二連盆地伊和烏蘇凹陷變質(zhì)基底特征及其石油地質(zhì)意義

劉 瑛，劉護創(chuàng)，王文慧，趙春晨，陳治軍

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司 研究院，陜西 西安 710075； 2.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 土木工程學院，陜西 咸陽 712000)

引 言

伊和烏蘇凹陷位于二連盆地蘇尼特隆起帶西南端，是近年來二連盆地油氣勘探擴展的重要領(lǐng)域，具有較好的油氣資源潛力[1]，在周緣相鄰的烏蘭察布拗陷額仁淖爾凹陷發(fā)現(xiàn)了吉格森油田，腦木更凹陷多口井見到油跡以上級別的油氣顯示；在騰格爾拗陷賽罕塔拉凹陷發(fā)現(xiàn)了賽罕和扎布油田，在賽罕烏力吉凹陷發(fā)現(xiàn)了哈爾油藏，在寶力根陶海凹陷發(fā)現(xiàn)了鑫垠、泓豐、斌麗、三立、物華5個油藏[2]。原石油部曾在伊和烏蘇凹陷東北部鉆探了伊參1井，未鉆遇油氣顯示和有效的烴源巖，2020年延長石油集團公司在凹陷的南部洼槽鉆探Y(jié)2井，在1 619～2 342 m鉆遇大套變質(zhì)巖，鉆探結(jié)果基本類似，表明對凹陷的基本地質(zhì)特征認識存在偏差。

前人對伊和烏蘇凹陷研究較少，僅對二連盆地西南部區(qū)域進行了一定的研究[3-5]。本文試圖通過巖石學、地球化學、同位素測年以及伊和烏蘇凹陷構(gòu)造、沉積演化等對Y2井底部地層進行綜合分析，尋找伊和烏蘇凹陷與二連盆地西南部其他含油氣凹陷的差異，探討其油氣形成的基本條件和勘探潛力，為二連盆地西南緣眾多相似的低勘探程度凹陷提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

二連盆地位于我國內(nèi)蒙古自治區(qū)中北部，地理坐標為東經(jīng)170°30′～119°10′，北緯40°40′～45°45′，盆地東起大興安嶺，西到烏拉特中后聯(lián)合旗一帶，南界為陰山山脈北麓，北至中蒙邊界，東西長約1 000 km，南北寬20～250 km，總面積13.9×104km2，大地構(gòu)造位置位于華北板塊與西伯利亞板塊消減增生帶佳—蒙地塊西南部。盆地基底由地槽構(gòu)造層組成，包括古生界及更老地層的復理石建造、火山巖建造、硬砂巖建造、碳酸鹽巖建造，構(gòu)造活動強烈，地層多為淺變質(zhì)或中變質(zhì)程度，地層厚度達3 500 m。蓋層由陸盆構(gòu)造層組成，包括中生界和新生界，主要由含煤建造、含油建造、砂礫巖建造及火山巖建造組成，構(gòu)造活動較頻繁，地層厚可達4 000 m以上。二連中新生界盆地由早白堊世早期斷陷型湖盆和早白堊世晚期—新生代拗陷型湖盆疊合而成[6]，盆地的二級構(gòu)造單元可劃分為巴音寶力格、溫都爾廟、蘇泥特3個隆起，馬尼特、烏蘭察布、川井、烏尼特、騰格爾5個坳陷，共發(fā)育53個大小不一的凹陷[7-8]。伊和烏蘇凹陷位于盆地西南部蘇尼特隆起西南端與溫都爾廟隆起帶交匯處，中生界構(gòu)造為北東—南西向展布的不對稱“箕狀”單斷斷陷構(gòu)造類型[9-10]，構(gòu)造樣式為南東斷、北西超。由于被多組斷層復雜化，伊和烏蘇凹陷主體表現(xiàn)出雙斷地塹構(gòu)造樣式，在南東邊界斷層及北西反向斷層的切割改造下，東西方向上凹陷可分為斜坡帶、深洼帶和陡岸帶(圖1)。伊和烏蘇凹陷剩余布格重力異常值主要分布在(-5～-17)×10-5m/s2，東南相鄰的含油凹陷賽罕塔拉凹陷剩余布格重力異常值主要分布在(-5～-15)×10-5m/s2，推測伊和烏蘇凹陷應(yīng)具有與賽罕塔拉凹陷相似的凹陷規(guī)模和勘探潛力。伊參1井鉆探揭示：伊和烏蘇凹陷古生界以變質(zhì)巖為主，上部主要為灰綠色片巖，下部為深灰、黑灰色片巖，底部為灰黑色變質(zhì)砂巖(未見底)；侏羅系上統(tǒng)興安嶺群以灰紫色玄武質(zhì)安山巖夾棕紅、雜色礫巖為主，底部的灰紫色玄武質(zhì)安山巖與下伏古生界變質(zhì)巖不整合接觸；白堊系下統(tǒng)巴彥花群缺失下段巖性組合，中段為灰色、深灰色泥巖與淺灰、灰白、雜色砂礫巖近等厚互層，上段為綠灰色含礫泥巖與淺灰色砂礫巖、泥質(zhì)砂礫互層，中間夾粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖；古近系為一套棕紅色泥巖、含礫泥巖與灰白色、雜色砂礫巖不等厚互層；第四系為棕黃色黏土與灰白色砂礫巖層。由于伊參1井鉆探于北次凹的陡岸斷階帶較高位置，其揭示的巖性組合并不能代表凹陷完整的巖性組合， 尤其是白堊系下統(tǒng)巴彥花群阿爾善組、騰格爾組一段與相鄰的賽罕塔拉凹陷地層厚度相差巨大，賽罕塔拉凹陷深洼帶阿爾善組地層厚度在950～1 100 m[11]，而伊參1井缺失阿爾善組地層，隨后在南部洼槽區(qū)鉆探的Y2井也證實了這一結(jié)果，表明伊和烏蘇凹陷白堊系下統(tǒng)巴彥花群下段缺失具有區(qū)域性。

