鄂尔多斯盆地南缘中晚三叠世物源演变及其地质意义*

针对鄂尔多斯盆地南缘中晚三叠世物源构成转化及盆山耦合机制不清的问题,选取了铜川地区金锁关剖面和周至柳叶河剖面的延长组砂岩为研究对象,运用岩石学、碎屑锆石U-Pb年代学、地球化学的方法,探讨鄂尔多斯盆地南部延长组的物源构成和变化,并探寻其构造耦合机制。结果表明,金锁关剖面上三叠统碎屑锆石可分为5个年龄段,分别是237-330 Ma、390-480 Ma、870-1230 Ma、1740-1980 Ma、2070-2732 Ma,中三叠统碎屑锆石共具有4个年龄段,分别是240-290 Ma、1760-1840 Ma、2250-2300 Ma、2350-2700 Ma;盆地南端柳叶河地区上三叠统碎屑锆石共具有5个年龄段,分别是244-310 Ma、360-600 Ma、800-1300 Ma、1700-2100 Ma和2450-2550 Ma。通过物源对比发现,中三叠世鄂尔多斯盆地南缘的物源来自于华北克拉通、兴蒙造山带和阿拉善地区,晚三叠世沉积砂体的物源来自华北克拉通、阿拉善、兴蒙造山带、西秦岭、北秦岭以及祁连造山带,且岩石学特征和源区构造背景的转变均支持这一认识。这种物源的转变,与中三叠世盆地南部秦岭造山带的活化以及盆地样式的转变有关。     

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组长9-长101物源分析

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组沉积早期是一个大型的内陆汇水盆地,厘定物源方向对于恢复沉积盆地岩相古地理具有重要意义.通过古水流方向及轻重矿物的组合特征及展布等分析,发现延长组长9-长101沉积期有4个物源方向,即东北、东、南和西北方向.其中东北、西北方向物源占明显优势,影响范围较大;东部、南部物源影响范围较小.纵向上,长101沉积期到长9沉积期,东部物源影响范围略有扩大,西部物源影响范围有所减小,南部物源从西南方向迁移至正南方向.     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组物源分析及热演化

本文以鄂尔多斯盆地南部旬邑地区上三叠统延长组为例系统研究了其物源区属性及热演化。采用碎屑锆石LA-ICP-MS定年的方法,通过分析砂岩样品中碎屑锆石U-Pb的年龄结构及组成,明确了其物源区属性。研究表明:长7碎屑锆石存在225～264 Ma、276～408 Ma、413～458 Ma、727～851 Ma、1249～1749 Ma和1868～2469 Ma 6个年龄区间,分别对应于印支期、海西期、加里东晚期、Rodinia超大陆裂解、晋宁运动早中期和古元古代的构造热事件,研究区物源复杂,主要来自于北秦岭西段、秦祁造山带、西秦岭、祁连造山带东段及天山—兴蒙造山带,阿拉善地块和盆地北部山区也可能为本区提供物源,古水流分析表明研究区的物源方向为近南部。通过磷灰石裂变径迹年龄分析及热史模拟,明确了研究区在100 Ma左右的早白垩世经历了重要的构造热事件,是油气藏形成的重要时期。自此以后,又经历了4次比较明显的热演化,100～43 Ma为缓慢抬升阶段,进入部分退火,冷却速率大概在0.44℃/Ma,43～36 Ma为一快速抬升阶段,冷却速率达到4.3℃/Ma,36～24 Ma为又一期的缓慢抬升,冷却速率在0.52℃/Ma左右,从24～17 Ma样品又经历了一次快速的抬升过程,冷却速率在1.5℃/Ma左右。研究区43 Ma以来的抬升剥蚀明显受到印度板块与亚欧板块碰撞的影响。     

