构造活动影响下地质事件沉积...斯盆地延长组长7油层组为例_梁庆韶.pdf

第 6 9 卷第 2 期2 0 2 3 年 3 月地质论评GEOLOGICAL EVIEWVol 69No 2March，2 0 2 3注:本文为国家十三五重大科技专项(编号:2016ZX05046001)的成果。收稿日期:2022-05-29;改回日期:2022-08-11;网络首发:2022-08-20;责任编辑:刘志强。Doi:1016509/jgeoreview202208151作者简介:梁庆韶，男，1991 年生，博士，副教授，主要从事事件沉积学教学和科研工作;Email:liangqingshao foxmailcom，liangqs cduteducn。通讯作者:田景春，男，1963 年生，博士，教授，博士生导师，主要从事沉积地质学教学和研究;Email:tjc cduteducn。构造活动影响下地质事件沉积序列 以鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组为例梁庆韶1，2)，田景春1，2)，王峰1，2)，余威1，2)，孟浩3)，李建4)1)成都理工大学沉积地质研究院，成都，610059;2)油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都，610059;3)中石油长庆油田开发事业部，西安，710000;4)成都理工大学地球科学学院，成都，610059内容提要:中晚三叠世，印支运动 I 幕导致秦岭隆升，同期地震、火山活动频发，在鄂尔多斯湖盆中保存了大量地质事件沉积层。为了认识构造活动影响下地质事件沉积序列，探讨地质历史时期内各类地质事件的耦合关系，从全新的角度认识大型坳陷湖盆的形成和演化过程，笔者等以鄂尔多斯盆地内部及周缘的长 7 油层组野外露头及钻井岩芯中发育的关键事件沉积层为研究对象，对地震事件、浊流事件、火山事件、缺氧事件沉积特征和叠置关系进行研究。研究结果表明:在长 7 期，湖盆中多种事件沉积类型主要受控于中晚三叠世秦岭造山运动，构造活动引起湖盆沉降，为事件沉积层的保存提供了条件;火山事件喷发的火山灰降落在湖盆中形成凝灰岩层，同时，也为湖盆缺氧事件创造了条件;沉积层因地震活动形成震积岩，而地震活动又是诱发浊流事件发生的关键因素;这些构造活动影响下的地质事件交替发生，共同构成长 7 油层组内各类事件沉积层的相互叠置关系。关键词:事件沉积;沉积模式;长 7 油层组;鄂尔多斯盆地构造运动导致的突发性地质事件贯穿 4.6 Ga的地球演化历史中(沈树忠等，2017)，因此，在地球表层的沉积圈层中保存有大量与突发性地质事件相关的沉积产物，这些地质事件沉积层与缓慢沉积的正常沉积层相互叠置，反映了构造稳定期与构造活跃期相互交替的地质演化进程(吴晓娲等，2021;egard et al，2021)。通过对正常沉积层中的事件沉积层垂向叠置序列的研究，能够揭示在地质历史时期内区域构造活动的规律及时序关系。中晚三叠世延长组沉积期，鄂尔多斯湖盆内沉积了一套典型的坳陷湖盆沉积，且在地层中广泛发育多种地质事件沉积现象，因此，延长组是探究地质事件沉积序列的优质场所(赵俊兴等，2008;陈安清等，2011;庞军刚等，2012;刘璇等，2014;孙宁亮等，2017;袁珍等，2019;梁庆韶，2020)。鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组中发育多种地质事件沉积响应，主要有地震事件、浊流事件、火山事件和缺氧事件，分别形成震积岩、浊积岩、凝灰岩和富有机质泥页岩(梁庆韶，2020)。对于不同事件沉积，大部分学者都仅对单个地质事件沉积类型进行研究(夏青松，2007;赵俊兴等，2008;杨华等，2013;熊林芳等，2015;吕奇奇等，2020;朱如凯等，2021;袁伟等，2022)，并未对各个事件沉积层之间的垂向叠置关系进行系统研究，也未对各事件沉积层之间的内在关系进行探讨，导致对构造活动影响下的地质事件沉积的叠置关系认识不够全面。