岩相通常是指在某种水动力条件下形成的岩性和沉积构造的组合, 可以据此判断沉积物的搬运方式, 水动力条件及沉积作用机理等, 是沉积相的重要组成部分(于兴河等, 1995; 陈彬滔等, 2013; 李志华和黄文辉, 2017; 孙诗等, 2019)。通过对研究区12条野外剖面及28口钻井岩心的观察, 依据岩石岩性特征, 沉积构造, 粒度、分选及磨圆等结构特征的差异, 将盆地西缘羊虎沟组识别为18种岩相类型(表1; 图3)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 鄂尔多斯盆地西部羊虎沟组岩相类型 Table 1 Lithofacies types of the Yanghugou Formation in western Ordos Basin

表1 鄂尔多斯盆地西部羊虎沟组岩相类型 Table 1 Lithofacies types of the Yanghugou Formation in western Ordos Basin

图3

Fig.3

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图3 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组典型岩相类型照片 a—块状砾岩相(Gm), 乌达剖面羊一段; b—板状交错层理砾岩相(Gp), 呼鲁斯太剖面羊三段; c—槽状交错层理砂岩相(St), 呼鲁斯太剖面羊三段; d—板状交错层理砂岩相(Sp), 乌达剖面羊一段; e—块状层理砂岩相(Sm), 乌达剖面羊二段; f—平行层理砂岩相(Sh), 呼鲁斯太剖面羊三段; g—冲洗交错层理砂岩相(Sl), 沙巴台剖面羊二段; h—羽状交错层理砂岩相(Sf), 呼鲁斯太剖面羊三段; i—波状层理粉砂质泥岩相(Mw), 乌达剖面羊二段; j—水平层理泥岩相(Mh), 大石头井沟剖面羊二段; k—碳质泥岩相(Mc), 下河沿剖面羊三段; l—变形层理粉—细砂岩相(Fd), 阿参1井, 3267.10 m; m—沙纹层理粉砂岩相(Fr), 银探2井, 2598.19 m; n—脉状层理粉—细砂岩相(Fcf), 阿参1井, 3259.45 m; o—波状复合层理粉砂岩相(Fcw), 阿参1井, 3347.73 m; p—透镜状层理泥质粉砂岩相(Fcl), 韦参1井, 2345.61 m; q—煤层及煤线(C), 银探2井, 2584.4 m; r—块状层理泥灰岩相(Lm), 阿参1井, 3228.84 mFig.3 Photographs of typical lithofacies types of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

岩相可以反映单一沉积作用或沉积过程, 对于同一岩相类型存在着不同沉积解释, 相同的微相背景下也会出现多种类型的岩相, 因此, 可以采用不同的岩相组合来反映各种微相的沉积特征(张志杰等, 2009)。岩相组合是指不同岩相的垂向组合, 反映的是某种特定的水动力条件连续变化的状态及过程, 是判别沉积环境的重要手段(于兴海等, 1995; 陈彬滔等, 2013; 李志华和黄文辉, 2017; 尹泽等, 2018)。按照岩相在剖面上的共生关系及其环境意义, 将研究区岩相划分为8种岩相组合。对各岩相组合进行描述和解释, 包括岩相、岩性、沉积构造、形成机理等特征。

2.2.1 FA1: Gm-St-Sp-Sh 岩相组合FA1, 主要以正粒序为主, 通常底部具冲刷面, 冲刷面之上广泛发育块状砾岩相(Gm), 其中砾石呈高度磨圆、叠瓦状排列, 且具有定向性(图4-c), 其上被槽状交错层理中—粗砂岩相(St)、板状交错层理中砂岩相(Sp)覆盖, 单层砂岩厚度约2~5 m, 砂体间见灰黑色泥岩(图4-a)。上部以中砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主, 通常为板状交错层理砂岩相(Sp)和平行层理砂岩相(Sh)相互叠置(图4-b), 并在该岩相组合类型中占比大。