鄂尔多斯盆地本溪组沉积物物源探讨及其构造意义

鄂尔多斯盆地在经历了古生代抬升剥蚀之后,在晚古生代晚期开始沉降并沉积了海陆过渡相本溪组碎屑岩。为阐明该套碎屑岩的物源体系特征,基于露头、岩芯、分析化验等多种分析测试手段,分析了本溪组砾岩分布、轻矿物碎屑组分、石英阴极发光、重矿物特征及碎屑锆石U-Pb年龄分布特征,识别了本溪组平面上不同物源体系,继而确定了不同物源体系的母岩类型及本溪组沉积时期盆地南部构造演化特征;研究表明本溪组沉积时期,鄂尔多斯盆地整体南北双向供源,其中北部物源供给相对较强,进一步划分为四个子物源体系,西北物源母岩主要为变质岩和少量火山岩,东北部地区母岩主要为酸性侵入岩,西南部地区物源主要为高级变质岩、部分岩浆岩和少量沉积岩,东南部地区主要为高级变质岩。同时在本溪组沉积时期,南部物源影响范围可达盆地中部地区,北秦岭陆块该时期已与华北板块南缘发生碰撞是南部物源体系重要组成部分。     

鄂尔多斯盆地北部晚古生代物源区分析及其地质意义

从构造演化、古地理变迁、源区母岩性质、陆源碎屑组分标型特征等方面对鄂尔多斯盆地北部晚古生代物源区进行研究发现：区域上的南北隆起、中部坳陷的古地理格局决定了晚古生代鄂尔多斯盆地北部物源主要来自于北缘的阴山古陆，二叠纪呈NNE向自北而南展布的河流三角洲及古流向，反映出陆源碎屑物质主要来自北部古陆，鄂尔多斯盆地内部及其北部的结晶基底以太古界和元古界地层为主，在盆地北部基岩分布及类型具有明显的分区特征并导致了东西部地区砂岩储集体岩性的差异，物源与有利储层的发育密切相关。     

鄂尔多斯盆地南部晚三叠世物源分析

本文通过对鄂尔多斯盆地南部的物源区大地构造性质、沉积格局及古水流等的综合分析,并结合砂岩组分,轻、重矿物及微量元素等资料,对盆地南部晚三叠世物源进行了深入分析,旨在阐明古物源与沉积体系的空间配置,确定物源的差异演化过程及发展趋势。研究表明,盆地南部晚三叠世沉积物源主要为太古生界深变质的结晶片岩、片麻岩及震旦亚界和古生界的浅海相碎屑岩及碳酸盐岩。在物源分异的影响下,不同的沉积体系分布区轻、重矿物组分特征明显不同。在镇原—泾川地区砂岩碎屑中石英含量相对较高,岩屑主要为沉积岩屑,向东南部铜川—耀县一带,长石含量逐渐增加,岩屑中火成岩和变质岩岩屑也增加。盆地南部重矿物主要为锆石、电气石及石榴石为主的组合,其分布受到了沉积水系的控制,形成了西南部的环县—庆阳—泾川一带、南部的长武—宁县一带、东南部的黄陵—铜川地区和东北部富县—延安一带的4个重矿物集中分布区,分别对应于不同的古水系及沉积物扩散区。在REE配分模式上,富县—延安地区延长组地球化学特征及配分模式曲线与盆地东北缘太古代及早元古代变质岩一致,二者有较大的亲缘关系;镇泾地区和盆地西南缘变质岩REE分配模式基本一致。     

