巖相古地理特征

1鄂爾多斯盆地上古生界地層及巖相古地理特征鄂爾多斯盆地位于華北地塊西部，是廣義中朝板塊的一部分。在石炭紀(jì)和二疊紀(jì)早期，該區(qū)為濱淺海?內(nèi)陸湖沼環(huán)境環(huán)境，古氣候溫濕，植被茂盛，有廣闊且厚度較大的煤、炭質(zhì)泥巖的沉積，與河道砂巖相配置，形成了良好的生儲(chǔ)組合，晚二疊紀(jì)，氣候逐漸干旱，形成了雜色砂泥巖互層的區(qū)域性分布的蓋層。該區(qū)上古生界已探明4個(gè)氣田，分別為蘇里格氣田、烏審旗氣田、榆林氣田及米脂氣田（圖1）,天然氣探明儲(chǔ)量達(dá)8223.01X108m3以上。區(qū)域地質(zhì)概況奧陶紀(jì)末，加里東運(yùn)動(dòng)使全區(qū)抬升，缺失了志留系、泥盆系及下石炭統(tǒng)，沉積中斷達(dá)1.2?1.5億年之久，形成了奧陶系風(fēng)化殼儲(chǔ)集層。之后，鄂爾多斯地區(qū)進(jìn)一步與華北地塊統(tǒng)一發(fā)展，持續(xù)下沉，形成了海陸交互相的沉積體系。在此階段，北緣和南緣相對(duì)隆升，而賀蘭坳陷于中石炭世再度拉開較早地接受沉積，形成上古生界區(qū)域性沉降帶，出現(xiàn)了烏達(dá)（1700m）、韋州（1250m）、中寧（1700m）等三個(gè)局部坳陷；并形成中石炭世與特提斯洋連通的近南北向海灣，沉積了納繆爾期到維斯法期的靖遠(yuǎn)組與羊虎溝組，巖性為黑色泥頁(yè)巖、灰色砂巖、生物灰?guī)r與煤層，其東部是與華北克拉通相連的潮坪區(qū)，沉積了維法斯期的本溪組，巖性為黑色頁(yè)巖、灰色砂巖與灰?guī)r，厚度小于50m。晚石炭世，氣候更加濕潤(rùn)，祁連海退縮，華北海進(jìn)侵，沉積范圍逐漸擴(kuò)大，西側(cè)的祁連海向中部古隆起東超，東側(cè)的華北海向中部古隆起西超，最終匯合于東經(jīng)107°?108°之間的地區(qū)。下二疊統(tǒng)山西組為煤系地層，中部古隆起仍有殘余，西部淺凹陷在銀川、環(huán)縣一帶，沉積巖厚150m,東部淺凹陷在綏德、宜川一帶，沉積巖凰00m,而中部古隆起西區(qū)的沉積，厚度在75m以內(nèi)。下石盒子及上石盒子組大體沿襲山西組的沉積特征，氣候逐漸干旱，從下石盒子組的淺灰、灰白、灰綠色粗碎屑巖與淺灰色泥巖互層過渡到上石盒子組的雜色砂泥巖互層，西部沉降區(qū)厚度350m,東部沉降區(qū)為420m,中部古隆起區(qū)厚度為250m。石千峰組沉積時(shí)南部和北部的沉降（300?400m）代替了前期東部和西部的沉降，中部古隆起亦趨消亡，形成了一套均勻分布的雜色碎屑巖沉積。所以中部古隆起的消亡過程也是鄂爾多斯沉積區(qū)與大華北盆地分離，并向獨(dú)立沉積盆地發(fā)展的過程。地層特征鄂爾多斯盆地上古生界缺失志留、泥盆系及下石炭統(tǒng)，中、上石炭統(tǒng)地層廣泛分布，總厚度可達(dá)600m--1700m，自下而上依次發(fā)育了中石炭統(tǒng)羊虎溝組（西鄂爾多斯盆地上古生界地層巖性特征表1系統(tǒng)組段巖性特征資料來源石1底部淺灰色、紫紅色粗?中砂巖，其上為雜色泥巖、薄層砂巖互層。20.89m。千2中?厚層狀含礫砂巖與雜色泥巖互層。32.1m。上3雜色泥巖與細(xì)?中粒長(zhǎng)石砂巖互層。39.1m。峰4中下部口為黃色?黃綠色含礫粗?中粒長(zhǎng)石砂巖，上部為紫色泥巖。19.5m。二組5下部B為淺灰色、灰綠色中?粗粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，中上部為雜色泥巖夾薄層砂巖。84.5m。柳林成家莊上石盒子組1雜色泥巖，底部為薄層黃灰色粗?中粒長(zhǎng)石砂巖。29.0m。統(tǒng)2雜色泥巖夾粉砂巖為主，中部夾中?厚層狀中?粗砂巖。34.6m。3雜色泥巖夾薄層含礫砂巖或中?細(xì)砂巖。37.25m。疊4底部淺灰綠色含礫砂巖，中上部灰綠色、紫紅色泥巖夾中?