鄂尔多斯西缘中段断裂体系特征研究

研究区地质构造上隶属于陶乐-彭阳冲断带中段韦州-马家滩褶断带,这一特殊的构造位置与演化特征,造就该区具备地热、煤炭等资源形成的优良地质条件。以往研究表明,断裂构造是地热及煤炭赋存的最主要控制因素。为解译鄂尔多斯西缘中段断裂体系特征,作者以1∶20万区域重力资料为基础,钻孔、大地电磁测深剖面为约束,利用水平方向导数、归一化标准差等各类边界识别方法,对研究区断裂体系进行精细解译,为后期地热资源及煤炭勘探工作提供依据。

鄂尔多斯西缘北段大型陆缘逆冲推覆体系

鄂尔多斯西缘北段是一个自中生代末以来形成的、结晶基底和早古生代大陆边缘沉积盖层同时卷入的巨型陆缘逆冲推覆构造体系。根据区域地层发育、变形岩石属性、冲断层几何学以及它们与联冲断层的关系,大体上可以分为不同形成阶段的3个冲断层构造组合,包括9个次级构造单元（B1-B7,BN,BS）。受冲断层运动自西向东的一致推进,整体呈现一个局部被近东西走向联冲断层切错、向东凸出的弧形：前端为陆缘褶皱冲断带;中部表现为一系列“原地”或“异地”推覆体和冲断席,发育低角度滑脱层和双冲构造;后部又被最晚期的冲断体叠置。侏罗-白垩纪为逆冲推覆构造的主要发展阶段,经历了3期主要的冲断层作用。第Ⅰ期发生在侏罗纪末,沿阿拉善-华北两类不同性质结晶基底之间的主滑脱面发生大规模冲断层作用,形成桌子山-岗德尔山褶皱冲断带。第Ⅱ期冲断层作用的持续位移,形成了具有上、下两个构造层的石嘴山-尖山大型异地推覆体,主滑脱面为石炭纪煤系地层,其中发育典型的双冲构造。新生代（距今65Ma）以来,印度-欧亚板块挤压碰撞和青藏高原早期向北推挤,加剧了鄂尔多斯西缘逆冲推覆构造的进一步发育,第Ⅲ期冲断层作用在东部陆缘褶皱冲断带形成了苏海图反冲构造的同时,在西部将异地推覆体下部的奥陶系再次推至地表。第Ⅰ期和第Ⅱ期冲断层作用累计位移幅度可能达到60~80km,第Ⅲ期冲断层作用的位移幅度为8km。相邻冲断席之间位移矢量的差异,通过近东西走向的联冲断层得到了调整。

鄂尔多斯西缘奥陶纪海底扇沉积体系

鄂尔多斯西缘中奥陶统重力流沉积可分为：（１）低密度浊流沉积，（２）高密度浊流沉积，（３）富基质碎屑流沉积和（４）贫基质碎屑流沉积四种类型。尤以陆源碎屑重力流，沉积厚度大、分布面积广，十分发育。依据古流向、重力流沉积类型、粒度、砂泥比、厚度及物源区等特征，由北向南识别出桌子山、贺兰山和同心三个海底扇。总面积达４．３万ｋｍ２，厚度达３０００ｍ．其中，贺兰山海底扇属高效能海底扇，以发育相对稳定的中扇水道沉积组合为特征；桌子山和同心海底扇为低效能海底扇，分别发育易迁移的网状水道系统组成的中扇和以具向上变薄变细层系的中扇水道沉积为特征。它们具有良好的生储盖组合条件，是有利的油气远景区。

地幔上涌对鄂尔多斯西缘岩石圈的改造:来自远震多尺度层析成像的证据

本文利用喜马拉雅二期科学探测台阵的678个地震台站及26个固定台站记录到的9,641个地震共约160000条远震P波走时数据,采用基于稀疏约束的多尺度层析成像方法,获得了鄂尔多斯西缘及邻区上地幔800km深度范围内P波速度结构.结果显示,在东经104°附近阿拉善地块与鄂尔多斯盆地间存在岩石圈深度的构造边界,这表明阿拉善地块与鄂尔多斯可能分别从属于不同的大地构造单元.以北纬38°线为界,鄂尔多斯地块西缘在岩石圈范围内南北存在明显的速度差异,鄂尔多斯南部上地幔200~300km深度范围显示为高速异常,而鄂尔多斯北部上地幔显示大面积的低速异常.这一现象表明,鄂尔多斯地块南北两部分经历了不同的构造演化过程.根据本文的结果可以进一步推断,由于青藏高原、阿拉善地块向东北方向推挤以及岩石圈的拆离引起的上地幔扰动导致了地幔上涌,上涌的热物质改造了鄂尔多斯西北缘地区的岩石圈,并使该区的岩石圈减薄.地幔上涌也可能是东经104°边界带和北纬38°构造带形成的深部动力学因素.

