鄂爾多斯盆地南部石盒子組盒8下段砂巖物源分析

馬尚偉,魏 麗,趙 飛,尹小龍,陳紅錦

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054; 2.陜西省地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃研究中心(陜西省地質(zhì)勘查基金中心),陜西 西安 710068; 3.中國石油長慶油田分公司 第一采氣廠,陜西 靖邊 718500; 4.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院,湖北 武漢 430000)

引 言

近年來,隨著常規(guī)油氣藏勘探發(fā)現(xiàn)的規(guī)模日益減小,非常規(guī)油氣逐漸受到人們的重視[1],特別是致密砂巖氣藏成為我國油氣增儲上產(chǎn)的主要天然氣藏。鄂爾多斯盆地上古生界具有非常豐富的天然氣資源,目前,已在盆地北部蘇里格、榆林、神木等地上古生界下石盒子組盒8段發(fā)現(xiàn)了大氣田[2-3]。隨著勘探的不斷深入,在鄂爾多斯盆地南部盒8下段發(fā)現(xiàn)了致密砂巖氣藏,但由于儲層儲集性能的巨大差異[4],導(dǎo)致儲層整體產(chǎn)能較低。儲層儲集性能的差異性多受控于物源特征及沉積體系的分布[3],因此,深入研究鄂爾多斯盆地南部盒8下物源供給有利于了解盆地沉積充填和構(gòu)造演化,對目的層的儲層評價至關(guān)重要,對鄂爾多斯盆地南部盒8下段致密砂巖氣藏勘探開發(fā)具有重要意義。

傳統(tǒng)的物源分析研究方法主要包括沉積學(xué)(古流向、輕重礦物組合、巖屑組成等)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)、化石及生物標(biāo)志化合物、黏土礦物學(xué)、地球物理學(xué)等[5-8]。隨著新技術(shù)在地學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,物源分析又出現(xiàn)磁性礦物學(xué)和礦物顆粒微形貌分析等方法[7,9]。前人對鄂爾多斯盆地東南部下石盒子組盒8段物源特征與沉積相進行了研究,但研究方法和研究區(qū)域相對局限[10-11]。由于單一的物源分析方法往往會產(chǎn)生偏差,因此,本文主要基于沉積學(xué)和地球化學(xué)方法,通過古流向分析、輕礦物中長石含量和巖屑組分變化、重礦物組合分布、主微量元素分析和鋯石U-Pb定年等多種方法,綜合分析鄂爾多斯盆地南部石盒子組盒8下段砂巖的物源方向及來源,以期為該區(qū)盒8段有利儲層預(yù)測提供有力的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是在華北地臺基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個多旋回的疊合含油氣盆地[12],按構(gòu)造形態(tài)可劃分為伊盟隆起、伊陜斜坡、渭北隆起、晉西撓摺帶、天環(huán)坳陷和西緣逆沖帶等6個一級構(gòu)造單元[11]。研究區(qū)位于伊陜斜坡南部和渭北隆起北部,即鄂爾多斯盆地南部延安—環(huán)縣一線以南地區(qū)(圖1(a))。研究區(qū)古生代主要經(jīng)歷了早古生代淺海臺地和晚古生代克拉通內(nèi)陸盆地2個演化階段[11]。上古生界經(jīng)歷了加里東運動的抬升剝蝕后,在中—晚石炭世整體開始沉降,自下而上依次發(fā)育本溪組、太原組、山西組、石盒子組和石千峰組[13]。石盒子組自上而下又劃分為盒1段—盒8段(圖1(b)), 盒8段底部的 “駱駝脖子”狀砂巖是區(qū)分石盒子組與山西組的重要標(biāo)志。盒8段厚度在30 ～ 75 m,主要發(fā)育一套灰色中細(xì)砂巖,灰色-淺灰色含礫中粗砂巖,灰黑色泥質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)泥巖。根據(jù)沉積序列和巖石組合特征,將盒8段劃分為盒8上段和盒8下段2個小層(圖1(b)),主力產(chǎn)氣層為盒8下段。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及古流向玫瑰花圖和地層柱狀圖Fig.1 Structural location map,paleocurrent rose map and stratigraphic histogram of the study area