厚層狀砂巖，板狀層理。25.7m。5淺灰色粉砂質(zhì)泥巖，下部泥巖夾細(xì)粒巖屑砂巖。25.5m。下下石6底部淺灰白色含礫粗粒巖屑砂巖，上部淺灰色粉砂質(zhì)泥巖。19.5m。7淺灰色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖互層夾中-厚層粗粒巖屑砂巖。32m。蘇2井盒子組系8底部為淺灰白色含礫粗粒石英砂巖，含泥礫，上部粉砂質(zhì)泥上巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層。29.5m。8中?厚層淺灰白色含礫粗粒石英砂巖夾中?薄層淺灰色泥統(tǒng)下巖。23.5m。山西組1底部淺灰白色粗粒、中?粗粒、中粒石英砂巖夾粗?中粒巖屑砂巖，上部深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。40.5m。招探1井2淺灰白色含礫粗粒、中?粗粒石英砂巖，板狀交錯(cuò)層理，然井曲線呈鋸齒形，具多個(gè)正韻律特征。42.5m。1陜119井1深灰色、黑色泥晶有孔蟲灰?guī)r、介形蟲灰?guī)r、含泥泥晶灰?guī)r、柳林成家莊石上太陸屑灰?guī)r等，間夾有黑色泥巖、頁(yè)巖、煤線等。39.7m。原底部中?厚層塊狀灰色、淺灰白色粗粒、中?粗粒、中粒石炭統(tǒng)組2英砂巖，分選、磨圓好，雜基含量低；中上部黑色泥巖、煤線等。15.25m。太原西山1黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾煤線，并見薄層粗砂巖。36.0m中本溪2深灰色粉晶泥灰?guī)r、泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖，底部具煤線。6.50m。系統(tǒng)組3淺灰色白色鋁土質(zhì)泥巖，下部口為紫色、淺紫色山西式鐵礦。7.5m。太原柳子溝奧陶系白云巖。與上覆地層為不整合接觸。3部）、本溪組、上石炭統(tǒng)太原組，下二疊統(tǒng)山西組、下石盒子組、上二疊統(tǒng)上石盒子組、石千峰組等，各地層巖性等特征詳見表1、圖2。砂體展布、巖相古地理特征及演化中石炭世本溪期：受中央古隆起的控制，在中石炭世本溪期，鄂爾多期地區(qū)以新召蘇木?鄂托克前旗?鹽池?西峰一線為界，分為東西兩個(gè)海域（圖3）。華北海由東向西向北侵入，形成東厚西薄的楔狀體，整個(gè)沉積面貌以潮坪?瀉湖?障壁?淺水陸盆環(huán)境為特征。東勝?城川1井?黃龍一帶為潮上?潮澗帶沉積，沿盟8井?靖邊?安塞一線則發(fā)育潮下砂坪，榆林?延安一線為瀉湖沉積，向東沿神3井?米脂?清澗?蒲縣發(fā)育有障壁島。東部興縣、汾西地區(qū)發(fā)育淺水陸盆沉積。另外在杭錦旗一帶發(fā)育小型三角洲。西部海域限于布拉格蘇木?大水坑以東地區(qū)，與東部有較大差別，以斷陷海灣沉積為特征，地層厚度、砂體厚度大，表現(xiàn)為快速堆積的特點(diǎn)。本溪組砂體在榆林?托克托一帶最為發(fā)育，呈東北?西南向展布，最厚可達(dá)15m；羊虎溝組砂體在桌子山、賀蘭山區(qū)最為發(fā)育，向東延伸至鄂托克旗以北，最厚可達(dá)150m（圖4）。晚石炭世太原期：繼本溪期沉積之后，隨著地殼下沉，海水自東西兩側(cè)向中央古起起擴(kuò)大，使中央古隆起淪于水下，東西兩側(cè)形成統(tǒng)一的海域。古地理格局總體表現(xiàn)為沖積扇、三角洲、潮坪?淺水陸棚碳酸鹽巖等沉積體系共存，形成陸源碎屑巖與碳酸鹽巖的混和沉積、北部杭錦旗一帶發(fā)育有沖積扇、沖積平原的沉積，烏達(dá)地區(qū)則發(fā)育了約300余米厚的三角洲沉積。中東部地區(qū)發(fā)育有潮坪，其中伊金霍洛旗?保德地區(qū)為三角洲沉積（圖5）。