物源与沉积相对鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气优质储层的控制

利用LA-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年方法,建立了鄂尔多斯盆地北部上古生界下石盒子组盒8段与山西组山1段砂岩碎屑锆石的年龄谱系,结合砂岩重矿物分析、显微镜下碎屑矿物的定量统计与阴极发光鉴定,通过与源区地层同位素年代学的对比,分析了研究区上古生界天然气储层的物源区和母岩的时代、性质。在大量岩心观察与沉积相研究的基础上,通过镜下对砂岩薄片中碎屑矿物、填隙物、孔隙类型及其含量的观察与定量统计,结合砂岩图像粒度、孔隙度、渗透率、毛细管压力测试,研究了各砂岩类型及其骨架矿物与胶结物的特征、孔隙类型、储集物性及平面分布规律。讨论了源区母岩的性质、沉积相及空间展布、沉积作用与水动力条件等对形成天然气优质储层及储层储集性能演化的影响。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界碎屑锆石U-Pb年龄及其构造意义

通过对鄂尔多斯盆地西南部晚古生代山西组1段和下石盒子组8段碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结合周缘地层年龄结构和地质历史事件,进而追寻盆地沉积物物源,推断盆地与造山带的盆山耦合过程。研究表明105个岩浆成因的碎屑锆石可分为4个年龄组段:(1)260~340 Ma,占总数的21.9%,推断物源主要来自北秦岭和西秦岭构造带;(2)370~470 Ma,占总数的24.8%,反映物源主要来自北秦岭、西秦岭构造带和北祁连造山带;(3)1600~2000 Ma,占总数的32.4%,指示物源来自北秦岭造山带、北祁造山带和华北板块;(4)2300~2600 Ma,占总数的15.2%,物源分别来自华北板块基底结晶岩系、北祁连构造带、北秦岭构造带和西秦岭构造带。研究区总体上具有来自北秦岭造山带、西秦岭造山带、北祁连造山带、兴蒙造山带及华北板块基底五个物源区,其中兴蒙造山带、北秦岭造山带和北祁连造山带为主要物源区。古生代碎屑锆石年龄证实了鄂尔多斯盆地西南部奥陶纪被动大陆边缘形成,志留纪—泥盆纪转化为陆-陆碰撞造山带,石炭纪—二叠纪逐渐由造山带转化为沉积盆地。     

北秦岭柳叶河盆地上三叠统物源区及其与鄂尔多斯盆地的关系——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

对陕西省周至地区北秦岭晚古生代—中生代柳叶河盆地上三叠统石英砂岩进行单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。以岩浆锆石为主的77个测试点给出的年龄值形成7个年龄组:256~475Ma、1500~1680Ma、1750~2190Ma、2190~2310Ma、2400~2650Ma、2700~2800Ma和2850~2960Ma。其中最年轻的锆石年龄为256±4Ma,最老的锆石年龄是2954±25Ma。峰值年龄以1750~2190Ma古元古代年龄组为代表(占总测点的64%)。将柳叶河盆地上三叠统与石炭系碎屑锆石年龄结构进行对比,前者新元古代年龄结构缺失,表明晚古生代介于柳叶河与鄂尔多斯盆地间的北秦岭北部具新元古代年龄结构的古陆,晚三叠世相对沉降,成为盆地次要物源区。结合与周缘地体年龄结构对比,北秦岭南部二郎坪群、秦岭群、丹凤群、南缘的沉积楔形体刘岭群及北秦岭与加里东期活动陆缘沟-弧-盆体系相关的岩浆作用产物此时则成为盆地主要物源区。北秦岭内部北降南升。柳叶河盆地上三叠统碎屑锆石与鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组砂岩碎屑锆石较好的可对比性,以及柳叶河盆地北侧源区(北秦岭北部)的构造变动、化石等证据表明,柳叶河盆地与鄂尔多斯盆地在晚三叠世很有可能连通,柳叶河盆地可能代表鄂尔多斯盆地的南部边缘。     

