任海姣，趙靖舟，2，耳 闖，2，白卓立

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.西安石油大學(xué) 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065； 3.中國(guó)地震局 第二監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710065)

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引　言

環(huán)縣—正寧地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，橫跨天環(huán)坳陷和陜北斜坡，南部和西部與秦祁褶皺帶相連，其三疊系延長(zhǎng)組是主要的產(chǎn)油層系。前人對(duì)鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組物源研究較多，但針對(duì)長(zhǎng)9油層組物源研究較少。前人研究認(rèn)為長(zhǎng)6、長(zhǎng)8油層組受北部、東北部、西部和南部等多個(gè)方向物源控制[1-6]；長(zhǎng)7油層組物源主要來(lái)自東北、西北、西南、南部4個(gè)方向[7]；劉志武等[8]認(rèn)為盆地西南緣印支期物源來(lái)自阿拉善地塊古元古界變質(zhì)結(jié)晶巖、花崗巖及下古生界火山巖。為了搞清楚長(zhǎng)9油層組物源是否具有繼承性及與其他油層組的不同之處，本文主要通過(guò)重礦物特征分析和砂巖碎屑成分特征分析方法，輔以石英顆粒陰極發(fā)光分析、全巖及黏土礦物組成分析和砂巖粒度組分分析等方法尋找判別依據(jù)，探討研究區(qū)物源特征。

1　物源區(qū)構(gòu)造環(huán)境

中奧陶紀(jì)開(kāi)始，秦-祁大洋板塊向華北板塊俯沖，導(dǎo)致華北板塊抬升，形成具有溝-弧-盆體系的活動(dòng)大陸邊緣。早石炭紀(jì)晚期祁連—北秦嶺在俯沖作用下出現(xiàn)褶皺和隆起，并向鄂爾多斯盆地不斷擠壓，導(dǎo)致盆地南緣加里東—海西褶皺帶不斷隆起，物源區(qū)不斷擴(kuò)大。到二疊世晚期，海西運(yùn)動(dòng)使祁連、秦嶺形成統(tǒng)一的物源區(qū)。 由此可見(jiàn)， 北秦嶺是鄂爾多

斯盆地南部和西部的重要物源區(qū)，巖性主要為太古界、元古界的火山巖、沉積巖組成的多套古老變質(zhì)巖系[9-13]。

2　物源識(shí)別

2.1　重礦物特征

重礦物是指密度大于2 860 kg/m3的碎屑礦物，耐磨蝕、穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠很好地保留母巖的性質(zhì)，在物源分析中占有重要地位[14-16]。同一物源的重礦物及其組合特征具有相似性，在搬運(yùn)和沉積過(guò)程中，不穩(wěn)定重礦物含量逐漸減小，而穩(wěn)定重礦物含量相對(duì)增加。

環(huán)縣—正寧地區(qū)重礦物包括石榴石、白鈦石、黑云母、鋯石、綠泥石、鈦磁鐵礦和電氣石。石榴石在研究區(qū)含量較高，白鈦石次之，電氣石含量最低。由于石榴石含量較高，本次研究將石榴石與其他重礦物分開(kāi)分析物源情況。

在不考慮石榴石的情況下，研究區(qū)環(huán)縣地區(qū)主要穩(wěn)定重礦物組合為白鈦石、綠簾石和鋯石，次要重礦物組合為黑云母、鈦磁鐵礦和電氣石(表1、圖1)。峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)主要穩(wěn)定重礦物組合為白鈦石、鈦磁鐵礦、鋯石，次要重礦物組合為黑云母、綠簾石和電氣石。2個(gè)區(qū)域重礦物組合類型存在較大差異，可以推斷2個(gè)區(qū)域的物源不同，環(huán)縣地區(qū)碎屑物質(zhì)可能來(lái)自西部物源，峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)碎屑物質(zhì)可能來(lái)自西南部物源。

表1　環(huán)縣—正寧地區(qū)重礦物含量及組合類型Tab.1　Volume fraction andcombination types of heavy minerals in Huanxian-Zhengning area