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。     

鄂尔多斯盆地中—晚三叠世盆地原型及构造古地理响应

中—晚三叠世的鄂尔多斯盆地沉积了一套优质的砂岩储层,目前对该套砂岩的成因及其空间分布已经有了成熟的认识,然而在中—晚三叠世鄂尔多斯原型盆地的确切边界位置、盆内古地理演化的构造成因机制等问题上依然存在不少争议。本文通过对鄂尔多斯盆内及周缘57个露头及165口钻井的层序地层学与沉积学研究,厘定了鄂尔多斯盆地在中—晚三叠世的边界位置并在层序格架下开展了古地理演化研究,同时探讨了古地理演化的构造成因。研究表明:中—晚三叠世鄂尔多斯盆地的北部边界从内蒙古的达拉特旗向东延伸至山西大同,东部边界应在山西宁武—太原—太谷—永和—河南安阳—开封—登封一线附近,南部边界为北秦岭(NQT)与华北板块的缝合带(陕西西安—洛南—河南栾川—南召沿线以南),西南以六盘山的西部断层边缘为界,西北界位于贺兰山西部断层边缘带,西部边界延伸至河西走廊盆地的西部边界(甘肃马良沟附近)。在中—上三叠统延长组识别出4个沉积旋回(SQ1-SQ4),代表了从起始阶段(SQ1)到最大沉降阶段(SQ2和SQ3)再到后期关闭阶段(SQ4)的湖泊演化过程。中—晚三叠世鄂尔多斯盆地内呈现出北部/东北部的曲流河-三角洲沉积体系和南部/西南部冲积扇-辫状河-三角洲沉积体系汇聚的沉积格局,在空间上表现出明显的南北差异,在时间上呈现出沉积中心的东-西破坏分异的演化特征。这种古地貌差异和演化主要受控于秦岭—大别山造山带(QDOB)与兴安岭—蒙古造山带(XMOB)的不同构造演化过程。盆地南部的古地理演化主要受控于QDOB的活动,中—晚三叠世勉略洋闭合驱动的北秦岭造山带活化不仅导致盆地南部陡坡带的形成和盆地东南部古地貌的突变,也导致晚三叠世盆地西南部发育一个分隔内克拉通盆地及西南缘类前陆盆地的水下低隆。盆地西部的古地貌演化受控于多种构造机制,中三叠世现今六盘山地区发育一个南北向的低隆区,很可能是盆地东南部的强烈挤压下的远端效应;晚三叠世中期后该低隆区发生下沉,现今鄂尔多斯盆地与河西走廊地区连通,这很可能是由盆地西南方特提斯构造域挤压作用下的盆内挠曲沉降导致的。这些认识不仅是对盆山耦合理论的补充,也对鄂尔多斯盆地石油和天然气的后期勘探具有重要的现实意义。     

鄂尔多斯盆地东南缘三叠系延长组物源及沉积体系特征

通过采用区域地层对比、古流向测量、轻矿物、重矿物组合分布及沉积相分析等方法,分析鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源及其沉积体系特征,研究表明:吕梁隆起并非鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源,该区接受了晚三叠世沉积,是在延长期以后才隆起的,东南缘宜川-富县延长组古水流为东北至西南方向,轻重矿物组合特征与北部三角洲类似,总体从志靖—川口—富县地区沉积岩屑含量逐渐降低,不稳定矿物绿泥石等含量则从富县东北部—中部—西南部依次增多,证实鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源方向为东北方向,富县三角洲实为延安三角洲东北方向分支朵体,其为既发育台型前缘,又有坡型前缘的曲流河三角洲;台型三角洲前缘主要发育截削式、完整式水下分流河道砂体,坡型前缘主要发育复合式、叠加式河口坝砂体,优质储层主要有截削型分流河道、复合式河口坝。     

鄂尔多斯盆地晚三叠世早期物源分析

通过对鄂尔多斯盆地晚三叠世早期古水流方向及沉积物扩散方向、轻重矿物组合特征及稀土元素地球化学特征等的分析,发现延长组沉积早期古水流方向明显具有从湖盆四周向中心汇聚的特征,并可从轻重矿物组合上可以划分出5个物源方向,即东北、东、南、西南和西北方向,其中东北、西南和西北物源是主要物源方向.以东北方向物源明显占优势,南物源影响范围较小为特征.延长组早期沉积的母岩主要为太古宙的复杂变质岩系及下元古界的变火山一沉积岩系.其中,盆地东北部物源来自古阴山及大青山提供的稳定物源,因此三角洲沉积大面积发育;西南物源主要来自秦祁褶皱造山带的早古生界片麻岩、花岗岩类,以距离源区近,沉积物粒度明显比东北物源区粗为特征.     

