1、第 44 卷 第 5 期2023 年 10 月OIL&GAS GEOLOGY轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义以鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组23亚段为例梁岳立1，赵晓明1，2，张喜1，2，李树新3，葛家旺1，2，聂志宏3，张廷山1，2，祝海华1，2（1.西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都 610500；2.天然气地质四川省重点实验室，四川 成都 610500；3.中国石油 煤层气有限责任公司，北京 100028）摘要：海-陆过渡相页岩气具有良好的勘探前景，但其产层多、单层厚度薄且岩相变化快等特点导致高精度层序地层格架构建难度大，而旋回地层学理论为高频旋回
2、划分和对比提供了有效的手段。基于岩心分析测试及测井资料，结合高分辨率层序地层学及旋回地层学理论，厘定了鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组23亚段海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面。运用山23亚段GR值、Th/U元素含量比值及总有机碳含量（TOC）数据序列，滤波输出记录在沉积物中的天文轨道参数，通过对山23亚段岩性、测井数据及地化元素分析数据进行划分，识别了四级层序界面，405 kyr 长偏心率周期与四级层序耦合关系良好，山23亚段共划分为4个四级层序（PSQ14）。依据短偏心率与五级层序的对应关系，山23亚段共划分为12个五级层序（FSQ112）。在此基础之上，分析了轨道周期与高分辨率层序、海平面升
3、降、沉积环境演化及岩相组合规律的耦合关系，长偏心率周期通过调节0.4 Myr 尺度海平面变化控制沉积相演化，影响优势页岩储层段的发育；短偏心率周期通过调节0.1 Myr尺度海平面变化控制沉积亚相演化，影响页岩甜点层的发育。基于旋回地层学理论提出的页岩层系高精度地层划分与对比技术，能为精准识别优势页岩层段及水平井导向设计提供理论借鉴及技术支撑。关键词：天文轨道周期；旋回地层学；高分辨率层序；海-陆过渡相页岩；山西组；鄂尔多斯盆地中图分类号：TE121.3 文献标识码：AOrbital forced high-resolution sequence boundary identification
4、of marine-continental transitional shale and its geological significance：A case in Shan 23 sub-member at the eastern margin of Ordos BasinLIANG Yueli1，ZHAO Xiaoming1，2，ZHANG Xi1，2，LI Shuxin3，GE Jiawang1，2，NIE Zhihong3，ZHANG Tingshan1，2，ZHU Haihua1，2（1.School of Geoscience and Technology，Southwest Pe
5、troleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；2.Southwest Petroleum University Natural Gas Geology Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.PetroChina Coalbed Methane Company Limited，Beijing 100028，China）Abstract：The marine-continental transitional shale is of good explora
6、tion prospect，but it is difficult to construct a high-resolution sequence stratigraphic framework due to its multiple pay zones，and thin single-layer thickness with rapid lithofacies change.The theory of cyclostratigraphy provides an effective means for the division and correlation of high-frequency
7、 cycles.The study determines the high-resolution sequence boundary of marine-continental transitional shale in the 23 sub-member of Shanxi Formation（Shan 23 sub-member）at the eastern margin of Ordos Basin，based on core analysis and logging data，combined with the high-resolution sequence stratigraphy