研究區(qū)常見(jiàn)的穩(wěn)定重礦物包括石榴石、白鈦石、鋯石、鈦磁鐵礦和電氣石，不穩(wěn)定重礦物包括黑云母和綠簾石。環(huán)縣附近穩(wěn)定重礦物體積分?jǐn)?shù)在65.8%～96.0%，平均88.2%，不穩(wěn)定重礦物體積分?jǐn)?shù)為4.0%～34.3%，平均11.6%；峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)穩(wěn)定重礦物體積分?jǐn)?shù)在71.8%～98.2%，平均92.8%，不穩(wěn)定重礦物體積分?jǐn)?shù)1.8%～6.2%，平均4.4%。環(huán)縣附近不穩(wěn)定重礦物含量較高，說(shuō)明來(lái)自西部物源區(qū)的供給路線較近，沉積物近源沉積；峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)穩(wěn)定重礦物含量較高，說(shuō)明西南部物源區(qū)的供給路線相對(duì)較遠(yuǎn)，沉積物遠(yuǎn)源沉積；華池附近不穩(wěn)定重礦物含量有高值也有低值，判斷其為西部和西南部物源的混源區(qū)(圖2)。

圖1　環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組重礦物(去石榴石)體積分?jǐn)?shù)平面分布Fig.1　Plane distribution graph of volume fraction of heavy minerals (except garnet) in Chang 9 oil reservoir of Huanxian-Zhengning area

圖2　環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組穩(wěn)定重礦物與不穩(wěn)定重礦物體積分?jǐn)?shù)平面分布Fig.2　Plane distribution graph of volume fraction of stable and unstable heavy minerals in Chang 9 oil reservoir of Huanxian-Zhengning area

石榴石是研究區(qū)普遍存在的穩(wěn)定重礦物，體積分?jǐn)?shù)平均71.9%。將研究區(qū)石榴石與非石榴石進(jìn)行比較，結(jié)果表明，環(huán)縣附近石榴石含量無(wú)明顯變化規(guī)律(圖3)，其形成原因?yàn)樵磶r近距離運(yùn)移，未表現(xiàn)出明顯的分異特征。峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)，由西南至東北方向，石榴石含量具有逐漸增加的趨勢(shì)；華池附近石榴石含量無(wú)規(guī)律性變化，推測(cè)其可能同時(shí)受西南和西部物源的影響，為混源區(qū)。

圖3　環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組石榴石體積分?jǐn)?shù)分布Fig.3　Plane distribution graph of volume fraction of garnet in Chang 9 oil reservoir of Huanxian-Zhengning area

2.2　砂巖碎屑成分特征

砂巖中的膠結(jié)物在成巖作用及沉積作用中容易遭到溶蝕，但碎屑顆粒穩(wěn)定性較好，可以作為指示物源方向的重要依據(jù)[17]，順物源方向，呈現(xiàn)長(zhǎng)石及巖屑含量逐漸減少而石英含量逐漸增加的趨勢(shì)。環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石砂巖為主，巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑，偶見(jiàn)沉積巖巖屑。研究區(qū)長(zhǎng)9砂巖碎屑含量在平面上的分布具有一定的規(guī)律性(圖4)：環(huán)縣附近石英和巖屑含量接近，由環(huán)縣至華池方向，巖屑含量逐漸減少，石英含量逐漸增加，推測(cè)其為西部物源向東搬運(yùn)沉積的結(jié)果；峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水區(qū)域受西南部物源影響，由西南至北東方向，砂巖碎屑顆粒以長(zhǎng)石和石英為主，巖屑含量相對(duì)較低；華池區(qū)域碎屑顆粒以長(zhǎng)石和石英為主，推測(cè)其為混源區(qū)。

2.3　石英顆粒陰極發(fā)光特征

不同成因的石英顆粒，由于其晶體內(nèi)部晶格缺陷和微量元素的差異，顯示出不同的陰極發(fā)光特征，因此，可以依此鑒別不同的母巖類型，起到指示物源的作用[18-19]。

圖4　環(huán)縣-正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組砂巖碎屑成分平面分布Fig.4　Plane distribution graph of sandstone detrital composition in Chang 9 oil reservoir of Huanxian-Zhengning area

