梁飛，黃文輝，牛君

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)石油學(xué)院，新疆克拉瑪依 834000

0 引言

鄂爾多斯盆地具有多旋回期次，多沉積類(lèi)型，多構(gòu)造體系的特點(diǎn)[1- 3]，是中國(guó)陸上第二大沉積盆地。本次研究的目的層段為上古生界二疊系山1段、盒8段。前人研究表明該兩個(gè)層段為連續(xù)沉積的整合接觸，盒8段下部為一套泥質(zhì)含量較少且顆粒較粗的砂巖，且通常多個(gè)單層砂體疊加，與下伏的山1段上部的泥巖呈突變接觸，導(dǎo)致在自然伽馬測(cè)井曲線上從山1段到盒8段顯示出一個(gè)較為明顯的突變面[4]。二疊紀(jì)晚期，由于大面積的海退，盆地內(nèi)沉積體系由海相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴嘁约昂ｊ戇^(guò)渡相，盆地北部形成隆起區(qū)，剝蝕作用變強(qiáng)，為盆地內(nèi)提供充足的碎屑物質(zhì)來(lái)源[5]，前人的研究資料多集中在盆地北部與東南部，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為盆地上古生界受多物源的控制，且以北部物源為主，而南部物源影響較小[6- 7]，但盆地西南部分物源方面的詳細(xì)且系統(tǒng)性的資料相對(duì)較少，上古生界各個(gè)層段的物源認(rèn)識(shí)較為模糊，層段之間物源是否發(fā)生變化缺乏明確的認(rèn)識(shí)；另外，前人在研究物源方面大多忽視了對(duì)地球化學(xué)中REE的應(yīng)用，缺乏巖石顆粒成分特征與地球化學(xué)的結(jié)合。筆者在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)16口井巖芯采樣結(jié)合3條地質(zhì)剖面采樣，實(shí)地測(cè)量古水流方向，鏡下觀察統(tǒng)計(jì)巖屑成分，長(zhǎng)石含量變化，并結(jié)合稀土元素分析，與周緣古陸特征進(jìn)行對(duì)比分析物源。對(duì)盆地西南二疊系地層有利砂體的展布以及下一步的油氣勘探的部署具有指導(dǎo)意義(圖1)。

1 周緣古陸特征

位于伊盟隆起的陰山地區(qū)，其北部地層大致以烏蘭格爾地區(qū)為界，組成古陸的巖層的巖石類(lèi)型及年代等，區(qū)別較大。分界線西部地層為中心元古宇，石英含量較為豐富，東部地層年代較為古老，為太古宇地層，石英含量相對(duì)較少，受加里東運(yùn)動(dòng)的影響，自二疊紀(jì)以來(lái)，處于構(gòu)造高位置，為盆地提供碎屑沉積物質(zhì)。由于物源區(qū)所具有的分區(qū)性，其所控制沉積的二疊系碎屑巖特征具有東西分異的特征。盆地南部秦嶺北部，可觀察到下元古界以及中元古界地層，主要包括銅鐵溝組，陶灣群等，巖性可見(jiàn)變質(zhì)巖中的片巖，大理巖等，以及火成巖類(lèi)型的花崗巖系等(表1)[8]。

2 古水流分析

古水流分析是進(jìn)行盆地分析的重要方法[9]。古水流方向的研究需要結(jié)合相應(yīng)的野外觀察統(tǒng)計(jì)[10]。古流向的測(cè)定主要來(lái)西北部和南部山1段、盒8段野頭剖面，針對(duì)比較能反應(yīng)古水流方向的板狀交錯(cuò)層里、槽狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理等構(gòu)造進(jìn)行實(shí)測(cè)。為了指示物源方向，需要先借助吳氏網(wǎng)來(lái)進(jìn)行角度的校正，從而做出玫瑰花圖。其中山1段石板溝剖面測(cè)得數(shù)據(jù)25組，傾向集中在157°～176°之間；二道溝剖面測(cè)得數(shù)據(jù)28組，傾向集中在35°～51°之間；石川河剖面測(cè)得數(shù)據(jù)25組，傾向集中在265°～285°之間。盒8段在上述剖面中所測(cè)數(shù)據(jù)分別為22組，24組和25組，所得古水流傾向分別集中在140°～157°，28°～45°，280°～297°之間。所測(cè)數(shù)據(jù)在玫瑰花圖上可直觀顯示出北部石板溝剖面古水流方向主要指向?yàn)橛杀辈肯蚰喜浚欢罍掀拭婀潘鞣较蛑饕赶驗(yàn)橛晌髂舷驏|北方向；石川河剖面古水流方向主要為東南指向西北，三個(gè)方向均指向研究區(qū)中部(圖2a)。單由古水流這一特征來(lái)分析，可初步推測(cè)研究區(qū)可能存在三個(gè)方向的物源，三個(gè)方向的物源可能在研究區(qū)中部匯合。盒8段時(shí)期除了石板溝剖面古水流方向與山1段時(shí)期有一些差別外其他兩地古水流方向差別不大(圖2b)，說(shuō)明研究區(qū)盒8段時(shí)期也可能存在三個(gè)不同方向的物源區(qū)。

