鄂尔多斯盆地基底结构特征及其对古生界天然气的控制

第3卷　第2期 高　校　地　质　学　报 Vol.3No.2　1997年6月 Geo logical Jo ur nal of China U niversities June,1997鄂尔多斯盆地基底结构特征及其对古生界天然气的控制贾进斗　何国琦　李茂松(北京大学地质系)周鼎潮　张林祥(石油物探局地调五处,河北定兴)摘　要　鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部,是我国大型含油气盆地之一。

基底结构复杂,具有显著的不均匀性;基底断裂数量多、规模大;基底顶面表现为两个大型隆起,北部为伊盟隆起,中南部为中央古隆起;盆地基底结构对上覆沉积盖层岩性、岩相具明显控制作用,从而间接影响到油气的生成、运移与聚集。

伊盟隆起的南侧斜坡及中央古隆起四周斜坡地带,是寻找古生界天然气的有利场所;盆地中南部几条NE向大型韧性剪切带,可能对油气分布产生重要影响,在油气勘探中也应给予重视。

关键词　鄂尔多斯盆地　基底结构　古生界　天然气分类号　P3131　前　言鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部,是我国大型含油气盆地之一。

除早期发现并已投入开发的中生界油藏外,80年代中后期又在盆地腹部古生界海相碳酸盐岩层系中获得重大突破,找到了我国目前最大的天然气田。

这一发现打开并拓宽了天然气勘探新层系、新类型和新领域,并证明了华北克拉通西部,具有天然气形成、聚集与保存的良好地质构造条件。

然而,由于盆地中南部为大面积黄土塬区,地形地貌复杂,地震勘探极为困难,所得资料质量欠佳,尤其难以获得深部反射资料,所以长期以来对盆地的基底结构、构造特征了解较少。

随着该区古生界大气田的发现及其分布规律的深入研究,盆地的基底结构状况也越来越引起人们的重视。

本文从重力、磁力及大地电磁等地球物理勘探资料入手,结合盆地周边地区已有的地质资料[1-5],对盆地基底结构特征进行了分析,进而探讨了基底结构对古生界天然气的控制作用。

鄂尔多斯盆地就其性质而言属于“克拉通内盆地”,其南、北缘的发育受到位于南、北两侧显生宙活动带的影响,而西部边缘受到自南而北,由祁连伸入华北克拉通内的坳拉槽的影响[6],与克拉通内部有一定的差别,应归属于克拉通边缘复合盆地的一部分[7-8]。

本文1996年10月收到,1997年4月改回。

第一作者简介:贾进斗,男,1962年生,1984年毕业于同济大学海洋地质系,现在北京大学地质系攻读博士学位,兼任石油物探局第五地质调查处副总地质师。

从事专业:区域构造及石油地质。

通讯地址:北京大学地质系,邮编:100871。

2　基底结构特征2.1　重力、磁力异常与基底结构的关系根据基底岩系的建造特征、构造变动、变质作用、岩浆活动及同位素年龄等资料,鄂尔多斯盆地及其周缘地区基底结构具明显纵向分层、横向分块的不均一性镶嵌结构的特点。

将重力、磁力异常图(图1、2)与盆地周缘基岩地质图以及盆地内钻井、地震资料揭示的基底岩系对照则不难发现,EW 向磁异常带与集宁群或乌拉山群为代表的太古界分布范围及展布方向一致;NE 向磁异常带则与五台群、滹沱群为代表的中、下元古界分布范围相吻合;此外,具有不同特征的磁异常区,往往是不同性质、不同结构的基岩块体的反映。

