李澤敏，苗建宇

（1西北大學(xué)地質(zhì)系；2西安地研石油科技開(kāi)發(fā)有限公司）

鄂爾多斯盆地中東部奧陶系風(fēng)化殼儲(chǔ)層稀土元素配分特征及其油氣地質(zhì)意義

李澤敏1，2，苗建宇1

（1西北大學(xué)地質(zhì)系；2西安地研石油科技開(kāi)發(fā)有限公司）

對(duì)鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層的碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和碎屑巖類巖石樣品以及上覆層本溪組碎屑巖樣品所作的稀土元素含量與配分特征分析表明，稀土元素分餾特征與富集特征明顯，非可溶巖的稀土元素總含量與富集程度高于可溶巖。輕、重稀土元素關(guān)系分析表明，可溶巖的輕稀土元素遷移大于重稀土元素的分餾效應(yīng)，揭示了可溶巖經(jīng)歷了不同的巖溶環(huán)境，馬家溝組碎屑巖中的稀土元素與上覆層本溪組底部砂泥巖中的稀土元素是同源的。δEu與δCe分析表明，δEu的活化遷移，反映了表生期巖溶環(huán)境的存在，而δCe的相對(duì)富集，揭示了埋藏期巖溶的發(fā)育及其與天然氣生成運(yùn)聚的密切關(guān)系。

鄂爾多斯盆地；馬家溝組；風(fēng)化殼儲(chǔ)層；巖溶儲(chǔ)層；稀土元素；元素分析；沉積環(huán)境；成巖環(huán)境

鄂爾多斯盆地是一個(gè)大型含油氣盆地。該盆地在奧陶系沉積后，因加里東運(yùn)動(dòng)而整體抬升，缺失了志留系、泥盆系和下石炭統(tǒng)沉積，并且使奧陶系頂部經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)1.5億年的風(fēng)化淋濾，形成了厚達(dá)50多米的風(fēng)化殼巖溶帶。該帶在盆地中東部奧陶系馬家溝組五段異常發(fā)育,是著名靖邊大氣田的主要儲(chǔ)層段。風(fēng)化殼儲(chǔ)層的發(fā)育與巖溶古環(huán)境密切相關(guān)，該儲(chǔ)層的巖溶發(fā)育帶在沉積相、古巖溶作用、儲(chǔ)層特征、成藏控制因素等方面已取得大量的研究成果［1-5］。風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層巖石的地球化學(xué)特征取決于巖溶水性質(zhì)與生成的礦物相，并隨古巖溶環(huán)境的變化而改變。因此，在把風(fēng)化殼不同巖類的微量元素應(yīng)用到判識(shí)古巖溶環(huán)境時(shí)，必須結(jié)合巖石學(xué)研究，這才是行之有效的方法［3］。

以往在運(yùn)用微量元素研究風(fēng)化殼儲(chǔ)層地球化學(xué)方面，涉及稀土元素甚少。本文運(yùn)用稀土元素的示蹤作用，重點(diǎn)討論鄂爾多斯盆地中東部風(fēng)化殼不同巖溶巖中稀土元素的含量變化和分餾、富集特征及其對(duì)油氣勘探的地質(zhì)意義，為評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)此類儲(chǔ)層，提供了新的地球化學(xué)信息。

1 樣品采集與分析

稀土元素地球化學(xué)特征是巖石成因分析的重要證據(jù)之一，對(duì)于分析碳酸鹽巖古巖溶環(huán)境以及預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布具有特殊效果。鄂爾多斯盆地中東部巖溶洼地分布區(qū)中奧陶統(tǒng)馬家溝組上部五1—五4亞段是典型的古巖溶型風(fēng)化殼儲(chǔ)層，曾經(jīng)歷了表生裸露期和埋藏成巖期巖溶作用［4-5］。筆者為了研究巖溶型儲(chǔ)層的形成環(huán)境及其對(duì)不同充填巖類的影響,選取了馬五11—馬五41儲(chǔ)層段碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和洞穴充填碎屑巖樣品為基礎(chǔ)樣本，以及上覆層本溪組底部碎屑巖樣品為比照樣本，進(jìn)行稀土元素分析。

