延长组旋回层序

三、延长组旋回层序

(一)旋回层序划分

按照以上旋回层序划分方法Sh99井延长组旋回层序可划分为8个旋回层序C_O(171m±)，26个旋回层序C_Q(52m±);64个旋回层序C_R(21．4 m±);208个旋回层序C_A(6．6m±);597个旋回层序C_B(2．3m±);760个旋回层序C_C(1．8m±);1261个旋回层序C_E(1．1m±)及1473个旋回层序C_F(0．9m±)(表1－4)。

天文周期中偏心率长周期R(时限0．405Ma)是天文周期中最为稳定的地球轨道参数，该周期作为地表气候变化的最基本“节律”，稳定地存在于各地质年代(汪品先，2006)。因此按延长组绝对地层年龄28．4Ma和偏心率长周期R的时限0．405Ma计算，延长组应包含70个旋回层序C_R。Sh99井延长组的旋回层序C_R包含于细节分量d8沉积旋回，据此仅划分出64个旋回层序C_R，缺失了6个旋回层序C_R，按其平均厚度21．4m计算，则延长组顶部缺失的地层厚度约132m(图1－21)。

(二)关键面特征

旋回层序中的关键面包括侵蚀间断面和最大洪泛面。侵蚀间断面形成于基准面自下降到上升的转换时期，盆地边缘表现为广泛的不整合面、冲刷侵蚀面，盆地内部则表现为进积到退积沉积作用的转换面。最大洪泛面形成于基准面自上升到下降的转换时期，盆地边缘为沼泽泥炭沉积及含煤地层，盆地内部为富有机质及微体古生物化石的泥质凝缩层沉积，盆地内表现为退积到进积沉积作用的转换面。

1．侵蚀间断面

延长组顶部的侵蚀间断面形成于晚印支运动，该界面在盆地西部为微角度不整合面，盆地内部为平行不整合面或下切河谷侵蚀面。不整合面在地震剖面上具有明显削截现象，不整合面以上泥岩声波时差曲线明显升高，子长等周边地区不整合面以下为湖相地层，具高电阻特征，其上为具低电阻特征的侏罗系富县组杂色泥岩，志丹—延安地区富县组为冲蚀河道砂岩体，与下伏延长组地层呈突变接触关系。

其余较低级别的侵蚀间断面在盆地边缘露头中表现为大型的冲刷侵蚀面，界面之上常见底砾岩、钙质结核等特殊岩性沉积，在钻井剖面中则表现为进积与退积作用的转换面。

2．最大洪泛面

最大洪泛面形成于基准面旋回运动的高位期。长7中段K₁标志层为超长期基准

图1－21　鄂尔多斯盆地靖边地区Sh99井延长组旋回层序划分

面旋回的Ⅱ级最大洪泛面;地震剖面上为一对强反射、高连续的反射界面及下超面。长1上段湖相泥岩、长1底部、长3中上部、长4+ 5中部、长9上段、长10上及下段湖相泥岩是延长组地层中发育的非常明显的最大洪泛面，广泛分布于盆地，易于对比与追踪。最大洪泛面在测井曲线上表现为退积到进积沉积作用的转换面，地震剖面上显示为连续性较好、反射性强的反射界面。延长组内部9个沉凝灰岩或凝灰质泥岩标志层(K₁、K₂、……K₉)分布相对稳定，虽然与层序界面或最大湖泛面不完全吻合，但作为等时沉积是旋回层序等时对比的重要标志。

(三)旋回层序特征及演化

1．超长期旋回层序C_N

中朝板块西缘的鄂尔多斯盆地是晚三叠世大华北盆地向西收缩过程中形成的巨大内陆湖盆，其中沉积了包括纸坊组上段和延长组在内的中上三叠统超长期旋回层序C_N，沉积时限为36．4Ma(237．0～199．6 Ma)，其中上段的延长组沉积时限为28．4Ma(228～199．6 Ma)，沉积厚度360～3200m，陕北斜坡的延长组南厚北薄，厚度900～1300m，顶界面为Ⅱ类界面。从盆地构造演化的角度分析，延长组为晚三叠世晋陕内陆坳陷盆地初次沉降期的构造充填序列。

2．长期旋回层序组及长期旋回层序C_O

长期旋回层序C_O相当于Vail的三级层序，形成于湖盆周期性扩张与收缩过程，沉积物堆积形成了规模较大的湖进－湖退沉积序列，构成长期旋回层序。

如果考虑延长组顶部缺失的地层，则延长组发育4．5个长期旋回层序组以及9个长期旋回层序C_O，平均沉积时限分别为6．3Ma和3．2Ma。长期旋回层序C_O形成于天文周期中的奥特周期，长期旋回层序C_O的厚度平均180m。长1、2段地层属于1个长期旋回层序组，可划分为2个长期旋回层序C_O。

