鄂尔多斯南缘奥陶系生物礁相碳酸盐岩碳氧同位素地球化学特征

为了研究生物礁相碳酸盐岩碳氧同位素地球化学特征,采用同位素比质谱仪对鄂尔多斯南缘奥陶系生物礁发育地区的碳酸盐岩样品进行了碳、氧同位素测定,并采用ICP-AES、ICP-MS进行了主、微量元素分析测试。结果显示,δ(13CPDB)值为-2.32‰~2.08‰,δ(18OPDB)值为-8.97‰^-4.15‰,w(Mn)/w(Sr)最大仅为0.32,远小于2~3的范围。研究表明,研究区碳酸盐岩样品基本保持了碳、氧同位素的原始组成;礁灰岩具有相对较低的δ(13CPDB)值,生物礁发育时海水的温度略低于、盐度略高于非礁相发育时海水的温度和盐度;并推测由平凉期至背锅山期,研究区相对水深增大,温度升高,盐度降低。同时指出,综合运用δ(13CPDB)和δ(18OPDB)值的经典盐度公式计算的Z值,对本区奥陶纪岩石的海相成因具有判别意义。但是,相关性分析表明Z值与δ(13CPDB)值密切正相关(相关系数0.95),与δ(18OPDB)值基本不具有相关性(相关系数仅-0.000 8),因而Z值不适合作为定量指标来解释研究区古盐度的相对变化。

鄂尔多斯南缘地区重力变化场源特征

以鄂尔多斯南缘地区布格重力异常数据及2014—2017年相对重力观测数据为基础,采用欧拉反褶积方法,对引起重力变化的场源深度进行反演,并对空间分布规律予以解释。通过构建理论模型,反演得到最优模型参数,并对实际数据进行计算和分析。为了减弱和消除欧拉解的发散性,利用水平梯度滤波法优化反演结果。结果表明:①构造指数为1时,适合对相对重力数据进行反演,当滑动窗口选择4—8倍测点间距时,可以获得较为可靠的场源参数;②在主要断裂附近,不同时间尺度的场源呈较好的一致性特征;③引起重力变化的场源深度集中在10—30 km,与鄂尔多斯南缘地区的震源深度基本一致;④不同时间尺度的场源位置相对分散,表明引起重力变化的物质流动具有随机性和波动性。

鄂尔多斯南缘奥陶系碳同位素地层学研究

作者对鄂尔多斯南缘的铁瓦殿剖面和白家滩剖面的奥陶系碳酸盐岩进行了系统的碳同位素样品采集和分析。研究结果表明：碳氧同位素对于奥陶系划分与对比，特别是对于化石稀少地层的划分与对比，是一种有用的工具。

鄂尔多斯南缘奥陶系下统马家沟组白云岩成因分析

研究区位于鄂尔多斯南缘,本次研究在收集前人资料的基础上,通过岩心与薄片观察,对白云岩的岩石学、矿物学和沉积地球化学特征进行了研究。认为马家沟组白云岩成因类型分为:蒸发微晶白云岩(准同生白云岩)多为泥晶—微晶白云岩、含膏微晶白云岩;混合水白云岩多为粉晶—细晶级结构,主要为大气淡水、海水及咸化水混合渗透成因的白云岩;埋藏白云岩多为粉晶白云岩、细晶白云岩,常可见到压溶缝合线构造等;热水白云岩为细—粗晶白云岩。最后总结了三种白云岩的沉积模式。

鄂尔多斯盆地南缘麟游-淳化地区平凉组礁滩体沉积特征及分布预测

鄂尔多斯盆地南缘平凉期发育规模生物礁滩型储层,目前对该区的研究主要集中在礁滩体的类型、成因、区域演化等方面,而对礁滩体的地球物理预测尚未开展系统研究。为了提高礁滩体的预测精度,建立礁滩体储层地震预测方法,通过野外露头实地踏勘,结合岩心及分析测试等资料,对镶边台地高能环境下的生物礁滩发育特征进行研究。通过已知井的井震响应特征,建立礁滩体正演模型,同时开展流体活动性、地震纹理属性分析,形成研究区礁滩体储层的地震预测方法。结果表明:鄂尔多斯盆地南缘平凉组主要发育碳酸盐岩台地边缘-浅水陆棚沉积体系;礁滩体主要分布于台地边缘亚相,多期叠置;高亮体和纹理属性对礁滩体的预测效果最好,2种方法的联合应用大大提高了礁滩体预测精度。研究成果为台缘带礁滩体平面分布规律预测和鄂尔多斯盆地南缘平凉组礁滩体的勘探开发奠定基础。

