旬邑三水河延长组剖面——鄂尔多斯盆地南缘难得的延长组剖面

2022-09-04 18:12:13
来源：地质静
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这是2019年6月在新浪网发过的一篇博文，新浪网博客下架，有些文章读者看不到了，今天再次来到这里，想重新发布一次，很多认识现在看来不一定准确，只当是一些资料，供大家讨论吧。——地质静

很多搞鄂尔多斯盆地陇东地区延长组地质研究的人都知道，在盆地南缘甘肃崇信有一条汭河（有人叫汭水河）剖面比较经典。其实，汭河剖面存在很多问题至今还未完全解开，比如物源问题、砂体展布、与盆地内部延长组的关系等等。反而陕西旬邑县的延长组的露头剖面与盆地内部陇东地区关系更为密切，据早年实测资料，旬邑地区的延长组地层发育较好，延长组自下而上由长10至长4+5均有出露（后经证实延长组最上部出露地层为长63），剖面厚度约1113.6m。尤其是县城东侧三水河北侧石槽沟口的延长组长71剖面具重要的研究价值。

记得我第一次去旬邑看剖面是在搞中国北方侏罗系的时候，当时在三水河的南侧旬邑县职业中学附近的河堤上隔岸远望，可以看到侏罗系与延长组之间的不整合接触关系。随后在编制鄂尔多斯盆地本部野外剖面图集时，曾在旬邑县城南的甘峪大桥附近看到部分延长组露头，后经反复采样分析证实：甘峪大桥附近的延长组地层均为长8段。

在单位工作期间，我一直从事着延长组的储层研究工作，为了对全盆地储集砂岩的碎屑组分有更进一步地掌握，我很想知道旬邑地区延长组长7以上砂岩的碎屑组分特征。因为盆地内部主要产油区延长组长7与长8砂岩的轻重矿物组合存在着较大的差别，但据盆地南缘崇信汭河、麟游澄水河、陇县普陀河等延长组砂岩碎屑组分显示，延长组长7与长8之间的岩性界线并不十分清楚，这样，位于汭河与盆地内部陇东地区之间的旬邑地区延长组的露头资料就显得非常重要了。

由于工作性质的限制，我去野外的机会并不是很多，而袁师则经常有机会去，我只好将此任务托付于他。但他几次给我采回的长7砂岩样品经过薄片分析之后，几乎与盆地内部延长组长8相似，我总是对采样层位存在质疑，无奈之下，2010年10月我亲自前来寻找这里的长7露头。和以往一样，我们仍旧是只能站在职业中学围墙外的三水河南岸，隔岸观望山对面杂草丛里的延长组露头，而无法到剖面上采样。十月的旬邑已经挺冷的了，河里面的水也特别的凉，可我真想脱掉鞋过到河对岸设法上山去采一块那里的砂岩样品。看我执意想采到样，袁师只好向当地的老乡打听：“能否到达河的对岸？”没想到老乡说：“在桥的另一头有一条废弃的公路可以通往那里的山下！”大家兴奋极了！

老乡说的没错，在桥的另一边，沿着河边有一条公路，尽管路边到处倾倒着生活垃圾，但小心行走还是可以到达剖面地点的。我们终于来到了延长组最上部地层出露点！剖面旁边的杂草足有一人多高，但地层出露挺好的，与上覆侏罗系地层的不整合界线也清晰可见。

这里的延长组岩性整体偏细，除两层厚度略大的块状砂岩而外，以厚度不大的浊积岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、暗色泥岩、页岩及油页岩等湖相沉积为主。在剖面附近的碎石堆上随处可见薄层砂岩底面的瘤状重荷模、槽模以及一些沟模或是同沉积挤压构造。这里的剖面应该是当地人采石挖掘出来的，采石形成的洼坑内常聚集着大量淤泥甚至雨水，淤泥干了之后会出现很多干裂，看上去也很壮观。站在采石场的碎石堆上观察剖面感觉很震撼。第一次去的时候，在采石场旁边还有一些未拉走的石料，我们当时并未在意，只是采了样品，拍了一些照片。采样品分析结果出来了：这里的延长组地层果然是长7以上的，砂岩碎屑组分与盆地内部陇东地区非常相似，砂岩中也含有白云岩屑。在半年后第二次来到这里时，才发现很多石料中含油，部分石料侧面还可见油运移时留下的干沥青。