图4

Fig.4

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	图4 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组三角洲平原分流河道沉积露头剖面特征 a—三角洲平原分流河道, 乌达剖面羊一段; b—板状交错层理砂岩相(Sp)和平行层理砂岩相(Sh); c—底部块状砾岩相(Gm)。岩相代号含义见表1Fig.4 Characteristics of distributary channel sedimentary outcrop in delta plain of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了三角洲平原分流河道沉积特征, 底部侵蚀面之上发育块状砾岩相, 为河道底部滞留沉积, 通常为高能环境的沉积物(Farrell, 1987; Collinson et al., 2006)。砂岩厚度较大, 粒度向上逐渐变细, 在其内部发育槽状交错层理、板状交错层理、平行层理等, 显示单向水流, 水流强度从高流态向低流态的变化, 显示出河道下切、迁移的沉积作用过程。

2.2.2 FA2: Gp-Sp-Sh-Fcw-Mw 岩相组合FA2, 沉积序列显示出整体向上变细的趋势(图5-a)。底部为基质支撑的细砾岩层构成的滞留沉积, 发育板状交错层理砾岩相(Gp), 砾石为次棱角状—次圆状, 分选中等—较差, 砾岩层与下部泥岩有强烈的侵蚀性接触(图5-c)。砾岩层之上依次发育板状交错层理砂岩相(Sp)、平行层理砂岩相(Sh)(图5-b)、波状复合层理粉砂岩相(Fcw)以及波状层理粉砂质泥岩相(Mw)。在沉积序列的顶部可见潮汐双黏土层、潮汐束序列, 偶见小规模潮道切割。

图5

Fig.5

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	图5 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组潮控三角洲前缘水下分流河道沉积露头剖面特征 a—潮控三角洲前缘水下分流河道,呼鲁斯太剖面羊三段; b—平行层理砂岩相(Sh);c—板状交错层理砾岩相(Gp)。岩相代号含义见表1Fig.5 Characteristics of underwater distributary channel sedimentary outcrop in tide-controlled delta front of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了潮控三角洲前缘水下分流河道的沉积特征, 粒度整体向上逐渐变细, 反映水动力逐渐减弱。由下部的板状交错层理、平行层理过渡为波状复合层理, 并见潮汐双黏土层和潮汐束序列, 反映了水下分流河道沉积序列下段受河流作用控制、上段受到潮汐影响的结构特征。

2.2.3 FA3: Gm-St-Sm-Sf 岩相组合FA3, 具有正粒序结构, 底部多见有不规则冲刷面, 冲刷面之上发育块状砾岩相(Gm), 中部发育纹层向下收敛的槽状交错层理中粗砂岩相(St)、块状层理砂岩相(Sm)、以及脉状层理粉—细砂岩相(Fcf)或双向的羽状交错层理砂岩相(Sf)(图6-a至6-c)。

图6

Fig.6

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	图6 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组河口湾—潮坪环境潮道沉积露头剖面特征 a—河口湾环境潮道沉积, 乌达剖面羊二段; b—顶部羽状交错层理砂岩相(Sf); c—羽状交错层理砂岩相(Sf)局部放大。岩相代号含义见表1Fig.6 Characteristics of tidal channel sedimentary outcrop in estuary-tidal flat environment of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了河口湾—潮坪环境潮道沉积特征。下部块状砾岩、槽状交错层理砂岩和块状层理砂岩, 主要为河流沉积, 碎屑颗粒分选中等、磨圆多呈次圆状, 成分成熟度较高, 表明水流能量较强; 上部层理规模变小, 层系厚度变薄, 发育潮汐层理或羽状交错层理砂岩, 表明其在潮汐环境中受双向水流影响改造, 河流沉积很快过渡为潮汐沉积。

2.2.4 FA4: Fcf-Fd-Sf-Sp 岩相组合FA4, 具有向上变粗的反粒序结构, 常以均质中—细砂岩为主, 单期厚度1~3 m(图7-a)。下部发育脉状层理粉—细砂岩相(Fcf)和变形层理粉—细砂岩相(Fd)。上部发育羽状交错层理中—细砂岩相(Sf)和板状交错层理中—细砂岩相(Sp)(图7-b, 7-c), 在砂岩中可见潮汐流作用形成的泥质披盖层和泥砾碎片, 泥砾沿着层系分布。

