湖盆水文地質條件分析

2021-04-17 15:24:36 字數 4359 閱讀 9854

1樓:中地數媒

陸相盆地層序形成主要受構造與氣候兩個因素控制。由盆地構造演化和形成的層序地層特點看,構造活動不但決定著湖平面變化,而且決定著蓄水空間的形成與消亡,它直接控制著地層基準面和可容空間的變化,導致地層旋迴形成,最終決定或控制著不同級別的層序形成、發育與演化;氣候的變化對湖平面升降起著決定性影響,也影響著沉積物型別,兩者共同作用影響著沉積物供給,並控制著層序格架樣式。

湖盆按水文地質條件,可具體分為敞流湖盆和閉流湖盆兩種型別。兩類湖盆具有不同的相對湖平面變化特徵,分別控制了不同的地層沉積格架。敞流湖盆,按水文地質學的含義是注入湖盆的水量大於蒸發量和地下滲流量之和,湖平面的位置維持在與湖盆的最低溢位口相同的高程上,多餘的水則通過洩水通道流出湖盆,如現代的部陽湖、洞庭湖,一般在較潮溼氣候條件下易於形成閉流盆地是注入湖盆的水量小於蒸發量和地下滲流量之和,湖平面的位置常低於盆地溢位口的高程,一般乾旱氣候條件易於這類盆地形成。

儘管這兩類盆地在地史中可相互轉化,但鄂爾多斯盆地與江漢盆地、蘇北洪澤凹陷等不同(張國棟等, 2001),在湖盆演化的過程中,敞流湖盆一直是最主要形式,甚至最大敞流期與今定西南部盆地,即西秦嶺-祁連造山帶之北緣中晚三疊世海盆相通(柯保嘉,1988;陳孟晉等,2004)。上述兩類湖盆中,構造與氣候因素對湖平面變化或層序形成的控制與影響是不同的(紀友亮等,1996):盆地基底構造沉降是導致敞流湖盆湖平面相對上升主要因素,構造沉降的速率決定著湖平面上升的速率,盆地構造抬升導致湖平面下降,即構造沉降的距離等於相對湖平面上升距離,構造沉降曲線與湖平面上升曲線互呈映象關係;而盆地基底的整體構造事件對閉流湖盆的相對湖平面變化無影響(圖2.

6)。氣候的變化對湖平面相對升降的影響與構造相反,對敞流湖盆,一般潮溼的氣候對其湖平面不再產生直接影響,而在乾旱氣候條件下對閉流湖盆則是導致湖平面下降的主要因素。基於上述情況,有人將前者(敞流湖盆)形成的層序稱構造層序,而後者閉流湖盆形成的層序稱氣候層序。

圖2.6 構造沉降對敞流湖盆及閉流湖盆湖平面變化的影響

敞流湖盆中隨構造沉降的增加(a-b-c),相對湖平面上升;閉流湖盆中構造沉降距離的增加,相對湖平面不受影響

根據上述湖盆水文地質條件的分析,晚三疊世鄂爾多斯盆地劃入敞流湖盆,其層序特徵闡述如下。

(1)ⅱ級層序特徵

晚三疊世延長組相當於一個超長期基準面旋迴或一個ⅱ級層序,其頂底由印支運動形成兩個重要的層序介面,並構成一個完整的構造層序。頂部與上覆侏羅系之間存在長時間的沉積間斷,呈假整合或區域性角度不整合接觸。間斷時間據袁效奇等(2003)對北方侏羅系研究,盆地內部最早沉積的侏羅系富縣組僅代表早侏羅世晚期的產物(相當晉林斯**階—圖阿爾階),而早期(相當赫·唐階—西涅繆爾階)由於印支運動持續上升造成沉積間斷約12ma,與其同時,延長組頂部廣遭侵蝕,區域性下切深度200m~300m,並在隴東地區侵蝕面上形成典型的雜色古風化殼層,表現在**剖面上呈現出明顯的侵蝕深切古地;頂部介面上下古生物表現出古生物不連續或斷代現象,即介面之上的富縣組孢粉組合以本沙欏科光面三角孢類deltoidospora—原始鬆泊類protoconiferus—蘇鐵類單溝花粉cycadopites組合為特徵,古植物以銀杏綱、松柏綱佔優勢,缺少蘇鐵綱及種子蕨綱植物,而介面之下延長組孢粉則為離層單逢孢aratrisporites—皺球粉psophosphaera—光面單逢孢laeriguosprites組合,古植物群以丹尼蕨danacopsis—貝腦蕨bernoullia組合為特徵。

