鄂尔多斯盆地北部上古生界高分辨率层序地层学特征课件

鄂尔多斯盆地北部上古生界高分辨率层序地层学特征

目录一、区域地质背景二、意义和目的三、高分辨率层序划分及各级次层序特征四、高分辨率层序地层与储集砂体的关系鄂尔多斯盆地北部上古生界1

鄂尔多斯盆地地处中国中西部结合部位，横跨陕西省、甘肃省、山西省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区五省区，面积33×104km2，是我国第二大沉积盆地。除河套盆地、六盘山盆地、渭河盆地、银川盆地等外围盆地外，盆地本部面积25×104km2，是一个整体沉降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地。一、区域地质背景鄂尔多斯盆地地处中国中西部结合部位，横跨陕西省、甘肃2

在大地构造属性上，鄂尔多斯盆地处于中国东部稳定区和西部活动带之间的结合部位.沉积-构造发展演化经历了太古-早元古代基底岩系形成、中晚元古代大陆裂谷集中发育、早古生代槽台对立发展、晚古生代—中三叠世克拉通坳陷与碰撞边缘形成、晚三叠世—白垩纪内陆盆地发展阶段、新生代周边断陷盆地发育六大阶段。鄂尔多斯盆地构造单元划分

一、区域地质背景在大地构造属性上，鄂尔多斯盆地处于中国东部稳定区和西3鄂尔多斯盆地构造风格示意图(据孙肇才,1980)

盆地为一典型的叠合盆地，盆内广大地区的构造环境具长期、整体的稳定性。对盆地的基本地质特征与含油气风格等具有重要作用的构造运动主要为加里东运动、印支运动以及燕山运动。并形成目前盆地中最为重要的三个含油气系统，即：下古生界海相碳酸盐岩含气系统、上古生界陆源碎屑岩煤成气含气系统、三叠—侏罗系陆源碎屑岩含油气系统。一、区域地质背景鄂尔多斯盆地构造风格示意图(据孙肇才,1980)盆地4上古生界沉积盆地性质与演化

1、本溪期陆表海盆地和裂陷盆地

2、太原期陆表海盆地及坳陷盆地3、山西期-石千峰期近海湖盆-内陆湖盆二叠纪鄂尔多斯内陆盆地沉积演化示意图

一、区域地质背景上古生界沉积盆地性质与演化1、本溪期陆表海盆地和裂陷盆地25

鄂尔多斯盆地的演化过程，主要受北侧的“古中亚洋盆”、南缘和西南缘的秦祁海槽及其派生的贺兰坳拉槽的扩张、俯冲、消减作用的控制。鄂尔多斯晚古生代沉积盆地就是在这样的区域构造背景下发生发展的，这些区域构造格局的转变，以及南北构造在时间和空间上的差异，直接影响和控制了鄂尔多斯晚古生代沉积盆地的整个演化过程，造成沉积体系丰富、旋回结构清晰、层序类型多样的盆地充填与演化特征。一、区域地质背景 鄂尔多斯盆地的演化过程，主要受北侧的“古中亚洋盆”、南缘和6鄂尔多斯盆地北部上古生界山西组—下石盒子组物源分析及其地质意义研究区范围具体地理位置是：靖边以北的鄂尔多斯盆地北部地区。

鄂尔多斯盆地北部上古生界山西组—下石盒子组物源分析及其地质意7

由于盆地北部上古生界太原组—下石盒子组沉积体系类型多样，构成储层的河流砂体、三角洲砂体、潮道砂体和障壁砂坝砂体的分布规律复杂，因此查明该地区上古生界太原组—下石盒子组储层砂体的发育规律是急待解决的问题。 针对鄂尔多斯盆地上古生界太原组—下石盒子组以陆相地层为主，以及含气砂体以相变快和厚度不稳定的特点，本文以适合陆相地层层序分析的高分辨率层序地层学理论及其技术方法为指导，同时借鉴Vail的经典层序地层学理论在陆相含油气盆地层序分析中所取得的成功经验，在前人已有研究成果的基础上，对鄂尔多斯盆地北部上古生界太原组—下石盒子组地层开展精细的高分辨率层序地层学特征研究，分析储集砂体成因特征、时空展布规律及其与储层发育的关系，为合理的开发苏里格上古气田提供依据。二、意义和目的 由于盆地北部上古生界太原组—下石盒子组沉积体系类型多样，构8 在对研究区地表露头和钻井岩心、测井、地震资料综合分析的基础上，利用Cross倡导的高分辨率层序地层学的理论体系和研究方法，根据基准面升降旋回特点及等时对比原则、沉积物体积划分与堆积方式、沉积体系配置以及层序界面特征等因素，将研究区上古生界太原组至下石盒子组共划分3个超长期旋回（SLSC1-SLSC3），8个长期旋回（LSC1-LSC8），17个中期旋回（MSC1-MSC17）和数十个短期旋回，各超长期、长期和中期旋回层序与岩石地层单位划分方案中的组、段、亚段的对应性较好，相互之间的对应关系由表1所示。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

