鄂尔多斯盆地奥陶系平凉组深水沉积特征

奥陶系平凉组是鄂尔多斯盆地早古生代深水沉积最发育的地层,研究平凉组沉积体系类型和特征,不仅有助于深入理解平凉组沉积时期的古地理格局和构造特征,而且对于油气勘探也具有重要的价值。基于对盆地西南缘平凉组及其相同时代地层的野外调查和室内综合研究,从地层的空间分布、岩石类型、结构构造、沉积相、有机地化特征等方面,对鄂尔多斯盆地平凉组进行了系统研究。研究表明,平凉组发育深水原地沉积、牵引流沉积、重力流沉积、火山碎屑岩及震积岩,形成一套台地前缘斜坡和深水盆地沉积组合。结合构造背景和沉积组合,建立了平凉组的深水沉积模式：平凉组沉积初期水体较浅,等深流沉积不发育,以重力流沉积为主;到中晚期,随着水体的加深,重力流减弱,先存沉积普遍受到等深流的改造。平凉组的深水沉积同样也有利于油气成藏。综合考虑地层厚度、岩石类型、沉积相、有机质类型和含量及热演化程度,优选出了平凉组的有利油气勘探区,主要分布于乌海以南、石嘴山—贺兰以东、鄂托克前旗以西之间,呈南北向条带状展布,面积约1×10⁴ km²。勘探核心区位于贺兰以东、天环坳陷内的部分区域。     

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区奥陶系深水条纹条带状泥岩等深流成因分析*

沉积形成的条纹和条带状构造多包含化学沉积和机械沉积2个沉积过程,在探讨其沉积机制时往往受到制约。而桌子山地区中、上奥陶统克里摩里组和乌拉力克组发育良好的条纹条带状泥岩,为单一的机械沉积作用所致,是研究条纹条带构造形成过程中沉积流体作用机制的理想层位。本次研究以详细的野外观察为基础,结合室内岩石薄片鉴定和近年来关于细粒沉积水槽实验的研究成果,探讨深水等深流在形成条纹条带构造中的作用。克里摩里组上段多为条纹状泥岩组成,呈极细的连续或断续透镜状,垂向上表现为细—粗—细序列;乌拉力克组多为条带状泥岩,与砾屑石灰岩伴生,垂向上发育窄—宽—窄序列。其成因则与等深流引起的黏土絮凝波和底载荷运动相关。在弱等深流作用期,絮凝波发育并存在长的尾迹,在等深流改造底载荷进行再沉积的同时,黏土絮凝波发生垂直降落沉积,形成条纹状泥岩;在强等深流作用期,絮凝波不发育,底载荷连续加积形成条带状泥岩。克里摩里组条纹状泥岩与乌拉力克组条带状泥岩的差别可能与水深相关,前者水体较深,后者水体较浅。研究结果说明鄂尔多斯盆地西缘中、晚奥陶世的最大海侵发生在克里摩里组上段,这对研究该地区的构造性海侵和大地构造环境具有重要意义。     

甘肃平凉地区奥陶系平凉组重力流与等深流交互作用的沉积研究

以野外露头资料为基础,对甘肃平凉地区奥陶系平凉组重力流及等深流交互作用沉积进行了研究。研究表明,平凉组以砂屑灰岩及泥岩为主,局部见砾屑灰岩;典型岩相包括水平层理页岩相、块状层理砾屑灰岩相、块状层理砂屑灰岩相、粒序层理砂屑灰岩相及透镜状交错层理砂屑灰岩相等5种类型,相应地分别代表深水原地沉积、碎屑流沉积、浊流沉积和等深流沉积。等深流在从东向西大致平行斜坡的运动过程中,在西部由于秦岭—祁连海槽的限制作用,可能导致能量局部增强。平凉组从下至上,重力流沉积规模逐渐减小,等深流沉积逐渐增加。在相对海平面较低时期,重力流极为活跃,等深流作用较弱;在相对海平面上升时期,重力流能量则减弱,等深流作用逐渐显著。等深流可对早期重力流沉积进行搬运、改造、再沉积,进而形成等深流沉积;相反,早期等深流沉积可能会受到后期重力流沉积的侵蚀、破坏。     