2 巖石學(xué)特征

研究區(qū)75口井431個巖石薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計表明,鄂爾多斯盆地南部盒8下段砂巖的巖石類型以巖屑砂巖(圖2(a))和巖屑質(zhì)石英砂巖(圖2(b))為主,石英砂巖(圖2(c)(d))和長石巖屑質(zhì)石英砂巖次之(圖2(e))。骨架顆粒平均體積分?jǐn)?shù)為85.7%,填隙物平均體積分?jǐn)?shù)為14.3%。其中,骨架顆粒中石英體積分?jǐn)?shù)在40%～98.1%,平均76.9%;長石體積分?jǐn)?shù)為0%～14.6%,平均0.9%。巖屑的體積分?jǐn)?shù)為1.9%～60.1%,平均22.2%。填隙物主要為黏土礦物(圖2(b)(c))、碳酸鹽膠結(jié)物和硅質(zhì)膠結(jié)物(圖2(d)),其中,黏土礦物體積分?jǐn)?shù)為65.3%,碳酸鹽膠結(jié)物為18.2%,硅質(zhì)膠結(jié)物占16.5%。

圖2 鄂爾多斯盆地南部盒8下段巖石類型Fig.2 Rock types of the lower segment of He 8 member of Shihezi Formation in the southern Ordos Basin

3 沉積學(xué)物源分析

3.1 古流向分析

古流向分析是一種較為常見的物源分析重要手段[14-15],可用于確定沉積體走向、古岸線走向及沉積環(huán)境等主要盆地演化信息[10,16]。目前,主要依據(jù)顆粒組成特征及特定的構(gòu)造特征進行古水流分析,如礫石的主要長軸走向、生物鉆孔方向、沉積層理、巖石粒度和成分特征等[15-16]。

通過對野外露頭保存較好的平?jīng)龆罍稀荜柨阪?zhèn)、韓城薛峰川3個地區(qū)盒8下段進行地面地質(zhì)調(diào)查、礫石長軸走向和板狀交錯層理測量,利用Stereonet軟件和吳氏網(wǎng)原理進行古水流恢復(fù)校正,繪制了古流向玫瑰花圖[11,17]。結(jié)果表明,研究區(qū)平?jīng)龆罍系貐^(qū)盒8下段以自南西向北東古流向為主;口鎮(zhèn)地區(qū)盒8下段存在2個方向的古水流,分別為由南西向北東方向和由南東向北西方向;韓城地區(qū)盒8下段古水流方向為由東南向西北方向(圖1(a))。根據(jù)古流向分析,初步判斷研究區(qū)盒8下段可能主要存在著西南和東南兩個方向物源區(qū)。

3.2 輕礦物分布特征

輕礦物主要指石英、長石、巖屑等主要礦物及方解石、沸石等次要礦物,密度小于2.8 g /cm3的淺色礦物[15-16,18]。盆地沉積物中的輕礦物主要來自盆地周緣的物源區(qū),二者組分密切相關(guān),可通過對盆地內(nèi)沉積物中輕礦物的定量分析來判斷物源區(qū)的位置[13]。因此,砂巖輕礦物組成是反映物質(zhì)來源的重要標(biāo)志之一[16]。