鄂尔多斯西缘中上地壳Pg波速度成像研究

利用鄂尔多斯西缘30个测震台站记录到的5 370次地震的24 860条Pg波射线数据,反演了该区域中上地壳Pg波速度横向变化结果,以及台站走时校正和地震事件走时校正项。结果表明:(1)鄂尔多斯西缘中上地壳Pg波速度结构呈现明显的横向不均匀性;稳定的阿拉善块体和鄂尔多斯块体主要表现为高速区,两块体边界两侧存在高速到低速的明显转换;银川盆地与吉兰泰盆地属于相对低速区,几条主要的断裂带或断裂段属于显著低速区。(2)1970年以来研究区5级以上中强地震多发生于高、低速区的转换地带,反映了地壳结构横向变化剧烈区为地震频发区。(3)台站台基及走时钟差造成的系统走时误差较小;研究区周边地震定位误差偏大、中部地震定位误差偏小,说明地震定位误差大小与台站分布密切相关。

鄂尔多斯西缘前陆盆地逆冲带下盘山西组储层发育特征

鄂尔多斯西缘前陆盆地区逆冲带下盘二叠系山西组埋藏深度大于4500m,但仍然存在高效天然气储层。联合运用铸体薄片、扫描电镜、孔隙图象分析等多种测试技术,研究表明该区砂岩储集空间主要由粒间溶蚀孔隙构成。现今逆冲带上盘的砂岩成岩作用特征能够反映逆冲带下盘披覆前的成岩演化状况,逆冲带上盘、下盘砂岩成岩作用对比分析是恢复逆冲带下盘砂岩成岩演化史的有效方法。在逆冲披覆构造作用发生前,山西组砂岩溶蚀孔隙已经得以形成;在被披覆深埋藏过程中,山西组砂岩粒间溶孔边缘的凝灰质残余及烃类物质的充注在一定程度上抑制了石英次生加大作用和铁方解石胶结作用的进行,粒间溶孔可以得到有效保存。

鄂尔多斯西缘CH4和CO2浓度的构造响应

地球脱气受气体来源、气体运移途径和驱动力(地质应力)的控制。含C-H-O气体(例如,CO2、H2、CH4、CO、H2O等)是地幔和下地壳中的重要成分。固体地球中的气体不断地排放到大气中,特别是通过地壳中的薄弱带,如板块/板块的边界、断层。在地质应力作用下,地壳中产生了大量的断层和裂缝,为气体从地壳和地幔逸出进入大气提供了通道。

鄂尔多斯西缘地区地震动高频衰减特性初步研究

以鄂尔多斯西缘地区(34°N—42°N,103°E—109°E)为研究对象,基于2007—2020年研究区域内14个强震动台站记录到的116条强震记录(1≤MS≤8),采用加速度反应谱法,通过MATLAB软件编程拟合鄂尔多斯西缘地区kappa值与震中距的线性回归关系。研究结果表明,鄂尔多斯西缘地区强震台站高频衰减参数kappa0值为0.01545~0.06560 s;等效剪切波速(VS20、VS30)与震中距存在对数关系;随着VS20、VS30的增大,kappa0值逐渐减至0。

鄂尔多斯西缘羊虎沟组页岩气聚集地质条件分析

为了研究鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组页岩气成藏潜力，根据泥页岩厚度、有机质类型、有机质丰度与成熟度等因素，从暗色泥页岩地层空间展布特征、构造特征与热事件、生烃能力等方面分析页岩气聚集的地质条件。研究表明，羊虎沟组暗色泥页岩单层最大厚度约30m，区内发育的逆冲推覆构造使地层叠置形成厚的泥页岩层段，泥页岩干酪根以III型为主，II-I型也有发育，TOC平均值为3．25％，R。为l％。4％，这些条件均有利于页岩气聚集成藏。综合分析认为呼鲁斯太南部、乌达及石炭井地区为页岩气聚集最有利的区域。

