鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩物源分析

鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩物源分析

杨仁超1,韩作振1,樊爱萍1,李文厚2

(1.山东科技大学地球信息科学与工程学院,山东青岛266510;2.西北大学地质学系,陕西西安710069)

摘　要:鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩具有巨大的天然气勘探潜力。为确定该区二叠系的物源方向,探索沉积体系和天然气储层的分布规律,从盆地周缘古陆特征、岩石类型、构造属性、石英阴极发光特征、岩屑类型、重矿物组合、古流向及地球化学等方面对鄂尔多斯盆地东南部二叠系碎屑岩进行了源区分析。结果表明:该区二叠系物源分别来自北东、北西和南部三个方向,即阴山古陆东部的太仆寺旗2集宁地区、阴山古陆中部的渣尔泰山2乌拉山地区及东秦岭古陆。沉积体系的分布受源区控制,储集砂体主要分布在坪桥2安塞地区、绥德2清涧2子长2延长2延安地区及富县2宜川一带。

关键词:鄂尔多斯盆地;二叠系;碎屑岩;物源分析;沉积体系

中图分类号:P588.21 文献标识码:A 文章编号:167223767(2007)0320001204

Provenance Analysis of Clastic Rocks in Permian System

at Southeast Area of Ordos B asin

YAN G Ren 2chao 1,HAN Zuo 2zhen 1,FAN Ai 2ping 1,L I Wen 2hou 2

(1.College of Geo 2info Science and Eng.,SUST ,Qingdao ,Shandong 266510,China ;

2.Dept.of Geology ,Northwest University ,Xi ’an ,Shanxi 710069,China )

Abstract :The clastic rocks in Permian System at the southeast area of Ordos Basin contain tremendous potential in exploration of natural gas.In order to ascertain provenance of Permian system in the studied area and grope for dis 2tribution regulation of depositional systems and gas reservoirs ,provenance analysis of clastic rocks in Permian Sys 2tem at southeast area of Ordos Basin is conducted f rom the features of peripheral ancient land of the basin ,lithology ,tectonic property ,cathodoluminescence features of quartz ,types of detritus ,combination of heavy crop ,direction of palaeoflow ,and geochemistry ,etc..Results show that the provenance of Permian System in this area comes from the northeast ,northwest and south directions ,respectively.That is to say ,provenance includes Taipusiqi 2Ji ’ning region in the east of Y inshan ancient land ,Zha ’ertai 2Wulashan region in the middle of Y inshan ancient land and the east Qinling ancient land.Distribution of depositional systems is under the control of provenance.Reservoirs are distributed mainly in the region of Pingqiao 2Ansai ,region of Suide 2Qingjian 2Zichang 2Yanchang 2Yan ’an and the strip of Fuxian 2Y ichuan.

K ey w ords :Ordos Basin ;Permian System ;clastic rocks ;provenance analysis ;depositional systems

收稿日期:2006210209

基金项目:国家973项目:多种能源矿产共存成藏(矿)机理与富集分布规律(2003CB214602)作者简介:杨仁超(19762),男,陕西商南人,讲师,博士研究生,主要从事沉积学与层序地层学研究.

鄂尔多斯盆地中部奥陶系大型风化壳型气藏和

北部石炭2二叠系大型地层2岩性气藏的发现,使该盆地古生界天然气勘探取得重大进展,但在盆地东南部古生界天然气勘探却未有大的突破。由于鄂尔多斯盆地构造相对不发育,气藏的富集主要受控于

沉积体系和沉积相,因此,加强东南部古生界陆源碎屑岩物源的研究,对于分析该区沉积体系和储层分布规律,进而探索天然气藏分布规律具有重要的理论和现实意义。

自然科学版

1　地质概况

鄂尔多斯盆地位于华北板块的西部,面积约312×105km2(含新生代断陷盆地),是在华北板块太古宇和古元古界结晶基底上发育起来的典型多旋回克拉通盆地[1],其基底稳定,构造相对不发育[223]。研究区位于鄂尔多斯盆地的东南部,区域构造上大部分属于伊陕斜坡相,东部包括晋西挠褶带的西缘部分,西部包括陕39～陕107井,南至富县、宜川,北至高镇、子洲,面积约216×104km2。本次研究的目的层位主要为二叠系山西组及石盒子组,为陆相湖泊和三角洲沉积环境下形成的以砂、泥岩为主的陆源碎屑岩建造。

