鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6期物源分析

李建明，李鵬飛，徐論勛

(長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6期物源分析

李建明，李鵬飛，徐論勛

(長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

物源分析是開展沉積相研究的基礎，物源區(qū)母巖性質和物源方向分析是極其重要的基礎地質研究內容。根據(jù)鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)約220口井砂巖中的輕、重礦物及粒度資料，結合研究區(qū)沉積相分析、陸源碎屑成分和重礦物成分對比，以及平面上粒度粗細變化和沉積相展布規(guī)律等諸多因素綜合分析，認為華慶地區(qū)長6期物源供給主要來自正北和北偏東2個方向，以正北方向為主要物源方向。主物源區(qū)母巖性質仍然以變質巖為主，母巖巖石類型應由低、中級變質巖及花崗巖組成。

華慶地區(qū)；長6期；物源方向；重礦物；母巖性質

物源分析是盆地沉積相研究中最基本、最重要的工作。在恢復原盆地古地理環(huán)境、限定造山帶的側向位移量、確定地殼升降特征、驗證造山帶演化模型、繪制沉積體系圖、進行區(qū)域地層對比以及儲層評價等方面具有重要作用。物源分析的主要方法有重礦物法、碎屑巖類分析法、孢粉分析法、沉積法、裂變徑跡法、地球化學法和同位素法等。近年來，在物源分析過程中引入了電子探針、質譜分析、陰極發(fā)光等先進技術，并運用沉積、構造、地震、測井等地質方法與化學、物理、數(shù)學等學科交叉結合的新思維，使物源分析更具科學性[1～3]。下面，筆者根據(jù)鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)約220口井長6砂巖中的輕、重礦物及粒度資料，結合研究區(qū)沉積相分析、陸源碎屑成分和重礦物成分對比，以及平面上粒度粗細變化和沉積相展布規(guī)律等諸多因素進行綜合分析，開展華慶地區(qū)長6物源分析。這將為深入研究該區(qū)的沉積體系展布、區(qū)域地層對比以及儲層評價預測提供有力支持。

圖1 鄂爾多斯盆地構造單元劃分及研究區(qū)位置圖

1 區(qū)域地質概況

鄂爾多斯盆地以太古代、元古代結晶巖與變質巖系為基底，其上被古生代、中生代、新生代沉積覆蓋，具明顯的二元結構。盆地四周皆以斷裂帶與周緣構造單元相連接，其中東部以離石斷裂帶為界與山西地塊呂梁山隆起帶相接，南、北兩側分別以渭河地塹北界斷裂和河套地塹南緣斷裂為界，西部以桌子山東和惠安堡-沙井子斷裂帶為界，分別與河套弧形構造帶西南翼和六盤山弧形構造帶東翼相接。盆地邊緣斷裂褶皺發(fā)育，盆地內部為陜北斜坡，構造相對簡單，以鼻狀構造為主，無二級、三級構造，地層平緩，傾角一般不足1°。鄂爾多斯盆地現(xiàn)今的構造形態(tài)總體表現(xiàn)為東翼寬緩、西翼陡窄的不對稱大向斜。按其現(xiàn)今構造形態(tài)特征，該盆地可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)向斜及西緣逆沖斷裂構造帶等6

個一級構造單元(圖1)。從總體上看，盆地構造性質以長期穩(wěn)定為特征，具有整體抬升、持續(xù)沉降、坡度寬緩、低隆起的特點[4～6]。

研究區(qū)地處甘肅省華池縣慶陽縣境內，構造位置位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶的西部，具體研究區(qū)范圍為：西起白馬，東到馬家砭，北自長官廟，南抵城壕-悅樂一帶，面積約5500km2(圖1)。截止2008年12月，該區(qū)鉆遇(穿)長6油層組的探井、評價井共有250余口。

華慶地區(qū)三疊系延長組地層以內陸湖相沉積為主，沉積格局和沉積體系的分布受長期繼承性整體升降運動下形成的廣闊斜坡構造背景的控制，屬于北邊靖邊一吳旗主河湖三角洲體系和安邊三角洲體系向南延伸部分。延長組的湖盆地質演化經過了由興盛到衰亡的過程，長8為湖進期，長7為湖盆發(fā)育的全盛時期，長6為湖盆的建設與逐漸萎縮時期。長6期主要發(fā)育3種沉積相類型，即三角洲前緣相、湖底滑塌濁積扇和淺湖-半深湖相，以三角洲前緣亞相分流河道微相砂體為主，向前過渡為河口壩微相，向南過渡為滑塌濁積扇亞相[7～9]。