8、 and cyclostratigraphy.The GR，Th/U and TOC sequences of the Shan 23 sub-member are applied to obtain the astronomical parameters recorded in the sediments by filtering.A comprehensive analysis of the sub-member in terms of lithology，logging and geochemical 文章编号：0253-9985（2023）05-1231-12doi：10.11743/
9、ogg20230512收稿日期：2022-11-10；修回日期：2023-05-26。第一作者简介：梁岳立（1993），男，博士研究生，开发地质。E-mail：。通信作者简介：赵晓明（1982），男，教授、博士生导师，沉积学与油气地质。E-mail：。基金项目：中国石油-西南石油大学创新联合体项目（2020CX030104）。第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质elements serves to identify fourth-order sequence boundaries.The 405 kyr long eccentricity cycle has a good couplin
10、g relationship with the fourth-order sequences，and the sub-member can be divided into four fourth-order sequences（PSQ14）.According to the relationship between the short eccentricity and the fifth-order sequence，the sub-member can be sub-divided into 12 fifth-order sequences（FSQ112）.On this basis，we
11、analyze the coupling relationship of orbital cycle with high-resolution sequence，sea level fluctuation，sedimentary environment evolution and lithofacies association.The long eccentricity cycle controls the evolution of sedimentary environment（facies）by adjusting 0.4 Myr scale sea level change，and af
12、fects the development of dominant shale reservoirs；while the short eccentricity cycle controls the evolution of sedimentary environment（sub-facies）by adjusting the sea level change of 0.1 Myr scale，and affects the development of shale reservoir sweet spots.In all，the high-resolution sequence divisio
13、n and correlation technology of shale strata as proposed in cyclostratigraphy，can be of theoretical reference and technical support to precisely identifying dominant shale and geo-steering design of horizontal wells.Key words：astronomical orbital cycle，cyclostratigraphy，high-resolution sequence，mari
14、ne-continental transitional shale，Shanxi Formation，Ordos Basin引用格式：梁岳立，赵晓明，张喜，等.轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义以鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组23亚段为例 J.石油与天然气地质，2023，44（5）：1231-1242.DOI：10.11743/ogg20230512.LIANG Yueli，ZHAO Xiaoming，ZHANG Xi，et al.Orbital forced high-resolution sequence boundary identification of m