近五年里，我也记不得来过几次这里了，在与西北分院的李相博所长等一起观看时，在这里我们发现了后来被他称之为“泥包砾”的现象，确定了这里的块状砂岩是典型的砂质碎屑流岩；2013年9月，我们邀请乔秀夫、吕洪波、李海兵、苏德辰几位老师前来这里共同探讨这里出现的一些地质现象，我们发现了一些古地震活动证据，看到了屋顶砂，证实了这里有同生断层，的确发育有同沉积挤压构造；随后又发现大量层内小的软沉积物变形及层内滑动变形现象。在最近一次的野外工作期间，在长7上部发现了清晰地液化砂岩脉。

在这条延长组长7的小剖面上，有很丰富的沉积构造及有趣的地质现象，相信随着野外和室内研究工作的不断深入，还能发现很多更为有趣，更有意义的现象及新的认识。

下面是我近年来收集到的一些地质现象，放在这里与大家分享。需要说明的是，地质是一门认知学科，由于缺乏经验，文中对有些现象的认识未必准确！欢迎大家在此共同讨论、探讨。

1 这是没有发现石槽沟入口时站在旬邑职业中学附近的三水河南岸的水渠边隔岸远望三叠系与侏罗系地层时所拍的照片

2 这是旬邑鸡儿咀延长组露头，延长组砂岩厚度大，之前一直将此处地层误认为是延长组长6地层，后经反复采样分析确定是延长组长8，遗憾的是这里已经被用铁丝网封了起来无法进入观察

3 照片中的桥便是位于旬邑县南侧的甘峪大桥，甘峪大桥两侧的延长组露头地层均为长8，由于岩性整体偏细，之前曾被误认为是长7

4 旬邑三水河延长组长8露头，以滨浅湖相及三角洲前缘相沉积为主

5 这是在前往旬邑古都生态公园的路边看到的延长组长7油页岩露头，此前曾在旬邑县城及周边反复寻找长7的油页岩露头，但均未能如愿，没想到在不经意间有了突破！

6 这是在进入旬邑县城转盘公路一个小的岔沟里看到的延长组长7与白垩系砾岩的角度不整合接触关系

7 这是位于旬邑县城东侧的石槽沟口的延长组露头，站在山上可以看到的剖面全景，照片左侧是大致呈北西向分布的长7露头，照片正前方是为大致呈南东向分布的长7露头（照片右侧为东）。
呈北西向分布的露头上（照片左侧）分布着长7中下部的地层，而最上部的地层则主要分布在呈南东向的露头上。尽管经过反复野外踏勘，至今尚未找到长8与长7的接触关系露头。从石槽沟口边的公路边下至三水河，河床底部出露的地层仍为延长组长7。

8 这是呈北西向分布的长7露头近景

9 这是呈近东西向分布的长7露头，是当地人采石时开挖出来的，剖面处仍有一堆碎石渣将部分现象遮挡，2018年此处已被完全填埋！

10 这是2010年10月第一次靠近石槽沟口长7露头时所拍的照片，照片中呈土色的砂岩均为含油砂岩，在照片右下角的石块中有很多含油岩块

11 这张照片中，上面的红线处于可能为断层面，而下面泥岩与砂岩之间的界线则可能为侵蚀界面（？）

12 中石油西北分院李相博所长介绍的砂质碎屑流的直接证据之一“泥包砾”便产自该层砂岩。每次去参观都非常小心地保护此处，可最终还是被填埋了，非常可惜！这块“泥包砾”经过几年风雨侵蚀冲洗之后，砂粒周缘的泥已经没有了，但剩下的砂岩砾明显呈弯曲状，表明该砾石进入砂质碎屑流体时尚未完全固结，曾发生塑性变形，也许这种变形也是由于砂质碎屑流流体性质所造成的