盆地東部主砂體位于臨縣、神木、偏關(guān)一帶，呈指狀，最厚可達(dá)70m,盆地西北部有杭錦旗砂體（80m）、石嘴山砂體（80m）、靈武砂體（70m）等（圖6）,重礦物組合為鋯石、電氣石、鐵礦等，源巖為前寒武系的沉積巖、中淺變質(zhì)巖等，并有少量的巖漿巖，物源區(qū)分布于大青山、烏拉山一帶。早二疊世山西期：晚石炭世太原期沉積之后，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境發(fā)生了根本性的變化，海水從鄂爾多斯地區(qū)退出，盆地由陸表海盆轉(zhuǎn)變?yōu)榻：?，沉積環(huán)境由海相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?，東西差異消失，南北沉積分異增強(qiáng)，總體沉積面貌以吳旗?富縣?宜川?延長(zhǎng)為沉積中心，發(fā)育淺湖相沉積，周緣濱湖區(qū)則以三角洲沉積為特征。盆地北部烏達(dá)?東勝一帶為沖積扇，沖積平原分1011布區(qū)，向南到呼魯斯臺(tái)?鄂托克旗?伊金霍洛旗發(fā)育有東西向展布且分布寬廣的三角洲平原，銀川?靖邊?米脂地區(qū)則發(fā)育三角洲前緣沉積，山2期區(qū)域構(gòu)造相對(duì)強(qiáng)烈，北部物源區(qū)快速抬升，在中南部形成大面積的砂體富集區(qū)，加之氣候溫暖潮濕、河間洼地普遍發(fā)育沼澤，形成一套陸源碎屑沉積含煤建造。山一期與山二期相比，古地理面貌發(fā)生較大變化，物源供給減少，盆地進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定沉降階段，三角洲體系向北收縮，沉積相帶相對(duì)北移，致使三角洲平源相區(qū)縮小，前緣相對(duì)擴(kuò)大，并在研究區(qū)南部發(fā)育淺湖亞相泥質(zhì)沉積（圖7）。北部砂體最發(fā)育。臨縣?延安砂體寬度40?80km,面積50000km2,厚度6?30m,杭錦旗?鄂托克砂體寬度40km,面積8000km2,厚度30?60m；桌子山砂體寬度100km，范圍20000km2,厚度30?90m,環(huán)縣?慶陽?平?jīng)錾绑w寬度80?100km，面積18000km2,厚度20?60m,銅川砂體面積6000km2,厚度10?30m,巖性為含火山碎屑的長(zhǎng)石、石英砂巖（圖8）。早二疊世下石盒子期：與山西期具有一定的繼承性，但亦發(fā)生了較大變化。北部鄂2井、吳探1井區(qū)發(fā)育兩個(gè)規(guī)模較大的沖積扇，石嘴山?杭錦旗?準(zhǔn)格爾旗一帶為沖積平原發(fā)育區(qū)，分流河道復(fù)合明顯，三角洲前緣與山西期相比相對(duì)發(fā)育。盒8下部在沖積平原區(qū)分布有四條河道，分別為盟4?神4井河道，伊金霍洛旗河道，伊6?陜238井河道，西部蘇2井河道，從三角洲平原到三角洲前緣區(qū)，分流河道分叉復(fù)合（圖9）；盒8上部與下部相似，但盆地西北部沖積平原和三角洲平原區(qū)河道位置有變化，伊6井和伊9井地區(qū)分別發(fā)育兩條河道，總體仍構(gòu)成兩個(gè)三角洲體系，東南部三角洲向北擴(kuò)大，與山1期相比，盒8砂巖粒度粗，砂體厚度增大，表現(xiàn)出相對(duì)進(jìn)積特征。砂體主要分布于盆地北部。偏關(guān)?延長(zhǎng)砂體寬度80km,面積25000km2,厚度40?70m,東勝?吳旗砂體80?120km，面積40000km2,厚度40?100m；桌子山?靈武砂體寬度40?150km,面積30000km2,厚度40?170m（圖10）。晚二疊世上石盒子期：該期北部抬升減弱，沖積體系萎縮，氣候干燥，形成紫紅色、黃綠色為主的沉積，巖相古地理格局與湖泊沉積體系共存，北部沖積扇不發(fā)育，石嘴山?伊金霍洛旗以北為沖積平原和三角洲平原分布區(qū)，前緣沉積分布于銀川?馬家灘、烏審旗?柳林地區(qū)，淺湖沉積在中部擴(kuò)展到鄂托克前旗，向東擴(kuò)展到龍王溝地區(qū)（圖11）。平面上發(fā)育有