北秦岭柳叶河盆地上三叠统物源区及其与鄂尔多斯盆地的关系——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄的证据

对陕西省周至地区北秦岭晚古生代—中生代柳叶河盆地上三叠统石英砂岩进行单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。以岩浆锆石为主的77个测试点给出的年龄值形成7个年龄组：256~475Ma、1500~1680Ma、1750~2190Ma、2190~2310Ma、2400~2650Ma、2700~2800Ma和2850~2960Ma。其中最年轻的锆石年龄为256±4Ma,最老的锆石年龄是2954±25Ma。峰值年龄以1750~2190Ma古元古代年龄组为代表 （占总测点的64%）。将柳叶河盆地上三叠统与石炭系碎屑锆石年龄结构进行对比,前者新元古代年龄结构缺失,表明晚古生代介于柳叶河与鄂尔多斯盆地间的北秦岭北部具新元古代年龄结构的古陆,晚三叠世相对沉降,成为盆地次要物源区。结合与周缘地体年龄结构对比,北秦岭南部二郎坪群、秦岭群、丹凤群、南缘的沉积楔形体刘岭群及北秦岭与加里东期活动陆缘沟-弧-盆体系相关的岩浆作用产物此时则成为盆地主要物源区。北秦岭内部北降南升。柳叶河盆地上三叠统碎屑锆石与鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组砂岩碎屑锆石较好的可对比性,以及柳叶河盆地北侧源区（北秦岭北部）的构造变动、化石等证据表明,柳叶河盆地与鄂尔多斯盆地在晚三叠世很有可能连通,柳叶河盆地可能代表鄂尔多斯盆地的南部边缘。     

莺歌海盆地黄流组二段碎屑锆石年龄与储层物源分析

莺歌海盆地位于昆嵩隆起和海南隆起之间的南海西北部海域,是发育在南海北部大陆架西区的新生代含油气盆地。黄流组二段作为优质的天然气储层,其物源特征一直是当前研究的重要课题。本文利用LA-ICP-MS定年技术对莺歌海盆地四个不同局部构造区的上中新统黄流组二段沉积岩中碎屑锆石进行了U-Pb同位素分析。结果显示,东方构造区(DF13)和海口构造区(HK29)年龄频谱相似,有40~34 Ma、154~139 Ma、245~241 Ma、416~394 Ma和2191~1772 Ma几个主要年龄峰或年龄区间,与区域上的几次构造事件密切相关。结合盆地周边区域地质特征,应用地震沉积学、重矿物和Sr-Nd同位素等资料,发现这两个构造区均以红河物源为主,但后者受盆地东侧海南隆起的物源影响较大。莲花构造区(L1X)年龄频谱相对简单,有247 Ma一个主要年龄峰,431 Ma、935 Ma和1851 Ma三个次要峰,缺少喜山期和燕山期锆石年龄,物源可能主要来自盆地西侧的昆嵩隆起;岭头构造区(LT11)有99 Ma和234 Ma两个主要年龄峰,157 Ma和939 Ma两个次要峰,其物源以海南隆起为主,同时有部分红河物源的加入。通过碎屑锆石年代学分析,对莺歌海盆地黄流组二段储层物源特征有了更清楚的认识,为今后莺歌海盆地天然气勘探提供重要的理论依据。     

