李建明，李鵬飛，徐論勛

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)6期物源分析

李建明，李鵬飛，徐論勛

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

物源分析是開(kāi)展沉積相研究的基礎(chǔ)，物源區(qū)母巖性質(zhì)和物源方向分析是極其重要的基礎(chǔ)地質(zhì)研究?jī)?nèi)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(jié)合研究區(qū)沉積相分析、陸源碎屑成分和重礦物成分對(duì)比，以及平面上粒度粗細(xì)變化和沉積相展布規(guī)律等諸多因素綜合分析，認(rèn)為華慶地區(qū)長(zhǎng)6期物源供給主要來(lái)自正北和北偏東2個(gè)方向，以正北方向?yàn)橹饕镌捶较?。主物源區(qū)母巖性質(zhì)仍然以變質(zhì)巖為主，母巖巖石類(lèi)型應(yīng)由低、中級(jí)變質(zhì)巖及花崗巖組成。

華慶地區(qū)；長(zhǎng)6期；物源方向；重礦物；母巖性質(zhì)

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(fù)原盆地古地理環(huán)境、限定造山帶的側(cè)向位移量、確定地殼升降特征、驗(yàn)證造山帶演化模型、繪制沉積體系圖、進(jìn)行區(qū)域地層對(duì)比以及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)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(lèi)分析法、孢粉分析法、沉積法、裂變徑跡法、地球化學(xué)法和同位素法等。近年來(lái)，在物源分析過(guò)程中引入了電子探針、質(zhì)譜分析、陰極發(fā)光等先進(jìn)技術(shù)，并運(yùn)用沉積、構(gòu)造、地震、測(cè)井等地質(zhì)方法與化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科交叉結(jié)合的新思維，使物源分析更具科學(xué)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(zhǎng)6砂巖中的輕、重礦物及粒度資料，結(jié)合研究區(qū)沉積相分析、陸源碎屑成分和重礦物成分對(duì)比，以及平面上粒度粗細(xì)變化和沉積相展布規(guī)律等諸多因素進(jìn)行綜合分析，開(kāi)展華慶地區(qū)長(zhǎng)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(duì)比以及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)提供有力支持。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置圖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地以太古代、元古代結(jié)晶巖與變質(zhì)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(jié)構(gòu)。盆地四周皆以斷裂帶與周緣構(gòu)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(cè)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(gòu)造帶西南翼和六盤(pán)山弧形構(gòu)造帶東翼相接。盆地邊緣斷裂褶皺發(fā)育，盆地內(nèi)部為陜北斜坡，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，以鼻狀構(gòu)造為主，無(wú)二級(jí)、三級(jí)構(gòu)造，地層平緩，傾角一般不足1°。鄂爾多斯盆地現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)總體表現(xiàn)為東翼寬緩、西翼陡窄的不對(duì)稱(chēng)大向斜。按其現(xiàn)今構(gòu)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(gòu)造帶等6

個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。從總體上看，盆地構(gòu)造性質(zhì)以長(zhǎng)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(diǎn)[4～6]。

研究區(qū)地處甘肅省華池縣慶陽(yáng)縣境內(nèi)，構(gòu)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(zhǎng)官?gòu)R，南抵城壕-悅樂(lè)一帶，面積約5500km2(圖1)。截止2008年12月，該區(qū)鉆遇(穿)長(zhǎng)6油層組的探井、評(píng)價(jià)井共有250余口。

華慶地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組地層以?xún)?nèi)陸湖相沉積為主，沉積格局和沉積體系的分布受長(zhǎng)期繼承性整體升降運(yùn)動(dòng)下形成的廣闊斜坡構(gòu)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(zhǎng)組的湖盆地質(zhì)演化經(jīng)過(guò)了由興盛到衰亡的過(guò)程，長(zhǎng)8為湖進(jìn)期，長(zhǎng)7為湖盆發(fā)育的全盛時(shí)期，長(zhǎng)6為湖盆的建設(shè)與逐漸萎縮時(shí)期。長(zhǎng)6期主要發(fā)育3種沉積相類(lèi)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(guò)渡為河口壩微相，向南過(guò)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(biāo)識(shí)之一。前人對(duì)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)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(qiáng)的相關(guān)性，重礦物組合特征應(yīng)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(rèn)識(shí)基本一致，但也有一定的差異性。

圖2 華慶地區(qū)長(zhǎng)6期重礦物組合分布特征

筆者共統(tǒng)計(jì)了華慶地區(qū)白182井、山156井、午65井、元410井等80余口井長(zhǎng)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(cè)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(jiàn)榍石。