基于地震活动特征的鄂尔多斯西缘现今构造变形模式的限定

文中针对1990—2018年间发生在鄂尔多斯西缘的地震事件,采用双差定位法获得其中4417个事件(M≥1.0)的精确定位结果;利用CAP方法求解了54个地震(M≥3.5)的震源机制解,并收集了15个前人获取的震源机制结果,综合研究了区域内地震事件的空间分布规律、主要活动断裂的深部几何结构和区域构造应力场特征。小震精定位结果揭示M≥3.5地震震中位于主要活动断裂的边缘,刻画出较为清晰的断裂几何学特征。震源机制解反映海原断裂、香山-天景山断裂和烟筒山断裂以压扭性质为主;黄河断裂以伸展为主;西秦岭断裂表现为压扭性质。综合小震精定位和震源机制解结果,并结合研究区内已发表的活动构造和地球物理资料,证实了鄂尔多斯西缘受青藏高原、阿拉善和鄂尔多斯3个地块的共同作用,表现出不同的构造变形模式,同时活动断裂之间的次级块体也存在明显的运动差异。香山-天景山断裂以南的区域自第四纪早期整体向SEE运动,而银川盆地以及黄河断裂东缘的块体向SE运动。

鄂尔多斯西缘姜家湾发现晚奥陶世临湘期沉积

一九八三年,宁夏区调队三分队在开展J—48—XXIX(下马关)幅1∶20万区调过程中,于地处鄂尔多斯西缘的甘肃环县姜家湾(东经106°42′,北纬36°46′)首次发现了晚奥陶世临湘期地层。其岩性为灰绿色泥岩,灰黄色中厚层钙质胶结中—细粒砂岩夹灰绿色页岩、灰黄色钙质粉砂岩。在页岩、泥岩中采获三叶虫化石,经中国科学院南京地质古生物研究所钱义元同志鉴定有:Nankinolithus cf.

鄂尔多斯西缘北部地区晚二叠世物源分析

为了进一步确定鄂尔多斯西缘北部地区晚二叠世石千峰期物源范围，运用砾岩特征、锆石年龄及沉积物古流向的统计与分析方法，对鄂尔多斯西缘北部地区晚二叠世石千峰期沉积物源进行了研究。研究表明，鄂尔多斯西缘北部地区石千峰组沉积物受控于北部物源区，而明显与南部物源区无关、阿拉善北缘陆缘弧区火山岩发育区为其主要物源区，其下伏地层已经开始向其提供物源，表明其沉积边界相对前期湖盆向东迁移，沉积范围也相对缩小。

鄂尔多斯盆地西缘北段奥陶系天然气成藏模式

为助推天然气高效勘探,本文针对鄂尔多斯盆地西缘北段奥陶系成藏地质条件开展研究。在揭示了地层构造、沉积演化等基础地质特征的基础上,利用烃源岩地球化学测试等资料梳理了成藏地质条件,并根据生、储、盖配置关系提出了相应的成藏模式。奥陶系烃源岩以泥质岩型为主,白云岩、石灰岩、页岩均可作为储集层。天然气成藏模式主要可划分为:深海平原页岩源内自生自储式、大陆斜坡浊积灰岩源内自生自储式、碳酸盐台地灰岩近源上生下储式、碳酸盐台地白云岩远源上生下储式。根据完钻井资料,研究区内成藏模式以深海平原页岩源内自生自储式为主,是下步天然气勘探的重点目标。

针对目标的非地震解释技术在鄂尔多斯盆地西缘的应用

鄂尔多斯盆地西缘地质条件复杂,依靠现有的地震资料对地下复杂构造的解释和深部地层展布的预测成杲与实钻结果不符,为此,提出了针对目标的非地震解释技术思路,即在非地震常规处理的基础上,围绕地质需求进行针对性的处理与解释。针对走滑断裂体系发育的特点,采用重磁异常增强和体显示技术突出弱异常,再按不同方位进行照明分析,提取能够反映走滑断裂的非地震异常信息,结果可用于解释走滑断裂平面分布特征;围绕地震反射层“层断轴不断”的现象,即同一个反射层却是不同层位的反映,采用时频电磁解释性处理技术对目标层精细反演并联合地震进行地层属性的识别,多种信息综合分析后的结果使层位的归属更加准确;围绕深部地层地震反射成像困难的情况,对下古生界综合应用重力—地震联合剥层等多种技术进行处理,结果可用于深部长城系烃源岩的预测。

