楊 銳，彭德堂，潘仁芳，石書(shū)緣，張 莉

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

鄂爾多斯盆地西南部上古生界盒8段物源分析

楊 銳1，彭德堂1，潘仁芳1，石書(shū)緣2，張 莉1

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

隨著鄂爾多斯盆地西南部上古生界二疊系碎屑巖油氣藏的不斷發(fā)現(xiàn)，其物源引起了人們特別的關(guān)注和重視。應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)鄂爾多斯盆地西南部二疊系下石盒子組盒8段的碎屑組分及S巖屑分布特征、重礦物組合、古水流方向進(jìn)行分析，并與源巖進(jìn)行對(duì)比，分析探討了該地區(qū)二疊系下石盒子組盒8段的物源問(wèn)題。分析結(jié)果表明：研究區(qū)存在三個(gè)物源區(qū)，即盆地北部物源來(lái)自陰山古陸西段太古界的沉積變質(zhì)巖和中基性火山巖，盆地西南部物源來(lái)自中北祁連和西秦嶺物源區(qū)的高級(jí)變質(zhì)巖及部分巖漿巖和少量的沉積巖，盆地南部物源來(lái)自北秦嶺物源區(qū)的高級(jí)變質(zhì)巖及部分巖漿巖和少量的沉積巖，并指出三大物源的交匯區(qū)大致在環(huán)縣－華池一帶。這些分析和結(jié)論不但澄清了鄂爾多斯盆西南部二疊系下石盒子組盒8段物源研究中長(zhǎng)期不清的問(wèn)題，而且對(duì)研究盆地其他地區(qū)的下石盒子組物源變化規(guī)律提供了一定的參考。

鄂爾多斯盆地；物源分析；重礦物組合；巖屑；古水流

通過(guò)勘探證實(shí)，在鄂爾多斯盆地西南部鎮(zhèn)探2井盒8段日產(chǎn)氣99 m3，鎮(zhèn)探1井在盒8段砂巖中也有很好天然氣顯示。因此，進(jìn)一步深入研究盆地西南部二疊系盒8段的物源方向，已成為勘探生產(chǎn)中越來(lái)越迫切的任務(wù)。但研究區(qū)探井資料較少，研究還缺乏系統(tǒng)性和全面性。在了解盆地周緣地層與巖性特征的基礎(chǔ)上，對(duì)自采和收集的大量巖礦、重礦物、古流向資料和區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與整理。深入研究該盆地西南部主要目的層盒8段的物源方向，為拓寬天然氣勘探區(qū)域和相鄰層位研究、沉積相及砂體分布規(guī)律研究提供理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層提供依據(jù)。

1 研究區(qū)及其周緣地層概況

鄂爾多斯地區(qū)屬華北地臺(tái)西端的次級(jí)構(gòu)造單元，是一個(gè)多旋回克拉通疊加盆地。在早二疊世，研究區(qū)北緣古亞洲洋繼續(xù)俯沖，興蒙海槽西段關(guān)閉，使華北板塊北部迅速隆升；研究區(qū)南緣勉略洋向北俯沖，北秦嶺和華北地臺(tái)南緣構(gòu)造隆升趨于強(qiáng)烈，造成北高南低的趨勢(shì)逐漸減弱［1－2］。本文研究區(qū)位于盆地西南部，即渭北隆起西段、伊陜斜坡和天環(huán)坳陷南部；具體范圍為西線以涇源為界，東至耀縣，南以淳化陜縣為界，北至吳起（圖1）。

鄂爾多斯盆地周緣地區(qū)的古陸主要為阿拉善－陰山古陸和祁連－北秦嶺古陸，自加里東運(yùn)動(dòng)后，長(zhǎng)期處于剝蝕隆起地區(qū)，持續(xù)為鄂爾多斯盆地提供物源。古陸主要為太古界、元古界的各類(lèi)火山－沉積巖組成的多套古老變質(zhì)巖系［3－5］。盆地北部物源區(qū)結(jié)晶基底主要由中下太古宙集寧群、上太古宙烏拉山群、下元古宙色爾騰山群及二道凹群、中元古宙長(zhǎng)城系渣爾泰山群、白云鄂博群及薊縣系什那干群組成。