陕西富平地区上奥陶统赵老峪组等深流沉积特征及影响因素*

陕西富平地区上奥陶统赵老峪组发育等深流沉积。以实测剖面、岩石光面、薄片资料以及地球化学资料为基础,结合前人研究成果,对赵老峪组等深积岩类型、层序以及等深流沉积发育的影响因素进行了分析。研究认为: (1)赵老峪组发育灰泥等深积岩和粉屑等深积岩2种类型,识别出由单一的灰泥等深积岩以及灰泥等深积岩与粉屑等深积岩组成的2种等深积岩层序;(2)等深流水团温度越低,盐度越高,则等深流强度越大;(3)等深流水团水温由高变低、再变高,盐度由低变高、再变低,可能造成了等深积岩层序由细变粗、再变细;(4)古水深变大、古气候变干热、古盐度变低有利于等深流和等深流沉积的发育。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合沉积模式*

碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地古生代重要的油气储集层。综合利用岩心、薄片和测井资料,在鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合识别出蒸发台地、开阔台地和局限台地沉积亚相类型,详细分析了不同沉积亚相特征,建立受海平面升降控制的大牛地气田马家沟组中下组合沉积模式。马一段至马三段沉积时期海平面较低,沉积了蒸发台地相,其中马一段和马三段的盐湖微相主要分布于东南部,膏湖微相分布于盐湖外围,而马二段海平面略有上升,随之沉积了覆盖全区的泥云坪微相和膏云坪微相;马四段形成于最大海泛期,沉积开阔台地相,自下而上依次形成覆盖全区、稳定分布的灰坪微相和云灰坪微相;马五段形成于海退—海侵—海退过程,主体沉积局限台地相,马五_7-10亚段的云坪微相覆盖全区,马五₆亚段自西北往东南发育大面积的泥云坪微相,马五₅亚段中部以灰坪微相为主,云坪微相围绕灰坪分散分布。     

鄂尔多斯盆地南缘奥陶系平凉组深水沉积特征及其与古环境关系--以陕西富平赵老峪地区为例

深水沉积及其与古地理的关系一直是沉积学领域研究的重点,也是薄弱环节之一。鄂尔多斯盆地南部富平赵老峪地区奥陶系平凉组深水沉积发育,岩性以泥晶灰岩及砾屑灰岩为主,局部可见泥灰岩、泥岩、硅岩及凝灰岩。沉积构造以流水波痕和小型交错层理为主,生物扰动极为发育。典型岩相有泥晶石灰岩夹硅岩和泥岩相、生物扰动泥晶灰岩相及块状层理灰岩相,分别代表斜坡原地沉积、等深流沉积及碎屑流沉积。三种沉积的δ13C-δ18O、Th-U、Ga-Cu、B-Cr、B-Ga、B-Sr、Ni/Co-U/Th、B/Ga-U/Th及87Sr/86Sr-Sr/Ba等地化指标差异明显。从下至上,斜坡原地沉积及碎屑流沉积规模逐渐减小,等深流沉积规模不断增加。另外,平凉组沉积时期,相对海平面整体上升,古盐度呈多个高-低旋回变化,古气候逐渐干燥,还原作用增强。其中,相对海平面升高,古盐度变化明显,湿润气候及较强还原作用有利于等深流沉积的发育;而相对海平面降低、干燥气候及构造运动有利于碎屑流沉积发育。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段沉积特征及其控储效应*