鄂尔多斯盆地西缘麻黄山西工区走滑断层构造特征与三维离散元数值模拟

麻黄山西工区位于鄂尔多斯盆地西缘冲断带的前端部位,以石炭—二叠系煤系滑脱层为界划分为上、下两套构造变形层,并受燕山期走滑断层作用表现出分段变形特征。深层原地构造系统沙窝子断层以北的正断层构成多米诺组合型式,而沙窝子与圈湾子断层之间的正断层组合成堑垒式。浅层逆冲推覆构造系统以NEE向芦沟子—新泉井断层为界,划分为变形特征差异明显的南、北两段,北段相对南段变形强烈。三维离散元数值模拟实验结果显示,麻黄山西工区上、下构造变形层内发育的走滑断层均为调节差异挤压作用形成的撕裂断层,断层走向与挤压应力方向基本一致。原地构造系统的先存正断层在走滑作用下产生牵引,邻近走滑断层的正断层走向发生明显偏转。逆冲推覆构造系统北段山前强烈冲断作用对盆内产生较为明显影响;而南段山前冲断作用并未对盆内产生明显影响,仅发育少量小规模逆断层。相较于二维模拟,三维模拟能够实现平面与剖面的综合分析,完整认识上、下构造变形层多条走滑断层的变形过程与形成机制,为麻黄山西工区的油气勘探提供基础地质理论指导。

鄂尔多斯盆地西缘及邻区石炭系羊虎沟组砂体成因机制与沉积过程

鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组时期为加里东运动后复活的坳拉槽,羊虎沟组分布面积广,厚度变化大,发育良好的生储盖组合,具有巨大的勘探潜力。由于该地区构造运动强烈,沉积环境变化频繁,致使砂体沉积成因复杂。目前对羊虎沟组砂体成因机制缺乏系统研究,单一的沉积模式无法全面概括各类砂体的沉积特征与展布规律。通过野外剖面、岩心观察、钻井资料、物源分析等方法,共识别出6种岩相组合类型。基于岩性、粒度、沉积构造及各时期砂体展布等特征,对其成因机制及沉积过程进行了系统讨论。鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组砂体成因主要为河控三角洲、潮控三角洲、扇三角洲、障壁岛海岸、无障壁海岸和滑塌重力流6类。羊虎沟组时期整体气候潮湿,羊三段至羊二段沉积时期海平面逐渐上升,至羊二段达到最高之后逐渐下降。羊三段沉积时期为裂陷早期,主要在研究区北部发育潮控三角洲和扇三角洲砂体,中部局部可见潮汐砂脊砂体,南部砂体整体表现为无障壁海岸沉积。羊二段沉积时期为裂陷高潮期,地貌落差加大致使水体快速变深,砂体主要分布于盆地边缘;盆地中央深水部位发育点状滑塌重力流砂体,东部靠近中央古隆起一侧的潮汐砂脊逐渐被改造为障壁沙坝,古隆起高部位则为潮坪和潟湖沉积。羊一段沉积时期,构造活动减弱且鄂尔多斯盆地逐渐东西连通,物源供应充足,地貌变缓,发育大面积具前积特征的河控三角洲砂体。羊虎沟组砂体成因机制受构造运动、古地貌演化、物源供给、古气候、海平面变化等多因素共同影响,但砂体展布与沉积过程主要受控于构造活动与古地理演化。该研究成果丰富了鄂尔多斯盆地油气勘探理论和裂陷盆地砂体成因机制。