鄂尔多斯盆地南缘长10-长8段物源及源区构造背景研究

中晚三叠世鄂尔多斯盆地周缘各地块处于不同的构造演化阶段,盆内延长组沉积的物质来源一直是研究的热点和难点,尤其是盆地南缘的物源构成一直存在诸多争议。通过砂岩碎屑组分统计以及地球化学分析方法,结合研究区和周缘古陆的稀土元素特征,开展了鄂尔多斯盆地南缘长10-长8段的物源和源区构造背景研究,结果表明:研究层段具有中-近源的沉积特点,形成于弱氧化的浅水环境;长10-长8段的主体物质形成于岩浆岛弧背景,南缘西部地区的长8段存在再旋回造山带型物质;盆地南缘中东部的长10-长8段源区为阿拉善古陆和阴山古陆,西部地区长10-长9段碎屑物质主要来自于阿拉善古陆,在长8段则混入了祁连-秦岭地区的碎屑物质。这种多源区、多变化的物质组成与中三叠世盆地周缘造山活动密切相关,指示该区为源-汇体系研究的良好实例。这些认识有助于进行原盆沉积环境的恢复和有利储集砂体的预测,为研究区下一步油气勘探部署提供沉积理论依据。     

鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组碎屑锆石U-Pb定年及其物源意义

由于构造位置的特殊性和勘探开发工作的局限性,鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组6段的物源分析一直存在较大的分歧。本文选取鄂尔多斯盆地西南部里78井、庄33井、演40井以及汭水河地区上三叠统长6段砂岩为研究对象,运用LA-ICP-MS U-Pb方法对样品中的碎屑锆石进行了年代学研究。结果表明,4个样品都存在250~350 Ma、400~660 Ma、920~1200 Ma、1750~1950 Ma和2200~2600 Ma 5个基本相近的年龄区间,与之对应的峰值年龄主要集中在284~330 Ma、430~460 Ma、950~1000 Ma、1850~1915 Ma以及2250~2450Ma。通过与邻区碎屑锆石年龄分布特征对比并结合重矿物资料,对研究区长6段物源的方向、母岩时代及岩性进行了系统全面的分析,认为研究区物源具有多方向、多时期、多岩石类型的特点,主要来自于盆地西南缘、南缘分布的北秦岭西段、北祁连东段及西秦岭的加里东期岩浆岩、晋宁期岩体和位于盆地东北部的古元古代孔兹岩系,盆地西北缘阿拉善地块的华力西期岩浆岩、鄂尔多斯地块东南部的变质基底也提供了部分物源。这一研究结果将有助于进行原盆沉积环境的恢复和指导下一步油气勘探的部署。     

鄂尔多斯盆地南部延长组长6时期物源状况分析

为查明鄂尔多斯盆地南部延长组沉积体系的分布格局等问题, 通过常规矿物成分分析、重矿物特征、岩屑特征、地球化学特征和地震剖面等研究方法,对鄂尔多斯盆地南部的物源及源区母岩性质等进行了系统研究。结果表明,盆地南部地区主要受到3大物源主要控制,可进一步再划分出5个次级物源,即东北、北部、西部、西南、南部。古物源与沉积体系具有良好的空间配置关系,决定了盆地长6时期的沉积体系分布格局。沉积物源的研究将有助于油气勘探的部署。     

