微量元素分析在沉积环境识别中的应用--以鄂尔多斯盆地东部二叠系山西组为例

在对研究区191个泥质岩样品中Sr、Ba、Ga、Ru、B、K等微量元素含量测定的基础上,通过图解分析、统计分析等多种分析手段,找出它们与沉积环境之间的关系.并且在前人研究的基础之上,选定Sr/Ba,B、Ga、Rb三元素含量相对关系来判断鄂尔多斯盆地东部上古生界二叠系山西组的沉积环境.依据所获得的地球化学资料并结合地层古生物特征,证明了鄂尔多斯盆地山西组确有海相地层存在.     

鄂尔多斯盆地延安地区山西组沉积特征

采用等离子体质谱仪(ICP-MS)等分析方法,运用地球化学资料和沉积构造特征对鄂尔多斯盆地延安地区山西组沉积环境进行了分析.由泥岩样品的古盐度、w(B)/w(Ga)、w(Sr)/w(Ba)、w(V)/w(Ni)等比值以及B-Rb-Ga三端元图解分析得知,研究区山西期沉积水体以混合水为主,其中山2段受海水影响较大.沉积构...     

鄂尔多斯盆地东部山西组海相沉积环境分析

以地球化学指标为主,结合地层古生物和原生沉积构造等各方面的证据,进一步分析了鄂尔多斯盆地东部山西组的沉积环境。泥岩样品的地球化学特征表明,由于受潮汐和海侵作用的影响,整个山西期盆地东部的沉积水体以混合水为主,其中硼元素反映了基准面长期旋回的变化特征,而Sr/Ba则是超长期的变化指标;从沉积构造和海相化石分布特征可知,在山西早期中等强度的潮汐作用直接影响了研究区的东南部,对三角洲沉积进行改造,到了山西中晚期三角洲进积作用增强,潮汐作用范围逐渐退至研究区东南缘;此外,地层的分布特点和沉积相也说明在整个山西期盆地东部地层和晋西地层联片沉积且属于同一三角洲沉积体系,东部的水下隆起还不足以阻隔水体形成湖盆,所以鄂尔多斯盆地东部山西组是发育在浅海陆棚基础上的三角洲沉积。     

鄂尔多斯盆地榆林地区山西组泥岩封盖能力研究

油气在圈闭中富集成藏的过程中,盖层的封盖能力是重要的控藏因素之一.泥质岩盖层封盖质量的好坏主要反映在宏观展布面积、厚度和微观封闭能力的强弱两个方面.通过对泥岩岩性、成岩演化、厚度及其排替压力等参数来评价榆林地区山西组泥岩盖层封盖能力.研究结果显示,榆林地区山西组泥岩的封盖能力相对较好,并与山2段内产气井的分布显示较好的相关性,表明山西组泥岩对榆林气田的保存起到重要作用.     

鄂尔多斯盆地东南部延长组早期物源与沉积环境特征

物源分析是盆地分析和古地理分析的基础内容,对构造、沉积等各方面都具有指示意义,进而可以为识别沉积体系和油气储层展布提供帮助。对鄂尔多斯盆地东南部延长组早期地层的砂岩和泥岩样品进行了轻、重矿物分析、阴极发光测试、微量及稀土元素测试等,结果表明:延长组早期,研究区物源供给较稳定,分别来自盆地东北缘阴山古陆和南缘古秦岭,源岩主要是上地壳太古宙以后的长英质岩石地层,兼有少量沉积岩和太古宙古老地层岩石混入,当时研究区内处于弱氧化弱还原—氧化的淡水沉积环境,气候温暖湿润。     

鄂尔多斯盆地庆阳地区山西组流体包裹体特征分析

通过单偏光观察和显微冷热台测温观察等方法,对鄂尔多斯盆地庆阳地区山西组内流体包裹体进行系统分析研究,归纳流体包裹体岩相学、均一温度和冰点温度等特征,结合盆地埋藏史分析推测储层内烃类充注史。研究发现:鄂尔多斯盆地庆阳地区山西组内盐水包裹体均一温度范围为100℃~170℃,综合分析结果显示其内天然气运移成藏是一个漫长且连续的过程,并以早白垩世为天然气的主要充注期。     