圖1 伊和烏蘇凹陷構(gòu)造位置及區(qū)帶劃分Fig.1 Structural location and zoning of Yihe Wusu sag

2 樣品與分析

對Y2井進行系統(tǒng)的樣品采集，采集儲層、古生物、火成巖、烴源巖分析樣品共19塊，重點對944.86～2 310.97 m井段7塊樣品進行分析。測試分析方法為：巖石特征分析采用59XC-PC偏光顯微鏡進行觀察，總放大倍數(shù)40×～600×，分別對下白堊統(tǒng)沉積巖及古生界變質(zhì)巖5個樣品進行鑒定。巖石化學組分分析、微量元素分析使用安捷倫7900-四極桿等離子體質(zhì)譜儀(Agilen)進行測定，測定主要流程是先將一定量樣品粉碎至200目，加等量的四硼酸鋰和硼酸進行堿熔處理，高溫熔融后，在質(zhì)譜儀中采用ICP-AES和ICP-MS聯(lián)合測定的方法對主、微量元素進行熒光光譜分析測定，研究中對下白堊統(tǒng)及古生界4個樣品進行測定。鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年分析測試儀器為7900型四極桿等離子體質(zhì)譜儀(Agilen)，激光剝蝕系統(tǒng)為美國ESI公司生產(chǎn)的NWR193HE型準分子系統(tǒng)(Elemental Scientific Lasers LLC)， 樣品處理及測試方法見文獻[12]，鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年的1個樣品來自于古生界變質(zhì)巖。上述測試分析均在西安阿伯塔資環(huán)分析測試技術(shù)有限公司完成。

