鄂尔多斯盆地直罗-安定组沉积期原始边界恢复

内容提要：有关中生代鄂尔多斯盆地各时期原始沉积面貌的探讨,长期以来深受关注但认识和研究程度不一,其中对于直罗-安定组沉积期的研究尤为薄弱。本文针对鄂尔多斯克拉通内大型坳陷型盆地的属性及其演化－改造特点,从今盆地及邻区残存沉积建造、现今构造格局两方面实际出发,在大量野外露头观测、钻井与测井资料分析及实验测试基础上,通过系统的地层划分与对比、沉积相分析、物源综合分析和对周邻构造单元形成演化史的分析,认为直罗-安定组沉积期盆地的原始沉积边界大致为：东在今太行山脉以西;北在今河套盆地一带;西北部边界在狼山-巴彦浩特盆地-科学山一带;西南部边界在今六盘山西缘;南部边界在今渭河盆地一带。自盆地周缘向湖盆中心有大致7个方向的物源供给,沉积中心位于原始盆地中心偏南。该期盆地的演化记录了华北克拉通西部由印支期的南北分异向燕山期东西分异的转变过程与时限。该研究对于构建完整的中生代鄂尔多斯盆地演化时空坐标和铀矿、石油等能源矿产勘探评价具有理论和实际意义。     

鄂尔多斯盆地侏罗系直罗组砂岩发育特征

根据岩性旋回结构,在全盆地范围将直罗组划分为上、下两段。分段制图表明,直罗组上、下段地层厚度展布规律与全组厚度展布规律基本一致,均表现为西厚东薄;上段地层较下段厚。下段砂岩层数少、单层厚度大;而上段砂岩以层多、层薄为特点。直罗组砂岩总体成熟度较低,区域制图和碎屑组分等反映周缘存在多个源区。砂岩粒度分布表现为河道和分流河道等沉积特征。直罗组砂岩发育多种反映陆上河流沉积环境的层面和层理构造。综合分析认为,在今残留盆地范围内,直罗组下段以辫状河、曲流河沉积为主,东北部可见三角洲平原沉积。上段以辫状河、曲流河、三角洲和湖泊沉积为主。直罗组下段辫状河道砂岩具有良好的渗透性、连通性和成层性,是砂岩型铀矿和石油的良好储层。
     

鄂尔多斯盆地北部环河组与直罗组物质组分及地球化学特征差异研究

正近年来,利用砂岩/泥岩岩石地球化学在判别岩石形成时的大地构造背景、盆地物源及物源区构造背景等方面取得了许多显著成果,为认识盆地及源区的性质与演化提供了新的视角。碎屑沉积物地球化学组成特征可以有效地揭示其物源区类型、风化条件和构造背景(Taylor and McClennan,1985;Mclennan and Taylor,1991;刘朱睿鸷等,2020;     

鄂尔多斯盆地直罗组地层岩性测井响应特征

为了准确划分直罗组地层岩性、识别地层及解译矿层,通过综合分析鄂尔多斯盆地4个主要铀矿集区侏罗系直罗组地层的定量伽马、自然电位、三侧向电阻率、密度4条测井曲线参数,采用归类统计和测井曲线形态分析,结果显示不同地区直罗组的伽马照射量率数值差异不大,东南缘地区电阻率值明显高于其他地区,密度值变化呈现\     

鄂尔多斯盆地西北部早-中侏罗世延安期沉积边界恢复

从鄂尔多斯盆地西北部及其邻区残存的沉积建造、现今构造格局出发,在大量野外露头观测、钻井资料分析和实验测试的基础上,通过对该盆地西北部(贺兰山、桌子山和狼山地区)残留延安期及对应地层进行地层对比、边缘相分析、区域构造演化和构造环境分析,指出贺兰山及其东侧的银川盆地,在早-中侏罗世延安期属相对稳定的沉积环境,为鄂尔多斯盆地的一部分;狼山地区的对应地层与鄂尔多斯盆地西北部属于不同的沉积环境;认为早-中侏罗世延安期盆地西北缘边界大致在贺兰山西缘断裂至桌子山一线。     

鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩型铀矿床常量元素指示意义探讨

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿与古层间氧化带具有密切的联系。文章通过对直罗组不同蚀变分带砂岩的常量元素含量的统计与分析,揭示了各常量元素的变化规律。其中,Si、Al、Fe、Ca的活动性较为强烈;Na、Mg、K的活动性相对较弱;Mn、Ti、P则比较稳定。通过研究,认为成岩作用、水-岩作用、油气二次还原作用、铀成矿作用以及环境的变化是常量元素含量变化的主要影响因素。     