图7

Fig.7

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	图7 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组河口湾—潮坪环境潮汐沙坝沉积露头剖面特征 a—潮汐沙坝沉积, 乌达剖面羊二段; b—变形层理粉—细砂岩相(Fd)和板状交错层理砂岩相(Sp); c—羽状交错层理砂岩相(Sf)。岩相代号含义见表1Fig.7 Characteristics of tidal sand bar sedimentary outcrop in estuarine and tidal flat environment of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了河口湾—潮坪环境潮汐沙坝沉积特征, 多发育于离岸线较远的潮下高能带, 受潮汐流、沿岸流甚至风暴流作用的影响, 在海底古地貌相对较高的区域形成和发育了潮汐沙坝或浅滩(贾进华, 2019)。该岩相组合下部发育潮汐层理和变形层理, 上部依次发育羽状交错层理以及板状交错层理, 粒度从下部的粉—细砂岩过渡为细砂岩, 表现为向上厚度逐渐增大、水动力增强的潮汐沉积特征(吴嘉鹏, 2016), 同时砂岩中的泥质披盖层反映潮汐水流停滞的平潮期沉积特征, 部分泥砾碎片在风暴搅动后呈撕裂状, 反映向上潮汐能量的增强(贾进华, 2019)。

2.2.5 FA5: Sp-Fr-Fcf 岩相组合FA5, 具有向上粒度逐渐变细的正粒序结构, 整体以深灰色细—粉砂岩为主, 单层砂体厚度较小, 约0.5~1 m(图8-a)。在下部发育有板状交错层理细砂岩相(Sp)和沙纹层理粉砂岩相(Fr), 而在上部发育脉状层理粉—细砂岩相(Fcf)(图8-b, 8-c)。其中砂岩中夹少量的薄层泥岩, 同时也存在较多的波痕层面构造和少量的平行层理等, 很少见生物遗迹。

图8

Fig.8

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	图8 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组潮坪沉积露头剖面特征 a—潮坪沉积, 土坡剖面羊一段; b—沙坪和混合坪沉积; c—沙纹层理粉砂岩相(Fr)。岩相代号含义见表1Fig.8 Characteristics of tidal flat sedimentary outcrop of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了沙坪沉积特征, 下部为板状交错层理, 局部发育羽状交错层理, 在其上部则多出现沙纹交错层理及脉状层理, 反映了沉积序列下部潮汐水体能量相对较高, 向上水流能量逐渐减弱。

2.2.6 FA6: Fcf-Fcw-Fcl-Mc-C 岩相组合FA6, 垂向上表现为灰色粉—细砂岩、粉砂岩和灰黑色泥岩薄互层, 部分地区也可见薄煤层。剖面上底部自下而上常出现脉状层理粉—细砂岩相(Fcf)、波状层理粉—细砂岩相(Fcw)、透镜状层理泥质粉砂岩相(Fcl)的变化。上部发育碳质泥岩相(Mc), 部分地区也可见薄煤层(C)(图8-a)。

该岩相组合反映了混合坪—泥坪沉积特征, 其位于高潮线与低潮线之间的中潮坪地带, 为弱水动力条件下的沉积产物(贾进华, 2019)。由底部向上出现脉状层理、波状层理、透镜状层理的变化趋势, 其整体特征是泥质含量不断增加, 主要原因是在潮汐活动阶段, 潮水涨潮与退潮形成的砂质沉积和水流停滞的平潮阶段形成的泥质沉积相互交替出现的结果(苏东旭等, 2017; 宋慧波等, 2020; 蒋一鸣等, 2020)。

2.2.7 FA7: Fr-Sh-Sl-Mh-Lm-C 岩相组合FA7, 整体上具有向上变粗的趋势(图9-a), 沉积序列底部为沙纹交错层理粉砂岩相(Fr)、向上过渡为低角度交错层理细砂岩相、平行层理细砂岩相(Sh)和冲洗交错层理中砂岩相(Sl)(图9-a, 9-b)。顶部还可见细砾岩, 砾石颗粒的直径约为1~2 cm, 分选磨圆较好, 为高能波浪环境所形成(图9-c)。大套砂岩向上很快过渡为水平层理泥岩相(Mh), 泥岩中见较多黄铁矿结核和菱铁矿结核, 局部可见块状层理泥灰岩相(Lm)和不足1 m的薄煤层(C)。