3 測試結(jié)果與分析

3.1 變質(zhì)巖巖石特征

Y2井2 124.30～2 127.30 m、 2 308.00～2 311.00 m井段變質(zhì)巖巖心均呈灰綠色鱗片-粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，變晶石英、云母等巖石礦物呈粒狀、片狀連續(xù)定向分布，局部見變余層理，泥質(zhì)呈細小鱗片狀定向排列構(gòu)成片理(圖2(a))，巖心表面有白色石英紋層不規(guī)則分布，巖心橫截面具絲絹狀光澤，錄井現(xiàn)場定名為灰綠色片巖。碎屑巖普通薄片鑒定出2種巖性：一種為灰綠色白云母石英片巖，電子顯微鏡下巖石呈鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造(圖2(b))，巖石礦物主要由石英、白云母、綠泥石、鈉長石、黑云母和不透明礦物組成，石英、白云母、鈉長石、綠泥石的質(zhì)量分數(shù)分別為54%～62%、28%～41%、0%～6%、3%～6%，黑云母及不透明礦物含量較少。石英、鈉長石礦物呈長粒狀，晶面輕微渾濁—干凈，礦物變質(zhì)程度較低，多呈齒狀鑲嵌接觸，僅部分具有重結(jié)晶特征。白云母、綠泥石多呈他形鱗片狀，綠泥石同白云母呈集合體定向分布，集合體多發(fā)生明顯褶皺，部分鱗片略有彎曲變形，巖石富鋁礦物特征明顯，表明其源巖為沉積巖[13]。整體上，組成巖石的礦物顆粒粒徑較小，一般為0.01～0.8 mm，主要分布在0.02～0.3 mm，根據(jù)巖石中白云母、綠泥石等黏土礦物含量較高的特點，推測其源巖為較細粒的粉砂質(zhì)泥巖或頁巖，源巖經(jīng)歷了區(qū)域性低—中級變質(zhì)作用，變質(zhì)程度為低—中級。變質(zhì)過程中，在靜巖壓力和溫度控制下，石英及長石類礦物發(fā)生變形、分異，呈定向排列不均勻分布，黏土礦物則在較高溫度環(huán)境和鉀的參與下，形成白云母、綠泥石等變質(zhì)礦物，這些白云母、綠泥石等極細粒礦物集合體在高地層壓力作用下發(fā)生嚴重的韌性變形，表現(xiàn)出沉積巖顆粒與泥質(zhì)雜基變質(zhì)后完全不同的變質(zhì)變形結(jié)構(gòu)。這類變晶礦物或礦物集合體組構(gòu)發(fā)生明顯定向，巖石成為具有明顯的變晶結(jié)構(gòu)的變質(zhì)巖，陳能松等[14]將其巖相劃分為造山區(qū)域變質(zhì)巖相，Y2井的變質(zhì)巖相即屬于造山區(qū)域變質(zhì)巖相。Y2井另一種變質(zhì)巖為淺灰色方解石英巖，巖石礦物同樣呈粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2(c))，造巖礦物主要由石英、方解石、白云母、綠泥石和不透明礦物組成，石英質(zhì)量分數(shù)為60%～65%，方解石質(zhì)量分數(shù)為25%～30%，白云母、綠泥石、不透明礦物質(zhì)量分數(shù)均在1%～2%，巖石中發(fā)育微裂隙，裂隙多呈網(wǎng)脈狀，裂隙寬度多小于0.2 mm，裂隙多填充碳酸鹽礦物，部分裂隙未被充填。結(jié)合巖心宏觀特征(圖2(d))，認為該巖石也應(yīng)為粉砂質(zhì)泥巖或頁巖母源的變質(zhì)巖，只是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力下，巖石形成大量裂縫，后被碳酸鹽充填，方解石質(zhì)量分數(shù)增高，其母巖的性質(zhì)與第一種巖石相同。

圖2 Y2井變質(zhì)巖巖心、普通薄片鑒定照片F(xiàn)ig.2 Core photos and common thin sections of metamorphic rock in well Y2