所有122塊樣品，采用GB/T14506-2010標(biāo)準(zhǔn)，在陜西省咸陽(yáng)市核工業(yè)203研究所作了測(cè)試，分析儀器為Thermo Fisher制造的X Series 2型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。測(cè)試結(jié)果如表1。樣品按巖性分為可溶巖（以碳酸鹽巖和硫酸鹽巖為主）和非可溶巖（以碎屑巖為主）兩類?？扇軒r按巖石成因又分為表生期的和埋藏期的。

表1 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組五段風(fēng)化殼儲(chǔ)層不同巖類稀土元素含量與綜合數(shù)據(jù)表

稀土元素（REE）的分析，運(yùn)用了稀土元素配分模式、輕稀土元素（LREE）與重稀土元素（HREE）關(guān)系、以及異常系數(shù)δEu和δCe與稀土元素總含量（∑REE）關(guān)系等方法。通過(guò)這些方法的分析，重點(diǎn)揭示了奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層在古巖溶環(huán)境中的形成和演化特征。

2 稀土元素總量分析

鄂爾多斯盆地中東部奧陶系風(fēng)化殼儲(chǔ)層不同巖類中稀土元素的含量變化，不僅與巖性有關(guān)，而且明顯受古巖溶作用的影響。樣品的測(cè)試結(jié)果（表1）表明，馬家溝組可溶巖的稀土元素總量（∑REE）變化范圍為27.39～841.73μg/g，其中白云巖類的∑REE變化在43.37～664.37μg/g之間，微晶灰?guī)r為85.90μg/g，次生灰?guī)r類為27.39～486.33μg/g，白云質(zhì)角礫巖類的變化在48.14～841.73μg/g之間，原生硬石膏與再沉積硬石膏的變化則在31.60～331.54μg/g之間。非可溶巖∑REE的變化范圍多為395.52～1409.13μg/g，但風(fēng)化殼殘積鋁土巖∑REE則高達(dá)2862.27μg/g。由此可見(jiàn)，盆地中東部奧陶系風(fēng)化殼可溶巖稀土元素總量變化范圍較大，分餾與富集特征明顯；而非可溶巖的稀土元素總量不僅普遍高于可溶巖，而且在原巖稀土含量的基礎(chǔ)上略有富集。

3 稀土元素配分模式

稀土元素是一組原子序數(shù)接近的群體，它們?cè)趲r石中不僅具有化學(xué)行為的一致性，同時(shí)又有相互分餾的特點(diǎn)，因而可成為地球化學(xué)研究的“指示劑”。在巖溶儲(chǔ)層研究中，根據(jù)稀土元素的配分模式特征，不僅對(duì)于區(qū)別巖石類型有一定的意義，而且還能用它來(lái)探討巖石的成因。

稀土元素配分模式，主要依據(jù)巖石或樣品中的稀土元素含量，經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素含量，取其對(duì)數(shù)作為縱坐標(biāo)，以稀土元素作為橫坐標(biāo)所作的圖解。稀土元素配分模式圖（如圖1）中，上曲線為稀土元素含量富集，下曲線為稀土元素含量虧損，中間線代表基本保持了原巖的稀土元素含量。這三條曲線分布的樣式，即三種稀土元素曲線分布的集中或分散，代表了稀土元素在不同巖類中的配分特征以及沉積環(huán)境或成巖環(huán)境的變化。

稀土元素配分模式在金屬礦產(chǎn)研究中應(yīng)用較多，在古巖溶研究方面也有不少研究者取得了良好成果［6-8］。本文對(duì)10種可溶巖類樣品和6種非可溶巖類樣品作了稀土元素配分模式圖，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使是同一巖類的巖性，因受巖溶改造作用的不同，在稀土元素配分模式圖中呈現(xiàn)岀不同形式的分布差異（圖1）。以下在兩種巖類各選取幾例具代表性的配分模式予以特征描述。