鄂尔多斯盆地西南缘断缝体油藏开发特征与潜力

鄂尔多斯盆地西南缘广泛发育不同规模断层和裂缝,极大地改善了致密储层渗流能力,形成了基质储层低渗透背景下的优质油藏类型——断缝体油藏,同时也加剧了油藏的非均质性和产能的差异性,给油藏内幕结构精细刻画和产能控制因素研究带来挑战。充分运用断裂体系空间刻画、断裂分类分级和产能对比分析等方法,基于井-震-藏联合攻关进一步明确了断缝体油藏开发特征。建立了断缝体油藏“二元四区”模型,划分出断核破碎带、诱导裂缝带、微裂缝改造带、基质孔隙带等4个区带,其中断核破碎带是主要产量贡献单元。断层延伸长度越长、实钻构造位置越高,断核破碎带单井产能越高。诱导裂缝带距离断层越近,产能也越高。断缝体油井生产特征主要分为3个阶段:①断裂系统作为储集体的高产阶段;②断裂系统既作为储集体又同时发挥导流作用的储-导转化阶段;③裂缝主要发挥导流作用阶段。通过研究大幅提升了断缝体油藏高产井占比,同时对盆地西南缘中生界油藏高效滚动勘探开发部署具有重要的指导作用。

鄂尔多斯南缘中奥陶世平凉期沉积相研究新认识

为了明确鄂尔多斯南缘平凉期沉积相类型及展布情况,在对研究区野外剖面实地踏勘的基础上,对不同的岩石类型、沉积构造及生物组合进行研究,总结归纳出了鄂尔多斯南缘平凉期的沉积相类型,主要有开阔海台地相、台地边缘滩礁相、台地前缘斜坡相、以及深水斜坡—海槽相。在次基础上,绘制了平凉期鄂尔多斯南缘的沉积相分布图,确定了各个相带的空间展布范围。总结了研究区的沉积相模式,并分析了形成这种格局的沉积演化背景,为下一步的天然气勘探提供了一定的依据。

鄂尔多斯盆地南缘奥陶系碳酸盐微相及其沉积环境分析

平凉—泾阳—耀县地区奥陶系碳酸盐岩发育良好,沉积类型多样。本文根据野外实测剖面研究和室内薄片分析,在研究区奥陶系归纳出10种微相类型,泥晶白云岩(MF-1)、细晶—极细晶白云岩(MF-2)、中—粗晶白云岩(MF-3)、白云岩—灰岩过渡岩(MF-4)、泥晶灰岩(MF-5)、粉屑灰岩(MF-6)、砂屑灰岩(MF-7)、含生物碎屑泥晶灰岩(MF-8)、含生物碎屑砂屑灰岩(MF-9)、砾屑灰岩(MF-10)。其中平凉奥陶系发育了9种、泾阳奥陶系发育了9种、耀县奥陶系发育了6种。比照Wilson碳酸盐沉积相模式和微相特征,将研究区奥陶系划分为局限台地(FZ-8)、开阔台地(FZ-7)、斜坡(FZ-4)、斜坡脚(FZ-3)以及深水陆棚(FZ-2)五个相带。通过对相带特征研究,认为马家沟期,平凉—泾阳—耀县一线自西向东海水由深变浅,反映马家沟期开始海侵方向在研究区自南向北。到平凉组沉积期,鄂尔多斯盆地全区海退,南缘地区海水却突然加深,直到背锅山组沉积期才全部退出。对三条剖面沉积相带组合的横向对比,表明研究区奥陶纪存在着多期的海侵—海退旋回。从区域构造背景分析,这些海侵—海退旋回可能与鄂尔多斯盆地南侧秦岭洋的演化有密切关系。

鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组物源与沉积体系特征

以鄂尔多斯盆地西南缘延长组为例,通过对野外露头沉积特征、骨架颗粒、重矿物组合等分析,讨论了研究区物源与沉积体系特征。研究表明:早期沉积物源主要来自盆地西南方向,南部也有贡献。中、晚期沉积物源除来自西南方向和南部物源外,还受到来自盆地北东方向次要物源的影响。延长组长8之上与之下物源性质发生明显变化。延长组长8砂岩的岩屑以变质岩为主,少量沉积岩和火成岩;而延长组长6砂岩岩屑则以沉积岩为主,少量变质岩和火成岩,这表明长6沉积期盆地周缘、特别是盆地西缘抬升加剧,地层的剥蚀更强烈,致使大量较年轻的地层被剥蚀并加入源区母岩中。鄂尔多斯盆地延长期湖盆为北西—南东向展布,西南区主要发育辫状河和辫状河三角洲沉积体系,东北区主要发育曲流河三角洲沉积体系,在深湖区发育浊积扇沉积体系。

鄂尔多斯盆地东南缘地应力、储层压力及其耦合关系

采用水压致裂测量地应力方法,获得了鄂尔多斯盆地东南缘26口煤层气井地应力分布,通过统计分析,建立了二叠系山西组2煤储层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系和模型,揭示了现今地应力分布规律及受控机制。研究结果表明,本区二叠系山西组2煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为1.96,1.69,0.71 MPa/100 m。煤储层最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力以及储层压力均随着煤层埋藏深度增大呈线性规律增高。在1 000 m以浅煤储层地应力状态主要表现为σv>σhmax>σhmin,最小水平主应力小于16 MPa,现今地应力处于拉伸应力状态,煤储层有效应力系数K0为0.48,且低于油气盆地页岩层中的有效应力系数值(K0=0.80);在1 000 m以深煤储层地应力状态转化为σhmax≥σv≥σhmin,最小水平主应力大于16 MPa,现今地应力转化为挤压应力状态。本区现今地应力受华北区域构造应力场控制,最大水平主应力方向主要以NEE-SWW方向为特征。本区煤储层压力偏低,相同深度条件下鄂尔多斯盆地东南缘煤储层压力要比沁水盆地南部偏低0.73～0.93 MPa,且煤储层压力与地应力呈正相关关系,随着地应力的增加,煤储层压力增大。

鄂尔多斯盆地南缘晚奥陶世钾质斑脱岩——SHRIMP测年及其成因环境

鄂尔多斯盆地南缘上奥陶统金粟山组以深水碳酸盐岩沉积为特征,含多层桔黄色凝灰质粘土岩。矿物和化学成分分析表明,其主要由伊利石和伊蒙混层粘土矿物组成,含少量石英、长石和锆石等中酸性岩浆矿物,富K2O,属钾质斑脱岩;微量元素分析显示本区斑脱岩的源岩为中酸性岩浆成因,源于同碰撞火山弧构造环境。应用SHRIMP技术对其中的锆石进行了U-Pb测年,取得了(451.5±4.9)～(452.1±5.1)Ma、(457.5±5.1)Ma和(465.8±8.3)Ma 3组谐合年龄,前两者分别与欧美广布的Millbrig-Kinnekulle和Deicke斑脱岩同时,但15种化学组分的多元统计分析显示,金粟山组的斑脱岩与欧美同期著名的斑脱岩可能并不同源。形成本区斑脱岩的火山凝灰质可能源自沿商丹洋盆北缘展布的火山弧喷发,而鄂尔多斯盆地南缘晚奥陶世发生的强烈沉降和沉积转换可能与北秦岭弧后盆地的拉伸与扩张密切相关。

鄂尔多斯盆地东南缘上三叠统长8段砂岩储层成岩作用与孔隙演化

鄂尔多斯盆地东南缘上三叠统延长组长8是该区油藏的主力储集层,主要为一套湖泊-三角洲相砂岩,储集岩主要为长石砂岩及长石岩屑砂岩。以岩心观察为基础,结合薄片鉴定、扫描电镜、压汞测试、X-衍射、包裹体测温、Ro测定等方法认为,研究区延长组砂岩经历了压实、胶结、溶解、交代等成岩作用,成岩阶段已达中成岩阶段A期。成岩作用成为控制该区物性的一个关键因素,早期的机械压实和胶结作用使原生孔隙大量丧失,有机质分解形成的酸性流体使储集层中长石等易溶组分的溶蚀对储层物性起到重要的改善作用,成岩阶段后期以(含铁)碳酸盐胶结物为主的胶结又使砂岩致密化。成岩作用中的孔隙演化特征对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组低渗透储集层的开发具有积极的意义。

