渭北地区晚三叠世深水重力流沉积特征_李宗霖.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月西安科技大学学报 .李宗霖,李红,李文厚 渭北地区晚三叠世深水重力流沉积特征 西安科技大学学报,():,():收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目(,)第一作者:李宗霖,男,山东临沂人,硕士研究生,:通信作者:李红,女,陕西铜川人,副教授,:渭北地区晚三叠世深水重力流沉积特征李宗霖,李 红,李文厚,(西北大学 地质学系,陕西 西安;西北大学 大陆动力学国家重点实验室,陕西 西安)摘 要:晚三叠世鄂尔多斯盆地处于洋盆收缩末期,受印支运动影响广泛发育深湖半深湖沉积,是湖盆由鼎盛期向衰退期发展的转折时期和湖盆发育的重要调整期。为明确深水砂体形成机理,通过野外露头观察、岩芯观
2、察及钻测井资料,对鄂尔多斯盆地渭北地区延长组长 深水沉积特征、重力流类型、重力流沉积模式进行探讨。结果表明:渭北地区延长组长 沉积期发育富有机质深水缺氧还原环境细粒沉积物,见灰黑色、灰色、灰白色岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,发育滑塌、泥岩撕裂、砂枕、火焰状构造、重荷模、槽模等沉积构造;发育滑动滑塌沉积、砂质(泥质)碎屑流沉积、浊流沉积 种类型的重力流沉积物,各类型沉积物特征明显,重力流形成过程可分为三角洲前缘沉积阶段、滑动滑塌变形阶段、砂质(泥质)碎屑流形成阶段及浊流形成阶段。研究结果对分析同一盆地或同一时期的深湖半深湖沉积特征、重力流特征具有指导作用,对目前国际地学界广泛开展的大陆边缘沉积物“
3、从源到汇”过程的研究有积极意义。关键词:鄂尔多斯盆地;延长组;细粒沉积;重力流中图分类号:文献标志码:文章编号:():开放科学(资源服务)标识码():,(,;,):,(),(),“”:;引 言深水砂体是出现在深层静水环境中的块状砂岩,是三角洲前缘砂体受重力流作用被搬运沉积至深水环境所形成,通常具储集性能,周围泥岩封堵使之成为优秀的油气储集单元。深水沉积物重力流及潜力巨大的油气地质意义是目前油气勘探的新方向,受到国内外高度关注。世纪 年代,深海相与深湖相砂岩通常都被解释为浊积岩,浊积扇或海底扇模式成为当时研究热点。随着勘探的不断深入,“鲍玛序列”和“浊积扇理论”在指导深海油气勘探时逐渐显示出局限
4、性。世纪 年代 提出砂质碎屑流新概念并受到广泛认可,传统的浊流沉积理论被部分否定,深水区发育大规模砂质碎屑流的新认识更符合人们对深水环境中沉积物搬运和沉积的理解。在鄂尔多斯盆地的湖盆中心区域,延长组长 广泛发育厚层块状砂体。早期研究认为它是三角洲前缘水下分流河道砂体或叠置砂体,夏青松等、傅强等、郑荣才等认为长 发育重力流沉积的浊积岩,李相博等基于 的砂质碎屑流理论,将长 深水砂体重新解释为滑塌岩砂质碎屑流经典浊积岩的组合沉积,并确定了砂质碎屑流的块体搬运形式和凝结沉积形式,对“泥包砾结构”的成因作出解释。杨仁超等通过对长 长 深湖相沉积特征精细对比,发现一种不同于砂质碎屑流沉积和滑塌浊积岩的重
5、力流成因的异重岩。笔者通过野外露头、测井录井、岩芯观察对渭北地区长 的岩性岩相、结构构造进行研究,进一步明确鄂尔多斯盆地深水细粒沉积的沉积规律,对分析同一盆地或同一时期的深湖半深湖沉积特征、重力流特征等具有指导意义,为重力流沉积搬运过程、主控因素的相关研究提供借鉴。区域地质特征印支期鄂尔多斯盆地受秦岭构造带强烈影响,盆地南缘渭北隆起为非造山抬升,处于洋盆收缩末期阶段,盆地整体抬升但未遭受剥蚀。渭北地区地处渭北隆起与陕北斜坡交汇处,为北西倾向的单斜构造,南东高北西低,倾角 ,地层平缓(图)。渭北地区长 深湖面积较长 湖盆鼎盛期有所萎缩,是湖盆由鼎盛期向衰退期发展的转折时期和湖盆发育的重要调整期。
