鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析_屈红军
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石盒子组砂岩样品中也以锆石 、石榴子石和白 钛矿含量最高并稳定 , 三者累积含量达到 95 .7 %, 为最 主 要 重 矿 物 , 其 平 均 含 量 分 别 为 50 .3 %, 10 .5 %和 34 .9 %。从其平面分布图(图 4a)可以看 出 , 石盒子组重矿物组合大致可以分为 3 个区 :永坪 以北的北区 、延安 —延长一线以南的南区及二者中 间的中区(图 4b)。 南区与北区的主要重矿物种类
3 相分析方法应用于物源研究
物源研究为相带划分提供依据 , 同时相带划分 可以反证物源方向(梅志超 , 1994)。前人对鄂尔多 斯盆地 整 体或 者中 北 部沉 积 古地 理 (郭 英 海等 , 1998 , 1999 , 2000 ;付锁堂等 , 2003 ;付锁堂 , 2004 ;陈 孟晋等 , 2006 ;陈全红 , 2007)及古生代盆地演化的大 地构造约束(Wang Qingf ei et al ., 2006)做了 大量 研究工作 , 对于盆地南部虽然已经进行了一些研究 (王超勇等 , 2007 ;肖建新等 , 2008), 但在盆地东南部 不断有新的钻探资料补充的情况下 , 这些研究有待 深化 、补充 、修正或重新认识 。 3 .1 南物源边缘相的确定
关键词 :鄂尔多斯盆地 ;古流向 ;重矿物 ;物源 ;边缘相
鄂尔多斯盆地已发现的上古生界气藏主要位于 盆地中北部 , 因而盆地中北部上古生界物源 、沉积 、 储层 、成藏规律研究程度比较高(魏红红等 , 1999 ;于 忠平等 , 2002 ;杨仁超 , 2002 ;付锁堂 , 2004 ;付金华 , 2004 ;刘锐娥 , 2004 ;张克银等 , 2004 ;梁积伟 , 2004 ; 李剑等 , 2005 ;朱宏权等 , 2005 ;张小莉 , 2005 ;刘池洋 等 , 2006 ;沈玉林 等 , 2006 ;李增学等 , 2007 ;罗静 兰 等 , 2010);近 10 年来盆地东部研究力度也加大(彭 海艳 , 2006 ;孙粉锦等 , 2005 ;廖昌珍 , 2007);盆地西 南部也得到了地质工作者的一定重视与研究(朱筱 敏等 , 2002 ;郑荣 才等 , 2002 ;陈全红 等 , 2006 ;白 斌 等 , 2007);相 对而言盆地东南部研究程度比较低 。 近几年在盆地东南部陆续有天然气的区带发现(王 桂成等 , 2004 ;武富礼等 , 2007), 显示出了巨大的勘 探潜力 , 但研究仅是初步阶段(陈孟晋等 , 2006 ;王超 勇等 , 2007)。
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地 质 学 报
2011 年
图 1 研 究区区域位置图 Fig .1 T ectonic lo ca tion map o f the researched r eg io n
的样式探索盆地的结构及几何形态 。本次研究依据 各种交错层理倾向 、砾石的定向排列分析以及平行 层理中的剥离线理等原生沉积构造 , 经过吴氏网校 正后做出流向玫瑰图 , 从而指示物源方向 。 1 .1 山西组
2 重矿物分析
研究区二叠系 50 个样品的重矿物分析数据显 示 , 各个砂岩样品中主体共有 8 种陆源重矿物 , 分别 是锆石 、金红石 、电气石 、石榴子石 、磁铁矿 、板钛矿 、 白钛矿及绿帘石 , 其中以锆石 、石榴子石和白钛矿含 量最高 , 也较稳定 , 三者之和平均含量可达 88 %, 从 而成为主要重矿物 。 2 .1 山西组
第 8 5 卷 第 6 期 地
20 11 年6 月
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报 AC T A
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鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析