鄂尔多斯盆地西缘冲断带石炭系羊虎沟组沉积特征

根据钻井、录井、测井及地震资料,结合岩石矿物特征、古生物化石以及地球化学特征,对鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组沉积相特征和展布规律进行了系统研究。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组岩性以泥岩、炭质泥岩、煤层为主,间夹泥质粉砂岩、砂岩,形成于海陆过渡相沉积环境,沉积期古气候为温暖潮湿气候。靖远组—羊虎沟组沉积期,湖盆水体盐度逐渐增大,古气候从早期的温湿气候向干热气候过渡,沉积环境由早期的氧化环境向中、晚期的氧化—还原环境过渡,相对古水深由小向大过渡,至羊虎沟组沉积晚期,发生快速水退。(2)研究区羊虎沟组以混合沉积为主,发育三角洲—障壁海岸—滨浅海等沉积体系,属于典型的海陆过渡相。韦州—石沟驿地区发育澙湖—障壁岛沉积相带,总体可分为两大区域性海进、海退旋回,下部海进旋回以海湾—潮坪沉积为主,上部海退旋回以三角洲沉积为主。(3)羊虎沟组沉积水体较浅,周边发育三角洲,内部障壁砂坝较发育,形成了有利沉积相带,垂向上靖远组—羊虎沟组为海湾—潮坪—障壁岛—澙湖—沼泽相的区域海进—海退沉积旋回。

鄂尔多斯盆地西缘上石炭统羊虎沟组岩相类型及沉积模式

鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组沉积厚度变化大,岩相组合多样,沉积演化序列不明确,沉积模式复杂。在对羊虎沟组12条野外剖面、28口钻井岩心详细观察的基础上,结合岩石薄片、粒度分析、化石遗迹、古流向分析、地球化学特征以及测井资料分析,系统开展了羊虎沟组岩相及岩相组合特征研究,讨论了羊虎沟组沉积相及沉积演化过程。研究表明:鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组沉积期发育18种岩相类型、8种岩相组合类型,分别反映了三角洲平原分流河道、潮控三角洲前缘水下分流河道、河口湾—潮坪(潮道、潮汐沙坝)、潮坪(沙坪、混合坪—泥坪)、障壁岛—潟湖及陆棚沉积特征。羊虎沟组南北向展布的中央古隆起横亘在鄂尔多斯盆地西部,分割了祁连海和华北海,盆地西部总体处于祁连海域。羊虎沟组沉积期总体为海陆过渡沉积环境,经历了水体变深又变浅的过程:羊三段沉积期,鄂尔多斯盆地中东部仍为剥蚀古隆起,仅西缘局部地区接受沉积,研究区北部水体较浅,乌达—阿拉善左旗发育潮控三角洲—潮坪—障壁岛沉积,中南部水体相对较深,主要发育障壁岛—陆棚沉积;羊二段沉积期,受中央古隆起影响,东西海域尚未沟通,但沉积范围及水体深度较早期明显增加,潮汐作用较强,河流作用受限,研究区北部乌达地区及南部靖远地区以河口湾—潮坪沉积为主,中部水体最深,发育陆棚沉积;羊一段沉积期,祁连海向东超覆,中央古隆起萎缩,东西海域沟通,沉积范围扩大,水体深度总体变小,其中研究区西部水体略深,发育三角洲—障壁岛沉积,东部水体较浅,以潮坪沉积为主。

构造复原技术在前陆冲断带岩相古地理重建中的应用——以鄂尔多斯盆地西缘晚古生代为例

前陆复杂构造区因构造变形强烈,地层缺失严重,'断相'、'古隆起'假象等因素,导致了前陆区岩相古地理制图具多解性.以鄂尔多斯西缘二叠系山西组和下石盒子组岩相古地理恢复为例,提出古构造复原、物源区分析是重建岩相古地理的重要环节,指出:西缘北部早中石炭世为走滑拉张断陷;二叠纪沉积时存在3大物源区;中生代的冲断推覆造成地层缩短率20%～47%.恢复后的岩相古地理图在沉积体系展布、砂体分布等方面和恢复前相比,有明显差异,对指导西缘地区上古生界天然气勘探有意义.

前前陆盆地层系砂岩成岩环境特征及其孔隙演化——以鄂尔多斯盆地西缘二叠系为例

鄂尔多斯西缘二叠系为前前陆盆地层系 ,砂岩成岩作用仍受前陆盆地构造的影响 ,不同构造分区砂岩储层的成岩环境存在一定的差别。研究发现 ,西缘逆冲带砂体经历了浅埋藏弱压实和溶蚀作用 ,储集物性最优 ;斜坡带砂岩储层不仅残留少量粒间孔隙 ,而且溶蚀作用形成的次生孔隙对储集空间的改善十分明显 ;压实压溶作用和胶结充填作用严重损害前渊带砂岩原生孔隙 ,但后期的凝灰质溶蚀蚀变作用对储层性能有一定的改善 。