盆地南緣剝蝕古陸形成于加里東運(yùn)動(dòng)時(shí)期，以北秦嶺隆起幅度最大，并長(zhǎng)期處于隆起剝蝕狀態(tài)［6］。其中太古界是以太華群、阜平群、集寧群、賀蘭山群和下阿拉善群為代表，由花崗－綠片巖區(qū)和高級(jí)片麻巖區(qū)共同組成的中深變質(zhì)、強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)和混合巖化的復(fù)雜變質(zhì)巖系；下元古界是由五臺(tái)－滹沱群、鐵洞溝組、秦嶺群、趙池溝組和上阿拉善群，以及中、上元古界寬坪群、陶灣群和海原群組成的一套變火山－沉積巖系。

2 物源分析

2.1 重礦物分布特征

重礦物是指碎屑巖中密度大于2.86 g／cm3的陸源碎屑礦物，在巖石中含量很少，一般不超過(guò)1%［1，3，7］。由于 它 在 成 巖 過(guò) 程 中 的 穩(wěn) 定 性 ，該 種 類(lèi)和含量可指示源區(qū)母巖的性質(zhì)。而在搬運(yùn)和沉積過(guò)程中，性質(zhì)不穩(wěn)定的重礦物，隨著搬運(yùn)距離的增大而逐漸減少，而穩(wěn)定重礦物的相對(duì)含量逐漸升高。因此，可根據(jù)重礦物含量、組合特征，及其在平面的展布來(lái)反映母巖類(lèi)型及物源方向。

圖1 研究區(qū)位置

選取研究區(qū)盒8段20口井和5個(gè)野外剖面的砂巖樣品進(jìn)行了重礦物分析，分析結(jié)果表明，研究區(qū)主要受到了北部、西南部和南部三個(gè)不同物源區(qū)供給的影響（圖2），其中：

（1）研究區(qū)北部的重礦物組合為：“鋯石＋白鈦礦＋金紅石”組合，又可以進(jìn)一步分為東西兩個(gè)小區(qū)，西小區(qū)為“鋯石＋電氣石＋白鈦礦＋金紅石”組合，其中鋯石含量比白鈦礦含量低；東小區(qū)為“鋯石＋石榴石＋白鈦礦＋金紅石”組合，其中鋯石含量比白鈦礦含量高。

（2）研究區(qū)西南部重礦物組合為：“鋯石＋石榴石＋白鈦礦”主要組合，及“電氣石＋金紅石”次要組合。

（3）研究區(qū)東南部重礦物組合：“鋯石＋電氣石＋白鈦礦＋金紅石”組合，重礦物類(lèi)型較多。

前人研究表明，盆地北緣陰山地區(qū)地層分布具有分帶性，大致以烏拉山西為界［8－10］。其西的太古代－中元古代渣爾泰山群、白云鄂博群和色爾騰山群控制了盆地北部的西側(cè)的石英砂巖沉積，沉積物中重礦物組合以“鋯石＋電氣石＋白鈦礦＋石榴石”為特征，其東太古界烏拉山群、集寧群控制了盆地北部東側(cè)的巖屑石英砂巖＋巖屑砂巖和巖屑砂巖沉積，沉積物中重礦物組合以“鋯石＋電氣石＋白鈦礦＋綠泥石＋金紅石”為特征（圖3）。

圖2 研究區(qū)盒8段重礦物組合分布

圖3 鄂爾多斯盆地北部物源及巖性分布

比較研究區(qū)北部的重礦物組合與盆地北部的重礦物組合，二者有較好的相似性，而且呈現(xiàn)出盆地北部西側(cè)重礦物組合與研究區(qū)北部東小區(qū)重礦物組合相似程度較高（除了鋯石和白鈦礦外，均含石榴石）、盆地北部東側(cè)重礦物組合與研究區(qū)北部西小區(qū)重礦物組合相似程度較高（“鋯石＋電氣石＋白鈦礦＋金紅石”組合）。圖2顯示研究區(qū)存在三大物源，且東南部沉積物的物源與西南部沉積物的物源較為接近，具有近源沉積的特點(diǎn)（重礦物類(lèi)型多），與研究區(qū)北部沉積物的物源明顯不同。進(jìn)一步推斷研究區(qū)北部沉積物可能來(lái)自盆地北緣的陰山地區(qū)中－低變質(zhì)巖和巖漿巖；研究區(qū)西南部沉積物可能來(lái)自中北祁連和西秦嶺太古界的中－高變質(zhì)巖系等；研究區(qū)東南部沉積物可能來(lái)自北秦嶺下元古界中變質(zhì)巖系。