屈红军1) ,马强2) ,高胜利1, 3) ,梅志超1), 苗建宇1) 1)西北大学大陆动力学国家重点实验室/ 地质学系 , 西安 , 710069 ;
前人研究认为鄂尔多斯上古生界受多物源控制
影响 , 但以北部物源为主 ;北部物源区主要是阴山古 陆以及阿拉善古陆 , 南部物源区主要是秦岭-中条古 陆隆起(郭英海等 , 1998 ;肖建新等 , 2008)。 对于南 部物源的影响范围 、影响程度 , 大多数学者认为南部
物源影响较小(汪正江等 , 2001 ;席胜利等 , 2002 ;刘 锐娥等 , 2003 ;陈孟晋等 , 2006 ;陈安清等 , 2007 ;武富 礼等 , 2007 ;陈全红 , 2007 ;肖建新等 , 2008);研究区 南北物源影响范围及程度有多大等问题还没有弄清 楚 , 这很大程度上影响了研究区的天然气勘探战略 , 因此进行鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源研究具有 重要意义 。 研究区位于盆地东南部的陕北地区 , 构 造单元上位于伊陕斜坡中南部(图 1)。
从韩城沮水河 、澄城三元桥 、柳林成家庄 、淳化 口镇等剖面玫瑰图可见(图 2b), 南部韩城沮水河 、 澄城三元桥 、淳化口镇剖面古水流方向主要指向从 南向北 , 反映来自为南物源 ;而山西柳林成家庄剖面 水流方向还是自北向南 , 反映来自为北物源 。总的 来说 , 古水流方向显示研究区在石盒子组时期与山 西组时期略有所差别 , 但是研究区主体依然为汇水 区 , 说明研究区在石盒子组时期可能存在南北不同 的物源 。
2)中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院 , 新疆哈密 , 839000 ; 3)陕西延长石油(集团)有限公司研究院 , 西安 , 710000
内容提要 :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 示出了巨大 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 、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 3 个 方向 , 以延安 为中心 区 域属于汇水区 ;山二段南部物源影响范围较大 , 影响到延安以北区域 ;盒八段北部物源 范围较大 , 越过了 延安 , 相 应 的南部物源范围后撤 。
通过山西组主要重矿物分布平面图 , 还可以识 别出北部两个不同的物源 , 延 105 井样品显示 , 其锆 石含量很高 , 平均为 72 .3 %, 而延 101 井及延 113 井样品分析显示其锆石含量较低 , 仅 63 .6 %, 且其 石榴子石含量明显高于延 105 井样品 ;结合前人区 域研究资料 , 可以以重矿物数据把研究区山西组物 源分为北北东方向 、北北西方向和南方 3 个物源区 (图 5a):A 区为富锆石区 , 即锆石含量较高 , 石榴子 石与白钛矿含量较低 ;B 区为锆石 +白钛矿 +石榴 子石区 , 即锆石含量低于 A 区 , 但石榴子石与白钛 矿含量相对较高 ;C 区为富白钛矿区 , 白钛矿含量较 高 , 锆石含量低于 A 区和 B 区 。
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图 3 山西组重矿物 分布平面图(a)及南北分区对比图(b) Fig .3 Diag rams of heavy mine ral distributions (a)and co mpa rison of no rth to south divisions (b)in Shanxi F or mation
分析 , 发现以锆石 、石榴子石和白钛矿为主要重矿物 分布具有南北中分区的特征(图 3b), 即永坪以北的 北区 , 延安 —延长一线以南的 南区 , 二 者中间的 中 区 。 锆石作为最稳定的重矿物之一 , 距源区愈近含 量愈低 , 白钛矿作为较不稳定的重矿物 , 距源区愈近 含量愈高 。南区与北区主要重矿物含量不同 , 南区 锆石平均含量 47 .7 %, 而北区高达 68 .2 %, 此外白 钛矿南区 29 .8 %, 北区 22 .4 %;南区锆石含量低 , 白 钛矿含量高 , 说明南区为近源区 , 反映南部物源的存 在 ;在南北区之间的中区主要重矿物含量组合含量 差别较大 , 规律性不明显 , 说明受到南北物源共同影 响 , 反映为南北物源混源区 。 2 .2 石盒子组