表1 鄂爾多斯盆地周緣古陸及巖性特征(據(jù)陳全紅，2009)

圖2 研究區(qū)山1段(a)與盒8段(b)古水流特征圖Fig.2 Paleocurrent rose diagram of Shan 1(a)and He 8(b) Formation in the study area

3 重礦物分析

3.1 重礦物平面分布特征

碎屑巖中重礦物的種類(lèi)及類(lèi)型以及重礦物的組合新形勢(shì)是在研究碎屑巖物源方面的一個(gè)重要參數(shù)，不同物源區(qū)由于其巖性的差異，其所包含的重礦物種類(lèi)及含量是不同的，又由于不同類(lèi)型的重礦物其抗風(fēng)化能力的差異，使得重礦物可以對(duì)碎屑物質(zhì)的來(lái)源，以及碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近有著較為直觀的反應(yīng)，因此重礦物組合以及重礦物的相對(duì)含量可作為指示物源的良好參數(shù)[11- 12](圖3)。

根據(jù)重礦物結(jié)果分析可在研究區(qū)識(shí)別出3個(gè)不同的區(qū)域(圖3b)，其中北部重礦物組合以超穩(wěn)定重礦物鋯石為主，相對(duì)含量33%，白鈦礦相對(duì)含量31.7%，并可見(jiàn)金紅石(圖4a,b,c)，而該區(qū)帶又可分為兩個(gè)小區(qū)，東部重礦物組合中可見(jiàn)子石榴子石，白鈦礦<鋯石含量(符合盆地北緣陰山地區(qū)西部色爾騰山、白云鄂博，渣爾泰山群地層特征)，西部不含石榴子石且白鈦礦>鋯石含量(符合盆地北緣陰山地區(qū)東部太古界烏拉山群、集寧群特征)；這與盆地北部的地層分區(qū)性相吻合，而且研究區(qū)北部重礦物組合中皆為超穩(wěn)定重礦物，說(shuō)明沉積物搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，更加說(shuō)明了研究區(qū)北部碎屑物質(zhì)受盆地北部物源控制。研究區(qū)盒8段南部重礦物種類(lèi)較多，主要為超穩(wěn)定礦物中的鋯石，電氣石。以及不穩(wěn)定重礦物，例如黑云母，還可見(jiàn)綠簾石以及綠泥石等(圖4d～i)，其中西南部可見(jiàn)含量較少不穩(wěn)定重礦物綠泥石，東南部不穩(wěn)定重礦物類(lèi)型較多，可見(jiàn)黑云母、綠泥石、綠簾石等易被風(fēng)化的組分，判斷為近源沉積?？傮w來(lái)說(shuō)，這種分布格局表明了研究區(qū)受到了北部物源和西南部物源的共同控制。

圖3 山1段(a)與盒8段(b)重礦物特征分布圖Fig.3 The character of heavy minerals of Shan 1 (a) and He 8(b)Formation

圖4 研究區(qū)重礦物微觀特征a.蘇217井，盒8段，4 178.26 m，400×(+)，鋯石；b.蘇113井，山1段，3 790.79 m，400×(+)，金紅石；c.陜322井，盒8段，4 123.25 m，400×(+)，白鈦礦；d.二道溝剖面，山1段，400×(+)，石榴子石；e.香1井，山1段，4 235.46 m，400×(+)，電氣石；f.淳探1井，盒8段，3 879.8 m，400×(-)，綠簾石；g.太統(tǒng)山剖面，盒8段，400×(+)，鋯石；h.口鎮(zhèn)剖面，盒8段，400×(-)，黑云母；i.石川河剖面，盒8段，400×(-)，綠泥石Fig.4 Microscopic characteristics of heavy minerals in the study area

根據(jù)山1段中重礦物分布特征同樣可識(shí)別出三個(gè)區(qū)，各區(qū)域的分布位置與盒8大致相同，且各區(qū)的重礦物組合也與盒8段三個(gè)區(qū)的重礦物組合相似(研究區(qū)山1段北部重礦物組合與研究區(qū)盒8段北部西側(cè)小區(qū)一致，山1段西南部和東南部重礦物組合完全一致)，說(shuō)明山1段與盒8段的物源沒(méi)有發(fā)生大的變化，兩個(gè)層段的物源區(qū)可能是相同的。