如盆地北部伊盟地区为东西走向正负相间的重、磁异常区,中部南凸成弧形,其东南为NE 向的大同-华池断裂带所切截,该断裂带向东北延伸至兴和、张北一带。

区域升高的磁场特征与高磁性的太古界乌拉山群有关,而晋北、内蒙南部地区出露的集宁群深变质岩,磁化率较低,与负磁异常带对应。

所以该区实际上是两套不同岩性和变质程度的太古界岩系组成的双层基岩结构区,也就是通常所说的鄂尔多斯古陆块所处的位置。

图1　鄂尔多斯盆地及周缘地区布格重力异常图Fig .1　G rav ity anomaly map o f the Or do s Basin and its sur r ounding areas 北部的阴山一带近东西走向的磁异常反映了元古界中-浅变质的三合明群、二道洼群的分1452期 贾进斗等:鄂尔多斯盆地基底结构特征及其对古生界天然气的控制 图2　鄂尔多斯盆地及周缘地区航磁 T 异常图Fig .2 T mag netic anomaly m ap o f the Or dos Basin and its surr ounding ar eas布特点。

多且零乱的局部异常以及地面大量分布的花岗岩体则表明该带后期经过频繁活动。

以大同-华池断裂为界,西北侧大面积平静的负磁异常区代表了太古界千里山群、宗别立群的磁场特点;而其东南侧,三条醒目的NE 向异常带斜贯盆地中部及晋北地区,北部的泾川-延安-忻州正异常带主要是以吕梁群、五台群为代表的变质岩系分布区;中部铜川-宜川-文水至太行中段负异常带(包括山西沁水复向斜在内),则是以滹沱群为代表的副变质岩系分布区。

它们叠加在以EW 向为主体的太古界中-深变质岩之上。

南部的永济-侯马NE 向正磁异常,为燕山期岩浆岩体及其与围岩交代形成的铁矿床的反映。

尽管受到构造活动的干扰,但在晋南、晋东南等地仍可辨别出EW 向异常形迹。

因此,推测该区可能有相当于太古界的古陆块存在。

目前,在鄂尔多斯盆地及周边地区都发现了太古代末的孔兹岩系分布[9],而盆地内反映太古界的EW 向磁力异常带又广泛分布,所以,在太古代末期,该区可能已形成了一个统一的古陆块,只是由于后期元古代裂谷作用叠加其上,并对其进行改造,才使已形成的古陆块重新破碎,造成现今局部保存太古代陆块的构造面貌。

根据重力、磁力异常与盆地周边地区地层露头的对应关系,结合盆地内部钻井、大地电磁资料,我们编制了华北克拉通西部地区基底岩相分布图(图3)。

从图上不难看出,深变质的麻粒岩相区,主要位于北部;而中深变质的高角闪岩相区则范围很广,分布全区,这类变质程度的146 高　校　地　质　学　报 3卷岩系主要是晚太古代地层,说明在太古代末期,该区已形成了一个统一的陆块。

元古代的构造活动,主要在该区的东南部,本质上是尚未完全稳定的陆块又重新破裂,在其裂谷区发育了大套火山-沉积岩建造。

直到中元古代,这种大规模的构造活动才渐趋平息,形成了该区长期稳定的、统一的结晶基底。

2.2　基底断裂构造根据航磁、重力、大地电磁、卫星照片等多种资料综合分析,鄂尔多斯盆地及周缘地区,存在着四组不同方向的断裂系统。

它们形成于不同的地质时期,发育历史及所起的作用各不相同,多数断裂都控制了一定时期的构造格局、岩浆活动及地层发育。

在图3中,各个不同的岩相区,都是以规模巨大的断裂带为界。

在北部地区,深变质麻粒岩相区,主要以EW 向断裂为主,而盆地中南部,则发育大规模的N E 向及其相伴生的NW 向裂裂(图4),SN 向断裂位于盆地东西两侧,控制着盆地的东西边界。