1 古水流分析
古流向分析不仅可以确定骨架沉积体的走向 、 圈定古斜坡 、推测古岸线走向 , 还可以按沉积物散布
注 :本文为国家重点基础研究发展规划“ 973” 项目(编号 2009C B219400)及国家科技重大专项(编号 2008ZX 05025-006)联合资助成果 。 收稿日期:2010-07-26 ;改回日期 :2010-12-01 ;责任编辑 :周健 。 作者简介:屈红军 , 男 , 1967 年生 。 博士 , 副教授 , 从事沉积学与盆地分析研究 。 Email :h ongjun @nw u .edu .cn 。 DO I :CN K I:11 -1951/ P .20110517 .1012 .013 网络出版时间 :2011-5-17 10 :12 网络出版地址 :h t tp :// w w w .cnki .net/ kcms/ detail/ 11 .1951 .P .20110517 .1012 .013 .h tm l
通过山西组样品重矿物平面分布图(图 3a)的
图 2 山西组(a)及石盒子组(b)古流向玫瑰图 Fig .2 Paleo-current r ose diagr ams o f Shanxi Fo rmation (a)and Shihezi F or mation (b)
第 6期
屈 红军等 :鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析
虽然 一致 , 但其 含量不 同, 南区锆 石平均 含量 43 .1 %, 而北区高达 58 .2 %;白钛矿南区 39 .7 %, 北 区 19 .2 %;南区锆石含量低 , 白钛矿含量高 , 说明南 区为近源区 , 也反映南部物源的存在 ;在南北区之间 的中区主要重矿物含量组合含量差别较大 , 规律性 不明显 , 说明受到南北物源共同影响 , 也反映为南北 物源混源区 。
从韩城沮水河 、澄城三元桥 、柳林成家庄剖面玫 瑰图可见(图 2a), 南部韩城沮水河及澄城三元桥古
水流显示 , 主要指向从东南向西北 , 反映来自为南物 源 ;而山西柳林成家庄剖面水流方向从北向南 , 反映 来自为北物源 。 总的来说 , 古水流方向显示研究区 中部在山西组时期整体为汇水区 , 说明研究区在山 西期可能存在南北不同方向的物源 。 1 .2 石盒子组
通过石盒子组主要重矿物分布平面图 , 还可以
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识别出北部两个不同的物源 , 延 105 井样品显示 , 其 锆石含量很高 , 均超过 80 %, 而延 101 井样 品分析
显示其锆石含量较低 , 但石榴子石与白钛矿含量明 显高于延 105 井样品 , 且盒八段底部的样品显示其
物源研究方法已经比较成熟 , 古流向 、重矿物分 析是分析物源区的有效方法(Mo rt on et al ., 1994 ; 汪正江等 , 2000 ;赵红格等 , 2003 ;徐亚军等 , 2007), 常量或微量地球化学研究方法(Roser et al ., 1988 ; M clennan et al ., 1993)也应用于物源研究 , 边缘相 及相带分析也可以应用于物源体系分析 。 本次研究 通过 35 口探井详细岩芯观察及钻测井资料综合分 析 , 结合 5 条野外实测剖面分析 , 应用古流向 、重矿 物分析 、边缘相及相带分析进行物源研究 。
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电气石含量较高 ;结合前人区域研究资料 , 可以根据 重矿物数据把研究区石盒子组物源也分为北北东方 向 、北北西方向和南方 3 个物源区(图 5b):A 区为 富锆石区 , 即锆石含量较高 , 石榴子石与白钛矿含量 较低 ;B 区为锆石 +白钛矿 +石榴子石区 , 即锆石含 量低于 A 区 , 但石榴子石与白钛矿含量相对较高 ;C 区为富白钛矿区 , 白钛矿含量较高 , 锆石含量低于 A 区和 B 区 。