长期旋回层序C_O中的重要界面为长10中下部的最大湖泛面泥岩、长9中部的“李家畔页岩”、长7段中段“张家滩页岩”、长4+ 5上部的K₆斑脱岩标志层、长1上部的最大湖泛面泥岩。由于构造运动发育不均衡，晚三叠世湖盆形成之后盆地有4次快速沉降，形成了4个大规模基准面旋回。基准面旋回上升至最高位，形成4次重要的湖泛期，即长10中期、长9中期、长7早期、长4+ 5中期和长1早期和末期。湖泛期沉积物以大段湖相泥岩为特征，构成重要的等时地层界面。基准面下降至最低位，为大范围三角洲建设期，即长8早期、长6早期、长2中期，相应形成了广泛分布的冲刷面。

长9段沉积期，盆地基地沉降，沉积中心位于华池一带，湖岸线北至安塞，南至庆阳，深湖区范围约0．5×10⁴ km²，沉积了平均厚度约50m的深湖相“李家畔页岩”。长7段沉积期，盆地沉降幅度最大，沉积中心位于华池一带，湖岸线北至乌审旗，南至太白，深湖区范围约2×10⁴ km²，沉积了厚度达上百米的深湖相“张家滩页岩”，构成盆地内最重要的烃源岩，同时也是盆地内最重要的一套标志层(K₁)。长4+ 5沉积期盆地又复沉降，沉积中心仍位于华池地区，湖岸线北至靖边，南至庆阳，深湖区范围约1．5×10⁴ km²，沉积了厚度约50m的湖相泥岩，成为另一套重要的烃源岩，该段中部发育数个凝灰岩层，为又一个重要的标志层(K₅)。之后盆地基底抬升，湖盆萎缩，至长2早中期，盆地内大部分地区演化为冲积平原。之后盆地基地重新沉降，长1早期沉降中心向东北转移至子长、铜川等地，发育了数个小型湖盆，其中子长地区沉积了厚度约400m的河湖相碎屑岩。长1末期的印支运动造成全盆地抬升，致使延长组顶部地层遭受剥蚀。

3．中期旋回层序C_Q

各长期旋回层序中包含2－4个中期旋回层序C_Q。长1、2段地层可划分为7个中期旋回层序C_Q，沉积时限为偏心率长期周期Q，沉积时限在1．0～1．3Ma之间。长2段划分为3个中期旋回层序C_Q，对应于长2₁、长2₂和长2₃，长1段划分为4个中期旋回层序C_Q，对应于长1₁、长1₂、长1₃和长1₄。旋回层序C_Q的厚度平均40m。该旋回层序形成于地球偏心率长周期的冷、暖气候周期，气候的周期性变化往往引起地表沉积环境变迁。冰川期对应于中期基准面旋回的最高点，沉积的泥岩为中期旋回的顶底界面。

4．长期及中期旋回层序特征

长2段长期旋回特征表现为一个以上升半旋回为主的非对称型旋回层序。自下至上按沉积充填序列的旋回性及叠加样式，长2段可划分为3个中期旋回层序C_Q，分别对应于长2₃、长2₂、长2₁三段(图1－22)。

图1－22　安塞地区s26井三叠系延长组长2段长期旋回

研究区内长2段的地层厚度在96～198m之间，厚度自西南至东北逐渐增加。西南部志丹地区由于富县期河流冲蚀作用造成长2段顶部地层缺失，厚度仅剩约100m。东北部乔沟湾地区长2段的地层厚度约200m。长2₃段厚度30～76m，平均49m，为低可容空间以上升半旋回为主的短期不对称旋回，下降半旋回多为冲刷面。砂层厚度8～55m，平均33m，自北部的乔沟湾和龙腰镇到南部的沿河湾及西南部的志丹地区，砂体厚度和砂地比减小;长2₂段地层厚度53～71m，平均53m，也为低可容空间中以上升半旋回为主的短期不对称旋回，下降半旋回厚度很小。有1到3个砂层，砂层厚度7～63m，平均33m;长2₁段底部为K₈标志层，顶部为K₉标志层，区内长2₁段厚度0～66m，平均49m，西南地区缺失，为高可容纳空间以上升半旋回为主的不对称旋回，砂层厚度0～48m，平均21m，泥岩厚度向上厚度增加。

长1段长期旋回特征表现为一个以下降半旋回为主的非对称型长期旋回层序。自下至上按沉积充填序列的旋回性及叠加样式长1段可划分为4个中期旋回层序C_Q，分别对应于长1₄、长1₃、长1₂、长1₁段(图1－23)。

图1－23　安塞地区s4井三叠系延长组长1段长期旋回

研究区内长1段地层厚度为0～280m，以子长为中心厚度向南北减小。南部志丹－延安一带由于侏罗纪早期的河流冲蚀，缺失长1段地层。长1₄段地层厚度0～60m，平均45m，为高可容纳空间中的以上升半旋回为主的退积到加积型的中期旋回，砂层厚度10～25m，平均13m，砂体厚度小;长1₃段地层厚度0～55m，平均43m，为高可容纳空间中以下降半旋回为主的加积型短期旋回，砂层厚度7～13m，平均9m;长1₂段地层厚度0～40m，平均36m，东北地区保存较为完整，属于低可容纳空间中以上升半旋回为主的退积型中期旋回，下降半旋回段往往夹薄煤层，砂层厚度0～18m，平均15m;长1₁段地层厚度0～32m，平均30m，东北地区保存较为完整，属于高可容纳空间中以上升半旋回为主的不对称旋回，上部的短期旋回属于事件沉积作用形成的层序，即湖相浊积岩沉积层序。下段为暗色泥岩，上段在东北部为厚层的砂岩。砂层厚度0～28m，平均16m，其上为三叠系与侏罗系间的区域不整合面。