图9

Fig.9

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	图9 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组障壁海岸沉积露头剖面特征 a—障壁岛—潟湖沉积, 下河沿剖面羊一段; b—冲洗交错层理砂岩相(Sl); c—顶部砂岩中见细砾岩沉积。岩相代号含义见表1Fig.9 Characteristics of barrier coastal sedimentary outcrop of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合中砂体表现出颗粒分选性好和磨圆度好的特点, 反映其受长期的冲刷和淘洗作用, 以及在高能量条件下的快速沉积作用, 导致生物扰动构造的不发育, 反映了障壁岛微相沉积特征(宋慧波等, 2020)。泥岩中发育水平层理反映较平静的水动力条件, 黄铁矿结核、菱铁矿结核反映封闭条件下还原沉积环境, 综合反映潟湖微相沉积特征。在沉积序列中砂岩与泥岩交替出现, 表现为由底部泥岩迅速向上过渡为砂岩, 砂岩顶部又很快过渡为泥岩, 这种现象是障壁岛相在潮汐和波浪的作用下频繁发生迁移所致。

2.2.8 FA8: Mh-Fr-Mh 岩相组合FA8, 主要由黑色泥岩、灰色粉砂岩和含生物碎屑泥灰岩组成(图10-a)。剖面沉积厚度大于50 m, 其中底部发育水平层理泥岩相(Mh), 向上过渡为浪成沙纹层理粉砂岩相(Fr), 上部发育具水平层理的泥岩相(Mh)(图10-b, 10-c)。沉积岩层中海相生物化石丰富, 以正常海相生物为主。

图10

Fig.10

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	图10 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组陆棚沉积露头剖面特征 a—陆棚沉积, 大石头井沟剖面羊三段; b—沙纹交错层理粉砂岩相(Fr); c—水平层理泥岩相(Mh)。岩相代号含义见表1Fig.10 Characteristics of shelf sedimentary outcrop of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

该岩相组合反映了浅海陆棚沉积特征, 其中泥岩中可见黄铁矿结核, 反映水体相对较深的还原环境。浅海陆棚环境中砂质和粉砂质沉积物反映了浅海陆棚水动力条件的复杂性, 包括了海流、正常的波浪以及由风暴引起的波浪和潮汐流等, 这些因素能够单独或共同作用, 对浅海陆棚沉积物的搬运和沉积产生影响(蔺吉庆, 2014)。

3.1.1 三角洲平原分流河道 分流河道沉积在研究区北部乌达剖面和巴参2井一带羊一段中发育典型, 其岩性主要以中—粗砂岩为主, 泥质较少, 可形成Sp-Sh多期次叠置的样式, 与岩相组合FA1相对应(图11-a; 图12-a)。碎屑组分以石英、石英岩屑、长石为主, 具有较好的分选性, 磨圆为次棱角—次圆状(图12-m); 粒度概率累积曲线以跳跃总体为主, 粒度偏粗, 悬浮总体次之, 反映水流能量较强的分流河道水体搬运特征(图13-a)。

图11

Fig.11

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	图11 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组不同沉积相沉积序列 a—三角洲平原分流河道微相, 巴参2井羊一段; b—潮控三角洲前缘水下分流河道微相, 阿参1井羊二段; c—潮道微相, 乐1井羊二段; d—潮汐沙坝微相, 鄂33井羊一段; e—沙坪微相, 兔西1井羊一段; f—混合坪—泥坪微相, 阿参1井羊二段; g—障壁岛—潟湖沉积, 惠探1井羊一段; h—陆棚相, 忠6井羊二段。岩相代号含义见表1Fig.11 Sedimentary sequence diagram of different sedimentary facies from the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