物源与沉积相对鄂尔多斯盆地东南部上古生界砂体展布的控制

近几年鄂尔多斯盆地东南部上古生界陆续发现新的天然气区带,显示出巨大的勘探潜力,因此在盆地东南部上古生界进行物源、沉积相、砂体展布规律的研究具有重要价值。以钻测井、岩芯及周边露头资料为基础,通过露头剖面古流向测定、重矿物分析及相带分析的方法,确定了研究区二叠系的物源方向;分析了上古生界沉积相类型,揭示了骨架砂体平面展布特征。研究认为:山西组与石盒子组物源可分为北北东、北北西及南部三个方向;本溪组主要发育障壁岛—潟湖及潮坪沉积,海侵方向来自东部,由沉积相控制的本溪组障壁岛砂体呈北北东向展布;山2、山1、盒8段主体发育不同来源方向的三角洲前缘沉积,受物源方向及沉积相控制,以延安为中心区域主体属于汇水区,骨架砂体分别由四个向延安区域汇聚的北北西、北北东、南南东向及南部三角洲前缘水下分流河道朵体组成,在汇水区不同方向来源砂体在不同层段具有相互叠置特征;山2段南部物源砂体较发育,盒8段北部物源砂体较发育,反映研究区古构造从南高北低转换为北高南低,指示鄂尔多斯盆地在山西组与石盒子组之间发生了南北向构造反转。     

鄂尔多斯盆地乌审旗地区上古生界砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

通过LA-ICP-MS碎屑锆石的U-Pb测年和U、Th元素含量分析,结合邻区年龄数据和岩性特征,对鄂尔多斯盆地乌审旗地区上古生界山西组1段和下石盒子组8段砂岩进行了同位素定年物源示踪研究。研究揭示,盒8段和山1段源区母岩形成年龄属于太古代、古元古代、中元古代、晚古生代,分别与华北块体的形成、增生和克拉通化相关,是华北克拉通演化多阶段地质事件作用下的产物。沉积物源区主要为华北克拉通内部或盆地北缘,物源主要来自华北地台东部的早太古代基底古老变质岩系和新太古代的变质岩系、乌拉山和东部集宁地区的新太古代晚期的片麻状花岗岩、早元古代早期的古老的TTG片麻岩及麻粒岩和早元古代晚期的孔兹岩带,此外,阴山地块390～310 Ma岩浆岩也是重要物源之一。该项成果不仅查明了乌审旗地区上古生界山西组1段和下石盒子组8段碎屑锆石年龄与华北克拉通地质事件在时间上的对应关系,指明了年龄区间碎屑物质成分来源的归属性,而且对研究区可能存在的华北克拉通地质事件首次从岩性上提供了重要信息。     

鄂尔多斯盆地北部中生代中晚期地层碎屑锆石U-Pb定年与物源示踪

本文采用LA-ICP-MS碎屑锆石原位微区测年方法,对鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区中侏罗统直罗组和下白垩统志丹群进行了砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分布及其变化特征研究,统计和对比了前人对该区周缘岩体的同位素年代学结果,结合区域构造背景,系统地研究了盆地北部直罗组及志丹群地层物源及其演变。结果表明:(1)4个直罗组样品和2个志丹群样品锆石年龄总体呈现出270~280Ma、320~340Ma、1800~2000Ma、2300~2500Ma 4个峰值年龄段,在志丹群样品中出现有少量230~240Ma锆石年龄;(2)杭锦旗地区上述砂岩的物源主要来自阴山、大青山—乌拉山的片麻岩、麻粒岩、孔兹岩以及形成于海西期的中酸性侵入岩,同时也有狼山地区岩体、集宁地区孔兹岩的一部分贡献;(3)1800~2000Ma、2300~2500Ma峰值年龄均为华北克拉通基底构造热事件的反映,270~280Ma、320~340Ma两个峰值年龄可能记录了早石炭世—中二叠世古亚洲洋向华北板块北缘的两次快速俯冲事件;(4)下白垩统志丹群样品中出现的230~240Ma的锆石,指示晚侏罗世的燕山运动在盆地北缘引起的强烈逆冲推覆造山作用使得印支期侵入岩被抬升至地表并遭受剥蚀,从而为研究区地层进一步增加了来自蚀源区印支期侵入岩的物源;(5)与中侏罗统直罗组样品相比,下白垩统志丹群样品在2300~2500Ma峰值测点所占比例明显增加,这可能是由于早白垩世时期盆地北部沉积边界较中侏罗世相对扩展,使来自阴山的物源比例增加。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气优质储层形成机理探讨

鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏总体呈大面积、低丰度的特点,在这种背景上仍存在高产、储量丰度较大与气层分布稳定的富集区块,本文称为“甜点”。以0.5×10-3μm2渗透率为下限值的相对高渗储层是天然气富集与高产的关键因素。在岩心观察、包裹体分析以及大量钻井资料研究基础上     

鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组物源与沉积体系特征

以鄂尔多斯盆地西南缘延长组为例,通过对野外露头沉积特征、骨架颗粒、重矿物组合等分析,讨论了研究区物源与沉积体系特征。研究表明:早期沉积物源主要来自盆地西南方向,南部也有贡献。中、晚期沉积物源除来自西南方向和南部物源外,还受到来自盆地北东方向次要物源的影响。延长组长8之上与之下物源性质发生明显变化。延长组长8砂岩的岩屑以变质岩为主,少量沉积岩和火成岩;而延长组长6砂岩岩屑则以沉积岩为主,少量变质岩和火成岩,这表明长6沉积期盆地周缘、特别是盆地西缘抬升加剧,地层的剥蚀更强烈,致使大量较年轻的地层被剥蚀并加入源区母岩中。鄂尔多斯盆地延长期湖盆为北西—南东向展布,西南区主要发育辫状河和辫状河三角洲沉积体系,东北区主要发育曲流河三角洲沉积体系,在深湖区发育浊积扇沉积体系。     

鄂尔多斯盆地庆阳地区晚三叠世延长期长8沉积期物源与沉积体系研究*

通过野外露头古流向实测,结合砂岩骨架矿物、重矿物组合特征,利用碎屑岩地球化学方法,分析了鄂尔多斯盆地庆阳地区晚三叠世延长期长8沉积期的物源。结果显示,研究区长8沉积期古水流主要为SW→NE方向,次为NW→SE、SE→NW方向;重矿物特征具有明显的分区性。长8油层组的REE配分型式为“右倾型”,δEu值平均0.67;其微量元素协变图特征与盆地西南缘陇西古陆中的陇山群基本一致。推测庆阳地区长8油层组母岩主要来自盆地西南缘陇西古陆中上元古—古生界、祁连造山带花岗岩类和秦岭造山带奥陶系—二叠系,源区母岩主要为变质岩和火成岩。通过野外露头资料,结合最新钻探成果,认为长8沉积期研究区主要为扇三角洲沉积体系,发育扇三角洲前缘亚相和(半)深湖亚相浊积扇,而扇三角洲前缘水下分流河道的砂体带,构成了研究区油气聚集的有利相带。     

Provenance analysis of the Upper Miocene turbidite sand-bodies in deep-sea basin of northern South China Sea

The International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 367/368 reported massive Upper Miocene deep-sea turbidite in the northern South China Sea basin. The Upper Miocene turbidite sand-bodies at Site U1500 were examined with detrital zircon U-Pb dating to conduct the source-to-sink analysis. This study shows that the U-Pb age spectrums of Site U1500 sample are similar to those detrital zircons from the Miocene Qiongdongnan Basin and the Pearl River Mouth Basin. Multidimensional scaling (MDS) plot also shows that the turbidite sand-bodies at Site U1500 are closely related to the sediments in the Pearl River Mouth Basin and Qiongdongnan Basin. It is likely that the thick deep-sea turbidite succession in the deep-water basin of northern South China Sea was formed by a mixed provenance pattern during the late Miocene. On the one hand, terrigenous sediments from the west of the South China Sea were transported along the Central Canyon to the eastern South China Sea deep-sea basin in the form of turbidity current. On the other hand, terrigenous sediments were also transported from the Pearl River through the slope canyon system to the northern South China Sea in the form of gravity flow . Those mixed sediments from two different source areas have collectively deposited at the deep-sea basin and thus, give rise to turbidite sequence of hundred meters. Provenance analysis of the thick turbidites sand-bodies in the deep-sea basin is of great significance to the profound understanding of the tectonic evolution, filling processes, provenance evolution, and the palaeogeographic characteristics of the Cenozoic basins of the South China Sea.     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析*