鄂尔多斯盆地泾川地区三叠系延长组烃源岩特征及其沉积环境

泾川地区位于鄂尔多斯盆地西南缘,烃源岩发育情况尚不明确。通过野外地质调查和钻井岩心观察,结合烃源岩测试及元素地球化学资料,对长10—长7烃源岩进行评价,在环境分析的基础上研究影响烃源岩发育的主要因素。结果表明：研究区延长组烃源岩以长73泥页岩为最好,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1为主,TOC为 0.42%～29%;长10—长7泥岩有机质以Ⅱ2型为主,平均TOC含量低于 2%;Ro为 0.47%～1.08%,有机质基本已成熟。长10—长7烃源岩形成于温暖潮湿的环境,弱还原弱氧化的淡水介质条件,水深相对较浅。古生产力、沉积速率及水介质环境影响烃源岩发育。热水活动促进了古生物的繁盛,P、Cu含量及 P/Ti值越高,有机质 TOC含量越高。（La/Yb）N值越高,沉积速率越低,有机质越富集。Cu/Zn值越高,V/Cr值越高,Th/U值越低,水体还原性越好,有机质丰度越高。总之,热水活动提高了古生产力水平,相对较低的沉积速率有利于有机质的富集,还原性较强的水介质条件可使有机质得到良好的保存。陇县一带烃源岩因受陆源植物输入的影响,且形成环境不利,烃源岩品质相对较差。     

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区山西组山2 3亚段海陆过渡相页岩岩相与沉积环境变化

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区二叠系山西组山₂ 3亚段海陆过渡相页岩是未来非常规油气勘探的重点目标,通过野外露头观察、岩心描述、薄片鉴定,结合全岩衍射、特征微量元素测试等手段,划分出硅质页岩相、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4种页岩岩相类型。岩石学特征、地球化学指标表明,山₂ 3亚段继承了太原组沉积晚期地形平缓的陆表海格局,大规模海侵导致本区在山₂ 3沉积早期快速演化为海湾环境,沉积环境由氧化转为还原,水体盐度接近正常海水,有机质保存有利,形成了该亚段下部富有机质页岩相,其中钙质硅质(或硅质钙质)页岩相是相对优质的富有机质页岩岩相,具有高有机质含量、高脆性矿物含量、低黏土含量的特点,为页岩气开发有利层段。进入山₂ 3沉积晚期,区内逐渐演化为障壁岛沉积体系,在潟湖、滨岸沼泽环境中发育硅质黏土质页岩相、黏土质页岩相,虽多次受海侵影响,但海水影响程度总体上逐渐减弱,水体盐度呈降低趋势,沉积环境趋于氧化,有机质的保存条件变差,导致有机质含量总体偏低,同时脆性矿物含量偏少,不利于勘探开发。      

鄂尔多斯盆地西北部二叠系山西组古地理特征

本文以高分辨率层序地层学为理论基础,将山西组划分为6个中期旋回层序,并以此为编图单元编制了相应的砂体等厚图、地层等厚图及砂地比等值线图。基于基准面和可容空间的变化,分析了研究区古地理演化特征。研究表明,山₂³期至山₂¹期,沉积作用以进积-加积为主,发育较大规模三角洲,沉积砂体较厚;山₁³期至山₁¹期,沉积作用以进积-加积-退积为主,湖岸线向北推进,湖泊具有扩大的趋势;山₂期三角洲平原规模较三角洲前缘大,山1期三角洲前缘有缩小的趋势。     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组沉积环境模式