研究區(qū)以發(fā)紫色光的石英為主(體積分?jǐn)?shù)平均50.66%)，發(fā)棕色光石英和發(fā)藍(lán)光石英(體積分?jǐn)?shù)平均28.31%和21.03%)較少(圖5)。從平面圖上可以看出環(huán)縣附近以藍(lán)紫色石英為主(體積分?jǐn)?shù)平均67.23%)，棕色石英比例較大(體積分?jǐn)?shù)平均32.77%)。 峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水等地， 藍(lán)紫色石英含量較高(體積分?jǐn)?shù)平均80.31%)， 棕色石英含量較少(體積分?jǐn)?shù)平均19.69%)(圖6)。棕色石英主要存在于變質(zhì)巖中，藍(lán)紫色石英主要存在于火山巖、深成巖或接觸變質(zhì)巖中[20]。前人研究認(rèn)為鄂爾多斯盆地西南緣古陸巖性包括太古界變質(zhì)巖和元古界變火山-沉積巖[21]，物源為祁連—北秦嶺造山帶的變質(zhì)石英砂巖、石英片巖及石英巖等[22]。本次實(shí)驗(yàn)石英顆粒陰極發(fā)光特征與前人研究成果相吻合，研究區(qū)物源來(lái)自祁秦造山帶。

圖5　石英顆粒陰極發(fā)光特征Fig.5　Cathode luminescence characteristics of quartz particles

圖6　環(huán)縣-正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組石英顆粒陰極發(fā)光特征平面分布Fig.6　Plane distribution graph of cathode luminescence characteristics of quartz particles in Chang 9 reservoir of Huanxian-Zhengning area

2.4　全巖及黏土礦物組成

全巖及黏土礦物X衍射數(shù)據(jù)包括原始碎屑顆粒信息及次生黏土礦物信息，黏土礦物包括原生黏土礦物和自生黏土礦物，受沉積作用和成巖作用的影響較大，因此，只能用于輔助說(shuō)明物源。

環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組全巖礦物類型較多(圖7)，石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石碎屑顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，濁沸石作為成巖作用的產(chǎn)物在研究區(qū)不同區(qū)域質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定差異。環(huán)縣附近濁沸石質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，與研究區(qū)西南部存在較大差異，證明南北部物源不同。

環(huán)縣—正寧地區(qū)黏土礦物中綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高(平均50.39%)，高嶺石和綠蒙混層質(zhì)量分?jǐn)?shù)次之(平均21.26%和19.57%)，伊利石和伊蒙混層質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(平均13.83%和9.96%)。從研究區(qū)黏土礦物相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平面分布圖(圖8)可以看出，環(huán)縣附近地區(qū)受西部物源影響，伊蒙混層較為發(fā)育，峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)受西南部物源影響，伊蒙混層發(fā)育較少或基本不發(fā)育。

圖7　環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組全巖礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平面分布Fig.7 Plane distribution graph of mass fraction of whole rockminerals in Chang 9 reservoir of Huanxian-Zhengning area

圖8　環(huán)縣—正寧地區(qū)長(zhǎng)9油層組黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平面分布Fig.8　Plane distribution graph of mass fraction of clay minerals in Chang 9 reservoir of Huanxian-Zhengning area

2.5　砂巖粒度特征

源巖從物源區(qū)搬運(yùn)至沉積區(qū)直到成巖，整個(gè)過(guò)程受到水動(dòng)力條件、搬運(yùn)距離和沉積分異作用等多種因素的影響，沉積物粒度具有粗粒組分逐漸減少、細(xì)粒組分相對(duì)增加的趨勢(shì)。研究區(qū)長(zhǎng)9油層組砂巖以細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)砂巖和含粉砂細(xì)砂巖為主，同時(shí)發(fā)育少量中-細(xì)砂巖和粉砂巖。砂巖粒度大小在平面上具有一定的變化規(guī)律(圖9)：環(huán)縣地區(qū)，由于距離物源區(qū)較近，砂巖短距離搬運(yùn)沉積，粒度呈現(xiàn)不規(guī)律變化特征；峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)，砂巖搬運(yùn)距離較長(zhǎng)，順物源方向，砂級(jí)組分逐漸減少，粉砂級(jí)組分逐漸增高。華池地區(qū)受西部和西南部物源的共同影響，砂級(jí)組分含量較高。

3　結(jié)　論

環(huán)縣—正寧地區(qū)存在2支物源，西部物源主要影響環(huán)縣周邊地區(qū)，西南部物源影響峽口—長(zhǎng)武—寧縣—合水地區(qū)，華池附近可能受到西部和西南部2支物源的共同影響。

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