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段(简称“马四段”)是下古生界天然气风险勘探的重点层位。文中基于岩心、薄片观察,结合地层对比、沉积结构描述等,并运用岩石结构组分测井解释和井震结合古地貌恢复等手段,对鄂尔多斯盆地马四段沉积时期古地貌、沉积特征和储集层展布进行了详细分析。结果表明: (1)受控于沉积期隆坳相间的古地貌格局,马四段发育大量台地内丘滩微相,其易于发生准同生溶蚀和白云石化作用,是储集层发育的有利相带;(2)马四段储集层以(藻)砂屑白云岩和粉—细晶白云岩为主,储集空间主要为粒间孔、晶间孔、溶蚀孔等;(3)纵向上,储集层主要分布于马四₂亚段和马四₁亚段;平面上,马四段储集层主要分布于台地内低凸起带和台缘带;(4)储集层的发育受控于3个因素,其中古隆起部位发育的有效丘滩体是储集层形成的物质基础,高频层序控制的准同生溶蚀作用是储集层形成的关键,白云石化是储集层后期保存的重要因素。马四段沉积时期碳酸盐岩台地内隆坳相间的古地貌控制了丘滩相带和白云岩储集层的展布,这一新认识为鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探提供了有力支撑,也为碳酸盐岩台地沉积储集层的研究提供了新思路。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区上二叠统沉积特征*

基于野外地质露头观察、岩心描述、薄片鉴定和地球化学等分析测试资料的综合分析,对鄂尔多斯盆地及周缘地区上二叠统石千峰组沉积岩石类型、沉积构造、沉积相类型及沉积体系空间展布等方面开展研究。结果表明,石千峰组主要发育冲积平原、三角洲平原、三角洲前缘、浅湖和南部海陆过渡的潟湖、沙坝等沉积环境,石千峰期,古气候干燥炎热,沉积古地形相对平缓,物源供给充足,形成了一套紫红色、棕红色泥岩和浅灰色中粗粒长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石砂岩为主的地层。盆地北部三角洲规模大,以辫状河道发育沉积特征为主,砂体厚度大、横向分布稳定,而盆地南部三角洲规模相对较小。石千峰期,海水可能多次入侵盆地南部麟游—韩城—乡宁一带,发育海相夹层和沙坝沉积,一定程度上影响了南部的沉积环境和砂体展布。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区下二叠统沉积特征*

通过大量的野外剖面观察和盆地内钻井岩心的详细描述,综合测井资料,从岩石类型、结构、沉积构造、古生物化石及测井曲线响应特征等方面对鄂尔多斯盆地及周缘地区下二叠统太原组和山西组沉积相特征进行了全面分析研究。结果表明,太原组主要发育陆棚、海岸、冲积扇和三角洲等沉积相,海岸沉积相包括障壁岛、潟湖和潮坪沉积,三角洲沉积相可划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲沉积。山西组主要发育冲积扇、河流、曲流河三角洲、湖泊和海岸沉积相,其中河流沉积相包括辫状河和曲流河沉积,曲流河三角洲沉积相可划分为曲流河三角洲平原、曲流河三角洲前缘和前三角洲沉积,而湖泊沉积相以浅湖沉积为主,海岸沉积主要为潟湖沉积。太原期,海相沉积占主导,主要分布于银川—榆林北部一线以南广大地区,并且从东西两侧至中部地区由浅海陆棚沉积和滨浅海过渡为潟湖沉积和潮坪沉积,其间发育障壁岛。盆地西北缘发育冲积扇和扇三角洲沉积,北部广大地区以三角洲沉积为主,自北向南依次为三角洲平原和三角洲前缘沉积。山西期,海水从盆地东南部退却,整体演变为海陆过渡相沉积,盆地北部乌达—杭锦旗—鄂尔多斯一线发育冲积扇沉积,向南至靖边一带依次发育辫状河和曲流河沉积,靖边以南至延安以北地区以三角洲平原沉积为主,向南至同心—庆阳一线发育三角洲前缘沉积,盆地南部彭阳—泾阳地区主要为浅湖沉积,再向南发育物源来自南部的三角洲沉积,在东南部武乡—义马一带为潟湖沉积。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区上石炭统沉积特征*