2.2 碎屑組分分布特征

碎屑物質(zhì)主要為母巖機(jī)械破碎的產(chǎn)物，因此砂巖的碎屑組分特征與物源區(qū)有著密切的關(guān)系［11－12］。通過(guò)對(duì)研究區(qū)38口取心井、5個(gè)剖面點(diǎn)觀察和260塊薄片鑒定，按照曾允孚（1986）砂巖成份～成因分類(lèi)方案，研究區(qū)主要為石英砂巖、巖屑石英砂巖及巖屑砂巖，含少量長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖4），總體表現(xiàn)出石英含量高，長(zhǎng)石含量極低的特點(diǎn)，巖屑以變質(zhì)巖的巖屑為主，其次為巖漿巖的巖屑，沉積巖的巖屑含量較少。沿NW－SE向——石板溝、慶深2、環(huán)縣、慶深1和合水一線劃分為南北兩大類(lèi)，不同地區(qū)的碎屑組份及含量有所變化（表1和圖5）。

圖4 研究區(qū)盒8段砂巖投點(diǎn)圖

表1 研究區(qū)盒8段砂巖碎屑組份含量統(tǒng)計(jì)

（1）在石板溝、慶深2、環(huán)縣、慶深1和合水一線以北，為高石英、低巖屑、無(wú)長(zhǎng)石含量區(qū)。石英含量較高，為69.4%～96.7%，長(zhǎng)石整體含量低，為0%～1.1%，巖屑含量為3.3%～30.6%，以石英砂巖和巖屑石英砂巖為主，其中石英／巖屑穩(wěn)定，符合遠(yuǎn)源沉積的特點(diǎn)。巖屑主要為石英巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、巖漿巖巖屑。

（2）在石板溝、慶深2、環(huán)縣、慶深1和合水一線以南，為高石英、低巖屑、低長(zhǎng)石含量區(qū)。石英含量較高，為73.8%～95.6%，長(zhǎng)石含量有少量增加，為0%～11.9%，巖屑含量為4.2%～22.8%，主要是巖屑石英砂巖、石英砂巖、巖屑砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖，其中石英／巖屑不穩(wěn)定，符合近源沉積特點(diǎn)。巖屑主要為石英巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、巖漿巖巖屑。

碎屑顆粒含量及巖屑成份的差異，反映出其母巖類(lèi)型的不同。結(jié)合周緣古陸特征，推測(cè)研究區(qū)北部物源主要為陰山古陸西段太古界的沉積變質(zhì)巖和中基性火山巖；南部物源主要為中北祁連和西秦嶺太古界、北秦嶺下元古界地層的石英巖、片巖、變長(zhǎng)石石英砂巖、大理巖、花崗巖等高級(jí)變質(zhì)巖及部分巖漿巖和少量的沉積巖。

2.3 巖屑組成的分布特征

巖屑的類(lèi)型及含量能夠準(zhǔn)確地反映物源區(qū)的巖性、風(fēng)化類(lèi)型、風(fēng)化程度及沉積物搬運(yùn)距離。來(lái)自不同物源區(qū)的巖屑，其巖屑類(lèi)型和相對(duì)含量必然存在差異，利用這種差異，可進(jìn)行物源分析。在研究區(qū)沿NW－SE向－－石板溝、慶深2、慶深1、蓮1一線，可以分為南北兩大區(qū)（圖6）。