EW 向断裂:从航磁 T 化极异常图(图2)可以看到,区内除NE 向异常外,以EW 向磁异常最强,引起的磁异常幅度最大。

这一特征在盆地北部的伊盟隆起上非常明显。

在盆地中南部大规模NE 向磁场背景上,也可看出EW 向异常存在的痕迹,表现出EW 向构造受NE 向构造改造,局部发生偏移和错位的现象。

在地震剖面图上,图4中的 、 号断裂,在盆地盖层中均没有显示,而大地电磁解释剖面上,基底内部有明显显示。

号断层在富县附近,深部高阻层底界错断超过12km ,而高阻层顶界错断不明显(图5),说明该断裂在结晶基底形成后基本停止了活动。

此外,在盆地的四周太古界露头区,也普遍存在EW 向的构造形迹,特别是北部的集宁群出露区及南部的中条山老地层出露区,EW 向构造非常明显。

根据以上证据,推测EW 向断裂主要发育于太古代。

它们主要控制了太古代的岩浆及沉积作用,元古代多数活动微弱,有些甚至停止活动。

NE 向断裂:从磁场特征分析,NE 向磁异常改造了EW 向磁异常并叠加其上,因而其反映的NE 向构造形成时间应晚于EW 向构造。

在研究区以东的山西地区出露的五台系、滹沱系,基本呈NE 向展布,其岩石的变质程度、侵入岩的分布也都有NE 向的特点。

从组合特征看,该组断裂的西南端都切割或终止于EW 向断裂。

同时,据现有资料,在中元古代以后形成的沉积盖层中,此组断裂已不明显。

因此推断其主要发育期为太古代末到早元古代,早元古代以后,多数活动微弱,只个别断裂对上覆沉积盖层有影响。

如大同-华池大型韧性剪切带,在大地电磁剖面上显示清楚[10]。

该带为两大基底块体的分界线(图3),中上元古界及下古生界厚度较小,表现为基底古隆起的特征。

NW 向断裂:主要发育在大同-华池大型韧性剪切带,切割并错断了NE 向断裂,表现为左行平移特征,可能是NE 向共轭断裂,与NE 向断裂同期或稍晚形成。

在航磁 T 化极图(图2)及布格重力异常图(图1)上都有显示,特别是在航磁 T 化极垂向一次导数图及重力二次导数图上显示明显,表现为北东成带、北西成块的特点。

大同-华池大型韧性剪切带东北段的大同-天镇地区广泛发育NW-NNW 向辉绿岩岩墙群。

岩墙群切割中元古代地层并被寒武系下部地层不整合覆盖,其K-Ar 同位素年龄1.2～1.7Ga [11-13]。

充填辉绿岩岩墙的NW-NNW 向裂隙具张性和左行张扭性特征,裂隙密度向燕辽拗拉谷方向增加[11-13]。

这也说明,NW 向断裂形成时代为前寒武纪,其形成与NE 向大型韧性剪切带的演化有一定联系。

在盆地范围内,以前的资料对NW 向断裂很少提及,主要原因是受资料的精度及处理手1472期 贾进斗等:鄂尔多斯盆地基底结构特征及其对古生界天然气的控制 图3　华北克拉通西部基底岩相分布图F ig.3　Distr ibutio n ma p o f ba sal r ock facies in wester n par t o f No r th China cr ato n 1.深变质麻粒岩相区;2.中、深变质高角闪岩相区;3.中等变质火山-沉积岩相区;4.浅变质粗碎屑-碳酸盐岩相区;5.岩相分区界线;6.基底断裂图4　鄂尔多斯盆地中南部基底断裂图F ig.4　Basement fault s in centr al-southern par t of t he O r do s Basin 段的限制。

此次通过对重、磁、电资料的统一处理,划分出的NW向断裂,可能有助于加深对该区基底发展及演化历史的认识。

在盆地范围内NW 向断裂发育的地区,正好是目前发现的大气田所在地,它们之间是否有一定的联系还有待于进一步研究。

SN 向断裂:位于研究区东西两侧,构成盆地的东西边界。

该组断裂可能形成于元古代末,但主要活动期为中生代。

如盆地西侧断裂,其性质以逆冲推复为主,兼具平移,据地震T 9反射层反映,该界面为一滑脱面,沿该面有较大滑脱距离[14]。

2.3　基底顶面形态特征鄂尔多斯盆地基底顶面形态最突出的特征是存在着两个大型古隆起,北部为伊盟隆起,中部为中央古隆起。