图12

Fig.12

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图12 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组不同沉积相岩心及碎屑组分微观特征 a—三角洲平原分流河道微相, 细砂岩, 板状交错层理, 巴参2井, 2926.32 m; b—潮控三角洲前缘水下分流河道微相, 底部含砾砂岩, 上部中砂岩, 板状交错层理, 阿参1井, 3340.92 m; c—潮控三角洲前缘水下分流河道微相, 细砂岩, 潮汐层理, 阿参1井, 3347.73 m; d—潮道微相, 灰白色粗粒石英砂岩, 含冲刷泥砾, 乐1井; 1327.48 m; e—潮汐沙坝微相, 砂岩夹薄层泥岩, 鄂33井, 3948.60 m; f—潮汐沙坝微相, 细砂岩, 羽状交错层理, 鄂33井, 3955.80 m; g—沙坪微相, 砂岩与薄层泥岩互层砂纹层理, 兔西1井, 3107.20 m; h—混合坪—泥坪微相, 砂泥互层, 同沉积变形构造, 层面见虫孔, 阿参1井, 3267.29 m; i—混合坪—泥坪微相, 粉细砂岩, 脉状层理, 阿参1井, 3259.45 m; j—混合坪—泥坪微相, 砂泥互层, 透镜状层理, 阿参1井, 3268.07 m; k—潟湖微相, 黑色泥岩, 见植物碎片, 惠探1井, 4117.70 m; l—陆棚相, 粉砂质泥, 纹层构造见滑擦镜面, 忠6井, 3453.80 m; m—长石岩屑砂岩, 分选较好, 巴参2井, 2926.5 m, 羊一段, 正交光; n—细—中粒岩屑石英砂岩, 次棱角—次圆状, 阿参1井, 3343.6 m, 羊二段, 正交光; o—岩屑石英砂岩, 分选较差, 乐1井, 1326.9 m, 羊二段, 正交光; p—岩屑石英砂岩, 分选较好, 次圆状, 鄂33井, 3951.2 m, 羊一段, 正交光; q—岩屑石英砂岩, 分选中等, 兔西1井, 3104.2 m, 羊一段, 正交光; r—细—中粒岩屑砂岩, 见菱铁矿化条带, 阿参1井, 3260.1 m, 羊二段, 正交光; s—石英砂岩, 分选好, 磨圆好, 惠探1井, 4116.7 m, 羊一段, 正交光; t—岩屑石英砂岩, 见石英加大, 忠6井, 3455.5 m, 羊二段, 正交光Fig.12 Microcosmic characteristics of core and detrital components of different sedimentary facies of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

图13

Fig.13

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	图13 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组不同沉积相碎屑岩粒度概率累积曲线 a—三角洲平原分流河道, 乌达剖面; b—潮控三角洲前缘水下分流河道, 呼鲁斯太剖面; c—潮道, 兔西1井, 3107.4 m; d—潮汐沙坝, 大石头井沟剖面; e—沙坪, 图东4井, 2416.4 m; f—障壁沙坝, 棋盘井剖面Fig.13 Grain size probability accumulation curves of clastic rocks of different sedimentary facies of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

3.1.2 潮控三角洲前缘水下分流河道 水下分流河道沉积在研究区北部呼鲁斯太剖面一带羊三段和阿参1井一带羊二段中发育典型, 岩性主要以中—粗粒砂岩及灰黑色泥岩为主。剖面中夹薄层生物碎屑灰岩, 生屑灰岩中含海百合、腕足、腹足类生物化石(图14-a至14-c), 岩心泥岩样品中存在大量孢粉, 以蕨类植物孢子为主, 其中无环三缝孢类含量最高, 主要为无饰光面三缝孢(L. inermis)、侧生光面三缝孢(Leiotriletes adnatus)等(图14-d)。野外及岩心观察显示, 该微相底部具冲刷构造, 沿冲刷面分布叠瓦状排列的砾石, 具有一定的定向性, 表明了单向水流特征, 上部为板状交错层理、平行层理等, 上部可见潮汐层理发育, 表明其受到潮汐作用影响(图12-b, 12-c)。主要形成组合Gp-Sp-Sh-Fcw-Mw的垂向序列, 与岩相组合FA2对应(图11-b)。碎屑组分以石英、石英岩屑为主, 分选中等, 磨圆为次棱角—次圆状(图12-n); 粒度概率累积曲线显示跳跃总体占比大, 斜率值较高, 说明水流能量中等—相对较强的特点(图13-b)。