延長組底部介面與下伏中三疊世紙坊組接觸,也存在明顯的沉積間斷,並假整合接觸,代表中三疊世末印支運動強烈擠壓上升剝蝕介面。介面之下可見發育典型的古風化殼層式古土壤層,該層位於紙坊組頂部厚約50cm~70cm,其顏色由下而上為棕紅—灰綠—土黃色,而頂為鐵質褐色薄膜,顯示出整體的退色現象;其巖性下部為質地成層性較好的泥岩岩層,向上岩石逐漸破碎,呈鬆散的粉粒狀,至頂部則變為鐵質薄膜覆蓋下的土壤層;其剖面結構具有明顯經風化淋濾作用形成的多個鈣質結核體(一般為6cm×3cm)垂直髮育。延長組和紙坊組分介面,既是巖性上的突變面,其介面之上的長10段油層組為厚層灰綠-棕紅色中粗粒砂岩,大型槽狀-板狀交錯層理髮育,而介面之下則與紙坊組頂雜色泥頁岩相接觸,亦是巖相上的轉換面,同時從古孢粉反映的古氣候狀況方面又是由紙坊組乾燥氣候向延長組潮溼氣候的轉折點。

由此可見,延長組與紙坊組分界線作為層序介面(sb1)也是一個長期的結構假整合面。

總之,晚三疊世延長組ⅱ級層序的頂底界均以不整合面與之分開,顯示了基準面下降造成的大陸剝蝕,反映在**剖面上頂部剝蝕,底部上超現象明視訊記憶體在,特別在頂部形成規模較大的深切谷充填型河道,下切深度50m~200m,構成一完整的構造型ⅱ級層序。

(2)ⅲ級層序特徵

ⅱ級層序中包括5個ⅲ級層序,由下而上分別描述如下。

1)層序ⅲ1(長10段)

底介面sb.為印支早期形成的延長組(t3)y與下伏中三疊統紡坊組平行不整合面,對應**剖面上的t8反射波組,在盆地區域性的追蹤對比中,屬ⅱ級層序邊界。該介面之上發育大型切割疊置的河道砂體,基底沖刷起伏較大。

據測井曲線和野外露頭剖面和岩心觀察認識到,在盆地南部銅川、柳林和長武一帶確有湖泛面存在,並可達到開闊淺湖的性質,據柳林剖面觀察代表湖泛面的泥岩為灰綠-深灰色質純,厚度大(> 20m);泥頁岩水平紋理區域性較發育,雖含植物碎片丰度不高,但儲存相對較完整;含典型的菱鐵礦結核,並沿層面大量分佈;泥頁岩中夾有厚度不等的(一般厚5cm~15cm)泥灰岩透鏡體;在碎屑粉砂質泥岩中見skolithos類遺蹟化石,並在長20井相應層位發現雙殼類動物化石。這說明長10期盆地南部存在著一定範圍湖盆,至於盆地腹部由於過去鑽井揭露較少,有待新資料證實,盆地北部少有鑽井揭露和岩石觀察均未見類似湖相泥岩的存在。因此有理由推斷長10期湖盆或湖泛面主要發育在盆地南部。

2)層序ⅲ2(長9段—長82亞段)

該層序底介面sb2為長9段油層組與長10段油層組的分界線,是一個沖刷切割十分明顯的介面,區域性地段沖刷起伏可達5m以上。介面之上主要由多期河道砂體頻繁切割疊置,介面之下則發育三角洲平原細粒漫灘沉積,反映介面在相序或相組合上是一個轉換點,測井曲線上為突變點。該層序的低位體系域由長8段三角洲砂體組成,準層序疊置方式為加積-進積式;湖侵體系域位於長91亞段中上部,主要為深灰色、灰黑色的泥岩及頁岩,俗稱「李家畔頁岩」,屬於開闊淺湖相,野外露頭剖面和多口井取心井的觀察,確認長9期中上部湖侵是僅次於長7期最大湖泛面的一次規模較大的湖侵,它是在基準面不斷上升、可容空間逐步增大的總背景下形成的,其基底下陷的幅度和相對湖盆擴張強度遠比長(4+5)期湖侵大得多,因而其發育的開闊淺湖、半深湖亞相所反映的湖泛面更是長(4+ 5)期湖侵(主要為含沼澤的濱淺湖亞相)所無法比擬的。

