李鵬飛,徐論勛,李建明

(長江大學(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 6期物源分析

李鵬飛,徐論勛,李建明

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州 434023)

物源分析是開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)研究內(nèi)容。本文根據(jù)鄂爾多斯盆地華慶地區(qū) 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 6期物源供給主要來自正北和北偏東兩個方向,以正北方向?yàn)橹饕镌捶较?。主物源區(qū)母巖性質(zhì)以變質(zhì)巖為主,母巖巖石類型為由低-中級變質(zhì)巖和花崗巖。

華慶地區(qū);長 6期;物源;重礦物;母巖

引言

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)域地層對比以及儲層評價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,在物源分析過程中引入了電了探針、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]。本文以鄂爾多斯盆地華慶地區(qū) 220口井長 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,開展華慶地區(qū)長 6物源分析。為該區(qū)的沉積體系展布研究、區(qū)域地層對比以及儲層評價預(yù)測提供有力支持。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地以太古界、元古界結(jié)晶巖與變質(zhì)巖系為基底,其上被古生界、中生界、新生界覆蓋,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,西部則以桌子山東和惠安堡—沙井子斷裂帶分別與河套弧形構(gòu)造帶西南翼和六盤山弧形構(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)造相對簡單,以鼻狀構(gòu)造為主,無二級、三級構(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、西翼陡窄的不對稱大向斜。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個一級構(gòu)造單元 (圖 1)。從總體上看,盆地構(gòu)造性質(zhì)以長期穩(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:西起白馬,東到馬家砭,北自長官廟,南抵城壕-悅樂一帶,研究區(qū)范圍約 5500km2(圖 1)。截止2008年 12月,該區(qū)鉆遇 (穿)長 6油層組的探井、評價井共有 250余口。

圖 1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)位置圖1.研究區(qū)邊界;2.盆地邊界;3.構(gòu)造單元邊界Fig.1 Tectonic division of the OrdosBasin and location of the study area1=limit of the study area;2=basin boundary;3=tectonic boundary

華慶地區(qū)三疊系延長組地層以內(nèi)陸湖相沉積為主,沉積格局和沉積體系的分布受長期繼承性整體升降運(yùn)動下形成的廣闊斜坡構(gòu)造背景的控制,屬于北邊靖邊-吳旗主河湖三角洲體系和安邊三角洲體系向南延伸部分。延長組的湖盆地質(zhì)演化經(jīng)過了由興盛到衰亡的過程,長 8為湖進(jìn)期,長 7為湖盆發(fā)育的全盛時期,長 6為湖盆的建設(shè)與逐漸萎縮時期。長 6期主要發(fā)育三種沉積相類型,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,向前過渡為河口壩微相,向南過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)識之一。前人對鄂爾多斯盆地長 6油層組砂巖的物源分析認(rèn)為:重礦物組合在平面分布上主要存在東北、西部 (西南)和南部三大物源區(qū),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]。本研究區(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,本研究在重礦物鑒定成果上與前人研究成果認(rèn)識基本一致,但也有一定的差異性,簡述如下:

本次研究共統(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 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、偶見榍石。

圖 2 華慶地區(qū)長 6期重礦物組合分布特征1.井位;2.組合邊界;3.組合類型Fig.2 Distribution of the heavy mineral assemblages from the Chang-6 oilmeasures in the Huaqing region1=well site;2=limit of heavy mineral assemblages;3=type of heavymineral assemblages

從重礦物組合分布特征圖上 (圖 2)可以看出,長 6重礦物組合呈環(huán)帶狀分布特征,研究區(qū)中心和正北方向最穩(wěn)定組分為高鋯石、赤鐵礦、金紅石組合,這個組合由北向南直達(dá)華池一帶;東北方向來的重礦組合主要為鋯石 +金紅石 +白鈦礦組合;西北方向來的為鋯石 +電氣石 +白太礦重礦組合;西南方向主要為鋯石 +白鈦礦 +石榴石組合;東南方向來的重礦組合,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6重礦物組合看,明顯分為四大沉積物源區(qū),即東北、北面物源區(qū),西北物源區(qū),西南物源區(qū)和南部物源區(qū)。

2.2 輕礦物組合特征

長 6沉積期,鄂爾多斯盆地西南沉積體系與東北沉積體系延長組在砂巖成分上存在很大差異,其中華慶地區(qū)具高長石、低石英的特點(diǎn),為高長石含量區(qū),長石含量一般為 55%～60%,石英含量一般為25%～35%,巖屑含量僅 10%～15%,礦物成熟度相對較低。而西南部體系相對具有高石英、低長石的特點(diǎn),礦物成熟度較高。