3.2 ZTR指數(shù)等值線

由于不同種類(lèi)重礦物穩(wěn)定性的差異，在碎屑物質(zhì)不斷被搬運(yùn)的過(guò)程中，各個(gè)類(lèi)型的重礦物的相對(duì)含量是不斷變化的，尤其是不穩(wěn)定重礦物，由于搬運(yùn)過(guò)程中風(fēng)化和磨蝕作用，離物源區(qū)越遠(yuǎn)，在碎屑物質(zhì)中的相對(duì)百分比越少，由此剩余的穩(wěn)定重礦物組分相對(duì)百分比越大，其中電氣石，鋯石以及金紅石為最具有代表性的超穩(wěn)定重礦物，碎屑物質(zhì)中三者與總重礦物的比值為ZTR指數(shù)，可以判斷沉積物離物源區(qū)的遠(yuǎn)近，ZTR指數(shù)越高說(shuō)明離物源區(qū)越遠(yuǎn)[13]。圖5a顯示，山1沉積時(shí)期，研究區(qū)中北部，環(huán)縣、華池一帶ZTR指數(shù)值較高，達(dá)到90以上，可判斷為匯水的沉積中心。盒8段(圖5b)ZTR指數(shù)等值線圖與山1段反映出的信息基本一致，匯水區(qū)可同樣判斷為以環(huán)縣、華池為中心的區(qū)域。

圖5 山1段(a)與盒8段(b)重礦物特征分布圖ZTR指數(shù)等值線圖Fig.5 ZTR maturity index contour map of Shan 1(a) and He 8(b) Formation

對(duì)比山1與盒8段ZTR指數(shù)等值線圖可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)時(shí)期匯水沉積中心基本相同，綜合盒8段與山1段重礦物特征分布圖與ZTR指數(shù)等值線圖來(lái)看，兩圖所示的沉積中心有較大部分的重疊。另外可以看出北部ZTR指數(shù)明顯大于南部，說(shuō)明研究區(qū)北部沉積物成分成熟度較高，為遠(yuǎn)源沉積，研究區(qū)西南部和東南部沉積物成熟度較低，為近源沉積。

4 顆粒成分特征分析

碎屑巖中碎屑顆粒特征，不穩(wěn)定的長(zhǎng)石組分特征，巖屑特征等都對(duì)物源的指示具有較為重要的意義，本節(jié)著重從以上幾個(gè)方面對(duì)物源進(jìn)行分析。

4.1 碎屑成分分析

由于母源區(qū)母巖類(lèi)型的差異，被風(fēng)化剝蝕產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)的成分特征也將存在差異，且與重礦物類(lèi)似，隨著距離物源越遠(yuǎn)，由于礦物穩(wěn)定性的差異，碎屑顆粒中石英所占的百分比越來(lái)越大，巖屑以及長(zhǎng)石所占百分比越來(lái)越少[14- 15]。將各取樣點(diǎn)薄片在鏡下觀察(圖6)，統(tǒng)計(jì)碎屑成分相對(duì)含量制成餅狀圖，列于對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)位置(圖7)可以發(fā)現(xiàn)有以下特征：

山西組1段碎屑成分大致可以分為四塊：研究區(qū)北部碎屑物質(zhì)以高石英+低巖屑、石英/巖屑穩(wěn)定(3∶1)為特征，而西南部碎屑物質(zhì)中含有長(zhǎng)石，且石英/巖屑在9∶1至3∶2之間，東南部碎屑物質(zhì)特征與西南部較為相似。研究區(qū)中北部環(huán)縣、華池一帶區(qū)域以極高石英+低巖屑、石英/巖屑的值波動(dòng)較小。

下石盒子組8段巖石顆粒特征將研究區(qū)以北西—南東向的慶城，沙井子地區(qū)分為兩個(gè)南部和北部：分界線以北碎屑成分中石英所占比例較大，巖屑比例較小，兩組分比例穩(wěn)定在5∶1，鏡下觀察幾乎不可見(jiàn)含長(zhǎng)石。分界線以南的區(qū)域沉積物碎屑顆粒中，在石英比例較高和巖屑比例較低，且兩者比例不穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，含有百分含量較低的長(zhǎng)石(約2%～3%)。有學(xué)者指出，盆地北部陰山古陸西段石英含量較高，以此為物源的的二疊系碎屑物質(zhì)顆粒成分中石英含量也比較高，巖屑比例較低，長(zhǎng)石百分含量在2%以下[16- 17]。對(duì)比可知，該特征和本次研究區(qū)分界線以北的碎屑特征非常一致，兩者的成分比例特征又顯示出沉積物為遠(yuǎn)源沉積，說(shuō)明在盒8段沉積時(shí)期，盆地北部的陰山古陸西段。