6、沉积厚度增大,受控于东北、西南两大物源共同作用,发育河流相、三角洲相、湖泊相等沉积相,发生重力流沉积,以深湖砂质碎屑流沉积、深湖浊流沉积为主。沉积特征 岩石特征根据渭北地区野外露头、岩芯观察及测井分析,长 期发育深灰色泥岩、灰白色细砂岩、浅灰色粉砂岩和灰色泥质粉砂岩,无水上氧化红色沉积和湖岸线过渡带内杂色泥岩,是暗色深水缺氧还原环境产物,其中砂岩主要为岩屑长石砂岩,长石岩屑砂岩次之(图),石英含量 ,主要为多晶石英、变质石英,长石含量 ,岩屑含量 ,见云母片定向排列。细砂岩 西 安科技大学学报 年第 卷第 期李宗霖,等:渭北地区晚三叠世深水重力流沉积特征中常见植物枝干化石,粉砂岩、泥质粉砂岩、
7、粉砂质泥岩中发育卷入的植物碎片化石和垂直虫孔,暗色泥岩夹层中常见鱼类化石及鱼鳞化石。图 鄂尔多斯盆地南部构造格架及沉积体系(据文献修改)()石英砂岩;次岩屑砂岩;次长石砂岩;岩屑砂岩;长石岩屑砂岩;岩屑长石砂岩;长石砂岩图 渭北地区延长组长 砂岩分类 ,深水砂体在测井上表现为厚层泥岩段中出现的砂岩沉积,反映安静深水沉积环境中突然注入一段强水动力条件的三角洲相沉积。长 期深湖区广泛发育浊积岩,重力流沉积物多夹于黑色、灰黑色泥岩中,顶底面突变接触。深水重力流沉积特征根据野外剖面及钻井岩芯,结合重力流沉积构造特征,识别出滑动、滑塌、砂质(泥质)碎屑流、浊流等沉积类型。滑动滑塌沉积渭北地区长 发育滑塌
8、砂体,以变形层理为特征,如包卷层理(图()及滑塌构造(图(),变形层理总体弯曲程度较小,反映长 滑塌沉积驱动力较微弱。在滑塌沉积的泥岩段发育地震成因的砂质充注构造(图(),推测地震可能是三角洲前缘砂体发生滑动滑塌的触发条件之一。三角洲前缘砂体在一定触发因素下,受重力驱动沿滑移面滑动,多种外力作用共同驱使岩体发生液化,岩体内部发生旋转剪切变形形成滑塌砂体沉积。在整体沉降过程中,上覆沉积物的重力超负荷,滑塌砂体内部发育多种变形层理,反映重力失稳后内部纹层发生同生变形。砂质(泥质)碎屑流沉积碎屑流是一种沉积物呈塑性块体搬运状态的粘滞性层流,沉积物以整体“凝结”的方式发生沉积,无冲刷侵蚀现象,接触面平
9、坦,砂体突然侵位和卸载作用形成负载构造,具有突变的顶底面接触关系。渭北地区长 广泛发育泥质碎屑流(泥岩为主)和砂质碎屑流沉积(细砂岩、粉砂岩为主),砂质碎屑流整体呈块状,不具沉积构造现象,砂岩内部见“泥包砾”结构(图(),底部见漂浮状泥砾(图()及泥岩撕裂屑(图(),灰黑色泥岩撕裂屑呈层状分布,分选、磨圆差,具不明显的定向性,属内源型碎屑沉积物。“泥包砾”结构是砂质碎屑流的重要识别标志,泥质结核被泥质外壳呈同心环状包裹,漂浮在块状砂岩中,与砂岩介质呈浑圆状接触,显示曾有过滚动。渭北地区长 砂体在液化和湖水稀释作用下砂体发生块体搬运,下伏泥岩发生变形形成泥质碎屑流,泥岩形变破碎产生泥质碎屑和泥砾
10、,砂岩发生液化形成砂质碎屑流,泥质碎屑和泥砾被卷入上覆砂质碎屑流,沉积后形成漂浮状泥砾和泥岩撕裂屑。浊流沉积浊流是富含悬浮固体颗粒并携带大量泥沙的高密度牛顿流体,对下伏地层产生侵蚀作用,流速减慢时在重力分异作用下形成粒序层理。渭北地区长 发育浊流沉积,沉积物粒度普遍较细,由下部细砂岩,向上渐变为粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩沉积,粒序层理(图()为主要识别标志,下部见牵引流成因的平行层理、小型交错层理、流 水沙纹层理和水平层理,构成不完整鲍马序列的,等层段(图()。浊积岩底部常见印模(图()、槽模(图()、重荷模(图()等底模构造,层面上发育火焰状构造(图()。图 渭北地区延长组沉积构造特征 重力流
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