3.2 變質(zhì)巖地球化學特征

在研究伊和烏蘇凹陷變質(zhì)巖地球化學特征時，分別選取錫林浩特躍進公社地區(qū)溫都爾廟群副變質(zhì)片巖[15]、達茂旗東北部哈日哈達—車根達來地區(qū)車根達來構(gòu)造帶早古生代混雜巖中的正變質(zhì)輝長巖[16]的部分樣品，與Y2井進行對比(表1)，以探討變質(zhì)巖來源。表1中樣品編號JC1、JC2、JC3為Y2井下白堊統(tǒng)沉積巖3塊樣品的編號，JC4為Y2井古生界變質(zhì)巖樣品編號，GS1、GS2、PM1為錫林浩特市躍進公社溫都爾群3塊變質(zhì)巖樣品編號，D1、D2為達茂旗車根達來地區(qū)3塊變質(zhì)輝長巖樣品編號。地化分析數(shù)據(jù)顯示：Y2井巖片SiO2質(zhì)量分數(shù)為64.73%，Al2O3和K2O質(zhì)量分數(shù)分別為14.33%、2.55%，與躍進公社地區(qū)溫都爾廟群片巖基本相當，與Y2井下白堊沉積巖質(zhì)量分數(shù)基本一致，表現(xiàn)為富Al2O3、K2O特征，這與車根達來的K2O質(zhì)量分數(shù)(0.3%～0.97%)較低的變質(zhì)輝長巖特征明顯不同；Y2井變質(zhì)巖的w(Al2O3)/w(K2O)>1，顯示白云母及斜長石富集的特征，由于Al2O3質(zhì)量分數(shù)遠大于K2O，在形成長石和云母類礦物后，剩余的Al2O3與鐵鎂組合形成綠泥石，w(Al2O3)>w((K2O+Na2O+CaO)，使綠泥石富集；另外MgO、CaO的質(zhì)量分數(shù)較低，分別為2.85%、1.10%，均低于變質(zhì)輝長巖；K2O、Na2O質(zhì)量分數(shù)較高，分別為2.55%、2.63%，高于變質(zhì)輝長巖。各種主量元素特征表明：Y2井變質(zhì)巖與巖漿巖母源的變質(zhì)輝長巖不同，為富鋁泥巖或頁巖變質(zhì)形成。

表1 Y2井與鄰區(qū)巖石主量元素質(zhì)量分數(shù)分析數(shù)據(jù)Tab.1 Mass fraction of major elements in rocks of well Y2 and its adjacent areas

在Y2井主量元素分析的基礎(chǔ)上，通過變質(zhì)巖與圍巖的微量元素、稀土元素對比，進一步探討變質(zhì)巖的演化特征。Rb、Ta、Ba等大離子親石微量元素地球化學性質(zhì)活潑，Th、Zr、Hf等高場強微量元素在沉積過程中具有較低的活動性，母巖在風化和搬運等演化過程中，這些元素不同程度地進入碎屑沉積巖中，因而可反映母巖物質(zhì)的特點[17]。稀土元素除受巖漿熔融作用外，其他地質(zhì)作用基本上不破壞它的組分穩(wěn)定性，因此，稀土元素可做為判別各類巖石的成因和成巖礦物母質(zhì)來源的依據(jù)。從Y2井變質(zhì)巖微量元素含量(表2)看，Ba、Rb等大離子親石微量元素含量高于下白堊統(tǒng)沉積巖，Ba含量高出最為明顯，但Sr含量略低，各元素表現(xiàn)出不同的行為特性。w(Cr)/w(Zr)值為0.309，w(Sr)/w(Ba)值為0.177,均小于1，反映其母源區(qū)物質(zhì)具有以長英質(zhì)為主的副變質(zhì)巖的特征。微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖3(a))顯示，Sr明顯負異常，表明Sr元素遷出,這主要與Ca替代Sr出現(xiàn)在斜長石中有關(guān)[18]，除此之外，其他微量元素與下白堊統(tǒng)沉積巖基本相當，也表明該區(qū)變質(zhì)巖與上部沉積巖母源相似。

表2 Y2井巖石微量元素質(zhì)量分數(shù)分析數(shù)據(jù)Tab.2 Mass fraction of trace elements in rocks of well Y2

圖3 Y2井微量元素及稀土元素分布圖Fig.3 Distribution of trace elements and rare earth elements in well Y2