在对研究区地表露头和钻井岩心、测井、地震资料综合分析的基础9三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

地层系统和底界年龄(Ma)基准面旋回系统组段超长长期中期二叠系中统上石盒子组(未做层序分析)未做层序分析下石盒子组(275)盒5+盒6SLSC3LSC8MSC15-MSC17盒7LSC7MSC14-MSC13盒8上LSC6MSC12-MSC11盒8下LSC5MSC10-MSC9下统山西组(285)山1SLSC2LSC4MSC8-MSC7山2LSC3MSC6-MSC4石炭系上统太原组(295)太1SLSC1LSC2MSC3太2LSC1MSC2-MSC1本溪组(320)为做层序分析表1鄂尔多斯盆地北部上古生代太原组-下石盒子组高分辨率层序划分方案与岩石地层对比关系

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征地层系统和底界年龄(M102．1短期基准面旋回

短期旋回层序是根据露头、钻井岩心或测井曲线等实际资料所能识别的最小成因地层单元，以V类界面为层序边界，与Vail的V级旋回或准层序级别相当，厚度普遍较薄，仅为数米级(一般不超过5m)，极大多数由彼此间具成因联系的若干单一岩性或多个岩性韵律层组成，层序的底、顶界面可以是小型侵蚀冲刷面、间歇暴露面，也可以是欠补偿或无沉积作用的间断面。依据盆地北部短期旋回层序形成条件及其边界性质的不同，可进一步划分为A型旋回、B型旋回和C型旋回3种基本类型及6个亚类型。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．1短期基准面旋回三、高分辨率层序划分及各级次层序特征112．1．1向上变“深”非对称型旋回（A型旋回）此类型层序在研究区内非常发育，其主体主要由河道砂体组成，成因类型包括冲积扇、河流和三角洲等沉积体系中的辫状河道和分流河道中的河床滞留砂体，心滩和边滩砂体，以及有障壁海岸沉积体系中的障壁砂坝砂体等。按岩性组合和沉积序列特征，可细分为低可容纳空间（A1型）和高可容纳空间两种亚类型（A2型）：A.低可容纳空间向上“变深”非对称型（A1型）整个层序由单个或多个河道砂体连续叠置组成，岩性组合简单，主要为粗粒砂砾岩，层序的底、顶面都为发育于砂体之间的冲刷面，以保存上升半旋回沉积的河道砂体主体部分（如心滩和边滩）为主（图1、2）,为一类最有利储层发育的短期层序结构类型，砂体之间不发育泥、粉砂质隔层，因此砂体的连通性极好。B.高可容纳空间向上“变深”非对称型（A2型）岩性组合相对较复杂，由粗—中粒砂岩、细-粉砂岩、泥岩、有序地叠置组成向上连续变细“加深”的沉积序列，底部往往为含砾粗—中粒砂岩，与下伏地层大多数呈岩性突变的冲刷接触关系。与A1型比较，不仅位于层序中下部的河道砂体保存较完整，而且位于层序上部的细粒洪泛沉积往往也可得到不同程度的保存（图1、2），因此，储集砂体主要出现在层序的中下部，上部为局部隔层的发育位置，也为一类有利于储层发育的短期层序结构。

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．1．1向上变“深”非对称型旋回（A型旋回）三、高分辨率层12三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

A1.低可容纳空间向上“变深”非对称亚类型；A2.高可容纳空间向上“变深”非对称亚类型；B.向上变浅非对称型；C1.上升半旋回为主的不完全对称型，C2.近完全—完全对称型C3.下降半旋回为主的不完全对称型图1杭锦旗区块辫状河三角洲平原剖面结构和短、中期旋回类型

伊6井（盒8下）

锦评1井（盒8下）

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征A1.低可容纳空间向上13三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

A1.低可容纳空间向上“变深”非对称亚类型；A2.高可容纳空间向上“变深”非对称亚类型；B.向上变浅非对称型；C1.上升半旋回为主的不完全对称型C2.近完全—完全对称型；C3.下降半旋回为主的不完全对称型图2杭锦旗区块曲流河三角洲平原剖面结构和短、中期旋回类型