長(zhǎng)石作為穩(wěn)定性較差的碎屑組分，在碎屑物質(zhì)向低勢(shì)區(qū)沉積的過(guò)程中，隨著搬運(yùn)距離的增加以及風(fēng)化作用的持續(xù)進(jìn)行，長(zhǎng)石含量逐漸減少。本次研究區(qū)的山1段與盒8段地層中，隨著采樣點(diǎn)向南部以及西南部的推移，其長(zhǎng)石含量平面分布特征呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，這在一定程度上表明研究區(qū)南部與西南部的沉積物距離母源區(qū)比較近，在碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)過(guò)程中，長(zhǎng)石未被完全分化和分選出去。研究區(qū)山1段北部的特征與研究區(qū)盒8段北部特征一致，仍然是以盆地北緣的陰山地區(qū)為物源，這里不再贅述。研究區(qū)山1段西南部和東南部均含有百分含量較低的長(zhǎng)石，且石英與巖屑的相對(duì)百分含量比值波動(dòng)較大，和本次研究區(qū)下石盒子組8段南部的碎屑顆粒表現(xiàn)出的特征相似，同樣屬于離物源區(qū)較近的碎屑物質(zhì)。

圖6 研究區(qū)碎屑成分微觀特征a.蘇113井，盒8段，3 779.26 m，50×(+)，石英含量高，巖屑含量低，不含長(zhǎng)石；b.陜128井，盒8段，3 892.31 m，50×(+)，石英含量高，巖屑含量低，不含長(zhǎng)石；c.陜346井，山1段，3 998.13 m，50×(+)，成分成熟度較高的砂巖，巖屑含量較低；d.石板溝剖面，盒8段，50×(+)，玉髓含量較多；e.鎮(zhèn)探2井，盒8段，4 112.5 m，50×(+)，巖屑含量較高；f.鎮(zhèn)探2井，山1段，4 120.28 m，50×(+)，可見(jiàn)未蝕變的斜長(zhǎng)石；g.石川河剖面，山1段，50×(+)，可見(jiàn)云母條帶；h.口鎮(zhèn)剖面，山1段，50×(+)，成分成熟度較低的砂巖；i.淳探1井，盒8段，3 878.8 m，50×(+)，可見(jiàn)未蝕變的微斜長(zhǎng)石Fig.6 Microscopic characteristics of fragments in the study area

圖7 山1段(a)與盒8段(b)碎屑成分特征分布圖Fig.7 The character of debris composition of Shan 1(a) and He 8(b) Formation

4.2 長(zhǎng)石相對(duì)含量變化

在對(duì)比研究區(qū)各個(gè)區(qū)域的碎屑成分特征時(shí)，長(zhǎng)石作為劃分物源在研究區(qū)的影響范圍時(shí)，顯示出明顯的南北分異的特點(diǎn)，同時(shí)，與石英相比，在碎屑物質(zhì)搬運(yùn)的過(guò)程中，長(zhǎng)石的抗風(fēng)化能力以及抗磨蝕能力均較差，在沉積過(guò)程中，其相對(duì)百分含量減少的方向，可作為沉積物搬運(yùn)的方向。針對(duì)這一特征，分別作盒8段和山1段的長(zhǎng)石含量等值線圖(圖8)。

研究區(qū)山1段地層中，北部采樣點(diǎn)所采樣品中，均不可見(jiàn)長(zhǎng)石。以華池，鎮(zhèn)探1、涇川、香1、淳2和蓮1為界，越靠近研究區(qū)南部，長(zhǎng)石的相對(duì)百分含量的值越大，并且在研究區(qū)西南部的太統(tǒng)山，香1井附近以及東南部的淳探1井，石川河附近長(zhǎng)石含量較高，可達(dá)8%～9%，說(shuō)明沉積物為近源沉積，物源方向?yàn)榕璧匚髂虾蜄|南方向。

盒8段顯示出的長(zhǎng)石特征與山1段具有類(lèi)似的特征，即同樣都是沿北西—南東向以長(zhǎng)石含量零線為界，分為兩個(gè)區(qū)域，越靠近研究區(qū)西南，離物源區(qū)越近，而零線以北的沉積物距離物源區(qū)較遠(yuǎn)。不同之處在于在靈臺(tái)至合水附近的區(qū)域，盒8段長(zhǎng)石含量逐漸遞減，而山1段中該區(qū)域在長(zhǎng)石零線以北，即不含長(zhǎng)石，這在一定程度上說(shuō)明盒8時(shí)期，南部物源的影響范圍在一定程度上向北擴(kuò)大。

4.3 巖屑成分特征

巖屑是由母巖直接剝蝕出來(lái)的礦物集合體，一般認(rèn)為能夠較好的反映了母巖的特征，另外在碎屑巖中的特征可作為指示物源的一個(gè)很好地參數(shù)指標(biāo)，各類(lèi)特征能夠比較直觀的指示碎屑物質(zhì)距離源區(qū)的遠(yuǎn)近以及沉積過(guò)程中的一些成巖作用。從薄片統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖9)，將各結(jié)果投在底圖上來(lái)看有以下特征：