稀土元素質(zhì)量分數(shù)分析結(jié)果顯示：Y2井變質(zhì)巖及上部沉積巖稀土總量(∑REE)分別為146.87 μg/g和162.86 μg/g，質(zhì)量分數(shù)基本相似，輕重稀土元素比值ΣCe/ΣY接近，分別為8.76和8.54，稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖(圖3(b))均呈右傾型，巖石的輕重稀土元素分餾明顯，表示輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損的特征；δEu基本類似，分別為0.61和0.58，Eu表現(xiàn)為負異常，變質(zhì)巖比沉積巖負異常略有擴大，變質(zhì)巖的曲線幾乎全部分布于沉積巖曲線之上。在變質(zhì)作用過程中，稀元素相對于主元素更不易受到影響[19]，角閃巖相和麻粒巖相變質(zhì)條件下，變質(zhì)巖的稀土元素質(zhì)量分數(shù)可能發(fā)生變化，但稀土元素的組成模式不會發(fā)生變化，因此，利用稀土元素的組成模式可恢復變質(zhì)巖的源巖。相對于碳酸巖，沉積巖中細粒碎屑巖和砂巖∑REE值較高，這主要是富集REE副礦物和黏土礦物選擇性吸附的結(jié)果。(La/Yb)N等稀土元素標準化后的比值能反映REE球粒隕石標準化圖解中曲線(在接近直線的情況下)的總體斜率，即LREE和HREE的分異，因此，可定性判斷變質(zhì)巖和殼源巖漿巖的源巖性質(zhì)。從Y2井稀土元素(La/Yb)N與ΣY交匯巖性判斷圖版(圖4)看，變質(zhì)巖及沉積巖數(shù)值點均落在沉積巖或鈣質(zhì)泥質(zhì)巖區(qū)，也印證了Y2井變質(zhì)巖為泥巖類副變質(zhì)巖的特性，變質(zhì)巖與上部沉積巖母巖來源基本一致。

圖4 Y2井變質(zhì)巖稀土元素La/Yb-ΣREE巖性識別圖版Fig.4 La/Yb-ΣREE lithology identification chart of metamorphic rocks in well Y2

3.3 變質(zhì)巖鋯石U-Pb年代特征

本次研究對Y2井2 310.80～2 310.97 m井段白云母石英片巖樣品進行鋯石分析， 共挑選162個較完整的鋯石顆粒，對其中72個測點進行LA-ICP-MS U-Pb測年，獲得72組年齡數(shù)據(jù)。通常情況下，在對鋯石地質(zhì)年代學研究之前，應(yīng)先對鋯石陰極發(fā)光電子(CL)圖像和(或) 背散射電子(BSE)圖像等成因礦物學和鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入研究,劃分出鋯石的成因類型，才有可能使測得的年齡數(shù)據(jù)得到合理的地質(zhì)解釋[20]。在本研究中，對將進行測點的72顆鋯石的成因進行了劃分，區(qū)分出巖漿成因鋯石和變質(zhì)成因鋯石2種類型。巖漿成因鋯石在陰極發(fā)光電子(CL) 圖像上一般呈現(xiàn)灰色—深灰色，長柱狀、片狀或橢圓狀，顆粒比較大，自形程度高，可以較完全或局部看出鋯石原有的晶型，鋯石的振蕩生長環(huán)帶較為明顯，振蕩環(huán)一般較窄，表明該類鋯石寄生于酸性巖漿巖，形成溫度相對較低，少數(shù)鋯石可見扇形分帶結(jié)構(gòu)(圖5)，扇形分帶結(jié)構(gòu)是由鋯石結(jié)晶時外部環(huán)境的變化導致各晶面的生長速率不一致造成的[21]，巖漿成因鋯石U的質(zhì)量分數(shù)為227～2 358 μg/g，平均669 μg/g；Th的質(zhì)量分數(shù)為148～1 914 μg/g，平均496 μg/g，w(Th)/w(U)為0.38～1.69，平均0.7，大于0.4的數(shù)據(jù)占91%。變質(zhì)成因鋯石在陰極發(fā)光電子(CL)圖像上一般呈灰色-深灰色-灰黑色，鋯石外部形態(tài)各異，一般呈他形不規(guī)則狀、棱角狀及橢圓狀，顆粒比較小，多晶面，晶面可見溶蝕，自形程度差，無環(huán)帶結(jié)構(gòu)或環(huán)帶結(jié)構(gòu)不清，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有不同，主要表現(xiàn)為面狀分帶、片狀分帶、扇形分帶、帶無分帶、流動狀分帶等(圖6)，變質(zhì)成因鋯石Tu、U質(zhì)量分數(shù)較低，w(Tu)/w(U)比較小，U的質(zhì)量分數(shù)為111～800 μg/g，平均388 μg/g；Th的質(zhì)量分數(shù)為51～286 μg/g，平均139 μg/g，w(Tu)/w(U)為0.12～0.74，平均0.41，呈現(xiàn)變質(zhì)成因鋯石化學特征，變質(zhì)成因的鋯石占總鋯石的72.22%。