2．1．2向上变浅非对称旋回（B型旋回）此类型层序出现在具备沉积物供给量递增而可容空间递减的基准面旋回过程中，因此形成仅保留下降半旋回的向上变浅部分而上升半旋回缺失的沉积记录（图2）。出现在三角洲前缘地带的此类旋回可具有较大的沉积厚度和分布范围；而在三角洲平原地区相对不发育，主要出现在规模较大的决口扇沉积区。石鄂2井（盒7）

石鄂2井（盒5）

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征A1.低可容纳空间向上142．1．3对称型旋回结构（C型旋回）

此类型层序形成于沉积物供给率等于或略小于可容空间增长率（A/S≥1）的条件下，为研究区各沉积体系中最为发育的短期旋回层序结构类型之一（图1、2、3）。层序由基准面上升和下降两个半旋回叠加组成，说明此类层序形成于沉积与沉降处于相对均衡或弱欠补偿条件下，因此层序的上升和下降两个基准面半旋回沉积记录均得以保留。对应的洪泛面，为河道间（或分流间）小型湖泊或沼泽微相的泥岩、炭质泥岩或煤层发育位置。以洪泛面为对称轴，按层序中的上升半旋回与下降半旋回厚度变化状况，可进一步细分为对称性变化各不相同的3个亚类型，即以上升半旋回为主的不完全对称型（图1、2、3中的C1型）、上升半旋回与下降半旋回相等的近完全—完全对称型（图1、2、3中的C2型）、下降半旋回为主的不完全对称型（图3中的C3型），其中以C1型为研究区最发育的短期旋回结构类型之一。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．1．3对称型旋回结构（C型旋回）三、高分辨率层序划分及各15三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

A1.低可容纳空间向上“变深”非对称亚类型；B.向上变浅非对称型；C1.上升半旋回为主的不完全对称型，C2.近完全—完全对称型C3.下降半旋回为主的不完全对称型图3塔巴庙区块有障壁海岸剖面结构和短、中期旋回类型

大17井（太1）

大20井（太1）

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征A1.低可容纳空间向上162．1．4不同结构类型的短期旋回层序分布规律

①具A型结构的短期旋回层序，主要分布在各沉积体系靠近物源区的一侧，如冲积扇的扇根、扇中和河控三角洲平原的上游地区，大多数由多个河道砂体连续叠加组成A型旋回结构；②具C型结构的短期旋回层序主要分布在距离物源区相对较远的河控三角洲平原中、下游部位或河口，在分流间湖泊、沼泽和泛滥平原中更为广泛；③在同一层序的不同相带中，从各沉积体系的上游至下游都出现由A1型、A2型向C1型、C2型，偶尔为C3型，局部出现B型结构的变化规律。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．1．4不同结构类型的短期旋回层序分布规律三、高分辨率层序172．2中期基准面旋回

理论上，中期旋回层序相当于Vail的Ⅳ级旋回或准层序组，但在鄂尔多斯盆地上古生代，该级别层序相当于Vail的Ⅲ级旋回，但时间跨度和变化范围都相当大，为1.0～3.33Ma，而厚度很薄，一般在10～20m之间。这种反常的现象与鄂尔多斯盆地上古生代地层的沉积作用发生在非常稳定的克拉通盆地中，由于盆地的构造沉降幅度很小且平缓，而冲刷与侵蚀作用极其频繁，因而在漫长的地质历史中能得到保存的沉积记录非常有限有关。研究区内各沉积体系中的中期旋回层序，以向上“变深”非对称型（A型）和上升半旋回为主的不完全对称型（C1型）为最常见的结构类型，下降半旋回为主的不完全对称型（C3型）较为常见，近完全—完全对称型（C2型）少见，而向上变浅非对称型（B型）基本上不发育；三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．2中期基准面旋回三、高分辨率层序划分及各级次层序特征182．2中期基准面旋回

不同沉积体系或同一沉积体系的不同部位的中期旋回层序往往具有不同的结构类型，如在冲积扇、河流和三角洲平原等近物源的上游部位，一般以发育仅保存上升半旋回或上升半旋回很厚的A型和C1型层序为主，而地处河道间和河流中、下游至河口的部位，一般以发育C2型为主，而河口外侧则以C3型为主（图1、2、3）。