3 相分析方法应用于物源研究
物源研究为相带划分提供依据 , 同时相带划分 可以反证物源方向(梅志超 , 1994)。前人对鄂尔多 斯盆地 整 体或 者中 北 部沉 积 古地 理 (郭 英 海等 , 1998 , 1999 , 2000 ;付锁堂等 , 2003 ;付锁堂 , 2004 ;陈 孟晋等 , 2006 ;陈全红 , 2007)及古生代盆地演化的大 地构造约束(Wang Qingf ei et al ., 2006)做了 大量 研究工作 , 对于盆地南部虽然已经进行了一些研究 (王超勇等 , 2007 ;肖建新等 , 2008), 但在盆地东南部 不断有新的钻探资料补充的情况下 , 这些研究有待 深化 、补充 、修正或重新认识 。 3 .1 南物源边缘相的确定
关键词 :鄂尔多斯盆地 ;古流向 ;重矿物 ;物源 ;边缘相
鄂尔多斯盆地已发现的上古生界气藏主要位于 盆地中北部 , 因而盆地中北部上古生界物源 、沉积 、 储层 、成藏规律研究程度比较高(魏红红等 , 1999 ;于 忠平等 , 2002 ;杨仁超 , 2002 ;付锁堂 , 2004 ;付金华 , 2004 ;刘锐娥 , 2004 ;张克银等 , 2004 ;梁积伟 , 2004 ; 李剑等 , 2005 ;朱宏权等 , 2005 ;张小莉 , 2005 ;刘池洋 等 , 2006 ;沈玉林 等 , 2006 ;李增学等 , 2007 ;罗静 兰 等 , 2010);近 10 年来盆地东部研究力度也加大(彭 海艳 , 2006 ;孙粉锦等 , 2005 ;廖昌珍 , 2007);盆地西 南部也得到了地质工作者的一定重视与研究(朱筱 敏等 , 2002 ;郑荣 才等 , 2002 ;陈全红 等 , 2006 ;白 斌 等 , 2007);相 对而言盆地东南部研究程度比较低 。 近几年在盆地东南部陆续有天然气的区带发现(王 桂成等 , 2004 ;武富礼等 , 2007), 显示出了巨大的勘 探潜力 , 但研究仅是初步阶段(陈孟晋等 , 2006 ;王超 勇等 , 2007)。
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2011 年
图 1 研 究区区域位置图 Fig .1 T ectonic lo ca tion map o f the researched r eg io n
的样式探索盆地的结构及几何形态 。本次研究依据 各种交错层理倾向 、砾石的定向排列分析以及平行 层理中的剥离线理等原生沉积构造 , 经过吴氏网校 正后做出流向玫瑰图 , 从而指示物源方向 。 1 .1 山西组
2 重矿物分析
研究区二叠系 50 个样品的重矿物分析数据显 示 , 各个砂岩样品中主体共有 8 种陆源重矿物 , 分别 是锆石 、金红石 、电气石 、石榴子石 、磁铁矿 、板钛矿 、 白钛矿及绿帘石 , 其中以锆石 、石榴子石和白钛矿含 量最高 , 也较稳定 , 三者之和平均含量可达 88 %, 从 而成为主要重矿物 。 2 .1 山西组
第 8 5 卷 第 6 期 地
20 11 年6 月
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报 AC T A
G E O LO G IC A
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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V ol .85 N o .6 June 2 0 1 1
鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析
屈红军1) ,马强2) ,高胜利1, 3) ,梅志超1), 苗建宇1) 1)西北大学大陆动力学国家重点实验室/ 地质学系 , 西安 , 710069 ;
前人研究认为鄂尔多斯上古生界受多物源控制
影响 , 但以北部物源为主 ;北部物源区主要是阴山古 陆以及阿拉善古陆 , 南部物源区主要是秦岭-中条古 陆隆起(郭英海等 , 1998 ;肖建新等 , 2008)。 对于南 部物源的影响范围 、影响程度 , 大多数学者认为南部