15、arine-continental transitional shale and its geological significance：A case in Shan 23 sub-member at the eastern margin of Ordos Basin J.Oil&Gas Geology，2023，44（5）：1231-1242.DOI：10.11743/ogg20230512.中国海-陆过渡相页岩资源量丰富，是未来重要的增储领域1-3。但海-陆过渡相页岩具有产层多、单层厚度薄且岩相变化快等特点4，地层划分难，严重制约了该类气藏的高效开发。近年来米级旋回尺度下的高精度地层划分方
16、法主要针对碳酸盐岩5、碎屑岩6及海相页岩7，尚未涉及海-陆过渡相页岩。虽然针对中国古生代海相页岩层系已形成成熟的地层划分方法，如利用自然伽马（GR）测井与生物带的耦合关系8-9、地球化学元素及矿物组分测井技术开展高精度地层划分10-11，但针对海-陆过渡相页岩层系，生物延限不明确；GR、元素及矿物测井波动受区域沉积环境影响，平面非均质性强，已成功应用于海相页岩层系的较为成熟的地层划分方案并不适用海-陆过渡相页岩层系，因此亟需寻找一种新的方法来构建海-陆过渡相高精度层序地层格架。近年来旋回地层学的发展为高分辨率层序地层划分提供了新的技术方法，即对地层中的天文轨道周期参数信息进行识别12-14，利
17、用高精度的轨道周期信息建立较为精准的年代地层格架15 并实现地层万年尺度旋回的划分与对比7，16-18。结合高分辨率层序地层学理论与旋回地层学理论，对鄂尔多斯盆地东缘主要含气层系二叠系山西组2段3亚段（山23亚段）进行高精度层序界面识别；同时利用古气候替代指标提取地层记录中的轨道参数信息，构建高精度年代地层标尺，二者结合建立海-陆过渡相高精度层序地层格架，为海-陆过渡相页岩气规模化、效益化开发提供技术支撑。1地质概况鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部，根据构造及演化历史可分为伊陕斜坡、晋西挠褶带、天环坳陷、西缘逆冲带、伊盟隆起和渭北隆起等 6 个一级构造单元19（图1a）。研究区大宁吉县地区位于晋
18、西挠褶带东南部，区域内构造总体呈现“一隆一凹两斜坡”构造格局（图1b），地层总体为南北走向20。大宁吉县地区山西组为典型的海-陆过渡相地层，以三角洲相和滨岸相为主2，纵向上页岩较为发育且累积厚度大（图1c）。山西组自上而下分为山1段和山2段，其中山2段页岩层厚度较大，单层页岩厚度甚至可达50 m。山2段又可分为山21、山22及山23亚段等。目的层位山23亚段顶界为5#煤层，底界与下伏太原组东大窑石灰岩接触（图1d）。山23亚段为无障壁型滨岸-浅海及障壁沉积体系21，其下部为浅海陆棚相，上部逐渐过渡为障壁岛-潟湖相及滨岸沼泽相等。主要发育灰黑色炭质页岩、灰黑色页岩、黑色粉砂质页岩及煤层等岩性，页
19、岩厚度分布最为稳定，在 2040 m，总有机碳含量（TOC）在 0.19%11.68%，资源潜力巨大。1232第 5 期梁岳立，等.轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义2样品测试与数据处理方法A1井位于鄂尔多斯盆地大宁吉县地区，样品主要采集于A1井山23亚段（井深2 261.03 2 301.04 m），以1015 cm的间距进行岩心样品采样，共采集样品200个。对以上样品进行TOC和矿物组分测试，其中TOC 采用 LECO CS744-MHPC 碳硫分析仪进行测试，测试精度为0.5%；矿物组分采用X射线衍射仪进行样品测试。用于旋回地层学分析的山西组 GR 值、Th
20、/U元素含量比值数据序列来源于A1井测井数据。基于Acycle 2.122软件进行时间序列分析，主要方法与步骤如下：对GR值、Th/U元素含量比值等数据序列去趋势化处理；利用多窗口频谱分析方法（MTM）23对去趋势化数据序列进行频谱分析，波峰代表不同的天文轨道周期，主要选择95%置信度的峰值频率进行分析，对处于90%95%置信度的数据结果选择性使用；采用COCO（相关系数）分析及eCOCO（演化相关系数）分析方法进行零假设检验24，追踪沉积速率变化，判断天文周期信号识别的准确性；通过高斯带通滤波处理，利用滤波获取的405 kyr长偏心率周期来调谐短偏心率周期和斜率周期25，并以405 kyr长
21、偏心率周期建立山23亚段“浮动天文年代标尺”。3高精度层序地层特征3.1高分辨率层序地层特征高分辨率层序地层学理论主要以界面的成因特征及其差异性为依据识别不同级次旋回，划分不同级次层序界面。其中四级以上层序主要表现为不同尺度变化下的海（湖）进-海（湖）退沉积序列26。本文结合测井曲线特征、岩性变化及地球化学元素识别不同级次层序界面。四级层序为一套水体深度变化幅度不大、彼此成因联系密切的地层叠加而成，层序界面为岩性、岩相突西缘逆冲带天环坳陷伊陕斜坡渭北隆起西挠褶带明珠斜坡带吉县桃园背斜带0二叠系下二叠统下石盒子组山西组太原组亚段太原组亚段C2山23山2CCCCCCCCCCC蒲县伊盟隆起晋0西部斜