圖5 Y2井變質(zhì)巖巖漿成因鋯石陰極發(fā)光圖片及測試位置Fig.5 Cathodoluminescence pictures and test positions of magmatic zircons from metamorphic rocks in well Y2

圖6 Y2井變質(zhì)巖變質(zhì)成因鋯石陰極發(fā)光圖片及測試位置Fig.6 Cathodoluminescence pictures and test positions of metamorphic zircons from metamorphic rocks in well Y2

對鋯石測點獲得的206Pb/238U年齡進行計算，加其權(quán)平均年齡可分3組(圖7)：第一組為250.0±10.0 Ma(MSWD=0.74)，鋯石地層年代為晚二疊世，LA-ICP-MS鋯石207Pb/235U與206Pb/238U諧和圖顯示，該年齡段的數(shù)據(jù)點均在諧和曲線上，顯示較好的諧和性(圖8)；第二組為402.1±2.2 Ma(MSWD=1.4)，鋯石地層年代為志留紀；第三組年齡大于1 064 Ma，數(shù)據(jù)點比較分散，代表中元古代及其以前更古老年代的鋯石年齡。從年齡成因分類看，第一組年齡集中分布段的鋯石均為變質(zhì)成因，可以認為該組年齡代表地層的最晚一次變質(zhì)年代，即晚二疊世，推測該地層為晚二疊世或更老地層；第二組年齡的鋯石中70.3%為變質(zhì)成因鋯石，29.79%為巖漿成因鋯石，表明地層在志留紀可能發(fā)生過變質(zhì)，或有志留紀的物源，并不能對地層形成年齡產(chǎn)生約束；第三組年齡少而分散，指示的可能是更古老的物源來源。

圖7 Y2井變質(zhì)巖鋯石年齡分布頻率Fig.7 Zircon age distribution frequency of metamorphic rocks in well Y2

圖8 Y2井變質(zhì)巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.8 Zircon U-Pb age and its concordia diagram of metamorphic rocks in well Y2

4 討 論

4.1 變質(zhì)基底地層年代的厘定

綜合分析巖心巖石學、地球化學及鋯石測年等測試結(jié)果，Y2井鉆探自1 690 m進入的石英片巖等變質(zhì)巖巖系地層年代為晚二疊世或更老時代，變質(zhì)巖由粉砂質(zhì)泥巖或頁巖變質(zhì)形成，1 690 m以上地層為下白堊統(tǒng)及以上沉積巖地層。

4.2 凹陷構(gòu)造、沉積演化特征

二連盆地是在內(nèi)蒙古—大興安嶺海西褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)育起來的中生代陸相盆地，盆地充填的陸相地層包括侏羅系、下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)三大層序，缺失三疊紀地層[22],二連盆地基底為早海西期、晚海西—印支期以及加里東期這3個時期形成過渡型褶皺基底[3]，盆地北部、中部和南部基底分屬不同時期的褶皺帶(縫合帶)、俯沖增生帶，古生界基底巖性為不同時期不同來源的巖漿巖、變質(zhì)巖及變質(zhì)碎屑巖[23]。伊和烏蘇凹陷所在的二連盆地蒙南地區(qū)，基底區(qū)域構(gòu)造位置處于華北板塊和索倫縫合帶之間的南向俯沖增生帶(加里東褶皺帶)。該區(qū)經(jīng)歷了加里東期洋盆發(fā)育、海西期蒙南地區(qū)隆起、興一蒙海槽開始發(fā)育至閉合以及印支早期盆地統(tǒng)一基底形成四個階段。印支早期蒙南地區(qū)基底持續(xù)隆升，南北兩個造山帶碰撞縫合，晚三疊世—白堊紀時期該區(qū)局部沉降,斷陷盆地開始形成，直到喜馬拉雅山運動期之前，均為中生代盆地最主要的形成階段。處于蒙南地區(qū)的伊和烏蘇凹陷與二連盆地其他凹陷一樣，具有基本相似的演化過程。