中奥陶统马家沟组是鄂尔多斯盆地的主要天然气储集层之一。奥陶纪由于西边贺兰裂谷和南面秦岭裂谷发生扩张裂离,在盆地西缘和南缘产生裂谷肩翘升,形成 L 形隆起带。在均衡补偿作用下,隆起带东侧伴生一西缓东陡不对称的(内)陆架盆地。研究建立的东西向穿越(内)陆架盆地中心的沉积模式表明:当高海平面时期,L形隆起带沉没于海平面之下,(内)陆架盆地海水环境正常,气候湿润,石灰岩沉积遍及整个盆地;包括隆起带上,仅(内)陆架盆地风暴浪基面之下中心位置有少量灰质白云岩和白云岩沉积。低海平面时期,气候干旱,L 形隆起带接近或有时出露海平面之上,(内)陆架盆地海水补给主要来自东方,(内)陆架盆地处于半局限和局限环境,盆地中心沉积了硬石膏岩和白云岩,盆缘硬石膏岩白云岩坪为白云岩沉积区。极低海平面时期,气候极为干旱,L 形隆起带成为剥蚀区,(内)陆架盆地仅能从东面获得少量已浓缩的海水补给,盆地海水中 CaSO_4和 NaC1高度浓缩,盆地中心沉积石盐岩,盆缘白云岩硬石膏岩坪则沉积硬石膏岩,夹石盐岩和白云岩。L 形隆起带以西毗邻贺兰海槽陡斜坡带,发育各类重力流碳酸盐岩沉积环境,海槽内沉积碳酸盐和硅质碎屑混积型浊积岩。L 形隆起带以南,即渭北隆起地区,整个马家沟期发育为末端变陡的缓坡沉积环境。     

鄂尔多斯盆地东部石盒子组盒8沉积环境的地球化学表征

采用Sr、Sr／Ba、Rb、Rb／K、K＋Na质量分数、K／Na、B／Ga、B元素法、V／Cr、Ni／Co、U／Th、V／（V＋Ni）、铈异常（Ce_anom）值、Fe^2＋／Fe^3＋、Cu／Zn、Sr／Cu、Fe／Mn、Mg／Ca、 Mg／Sr和Al₂O₃／MgO等微量元素和常量元素等地球化学方法对鄂尔多斯盆地东部盒8期沉积环境的古盐度、氧化还原态和古气候进行综合判断。结果表明：古盐度介于2.76‰～14.32‰之间,平均值为8.62‰,显示沉积水介质以淡水—微咸水为主;铈异常（Ce_anom）值主要集中在-0.05～0.1之间,整体表现为Ce富集,指示缺氧弱还原的古水体环境;Sr/Cu比值为1.66～9.41,平均值为4.60,环境为温湿气候。纵向上盒8_下古盐度高于盒8_上,盒8_下比盒8_上气候略微干旱。平面上研究区南部米脂榆79井—榆28井一带和研究区北部通岗浪沟—什汗水利一带古盐度较大,大于10‰,属半咸水—咸水沉积,相对应地这两个区块古气候比其它区块较为干旱,这一规律和沉积体系在研究区的分布高度吻合。分析认为：盒8期研究区湖岸线分布于南部米脂榆79井—榆28井一带,受湖水和干旱气候的影响,造成古盐度较高;北部通岗浪沟—什汗水利一带发育辫状河沉积,受干燥气候、蒸发环境的影响,古盐度增大。研究区微咸水—半咸水—咸水的沉积环境有利于绿泥石膜胶结发育,也有利于储层的发育。该认识对鄂尔多斯盆地盒8沉积环境研究起到一定的补充作用,同时也对该区盒8段天然气勘探具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地东北部山西组下段基准面旋回与聚煤作用

依据基准面旋回的原理,应用露头、钻井和测井资料,通过沉积相分析、基准面对比和密集数据控制的平面制图,研究了鄂尔多斯盆地东北部山西组下段煤层在基准面旋回中的位置、煤层在纵向和横向的变化和平面分布。结果表明:煤层的形成与基准面旋回和相分异作用有关,煤层形成于短期基准面上升的晚期。煤层的分布与河道呈互补关系。在远离河道的泥炭沼泽区,煤层厚度大,灰分低,所夹矸石层少。向河道方向,煤层分叉变薄,灰分高,向碎屑岩过渡。从山23到山21,厚煤层的分布总体上呈向北退却的趋势,反映了山西组下段构成一个中期基准面上升的过程。     