2　物源分析

物源分析在确定源区位置、性质及沉积物搬运路径,乃至整个盆地的沉积作用和构造演化等方面均有重要意义。常用的分析方法较多[4],本文主要集中于以下几个方面。

2.1　盆地周缘古陆特征

鄂尔多斯盆地周缘古陆主要为太古宇、元古宇的各类变质岩、岩浆岩及沉积岩组成的古老岩系。该岩系于元古宙以后长期处于剥蚀隆起状态,形成盆地北部的阿拉善2阴山古陆、南部的秦岭古陆及西南部的六盘山古陆。在阴山地区,下二叠统栓马桩组不整合于元古宇二道凹群之上;在伊克昭盟地区,太原组与太古宇、元古宇不整合接触。

盆地北部由太古宇的集宁群、千里山群、乌拉山群及元古界的色尔腾山群、阿拉善群、二道凹群、白云鄂博群等前寒武系结晶变质岩系组成,总厚度在26000m以上。盆地北西方向为上太古宇和元古宇的片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩等组成的变质岩系和沉积岩系;北东方向为元古宇、古太古界的片麻岩、麻粒岩、长石石英岩、变粒岩、绿片岩等变质岩和沉积岩系。盆地北西部狼山2阴山一带的元古宙地层出露区的岩石成分中石英含量占8914%,绢云母占10%,电气石和磷灰石仅各占013%;东部大青山一带露头岩石中,石英、钾长石、斜长石及黑云母分别占岩石体积的30%、35%、32%和3%,这反映出盆地北部物源区石英含量西高东低的特点。

盆地西南部由太古宇,中、新元古界组成;盆地南部东秦岭洛南县二叠系石盒子组与下古生界呈不整合接触,秦祁古陆前寒武纪地层主要由太古宇的太华群、中元古界的熊耳群、高山河群、龙家园组、巡检司组、冯家湾组、宽坪群及陶湾群等多套沉积结晶变质岩系组成,厚度均在24000m以上。因此,南北隆起、中部坳陷的古地理格局,决定了鄂尔多斯盆地古生界二叠系陆源碎屑物质主要来自北部的阿拉善2阴山古陆,南部的秦岭古陆及西南部的六盘山古陆。

2.2　岩石类型与构造属性分析

沉积盆地陆源碎屑成分受多种因素控制,其中母岩区的构造属性对陆源碎屑成分及其空间上的分配组合起重要作用,故可以通过碎屑组分特征分析构造属性。Dickinson等建立的Q FL和QmFLt三角图在该方面被广泛引用[5]。将研究区北东部的22个样品、北西部的25个样品和南部的23个样品的碎屑组分投影在Q FL和QmFLt三角图中,发现3组样品的投影有较明显的分离(图1)。研究区砂岩以中2细粒岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主,少量岩屑石英砂岩和长石石英砂岩,砂岩成分成熟度中等。北西部砂岩石英和岩屑含量较高;北东部地区石英含量较低,而长石含量较高;南部砂岩石英含量略高于北东部,长石含量高于北部地区砂岩。北东部砂岩碎屑多来自于隆升基底物源区和过渡大陆区,少量来自于再旋回造山带;北西部砂岩主要来自于过渡大陆区和再旋回造山带,少量来自于隆升基底;南部砂岩则主要来源于隆升基底物源区和过渡大陆区。总体而言,本区砂岩主要源自隆升基底物源区和过渡大陆区,构造属性基本稳定

。

图1　鄂尔多斯盆地二叠系砂岩Q F L和Q mF Lt图

Fig.1　Q FL and QmFLt diagram of sandstones

in Permian system of Ordos Basin

2.3　石英阴极发光特征

石英阴极发光颜色与其形成时的温度和结晶速度等条件有着直接关系,因此可通过石英阴极发光