從重礦物組合分布特征圖上(圖2)可以看出，長(zhǎng)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(gè)組合由北向南直達(dá)華池一帶；東北方向來(lái)的重礦組合，主要為鋯石+金紅石+白鈦礦組合；西北方向來(lái)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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)6沉積期，鄂爾多斯盆地西南體系與東北體系延長(zhǎng)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(zhǎng)石、低石英的特點(diǎn)，為高長(zhǎng)石含量區(qū)，長(zhǎng)石含量一般為55%～60%，石英含量一般為25%～35%，巖屑含量?jī)H10%～15%，礦物成熟度相對(duì)較低。而西南部體系相對(duì)具有高石英、低長(zhǎng)石的特點(diǎn)，礦物成熟度較高。

1)長(zhǎng)石、石英碎屑組分 砂巖中的骨架礦物組分主要為長(zhǎng)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(zhǎng)石、石英和巖屑含量組合特征，說(shuō)明物源區(qū)存在富長(zhǎng)石的母巖類(lèi)型，大量的鈉長(zhǎng)石出現(xiàn)確定母巖區(qū)性質(zhì)主要為低-中級(jí)變質(zhì)巖區(qū)。而研究區(qū)西南部，石英含量由20%增加到60%，長(zhǎng)石含量由65%減少到了25%，巖石礦物成熟度有增高趨勢(shì)。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(zhǎng)石石英砂巖；Ⅲ、巖屑石英砂巖；Ⅳ、長(zhǎng)石巖屑石英砂巖；Ⅴ、長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ、巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅶ、長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅷ、巖屑砂巖 圖3 華慶地區(qū)長(zhǎng)6期砂巖分類(lèi)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(zhì)粉砂巖、變石英巖、云母石英片巖和石英云母片巖等低級(jí)變質(zhì)巖屑，含量一般在3%～5%之間，個(gè)別可達(dá)9%，雖然含量總體不高但很穩(wěn)定，說(shuō)明物源區(qū)存在低級(jí)變質(zhì)的細(xì)碎屑沉積巖。從巖屑含量總體不高的物質(zhì)組分特征，可確定該類(lèi)巖石不是物源區(qū)母巖的主要巖石類(lèi)型。

3)云母類(lèi)礦物 砂巖中含有較豐富的云母類(lèi)礦物碎屑，含量一般在3%～8%之間，最高可達(dá)12%，說(shuō)明母巖中有富云母的巖類(lèi)存在，如中深變質(zhì)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(zhì)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(dòng)力條件，從而造成不同的粒度分布。

華慶地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層以細(xì)砂巖、極細(xì)砂巖占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。薄片鑒定結(jié)果和粒度分析資料表明，粒度分布絕大多數(shù)為細(xì)砂，其次為粉砂，極少量中砂。長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖中細(xì)砂級(jí)占85.63%，粉砂級(jí)占8.94%，中砂級(jí)占0.89%。在研究區(qū)北緣、東北緣碎屑顆粒最大，以細(xì)砂巖為主，見(jiàn)少量中砂巖，粒徑可達(dá)0.5mm，向研究區(qū)中心及南部有由粗變細(xì)的趨勢(shì)，粉砂巖含量增加，粒徑逐漸過(guò)渡到0.05mm。研究區(qū)西南緣沉積物粒度也相對(duì)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(zhǎng)6沉積期，東北、北部方向物源是主要的，占有明顯優(yōu)勢(shì)，而西南方向物源只是對(duì)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(zhǎng)6沉積時(shí)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?gòu)臇|北部以長(zhǎng)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(zhì)是有本質(zhì)差別的。東北物源的母巖主要是大青山一帶太古界高變質(zhì)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(zhì)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(zhǎng)6礦物分類(lèi)三角圖上看，該區(qū)也有2個(gè)物源，其一是北、東北方向，為長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖；另一個(gè)是西南方向，石英、巖屑含量較高，為長(zhǎng)石巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖。但該區(qū)長(zhǎng)6地層的物源絕大部分來(lái)自北、東北方向，所以該區(qū)以長(zhǎng)石砂巖為主、次為巖屑長(zhǎng)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(gè)分支，并不影響從北、東北方向來(lái)的物源的主流。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)華慶地區(qū)長(zhǎng)6期物源區(qū)母巖性質(zhì)以變質(zhì)巖為主，母巖巖石類(lèi)型由低、中級(jí)變質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhǎng)6地層物源絕大部分來(lái)自北、東北方向，西南方向和南部方向的物源僅僅是一個(gè)分支，并不影響從北、東北方向來(lái)的物源的主流。

3)研究表明，運(yùn)用輕、重礦物及粒度資料等能夠較為準(zhǔn)確地分析物源，其結(jié)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(duì)比以及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)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(xué)畢業(yè)，教授，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)方面的教學(xué)與研究工作。