可溶巖（碳酸鹽巖）配分模式 在10種奧陶系馬家溝組可溶巖（表1）的稀土元素配分模式中，以微晶灰?guī)r的分布線最為集中（圖1a），且三條分布線的變化趨勢(shì)較為接近，即基本保持了原巖的稀土元素含量，這說(shuō)明該石灰?guī)r形成于潮坪環(huán)境，后期未經(jīng)歷強(qiáng)烈的巖溶改造。白云巖的三條分布線相對(duì)位置變化幅度較大（圖1b），其范圍可完全包容微晶灰?guī)r的變化范圍。這表明這兩類碳酸鹽巖在沉積后，經(jīng)歷了準(zhǔn)同生白云石化作用及古巖溶作用的改造，從而對(duì)稀土元素的配分產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響。次生灰?guī)r及白云質(zhì)角礫巖的分布線均較為分散（圖1c和1d），說(shuō)明它們經(jīng)歷了巖溶作用的多次改造。

非可溶巖（碎屑巖）配分模式 在6種非可溶巖（表1）的稀土元素配分模式圖中，曲線分布大都比較集中，說(shuō)明稀土元素的含量變化較小，分布相對(duì)穩(wěn)定。但其中有一個(gè)例外，即奧陶系馬家溝組黏土化凝灰?guī)r（圖1e），與同為馬家溝組的泥質(zhì)巖相比，其稀土元素配分模式明顯不同，其分布線在右側(cè)相對(duì)收斂，而在左側(cè)相對(duì)發(fā)散。如果把馬家溝組黏土化凝灰?guī)r（圖1e）與本溪組底部玻屑化凝灰?guī)r（圖1f）的兩個(gè)配分模式疊合起來(lái)，就不難看岀，玻屑化凝灰?guī)r的分布線不僅可被包容在黏土化凝灰?guī)r的分布線范圍內(nèi)，而且兩者的分布線在變化趨勢(shì)上相當(dāng)協(xié)調(diào)，說(shuō)明黏土化凝灰?guī)r與玻屑化凝灰?guī)r在成因上有一定的聯(lián)系。黏土化凝灰?guī)r在受巖溶作用的強(qiáng)烈改造后，其稀土元素含量可在凝灰?guī)r的基礎(chǔ)上發(fā)生分餾［6］。

圖1 鄂爾多斯盆地奧陶系風(fēng)化殼儲(chǔ)層不同巖類的稀土元素配分模式圖

4 輕稀土與重稀土元素分布特征

根據(jù)元素的原子序數(shù)和質(zhì)量，鑭系稀土元素一般可分為兩個(gè)亞族，即從La到Eu劃分為輕稀土，從Gd到Lu劃分為重稀土。鄂爾多斯盆地中東部巖溶洼地分布區(qū)各類巖石中，以碳酸鹽巖和硫酸鹽巖為主的可溶巖與以碎屑巖為主的非可溶巖，兩者的輕、重稀土含量變化具有明顯的不同。兩類巖石均表現(xiàn)為L(zhǎng)REE含量隨著HREE含量增加亦隨之增加的特征，但可溶巖的增加幅度次于非可溶巖（圖2）。這表明可溶巖和非可溶巖在巖石形成與發(fā)生巖溶作用的過(guò)程中，輕、重稀土的分布范圍是有較大差異的。

圖2 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系儲(chǔ)層不同巖類HREE—LREE關(guān)系圖

4.1 可溶巖的重、輕稀土元素分布特征

可溶巖的重、輕稀土元素分布在HREE—LREE關(guān)系圖中具有明顯的線性關(guān)系(圖3a)。如代表碳酸鹽原始沉積的微晶灰?guī)r，其稀土元素的分布范圍，LREE分布在25～105μg/g，相應(yīng)的HREE在2～9μg/g之間；而經(jīng)過(guò)巖溶作用的白云巖，其LREE分布在10～1000μg/g之間，相應(yīng)的HREE分布在2～100μg/g之間。由此可見(jiàn)，白云巖的稀土元素變化范圍遠(yuǎn)大于石灰?guī)r，這是白云巖在形成過(guò)程中經(jīng)歷了多期巖溶作用的結(jié)果。