鄂尔多斯地块南缘构造演化及其对盆地腹部的构造—沉积分异的效应

鄂尔多斯地块南缘处在盆地与秦岭造山带之间这一盆—山结合的过渡部位,由于构造位置的特殊性,自古生代以来其构造及沉积面貌与盆地腹部地区存在较大差异,具体表现在:1)早古生代沉积开始早、结束晚;2)晚古生代沉积开始晚;3)印支期西南部发生局部坳陷沉降;4)燕山晚期盆地南部强烈抬升(远高于盆地东部的同期抬升);5)喜马拉雅期渭河地区快速沉陷与渭北隆升。盆地南部经历了3次大的构造格局转换:一是晚古生代末—印支期西南部“由隆到坳”的构造转换;二是印支期末—燕山期主体构造走向由北西—南东向到南北向的转换(构造转向);三是燕山期末—喜马拉雅期渭河地区由强烈隆升到快速沉降的转换(构造反转)。盆地南部在不同时期所表现出的与盆地本部的不同耦合特征均根源于区域大地构造背景的差异:1)早古生代处于活动大陆边缘构造环境;2)海西期—印支期受古特提斯洋开裂—闭合的影响;3)燕山期受古太平洋板块俯冲的影响;4)喜马拉雅期受印度板块俯冲与太平洋板块俯冲的共同制约。鄂尔多斯地块南缘经历强烈伸展与造山过程,引起了其与盆地腹部的构造—沉积分异。

鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系碳酸盐岩储层主控因素分析

鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系碳酸盐岩在地质演化过程中形成了以次生成因的孔、滑、缝为主要储集空间类型的储层。该套储层是在沉积环境、成岩作用和构造作用的相互作用下形成的,其中沉积环境是基础,影响着储层的基本形态,有利于储层形成和发育的沉积环境为碳酸盐岩斜坡、潮坪和台内浅滩;成岩作用决定了储层的最终分布形态、范围和储集空间特征,对储层物性优劣起主导作用;有利于储集空间发育和扩大的成岩作用主要有白云石化作用、溶解作用和压溶作用。构造作用主要是构造抬升可形成沉积间断面和不整合面,促进了与岩溶作用有关的岩溶型储层和各种类型的节理、裂缝边溶孔的发育。

鄂尔多斯盆地西南缘下-中侏罗统碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

改造盆地主要发育时期原始沉积边界的厘定具有重要的油气地质和区域构造意义。物源分析是厘定盆地原始沉积边界的重要内容和有效手段。对鄂尔多斯盆地西南缘邻区下-中侏罗统砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄谱的研究,为厘定盆地西南沉积边界提供了新的依据。盆地西南缘六盘山地区上流水和炭山剖面的下-中侏罗统延安组砂岩碎屑锆石年龄谱较为相似,而与靖远地区红会四矿剖面同期地层的碎屑锆石年龄谱相差较大。将这三区碎屑锆石的年龄谱与周邻构造单元结晶岩体的年龄对比表明,早-中侏罗世期间靖远地区沉积物来源于西南侧的祁连造山带,而六盘山地区沉积物来源于西北侧阿拉善地块和北侧的华北克拉通北缘。对物源、地层厚度、岩性、煤层特征等差异的综合研究认为,这两个地区在早-中侏罗世期间属不同沉积域,鄂尔多斯盆地的西南沉积边界为海原断裂带。