山1段巖屑成分大致可以劃分為四塊(圖10a)：研究區(qū)北部以變質(zhì)巖巖屑+巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖/巖漿巖相對(duì)來(lái)說(shuō)較穩(wěn)定為特征，說(shuō)明碎屑物質(zhì)距離物源區(qū)較遠(yuǎn)。研究區(qū)南部的兩個(gè)分區(qū)，西南部和東南部均以變質(zhì)巖巖屑+巖漿巖巖屑+沉積巖巖屑為特征，三者比例不穩(wěn)定，顯示出近源沉積的特征。環(huán)縣、華池一帶的區(qū)域則以變質(zhì)巖巖屑+巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖/巖漿巖不穩(wěn)定為特征。綜合重礦物特征，長(zhǎng)石特征等可確定中部呈現(xiàn)出該特征的原因應(yīng)為分別來(lái)自盆地南部和北部的沉積物在此處發(fā)生了交匯。從總體來(lái)看，南北差異主要是沉積巖巖屑，北部沉積物中不含沉積巖巖屑，南部普遍含有沉積巖巖屑。

圖 8 山1段(a)與盒8段(b)長(zhǎng)石含量等值線圖Fig.8 Feldspar contour map of Shan 1(a) and He 8 (b) Formation

圖9 研究區(qū)巖屑成分微觀特征a.陜311井，盒8段，3 896.2 m，50×(+)，片麻巖巖屑；b.陜128井，山1段，3 915 m，50×(+)，片麻巖巖屑；c.蘇113井，盒8段，3 776.85 m，50×(+)，片巖巖屑；d.石板溝剖面，山1段，50×(+)，片巖巖屑與燧石巖屑；e.鎮(zhèn)探2井，盒8段，4 114.5 m，50×(+)，變質(zhì)石英巖巖屑；f.太統(tǒng)山剖面，山1段，50×(+)，沉積巖巖屑；g.淳探1井，盒8段，3 878.8 m，50×(+)，石英片巖巖屑；h.石川河剖面，盒8段底部，50×(+)，石英片巖巖屑；i.口鎮(zhèn)剖面，山1段，50×(+)，花崗巖巖屑Fig.9 Microscopic characteristics of lithic fragments in the study area

盒8段巖屑巖成分主要以變質(zhì)巖巖屑為主，以慶探2井、環(huán)縣、蓮1井為界可以將研究區(qū)分為南部和北部?jī)蓚€(gè)部分(圖10b)。北部變質(zhì)巖相對(duì)含量可達(dá)11%，巖漿巖含量約5%，幾乎不含沉積巖巖屑，在個(gè)別井中觀察到的沉積巖巖屑，其巖性主要類(lèi)型為碎屑巖中的粉砂巖巖屑和泥巖巖屑。研究區(qū)南部沉積巖巖屑分布較為普遍，對(duì)比南北兩個(gè)區(qū)域三大巖巖屑可發(fā)現(xiàn)，組成北部碎屑巖中巖屑中，變質(zhì)巖巖屑相對(duì)含量與巖漿巖巖屑相對(duì)含量比例穩(wěn)定在2∶1左右，而在研究區(qū)南部三者比例極不穩(wěn)定，在石板溝地區(qū)沉積巖巖屑與變質(zhì)巖巖屑比例甚至到達(dá)1∶1，且?guī)缀醪缓瑤r漿巖巖屑，另外從南部其他地點(diǎn)的巖芯采樣與野外露頭采樣分析來(lái)看，三者比例呈現(xiàn)出比較雜亂的特點(diǎn)，反映出研究區(qū)北部為遠(yuǎn)源沉積，南部碎屑沉積物距離源區(qū)較近。

5 稀土元素特征分析

由于稀土元素本身穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，在不同地質(zhì)體中的濃度及分配形式受介質(zhì)體條件的變化較為敏感，另外由于具有較高的均一化程等特征，決定了稀土元素在沉積學(xué)的物源分析方面提供較為準(zhǔn)確的地球化學(xué)參數(shù)。而稀土元素在應(yīng)用于不同的巖石類(lèi)型上采用的標(biāo)準(zhǔn)化是不同的，對(duì)于沉積巖中稀土元素進(jìn)行分析時(shí)，NASC(北美頁(yè)巖)對(duì)比其他類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)化能更好的反映出沉積巖的地球化學(xué)特征[18]。因此本次研究過(guò)程中測(cè)試數(shù)據(jù)利用NASC(北美頁(yè)巖)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)碎屑物質(zhì)中的稀土元素含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[19]，繪制稀土元素NASC標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖，并將山1段和盒8段稀土元素的地化參數(shù)綜合并分為研究區(qū)北部、中部、西南部和東南部四個(gè)部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算銪異常值(δEu)、輕重稀土比(LREE/HREE)、鑭鐿比((La/Yb)N)以及鑭釤比((La/Sm)N)等地球化學(xué)參數(shù)，分析其特征。