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。     

鄂尔多斯盆地西北缘晚三叠世早期物源组成

利用碎屑锆石LA?ICP?MS U?Pb测年方法,对鄂尔多斯盆地西缘北部贺兰山炭井沟、插旗沟和中部磁窑堡3个地区晚三叠世早期的物源进行分析。结果表明:研究区部分碎屑锆石阴极发光（CL）图像具有环带结构,大部分锆石Th/U值大于0.4,极少部分小于0.1,表明锆石来源以岩浆为主,变质为次。3个地区锆石年龄分布均有三组年龄峰值:古元古代早期—新太古代（2 204.3~2 610.1 Ma）、古元古代（1 667~2 171.8 Ma）和晚古生代（245.1~322.6 Ma）,这3组年龄分别与新太古代末华北克拉通化的基本完成、古元古代晚期华北克拉通三大陆块（阴山陆块、鄂尔多斯陆块和东部陆块）之间的相互碰撞拼合以及晚古生代古亚洲洋向华北板块俯冲而形成的构造岩浆事件相对应。结合锆石年龄对比和岩相古地理分析得知,鄂尔多斯盆地西北缘晚三叠世早期物源来自北部和西北部地区,主要为古元古代孔兹岩带和阿拉善地块的变质岩和岩浆岩,其次为华北板块西部基底的岩浆岩和阿拉善地块海西期的岩浆岩。     

鄂尔多斯盆地富县地区延长组物源体系分析

物源问题一度成为制约富县地区延长组油气勘探的焦点。作者充分利用了研究区的野外露头、钻孔资料和地震资料,系统分析了能够用于指示古物源方向的6种关键参数——实测古水流方向、砂体展布走向、极端暴露标志（煤）和覆水标志（油页岩）空间分布规律、重矿物组合分异特征、三角洲沉积体系前积结构（地震剖面）、鄂尔多斯盆地区域古构造—古地理特征等。综合研究表明,富县地区晚三叠世延长组的沉积物来自于盆地东北部,研究区不存在南部物源体系。     

鄂尔多斯盆地中西部延长组碎屑岩物源分析及储层特征

综合运用砂岩碎屑组分及岩屑分布特征、砂岩阴极发光特征、重矿物组合特征变化、古水流方向等物源分析,对鄂尔多斯盆地中西部长6油组进行物源分析,认为变质岩、酸性岩浆岩、浅海相碎屑岩及碳酸盐岩为研究区主要的母岩类型,东北、西南部是研究区的主要物源方向,西北、西和南部是为次要要的物源方向。物源是影响储层的重要因素,物源的不同造成研究区砂岩类型、填隙物组成及储层物性特征的差异。     

鄂尔多斯盆地中南部晚三叠世延长期区域构造环境转变的沉积响应

以大量砂岩碎屑矿物定量鉴定资料为基础,通过对砂岩碎屑组分特征及其变化的综合分析,系统剖析了鄂尔多斯盆地中南部延长组长10—长1层砂岩类型、骨架轻矿物、岩屑组分等在平、剖面上的分布规律和变化特点。研究揭示,盆地在延长组长8与长7层沉积期间,出现了明显的沉积变革事件。在砂岩类型、矿物组分及源区大地构造背景等方面,大致以华池—黄陵一线为界,长7期以来盆地西南与东北沉积区差异显著,开始出现与长7期之前明显不同的沉积分区。结合盆地发育的构造背景及其他沉积-构造事件等研究认为,延长期沉积变革事件与中晚三叠世华北与扬子克拉通拼接碰撞,秦岭洋最终闭合联系密切,是对秦岭全面碰撞造山和强烈隆升剥蚀事件的响应。本研究对进一步分析延长期盆地物源区构造属性的变化和盆内沉积体系划分、砂体展布、有利储层预测提供了科学依据,为中生代盆-山耦合关系、沉积建造与改造响应提供了新的证据和重要线索。     

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。     

鄂尔多斯盆地中西部延长组长6油层组物源分析

根据砂岩颗粒类型及特征、石英阴极发光、重矿物组合、砂体展布方向以及岩相古地理格局,对鄂尔多斯盆地中西部上三叠统延长组长6油组进行了物源分析。分析结果表明,酸性岩浆岩和中低级变质岩、浅海相碎屑岩及碳酸盐岩为研究区延长组主要的母岩类型,东北、西北、西部、西南和南部为5个主要的物源方向,且东北和西南影响范围最大;形成了东北安边三角洲沉积体系、西北盐定三角洲沉积体系、西部环县三角洲沉积体系、演武三角洲沉积体系、西南镇原辫状河三角洲沉积体系和南部固城-合水浊积扇沉积体系。