13 块状砂岩普遍含油，在一些裂缝壁仍可见油气运移时留下的干沥青

14 这是采自砂质碎屑流砂体的石料，部分石料侧面尚可见有机质沿裂缝运移留下的痕迹

15 很多石料含油均一，可见砂质碎屑流岩的确具很好的储集性

16 剖面附近的地面或碎石堆上随处可见这样的层面构造。照片中为舌形槽模，砂岩层底面见舌形凸起，尖端稍高，另一端略缓，具一定排列方向，排列疏密及大小不一，水流方向由照片右侧至照片左侧

17 这块砂岩底面的构造现象，一开始我一位是重荷模，但经仔细辨认，感觉很像是舌状槽模，若是槽模，其水流方向应该是由下向上的
槽模和重荷模的形成过程是截然不同的，当然其环境意义也不同。

槽模：属于流动构造。是在砂岩底面上呈规则而不连续的一种半圆锥形或舌形的凸起。它的特点是：向上游一端高而陡，呈圆形或椭圆形轮廓清楚；另一端呈倾伏并逐渐消失在层面上。

槽模的大小和形态是多变的，可以有舌状、锥形、三角形以及扁长对称形等。槽模可以对称或不对称，单体大小不一，长度可从几厘米至几十厘米，偶见有一米的巨型构造。槽模可以单独出现，也可以成群分布，但多数呈雁行状排列，其长轴方向彼此平行。

一般认为，槽模是水流的涡流侵蚀冲刷底部泥质沉积物表面形成的冲刷痕迹，常见于浊积岩。

重荷模：属于变形构造，是发育于泥岩之上的砂岩层底面的印模。其形态有微小的凸起，一定高度的丘状体和极不规则的瘤状隆起。大小从几毫米到几十厘米不等，个别可达两米，排列杂乱，但同一层面上重荷模的大小和形态则较近似。与槽模的区别是：形状极不规则，没有明显的上游端和下游端；砂岩与下伏泥岩的纹层会发生扭曲，而槽模中砂岩的纹层不会发生扭曲，但泥岩的纹层却发生侵蚀。

18 这种也应该是重荷模的一种

19 照片右侧应该是槽模，有一定分选性，水流应该是由照片右上方向照片左下方流动的，而照片下方呈不规则状的隆起则可能是在同沉积期受到构造活动或古地震活动等外来作用的影响之后形成的改造变形

20 在《沉积构造与环境解释》中，将这类层面构造解释成“纵向脊与沟铸型”，在铜川地区延长组露头这种现象也很多见

纵向脊与沟铸模：是一种冲刷痕。是由一系列平行于水流方向延伸的脊与沟紧密间互排列所组成的构造。脊可以长距离连续平行延伸，相隔3mm到5mm不等，一般为5-10mm。偶尔，相邻的脊可以在下游方向上合并在一起。一般来说，脊窄而尖，沟宽而圆。因此，在砂岩层底面上，它们的铸型表现出相反的特征，即脊宽而圆，沟窄而深。纵向脊除了呈直而平行的形式之外，还有树枝状、L形、百合花形、鱼鳞形等。有人通过水槽试验结果判断，纵向脊和树枝形脊的形成与液体或悬浮体在纵向管状体中的流动有关。在每个管状体中，流体以方向相反的两种螺旋形式进行运动。沿管状体发生冲刷作用，侵蚀出来的物质以纵向脊的形式堆积在沟的两侧。他们还认为纵向脊的形成在某种程度上与流速无关，但脊的分叉程度和角度与流速有密切的关系。快速水流趋向于产生直而平的脊，慢速水流则可以形成树枝形脊。