圖5 盒8段碎屑成分分布

圖6 盒8段巖屑成分分布

（1）北區(qū)以變質(zhì)巖巖屑為主，其次為巖漿巖巖屑，僅極個(gè)別井（蘇113、蘇274、陜122、陜128等）中見(jiàn)沉積巖巖屑，且沉積巖巖屑中除了粉砂巖巖屑和泥巖巖屑外，還有部分石灰?guī)r巖屑（蘇274）和白云巖巖屑（陜122）。圖3中顯示的盆地北部西側(cè)主要以巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主、東側(cè)除了巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑以外，則還含沉積巖巖屑，而沉積巖巖屑包括來(lái)自陰山地區(qū)東段的石灰?guī)r和白云巖。結(jié)合圖5和圖3，說(shuō)明研究區(qū)北部的盒8段碎屑物質(zhì)主要來(lái)自盆地北緣陰山地區(qū)西部，部分來(lái)自陰山地區(qū)東部。

（2）南區(qū)以變質(zhì)巖巖屑為主，兼有巖漿巖巖屑和沉積巖巖屑，與北部的主要區(qū)別在于，沉積巖巖屑普遍，沉積巖巖屑包括粉砂巖巖屑和泥巖巖屑，不含石灰?guī)r和白云巖巖屑，且沉積巖巖屑和巖漿巖巖屑的含量不穩(wěn)定，反映了近源沉積的特點(diǎn)。由于南北巖屑的差異，說(shuō)明南部和北部不是來(lái)自同一個(gè)物源體系的沉積物。

2.4 古水流分析

古水流分析有助于判斷物源位置、推測(cè)盆地沉積物充填布局及砂體延伸方向，是識(shí)別沉積環(huán)境和重建古地理的有效手段之一。經(jīng)測(cè)量平?jīng)龆罍虾?段平均古水流方向?yàn)?0°～50°，即古水流優(yōu)勢(shì)方向?yàn)槲髂舷虮睎|。同心太陽(yáng)山平均古水流方向?yàn)?90°～200°，西北部惠安堡地區(qū)古水流方向主要是自東北向西南。而在研究區(qū)西南部華亭地區(qū)古流向?yàn)?0°～100°之間，南部麟游－旬邑地區(qū)為正南方向0°左右，耀縣石川河盒8段紋層以北北西和北西向?yàn)橹鳌＿@些古流向參數(shù)證據(jù)表明，盆地四周存在古隆起，盆地西南邊緣整體為一物源區(qū)。但在淳化口鎮(zhèn)一帶，古水流為自南向北，與平?jīng)鱿啾任镌磪^(qū)已經(jīng)改變，已不屬于同一個(gè)物源區(qū)，進(jìn)一步說(shuō)明研究區(qū)南部盒8段沉積物可能物源為北秦嶺地區(qū)，西南部可能物源為中北祁連和西秦嶺，北部可能物源為陰山古陸。