根據(jù)稀土元素含量的貧富程度，圖3a的可溶巖變化范圍內(nèi)還可以劃分出三個(gè)區(qū)域（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)）。Ⅰ區(qū)為貧稀土范圍，Ⅲ區(qū)為富稀土范圍，圖中白云巖、次生灰?guī)r、白云質(zhì)角礫巖和硬石膏巖在這兩個(gè)區(qū)域均有分布，表明它們經(jīng)歷了不同的巖溶作用改造，從而出現(xiàn)貧、富稀土兩種分布區(qū)域。

準(zhǔn)同生白云巖主要分布于Ⅱ區(qū)中，說(shuō)明它基本保持了原巖稀土元素的含量，受巖溶改造相對(duì)較弱。同時(shí)，它的輕、重稀土含量較Ⅰ區(qū)的白云巖略有所增加，表明它是在準(zhǔn)同生白云石化階段受到富集稀土的高礦化晶間水反復(fù)作用的結(jié)果。

Ⅰ區(qū)的白云巖（樣品）包括有溶斑白云巖和孔洞白云巖中充填的淡水白云石，它們顯然屬于準(zhǔn)同生期層間巖溶的產(chǎn)物；而處于同一區(qū)域的次生灰?guī)r，實(shí)際為風(fēng)化殼巖溶水形成的鈣質(zhì)沉淀。由此可見(jiàn)，分布在Ⅰ區(qū)的貧稀土元素的可溶巖（碳酸鹽巖）均為大氣淡水改造的產(chǎn)物，而分布在Ⅲ區(qū)內(nèi)的多為采自儲(chǔ)層下部的去白云石化次生灰?guī)r，即為埋藏期深部流體交代的產(chǎn)物。分布于Ⅲ區(qū)的富稀土元素的白云巖多為含方解石充填的孔洞、裂縫狀白云巖，因此它們應(yīng)是埋藏期壓釋水改造的產(chǎn)物。

4.2 非可溶巖的輕、重稀土元素分布特征

非可溶巖的輕、重稀土元素分布特征，主要表現(xiàn)為輕稀土含量變化幅度大，重稀土含量變化幅度?。▓D3b）。這說(shuō)明，這些巖石在成巖或巖溶改造中，輕稀土元素的分異現(xiàn)象特別明顯。

（1）鋁土巖 是非可溶巖中輕稀土元素含量最高的，其原因是鋁土巖由風(fēng)化殼殘積層中的黏土礦物組成，有極強(qiáng)的吸附能力，輕稀土元素極易被粘土吸附而富集［6-7］。

（2）玻屑化凝灰?guī)r與黏土化凝灰?guī)r 前者由火山灰沉積成因，后者與鋁土巖均為蝕變巖，只是蝕變的環(huán)境不同而已，其母巖都是玻屑化凝灰?guī)r。玻屑化凝灰?guī)r的輕稀土元素含量變化在HREE—LREE關(guān)系圖（圖3b）中處于鋁土巖和黏土化凝灰?guī)r的含量變化之間，且其LREE富集的一方指向鋁土巖，而虧損的一方指向黏土化凝灰?guī)r，這與上述稀土地球化學(xué)原理的分析是相吻合的。

（3）砂巖 來(lái)自?shī)W陶系的上覆層本溪組底部，其稀土元素主要賦存于碎屑顆粒結(jié)晶礦物的內(nèi)部，碎屑顆粒由本溪組沉積時(shí)的陸源區(qū)供給，它的成分綜合反映了陸源供給區(qū)出露巖石的特征。

圖3 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系儲(chǔ)層可溶巖（a）與非可溶巖(b)HREE—LREE關(guān)系圖

（4）巖溶洞穴充填的富有機(jī)質(zhì)泥巖 其來(lái)源與砂巖相同，也是來(lái)自上覆地層本溪組底部，為陸源供給區(qū)巖石的風(fēng)化產(chǎn)物（經(jīng)充分混合后搬運(yùn)而來(lái)）。它的輕稀土元素含量變化在HREE—LREE關(guān)系圖（圖3b）中表現(xiàn)為輕、重稀土元素均較富集，說(shuō)明它的稀土元素的賦存形式以黏土礦物的表面吸附為主，因吸附量大而含量較富。