3.2.1 長石含量分布特征

長石作為穩(wěn)定性較差的碎屑組分,在沉積搬運過程中,隨著搬運距離的增加以及風(fēng)化作用的持續(xù)進行,長石含量逐漸減少[19]。因此,在沉積過程中,長石含量減少的方向,可作為沉積物搬運的方向[19]。統(tǒng)計研究區(qū)盒8下段碎屑成分含量,同一口井多個樣品數(shù)據(jù)采用平均值,編制餅狀圖投影到井位平面分布圖(圖3)。研究區(qū)北部僅一口井含長石,體積分?jǐn)?shù)為1%。在研究區(qū)西南部,碎屑物質(zhì)中含長石,且隨著采樣井由西南向北東方向推移,長石含量逐漸減小(圖3),表明研究區(qū)西南部存在物源區(qū)和近源沉積。在研究區(qū)東南部,碎屑物質(zhì)中含長石,呈條帶狀分布,由南向北方向推移,長石含量逐漸減小(圖3),表明研究區(qū)西南部存在近源沉積。研究區(qū)中南部碎屑物中長石體積分?jǐn)?shù)為1%,可能存在中南部物源。崔凱[17]分析從平?jīng)龊晚n城露頭所采集的盒8段砂巖樣品的骨架顆粒組分,發(fā)現(xiàn)樣品長石體積分?jǐn)?shù)都超過了5%(圖3),表明在研究區(qū)西南部和東南部存在盒8段沉積的物源區(qū)。

圖3 鄂爾多斯盆地南部盒8下段砂巖碎屑含量餅狀圖及長石含量等值線圖Fig.3 Pie chart of sandstone clastic content and contour map of feldspar content in lower segment of He 8 member of Shihezi Formation in the south of Ordos Basin

3.2.2 巖屑含量分布特征

碎屑巖中的巖屑是由母巖直接剝蝕出來的礦物集合體[19],其類型及含量與母巖性質(zhì)、風(fēng)化作用息息相關(guān)[20],能夠較好地反映母巖區(qū)的巖性及搬運距離[3,21]。變質(zhì)巖、沉積巖和火成巖碎屑由于其穩(wěn)定性的差異,對物源指示的意義差別相對較大,一般將變質(zhì)巖和火成巖的含量作為物源判識的標(biāo)志之一[15]。

鄂爾多斯盆地南部盒8下段砂巖中巖屑的體積分?jǐn)?shù)為22.2%。其中,變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)高達(dá)81.3%,以石英巖、千枚巖和變質(zhì)砂巖為主;火成巖巖屑體積分?jǐn)?shù)為18.3%,以隱晶巖和噴發(fā)巖為主,偶見少量的沉積巖巖屑。因此,根據(jù)巖屑成分含量統(tǒng)計研究區(qū)盒8下段砂巖中變質(zhì)巖巖屑的含量,將數(shù)值投影到井位圖上,繪制等值線圖(圖4)。研究區(qū)變質(zhì)巖巖屑含量主要分布在4個區(qū)域:西南部變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)呈南西—北東向展布,貫穿南北向;中北部變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)由北向南小范圍展布;中南部變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)由南向北展布;東南部變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)呈東南—北西向條帶狀展布。綜上所述,鄂爾多斯盆地南部盒8下段存在西南部、中南部、東南部和中北部4個物源區(qū),這與長石體積分?jǐn)?shù)等值線分布位置和特征類似。

圖4 鄂爾多斯盆地南部盒8下段砂巖中變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)等值線Fig.4 Contour map of metamorphic rock debris volume fraction in sandstone of lower segment of He 8 member of Shihezi Formation in southern Ordos Basin

3.3 重礦物分布特征

重礦物法是沉積巖物源分析中常見的一種方法,該方法主要通過沉積巖中重礦物化學(xué)組分和礦物組合指示源區(qū)的巖石類型和物源方向[8,22]。由于重礦物穩(wěn)定性高,相對其他碎屑沉積物受風(fēng)化、搬運和成巖作用影響較小,因此,同一來源的沉積物往往具有相同或相似的重礦物組合[23-24],反之,不同的重礦物組合類型代表不同的物源區(qū)母巖類型[7,25]。