鄂尔多斯盆地及周缘地区上石炭统本溪组(羊虎沟组)沉积特征对于预测其砂体展布、油气勘探具有重要意义。在野外地质考察、岩心观察和薄片研究的基础上,对本溪组(羊虎沟组)进行了岩石学特征、沉积相类型和空间展布规律等方面的研究。本溪组(羊虎沟组)岩石类型主要为灰白色中—粗砂岩和深灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,夹多层煤、灰岩和泥灰岩;主要发育浅海陆棚、障壁岛、潮坪、潟湖和扇三角洲沉积。鄂尔多斯盆地中央古隆起西部主要发育扇三角洲、障壁岛和潟湖沉积相,东部主要发育扇三角洲、潟湖、障壁岛和浅海陆棚沉积相,中间过渡带主要为潮坪沉积。自北向南依次发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘、潮坪、潟湖和浅海陆棚等沉积。总体上来讲,本溪组(羊虎沟组)为一套海陆交互相沉积建造,具有东、西分异的沉积格局。     

鄂尔多斯盆地南缘岐山剖面中奥陶统平凉组沉积环境分析

鄂尔多斯盆地南缘岐山剖面平凉组以碎屑岩和碳酸盐岩混积为特征,根据岩性特征可将平凉组分为七段。其中碎屑岩约占80%,主要分布在平一、三、五、七段;碳酸盐岩约占20%,主要分布在平二、四、六段。研究表明,岐山剖面平凉组属于大陆斜坡环境,是一套多旋回沉积,其中一-二段、三-四段、五-六段分别构成一个海进海退旋回,属于上斜坡-下斜坡交互沉积环境,第七段单独构成一个海进旋回。至唐陵组初期,海水开始退去。     

鄂尔多斯盆地南部岐山地区上奥陶统平凉组深水沉积特征及古地理分析

岐山地区上奥陶统平凉组是一套颜色较深的泥岩、粉砂岩、泥质灰岩,夹有薄层斑脱岩的沉积岩系,与上覆和下伏地层在岩石类型、沉积环境和形成的构造背景方面都有明显的差别。研究平凉组的沉积特征,分析其形成环境和构造背景,对于揭示鄂尔多斯盆地晚奥陶世的古地理、古气候、古构造都具有重要的理论意义。通过剖面测制和镜下鉴定,对平凉组的地层学、岩石学和沉积相进行了精细研究。结果表明,平凉组按照岩石组合学特征可以分为3个旋回。第一旋回以泥岩和砂岩为主,灰岩相对较少,沉积作用以浊流沉积和砂质等深流、泥质等深流沉积为主;第二旋回泥岩和灰岩所占比例大致相等,沉积作用为泥质等深流和灰质等深流沉积;第三旋回以砂泥岩为主,少量灰岩,属于砂质等深流为主,少量灰质等深流,浊流沉积不发育。平凉组沉积作用及沉积特征表明,晚奥陶世,华北陆块南缘发生大规模裂陷,结束陆表海沉积,盆地的南部边缘形成大陆斜坡。     

鄂尔多斯盆地西南缘上奥陶统平凉组碎屑岩锆石U-Pb年龄及物源分析

运用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析方法,探讨分析了鄂尔多斯地块西南缘奥陶系平凉组沉积期的物源环境。结果表明:①平凉组凝灰质砂岩中的碎屑锆石U-Pb年龄大致包含3组:第一组为早古生代的407~477Ma,峰值为454Ma,占总体的72.5%;第二组为中—新元古代的588~1548Ma,峰值为962Ma,占总体的22.5%;第三组为古元古代的1612~2496Ma,占总体的5%。②集中在407~477Ma年龄组分指示其物源主要来自于祁连—北秦岭岛弧杂岩带,588~1548Ma和1612~2496Ma的年龄组分反映的物源主要来自于北秦岭造山带,祁连造山带和华北板块基底。③锆石年龄谱综合分析,平凉组碎屑沉积物质来源复杂,具有明显的多源性,指示晚奥陶世平凉期的沉积环境应属于祁连—北秦岭岛弧杂岩带与鄂尔多斯地块西南缘之间的局限残留边缘海盆地。     