（5）白云質(zhì)泥巖 主要由馬五段的海相沉積物組成，稀土元素主要賦存于黏土礦物中，而黏土礦物源于奧陶系沉積時(shí)的陸源供給區(qū)。奧陶紀(jì)至石炭紀(jì)時(shí)，華北地臺(tái)及其周邊的大地構(gòu)造輪廓不存在巨大的構(gòu)造變動(dòng)，因而出露的巖石類型變化不大，除海西早期新生巖石影響外，馬家溝組碎屑物中的稀土元素與本溪組底部砂巖和泥巖中的稀土元素是同源的，因此兩者的稀土元素在HREE—LREE關(guān)系圖（圖3b）中具有相似的含量分布特征和變化規(guī)律。

5 異常系數(shù)δEu和δCe及其與稀土元素總量的關(guān)系

δEu與δCe在稀土元素中是一對(duì)變價(jià)突出的異常系數(shù)，主要用于判識(shí)碳酸鹽巖沉積物的形成環(huán)境。例如，當(dāng)δEu小于1時(shí)為負(fù)異常，反映為堿性低溫流體環(huán)境；而當(dāng)δCe向低值方向遷移時(shí)，則反映為氧化環(huán)境［8］。在巖溶風(fēng)化殼不同的巖類中，δEu和δCe與稀土元素總量(∑REE)之間的關(guān)系表現(xiàn)出較強(qiáng)的變化規(guī)律，其中尤以可溶巖最為突出。下文著重對(duì)可溶巖的δEu與δCe特征作一詳細(xì)分析。

5.1 可溶巖δEu與稀土元素總量的關(guān)系

從可溶巖（白云巖及次生灰?guī)r）的δEu與稀土元素總量(∑REE)相關(guān)分析結(jié)果（圖4）可知，δEu隨∑REE的升高而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

圖4 鄂爾多斯盆地中東部可溶巖∑REE—δEu關(guān)系圖

此外，白云巖在分布特征上大體可劃分出三個(gè)成巖區(qū)域：Ⅰ區(qū)為表生巖溶白云巖，Ⅱ區(qū)為準(zhǔn)同生白云巖，Ⅲ區(qū)為埋藏巖溶白云巖。

在表生巖溶區(qū)域（Ⅰ區(qū)），白云巖的δEu分餾現(xiàn)象顯著，其原因是在地表氧化環(huán)境下，Eu呈三價(jià)，與其它三價(jià)稀土元素一樣難于從巖石中遷出，但是若遇局部還原而偏酸性的環(huán)境，Eu可呈二價(jià)，具有較強(qiáng)的堿性而發(fā)生遷移，并與其它三價(jià)稀土相分離。這時(shí)若又在堿性環(huán)境中共同沉淀，就會(huì)在沉淀物中出現(xiàn)與其它稀土元素分餾的特點(diǎn)。

在埋藏巖溶區(qū)域（Ⅲ區(qū)），白云巖的δEu變化范圍較小。它的分布特征，與非可溶巖（碎屑巖）對(duì)照，不僅∑REE比較接近，而且在δEu系數(shù)變化的特征上也較為一致，這充分表明埋藏巖溶改造的白云巖中富集的稀土元素主要來(lái)自碎屑巖，且未發(fā)生明顯的分餾。

5.2 可溶巖δCe與稀土元素總量的關(guān)系

圖5 鄂爾多斯盆地中東部可溶巖∑REE—δCe關(guān)系圖

從可溶巖的δCe與稀土元素總量（∑REE）的相關(guān)分析結(jié)果（圖5）可以看出，微晶灰?guī)r中δCe的平均值基本穩(wěn)定在0.88；白云巖的δCe變化在0.57～1.32之間，其范圍明顯大于微晶灰?guī)r；準(zhǔn)同生白云巖平均值為0.865，說(shuō)明表生巖溶改造的白云巖多向δCe的虧損方向偏移，而埋藏巖溶改造的白云巖多向δCe的富集方向偏移。在古巖溶作用過(guò)程中，尚未改造的原巖中Ce的分餾較弱。

