉积特征。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组碎屑颗粒概率累计曲线及C-M图 （a）碎屑颗粒概率累计曲线，新43井，长72，1 044.97 m；（b）碎屑颗粒概率累计曲线，富西6井，长72，1 104.03 m；（c）C-M图，新43井；（d）C-M图，富西6井。 Fig. 3 Probability cumulative curve and C-M diagram of debris particles of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

测井相是指能反映某一沉积物特征，并能使这个沉积物与其他沉积物区别开的一组测井响应。测井响应与沉积环境及沉积物之间具有密切的关系，不同的沉积相具有不同的测井曲线特征、岩性组合，其测井曲线的响应特征也不同。根据现场岩心描述、沉积构造等资料，总结出研究区测井相标志特征（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组测井相标志特征 Table 1 Characteristics of logging facies markers of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin 相 亚相 微相 GR曲线 沉积构造 韵律 GR曲线形态 典型井 深湖—半深湖 水平层理 复合韵律 呈锯齿状正异常 鄜16，长72，1 140~1 155 m 湖底扇 内扇 重力流主水道 块状层理、粒序层理、变形层理 正韵律或复合韵律 中—高幅齿化箱形或钟形 正445，长72，1 638~1 660 m 溢流微相 沙纹交错层理、平行层理、水平层理 复合韵律 高韵律指形 延111，长72，1 302~1 309 m 中扇 分支浊积水道 块状层理、粒序层理 正韵律或复合韵律 中—低幅齿化箱形、钟形或指形 柳坪163，长71，1 525 ~1 535 m 水道间 沙纹交错层理、水平层理、变形层理 反韵律 接近泥岩基线或中—低幅指形 芦52，长72，1 360~1 370 m 外扇 朵叶体 沙纹交错层理、平行层理及变形层理 反韵律 中—低幅指形、弹簧状泥岩基线或微齿泥岩基线 芦94，长71，1 490~1 498 m

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根据对研究区钻井的岩心、测井、录井和野外露头剖面的详细观察研究，在上述相标志综合分析的基础上，总结出研究区延长组长7油层组的半深湖—深湖相、湖底扇相。

半深湖—深湖亚相主要发育于长7油层组中下部，颜色较均一且以灰黑色、深灰色为主，主要为一套悬浮质沉积的灰黑色泥页岩与油页岩，发育水平层理（图 2a）；电性表现为高声波时差、高伽马值、高电阻，声波时差曲线形态呈梯形，是延长组长7油层组沉积时期湖泊兴盛时的产物，其中软体动物与浮游生物甚为发育，微体动物（介形虫）常密集成层（图 2k，2l），是盆内最重要的优质油源岩发育的微相。

湖底扇相又可分为重力流主水道、溢流、重力流分支水道、分支水道间及朵叶体等微相。①重力流主水道微相：重力流主水道充填沉积离物源区较近，包括主水道沉积与溢流沉积，主水道沉积物沿斜坡向下是搬运的主通道，以发育块状砂岩为特征，GR曲线一般呈齿化箱形与齿化钟形，单砂层厚度一般大于1 m，多层叠加砂体厚度大于10 m（图 4a）。主水道岩性以细砂岩为主，底部为冲刷构造，表现为砂质碎屑流沉积，其展布特征反映了地形、水流方向以及砂体运输的规模，透镜状主水道砂岩横向厚度变化较快（图 5a，5b，图 6）。②溢流微相：溢流沉积以深色粉砂岩与泥岩为主，主要发育沙纹交错层理、平行层理、水平层理（图 5a）。③重力流分支水道微相：分支水道充填沉积一般位于湖底扇的中上部，是主水道的延伸，其水动力相对主水道弱，单砂层较薄，为0.2~1.0 m，累计砂体厚度不等，岩性以细砂岩为主，表现为中厚层砂泥互层复合韵律（图 4b）。④分支水道间微相：分支水道是研究区砂岩储层的主要微相，表现为鲍马序列AB段和ABC段均呈韵律层理沉积，分支水道间以细粒沉积物为主，由不规则砂泥互层、泥质粉砂岩和粉质泥岩组成，表现为鲍马序列CDE或DE段（图 5b，5c，图 6）。⑤朵叶体微相：朵叶体为湖底扇沉积的末端，与深湖平原相交，在剖面上呈逆粒序，单层砂岩厚度一般为0.05~0.20 m，累计砂体厚度不等（图 4c）。野外露头表现为深色泥页岩夹薄层砂岩的韵律互层（图 5d，图 6）。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 湖底扇不同微相类型测井曲线特征 Fig. 4 Characteristics of logging curves of different sedimentary facies of sublacustrine fan

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组湖底扇野外露头 （a）—（b）重力流主水道微相及上部溢流沉积微相，旬邑三水河剖面；（c）重力流分支水道微相，旬邑三水河剖面；（d）朵叶体微相，铜川聂家山剖面。 Fig. 5 Outcrops of sublacustrine fan of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组沉积相交叉对比剖面（剖面线位置见图 1） Fig. 6 Cross sections showing sedimentary facies distribution of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

沿物源方向北东侧受北东物源影响主要发育三角洲相，中部发育半深湖—深湖及湖底扇相，湖底扇砂体延伸较远，在三角洲歼灭区发育重力流主水道，主水道砂体测井曲线呈箱形，明显厚于分支水道砂体，南西侧受南西物源影响，以重力流分支水道与朵叶体为主（图 6a）；在垂直物源方向主要发育透镜状湖底扇砂体，砂体之间延伸距离较近，多呈孤立状与叠加状，长7³湖底扇发育较少，以半深湖—深湖相为主，长7¹湖底扇发育最多，长7²湖底扇发育次之（图 6b）。

鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组地层厚度一般为100~160 m，研究区中部厚度最大，义正—直罗—黄陵地区长7油层组厚度为140~160 m，边缘区域厚度为100~110 m（图 7）。研究区存在2个地层厚度突变带，厚度等值线分别为110~120 m，130~140 m，反映出研究区长7油层组存在2个坡折带，揭示了高湖平面或低湖平面时的2个半深湖/浅湖界线。研究区西南部无明显坡折带，根据区域地质资料，合水一带是位于2个洼陷中间的低凸起，仍处于半深湖—深湖环境。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组地层厚度 Fig. 7 Strata thickness of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

根据以往的研究成果，结合相标志、地层厚度变化规律、单井沉积微相划分、连井剖面沉积相对比分析，通过对研究区长7油层组300余口井的地层厚度、砂层厚度、砂地比、测井相类型数据的统计，运用单因素分析、多因素综合作图法，绘制了长7³亚段、长7²亚段、长7¹亚段的沉积相图（图 8）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组沉积相平面图 Fig. 8 Sedimentary facies map of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

（1）长7³亚段沉积相平面展布特征：长7³亚段沉积期，研究区深湖范围最大，东北方向深湖—浅湖界线移至盆地最北部，大致沿高桥—三十里铺—英旺—宜川一线展布，西南方向深湖—浅湖界线移至盆地最南部，位于旬邑与彬县之间，呈北西—南东向展布，2条深湖—浅湖界线所圈闭的区域为深湖亚相及浊湖底扇沉积（图 8a）。该时期研究区主体发育深湖相，湖底扇规模小，仅东北方向发育3个小型湖底扇沉积。

（2）长7²亚段沉积相平面展布特征：长7²亚段沉积期深湖范围较长7³亚段沉积期有所缩小，三角洲略微向湖进积，东北方向深湖—浅湖界线有所南移，大致沿西河口—下寺湾—三十里铺—英旺南部—黄龙一线展布，西南方向深湖—浅湖界线北移至旬邑与彬县之间，2条深湖—浅湖界线所圈闭的区域为深湖亚相及湖底扇沉积（图 8b）。该时期研究区发育东北方向的4个湖底扇及西南方向的2个湖底扇。

（3）长7¹亚段沉积相平面展布特征：长7¹亚段沉积期深湖范围持续缩小，三角洲向湖进积，东北方向深湖—浅湖界线南移至永宁—下寺湾—劳山—富县—洛川—黄龙一线，西南方向深湖—浅湖界线在旬邑以北一线呈北西—南东向展布，2条浅湖—深湖线所圈闭的区域为深湖亚相及湖底扇沉积（图 8c）。长7¹亚段沉积期与长7²亚段沉积期具有一定的继承性，该时期研究区发育东北方向的4个湖底扇及西南方向的2个湖底扇。

研究区湖盆缓坡带与陡坡带均发育重力流湖底扇沉积，沉积类型受坡度和物源及一定的触发机制的控制。东北部坡度平缓，物源供应充足，深水区发育的湖底扇规模较大，砂体沿物源方向垂直或侧向叠加，并向湖盆中心延伸；湖盆南部坡度较陡，深水区也发育湖底扇，但规模相对有限，向湖盆中心延伸距离略短。湖底扇平面上呈朵叶状和舌状，扇体前缘较宽，纵向上呈透镜状，沉积物的粒度沿物源方向逐渐变细。延长期是鄂尔多斯盆地强烈坳陷期，印支二期构造运动引起的火山、地震、洪水等事件因素导致浅水区三角洲前缘的砂体丧失稳定性，诱发砂质碎屑流、浊流等重力流，这些流体将大量的沉积物搬运到湖盆深处，在湖盆相对低洼的区域形成湖底扇。搬运过程中，地形坡度变缓，主水道分叉形成多个分支水道，随着地形坡度的进一步减小，重力流泥沙对下伏泥质的侵蚀逐渐减弱，河道消失，在河道前方形成朵叶体，多为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，砂体较薄（图 9）。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积模式及3种沉积微相垂向沉积序列 Fig. 9 Sedimentary model of deep-water deposition and vertical sequence of the three sedimentary microfacies of Triassic Chang 7 reservoir in southeastern Ordos Basin

湖底扇沉积主要发育有浊流、砂质碎屑流2种重力流类型，砂质碎屑流沉积通常发育在湖底扇主水道微相，浊流沉积主要发育在分支水道微相、朵叶体微相。

（1）鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组物源主要来自东北和南部2个方向，发育深湖—半深湖相、湖底扇相、浅湖相沉积，湖底扇沉积主要发育有浊流、砂质碎屑流2种重力流类型，微相类型可分为重力流主水道、溢流微相、重力流分支水道、分支水道间、朵叶体微相；湖底扇主水道微相主要发育砂质碎屑流沉积，分支水道微相、朵叶体微相发育浊流沉积。

（2）研究区长7油层组沉积期演化规律表现为：中南部主体发育深湖—半深湖、湖底扇沉积，东北部发育浅湖沉积；研究区东北方向发育4个湖底扇体，南部发育2个湖底扇体，半深湖/浅湖界线呈北西向延伸于延安—甘泉一带；长7³亚段沉积期深湖—半深湖范围最大，仅局部发育湖底扇；长7²、长7¹亚段沉积期湖底扇的发育逐步增强，深湖—半深湖范围有所缩小，从深湖—半深湖沉积转变为深湖—半深湖与湖底扇交互沉积。