22、坡带蒲县凹陷带bacd系统组10 km大宁40 km0韩城延长吉县石楼柳林A4井A2井A1井A3井乡宁深度/m岩性剖面2 1402 1602 1802 2002 2202 2402 2602 2802 300深度/m地层四级层序岩性剖面2 2602 2702 2802 2902 300盆地边界构造单元界线大宁吉县地区断层区域构造界线研究区范围井位地名砂岩页岩粉砂质页岩泥质粉砂岩炭质页岩煤层灰岩A1井大宁PSQ4PSQ3PSQ2PSQ1地层图1 鄂尔多斯盆地东缘研究区位置及山西组综合柱状图（据文献 20，有修改）Fig.1 The location of the study area at th
23、e eastern margin of Ordos Basin and the composite stratigraphic column of Shanxi Formation（modified from reference 20）a.鄂尔多斯盆地构造区划；b.大宁吉县地区构造区划；c.山西组地层柱状图；d.山23亚段地层柱状图1233第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质变面，反映为相邻相序中进积-退积组合的测井相转换面，持续时间为 0.2 1.0 Myr26。在测井曲线方面，依据GR曲线反映泥质含量的变化，识别四级层序的叠加样式及海（湖）泛面（图2）。在初始海（湖）泛面之前，GR值
24、逐渐降低至最小值，岩性表现为煤层、砂岩及粉砂质页岩（图3a，c，f）；在最大海（湖）泛面处，GR值逐渐增大到最大值，岩性主要表现为泥页岩及炭质页岩（图3d，e）。在地球化学方面，选取较为典型的无机与有机地球化学指标：与水深呈反比的Th/U元素含量比值27及与相对海（湖）平面呈正比的TOC等28。在初始海（湖）泛面之前，Th/U比值逐渐增大到最大值，TOC逐渐降低至最小值；在最大海（湖）泛面处，Th/U比值逐渐降低至最小值，TOC逐渐增大到最大值。PSQ1阶段GR值、Th/U比值及TOC的变化整体为海（湖）泛面先上升后下降的过程，表现为一个退积-进积组合。A1井山23亚段存在4个退积-进积组合的
25、测井相转换面，因此自下而上分为PSQ1，PSQ2，PDQ3及PSQ4。五级层序是一套水体深度变化幅度低、彼此成因极为密切的地层叠加而成，层序界面为相似岩性和岩相组合的分界面，持续时间为0.04 0.16 Myr26。在测井曲线方面，通过四级层序的约束，以GR曲线的突变点为边界识别五级层序及海（湖）泛面29。在地球化学方面，同样依据 TOC 的突变点识别五级层序界面28。以PSQ1为例，GR曲线自下而上存在2个突变太原组CCC亚段亚段10200 06 015深度/mGR/APITh/UTOC/%岩性剖面地层2 2602 2702 2802 3002 290山22山32CC砂岩泥页岩粉砂质页岩泥质
26、粉砂岩炭质页岩煤层灰岩PSQ4PSQ3PSQ2PSQ1四级层序图2 鄂尔多斯盆地东缘A1井山西组山23亚段地层特征Fig.2 The stratigraphic characteristics of the Shan 23 sub-member in well A1 at the eastern margin of Ordos BasinabcdeA1井A1井fA1井A1井A1井A1井A1井A1井A1井A1井图3 鄂尔多斯盆地东缘A1井山23亚段层序界面特征岩心照片Fig.3 Sequence boundary characteristics of the Shan 23 sub-member
27、 in well A1 at the eastern margin of Ordos Basina.PSQ1，顶部灰黑色粉砂质页岩，埋深2 291.37 m；b.太原组顶部灰岩，埋深2 301.42 m；c.PSQ2上部，灰色细砂岩，埋深2 285.16 m；d.PSQ3底部，灰黑色页岩，埋深2 286.32 m；e.PSQ3上部，炭质页岩，埋深2 283.68 m；f.PSQ3顶部，黑色煤层，埋深2 272.96 m1234第 5 期梁岳立，等.轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义点（即海（湖）泛面），自下而上对应向上不变、向上增大及向上减小3个阶段，TOC表现出
28、同样的特征，岩性自下而上表现为由粉砂质页岩泥页岩粉砂质页岩转换。因此 PSQ1 可以识别出 3 个五级层序，对应 FSQ1FSQ3。据此，A1井山23亚段可分为12个五级层序。3.2天文周期旋回地层特征天文周期是指与地球轨道周期相关的偏心率周期和斜率周期等。在深度域上对A1井山西组GR值、Th/U比值及TOC等数据序列进行MTM频谱分析。通过频谱分析，识别了地层中记录的天文轨道参数信息，包括405 kyr长偏心率周期、98 127 kyr 短偏心率周期及43 44 kyr斜率周期（图4）。通过GR值、Th/U比值及TOC数据的旋回厚度及所对应的天文周期，估算山西组的沉积速率为 2.40 3.2