37個樣品重礦物分析表明,研究區(qū)盒8下段砂巖中超穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.7%,包括鋯石、白鈦礦、電氣石和金紅石;穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%,為磷灰石;較穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.1%,為石榴子石;不穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6%,為黃鐵礦和方鉛礦;其余重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.2%。通過觀察平面上不同區(qū)域重礦物類型特征和組合關(guān)系,將研究區(qū)重礦物組合劃分為5個物源區(qū)(圖5):Ⅰ區(qū)分布在平?jīng)鲆粠?主要以鋯石+白鈦石+石榴子石為主;Ⅱ區(qū)由南向北在寧縣—慶陽一帶,主要以鋯石+白鈦石+電氣石+金紅石為主,在該區(qū)慶陽東西一帶幾個樣品中發(fā)育不穩(wěn)定的重礦物黃鐵礦,可能存在其他物源區(qū);Ⅲ區(qū)位于口鎮(zhèn)—黃龍一帶,主要以鋯石+白鈦石+赤褐鐵礦(黃鐵礦)為主,該區(qū)砂巖中發(fā)育不穩(wěn)定重礦物黃鐵礦,說明該區(qū)離物源區(qū)較近;Ⅳ區(qū)位于韓城—河津—富縣一帶,主要以鋯石+白鈦石+金紅石為主;Ⅴ區(qū)位于研究區(qū)中北部,主要以鋯石+白鈦石+電氣石+石榴子石為主。根據(jù)不同母巖對應(yīng)重礦物特征來看,源區(qū)母巖以沉積巖為主(表1)。

表1 不同母巖對應(yīng)重礦物特征[11,21] Tab.1 Characteristics of heavy minerals corresponding to different parent rocks[11,21]

圖5 鄂爾多斯盆地南部盒8下段重礦物含量及ZTR指數(shù)等值線分布Fig.5 Isoline distribution map of heavy mineral content and ZTR index of lower segment of He 8 member of Shihezi Formation in southern Ordos Basin

最常用的重礦物物源分析手段為ZTR指數(shù)、ATi指數(shù)和GZi指數(shù)。Z、T、R分別指鋯石、電氣石和金紅石,它們的抗物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化能力較強,較穩(wěn)定[8],可以反映沉積物搬運距離,一般情況下,距離物源區(qū)越遠(yuǎn),ZTR指數(shù)越高;搬運距離較短和靠近物源區(qū),ZTR指數(shù)較低[8,26]。ATi指數(shù)為磷灰石在磷灰石和電氣石總和中所占的比例,反映中酸性巖漿物源區(qū)。GZi指數(shù)為石榴子石在石榴子石和鋯石總和中所占的比例,反映中—低級變質(zhì)巖物源區(qū)。研究區(qū)盒8下段ZTR指數(shù)主要分布在15%～86%,平均46.5%。在研究區(qū)重礦物組合Ⅰ區(qū)西南向、Ⅱ區(qū)南部和北部、Ⅲ區(qū)東南向ZTR指數(shù)存在增大的趨勢(圖5),說明存在西南、東南和北部3個物源區(qū)。在重礦物組合Ⅱ區(qū)中部及偏北地區(qū),5口井ATi指數(shù)達(dá)到14.3%～48.0%,說明存在著中酸性巖漿巖物源區(qū)。在重礦物組合Ⅴ區(qū),ZTR指數(shù)較低,但4個樣品的GZi指數(shù)在59.9%～79.6%,說明Ⅴ區(qū)存在變質(zhì)巖物源區(qū)。

3.4 地球化學(xué)分析

沉積地球化學(xué)分析方法中,主量元素和微量元素的含量及各特征元素之間的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值是分析物源的重要指標(biāo)[8,27-29]。