對比伊和烏蘇凹陷及其鄰區(qū)大廟、腦木更、賽罕塔拉等凹陷地層發(fā)育特征，賽罕塔拉等凹陷地層發(fā)育特征為：基底發(fā)育溫都爾廟群綠片巖系、石炭系灰?guī)r、二疊系變質(zhì)巖，侏羅系發(fā)育粗碎屑巖的含煤建造及火山巖建造，下白堊統(tǒng)發(fā)育不同性質(zhì)的湖相沉積建造，侏羅系—下白堊統(tǒng)各段發(fā)育均較全[4]。伊和烏蘇凹陷下白堊統(tǒng)阿爾善組發(fā)育程度較差，且沉積缺失侏羅系、阿爾善組一段—三段，以及阿爾善組四段部分地層。從阿爾善組及騰格爾組一段主要生烴層系地層厚度對比(圖9)看，伊和烏蘇凹陷(以Y2井為代表)阿爾善組地層厚度最薄，僅為73 m；賽罕塔拉凹陷厚度最大，在286-724 m[24]，腦木更凹陷厚度較大，為221～425 m。騰格爾組一段在上述凹陷均較發(fā)育，厚度差別較大，其中，大廟凹陷厚度最大，為761.5～851.5 m，伊和烏蘇凹陷地層厚度為502.8 m，腦木更凹陷地層厚度最小為239.8 m。地層對比結(jié)果顯示：伊和烏蘇凹陷地層在湖盆形成早期發(fā)育程度較差，中生界早期凹陷仍然處于隆升階段，到阿爾善組四段沉積時期甚至以后，伊和烏蘇凹陷才開始發(fā)育，發(fā)育時期較周圍其他凹陷晚，中生界埋深淺。

圖9 二連盆地伊和烏蘇凹陷及其鄰區(qū)探井地層對比Fig.9 Stratigraphic correlation of exploration wells in Yihe Wusu sag and its adjacent areas in Erlian Basin

地震剖面能更直觀地反映凹陷的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造發(fā)育史，二連盆地南部近東西方向橫穿衛(wèi)井、腦木更、伊和烏蘇、賽罕塔拉凹陷的區(qū)域地質(zhì)、地震剖面顯示：賽罕塔拉凹陷為東斷西超的單斷“箕狀”凹陷，中生代沉積地層厚度最大可達4 500 m[4]，較厚的沉積地層奠定了賽罕塔拉凹陷油氣生成的基本條件。伊和烏蘇凹陷為西高東低的雙斷斷槽式凹陷，凹陷區(qū)被邊界斷層的次級斷層復雜化，中生界最大埋深2 000 m，下白堊統(tǒng)阿爾善組、騰格爾組地層比賽罕塔拉凹陷薄。2019年，在伊和烏蘇凹陷采集的3條二維地震剖面顯示與區(qū)域調(diào)查結(jié)果相似的特征，如該區(qū)北西—南東向主測線WS19L-568地震剖面(圖10)，伊和烏蘇主凹陷為F1、F6兩條邊界斷層圍限的凹陷，西側(cè)由F9、F7斷層圍限的部分為其次級凹陷，凹陷可細分為東部陡岸帶(F3、F1之間)、中央隆起帶(F5、F3之間)、緩坡帶(F5、F6之間)。隆起帶及緩坡帶構(gòu)造幅度相對較緩，凹陷整體呈中央斷洼式結(jié)構(gòu)。從地層厚度看，阿爾善組及騰格爾組一段主力層系厚度小于騰格爾組二段及賽罕塔拉組，并與下覆基底地層呈不整合接觸(剖面中T11反射層代表阿爾善組底界反射，T8代表騰格爾組一段底界反射，T6代表騰格爾組二段底界反射，T3代表賽罕塔拉組底界反射，T1為新生界底界反射，T11以下雜亂反射為古生代地層反射)。過WS19L-568構(gòu)造發(fā)育剖面顯示：伊和烏蘇凹陷在阿爾善組沉積前處于構(gòu)造隆起部位未接受沉積，阿爾善組及騰格爾組一段沉積期凹陷沉降幅度較小，騰格爾組二段及賽罕塔拉組沉積時期凹陷沉降幅度明顯增大，該時期是伊和烏蘇凹陷發(fā)育的主要時期。賽罕塔拉組沉積期后，凹陷整體抬升并掀斜，部分地層遭受剝蝕缺失，新生代凹陷整體沉降接受填平補齊沉積。伊和烏蘇凹陷與賽罕塔拉等相鄰凹陷相比，凹陷發(fā)育早期缺失侏羅系及阿爾善組大部分地層，騰格爾組一段不發(fā)育，兩大主力含油氣層系不發(fā)育是導致伊和烏蘇凹陷油氣地質(zhì)條件變差的主要原因。