29、0 cm/kyr。此外，COCO 及eCOCO分析表明，2.94 cm/kyr沉积速率是最为可靠的（图5），而且与MTM频谱分析得到的沉积速率相近。根据前人精确定年时间，山西组顶、底界年龄在295.65 290.00 Ma 30-31，厘 定 山 西 组 沉 积 持 续 时 间 约 为5.65 Myr。A1井山西组厚约156.82 m，估算其沉积速率约为2.80 cm/kyr，与COCO及eCOCO分析结果相吻合，说明识别的天文周期信号是可靠的。基于GR值、Th/U比值及TOC数据的频谱分析，识别了长偏心率周期、短偏心率周期、斜率周期及其旋回厚度，进行零假设检验及滤波处理，并以405 kyr长
30、偏心率周期调谐短偏心率周期及斜率周期。山23亚段GR值、Th/U比值及TOC数据序列通过滤波处理，输出了 4 个 405 kyr 长偏心率周期（图 6bd），11 13 个100 kyr左右的短偏心率周期。通过旋回地层学分析，山西组GR数据序列滤波输出了14个405 kyr长偏心率周期（图6a），山西组沉积持续时间约5.67 Myr，与前人研究结果（约5.65 Myr）对比发现，两者结果较为吻合，进一步证实旋回地层学分析的准确性。3.3天文轨道周期与高分辨率层序地层耦合关系山23亚段长偏心率周期与四级层序耦合关系良好（图7），表明四级层序的岩性组合响应了长偏心率周期调制的海（湖）平面变化。A1
31、井山23亚段GR值、Th/U比值和TOC数据序列分别滤波输出了4个405 kyr长偏心率周期，每一个长偏心率周期正好对应一个四级层序（图7），长偏心率周期调制的气候变化通过控制海（湖）平面的波动，来约束山23亚段四级层序下海-陆过渡相相序组合。此外，在研究区A2，A3及A4井中也开展了山西组旋回地层学分析，识别出了稳定的405 kyr长偏心率周期、100 kyr短偏心率周期及40 kyr斜率周期（图8；表1），表明研究区山西组记录了稳定的长偏心率周期，进一步验证了据此来划分四级层序是可靠的。近年来不少学者对海相地层中四级层序与天文轨道周期的耦合关系展开了大量的研究，并认为四级层序主要受控于40
32、5 kyr长偏心率周期32-35。此次研究表明，长偏心率周期对四级层序的控制作用不仅存在于海相沉积序列，在海-陆过渡相沉积序列中也广泛存在。四级层序及以上的高频层序主要受控于天文周期所引起的气候变化及冰川型海平面变化36-38。前人研究认为五级层序沉积时间约为0.1 Myr26，与100 kyr 短偏心率周期紧密相关5-6，并在海相及陆相地层中广泛存在16-18，39-40。据此A1井山23亚段识别的12个111 kyr短偏心率周期代表12个五级层序。TOC及Th/U比00.20.40.50.60.70.80.91.0()()()EO2.35m1.95 m1.87m00.10.20.40.50
33、.60.70.80.90.3EeO00.10.20.30.40.50.60.70.80.9Eea能量能量能量bc10510410310210110210110010-110-210-310-410-511.88 m4.22 m3.25 m旋回厚度e2.87 m2.51 m1.76 m1.59 m1.46 m1.29 mGR111 kyr98 kyr旋回周期44 kyr0.30.1Th/U频率/(旋回数/m)12.86 m6.38 m5.37 m3.60 m4.15 m3.42 m2.48 m405 kyr113 kyr108 kyr2.09 m旋回厚度1.35 m旋回周期43 kyr1.0频率
34、/(旋回数/m)TOC1.010110010-110-210-39.59 m5.59 m4.57 m 3.00 m2.21 m旋回厚度1.97 m405 kyr127 kyr旋回周期频率/(旋回数/m)99.9%置信线99%置信线95%置信线90%置信线能量E.405 kyr 长偏心率周期e.100 kyr 短偏心率周期O.44 kyr斜率周期405 kyr图4 鄂尔多斯盆地东缘A1井山西组MTM频谱分析Fig.4 MTM spectrum analysis of the Shanxi Formation in well A1 at the eastern margin of Ordos Ba
35、sina.GR值频谱分析；b.Th/U比值频谱分析；c.TOC频谱分析1235第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质山西组太原组地层下石盒子组0300-5050 GR滤波 亚段亚段2山2E1E2E3E4294 05294.45294.85295.25太原组-22 E1E2E3E4Th/U E1E2E3E4地层0150-5050-1010 3山206-0.10.1015-11-0.40.4年龄/Ma年龄/MaGR/API405 kyr 29030295.6531GR/API405 kyr111 kyr405 kyr113 kyrTOC/%405 kyr 127 kyr.bacd GR滤波 G
36、R滤波 Th/U滤波Th/U滤波TOC滤波TOC滤波5.6529图6 鄂尔多斯盆地东缘A1井山西组及山23亚段时间域旋回地层Fig.6 Time-domain cyclostratigraphy of the Shanxi Formation and Shan 23 sub-member in well A1 at the eastern margin of Ordos Basina.山西组GR值数据长偏心率周期滤波输出；b.山23亚段GR值数据长偏心率周期及短偏心率周期滤波输出；c.山23亚段Th/U比值数据长偏心率周期及短偏心率周期滤波输出；d.山23亚段TOC数据长偏心率周期及短偏心率周