图14

Fig.14

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图14 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组典型化石照片 a、b、c—海百合、腕足、腹足类生物, 呼鲁斯太剖面羊三段; d—无饰光面三缝孢(L. inermis), 阿参1井, 3345.5 m; e—柯氏盾环孢(Crassispora kosankei), 乐1井, 1327.2 m; f—稀饰环孢(Kraeuselisporites sp.), 乐1井, 1327.2 m; g、h、i—海百合、腕足、辦腮生物, 土坡剖面羊一段; j—小光面单缝孢(Laevigatosporites minimus), 阿参1井, 3270.2 m; k—腕足类, 惠探1井, 4117.7 m; l—蕨类三缝孢 (Apiculatisporis sp), 忠6井, 3457.5 mFig.14 Typical fossil photographs of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin

3.2.1 潮道 潮道沉积在研究区北部乌达剖面和中部乐1井一带羊二段中发育典型, 岩性以中—粗砂岩为主, 夹少量泥岩。通过古生物分析, 岩心泥岩样品中存在大量孢粉, 以蕨类植物孢子为主, 其中具环三缝孢类丰富, 主要为柯氏盾环孢(Crassispora kosankei)、稀饰环孢(Kraeuselisporites sp)等(图14-e, 14-f), 岩心底部具有冲刷面, 但厚度不大, 沿冲刷面分布有冲刷泥砾, 泥砾多呈定向排列, 与层理面平行, 指示水流方向(图12-d)。主要形成组合Gm-St-Sp的垂向序列, 与岩相组合FA3对应(图11-c)。碎屑组分以石英、石英岩屑为主, 分选性较差, 磨圆主要为次圆—次棱角状(图12-o); 粒度概率累积曲线显示跳跃总体所占比例大, 粒度偏粗, 斜率值较高, 悬浮总体次之, 说明潮道水流能量强(图13-c)。

3.2.2 潮汐沙坝 潮汐沙坝沉积在研究区北部乌达剖面一带羊二段和中部鄂33井一带羊一段中发育典型, 岩性以中—粗砂岩为主, 泥质夹层多, 粒序上为略微向上变粗的反粒序。主要形成组合Fcf-Sp-Fcf-Sf-Fcw的垂向序列, 与岩相组合FA4对应(图11-d; 图12-e, 12-f)。碎屑组分以石英、石英岩屑为主, 分选性较好, 磨圆为次圆状(图12-p); 粒度概率累积曲线显示跳跃总体占比大, 斜率偏高, 悬浮总体次之, 说明潮汐沙坝水流能量较强(图13-d)。

3.2.3 沙坪 沙坪沉积在研究区中部土坡剖面和兔西1井一带羊一段中发育典型, 为复合正粒序, 主要形成组合Sp-Fcf-Sh-Fcf的垂向序列, 与岩相组合FA5对应(图11-e; 图12-g)。碎屑组分以石英岩屑为主, 分选性中等, 磨圆为次棱角状(图12-q); 粒度概率累积曲线显示跳跃总体占比大, 斜率中等—较高, 悬浮总体占比少, 说明沙坪的水流能量中等—相对较强(图13-e)。

3.2.4 混合坪—泥坪 混合坪—泥坪沉积在研究区中部土坡剖面一带羊一段和北部阿参1井一带羊二段中发育典型, 岩性以粉砂岩—泥岩为主, 砂泥呈厚度不等的韵律性互层。剖面中夹薄层灰岩, 通过古生物分析, 土坡剖面灰岩中含海百合、腕足类、辦腮类生物(图14-g至14-i), 阿参1井岩心泥岩样品中存在大量孢粉, 以蕨类植物孢子为主, 其中单缝孢类含量最高, 主要为小光面单缝孢(L. minimus)、中大光面单缝孢(L. medius)等(图14-j)。主要形成组合Fcw-Fcl-Sp的垂向序列, 与岩相组合FA6对应(图11-f; 图12-h至12-j)。砂岩薄片中具有不规则状菱铁矿化条带, 反映弱还原到还原环境(图12-r)。