圖10 伊和烏蘇凹陷WS19L-568疊前時間偏移地震剖面Fig.10 Seismic section WS19L-568 pre-stack time migration in Yihe Wusu sag

4.3 石油地質(zhì)意義

二連盆地主要的含油氣層系集中在下白堊統(tǒng)阿爾善組及騰格爾組一段，主要的生烴層系為阿爾善組二、三段及騰格爾組一段中、下部湖相泥巖及煤系地層[25],盆地內(nèi)各凹陷的大小、埋深、結(jié)構(gòu)對凹陷的沉積環(huán)境、烴源巖品質(zhì)均有重要影響[26]。Y2井鉆探的主要目的是探索伊和烏蘇凹陷的基本石油地質(zhì)條件，該井鉆探比預計提前鉆遇古生界變質(zhì)巖基底，侏羅紀—白堊紀早期沉積地層缺失，騰格爾組一段地層厚度小，凹陷的油氣形成條件差，這一認識可為該區(qū)后續(xù)油氣勘探?jīng)Q策提供依據(jù)，也可為蘇尼特隆起帶西南緣及溫都爾廟隆起帶上眾多勘探程度極低的凹陷的勘探提供參考。侏羅系煤系地層及阿爾善組下部地層缺失、騰格爾組一段減薄，凹陷的主力生儲蓋組合不發(fā)育。阿爾善組巖性以含礫砂巖、細砂巖為主，阿爾善組烴源巖不發(fā)育。騰格爾組一段下部巖性以中—厚層粉、細砂巖與薄層泥巖互層為主，上部以棕色、棕紅色粉砂巖、泥巖為主，同樣不發(fā)育有效的烴源巖。根據(jù)地化錄井統(tǒng)計，騰格爾組一段泥巖TOC質(zhì)量分數(shù)分布在0.08%～3.12%，平均0.49%，S1+S2分布在0.12～11.7 mg/g，平均0.94 mg/g；阿爾善組泥巖TOC質(zhì)量分數(shù)分布在0.19%～0.49%，平均0.34%，S1+S2分布在0.62～0.90 mg/g，平均0.967 mg/g，伊和烏蘇凹陷烴源巖品質(zhì)及資源基礎(chǔ)較差。伊和烏蘇凹陷目的層埋深較淺，凹陷沉積物可容納空間小，生烴能力差。Y2井中生界底界埋深1 690 m，騰格爾組一段頂界埋深1 114.5 m，騰格爾組一段Tmax分布在415～448 ℃，平均433 ℃，阿爾善組Tmax分布在432～436 ℃，平均435 ℃，烴源巖成熟度以未熟為主。綜合以上對伊和烏蘇凹陷資源及勘探潛力的分析和認識，延長石油集團暫緩了該區(qū)油氣勘探。

5 結(jié) 論

(1)Y2井鉆井底部巖心的巖性為低—中級變質(zhì)程度的副變質(zhì)巖，其源巖為粉砂質(zhì)泥巖或頁巖，屬造山區(qū)域變質(zhì)巖相。

(2)變質(zhì)巖的主、微量元素含量與下白堊統(tǒng)沉積巖基本相當，兩者母巖來源基本一致，為富鋁的泥、頁巖。

(3)變質(zhì)成因的鋯石U-Pb測年年齡為晚二疊世，推測該地層為晚二疊世或更老地層。

(4)伊和烏蘇凹陷缺失阿爾善組一段—三段及侏羅系地層，中生界下部生儲蓋組合不發(fā)育，勘探潛力較差。