37、期滤波输出（E为405 kyr 长偏心率周期。）0123454.05.06.07.0COCOabc深度/m002460.40.2-0.24.582.949.5013.102 1502 2002 2502 300深度/m2 1502 2002 2502 300深度/m2 1502 2002 2502 300H0检验置信水平/%102030406050沉积速率/(cm/kyr)102030406050沉积速率/(cm/kyr)102030406050沉积速率/(cm/kyr)2.949.5013.104.5810-2100天文参数贡献个数eCOCO-0.50.5H0检验置信水平/%20100.5天
38、文参数贡献个数4.55.56.5图5 鄂尔多斯盆地东缘A1井山西组GR值数据序列COCO及eCOCO分析Fig.5 Analysis of the GR sequences COCO and eCOCO of the Shanxi Formation in well A1 at the eastern margin of Ordos Basina.COCO及eCOCO分析；b.零假设检验；c.天文参数贡献个数1236第 5 期梁岳立，等.轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义太原组FSQ1FSQ2FSQ3FSQ4FSQ5FSQ6FSQ7FSQ8FSQ9FSQ10FSQ
39、11FSQ12-202010200-1010 06-11-0.10.1 015-11-0.40.4地层沉积相潟湖过渡带浅海陆棚滨岸沼泽滨岸沼泽 粉砂质陆棚 钙质硅质陆棚 泥质陆棚沉积亚相过渡带沙丘泥炭沼泽潮间坪泥炭沼泽潮间坪淡化潟湖泥炭沼泽咸化潟湖E1E2E3E4e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10e11e12 亚段亚段潟湖CCCCC2山23山2深度/m岩性剖面四级层序五级层序GR/API405 kyrGR滤波111 kyrGR滤波Th/U405 kyrTh/U滤波111 kyrTh/U滤波TOC/%405 kyrTOC滤波127 kyrTOC滤波2 2602 2702 2802 290
40、2 300PSQ4PSQ3PSQ2PSQ1CC砂岩页岩粉砂质页岩泥质粉砂岩炭质页岩煤层灰岩四级层序五级层序图7 鄂尔多斯盆地东缘A1井山西组山23亚段四级及五级层序与天文轨道周期对应关系Fig.7 Correspondence between the fourth-and fifth-order sequences and astronomical orbital cycles of Shan 23 sub-member in well A1 at the eastern margin of Ordos BasinE.长偏心率周期；e.短偏心率周期能量F req u en cy (cy cle
41、s/u n it)00.20.40.60.81.0EEEeeeEOOEEEEeeOOEEEeeeOO能量105104103102101100能量10510410310210110410310210110-11001 8601 8801 900深度/m1 9201 9401 9601 9802 000405 kyr107 kyr46 kyr频率/(旋回数/m)00.20.40.60.81.0频率/(旋回数/m)00.20.40.60.81.0频率/(旋回数/m)a.A2井b.A3井c.A4井1 7001 7201 740深度/m1 7601 7801 8001 8201 840123 kyr40
42、5 kyr深度/m1 9201 9401 9601 9802 0002 0202 0402 060405 kyr109 kyr45 kyr99.9%置信线99%置信线95%置信线90%置信线能量41 kyr图8 鄂尔多斯盆地东缘A2，A3及A4井山西组旋回地层学分析Fig.8 Cyclostratigraphy analysis of the Shanxi Formation in wells A2，A3 and A4 at the eastern margin of Ordos Basin（E为405 kyr长偏心率周期；e为100 kyr 短偏心率周期；O为40 kyr 斜率周期。）123
43、7第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质值数据在2 3 m尺度的波动与五级层序吻合，进一步佐证了五级层序划分的可靠性（图7）。此外，在研究区 A2，A3 及 A4 井中也识别了 12 14 个短偏心率周期，与A1井几乎一致（图9），表明稳定的短偏心率周期在海-陆过渡相地层中同样广泛存在，据此来划分五级层序是可靠的。4高精度层序界面识别的地质意义4.1轨道周期调制沉积物分配不同级次轨道周期通过对不同时间尺度海平面变化的约束，来调节沉积物的分配，主要表现为岩相组合及矿物组分的差异组合。405 kyr长偏心率周期通过控制相尺度的沉积环境的变化来调控不同的矿物组合。山23亚段页岩层段发育硅质页岩相