經觀察長9期半深湖亞相主要分佈湖盆腹地的東北與東南,厚度最大25m~35m,主要為灰色泥頁岩夾凝灰岩薄層,水平紋理髮育,並含有完整魚類化石及魚類骨片、低等水生植物和藻類(或似藻包體);開闊淺湖亞相,主要為深灰色粉砂岩泥岩類泥質粉砂岩條帶,除含有植物碎片外,並採獲較豐富的介形蟲、雙殼類、葉肢介和魚類等化石,以及各種動物居所、覓食和爬行遺蹟化石。電性特徵為高自然伽馬,高自然電位,低電阻、低密度,尖刀狀,大井徑;高位體系域,由一至兩套薄層砂岩組組成,並夾有灰棕色泥岩,屬三角洲平原或前緣,準層序疊置方式呈進積式。

3)層序ⅲ3(長81亞段—長6,亞段)

該層序底介面sb3為長6,亞段油層組與長62亞段油層組分界線。在盆地邊緣,介面之上發育多期曲流河道疊置砂體,介面之下則為三角洲平原相為主,發育孤立的河道砂體,並以細粒漫灘沉積佔主體,介面之上自然電位曲線呈箱狀,與下伏地層呈突變關係;在盆地內部,介面之上常為三角洲前緣亞相,而介面之下則為深-半深水泥岩夾濁積岩沉積,顯示相組合的明顯轉換。該層序的低位體系域主要由長81亞段和長6,亞段油層組三角洲前緣亞相帶組成,準層序的疊置方式前者呈退積式,後者呈進積式;湖侵體系域主要由長7段油層組中下部的黑色泥岩、頁岩或油頁岩,凝灰質泥岩或碳質泥岩組成,屬半深湖-深湖相沉積,在電性上主要表現為高時差,高伽馬,自然電位偏正等特點,為全盆地延長組中分佈最穩定,對比性最強的區域性標誌層(俗稱「張家灘頁岩」),它是湖盆發展到鼎盛時期形成的主要凝縮層段,也是中生代最主要的生油巖,準層序疊置方式為典型的退積式;高位體系域主要由長7段油層組上部三角洲前緣砂體(包括水下分流河道與河口壩為主砂體),其準層序的疊置方式呈進積式。

4)層序ⅲ4(長62亞段—長33亞段)

該層序的低位體系域主要由長62亞段和長(4+ 5)段油層組三角洲前緣亞相帶組成,準層序的疊置方式呈進積式;湖侵體系域主要由長(4+ 5)段中上部濱淺湖泥岩或三角洲平原泥沼組成,表明湖泊水體繼長7期最大湖侵之後又一次湖平面波動,形成第二次較大湖泛面,準層序的疊置方式以退積式為主;高位體系域主要由長(4+ 5)段上部一至兩套砂岩與泥岩互層組成,屬三角洲平原-前緣細粒沉積,準層序的疊置為退積-進積式。

5)層序ⅲ5(長32亞段—長1段)

該層序低介面sb4為長32亞段油層組與長33亞段油層組的分介面,介面之上為多期辮狀或曲流河道沖刷疊置沉積,介面之下為一套泥質和粉沙質細粒沉積並夾煤線,測井曲線呈特徵的「細脖子」段,代表三角洲平原與前緣亞相沉積,介面既是相序或相組合轉換點,又是沖刷間斷面;頂部介面sb5為延長組與上覆侏羅系構造不整合面屬一級層序介面。根據測井曲線並結合巖性剖面分析,該層序主要由低位體系域組成,準層序的疊置方式為加積-進積式,即強烈的河流回卷作用形成的砂岩進積楔狀體直抵湖盆的腹部,使湖盆受分割進一步萎縮,並淤積發生沼澤化,轉變為非湖泊沉積。

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