鄂尔多斯盆地北部巴音青格利-苏台庙地区中侏罗统直罗组下段沉积特征及其铀成矿意义

鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组下段是砂岩型铀矿的主要赋矿层位,含矿层砂体的成因类型、几何形态和物性特征约束着砂岩型铀矿矿体的规模和空间分布。前人对盆地北东部赋矿砂体的成因、三维几何形态、沉积成岩作用控制下的砂体物性特征等作了深入细致的研究,有效支撑了北东部砂岩型铀矿的高效勘探。可是陆相沉积具有相变快、地区沉积差异显著的特征,盆地北部西侧的巴音青格利-苏台庙地区J2z1的沉积环境、砂体成因和空间展布尚不明确。为了扩大找矿空间,文章基于35 口钻井5300 m 直罗组下段的岩心、测井资料,在盆地北部西侧外围地区开展了钻孔岩心观察、镜下鉴定、单井分析、连井剖面分析以及含砂率等值线分析工作。研究认为：（1） 巴音青格利-苏台庙地区直罗组下段的砂岩类型主要为中-粗粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩;（2） 研究区内主要发育三角洲平原亚相,可进一步细分为分支河道、决口扇、分流间湾以及沼泽和泥沼微相;（3） 从含矿建造、铀源特征以及构造特征分析认为研究区东部成矿潜力较大,有必要 进一步开展勘查工作。上述认识为西部外围地区的砂岩型铀矿勘探提供了地质支撑。     

鄂尔多斯盆地延长组的湖泊风暴沉积

首交 述了鄂尔多斯盆地中部三叠世晚期延长组长二段湖泊相风暴岩的沉积特征,建立了本区确泊风暴沉积体系模式,并探讨了三叠世未期风暴岩发育的构造与气候背景及共分布规律,重新确定了长二段沉积期的湖泊边界和古地理格局。同时指出风典岩发育区是良好岩性或一岩性圈闭区。     

鄂尔多斯盆地北部侏罗系直罗组沉积特征与演化*

鄂尔多斯盆地东北部发现的多个砂岩型铀矿床均赋存于侏罗系直罗组下段砂岩中。前人对已知铀矿床分布区直罗组的沉积学研究程度相对较高,但对盆地北部直罗组大区域沉积体系展布与演变、物源供给特征等的研究仍较为薄弱。文中在大量钻井资料分析、野外剖面实测等基础上,将盆地北部砂岩型铀矿含矿层段直罗组下段细分为2个亚段。在直罗组中识别出河流和三角洲相沉积,认为直罗组下段下亚段主要发育砾质、砂质辫状河沉积,东北部地区发育辫状河三角洲沉积;直罗组下段上亚段主要发育砂质辫状河和曲流河沉积;直罗组上段则以曲流河沉积为主。结合前人研究工作,认为源岩物质组成、有利沉积相带和气候条件对鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿的成矿均具有重要控制作用。对盆地北部直罗组沉积特征及其演化的整体认识,可为该区砂岩型铀矿床的进一步勘查提供重要的沉积学依据。     

鄂尔多斯盆地东北部直罗组底部砂体成因分析--砂岩型铀矿床预测的空间定位基础

砂体的结构和规模因沉积体系的不同而异,它们对铀成矿贡献的差别很大。作者通过露头调查、钻孔岩心分析和砂分散体系制图,对鄂尔多斯盆地东北部直罗组下段进行了成因分析。研究发现,直罗组底部砂体并非传统认识上的辫状河成因。实际上,它可以分为上、下两个亚段。虽然两个亚段的物源和砂分散方向具有很好的继承性(北西-南东向),但成因完全不同。下亚段主要由辫状河体系和辫状河三角洲体系构成,其中辫状河三角洲平原构成了研究区的主体。上亚段主要由曲流河体系和(曲流河)三角洲体系构成,虽然(曲流河)三角洲平原也是研究区的主体构成部分,但是(曲流河)三角洲前缘却占据了一定的空间,这是湖泊向西北方向扩展的结果。正是由于上、下亚段成因的不同,导致了下亚段砂体具有较大的规模和较好的连通性,而上亚段砂体规模变小、非均质性增强。砂岩型铀矿勘探的实践证明,矿体主要聚集于下亚段砂体中。因此看来,上述认识可以用于砂岩型铀矿成矿规律的总结和铀成矿空间的定位。     

鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组下段沉积相及其对铀成矿的控制作用

综合前人的研究成果,结合野外地质考察,并通过1048个煤田和核工业部钻孔岩心的编录统计, 将鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组划分为上中下3段。作者将直罗组下段作为研究目标层,分析了其砂体 特征、含砂率、地层厚度和底板埋深等分布情况,结合野外地质露头和测井解释资料的综合研究,将研究区直 罗组下段划分出3种沉积相,分别为河流相、三角洲相和滨浅湖相。最后,通过东胜矿床沉积相与砂岩型铀矿 的成矿关系研究,表明辫状河-辫状河三角洲相是鄂尔多斯盆地东北部最有利的沉积相,其次是曲流河-曲流 河三角洲相,并简要阐述了东胜矿床外围今后找矿的重点区域为东胜地区西北部、榆林地区西部、横山地区西 北部的辫状河道和三角洲平原分流河道发育的区域。     

鄂尔多斯盆地南部直罗—店头地区侏罗系直罗组沉积特征及铀成矿*

鄂尔多斯盆地南部中侏罗统直罗组下段砂岩中已发现店头砂岩型铀矿床及多个铀矿点,但对于盆地南部直罗组沉积相研究较为薄弱,制约了砂岩型铀矿的进一步找矿工作。通过剖面实测、岩心编录,结合石油、煤炭、核工业地质钻孔资料,对鄂尔多斯盆地南部直罗—店头地区直罗组沉积特征进行精细刻画。在此基础上,探讨了沉积相与铀成矿的关系及下一步找矿方向。结果显示,直罗组下段砂体厚度30~65 m、砂地比在0.6~0.75之间,为砂质辫状河沉积。直罗组上段早期砂体厚度10~38 m、砂地比值在0.15~0.45之间,为曲流河沉积;直罗组上段沉积晚期研究区位于湖盆中心所在位置,为滨浅湖沉积。沉积环境、沉积相、辫状河河道交汇部位、砂体厚度、沉积物粒度及泥岩夹层对铀成矿具有重要控制作用。直罗组下段辫状河河道交汇或分叉部位应作为勘查重点,心滩亚相的含炭屑、黄铁矿砂质碎屑岩可作为铀矿化的找矿标志。     

Sedimentary characteristics of the Jurassic Zhiluo Formation and uranium deposits in Zhiluo-Diantou area,southern Ordos Basin

Diantou uranium deposits and multiple uranium mineralization sites have been discovered in the sandstones in the lower member of the Jurassic Zhiluo Formation in the southern Ordos Basin. However, the study on the sedimentary facies of the Zhiluo Formation, which restricts the prospecting work of sandstone-type uranium deposits. Based on the outcrop measurements and drilling core cataloging, and combined with the geological drilling data of petroleum, coal, and nuclear industry, we have elaborated the sedimentary characteristics of the Zhiluo Formation in the Fuxian area. We have also combined uranium source, structure, post-alteration and other factors to explore the relationship between sedimentary faces and uranium metallogenic conditions in the study area. The study found that in the lower member of the Jurassic Zhiluo Formation, the thickness of the sand body is 30-65 m and sand ratio is 0.6-0.75. It is gravel and sandy braided river deposit. In the upper member of the Jurassic Zhiluo Formation, the thickness of the sand body is 10-38 m, and the sand ratio is 0.15-0.45 and is a meandering river deposit. The study area is located at the center of the lake basin and sedimentary facies is coastal shallow lacustrine in the upper member of the Jurassic Zhiluo Formation. Sedimentary environment, sedimentary facies, the intersection of braided river channels, sand body thickness, sediment particle size and mudstone interlayer play an important role in controlling uranium mineralization. The exploration of uranium deposits in the northern part of the deposit should focus on the intersection or bifurcation of the braided river channel in the lower part of the Zhiluo Formation. The charcoal- and pyrite-bearing sandstone of channel bar can be used as a prospecting indicator for uranium mineralization.     