44、、硅质黏土质页岩相、钙质硅质（或硅质钙质）页岩相、黏土质页岩相等 4 种岩相类型21。PSQ1为无障壁型浅海陆棚相，发育硅质黏土质页岩和钙质硅质页岩等，矿物成分以黏土矿物（约47%）和石英（约 46%）为主。PSQ2 为浅海陆棚-潟湖-障壁岛海-陆过渡相，发育黏土质页岩。PSQ3及PSQ4为障壁岛-潟湖-滨岸沼泽相，发育硅质黏土质页岩和黏土质页岩等，黏土矿物含量较高（约61%63%）（图10a）。111 kyr短偏心率周期通过控制亚相尺度的沉积环境的变化来分配优势矿物类型。FSQ1及FSQ3分别为粉砂质陆棚亚相及泥质陆棚亚相，发育硅质黏土质页岩。FSQ2为钙质硅质陆棚亚相，发育钙质硅质页岩，碳
45、酸盐含量（约 14%）及黄铁矿含量（约 3%）较高（图10b）。偏心率周期通过控制地球绕太阳旋转的轨道来调制地球气候变化，从而引起海平面的波动，影响页岩的表1鄂尔多斯盆地东缘A井区山西组山23亚段天文旋回信息识别Table 1 Identification of astronomical cycles of the Shan 23 sub-member in well block A at the eastern margin of Ordos Basin井号A1A2A3A4优势旋回厚度/m11.88/3.25/2.87/1.2914.90/3.95/1.9318.72/5.30/4.07/1
46、.8816.10/4.66/3.72/1.78优势旋回厚度比20.0/5.5/4.8/2.020.0/5.3/2.620.0/5.7/4.4/2.020.0/5.8/4.6/2.0天文旋回厚度/m405 kyr长偏心率周期11.8814.9018.7216.10107123 kyr短偏心率周期3.253.955.304.662.873.954.073.724146 kyr斜率周期1.291.931.881.78注：短偏心率周期可能存在多个周期，故存在多个数值。101010200CCCCCCCCCCCCCCCCC300CCCC200CCCCA1井A2井A4井A3井 -2020-1010-2020
47、-2020-2020-1010-1010-1010深度/mGR/API岩性剖面10 200深度/m深度/m深度/mGR/API岩性剖面123 kyr五级层序405 kyr四级层序1 8001 8101 8201 8301 840109 kyr五级层序405 kyr四级层序2 0302 0402 0502 060GR/APIGR/API岩性剖面107 kyr五级层序405 kyr四级层序2 0001 9901 9801 9701 9601 950岩性剖面111 kyr五级层序405 kyr四级层序2 2602 2702 2802 2902 300上升半旋回(退积)下降半旋回(进积)四级层序界面五
48、级层序界面CC煤层泥页岩泥质粉砂岩细砂岩炭质泥岩粉砂质泥岩A4A3A2A1a.b.c.d.GR滤波GR滤波GR滤波GR滤波GR滤波GR滤波GR滤波GR滤波图9 鄂尔多斯盆地东缘山西组山23亚段A1A4井高分辨率层序连井对比剖面Fig.9 Well-tie correlation of the high-resolution sequences of the Shan 23 sub-member in wells A1-A4 at the eastern margin of Ordos Basin1238第 5 期梁岳立，等.轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义矿物成
49、分和有机质含量等。化学蚀变指数（CIA）作为气候替代指标被广泛用于古气候重建41-42。炎热潮湿气候沉积物的CIA一般在80100，温暖潮湿气候沉积物的CIA一般在7080，寒冷干旱气候沉积物的CIA一般在5070。FSQ1及FSQ2阶段所记录的CIA在78 84（图10b），整体指示温暖潮湿-炎热潮湿气候。沉积噪音模型（DYNOT）目前已被广泛用于重建海（湖）平面变化43，其值越小表明沉积噪音越低，海平面越高。基于405 kyr调谐的GR值时间序列恢复了山23亚段海平面变化，自下而上呈先上升后下降趋势（图10a）。FSQ1阶段CIA负偏移，气候逐渐转冷，且此时为太原晚期山西早期海水逐渐减退过
50、程，DYNOT值增大，海平面呈下降趋势，陆源沉积物供给量开始减弱，使该阶段沉积了一套硅质黏土质页岩；受气候变化与海平面影响，该时期有机质保存条件较差。FSQ2阶段CIA正偏移，气候偏暖，海平面持续上升并达到高值，陆源输入大量减少，并出现大量浮游生物；气候变暖及海平面的持续上升为有机质保存提供了有利的条件，使得该时期发育了一套高TOC的钙质硅质页岩。4.2轨道周期精准标定优质页岩层段分布轨道周期约束下的高精度层序界面构建对识别优势页岩储层段及甜点层有重要指导意义。轨道周期通过调制气候变化控制海平面升降，进而对页岩储层的发育产生重要影响。长偏心率周期通过调节0.4 Myr尺度海平面变化控制沉积环境