障壁岛—潟湖沉积体系属于有障壁海岸沉积体系, 障壁岛是由海洋波浪形成的平行海岸分布的长条形沙坝, 外侧为广海, 内侧与大陆之间有潟湖相隔(王国茹, 2011), 在研究区中部下河沿剖面和惠探1井一带羊一段中发育典型, 障壁岛岩性以中—粗砂岩为主。主要形成组合Fr-Sl-Mh的垂向序列, 与岩相组合FA7对应(图11-g)。碎屑组分以石英为主, 石英含量介于89%~95%之间, 具有颗粒分选性好和磨圆度好的特征(图12-s)。粒度概率累积曲线显示跳跃总体所占比例较大, 斜率值较高, 分选较好, 其显著特征为尾端上翘, 显示多次受到海水冲刷的特点(图13-f)。潟湖岩性以泥岩为主, 泥岩中见植物碎片、腕足类等化石(图12-k; 图14-k), 沉积构造主要以水平层理为主, 表现出相对较弱的水动力条件。

陆棚发育于浪基面附近的广阔浅海沉积区域(郭艳琴等, 2019), 一般从低潮线可延伸至水下约70 m处, 在研究区中部大石头井沟剖面一带羊三段和忠6井一带羊二段中发育典型。浪基面之下, 水体安静, 所以岩性多为粉砂质泥岩和泥岩, 通过古生物分析, 岩心泥岩样品中存在以蕨类三缝孢(Apiculatisporis)为主的孢粉类型(图14-l)。主要形成组合Mh-Fr的垂向序列, 与岩相组合FA8对应(图11-h; 图12-l)。碎屑组分主要是石英颗粒, 且岩石薄片中, 碎屑颗粒磨圆较好, 可见明显的石英次生加大, 显示出再旋回石英的特点, 推测石英来自于沉积岩物源, 且搬运距离较长(图12-t)。

根据研究区的野外露头分析和岩心观察, 选取东西向和南北向剖面进行沉积相对比分析(连井剖面位置见图1-a)。

从研究区北侧东西向对比图(图17)可以看出, 羊虎沟组地层厚度有明显差异, 整体呈现出“西厚东薄” 的特点, 在研究区西缘祁连海域羊虎沟组地层发育连续, 在呼鲁斯太剖面附近沉积厚度大, 向东地层厚度急剧减小, 且趋于稳定, 仅发育羊虎沟组顶部的羊一段, 地层厚度约20~50 m。其中羊三段, 大致沿阿参1井—呼鲁斯太剖面一带, 发育潮控三角洲(FA2); 羊二段随着祁连海域海水自西南向北东方向侵入, 阿参1井—呼鲁斯太剖面区域由潮控三角洲(FA2)转换为潮坪(FA3、FA4、FA5、FA6); 而羊一段, 研究区东部也接受沉积, 沿呼鲁斯太剖面—棋探7井—鄂16井—苏230井以发育三角洲沉积为主(FA1)。

图17

Fig.17

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	图17 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组东西向沉积相对比(剖面 A, 剖面线位置见图1-a)Fig.17 East-west sedimentary facies correlation profile of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin (Section A, see Fig.1-a for position of profile line)

从研究区南北向对比图(图18)可以看出, 羊三段沉积期, 研究区北部沿乌达—呼鲁斯太剖面一带发育潮控三角洲(FA2), 研究区中南部主要发育潮坪(FA3、FA4、FA5、FA6)—障壁岛(FA7)、浅水陆棚(FA8); 羊二段沉积期, 随着海平面的上升, 研究区北部乌达—苏峪口剖面区域由潮控三角洲(FA2)过渡为河口湾—潮坪(FA3、FA4、FA5、FA6), 在大石头井沟剖面区域主体沉积由浅水陆棚过渡为半深水陆棚(FA8); 羊一段沉积期随着水体深度的快速下降, 研究区北部以发育三角洲沉积为主(FA1), 且三角洲沉积范围较大, 沿乌达—苏峪口剖面区域均有发育, 南部主要发育障壁岛(FA7)和浅水陆棚(FA8)沉积。总体上研究区南北部沉积较厚, 中部苏峪口地区沉积较薄, 地层厚度在大石头井沟剖面附近达到最大, 为沉积中心。