由不同沉积体系和不同相带的中期旋回层序结构变化，反映中期旋回地层沉积过程的沉积学响应特征类似于短期旋回，即在中期基准面上升期伴随有效可容纳空间向物源方向的迁移，被截留在上游地区的粗粒沉积物逐渐增多，出现溯源上超为特征的退积序列，而下游或盆内相对粗粒的沉积物则逐渐减少，出现由进积向加积、退积转化的沉积序列；反之下降期向远物源方向的盆内低部位顺源堆积作用加强，以发育下超的加积—进积列为主。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．2中期基准面旋回三、高分辨率层序划分及各级次层序特征192．3长期基准面旋回 长期旋回层序与年代地层中的段和亚段相当，相当于Vail的Ⅲ级旋回，时间跨度很大，其中海相的LSC1～LSC2层序（太原组）为3.3～6.7Ma，陆缘近海湖相的LSC3～LSC4层序（山西组）为5.0Ma，内陆湖相的LSC5～LSC8层序（下石盒子组）为2.5Ma。它们的厚度也都很薄。该级别层序具有特征的区域性海（湖）进—海（湖）退沉积旋回性质，由2～3个对称型，或1个向上“变深”非对称型与1～2个对称型中期旋回叠加组成。无论是海相地层还是陆相地层中的对称型长期旋回层序的结构，都主要为上升半旋回自下而上由粗变细和由浅变深的粒度变化，厚度明显大于反向变化的下降半旋回，因此代表缓慢水进和加速水退的地层旋回过程（图4、5）。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．3长期基准面旋回三、高分辨率层序划分及各级次层序特征20三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

①海相长期旋回层序（LSC1～LSC2）：海相长期旋回层序发育于太原组，包括LSC1和LSC2两个层序，极大部分为对称型（C1型和C2型）层序（图4），偶见的向上“变深”非对称型（A型）层序。

图4伊24井太原组有障壁海岸沉积体系的中、长期旋回类型

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征①海相长期旋回层序（L21三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

②陆相地层中（LSC3～LSC8层序）：以发育上升半旋回厚度远大于下降半旋回的不完全对称型（C1型）层序和向上“变深”非对称型（A型）层序为主（图5），少量上升与下降半旋回厚度近于相等的对称型（C2型）。

图5伊18井太原组冲积扇沉积体系的中、长期旋回类型

三、高分辨率层序划分及各级次层序特征②陆相地层中（LSC3222．4超长期基准面旋回

超长期层序的级别相当于Vail的Ⅲ级层序组，又被称之为构造层序、构架层序，他们的时间跨度较大，但均一，都为10Ma±2Ma，而厚度很薄，为数十至百余米。研究区内，超长期旋回层序由2～3个非对称型及对称型长期旋回层序叠加组成，以各层序的底、顶界面对应于鄂尔多斯盆地晚古生代早、中期克拉通盆地各构造演化阶段的应力场转换面，并以各超长期旋回层序的地层相类型之间所出现巨大的海、陆变迁构造事件为重要的层序差异性特征，如由LSC1至LSC2层序叠加组成的SLSC1层序，以发育滨浅海—有障壁海岸沉积体系为主，代表克拉通盆地初期开始进入低幅稳定坳陷的陆表海沉积阶段，由LSC3和LSC4层序叠加组成的SLSC2层序，具海相三角洲向湖泊和湖相三角洲过渡的特点，代表克拉通盆地早期稳定坳陷扩张的陆缘近海湖沉积阶段，而由LSC5至LSC8层序叠加组成的SLSC3层序，以发育湖泊三角洲和河流相沉积体系为主，代表克拉通盆地中、晚期强烈坳陷和一度萎缩的内陆湖泊沉积阶段。超长期旋回层序特征性有所差别，以至它们的生、储、盖组合亦有所差别，但在同一含油气系统中各为相对独立的子系统。三、高分辨率层序划分及各级次层序特征

2．4超长期基准面旋回三、高分辨率层序划分及各级次层序特征234．1基准面旋回与储集砂体发育的关系4.1.1短期基准面旋回与储集砂体发育关系短期基准面旋回过程中的A/S值变化，对砂体的成因类型、发育位置、层序结构和几何形态有直接的控制作用，其中有利于储集砂体发育的短期旋回层序主要为发育于中期基准面上升初期和早期，分别具备低可容纳空间和高可容纳空间的两类向上“变深”非对称型旋回结构的层序，其中具备A1型结构的短期旋回层序为最有利于储集砂岩发育的位置。4.1.2中期基准面旋回与储集砂体发育关系在盆地北部，有利储集砂体发育的中期旋回层序结构，主要为向上“变深”非对称型和上升半旋回厚度大于下降半旋回的不完全对称型两种主要类型，砂体的发育状况及其储层结构与中期旋回层序的结构关系极为密切。4.1.3长期基准面旋回与生、储、盖组合的关系在长期基准面旋回过程中，A/S值的变化主要受长期基准面上升和下降两个半旋回的控制，其中上升半旋回为A/S值由低到高的持续递增过程，因而长期基准面上升早期和中期时间段为有利于储集砂体发育的位置；而长期基准面上升晚期折向下降期的时间段，往往处于高A/S值条件下，在海相或陆相的层序中，对应于最大洪泛面，往往形成优质烃源岩