四、等时地层格架

建立等时地层格架的关键在于层序划分与等时对比。旋回层序的二分时间界限是基准面运动过程中可容纳空间增加到最大或减小到最小的极限位置，此时沉积充填序列以垂向加积为特征。最大可容纳空间以沉积大段泥岩为特征，最小可容空间以沉积相互叠置的厚层砂岩为特征。因此基准面旋回层序由上升到下降或由下降到上升的转换点是地层划分与对比的优选位置(Cross T A，1993;邓宏文等，1995;郑荣才等，2000，2001)。延长组地层中K₁～K₉共9个标志层分别是各基准面上升到最高点处即二分时间界限的沉积物。图1－24、1－25为研究区东北－西南走向的长1、2段地层对比剖面图。

图1－24　陕北地区zh13井－s4井富县组～三叠系延长组长1、2段沉积相剖面

图1－25　陕北地区zh212井－li609井富县组～三叠系延长组长1、2段沉积相剖面

(一)沉积物体积分配原理与沉积学响应

在地层格架中，自盆地边缘到沉积中心，在基准面由冲旋回和可容空间的控制下，沉积物按照体积分配原理在不同的地区进行分配，地层旋回的对称性及叠加样式以及沉积相按照一定规律变化。近物源区地层旋回主要为以上升半旋回为主，由冲刷面或不整合面与基准面上升半旋回构成;物源区与沉积中心的过渡区域，地形平缓，可容纳空间增大，基准面下降与上升时期的沉积物均可保存，地层旋回对称性增加;远物源的沉积中心为以下降半旋回为主，由于基准面上升，沉积中心处于欠补偿状态，上升半旋回厚度远小于下降半旋回厚度(Cross T A，1997;Cross T A，1998邓宏文等，2000)。

(二)长2段层序地层特征

长2段的物源区位于东北地区，沉积于较长期基准面旋回下降后期，基准面旋回处于最低点，其中长2₂段沉积于长2段长期基准面旋回自下降到上升的转换位置。此时可容空间最小，沉积物供给速率高，底部冲刷面及相互叠置的厚层砂岩广泛分布。

长2₃、长2₂、长2₁三个中期基准面下降期间，子北等近物源区为冲积平原，均以沉积物过路冲刷作用为主，冲刷面频繁出现，其下降半旋回厚度很薄，志丹－甘泉等远物源区为水下沉积环境，发生沉积物堆积作用，下降半旋回为较厚的砂质沉积;中期基准面上升期间，近物源区发生沉积物堆积作用，上升半旋回为相互叠置的厚层河道砂体，而远物源水下环境处于沉积物饥饿的非补偿状态，上升半旋回为薄层砂泥岩互层，厚度较小。

(三)长1段层序地层特征

长1段沉积于超长期基准面旋回下降末期，长1₂段沉积于长1段长期基准面旋回自下降到上升的转换位置。此时安塞－子长地区的古地理环境发生了较大变化，沉积中心转移至子长地区，该区成为湖泊沉积环境。

长1₄中期基准面旋回下降期间沉积物供给充分，形成向湖进积的三角洲，三角洲平原以沉积物路过冲刷作用为主，基准面上升期间三角洲平原可容空间增加，发生沉积物堆积作用，沉积中心沉积厚度薄;长1₃中期旋回形成于相对稳定阶段，地层叠加方式以垂向加积为主;长1₂沉积于长期基准面旋回由下降到上升的转化阶段，沉积物供给增加，可容空间减小，为三角洲建设期;长1₁形成于长期基准面旋回的最高位置，子长地区盆地基底快速沉降形成深湖，东北部由于构造运动触发等原因形成广泛分布的深水浊积扇。

长2₃、长2₂、长2₁三个中期基准面旋回下降期间，研究区东北部近物源沉积物以过路冲刷为主，下降半旋回厚度小或无，研究区南部远离物源区，沉积物以堆积作用为主，下降半旋回砂质沉积厚;中期基准面上升期间，近物源区沉积物发生堆积作用，上升半旋回发育厚层河道砂体，而湖泊－三角洲环境处于沉积物非补偿状态，上升半旋回为薄砂泥岩互层。

长1₄、长1₂中期基准面下降期间，三角洲平原以沉积物路过冲刷作用为主，湖盆中心发生沉积作用;中期基准面上升期间三角洲平原发生沉积物堆积作用，沉积中心处于欠补偿状态;长1₃、长1₁中期基准面旋回形成于湖盆扩张期，沉积物以泥岩为主，地层叠加方式以垂向加积为主。