3 討論

前面幾種方法已經(jīng)討論過(guò)研究區(qū)北部地區(qū)、南部、西南部分別是三個(gè)截然不同的物源區(qū)，據(jù)此可以推斷母巖區(qū)主要從三個(gè)方向?yàn)榕璧靥峁┪镌?，決定著盆地內(nèi)砂體的物質(zhì)成分。其一來(lái)自北部和西北方向陰山古陸西段太古界的沉積變質(zhì)巖和中基性火山巖，并經(jīng)受了不同程度的花崗巖化和混合巖化作用。主要是片麻巖、麻粒巖、石英巖、變粒巖、綠片巖等，依據(jù)變質(zhì)程度屬于高級(jí)及中低級(jí)變質(zhì)作用的產(chǎn)物。其二前面也談及到研究區(qū)西部平?jīng)觯A亭地區(qū)和南部口鎮(zhèn)－麟游地區(qū)的物源母巖具有較強(qiáng)的親緣性，通過(guò)物源區(qū)的對(duì)比和重礦物的研究發(fā)現(xiàn)，其間仍然存在一定的差別，南部地區(qū)的物源主要來(lái)自于北秦嶺下元古界地層的石英巖、片巖、變長(zhǎng)石石英砂巖等高級(jí)變質(zhì)巖及部分巖漿巖和少量的沉積巖。而西南部的物源則來(lái)自中北祁連和西秦嶺太古界下元古界地層的石英巖、片麻巖、大理巖、花崗巖等高級(jí)變質(zhì)巖及部分巖漿巖和少量的沉積巖?？梢?jiàn)物源區(qū)母巖巖石類(lèi)型分布不同是造成研究區(qū)北部地碎屑成分中石英含量高于南部地區(qū)的主要原因。研究區(qū)北部沉積區(qū)與西南部和南部沉積區(qū)的分界大致為石板溝、慶深2、慶深1、蓮1一線，二者之間沒(méi)有重疊。研究區(qū)南部沉積區(qū)主要限于淳探1、石川河、口鎮(zhèn)等地，其他區(qū)域?yàn)槲髂喜砍练e區(qū)，二者具體的界線參考砂體等厚度，按照就近砂體厚度相近的原則確定。匯水區(qū)大致為慶深2、蓮7、旦八鎮(zhèn)、蓮1、慶深2和鎮(zhèn)探1井圍成的區(qū)域，即大致在天環(huán)－華池一帶交匯。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主，總體表現(xiàn)出石英含量高，長(zhǎng)石含量極低的特點(diǎn)，巖屑以變質(zhì)巖的巖屑為主，其次為巖漿巖的巖屑，沉積巖的巖屑含量較少。

（2）通過(guò)對(duì)研究區(qū)盒8段的碎屑巖組分特征、重礦物組合特征和古水流的研究，結(jié)合對(duì)盆地西南部地區(qū)周緣的構(gòu)造活動(dòng)背景，認(rèn)為盆地西南部盒8段砂巖沉積物受陰山古陸老變質(zhì)巖系、中北祁連和西秦嶺、北秦嶺三個(gè)物源區(qū)控制，三大物源的交匯區(qū)大致在天環(huán)－華池一帶。由此可見(jiàn)，研究區(qū)是一個(gè)匯集北部、西南、南三個(gè)方向物源而沉積的一個(gè)混源區(qū)。

致謝：本次研究的野外工作得到了長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院的大力支持，在此一并表示感謝！

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With the successive discovering of clasticrock oil－gas reservoirs in Permian of upper Paleozoic in the southwest area of Ordos basin，special attention has been paid to the material sources of these reservoirs.By applying mathematical statistics and in combination with the debris composition，the distribution characteristics of heavy minerals and paleocurrent direction，the source areas of the 8th member of the Xiashihezi formation of Permian in the region have been analyzed in contrast with native rocks.The analysis results show that three provenance exist in the studied area.The provenance of north of the basin is derived from the Archean sedimentary metamorphic rock and the sex volcanic rocks of Yinshan paleoland，the provenance of the southwest of the basin is derived from the senior metamorphic rocks and part of magmatic rocks and a small amount of sedimentary rock of north Qilian and west Qinling and the provenance of the south of the basin is derived from senior metamorphic rocks and part of magmatic rocks and a small amount of sedimentary rock of north Qinling.Besides，three provenance approximately intersect the Huan county－Huachi area.The problems existing in the research on the material sources of upper Paleozoic in the southwest area of Ordos basin not only have been settled，a certain reference to research the sediment provenance of the basin in other parts of the Xiashihezi formation of Permian has been offered as well.

01Sediment provenance analysis of the 8th member of the upper Paleozoic Xiashihezi formation in the southwest area of Ordos basin

Yang Rui et al（Key Laboratory of Oil and Gas Resources ＆Exploration（Ministry of Education），Yangtze U－niversity，Jingzhou，Hubei 434023）

Ordos basin；provenance analysis；heavy mineral combination；clastic debris；paleocurrent direction

TE111.3

A

1673－8217（2012）03－0001－05

2011－08－22；改回日期：2011－12－15

楊銳，1987年生，2010年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院資源勘查專(zhuān)業(yè)，在讀碩士研究生，主要從事油藏描述方面的研究。

國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“中國(guó)大型氣田形成條件、富集規(guī)律及目標(biāo)評(píng)價(jià)”（2008ZX05007－005）課題的部分研究成果。

吳官生