笔者等以鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组的四种地质事件沉积层为研究对象，对其在钻井岩芯和野外剖面上的叠置关系进行研究，探讨构造活动影响下的长 7 地质事件沉积序列，并构建事件沉积模式，以新的视角进一步揭示鄂尔多斯盆地的演化历史，为印支造山运动与盆地构造演化的关系提供依据。1地质背景鄂尔多斯盆地位于我国北部，总面积可达 25104km2，是我国的第二大沉积盆地(杨华等，2016)。盆地周缘被山脉包围，东为太行山、吕梁山，南为秦图 1 鄂尔多斯盆地位置图与延长组地层综合柱状图(柱状图据杨华等，2010 修改)Fig1 Location of the study area and the stratigraphic division of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin(histogram modified after Yang Hua et al，2010)表 1 鄂尔多斯盆地延长组长 7 事件沉积类型、特征及分布Table 1 Types and distribution characteristics of Chang7 deposition event事件类型物质表现形式主要类型或特征平面分布特征参考文献地震事件震积岩按成因分为:软沉积物液化变形;重力作用变形;水塑性变形;脆性变形等盆地西南部至东北部逐渐减少Montenat，2007;李洁等，2010;乔秀夫等，2016;Tian Jingchun et al，2022浊流事件浊积岩鲍马序列;多期次叠置;底面构造;滑塌角砾盆地东南部、西南部庞军刚等，2012;杨仁超等，2017;梁庆韶，2020火山事件凝灰岩近火山口晶屑含量高，碎屑大;可分为:晶屑凝灰岩;玻屑凝灰岩;尘灰凝灰岩盆地西南部至东北部逐渐变薄张文正等，2009;袁珍等，2019缺氧事件富有机质泥页岩在油页岩和泥岩中还发现有星散状黄铁矿细晶，在浊积岩中发现了菱铁矿结核分布于深湖半深湖沉积相区张文正等，2010;熊林芳等，2015;杨华等，2016284地质论评2023 年岭，西为六盘山、贺兰山，北为阴山大青山，呈近矩形轮廓(杨华等，2016)。鄂尔多斯盆地内部平均海拔约为 8001800 m，可划分为 6 个一级构造单元，分别为:伊盟隆起、伊陕斜坡、天环凹陷、渭北隆起、晋西挠褶带和西缘冲断带。研究区位于鄂尔多斯盆地西南部，跨越伊陕斜坡、天环凹陷、西缘冲断带和渭北隆起 4 个次级构造单元，是盆地内地质事件沉积层的主要发育区(傅强等，2019)(图 1)。图 2 鄂尔多斯盆地长 7 油层组事件沉积类型的典型特征Fig2 Typical characteristics of event sedimentary types of Chang7 oil member(a)砂枕构造，长 7，里 301 井，2355.10 m;(b)液化砂岩脉，长 7，宁 33 井，1624.10 m;(c)阶梯状断层，长 7，元 474 井，2260.70 m;(d)鲍马序列，长 7，宁 105 井，1509.90 m;(e)沟模，长 7，西 62 井，1837.70 m;(f)黑色泥岩夹薄层凝灰岩，长 7，庄 255 井，1797.50 m;(g)晶屑凝灰岩，长7，里 68 井，2079.80 m(张文正等，2009);(h)“张家滩页岩”夹厚层凝灰岩，长 73，瑶曲剖面;(i)碳化植物茎干，长 7，白 442 井，2181.20 m(a)Sand pillow structure，Chang7 oil member，Well Li 301，2355.10 m;(b)Liquefied sandstone vein，Chang7 oil member，Well Ning 33，1624.10 m;(c)Step fault，Chang7 oil member，Well Yuan 474，2260.70 m;(d)Bauma sequence，Chang7 oil member，Well Ning 105，1509.90 m;(e)Groove cast，Chang7 oil