但是在看过吕洪波、章雨旭等关于同沉积挤压构造的文章（南盘江盆地中三叠世复理石中的同沉积挤压构造）之后，觉得这类层面构造更象文章中描述的同沉积挤压构造。

同沉积挤压构造可分挤压皱纹、挤压岩枕、挤压皱脊和挤压裂隙等几种类型。

挤压皱纹：是发育于砂岩底面和泥岩顶面的微细皱纹，是由于上覆砂层受力变形的结果。由一系列并行分布的皱纹组成，每条皱纹宽大约1~3mm，起伏高度一般不超过1mm，在相对平坦的地方平行分布，在砂岩底面向下突出的地方稍微变宽，而在砂岩底面向上凹陷处则变窄会合，看上去好像人眼角的鱼尾纹。这些特征在砂岩底面因保存完好而清晰地显现出来；而在泥质岩层顶面由于易风化而难以保存，故很难见到清晰的挤压皱纹，然而仍然有泥质层顶面显示出皱纹的实例。从泥岩顶面和砂岩底面可以看出皱纹起伏方向的一致性：泥岩顶面狭窄而尖锐的突脊被相对宽阔而平缓的凹槽所分开，而砂岩底面狭窄而尖锐的凹槽被相对宽缓的突起所隔开；砂岩底面的突起对应于泥岩顶面的凹槽，而砂岩底面的凹槽则对应于泥岩顶面的突起。即：狭窄的尖锐部分是指向砂岩层内部的，而宽缓的突起部分是指向下伏泥岩的。

21 砂岩底面挤压皱纹和挤压岩枕（据吕洪波等文章插图）

22 泥岩层顶面挤压皱纹和挤压裂隙（据吕洪波等文章插图）

挤压岩枕：由砂岩底面一系列平行分布的枕状突起所组成，其形成机理与挤压皱纹相同，只是规模更大而已。有的挤压岩枕是在挤压皱纹形成后的基础上继续受到水平挤压力而发育的，可以用复式褶皱来类比，与挤压皱纹的形成条件比较而言，挤压岩枕形成时，水平挤压作用相对更强，而上覆层砂体的厚度相对要大，即：挤压力大而上覆砂体厚，挤压岩枕的规模就大。而挤压岩枕的长短可能反映了当时不同方向挤压力的相对强弱：长轴的挤压岩枕反映出单一方向的水平挤压力，而短轴挤压岩枕则是同时受两个不同方向的水平挤压作用的结果，只是挤压力的大小所差而已。

23 砂岩底面挤压岩枕（据吕洪波等文章插图）

24 砂岩底面挤压岩枕（据吕洪波等文章插图）

挤压皱脊：为在泥岩顶面弯曲分布而向上隆起的泥脊，发育于薄泥质层的顶面，而泥质层下面是几十厘米厚的粒序砂岩。野外露头上泥质层被剥蚀掉后，可见其下面的砂质层顶面也有相似的构造，但内部或砂岩层的底面却不见类似的形态。该构造由于泥质层的上覆砂岩层被剥蚀掉而显露出来，成因上与挤压岩枕的形成机理类似，所不同的是，其突起的脊虽然狭窄但却相对圆滑，可见该构造形成时，上覆砂岩层可能并未沉积，甚至在构造形成之后很长一段时间都没有大规模的沉积，才使得构造不受破坏而得以保存。即：泥质层表面当时可能并没被砂岩层覆盖，而处于安静的水底，否则其向上的突起会因为砂层的向下挤压而变得非常尖锐。还要注意与波痕的区别：挤压皱脊发育于泥质层表面，而波痕却只发育于砂质层或粉砂质层的表面；挤压皱脊的脊弯曲而狭窄，而波痕的脊由于受到水体中沉积物休止角的限制不可能太狭窄。挤压皱脊的大致延长方向与所受到的水平挤压方向垂直。

25 泥岩表面挤压皱脊（据吕洪波等文章插图）

不同类型的层面构造，成因不同，所代表的环境也完全不同。纵向脊与沟铸模是一种流动构造，是冲刷痕；而同沉积挤压构造则是一种沉积构造现象，是砂层或泥岩层在成岩前遭受挤压收缩的记录。