5.1 稀土元素配分模式

由于盆地周?chē)磶r類(lèi)型趨同，導(dǎo)致不論取樣點(diǎn)屬于盒8段還是山1段、不論取樣點(diǎn)位于研究區(qū)北部、西南部還是東南部，所有的稀土元素分配型式均具有Eu虧損、東傾的特點(diǎn)(圖11)。因此，稀土元素分配型式對(duì)于本次物源研究意義不大，在此不予討論。

5.2 δEu特征

Eu較為特殊，其價(jià)態(tài)會(huì)隨沉積環(huán)境的不同而改變，當(dāng)Eu3+存在時(shí)，這時(shí)與其他三價(jià)的稀土元素具有相似的特征，共同遷移，當(dāng)沉積環(huán)境為還原環(huán)境時(shí)，一定比例的Eu3+轉(zhuǎn)化成Eu2+，導(dǎo)致由于pH值與別的+3價(jià)態(tài)的稀土元素存在較大的不同而分離開(kāi)來(lái)，從而出現(xiàn)Eu異常[20]。由于沉積中心的匯水區(qū)水深較大，整體較其周邊區(qū)域呈現(xiàn)出偏還原的沉積環(huán)境，導(dǎo)致區(qū)域出現(xiàn)Eu異常大于周邊環(huán)境，研究區(qū)盒8段中部Eu異常明顯大于其他區(qū)域，說(shuō)明匯水區(qū)位于鎮(zhèn)探1井、蓮1井即偏中北部附近，山1段中部取樣點(diǎn)位于中部，位置相對(duì)于盒8段取樣點(diǎn)更加偏南，因此Eu異常不是很突出，但是這更加佐證了匯水區(qū)位于研究區(qū)中北部地區(qū)的結(jié)論。另外在表2與表3中同時(shí)可見(jiàn)研究區(qū)東南部Eu異常也比較突出，說(shuō)明該地區(qū)在沉積時(shí)期水體較深，偏湖相環(huán)境，可能為一處規(guī)模較小的洼陷。

5.3 LREE/HREE特征

LREE/HREE的比值是判斷不同類(lèi)型的稀土元素在沉積過(guò)程中分異程度的重要參數(shù)。越往匯水區(qū)，泥巖含量越多，黏土礦物的含量也越來(lái)越多，稀土元素更多的表現(xiàn)為以吸附態(tài)搬運(yùn)，而吸附態(tài)搬運(yùn)的主要是LREE，導(dǎo)致LREE相對(duì)富集，而HREE相對(duì)虧損，所以在匯水區(qū)會(huì)出現(xiàn)LREE/HREE明顯高于其他區(qū)域的情況[21- 22]。表2與表3中該參數(shù)較高的有中部和東南部?jī)蓚€(gè)區(qū)域，對(duì)比ZTR指數(shù)等參數(shù)可明確匯水區(qū)應(yīng)為中部偏北的環(huán)縣、華池地區(qū)，與Eu異常相對(duì)應(yīng)，該參數(shù)在研究區(qū)東南部同樣有較高的參數(shù)值，兩參數(shù)特點(diǎn)與反應(yīng)的結(jié)果非常吻合，都說(shuō)明了匯水區(qū)位于研究區(qū)中部偏北地區(qū)，沉積環(huán)境為還原環(huán)境，同時(shí)在研究區(qū)東南口鎮(zhèn)、淳化附近區(qū)域也有類(lèi)似的特征，推斷應(yīng)為一處規(guī)模較小的洼陷(與δEu特征相吻合)。La/Yb、La/Sm、∑REE值反應(yīng)的結(jié)果與以上兩個(gè)參數(shù)均一致，另外可見(jiàn)研究區(qū)北部∑REE值與其他區(qū)域∑REE值明顯不在一個(gè)層次，說(shuō)明研究區(qū)北部的物源與其他區(qū)域存在著明顯的差別。

北部中部西南部東南部REE參數(shù)蘇113寧探1二道溝太統(tǒng)山石板溝石川河口鎮(zhèn)La3.241.732.461.801.021.320.50Ce2.861.582.051.530.881.060.40Pr3.061.631.951.601.021.190.44Nd2.891.461.601.480.941.090.42Sm3.011.531.461.520.991.120.45Eu1.721.010.991.130.560.850.36Gd2.801.531.551.550.961.170.49Tb2.051.301.261.160.870.990.47Dy1.661.141.191.020.860.880.45Ho1.651.161.271.050.910.900.48Er1.491.061.240.980.900.840.45Tm1.300.981.110.880.870.780.50Yb1.391.131.371.001.040.890.57Lu1.231.001.210.920.910.830.60∑REE0.590.660.660.730.570.740.77δEu1.240.961.031.060.740.910.64LREE/HREE30.3518.2320.7117.6212.7413.926.57(La/Yb)N2.331.531.801.800.981.480.87(La/Sm)N1.081.131.681.181.031.181.12