物源影响较小(汪正江等 , 2001 ;席胜利等 , 2002 ;刘 锐娥等 , 2003 ;陈孟晋等 , 2006 ;陈安清等 , 2007 ;武富 礼等 , 2007 ;陈全红 , 2007 ;肖建新等 , 2008);研究区 南北物源影响范围及程度有多大等问题还没有弄清 楚 , 这很大程度上影响了研究区的天然气勘探战略 , 因此进行鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源研究具有 重要意义 。 研究区位于盆地东南部的陕北地区 , 构 造单元上位于伊陕斜坡中南部(图 1)。
从韩城沮水河 、澄城三元桥 、柳林成家庄 、淳化 口镇等剖面玫瑰图可见(图 2b), 南部韩城沮水河 、 澄城三元桥 、淳化口镇剖面古水流方向主要指向从 南向北 , 反映来自为南物源 ;而山西柳林成家庄剖面 水流方向还是自北向南 , 反映来自为北物源 。总的 来说 , 古水流方向显示研究区在石盒子组时期与山 西组时期略有所差别 , 但是研究区主体依然为汇水 区 , 说明研究区在石盒子组时期可能存在南北不同 的物源 。
2)中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院 , 新疆哈密 , 839000 ; 3)陕西延长石油(集团)有限公司研究院 , 西安 , 710000
内容提要 :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 示出了巨大 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 、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 3 个 方向 , 以延安 为中心 区 域属于汇水区 ;山二段南部物源影响范围较大 , 影响到延安以北区域 ;盒八段北部物源 范围较大 , 越过了 延安 , 相 应 的南部物源范围后撤 。
通过山西组主要重矿物分布平面图 , 还可以识 别出北部两个不同的物源 , 延 105 井样品显示 , 其锆 石含量很高 , 平均为 72 .3 %, 而延 101 井及延 113 井样品分析显示其锆石含量较低 , 仅 63 .6 %, 且其 石榴子石含量明显高于延 105 井样品 ;结合前人区 域研究资料 , 可以以重矿物数据把研究区山西组物 源分为北北东方向 、北北西方向和南方 3 个物源区 (图 5a):A 区为富锆石区 , 即锆石含量较高 , 石榴子 石与白钛矿含量较低 ;B 区为锆石 +白钛矿 +石榴 子石区 , 即锆石含量低于 A 区 , 但石榴子石与白钛 矿含量相对较高 ;C 区为富白钛矿区 , 白钛矿含量较 高 , 锆石含量低于 A 区和 B 区 。
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图 3 山西组重矿物 分布平面图(a)及南北分区对比图(b) Fig .3 Diag rams of heavy mine ral distributions (a)and co mpa rison of no rth to south divisions (b)in Shanxi F or mation
分析 , 发现以锆石 、石榴子石和白钛矿为主要重矿物 分布具有南北中分区的特征(图 3b), 即永坪以北的 北区 , 延安 —延长一线以南的 南区 , 二 者中间的 中 区 。 锆石作为最稳定的重矿物之一 , 距源区愈近含 量愈低 , 白钛矿作为较不稳定的重矿物 , 距源区愈近 含量愈高 。南区与北区主要重矿物含量不同 , 南区 锆石平均含量 47 .7 %, 而北区高达 68 .2 %, 此外白 钛矿南区 29 .8 %, 北区 22 .4 %;南区锆石含量低 , 白 钛矿含量高 , 说明南区为近源区 , 反映南部物源的存 在 ;在南北区之间的中区主要重矿物含量组合含量 差别较大 , 规律性不明显 , 说明受到南北物源共同影 响 , 反映为南北物源混源区 。 2 .2 石盒子组
1 古水流分析
古流向分析不仅可以确定骨架沉积体的走向 、 圈定古斜坡 、推测古岸线走向 , 还可以按沉积物散布