鄂尔多斯盆地南部中侏罗统直罗组沉积物源:来自古流向与碎屑锆石U-Pb年代学的证据

采用LA-ICP-MS碎屑锆石原位微区测年方法,对鄂尔多斯盆地南部黄陵地区及彬县地区中侏罗统直罗组砂岩进行了碎屑锆石U-Pb年龄分布特征研究,统计和对比盆地周缘岩体的同位素年代学结果,结合盆地南部直罗组地层典型露头实测古水流数据,综合研究了盆地南部直罗组沉积物源。结果表明:(1)黄陵地区直罗组样品总体呈169~438 Ma、1 435~2 083 Ma、2 300~2 767 Ma三个年龄组,对应峰值分别为274 Ma、1 851 Ma和2 366 Ma。彬县地区直罗组样品总体呈213~485 Ma、802~974 Ma、1 633~1 894 Ma和2 143~2 739 Ma 4个年龄组,对应峰值分别为430Ma、450Ma、1 720Ma和2 254Ma。(2)黄陵地区直罗组地层物源主体来自西北部阿拉善地块的中酸性侵入岩及变质岩。彬县地区直罗组地层物源主体来自西部的北、中祁连造山带,源岩为中酸性侵入岩、基性侵入岩及变质岩,同时存在火山岩、碎屑岩及变质碎屑岩的部分贡献。(3)盆地南部直罗组下段地层各典型露头古水流优势方向集中于110°~140°,表明古流向以向东和东南为主,即该时期物源主要来自盆地西、西北方向,这与碎屑锆石年代学对比所指示的物源区相一致,这些物源分析结果对于进一步认识侏罗纪时期盆地原型及古地理格局具有较重要的参考价值。     

基于GIS的吐哈盆地大南湖地区中侏罗统西山窑组沉积相恢复

笔者运用层序地层学原理将吐哈盆地大南湖地区中侏罗统西山窑组划分为3段,构建了等时地层格架,并以此为依据构建了该地区的钻孔数据库。通过项目组自主研发的专业软件,对钻孔数据库中各层段进行了检查和数据提取,在ArcGIS平台上编制了西山窑组第2、3岩性段砂体等厚图和砂地比等值线图。通过数据叠合分析,快速恢复其沉积相,发现第2岩性段主体沉积格局为三角洲相,局部发育辫状河相;第3岩性段主体沉积格局为冲积扇相,在扇体周围发育辫状河相。该研究成果既为本区进行沉积矿产预测提供了基础图件,也为类似沉积盆地进行沉积相分析提供了借鉴经验。     

鄂尔多斯盆地罕台庙地区中侏罗统直罗组下段下亚段还原性与铀成矿关系

通过对鄂尔多斯盆地罕台庙地区中侏罗统直罗组下段下亚段地层还原性的地质参数进行统计,发现该地层的还原性强弱与铀矿体的厚度、品位和平米铀量具有一定的关系。地层还原性较强或较弱,均不利于铀富集,仅在适当范围内,才有利于富铀矿体的形成,才能使铀矿体的厚度、品位和平米铀量达到最大值。因此,地层或砂体的还原性研究,对铀矿体的精确空间定位具有显著的指导性作用。     

鄂尔多斯北部侏罗纪延安组、直罗组孢粉化石及其古气候意义

神山沟剖面位于鄂尔多斯盆地东北缘内蒙古东胜地区,侏罗纪延安组、直罗组富含孢粉化石。延安组为煤系沉积地层,岩性以灰白色砂岩、灰色粉砂岩夹泥岩为主,局部发育砾岩,可见5、6套煤层;直罗组为重要的含铀岩系,岩性以灰色-黄绿色砂岩、灰色粉砂岩夹紫红色泥岩、泥质粉沙岩为主。文中通过对神山沟剖面延安组和直罗组孢粉化石的分析,在延安组中识别出Cyathidites-Dictyophyllidites-Cycadopites(CDC)和Cyathidites-Osmundacidites-Lycopodiumsporites-Concentrisporites-Disacciatrileti(COLCD)2个孢粉组合带,通过对孢粉化石属种的分析,得出本剖面延安组孢粉组合的时代为早中侏罗世早期;直罗组孢粉组合为Cyathidites-Osmundacidites-Cycadopites-Disacciatrileti(COCD)组合带,时代中侏罗世中期。结合地质、元素地球化学、古植物及其孢粉化石的定量分析表明,从延安组向直罗组其总体上反映了从温暖潮湿的亚热带向半干旱-干旱炎热的气候转变,反映燕山运动早期中侏罗世一次重要的古气候变化事件,古气候对煤、砂岩型铀的成矿具有特殊的地质意义。