6 結(jié)論

(1) 綜合古水流，重礦物，碎屑成分與稀土元素等特征可得出研究區(qū)盒8段與山1段地層的物源區(qū)在沉積時(shí)期無(wú)明顯的變化，兩個(gè)層段存在三大物源：研究區(qū)北部沉積物來(lái)源于盆地北部的陰山古陸，研究區(qū)西南區(qū)碎屑物質(zhì)來(lái)源于盆地西南部的祁連古陸中部和北部與秦嶺古陸西部，而秦嶺古陸北部則為研究區(qū)東南部提供碎屑物質(zhì)來(lái)源。匯水區(qū)為研究區(qū)中北部環(huán)縣、華池一帶。

(2) 研究區(qū)北部沉積物來(lái)源于盆地以北的源區(qū)，成分成熟度較高。其中盒8段重礦物具有分區(qū)性特征，以鋯石和白鈦礦的含量特征可明顯分為東西兩個(gè)區(qū)域，與盆地北部的地層分區(qū)性吻合程度高；南部沉積物受盆地南部物源控制，成熟度較低。

表3 盒8段REE地化參數(shù)

(3) 研究區(qū)中部環(huán)縣、華池附近區(qū)域在沉積時(shí)期沉積環(huán)境偏還原。與研究區(qū)周緣相比，研究區(qū)中部明顯表現(xiàn)為低∑REE、高LREE /HREE、高δEu等特征；另外在研究區(qū)東南口鎮(zhèn)、淳化一帶，REE也反映出類(lèi)似的特征，結(jié)合其他巖石礦物特征，推測(cè)該地區(qū)在沉積時(shí)期應(yīng)該為一處規(guī)模較小的洼陷。

)

[1] 陳孟晉，汪澤成，郭彥如，等. 鄂爾多斯盆地南部晚古生代沉積特征與天然氣勘探潛力[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2006，33(1)：1- 5. [Chen Mengjin, Wang Zecheng, Guo Yanru, et al. The sedimentary feature of late Paleozoic Era and nature gas development potential in south Ordos Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2006, 33(1): 1- 5.]

[2] 魏紅紅. 鄂爾多斯地區(qū)石炭—二疊系沉積體系及層序地層學(xué)研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2002. [Wei Honghong. Ordos Basin Carboniferous- Permian sedimentary system and sequence stratigraphy research[D]. Xi’an: Northwestern University, 2002.]

[3] 陳全紅，李文厚，胡孝林，等. 鄂爾多斯盆地晚古生代沉積巖源區(qū)構(gòu)造背景及物源分析[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，86(7)：1150- 1162. [Cheng Quanhong, Li Wenhong, Hu Xiaolin, et al. Tectonic setting and provenance analysis of late Palaeozoic sedimentary rocks in the Ordos Basin[J]. Acta Geologica Sinica, 2012, 86(7): 1150- 1162.]

[4] 周世超. 鄂爾多斯盆地西部鹽池地區(qū)山1—盒8段儲(chǔ)層特征研究[D]. 成都：西南石油大學(xué)，2015. [Zhou Shichao. Reservoir characteristics research from Member 1 of the Shanxi Formation to Member 8 of the Shihezi Formation of the Yanchi area in the western Ordos Basin[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2015.]

[5] 陳全紅，李文厚，王亞紅，等. 鄂爾多斯盆地西南部晚古生代早—中期物源分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2006，20(4)：628- 634. [Cheng Quanhong, Li Wenhou, Wang Yahong, et al. The analysis of sediment provenance in early- middle period of late Paleozoic in the southwest of Ordos Basin[J]. Geoscience, 2006, 20(4): 628- 634.]

[6] 蘇海斌. 鄂爾多斯盆地鄂托克旗地區(qū)盒8、山1段儲(chǔ)層特征及其控氣性研究[D]. 西安：西安石油大學(xué)，2010. [Su Haibin. Research on reservoir characteristics and control gas action in the of He- 8 and Shan- 1 Formation in Etuokeqi area of Ordos Basin[D]. Xi’an: Xi'an Petroleum University, 2010.]

[7] 席勝利，王懷廣，秦伯平. 鄂爾多斯盆地北部山西組、下石盒子組物源分析[J]. 天然氣工業(yè)，2002，22(2)：21- 24. [Xi Shengli, Wang Huaiguang, Qin Boping. Analysis of the material sources of Shanxi Formation and Shihezi Formation in north E'erduosi Basin[J]. Natural Gas Industry, 2002, 22(2): 21- 24.]