3.4.1 主量元素分析

Roser and Korsch[30]利用碎屑沉積巖主量元素分析建立了區(qū)分沉積巖源區(qū)的判別方程和相應(yīng)的判別圖解(圖6),諸多學(xué)者在應(yīng)用[31-32]。在F1-F2圖解中(圖6(a)),根據(jù)重礦物組合分區(qū)統(tǒng)計,研究區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ區(qū)的物源主要為石英質(zhì)旋回物源,Ⅳ區(qū)的物源為石英質(zhì)旋回物源和基性火山巖物源區(qū)。在F1*-F2*圖解中(圖6(b)),研究區(qū)Ⅰ區(qū)的物源為酸性火山物源區(qū)和中性火山巖物源區(qū),Ⅱ區(qū)物源為基性火山巖物源區(qū)、中性火山巖物源區(qū)和少量的石英質(zhì)旋回物源區(qū),Ⅲ區(qū)物源為石英質(zhì)旋回物源區(qū),Ⅳ區(qū)物源為基性火山巖物源區(qū)和中性巖火山物源區(qū),Ⅴ區(qū)物源為酸性火山巖物源區(qū)[11,33]。

圖6 鄂爾多斯盆地南部盒8下段主量元素物源母巖類型判別圖解[30]Fig.6 Discrimination diagram of source rock type of major elements of lower segment of He 8 member in the southern Ordos Basin[30]

3.4.2 微量元素分析

由于微量元素中惰性元素可以反映物源區(qū)及構(gòu)造背景的特征,通常利用鑭(La)/釷(Th)、鉿(Hf)、鈷(Co)/釷(Th)以及鑭(La)/鈧(Sc)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進行物源區(qū)判斷[32,34]。Floyd and Leveridge[35]利用微量元素Hf-La/Th進行了沉積巖源區(qū)判別[11,33]。根據(jù)重礦物組合分區(qū)統(tǒng)計,研究區(qū)Ⅰ區(qū)樣品落入古老沉積組分增加區(qū);Ⅱ區(qū)樣品大部分落入混合長英質(zhì)、基性巖物源區(qū),少部分落入酸性巖漿弧源區(qū)及附近,表明母巖中含有巖漿巖;Ⅲ區(qū)樣品在古老沉積組分增加區(qū)、混合長英質(zhì)、基性巖物源區(qū)和酸性巖漿弧源區(qū)均有分布,說明母巖既有古老沉積物,又有巖漿巖;Ⅳ區(qū)樣品大多數(shù)落入混合長英質(zhì)、基性巖物源區(qū),少部分落入酸性巖漿弧源區(qū)和古老沉積組分增加區(qū),說明母巖為長英質(zhì)-酸性巖漿巖和古老沉積物(圖7(a))。

圖7 鄂爾多斯盆地南部盒8下段微量元素物源類型判別圖解(PAAS:后太古宙澳大利亞頁巖;UC:上地殼)Fig.7 Discrimination diagram of provenance types of trace elements of lower segment of He 8 member in the south of Ordos Basin

隨著風(fēng)化程度的增強,U元素通常氧化而丟失,因而w(Th)/w(U)隨之相應(yīng)增高[31,36-37]。一般認(rèn)為,w(Th)/w(U)>3.8反映風(fēng)化或者沉積循環(huán)過程[37-39]。研究區(qū)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)大部分樣品及Ⅳ區(qū)樣品中的w(Th)/w(U)高于上地殼的平均值3.8,表明源區(qū)的沉積物經(jīng)歷了較強的風(fēng)化作用或者沉積循環(huán)過程。Ⅱ區(qū)少部分樣品和Ⅲ區(qū)大部分樣品w(Th)/w(U)小于3.8,說明存在近源沉積(圖7(b))。前人研究表明,w(Th)/w(Sc)與w(Zr)/w(Sc)隨著沉積搬運距離的遠(yuǎn)近以及沉積所處大地構(gòu)造背景的不同呈現(xiàn)規(guī)律性變化,總體上會隨著搬運距離的增加而增大[37-39]。研究區(qū)樣品中w(Th)/w(Sc)與w(Zr)/w(Sc)呈正相關(guān)關(guān)系,且大部分樣品經(jīng)歷了再循環(huán)沉積,Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)少部分樣品存在近源沉積(圖7(c))。w(Rb)/w(Sr)值同樣證實該結(jié)論,一般w(Rb)/w(Sr)>0.5反映風(fēng)化和沉積循環(huán)過程[37,39],Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)部分樣品w(Rb)/w(Sr)<0.5,說明該物源區(qū)存在近源沉積(圖7(d))。綜上所述,研究區(qū)Ⅰ區(qū)物源主要為沉積再循環(huán)物質(zhì);Ⅱ區(qū)物源為沉積再循環(huán)物質(zhì)和基性火山巖;Ⅲ區(qū)物源較復(fù)雜,既有沉積再循環(huán)物質(zhì),又有基性和酸性火山巖;Ⅳ區(qū)物源主要為基性火山巖,還存在少部分沉積再循環(huán)物質(zhì)。