在表生期的巖溶環(huán)境中，Ce易形成Ce4+，卻因難以從巖石中遷出而殘留于原巖之中，使得水介質(zhì)中相對(duì)貧Ce，從而在表生期巖溶沉淀物中常常出現(xiàn)Ce的虧損。在埋藏期的還原環(huán)境中，Ce呈三價(jià)的形式，大體與其它三價(jià)稀土元素一樣易活化遷移，從而導(dǎo)致埋藏巖溶沉淀物中Ce的富集。特別是富CO2的埋藏期巖溶水，有利于重稀土元素以及Ce4+的活化遷移，這也是導(dǎo)致沉淀物中富Ce的重要原因。

5.3 異常系數(shù)δEu與δCe的關(guān)系

利用異常系數(shù)δEu與δCe的相關(guān)特征（圖6），可揭示可溶巖與非可溶巖所經(jīng)歷的不同巖溶環(huán)境。

圖6 鄂爾多斯盆地中東部可溶巖與非可溶巖δCe—δEu關(guān)系圖

可溶巖的δCe和δEu相關(guān)特征表明，δEu的變化范圍在0.33～0.86，δCe的變化范圍在0.75～1.27。δEu值始終分布在小于1.0的負(fù)異常范圍（圖6），這指示了堿性低溫流體作用的巖溶環(huán)境，即隨著巖溶沉淀物的堿性增強(qiáng)，δEu也相應(yīng)富集?？扇軒rδCe變化則與巖溶環(huán)境有關(guān)，當(dāng)δCe小于1.0時(shí)，處于堿性低溫流體作用的巖溶環(huán)境，難以活化遷移，而隨著巖溶環(huán)境向酸性還原環(huán)境變化，δCe值升高并向富集方向遷移。

非可溶巖的δCe和δEu變化特征顯示，δCe的變化在0.77～1.15范圍，δEu變化在0.28～0.35范圍（圖6）。從兩者對(duì)比可以看出，δCe值的變化范圍較大，表明非可溶巖中Ce的分餾現(xiàn)象比較明顯，而Eu的分餾相應(yīng)微弱。導(dǎo)致這一分餾現(xiàn)象發(fā)生的原因，與非可溶巖的地球化學(xué)環(huán)境有關(guān)。潘愛(ài)芳等［8］指出，在酸性還原流體中，三價(jià)稀土離子不能同CO32-、I-、NO3-和SO42-離子等組成離子對(duì)；而四價(jià)Ce因具有較強(qiáng)的雙重化學(xué)性質(zhì)且與HREE離子相似，從而不僅因易于形成絡(luò)合物而發(fā)生遷移，同時(shí)在富含CO2的溶液中會(huì)顯得極強(qiáng)，這是Ce發(fā)生遷移并導(dǎo)致分餾的主要原因。起源于泥質(zhì)巖的壓釋水溶液中富含CO2，正處于埋藏期巖溶作用環(huán)境，因此泥質(zhì)巖中Ce元素從虧損到富集，反映了埋藏期巖溶水由酸性過(guò)渡為偏堿性、由偏氧化過(guò)渡為還原的地球化學(xué)環(huán)境的變化。這一變化特征符合埋藏期巖溶水活動(dòng)形跡的地球化學(xué)特點(diǎn)［9］。

6 稀土元素的分餾富集與油氣地質(zhì)意義

上述研究表明，稀土元素在盆地中東部巖溶洼地分布區(qū)奧陶系馬家溝組五41—五11儲(chǔ)層段所記錄的稀土配分模式及分布關(guān)系，是其沉淀流體稀土特征的瞬時(shí)反映［10］。各類可溶與非可溶的巖類中稀土元素的虧損與富集，不僅指示了不同巖溶環(huán)境的存在及演化，而且與天然氣儲(chǔ)層的形成具有密切關(guān)系。其中，表生期巖溶沉淀的流體因來(lái)自大氣淡水，會(huì)導(dǎo)致稀土元素總量的降低和δEu的虧損，從而奠定了碳酸鹽巖次生孔隙發(fā)育的基礎(chǔ)及規(guī)模；而埋藏期巖溶沉淀的流體來(lái)自富含有機(jī)質(zhì)和CO2的泥巖酸性壓釋水，這不僅具有與泥質(zhì)巖相同的稀土總量和δCe的明顯富集，而且與烴類的侵位相同步［11］。

