渭河盆地上新统沉积相研究

2015-12-15符彩云

地下水 2015年1期

李钰，符彩云

(1.长安大学，陕西西安 710054;2.中国石油长庆油田第四采气厂，陕西西安 710000)

沉积相是沉积物的生成环境、生成条件和其特征的总和，成分相同的岩石组成同一种相，在同一地理区的则组成同一组。河流相一般难以形成较好的烃原岩，河流砂体可构成油气储集的良好场所，而湖泊相具有油气生成和储集的良好条件[3]。在渭河盆地发现了非常规资源水溶天然气，为了进一步对该盆地的水溶气资源进行研究和开发，首先对其沉积相进行研究。渭河盆地的古地理变迁以河流交替的沉积演变过程为特征[1]。

1 区域地质及地层特征

渭河盆地是指陕西省中部，秦岭以北、北山以南的狭长平坦的地带而言。西端为宝鸡峡谷地带，东以潼关与汾河盆地为界，略作东西向延伸，长约300 km，西部局促，渐东部行开阔，宽约35～70 km，面积约20 000 km2。渭河自西而东贯穿盆地之中部，形成了现今的“关中”冲积平原，古有“八百里秦川”之称(见图1)。可将渭河盆地的上新统分为张家坡组和蓝田灞河组。

图1 渭河盆地构造图

渭河盆地中的固市凹陷，其西界为泾阳－临潼断裂，东界为中条山西侧断裂，北界为乾县－合阳断裂，南界为骊山北缘和华山山前断裂，其基底为太古界和下古生界，北部缓斜坡有上古生界分布。凹陷形成于古近纪，继承性较好，新近纪厚4 000多米，盖层总厚达7 000 m。该凹陷南深北浅、南断北超，凹陷中心在固市一带。中新世以来，沉积加快，第四纪沉积较厚，现代仍在沉降。西安凹陷为渭河断陷盆地中的另一沉积中心，其东边界为长安－临潼断裂，西为哑柏断裂，南为秦岭山前断裂，北为渭河断裂，面积2 700 m2。西安凹陷具有长期旋回性和连续沉降的特征[2]。

2 基本沉积特征

2.1 岩石学特征

根据渭热4－1井岩心观察分析，蓝田灞河组以泥岩，砂岩为主。砂岩成分以石英为主，长石次之，颜色以浅棕褐色，浅棕灰色为主。泥岩颜色以褐色，深灰色为主。

张家坡组岩性主要以包括砂岩、泥岩和砂泥岩组合为特征。张家坡组整体呈现湖相沉积特征，其岩性以厚度较大的泥岩为主，镜下岩矿鉴定，以砂质水云母粘土岩为主，并见泥质隐晶灰岩。泥岩颜色为灰—深灰，灰绿、灰黑色及棕褐色不等。细—粉砂岩为泥质黑云母、长石、石英、细粉砂岩。

2.2 沉积构造

2.2.1 水平层理

观察渭4－1井岩心，可以看出发育数条泥质粉砂岩条带及数条砂质纹层与泥岩呈水平层理(见图2)，局部见褐色泥岩条带及团块，与砂岩呈水平层理。

图2 水平层理

水平层理是在比较稳定的水动力条件下，悬浮物质以比较慢的沉积速率沉积形成的沉积构造，多在细粒的粉砂和泥质物中出现。层理的显现是由于进入沉积物中的物质变化所致，如颜色和粒度变化，不透明矿物，的分布，云母片，和碳质碎片的顺层排列等。

2.2.2 斜层理和交错层理

观察渭4－1井岩心，局部见灰白色细砂岩与褐色泥岩条带，具斜层理和交错层理(图3)，具搅动构造。

3 沉积相类型及其特点

3.1 冲(洪)积相

洪积相(冲积扇相)是山区间歇性洪流把基岩风化的产物携带到山谷出口处形成的沉积物。沉积物粒度在平面上有明显的变化，最粗的碎屑分布在内扇，以砾石为主，厚度较大，中扇和外扇的粒度逐渐变小，从砾石变为砂及粉砂、泥质物，厚度也逐渐变小，并发育各种交错层理。在渭河盆地以秦岭山前和华山山前为最发育。冲积扇相在电性上表现为视电阻率为高阻，在SP上会表现为钟乳状大幅度异常[6]。