26 剖面上可见这种砂岩底层面的纵向脊与沟铸模或者是同沉积挤压皱纹很发育

27 这块是在石槽沟口附近沿公路往三水河下坡时看到的，也是坡上的转石，在这块粉砂岩中嵌有两块呈棱角状的砾石，砾石成分与砂岩基本相同，这里的细纹更像是同沉积挤压皱纹，皱纹的形成受到所含砾石的影响

28 另一块纵向脊与沟铸模或是同沉积挤压皱纹

29 非常像吕洪波等文章中介绍的同沉积微型挤压岩枕

30 这块标本现在已经被倾倒的垃圾所覆盖，无法观察其侧面特征。若为粉砂岩上层面所见，从充填物呈雁行状规则排列的特征推测，则有可能为上覆较粗砂岩沿剪切裂缝向下灌入充填所形成

31 这个出现在砂岩侧面的构造现象，按物理成因进行归类应该属于一种压刻痕迹，在《沉积构造与环境解释》中的压刻痕迹中提到一种大型滑动痕与照片中的构造很相似，但大型滑动痕是在沉积物表面形成的，而这种出现在砂岩则面的刻划痕与典型的滑动痕有区别，据照片中构造现象特点，并结合以往在延长组看到的发育于同沉积构造变形砂体表面的刻划痕特征推测：这种刻划痕可能是砂岩在半固结的情况下受到构造变形，被相邻岩石断口刻划后所形成
大型滑动痕：是指较大的物体（如泥块）在水流推动下沿沉积物表面滑动时所产生的长形凹槽。它的宽度和深度均比沟痕大得多。其铸型大多呈直的、长而宽的凸起，而且往往成组出现，有同方向平行的，也有不同方向互相切割的。

32 这是在宜君地区延长组变形砂岩表面出现的刻划痕，可能是砂岩两侧油页岩的断开面在构造活动期间在半固结的砂岩表面所留下的痕迹

33 剖面中这类组合的浊积砂岩很发育

34 很多砂岩层的地面均具负载或变形构造

35 剖面主要沉积类型有浊积岩、薄层极细-细粒砂岩，部分砂岩底平如镜而部分砂岩底面呈波状起伏

36 浊积砂岩含油性较砂质碎屑流岩略差，一般呈条带状含油

37 其中夹有数层暗色泥岩、泥页岩及油页岩，之上为厚层块状砂质碎屑流砂岩

38 砂质碎屑流砂体在横向上厚度变化较大，其上部可见厚度约十几厘米的层内滑动变形层

39 在剖面近东部可见在泥岩之下可见三个连续分布的变形砂岩体

40 变形砂岩体的细部特征，砂体内部地层层面清晰可辨，表明其变形发生在岩石基本固结之后

41 部分泥岩层也发生明显的层内包卷变形

42 照片上部为波状层理，是在砂和泥的供应、沉积和保存都较为有利，强、弱水动力条件交换的情况下形成的，呈波状起伏的砂岩层中前积纹层清晰可见；下部为古地震活动形成的砂岩液化变形现象

这种类型的层理的确不太容易看到，在很多沉积构造书中都能见到有关脉状层理、波状层理及透镜状层理的介绍，但当亲眼看到时还是需要反复观察才敢确定。这三种层理在自然界中常常共生在一起，并且成因上有着密切的联系。它们是在水动力条件强弱交替的情况下，由泥和砂交替沉积而形成的。在强水流活动时期，砂以波痕形式搬运沉积，而泥保持悬浮状态。在水流减弱或静止时期，悬浮的泥质沉积下来。它们或者沉积在波痕的波谷中，或者在泥较充足时覆盖整个波痕。在湖滨、三角洲前缘、河流等环境中较为常见。

43 夹于两层正常水平岩层之间的液化砂岩变形明显，照片左侧液化程度较右侧略轻，砂岩中原层理尚未被破坏；而照片右侧砂岩液化明显，砂岩中的层理已基本消失，砂岩由于液化后的异常压力而向下侵入至泥岩，使尚未固结的泥岩层发生拖拽现象