鄂尔多斯盆地西南缘上奥陶统平凉组砂岩微量元素特征及构造背景: 以陇县段家峡剖面为例*

由于缺乏可靠的沉积物源数据,晚奥陶世鄂尔多斯盆地西南缘的构造背景及其物质来源没有定论,为此选择陕西陇县段家峡剖面上奥陶统平凉组砂岩展开系统研究。综合分析实测剖面、镜下薄片以及微量元素等资料,取得如下认识: (1)薄片分析显示砂岩分选较好但磨圆较差,颗粒以石英占主导,岩屑成分主要是多晶石英和碳酸盐砂屑,杂基含量极少,这说明浊积砂岩经历了明显的深水牵引流的改造;(2)稀土元素配分模式表明砂岩轻稀土元素富集、重稀土元素亏损,并且Eu存在负异常,表明物源主要来自上地壳中酸性岩;(3)物源判别图解显示平凉组砂岩为沉积岩与中酸性岩的混合;(4)构造背景判别图解表明物源可能与大陆岛弧和被动大陆边缘相关。结合北祁连洋和北秦岭洋俯冲的地质背景,综合前人研究成果,认为陇县地区平凉组砂岩的物源很可能主要来自北祁连—北秦岭岛弧。晚奥陶世平凉期研究区位于弧后盆地位置,具有典型的沟—弧—盆结构,此时华北板块西南缘已经完成了由被动大陆边缘向活动大陆边缘的转换。该成果可为研究奥陶纪鄂尔多斯盆地南缘的构造演化提供依据。     

Geochemical characteristics of trace elements and tectonic setting of sandstones from the Upper Ordovician Pingliang Formation,southwestern margin of Ordos Basin: A case study of the Duanjiaxia profile,Longxian County

Due to the lack of reliable sedimentary provenance data,the geological setting and its provenance of the southwestern margin of Ordos Basin in Late Ordovician is uncertain. In this paper,the sandstone of Upper Ordovician Pingliang Formation in Duanjiaxia profile of Longxian area is selected for a systematic study. Using the methods including the comprehensive analysis on the measured geological profile,analysis of microscopic thin section and trace elements,the following results are obtained: (1)the thin section analysis shows that the sandstone is well sorted but poorly rounded. Clastic grains are dominated by quartz,while the rock fragments are mainly composed of polycrystalline quartz,carbonate sand debris,and a little matrix,which means that the turbidite sandstone has been reworked by obvious traction of deep-water;(2)Rare Earth Element(REE)distribution model shows that the sandstone is rich in LREE and is short of HREE and has the negative Eu-anomaly,indicating that the provenance may derive from the intermediate and acid rock in the upper crust;(3)the provenance discrimination diagrams show that the sandstone of the Pingliang Formation is a mixture of sedimentary rock and granite,while the magmatic component is dominated by intermediate and acid rock;(4)Geochemical data of the sandstone suggests that the geological setting significantly belong to continental island arc and passive continental settings. The study area in Longxian during the Late Ordovician period was located in the back arc basin. At that time,the southwestern margin of the North China Craton with the full trench-arc-basin system was changed from the passive continental margin into the active continental margin.     

鄂尔多斯盆地西南缘上奥陶统平凉组岩石特征及沉积环境

为研究鄂尔多斯盆地西南缘上奥陶统平凉组岩石特征及沉积环境,基于沉积学相关理论和方法,根据野外露头、古生物及粒度分析等资料,对研究区岩石特征、沉积相及主控因素开展了研究。结果表明：①研究区平凉组可划分3种岩相和2种岩相组合。②通过综合研究岩性、古生物、沉积构造及粒度参数等资料,确定平凉组沉积环境为深水斜坡。③沉积相为海底扇,在此基础上可划分为中扇和下扇2个亚相,近端朵叶和远端朵叶2个微相。④海底扇的主控因素为相对海平面升降、构造运动和物源供给。     