鄂尔多斯盆地南缘重磁场特征及其与砂岩型铀矿关系

鄂尔多斯盆地南部是我国重要的砂岩型铀矿产地之一。为了研究该区重磁场特征与砂岩型铀矿展布规律的关系,预测砂岩型铀矿有利区,本文在对鄂尔多斯盆地南缘重、磁资料处理与解释的基础上,推断了研究区的断裂构造,探讨了断裂构造、重磁场平面特征与已知铀矿点的关系,预测了铀矿成矿有利区。研究结果表明:研究区发育的断裂走向有NE向、近EW向、近SN向和NW向4组;已知铀矿(床)点多分布于断裂与次级断裂交汇处,重力梯级带、局部重力高边缘和磁力中低缓异常区。研究区有平凉、宜君-黄陵、彬县-旬邑3个铀矿有利成矿区。

鄂尔多斯盆地南缘下寒武统地层划分及沉积演化特征

为研究鄂尔多斯盆地南缘下寒武统的地层发育特征与沉积演化规律,开展了大地构造背景分析、地层对比和岩相古地理研究。结果表明:①鄂尔多斯盆地南缘辛集组之下发育东坡组和罗圈组地层,为主要烃源岩系,可归属到下寒武统,TOC 质量分数为 0.19%~11.18%,平均为 3.14%,为寒武系最优质的烃源岩。②整个华北地区在早寒武世早期发生海侵,沉积了一套海进地层,鄂尔多斯盆地南缘经历了深水海湾沉积、海岸沉积和碳酸盐岩缓坡沉积过程。③鄂尔多斯盆地南缘寒武系沉积厚度为 500~1 300 m,局部可达 1 500 m 以上,其中张夏组鲕粒滩分布广泛,发育溶孔和晶间孔,为相对优质的储集体,与东坡组和罗圈组构成了良好的源储组合。该研究成果对鄂尔多斯盆地寒武系油气勘探具有重要意义。

鄂尔多斯盆地西南缘下白垩统铀成矿条件分析

在充分总结前人资料的基础上,笔者通过分析鄂尔多斯盆地西南缘下白垩统铀成矿地质背景,讨论了对砂岩型铀矿成矿具有重要影响的铀源、构造改造、含矿地层、水文地质、古气候及后生蚀变等条件,认为铀成矿主要受铀源、地层岩性结构、构造演化、古气候和后生蚀变等关键因素控制。盆地西南缘具有丰富的铀源,找矿目的层发育有利的构造建造,构造-沉积-古气候演化阶段造就了氧化斜坡带找矿目的层的发育,使盆地西南缘具备了较好的铀成矿地质条件。

鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其地质意义

通过对鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系白云岩进行碳氧同位素分析、成岩环境分析及古盐度、古温度的恢复,结果表明,研究区蓟县系未经过深埋藏,一直处于近地表,其δ13CPDB和δ18OPDB分布范围较窄,分别为-0.4‰^-0.2‰、-4.7‰^-3.9‰,与研究区稳定存在的潮间带环境特征相一致;得出古盐度值(Z)为124.24~124.74,古水温(T)为19.12~22.67℃,反映该区中元古代温暖的古气候环境.分析表明,在温暖的古气候背景下,蓟县系碳氧同位素变化特征具有一定的正相关性,推测温度可能对碳氧同位素的变化起主要控制作用.垂向上,δ13CPDB、δ18OPDB、Z与T具有波动性变化,但整体变化幅度较小,在一定程度上反映了研究区中元古代稳定的构造环境.综合分析认为,鄂尔多斯盆地西南缘中元古代气候环境温暖并具有稳定的构造环境,这可能是华北板块在中元古代处于较低纬度及研究区在该时期持续热沉降的良好响应.

鄂尔多斯盆地西南缘印支期沉积特征及物源

目的研究鄂尔多斯盆地西南缘惠安堡-马家滩地区印支期河湖相砂岩沉积特征及物源区。方法采用地层层序及沉积格局、实测典型剖面、古流向测量及砂岩碎屑颗粒组成特征研究等综合方法研究。结果划分了印支期构造层序;编制了沉积厚度等值线图及岩相古地理图;编制了古流玫瑰花图;统计了碎屑颗粒组成特征,分析了物源区构造环境。结论研究区印支期构造层由3套构造亚层组成,属于大型河流-三角洲沉积体系,自西北向东南方向延伸,砂岩物源可能与阿拉善地块古元古界变质结晶岩、花岗岩及下古生界火山岩有关。