3.2 河流相

河流相碎屑沉积岩石类型多以砂岩，粉砂岩为主。其沉积构造丰富，以发育大型板状和槽状交错层理为特征。河流沉积的“二元结构”沉积序列在测井曲线上面多呈现钟形和箱型[6]。

图3 交错层理和斜层理

3.3 湖泊相

湖泊是大陆上面流水汇聚的地带，所以在平面上它总是与河流相沉积共生，并且为河流沉积所包围。湖泊相的垂向组合，是以较深湖或深湖亚相为开始，向上逐渐递变为滨湖和河流相沉积。

3.3.1 浅湖相

浅湖沉积岩石类型多以浅灰色，灰绿色粘土岩和粉砂岩为主，并且多以水平，波状层理为主。浅湖亚相处于弱氧化—弱还原环境。浅湖亚相在曲线上多呈中幅锯齿状[4]，在SP上表现为中幅齿状的钟形，在视电阻率上表现为中幅齿化钟形曲线[5]，可划分出浅湖湖底扇和浅湖砂坝微相。浅湖测井曲线为低幅平直状。

3.3.2 滨湖相

滨湖相处于湖盆边缘，距岸近，接受来自湖岸的粗碎屑物质。其水动力条件较复杂，击岸浪和回流的冲刷、淘洗对沉积物的改造作用强烈，并且其水位较浅，沉积物接近水面，时而出露时而淹没，氧化作用强烈。其沉积多以泥岩和粉砂岩为主，发育水平，块状层理。

3.3.3 半深(深)湖相

半深湖相处于缺氧的还原环境，其岩性以灰黑色泥质粉砂岩为主，砂体少见，泥灰质沉积面积大，主要沉积为大套含泥隐晶灰岩从上往下，多发育细波状层理和水平层理。其多分布在户县、固市凹陷。深湖亚相的电阻率多表现为大段低幅平直曲线背景较少出现一些小尖峰[4]。而在 GR曲线上是较大的锯齿状，其基线会比浅湖相沉积的基线高一些[5](见图4)。

4 沉积相平面分布特征

4.1 张家坡组

固市凹陷张家坡组沉积是渭河盆地发展历史中湖相沉积最为典型的一套以暗色泥岩为主，间互多层、薄层粉砂细砂岩及砂岩层，整体显示持续稳定沉降和弱还原—还原环境的特点。

图4 半深(深)湖相沉积测井图(渭热2－1井)

图5 固市凹陷张家坡组沉积相

西安凹陷张家坡组最大沉积厚度可达1 300 m，而固市凹陷张家坡组最大沉积厚度可达1 200 m(见图5)。张家坡组与下伏蓝田、灞河组为不整合沉积[1]。

渭南地区张家坡组的沉积显示稳定的湖相沉积特点，深灰、灰绿、灰黑色泥岩占全部地层厚度的85－65%，灰绿色泥岩、灰黑色泥岩、泥质微晶灰岩、微细水平层理显示的深湖—较深湖的还原环境，其分布范围向南扩展。

4.2 蓝田 -灞河组

上新统蓝田—灞河组(N121+b):盆内为一套红色调为主的砂泥岩交互沉积，砂厚比可以达到30%[2]。其与游河组可能为同期异相沉积[12]。沉积厚度、岩性、岩相变化显示西安、固市两凹陷的差异越加明显。蓝田灞河组在西安凹陷以户县的甘河WS10井(渭深10井)为沉积的中心，而其沉积厚度最大可达900余米，西部西安凹陷由下到上发育洪积相—冲积相—河流相(部分河湖相)沉积。蓝田灞河组在固市凹陷以WS16井(渭深16井)为沉积的中心，而其沉积厚度最大可达800余米，东部固市凹陷呈现为部分洪积—冲积—河湖—浅湖相沉积(见图6)。