[8] 陳全紅，李文厚，劉昊偉，等. 鄂爾多斯盆地上石炭統(tǒng)—中二疊統(tǒng)砂巖物源分析[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2009，11(6)：629- 640. [Chen Quanhong, Li Wenhou, Liu Haowei, et al. Provenance analysis of sandstone of the upper Carboniferous to middle Permian in Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2009, 11(6): 629- 640.]

[9] Buza J W. Paleocurrent analysis: important tool in basin analysis[J]. AAPG Bulletin, 1978, 71(5): 535- 536.

[10] 姜在興，邢煥清，李任偉，等. 合肥盆地中—新生代物源及古水流體系研究[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2005，19(2)：247- 252. [Jiang Zaixing, Xing Huanqing, Li Renwei, et al. Research on provenance and paleocurrents in the Meso- Cenozoic Hefei Basin[J]. Geoscience, 2005, 19(2): 247- 252.]

[11] 姜在興. 沉積學(xué)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2003：1- 424. [Jiang Zaixing. Sedimentology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003: 1- 424.]

[12] 林洪，李鳳杰，李磊，等. 柴達(dá)木盆地北緣古近系重礦物特征及物源分析[J]. 天然氣地質(zhì)學(xué)，2014，25(4)：532- 541. [Lin Hong, Li Fengjie, Li Lie, et al. Characteristics of Paleogene heavy mineral and its source in northern margin of Qaidam Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2014, 25(4): 532- 541.]

[13] 操應(yīng)長(zhǎng)，宋玲，王建，等. 重礦物資料在沉積物物源分析中的應(yīng)用: 以潿西南凹陷古近系流三段下亞段為例[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(5)：835- 841. [Cao Yingchang, Song Ling, Wang Jian, et al. Application of heavy mineral data in the analysis of sediment source: A case study in the Paleogene lower submember of the third member of the Liushagang Formation, Weixinan depression[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(5): 835- 841.]

[14] 白斌，楊文敬，周立發(fā)，等. 鄂爾多斯盆地西緣山西組沉積物源區(qū)大地構(gòu)造屬性分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2007，35(4)：8- 11. [Bai Bin, Yang Wenjing, Zhou Lifa, et al. Sediment provenance analysis and tectonic setting discrimination of Shanxi Formation on west edge of Ordos Basin[J]. Coal Geology & Exploration, 2007, 35(4): 8- 11.]

[15] 屈紅軍，馬強(qiáng)，高勝利，等. 物源與沉積相對(duì)鄂爾多斯盆地東南部上古生界砂體展布的控制[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(5)：825- 834. [Qu Hongjun, Ma Qiang, Gao Shengli, et al. Controls of provenance and depositional facies on sandbody distributions of the upper Paleozoic in southeast Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(5): 825- 834.]

[16] 王超勇，陳孟晉，汪澤成，等.鄂爾多斯盆地南部二疊系山西組及下石盒子組盒8段沉積相[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2007，9(4)：369- 378. [Wang Chaoyong, Chen Mengjin, Wang Zecheng, et al. Sedimentary facies of the Shanxi Formation and Member 8 of Xiashihezi Formation of Permian in southern Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2007, 9(4): 369- 378.]

[17] 陳全紅. 鄂爾多斯盆地上古生界沉積體系及油氣富集規(guī)律研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2007. [Cheng Quanhong. Research on sedimentary systems and hydrocarbons enrichment of the upper Palaeozoic of the Ordos Basin[D]. Xi’an: Northwestern University, 2007.]

[18] Rollinson H R. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation[M]. Zimbabwe: Routledge, 1993.

[19] Haskin L A, Haskin M A, Frey F A, et al. Relative and absolute terrestrial abundances of the rare earths[J]. Origin and Distribution of the Elements, 1968: 889- 912.

[20] 蔡觀強(qiáng)，郭峰，劉顯太，等. 沾化凹陷新近系沉積巖地球化學(xué)特征及其物源指示意義[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2007，26(6)：17- 24. [Cai Guanqiang, Guo Feng, Liu Xiantai, et al. Geochemical characteristics of Neogene sedimentary rocks from Zhanhua sag and its implication for provenance[J]. Geological Science and Technology Information, 2007, 26(6): 17- 24.]

[21] Bhatia M R. Rare earth element geochemistry of Australian Paleozoic graywackes and mudrocks: province and tectonic control[J]. Sedimentary Geology, 1985, 45(1/2): 97- 113.

[22] 陳德潛，陳剛. 實(shí)用稀土元素地球化學(xué)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1990：1- 268. [Chen Deqian, Chen Gang. Practical geochemistry of rare earth elements[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1990: 1- 268.]