注 :本文为国家重点基础研究发展规划“ 973” 项目(编号 2009C B219400)及国家科技重大专项(编号 2008ZX 05025-006)联合资助成果 。 收稿日期:2010-07-26 ;改回日期 :2010-12-01 ;责任编辑 :周健 。 作者简介:屈红军 , 男 , 1967 年生 。 博士 , 副教授 , 从事沉积学与盆地分析研究 。 Email :h ongjun @nw u .edu .cn 。 DO I :CN K I:11 -1951/ P .20110517 .1012 .013 网络出版时间 :2011-5-17 10 :12 网络出版地址 :h t tp :// w w w .cnki .net/ kcms/ detail/ 11 .1951 .P .20110517 .1012 .013 .h tm l
通过山西组样品重矿物平面分布图(图 3a)的
图 2 山西组(a)及石盒子组(b)古流向玫瑰图 Fig .2 Paleo-current r ose diagr ams o f Shanxi Fo rmation (a)and Shihezi F or mation (b)
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屈 红军等 :鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析
虽然 一致 , 但其 含量不 同, 南区锆 石平均 含量 43 .1 %, 而北区高达 58 .2 %;白钛矿南区 39 .7 %, 北 区 19 .2 %;南区锆石含量低 , 白钛矿含量高 , 说明南 区为近源区 , 也反映南部物源的存在 ;在南北区之间 的中区主要重矿物含量组合含量差别较大 , 规律性 不明显 , 说明受到南北物源共同影响 , 也反映为南北 物源混源区 。
从韩城沮水河 、澄城三元桥 、柳林成家庄剖面玫 瑰图可见(图 2a), 南部韩城沮水河及澄城三元桥古
水流显示 , 主要指向从东南向西北 , 反映来自为南物 源 ;而山西柳林成家庄剖面水流方向从北向南 , 反映 来自为北物源 。 总的来说 , 古水流方向显示研究区 中部在山西组时期整体为汇水区 , 说明研究区在山 西期可能存在南北不同方向的物源 。 1 .2 石盒子组
通过石盒子组主要重矿物分布平面图 , 还可以
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地 质 学 报
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识别出北部两个不同的物源 , 延 105 井样品显示 , 其 锆石含量很高 , 均超过 80 %, 而延 101 井样 品分析
显示其锆石含量较低 , 但石榴子石与白钛矿含量明 显高于延 105 井样品 , 且盒八段底部的样品显示其
物源研究方法已经比较成熟 , 古流向 、重矿物分 析是分析物源区的有效方法(Mo rt on et al ., 1994 ; 汪正江等 , 2000 ;赵红格等 , 2003 ;徐亚军等 , 2007), 常量或微量地球化学研究方法(Roser et al ., 1988 ; M clennan et al ., 1993)也应用于物源研究 , 边缘相 及相带分析也可以应用于物源体系分析 。 本次研究 通过 35 口探井详细岩芯观察及钻测井资料综合分 析 , 结合 5 条野外实测剖面分析 , 应用古流向 、重矿 物分析 、边缘相及相带分析进行物源研究 。
第 6期
屈 红军等 :鄂尔多斯盆地东南部二叠系物源分析
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电气石含量较高 ;结合前人区域研究资料 , 可以根据 重矿物数据把研究区石盒子组物源也分为北北东方 向 、北北西方向和南方 3 个物源区(图 5b):A 区为 富锆石区 , 即锆石含量较高 , 石榴子石与白钛矿含量 较低 ;B 区为锆石 +白钛矿 +石榴子石区 , 即锆石含 量低于 A 区 , 但石榴子石与白钛矿含量相对较高 ;C 区为富白钛矿区 , 白钛矿含量较高 , 锆石含量低于 A 区和 B 区 。