1.長石、石英碎屑組分

砂巖中的骨架礦物組分主要為長石,含量為41%～73%,其次是石英,含量為 18%～36%,而巖屑含量低,一般小于 10%,砂巖中的這種長石、石英和巖屑含量組合特征,說明物源區(qū)存在富長石的母巖類型。大量的鈉長石出現(xiàn)是確定母巖區(qū)為低-中級變質(zhì)巖區(qū)的依據(jù)。而研究區(qū)西南部,石英含量由20%增加到 60%,長石含量由 65%減少到了 25%,巖石礦物成熟度有增高趨勢。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)。

圖 3 華慶地區(qū)長 6期西南部 (a)和東部、北部 (b)砂巖分類三角圖Ⅰ.石英砂巖;Ⅱ.長石石英砂巖;Ⅲ.巖屑石英砂巖;Ⅳ.長石巖屑石英砂巖;Ⅴ.長石砂巖;Ⅵ.巖屑長石砂巖;Ⅶ.長石巖屑砂巖;Ⅷ.巖屑砂巖Fig.3 Triangular diagrams of the sandstones from the southwestern part(a)and eastern and northern parts(b)of the Chang-6 oil measures in the Huaqing regionI=quartz sandstone;II=feldspathic quartz sandstone;III=lithic quartz sandstone; IV=feldspathic lithic quartz sandstone;V=feldspathic sandstone;V I=lithic feldspathic sandstone;V II=feldspathic lithic sandstone;V III=lithic sandstone

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變質(zhì)巖,含量一般在 3%～5%之間,個別可達(dá) 9%,雖然含量總體不高,但很穩(wěn)定,說明物源區(qū)存在低級變質(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,可確定該類巖石不是物源區(qū)母巖的主要巖石類型。

3.云母類礦物

砂巖中含有較豐富的云母類礦物碎屑,含量一般在 3%～8%之間,最高可達(dá) 12%,說明母巖中有富云母的巖類存在,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)境有著不同的水動力條件,從而造成不同的粒度分布。

華慶地區(qū)長 6儲層以細(xì)砂巖、極細(xì)砂巖占絕對優(yōu)勢。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 6儲層砂巖中細(xì)砂級占 85.63%,粉砂級占 8.94%,中砂級占 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,粉砂巖含量增加,粒徑逐漸過渡到 0.05mm。研究區(qū)西南緣沉積物粒度也相對較粗,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 6沉積期,東北、北部方向物源是主要的,占有明顯優(yōu)勢,而西南方向物源影響有所減弱,只是對局部有影響。

2.4 物源區(qū)分析

上述重礦物、輕礦物、巖屑的特征表明,研究區(qū)長 6沉積時期主要發(fā)育東北、西南兩大物源。從重礦物特征看,研究區(qū)東北部表現(xiàn)為向南不穩(wěn)定組分減少、穩(wěn)定組分逐漸增加;盆地東北部的砂地比值則顯示向南逐漸減小;從東北部長石含量較高、巖屑含量甚少且基本不含白云巖屑,而西南物源以較高的石英含量和高的白云巖屑含量的情況看,兩大物源區(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級變質(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,且以富含碳酸鹽沉積物為特色。

從華慶地區(qū)長 6礦物分類三角圖上看,本區(qū)也有兩個物源方向,其一是北、東北方向,為長石砂巖、巖屑長石砂巖;另一個是西南方向,石英、巖屑含量較高,為長石巖屑石英砂巖、長石巖屑砂巖。但本區(qū)長 6地層的物源絕大部分來自北、東北方向物源,所以本區(qū)以長石砂巖為主、次為巖屑長石砂巖。雖然也有西南方向和南部方向的物源,但其處于次要位置。

3 結(jié)語

(1)華慶地區(qū)長 6期物源區(qū)母巖性質(zhì)以變質(zhì)巖為主,母巖巖石類型為低-中級變質(zhì)巖和花崗巖。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低級變質(zhì)巖、火成巖和部分富含碳酸鹽的沉積巖。

(2)華慶地區(qū)長 6地層物源絕大部分來自北和東北方向,西南方向和南部方向的物源處于資要地位。

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Provenances ofthe Chang-6 oil measures in the Huaqing region,Ordos Basin

L I Peng-fei,XU Lun-Xun,L IJian-ming
(School of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou434023,Hubei,China)

In the light of the light and heavymineral assemblages and grain size data of the sandstones from about 220 wells in the Huaqing region,OrdosBasin,in combination with sedimentary facies analysis and comparison of terrigenous clastic and heavymineral compositions,the principal sources of detritus in the Chang-6 oilmeasures lay to the north and northeast of the Basin.The parent rocks in the source areas are mainly composed of low-to medium-grade metamorphic rocks and granites.

Huaqing region;Chang-6 oilmeasures;provenance;heavymineral;parent rock

1009-3850(2010)02-0061-05

2009-07-14;改回日期2009-10-04

李鵬飛 (1982-),男,碩士研究生,主要研究方向?yàn)槌练e學(xué)

TE122.2+1

A