桌子山地区中奥陶统克里摩里组深水等深流沉积模式

等深流沉积是深水环境中牵引流沉积的重要类型之一。虽然研究程度相对较高,但主要以深海测量和大洋钻探为平 台对现代海洋中的等深流进行研究,特别是大洋钻探339航次的执行,将等深流沉积研究推向一个新的阶段（等深岩丘结 构剖析）,而对地层记录中的等深流沉积研究却非常薄弱,从而也制约了对等深流沉积的研究,特别是等深流沉积模式的建 立。鄂尔多斯盆地西缘北部桌子山地区中奥陶统达瑞威尔阶克里摩里组广泛发育等深流沉积,此次在详细的野外观察基础 上,对内蒙古乌海市海南区石峡谷剖面进行沉积学研究,该剖面克里摩里组从下到上可分为三段：下段以薄－中层叠置石 灰岩为特征、中段以石灰岩－泥岩岩组与泥岩互层为特征,上段以条纹状泥岩为特征。三段沉积分别代表了深水环境下等 深流水道沉积、天然堤沉积和深水盆地平原区极弱等深流沉积,在垂向上组成了一个完整的等深流水下水道－天然堤沉积 体系。     

鄂尔多斯盆地西南缘奥陶纪火山活动记录:来自陕甘地区平凉组钾质斑脱岩地球化学和锆石年代学的信息

鄂尔多斯盆地西南缘多个奥陶系剖面中出露多层粘土岩。研究表明,这些粘土岩层多为钾质斑脱岩,是火山喷发的凝灰质物质在海相环境下沉积、蚀变的产物,其研究对鄂尔多斯盆地奥陶系年代地层格架的重新厘定和周缘火山-岩浆活动事件的确定具有重要意义。本文报道了鄂尔多斯盆地西南缘陕西泾阳西陵沟剖面和甘肃平凉银洞官庄剖面奥陶系平凉组钾质斑脱岩的地球化学特征和锆石U-Pb年龄。主量元素表明其源岩为中酸性岩浆,且所有样品K2O含量大于Na2O含量,显示了富钾质特征;Nb-Zr图解中样品大多落在高钾、亚碱性岩浆范围内。利用在风化过程中不活动元素对钾质斑脱岩的原岩进行了恢复,结果表明其原始岩浆为高钾亚碱性流纹英安岩和粗面安山岩。微量元素特征显示多数样品具有典型的岛弧火山岩的特征。分别对上述二个剖面的4个和2个钾质斑脱岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了变化于449±3Ma~457±3Ma范围的6组谐和年龄,据此将平凉组的沉积时代厘定为晚奥陶世桑比期-凯迪期(Sandbian-Katian)。根据钾质斑脱岩区域分布判断其源于南部北秦岭地区或/和西南部北祁连地区的火山喷发。     

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系拉什仲组复合水道沉积特征及演化

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系拉什仲组发育一套砂泥互层的深水重力流沉积,其下部重力流复合水道发育。综合野外实测、薄片和粒度分析等,探讨复合水道沉积特征、形成过程及主控因素,最终建立其沉积模式。结果表明：(1)研究区发育5种岩相和3种岩相组合,即块状层理砾屑灰岩相(Cm)、粒序层理细—粉砂岩相(Sg)、平行层理砂岩相(Sp)、交错层理粉砂岩相(Sc)、水平层理(泥)页岩相(Sh),分别代表碎屑流沉积(Cm)、浊流沉积(Sg, Sp, Sc)及深水原地沉积(Sh);(2)根据复合水道内部单一水道形态、岩相组合及粒度等将复合水道分为4个期次,反映重力流能量由强到弱的变化过程;(3)复合水道多期次发育与相对海平面升降、沉积物供给、构造运动和重力流规模及能量变化密切相关;(4)重力流沉积为斜坡—盆地环境中复合水道沉积模式。该研究可补充对研究区重力流水道认识,为油气勘探提供借鉴。