member，Well Xi 62，1837.70 m;(f)Black shale with thin tuff，Chang7 oil member，Well Zhuang255，1797.50 m;(g)Crystalline tuff，Chang7 oil member，Well Li 68，2079.80 m(Zhang Wenzheng et al，2009);(h)Zhangjiatan shale withthick tuff，Chang73，Yaoqu section;(i)Carbonized plant stem fossil，Chang7 oil member，Well Bai 422，2181.20 m鄂尔多斯盆地三叠系延长组呈现出连续沉积的特征，根据湖盆演化的特征，依据岩性、沉积旋回及测井曲线特征将延长组划分为 5 段，自下而上分别为:T3y1、T3y2、T3y3、T3y4、T3y5(李凤杰等，2006;李文厚等，2009;杨华等，2016)，也有部分学者认为可将延长组划分为 6 段(李树同等，2009;李相博等，2010)。关于中上三叠统的地层划分方案，仍存在一定争议，中石油长庆油田基于油气勘探生产的实际需求，在将延长组划分为 5 个段的基础上，结合测井曲线特征、沉积地层的旋回性和含油气性等特征，将其自上而下划分为长 1 至长 10 油层组(图1)。每个油层组又根据其旋回性和测井曲线特征384第 2 期梁庆韶等:构造活动影响下地质事件沉积序列:以鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组为例分别划分为 2 到 3 个小层，长 7 油层组内部自上而下依次划为长 71、长 72和长 733 个小层。2长 7 事件沉积类型与特征鄂尔多斯盆地在延长组沉积时期沉积环境为大型坳陷湖盆，长 7 期为整个延长组沉积期的最大湖泛期，水深最深，湖盆面积也最大(武富礼等，2004;杨华等，2010;张晓辉等，2020)。盆地内长 7 油层组广泛发育多种事件沉积类型，是进行事件沉积研究、建立事件沉积序列、探究构造活动与地质事件沉积关系的良好层位(傅强等，2006;付金华等，2020;杨田等，2021)(表 1)。21长 7 事件沉积类型前人对鄂尔多斯盆地三叠系延长组已经开展过大量研究，在研究区内发现有多种事件沉积类型，主要包括:地震事件、浊流事件、火山事件和缺氧事件，这些事件分别形成震积岩、浊积岩、凝灰岩和富有机质泥页岩(赵俊兴等，2008;陈安清等，2011;孙宁亮等，2017;袁珍等，2019;梁庆韶，2020)。22长 7 事件沉积特征221地震事件鄂尔多斯盆地长 7 油层组发育大量与古地震相关的变形构造，这些变形构造类型按照其成因性质可以分为 4 大类，分别为:软沉积物液化变形;重力作用变形;水塑性变形;脆性变形等(Montenat，2007;乔秀夫等，2016)(图 2a，b，c)。222浊流事件长 7 浊流事件形成的浊积岩具有多期叠置特征，正递变层理反映悬浮搬运和递变沉积的特点，常见鲍马序列，底部可见清晰的底模构造，存在岩性突变面(杨仁超等，2017;庞军刚等，2012;刘璇等，2014，梁庆韶，2020)(图 2d，e)。223火山事件长 7 火山事件产生的火山灰随风力搬运产生分异现象，在靠近火山喷口位置，凝灰岩有较高的晶屑成分，其碎屑粒径也较大。根据微观特征，将长 7 凝灰岩划分为 3 类:晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩和尘灰凝灰岩(张文正等，2009)(图 2f，g)。224缺氧事件在长 7 期，构造运动使盆地发生剧烈坳陷，在湖盆底部发生地区性的大型内陆湖盆缺氧事件(杨华等，2016)。形成灰黑色泥岩、黑色油页岩、灰黑色粉砂质泥岩等，同时，在油页岩和泥岩中还发现有星散状黄铁矿细晶，在浊积岩中发现了菱铁矿结核(图 2h，i)。23长 7 沉积事件平面分布特征在盆地内部，4 种事件沉积类型具有不同的平面分布特征，反映了长 7 期的沉积背景和构造背景。震积岩的类型与地震烈度之间存在着一定的联系(odri