4 討 論

4.1 物源分析

綜合研究區(qū)古流向、長石含量、重礦物組合特征及物源判別指標(biāo)等表明,鄂爾多斯盆地南部盒8下段主要存在4個大的方向的物源區(qū),分別為西南部、中南部、東南部和中北部,其中,西南部存在2個物源區(qū),且偏南部的物源區(qū)與北部的物源區(qū)存在雙向混源區(qū)(Ⅱ區(qū))。

4.1.1 西南部物源

研究區(qū)西南部盒8下段砂巖的碎屑物質(zhì)中含長石,且隨著采樣井由西南向北東方向推移,長石含量逐漸減小,說明研究區(qū)西南部存在近源沉積,但其重礦物組合出現(xiàn)2種,分別為鋯石+白鈦石+石榴子石為主(Ⅰ區(qū))和鋯石+白鈦石+電氣石+金紅石+其余為主(Ⅱ區(qū))。ZTR指數(shù)及母巖重礦物特征表明,Ⅰ區(qū)物源方向為西南,Ⅱ區(qū)存在西南和北部的雙向物源供給。ATi指數(shù)表明在雙向混源區(qū)存在中酸性巖漿巖物源。主、微量元素分析結(jié)果與重礦物分析結(jié)果一致,Ⅰ區(qū)物源主要為沉積再循環(huán)物質(zhì),Ⅱ區(qū)物源為沉積再循環(huán)物質(zhì)和基性火山巖。前人對研究區(qū)碎屑鋯石U-Pb定年的研究表明[11],Ⅰ區(qū)中6個樣品中年齡在2 600～1 600 Ma的鋯石顆粒占68.95%,1 150～550 Ma的鋯石顆粒占12.96%,550～260 Ma的鋯石顆粒占17.27%(圖8(a)),結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及盆地周緣基巖的形成年代認(rèn)為,西南部Ⅰ區(qū)物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),還有少量可能來自北秦嶺—北祁連造山帶結(jié)合部位的隴山雜巖物源[11]。Ⅱ區(qū)南部2個樣品中年齡在2 600～1 600 Ma的鋯石顆粒占81.65%,550～260 Ma的鋯石顆粒占17.7%(圖8(b)),在南—北混源區(qū)偏北區(qū)域5個樣品中年齡在2 600～1 600 Ma的鋯石顆粒占38.74%,550～260 Ma的鋯石顆粒占30.42%,1 150～550 Ma的鋯石顆粒占29.66%(圖8(c)),與Ⅰ區(qū)不同的是Ⅱ區(qū)為南北雙物源供給區(qū),南部物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),北部為雙物源匯集區(qū),華北古老基底再旋回物質(zhì)供給相對減弱,而北秦嶺—北祁連造山帶物源供給增強,還有少量可能來自隴山雜巖的物源,陰山地塊可能為該區(qū)提供物源供給。

圖8 鄂爾多斯盆地南部盒8下段碎屑鋯石年齡譜[11] Fig.8 Zircon age spectrum of detrital in the lower segment of He 8 member in the southern Ordos Basin[11]