图18

Fig.18

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	图18 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组南北向沉积相对比(剖面 B, 剖面线位置见图1-a)Fig.18 North-south sedimentary facies correlation profile of the Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin(Section B, see Fig.1-a for position of profile line)

通过研究区野外剖面分析和钻井岩心观察, 结合粒度分析、岩石薄片、化石遗迹、古流向分析、古沉积环境特征分析, 绘制鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组不同沉积时期的沉积模式图(图19, 图20, 图21)。羊虎沟组总体属海陆过渡沉积环境, 不同沉积时期的沉积相受海侵范围及水体深度影响较大。

图19

Fig.19

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	图19 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组羊三段沉积模式(岩相代号含义见表1)Fig.19 Sedimentary model of the 3rd Member of Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin (see Table 1 for interpretation of lithofacies codes)

图20

Fig.20

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	图20 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组羊二段沉积模式(岩相代号含义见表1)Fig.20 Sedimentary model of the 2nd Member of Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin (see Table 1 for interpretation of lithofacies codes)

图21

Fig.21

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	图21 鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组羊一段沉积模式图(岩相代号含义见表1)Fig.21 Sedimentary model of the 1st Member of Yanghugou Formation in western margin of Ordos Basin (see Table 1 for interpretation of lithofacies codes)

羊三段沉积期, 此时为鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组沉积时期的裂陷初期, 盆地中东部仍为剥蚀古隆起, 研究区整体沉积面积狭窄。由于北部物源区构造隆升相对较强, 阿拉善与阴山古陆向南提供陆源碎屑, 研究区北部乌达—阿拉善左旗沉积区水体较浅, 受陆源河流—三角洲和潮汐共同影响, 发育潮控三角洲(FA2)—潮坪(FA3、FA4、FA5、FA6)及障壁岛沉积(FA7)。中南部构造活动较弱, 陆源碎屑供应不足, 且该地区水体相对较深, 受波浪及潮汐影响较强, 因此主要发育障壁海岸(FA7)—陆棚沉积(FA8), 潮汐沙坝展布方向大致与海岸线平行, 与研究区南部古流向方向一致, 主要表现为北西—东南向(图19)。

羊二段沉积期, 为盆地西缘羊虎沟组沉积时期的裂陷高潮期, 海侵范围不断扩大, 受中央古隆起阻挡, 东西海域尚未沟通, 但沉积范围及水体深度较早期明显增加, 潮汐作用较强, 河流作用受限, 研究区北部乌达地区及南部靖远地区发育河口湾—潮坪沉积(FA3、FA4、FA5、FA6); 中部水体最深, 发育陆棚沉积(FA8)。其中北部潮汐沙坝展布方向为南西—北东向, 南部潮汐沙坝展布方向大致为北西—东南向(图20)。

羊一段沉积期, 祁连海向东超覆, 中央古隆起萎缩, 东西海域沟通, 沉积范围扩大, 但水体深度变浅, 研究区西部水深50~150 m, 东部水深10~40 m。研究区北部水体深度减小, 河流作用增强, 潮汐作用减弱, 发育三角洲沉积(FA1), 三角洲沉积范围较大, 沿乌达—苏峪口剖面大面积分布; 研究区西部中卫—同心地区水体略深, 主要发育障壁岛沉积(FA7); 研究区东部鄂托克前旗, 位于水下中央古隆起之上, 水体较浅, 主要发育潮坪(FA3、FA4、FA5、FA6); 研究区南部靖远地区, 受南部物源影响, 发育小型三角洲, 沉积范围局限(图21)。