由于鄂爾多斯盆地中東部處于古生界烴源中心，在有機(jī)質(zhì)成熟及續(xù)發(fā)的烴類降解產(chǎn)生的有機(jī)酸性流體進(jìn)入風(fēng)化殼巖溶系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)流循環(huán)，不僅強(qiáng)化了巖溶水的溶蝕能力，使孔洞的儲(chǔ)集性和輸導(dǎo)性得以增加，而且也將烴類載入了巖溶孔洞。隨著埋藏巖溶水動(dòng)力的減弱以及抑致水化反應(yīng)的發(fā)生，促進(jìn)了溶蝕巖體和烴類運(yùn)聚場(chǎng)所的形成，并在溶蝕巖體外圍產(chǎn)生淀積交代外殼，由此構(gòu)成了封閉的儲(chǔ)集空間。這些構(gòu)成封閉的巖溶沉淀物，具有稀土元素總量升高以及δCe富集的特征［12］。因此，結(jié)合巖溶地貌形態(tài)，分析稀土元素分餾富集規(guī)律，追蹤對(duì)比富δCe的巖溶沉淀物充填層位及平面變化，對(duì)于預(yù)測(cè)有利巖溶儲(chǔ)層的分布以及尋找新的天然氣富集區(qū)具有重要的示蹤作用。

7 結(jié) 論

（1）由可溶巖與非可溶巖組成的奧陶系風(fēng)化殼儲(chǔ)層中，受表生期巖溶作用強(qiáng)烈改造的可溶巖，其稀土元素含量虧損明顯，但經(jīng)埋藏巖溶改造后，稀土元素含量則相對(duì)富集。而受巖溶改造微弱的可溶巖與非可溶巖，基本保持了原巖的稀土元素含量特征。

（2）可溶巖在巖溶化過(guò)程中，其輕稀土的遷移大于重稀土元素的分餾效應(yīng)，從而輕﹑重稀土的分布呈現(xiàn)明顯的分區(qū)及線性關(guān)系，這揭示了可溶巖經(jīng)歷了不同的巖溶環(huán)境及演化過(guò)程。非可溶巖輕﹑重稀土元素的分布以巖類不同而呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，但它們揭示了馬家溝組的黏土化凝灰?guī)r和巖溶洞穴充填的泥巖與風(fēng)化殼上覆層的本溪組底部砂泥巖和玻屑化疑灰?guī)r之間存在同源關(guān)系，從而具有相似的稀土元素變化規(guī)律。

（3）可溶巖中δEu具有隨∑REE升高而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且在分布特征上大體可劃分三個(gè)不同成巖區(qū)?？扇軒r中δCe對(duì)于∑REE的變化，因巖類不同而表現(xiàn)出較大的差異。δEu與δCe異常，在不同巖溶環(huán)境中具有不同的活化遷移規(guī)律，因而是判識(shí)巖溶環(huán)境的重要標(biāo)志。δEu的活化遷移，反映了表生期巖溶環(huán)境的存在，而δCe的相對(duì)富集，則揭示了埋藏期巖溶的發(fā)育及其與天然氣生成運(yùn)聚的密切關(guān)系。

［1］何自新，鄭聰斌，王彩麗，等.中國(guó)海相油氣田勘探實(shí)例之二：鄂爾多斯盆地靖邊氣田的發(fā)現(xiàn)與勘探［J］.海相油氣地質(zhì)，2005，10(2)：37-44.

［2］鄭聰斌，張軍.鄂爾多斯盆地奧陶系天然氣成藏特征及氣藏分布規(guī)律［J］.中國(guó)石油勘探，2001，6(4)：5-12.