2 物源分析

2.1重礦物組合特征

重礦物是判斷物源方向及物源區(qū)的重要標識之一。前人對鄂爾多斯盆地長6油層組砂巖物源分析中根據(jù)重礦物分析資料曾指出：重礦物組合在平面分布特征上主要存在東北、西部(西南)和南部3大物源區(qū)沉積方向，其中正北和東北方向的三角洲沉積體系主要為鋯石+石榴石組合，西南方向的三角洲沉積體系為鋯石+金紅石+電氣石+石榴石+硬綠泥石組合，南部方向的三角洲沉積體系主要是鋯石+電氣石+金紅石+石榴石+綠泥石+榍石[10，11]。該研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中偏南部，與北部和北東部的物源方向有較強的相關性，重礦物組合特征應具有可比性，該研究在重礦物鑒定成果上與前人研究成果認識基本一致，但也有一定的差異性。

圖2 華慶地區(qū)長6期重礦物組合分布特征

筆者共統(tǒng)計了華慶地區(qū)白182井、山156井、午65井、元410井等80余口井長6地層重礦物成分及含量情況，主要包括鋯石、金紅石、電氣石、石榴石、磁鐵礦、白鈦礦、綠簾石、硬綠泥石、黃鐵礦、赤褐鐵礦、硬石膏、重晶石、榍石等，其中檢測出較多的為鋯石、金紅石、白鈦礦、赤鐵礦、電氣石、黃鐵礦，其次為石榴石、偶見榍石。

從重礦物組合分布特征圖上(圖2)可以看出，長6重礦物組合呈環(huán)帶狀分布。研究區(qū)中心和正北方向以最穩(wěn)定的高鋯石+赤鐵礦+金紅石組分組合為特征，這個組合由北向南直達華池一帶；東北方向來的重礦組合，主要為鋯石+金紅石+白鈦礦組合；西北方向來的重礦組合為鋯石+電氣石+白太礦；西南方向主要為鋯石+白鈦礦+石榴石組合；東南方向來的重礦組合主要為鋯石+電氣石+石榴石組合；正南方向主要為鋯石+金紅石+石榴石組合。從長6重礦物組合看，明顯分為4大沉積物源，即東北、北面物源，西北物源，西南物源和南部物源。

2.2輕礦物組合特征

長6沉積期，鄂爾多斯盆地西南體系與東北體系延長組沉積在砂巖成分上存在很大差異，其中華慶地區(qū)具高長石、低石英的特點，為高長石含量區(qū)，長石含量一般為55%～60%，石英含量一般為25%～35%，巖屑含量僅10%～15%，礦物成熟度相對較低。而西南部體系相對具有高石英、低長石的特點，礦物成熟度較高。

1)長石、石英碎屑組分 砂巖中的骨架礦物組分主要為長石，含量41%～73%，其次是石英，含量18%～36%，而巖屑含量低，一般小于10%，砂巖中的這種長石、石英和巖屑含量組合特征，說明物源區(qū)存在富長石的母巖類型，大量的鈉長石出現(xiàn)確定母巖區(qū)性質主要為低-中級變質巖區(qū)。而研究區(qū)西南部，石英含量由20%增加到60%，長石含量由65%減少到了25%，巖石礦物成熟度有增高趨勢。表明研究區(qū)西南部與研究區(qū)東部、北部存在不同方向的母巖物源區(qū)(圖3)。

Ⅰ、石英砂巖；Ⅱ、長石石英砂巖；Ⅲ、巖屑石英砂巖；Ⅳ、長石巖屑石英砂巖；Ⅴ、長石砂巖；Ⅵ、巖屑長石砂巖；Ⅶ、長石巖屑砂巖；Ⅷ、巖屑砂巖 圖3 華慶地區(qū)長6期砂巖分類三角圖