4.1.2 中南部物源

研究區(qū)中南部盒8下段砂巖的碎屑物質(zhì)中長石體積分?jǐn)?shù)為1%,說明可能存在中南部物源?？阪?zhèn)地區(qū)盒8下段存在西南向和東南向2個方向的古水流,重礦物組合以鋯石+白鈦石+其余和鋯石+白鈦石+黃鐵礦為主,不穩(wěn)定重礦物黃鐵礦說明該區(qū)離物源區(qū)較近。主、微量元素分析結(jié)果表明,中南部物源較復(fù)雜,既有造山帶再循環(huán)過程中抬升的古老沉積巖,又有基性和酸性火山巖;基性巖漿巖可能與Ⅱ區(qū)物源同源。對該區(qū)碎屑鋯石U-Pb定年的研究表明[11],3個樣品中年齡在2 600～1 600 Ma的鋯石顆粒占76%,550～260 Ma的鋯石顆粒占22.4%(圖8(d)(e)),認(rèn)為物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),相較于西南部,中南部地區(qū)來自北秦嶺造山帶的物源供給可能減弱。

4.1.3 東南部物源

研究區(qū)東南部盒8下段砂巖碎屑物質(zhì)中含長石,隨著由南向北方向推移,長石含量逐漸減小,說明研究區(qū)東南部存在近源沉積。古水流方向也指示為東南向,重礦物組合以鋯石+白鈦石+金紅石為主,ZTR指數(shù)及母巖重礦物特征表明,物源方向為東南。主、微量元素分析表明,東南部物源主要為基性火山巖,還存在少部分沉積再循環(huán)物質(zhì)。前人對該區(qū)碎屑鋯石U-Pb定年的研究表明[11],5個樣品中年齡在2 600～1 600 Ma的鋯石顆粒占84.08%,550～260 Ma的鋯石顆粒占13.8%(圖8(f)),認(rèn)為物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺造山帶源區(qū),來自北秦嶺造山帶物源供給較西南部和中南部強。中北部物源數(shù)據(jù)不足,故不做討論。

4.2 物源供給

根據(jù)鄂爾多斯盆地南部石盒子組盒8下段沉積微相展布[17](圖9)可以看出,研究區(qū)為盒8下段沉積中心,物源主要來自西南和東南部,還有中南部和中北部。其中:東南部河道較寬,砂體厚度最大,基本在15 m以上;其次為中南部,河道較窄,但砂體厚度較大,主要分布在10～15 m;西南部整體河道較寬,但砂體厚度相對較小,在10 m左右;中北部位于沉降中心,來自北部的物源供給較小,水下分流河道較窄,砂體厚度基本小于10 m。綜上所述,鄂爾多斯盆地南部盒8下物源貢獻(xiàn)主要來自東南部和西南部,其次為中南部和中北部,這與本文分析的物源方向和來源基本一致。

圖9 鄂爾多斯盆地南部盒8下沉積微相平展布[17]Fig.9 Plan of sedimentary microfacies of lower segment of He 8 member in the south of Ordos Basin[17]

5 結(jié) 論

(1)鄂爾多斯盆地南部盒8下段砂巖的巖石類型以巖屑砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖為主,石英砂巖和長石巖屑質(zhì)石英砂巖次之。巖屑以變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑為主,偶見少量的沉積巖巖屑。

(2)鄂爾多斯盆地南部盒8下段主要存在4個大方向的物源區(qū),分別為西南部、中南部、東南部和中北部。西南部存在2個物源區(qū)。Ⅰ區(qū)物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),還有少量可能來自北秦嶺—北祁連造山帶結(jié)合部位的隴山雜巖的物源;Ⅱ區(qū)為南北雙向混源供給物源匯聚區(qū),物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),還有少量可能來自隴山雜巖的物源,陰山地塊可能為該區(qū)提供物源供給。中南部物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺—北祁連造山帶源區(qū),北祁連造山帶物源供給可能有所減弱。東南部物源主要來自華北古老基底再旋回物質(zhì),其次來自北秦嶺源區(qū),來自北秦嶺造山帶物源供給較西南部和中南部強。