鄂尔多斯盆地中部二叠系山西组和下石盒子组构造沉降定量恢复及沉积响应

本文利用回剥技术,定量恢复鄂尔多斯盆地中部二叠系山西组和下石盒子组的构造沉降量,并探讨其沉积响应特征。结果表明,山西组的构造沉降量为30~95m,具有中部构造沉降大、向南北两侧减小的趋势,北部构造沉降较南部的大。主沉降中心位于研究区中部,次级沉降中心位于西北部,构造沉降速率为(6~20m)/Ma,具有与构造沉降量一致的分布特征;下石盒子组的构造沉降量为75~110m,总体继承了山西组的沉降中心。但中部的沉降中心向东迁移,范围也有所扩大,构造沉降速率为(9~14.5m)/Ma,其分布特征与构造沉降量一致。在研究区南、北和中部差异构造沉降的背景下,主要发育河流、三角洲和滨浅湖相沉积类型,北部的河流-三角洲沉积体系规模比南部的大,湖盆范围对应着中部的构造沉降中心。研究结果不仅深化了该地区构造沉降方面的认识,还为该时期沉积特征研究提供了重要手段。     

鄂尔多斯盆地西缘山西组沉积物源及源区大地构造属性分析

利用碎屑岩骨架组分、含量分布、古水流方向、砂岩岩石学特征、常量与微量元素及沉积构造特征等,对鄂尔多斯盆地西缘二叠纪山西组母岩类型、物源方向及大地构造属性进行了研究。砂岩岩石组分表明,物源主要以再旋回造山带为主,源区主要由花岗岩、浅变质岩及片麻岩类组成。砂岩百分含量图也表明,山西组沉积时的主物源区在盆地以北的阴山地区,南部仅为次物源区。古水流参数也证明物源方向为SSW。另外,沉积岩常量与微量元素分布特征显示,当时该区的大地构造环境为被动大陆边缘环境。因而可推知,二叠世山西组沉积时,鄂尔多斯盆地西缘的沉积以北方物源为主,且可能来自北部的阴山地区和西北方向的阿拉善地块。     

鄂尔多斯盆地南部二叠系山西组及下石盒子组盒8段沉积相

鄂尔多斯盆地南部指环县-延安-蒲县以南、西安以北地区，其山西组和下石盒子组盒8段是重要含气层。通过古水流方向、超稳定重矿物含量和长石含量分析以及古水系恢复，认为山西期和下石盒子期的鄂尔多斯盆地南部发育6个古水系，对应于6个长石含量分区和6个沉积相区。分别为石板沟-环县分区，平凉分区，淳化-耀县分区，韩城-澄城分区，大宁-Pu1井分区和华池-永宁分区。在此基础上重点分析了沉积相分布规律，认为山2期发育小型三角洲沉积，主要分布在西南部平凉、南部淳化-耀县和韩城-澄城一带； 山1期三角洲沉积分布范围比山2期明显扩大，北部延安-大宁发育三角洲前缘，湖泊相分布范围缩小。盒8期主要发育辫状河三角洲相，分布范围十分广泛，湖泊仅分布在镇原-环县-华池-正宁一带和大宁-Ji1井一线。实践证明有效地区分不同的古水系，有利于沉积相带展布规律的预测。     

鄂尔多斯盆地侏罗纪沉积体系及古地理演化

为进一步整体研究鄂尔多斯盆地侏罗纪沉积体系及古地理演化特征,笔者通过野外剖面实测、钻井资料分析并结合前人研究成果对盆地发育地层进行详细研究。研究结果表明鄂尔多斯盆地侏罗系发育有冲积扇、河流、三角洲、湖泊沉积体系。在古地理演化过程中,早侏罗世富县期沉积以填平补齐为特征,仅在河道及两侧发育河流相沉积,济源地区发育浅湖相沉积。中侏罗世延安期延10亚期开始河谷宽度扩大,高地进一步缩小,主要以河流相为主,济源湖面积有所增大,延9亚期是三角洲体系发育早期,也是最大湖侵期,盆地西部及北部仍为曲流河沉积,向南逐渐过渡到三角洲沉积,在志丹—延安—济源一带发育浅湖沉积;延8亚期局部构造抬升,三角洲平原进一步扩大,河流向湖泊进积;延7—延6亚期,盆地稳定填充,延4+5亚期湖泊面积缩小,延3、延2及延1亚期构造抬升,河流回春,盆地进入萎缩阶段。中侏罗世直罗期—安定期在盆地周缘发育冲积平原,内部主体为河流—三角洲—湖泊沉积。晚侏罗世芬芳河期仅在盆地西缘发育冲积扇沉积。