2)巖屑組分 大多數(shù)砂巖中含有少量的巖屑組分，其成分主要是千枚巖、變質粉砂巖、變石英巖、云母石英片巖和石英云母片巖等低級變質巖屑，含量一般在3%～5%之間，個別可達9%，雖然含量總體不高但很穩(wěn)定，說明物源區(qū)存在低級變質的細碎屑沉積巖。從巖屑含量總體不高的物質組分特征，可確定該類巖石不是物源區(qū)母巖的主要巖石類型。

3)云母類礦物 砂巖中含有較豐富的云母類礦物碎屑，含量一般在3%～8%之間，最高可達12%，說明母巖中有富云母的巖類存在，如中深變質成因的云母片巖、片麻巖等。

2.3粒度特征

碎屑顆粒粒徑變化也能指示物源方向[2]。沉積物的粒度性質主要是受物源和沉積環(huán)境兩方面因素的控制，不同沉積環(huán)境有著不同的水動力條件，從而造成不同的粒度分布。

華慶地區(qū)長6儲層以細砂巖、極細砂巖占絕對優(yōu)勢。薄片鑒定結果和粒度分析資料表明，粒度分布絕大多數(shù)為細砂，其次為粉砂，極少量中砂。長6儲層砂巖中細砂級占85.63%，粉砂級占8.94%，中砂級占0.89%。在研究區(qū)北緣、東北緣碎屑顆粒最大，以細砂巖為主，見少量中砂巖，粒徑可達0.5mm，向研究區(qū)中心及南部有由粗變細的趨勢，粉砂巖含量增加，粒徑逐漸過渡到0.05mm。研究區(qū)西南緣沉積物粒度也相對較粗，最大粒徑0.15mm，向東北方向逐漸減少到0.05mm?？梢耘袛嘣谌A慶地區(qū)長6沉積期，東北、北部方向物源是主要的，占有明顯優(yōu)勢，而西南方向物源只是對局部有影響。

2.4物源區(qū)分析

從上述重礦物、輕礦物、巖屑等特征表明，研究區(qū)長6沉積時期主要發(fā)育東北、西南2大物源。從重礦物特征看，研究區(qū)東北部由北向南表現(xiàn)為不穩(wěn)定組分減少，穩(wěn)定組分逐漸增加。從砂地比變化情況看，研究區(qū)東北部的砂地比值則顯示向南逐漸減小。再從東北部以長石含量較高、沉積巖屑含量甚少且基本不含白云巖屑和西南物源以較高的石英含量和高白云巖屑含量的情況看，2大物源區(qū)母巖性質是有本質差別的。東北物源的母巖主要是大青山一帶太古界高變質的淺粒巖或片麻巖，而西南物源可能主要是發(fā)育在西部隴西古陸的中淺變質巖與火成巖以及部分沉積巖，且以富含碳酸鹽巖沉積物為特征。

從華慶地區(qū)長6礦物分類三角圖上看，該區(qū)也有2個物源，其一是北、東北方向，為長石砂巖、巖屑長石砂巖；另一個是西南方向，石英、巖屑含量較高，為長石巖屑石英砂巖、長石巖屑砂巖。但該區(qū)長6地層的物源絕大部分來自北、東北方向，所以該區(qū)以長石砂巖為主、次為巖屑長石砂巖。雖然也有西南方向和南部方向的物源，但僅僅是一個分支，并不影響從北、東北方向來的物源的主流。

3 結 語

1)華慶地區(qū)長6期物源區(qū)母巖性質以變質巖為主，母巖巖石類型由低、中級變質巖及花崗巖組成。東北物源的母巖主要是大青山一帶太古界高變質的淺粒巖或片麻巖，而西南物源可能主要是發(fā)育在西部隴西古陸的中淺變質巖與火成巖和部分沉積巖，且以富含碳酸鹽巖沉積物為特征。

2)華慶地區(qū)長6地層物源絕大部分來自北、東北方向，西南方向和南部方向的物源僅僅是一個分支，并不影響從北、東北方向來的物源的主流。

3)研究表明，運用輕、重礦物及粒度資料等能夠較為準確地分析物源，其結果有效、可靠，為物源分析理論和深入研究該區(qū)的沉積體系展布、區(qū)域地層對比以及儲層評價預測提供有力支持。

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[編輯] 李啟棟

P512.2；P618.130.2

A

1673-1409(2009)03-N048-04

2009-05-22

李建明(1962-)，男，1982年大學畢業(yè)，教授，現(xiàn)主要從事沉積學方面的教學與研究工作。