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏

鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩具有广覆式生烃特征;储集层在宏观上受沉积相带的控制,微观上受同沉积火山物质的影响;油气成藏经历了从异常高压向异常低压的演化,异常高压控制着油气的初次运移方向。根据包裹体均一温度及成份分析,油气成藏过程主要经历了常温常压、异常高温高压、次异常高温次高压和常温低压4个阶段。在此基础上,根据岩性圈闭与烃源岩的关系,将上古生界的成藏组合划分为源储互层式、近源式和远源式3种组合类型。     

鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析

近几年鄂尔多斯盆地东南部上古生界陆续发现新的天然气区带,显示出巨大的勘探潜力,因此对盆地东南部二叠系物源的研究对于确定储集砂体展布规律具有重要价值。以钻测井、岩心及周边露头资料为基础,通过露头剖面古流向测定、重矿物分析、边缘相分析、相带分析的方法,确定了研究区二叠系的物源方向;研究认为鄂尔多斯盆地东南部二叠系山西组与石盒子组物源可分为北北东、北北西及南部三个方向,以延安为中心区域属于汇水区;山2段南部物源影响范围较大,影响到延安以北区域;盒8段北部物源范围较大,越过了延安,相应的南部物源范围后撤。     

鄂尔多斯盆地东缘保德地区上古生界层序地层与沉积相特征*

为了揭示鄂尔多斯盆地东缘层序地层与沉积相特征,以层序地层学和沉积学理论为指导,对鄂尔多斯盆地东缘保德扒楼沟剖面及周缘上古生界的层序与体系域界面类型、层序结构、沉积相类型及沉积演化进行研究。依据区域性不整合面、下切谷冲刷面、海侵方向转换面和区域性海退面等层序界面将研究区上古生界划分为7个三级层序,分别对应于本溪组、太原组2段、太原组1段、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。保德扒楼沟及周缘上古生界剖面发育16种岩石类型和8种岩石组合。区内上古生界发育障壁海岸相、碳酸盐岩台地相、辫状河相和曲流河相。SQ1-SQ3中低位体系域发育风化壳和潮道亚相,海侵体系域发育潮坪亚相和潟湖亚相,高位体系域发育碳酸盐岩台地相、潟湖亚相和潮坪亚相;SQ4-SQ7中低位体系域发育辫状河河床亚相,海侵体系域主要发育曲流河泛滥平原亚相,高位体系域主要发育多期曲流河河床亚相—堤岸亚相—泛滥平原亚相的演化序列。区内上古生界经历了由障壁海岸相和碳酸盐岩台地相向河流相的演化过程,沉积演化主要受物源供给、海平面变化和构造活动的控制。     

柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山系统

柴达木盆地北缘在早古生代形成了一条碰撞造山带，该造山带结构保存较完整，可分辨出深俯冲板片、火山岛弧带、蛇绿杂岩带、岛弧深成岩带等组成单元。其中，俯冲板块主要由中元古代鱼卡河岩群和中新元古代花岗片麻岩构成，在寒武纪末-奥陶纪可能全部或部分俯冲到岩石圈深部，发生了高压-超高压变质作用。火山岛弧主要由中基性火山岩、细碎屑岩等组成，成岩时代为晚寒武世-奥陶纪。蛇绿杂岩带由超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩和少量硅质岩组成，形成于弧后扩张脊构造背景，成岩时代为寒武纪-奥陶纪。岛弧深成岩成分变化较大，由闪长岩变化到花岗岩，成岩时代为奥陶纪。而造山带北侧的欧龙布鲁克微陆块则具有双层结构，由德令哈杂岩和达肯大坂岩群构成基底，盖层为全吉群。