［3］鄭聰斌，王飛雁，賈疏源，等.陜甘寧盆地中部奧陶系風(fēng)化殼巖溶巖及巖溶相模式［J］.中國(guó)巖溶，1997，16(4)：351-360.

［4］侯方浩，方少仙，何江，等.鄂爾多斯盆地靖邊氣田區(qū)中奧陶統(tǒng)馬家溝組五1—五4亞段古巖溶型儲(chǔ)層分布特征及綜合評(píng)價(jià)［J］.海相油氣地質(zhì)，2011，16(1)：1-13.

［5］侯方浩，方少仙，沈昭國(guó)，等.白云巖表生成巖裸露期古風(fēng)化殼巖溶的規(guī)模［J］.海相油氣地質(zhì)，2005，10(1)：19-30.

［6］廖志偉，陳洪德，陳安清，等.鄂爾多斯盆地南部二疊系山西組二段泥巖稀土元素特征及地質(zhì)意義［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2011，33（9）：7-12.

［7］中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所《簡(jiǎn)明地球化學(xué)手冊(cè)》編譯組.簡(jiǎn)明地球化學(xué)手冊(cè)［M］.北京：科學(xué)出版社，1981.

［8］潘愛(ài)芳，赫英.鄂爾多斯盆地石油的稀土元素地球化學(xué)特征［J］.中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2008，26（3）：374-378.

［9］Bhatia M R，Crook K A W.Trace element characteristics of greywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins［J］.Contrib Mine.Petro，1986，92(2)：181-193.

［10］丁振舉，姚書振，劉叢強(qiáng)，等.東溝壩多金屬礦床噴流沉積成礦特征的稀土元素地球化學(xué)示蹤［J］.巖石學(xué)報(bào)，2003，19(4)：792-798.

［11］Surdam R C,Boese S W,Crossey L J.The chemistry of secondary porosity ［C］//Mc Donald D A,Surdam R C.Clastic diagenesis.AAPG Memoir，1984，37：127-149.

［12］章貴松，鄭聰斌.壓釋水巖溶與天然氣的運(yùn)聚成藏［J］.中國(guó)巖溶，2000，19（3）：199-205.

REE Pattern Features and Its Petroleum Geology Significance of Ordovician Majiagou Weathering Crust Reservoir in Central and Eastern Parts of Ordos Basin

Li Zemin,Miao Jianyu

The total content,chemical attributes and pattern features of REE are analyzed for the soluble carbonate rock and sulfate rock and the insoluble clastic rock samples from the Ordovician Majiagou weathering crust reservoirs as well as the correlating clastic rock samples from the overlying Carboniferous Benxi Fm.in the middle and east parts of Ordos basin.It is shown that the REE is characteristic of obvious fractionation and enrichment and the total REE content and REE enrichment are higher in insoluble rock than in soluble rock.The correlationship between LREE and HREE and the rich or rareδEu andδCe in these rock reveal that they formed either in epidiagenetic or buried karst environments.It is proved that the REE in the Majiagou filling clastic rock was the same source as that in Benxi clastic rock.Development of the paleokarst during buried diagenesis was accompanies with the generation and migration of natural gas.

Ordovician;Majiagou Formation;Weathering crust reservoir;Karst reservoir;Rare earth element;Element analysis;Sedimentary environment;Diagenesis environment;Ordos Basin

TE111.3；TE112.23

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2012.03.008

1672-9854(2012)-03-0055-07

2012-03-20；改回日期：2012-05-12

李澤敏：女，1978年生?，F(xiàn)為西北大學(xué)地質(zhì)系碩士研究生。通訊地址：710069陜西省西安市太白北路西北大學(xué)地質(zhì)系；電話：（029）62679205

致謝：本文在研究與編寫過(guò)程中，得到鄭聰斌教授級(jí)高工等的親切指導(dǎo)，在此深表感謝!

趙國(guó)憲

Li Zemin：female,M.S.degree in progress at Geology Faculty of Northwest University.Add:Xi'an,Shaanxi,710069,China