鄂尔多斯盆地西缘北段构造地质大剖面解析及棋盘井向斜构造成因新解

西缘冲断带作为鄂尔多斯盆地的西部边界,地处众多不同性质构造单元的过渡区域,其地质特征十分复杂。近年来,西缘冲断带的油气勘探领域不断拓宽,多期次的构造运动影响了油气从生成、运聚到被破坏的整个过程,对这些构造运动产生的构造变形样式和过程的研究可以为进一步油气勘探奠定基础。本文选取鄂尔多斯盆地西缘北段一条最新处理的近东西向高精度二维地震测线,结合钻井以及露头资料对其进行精细解析和刻画,并运用2D-move软件对解析后的剖面进行反演与正演模拟。结果表明:1)鄂尔多斯盆地西缘北段棋盘井镇地区的向斜构造为基底复合构造楔向东楔入形成,向斜核部地层加厚与桌子山—横山堡断裂的活动有关;2)过鄂尔多斯盆地西缘北段的构造地质剖面现今长度120 km,经过反演平衡恢复后的剖面长度为137.68 km,累计构造缩短量17.86 km,整体构造缩短率约13%,其中燕山期的缩短量最大,缩短量12.72 km,缩短率为10%;3)根据地层接触关系及构造演化模拟可知棋盘井向斜的形成时间大致在燕山中期,银川地区在该时期为高部位隆起。

宁夏红墩子矿区红四井田沉积古环境对富油煤焦油产率控制作用

选取宁夏红墩子矿区红四井田中太原组-山西组8层可采富油煤煤层为研究对象,基于钻孔煤质地球化学分析测试结果,探讨太原组-山西组沉积古环境演化与富油煤焦油产率关系。研究表明:红四井田太原组-山西组富油煤显微煤岩组分以镜质组为主,惰质组次之,煤质具有较低-较高水、中灰、低-中高硫、高挥发分的特征;富油煤焦油产率与灰分Ad、CaO/Fe_(2)O_(3)呈负相关,与全硫St,d、(Fe_(2)O_(3)+CaO+MgO)/(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))、SO_(3)+Fe_(2)O_(3)、CaO+MgO呈正相关,受沉积古环境明显控制,潮湿、深覆水-强还原、强碱性、低古盐度的弱水动力的成煤环境更有利于富油煤的形成;鄂尔多斯盆地西缘晚石炭纪太原组煤层焦油产率相对较高,具备开发富油煤潜力。

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深井井壁稳定性研究

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深层页岩气井钻井工程中垮塌、漏失、卡钻等复杂情况频发。为保障安全高效钻井,降低勘探开发成本,早日实现该区深层海相页岩气资源的经济高效开发,基于地应力、岩石力学等室内物理实验,结合现场工程参数及塌漏信息,考虑力学弱面影响,建立西缘冲断带深井全井段地层力学参数、全井段四压力剖面模型,评价不同岩性地层力学参数分布规律,揭示了西缘冲断带深井井壁坍塌、漏失等失稳机理。结果表明:羊虎沟组以上砂泥岩地层强度较低,为20~100 MPa,拉什仲组至桌子山组灰岩强度较高,超过100 MPa。较大的水平主应力差,发育的裂缝带、煤层是诱发井壁失稳的主要原因。建立的西缘冲断带深井岩石力学性能及四压力剖面预测,可为该地区井身结构优化设计,关键工程参数选取提供科学依据。

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。

鄂尔多斯盆地西缘忠平1井奥陶系乌拉力克组笔石生物地层划分

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系乌拉力克组页岩气勘探在忠平1井首获突破,该井黑色页岩的划分与对比是下一步页岩气选区评价的关键科学问题之一。本文通过对岩心笔石化石的研究,在该井乌拉力克组自上而下建立了Nemagraptus gracilis带和Jiangxigraptus vagus带,并与露头区奥陶系同期地层进行对比,揭示了盆地西缘奥陶系乌拉力克组黑色页岩具有穿时分布的规律,进而为页岩气选区评价提供了精准的时间标尺。

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。

松辽盆地西缘兴安盟索伦地区中侏罗统万宝组孢粉组合及其对古气候的指示

近年来侏罗系已成为松辽盆地及外围油气勘探的新层系,为确定中侏罗世时期的古气候环境,对松辽盆地西缘索伦地区中侏罗统万宝组中的孢粉化石进行了详细研究,共识别出孢粉化石32属48种,其中蕨类植物孢子约占孢粉总数的46.01%,裸子植物花粉占孢粉总数的53.99%,蕨类植物的孢子略低于裸子植物花粉。孢粉组合以Cyclogranisporites-Protopinus-Pristinuspollenites为代表,推断索伦地区万宝组形成时代为中侏罗世。孢粉母体植物的生态环境研究表明,中侏罗统万宝组沉积时期,植被主要由针叶林和灌木丛构成,属于湿润的暖温带气候环境,为该地区中侏罗世古气候及古植被的恢复提供了新的证据。

鄂尔多斯盆地西缘构造带北段深部电性结构

在横跨鄂尔多斯盆地西缘构造带北段的查甘池—银川—五湖洞约200 km长的东西向剖面上,进行了67个测点的大地电磁探测.使用"远参考道"和Robust技术处理数据.分析了各测点视电阻率、阻抗相位、二维偏离度、电性主轴方位角、磁实感应矢量等参数,采用NLCG二维反演方法对TE和TM两种模式的数据进行了二维反演.得到的二维电性结构表明,沿剖面查汗断裂带、贺兰山东缘断裂带和黄河断裂带是明显较大型电性边界,为超壳断裂带,而三关口断裂带深部延深不大.沿剖面阿拉善地块、贺兰山褶皱带、银川断陷盆地和鄂尔多斯地块具有明显不同的深部电性结构特征.阿拉善地块内部除浅表电阻率较低外,以下到深度约50 km都表现为高电阻特性.贺兰山褶皱带电性结构复杂,电阻率高低相间.银川盆地具有上宽下窄最深达约8 km低阻层,具有断陷盆地特征.鄂尔多斯地块具有低-高-低的深部电性结构特征,成层性较明显.

微量元素分析在判别沉积介质环境中的应用--以鄂尔多斯盆地西部中区晚三叠世为例

以鄂尔多斯盆地西部中区晚三叠世样品中微量元素测试结果为基础,选用对沉积介质环境反映比较敏感的锶(Sr)、铜(Cu)、钡(Ba)、铀(U)、钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)等微量元素指标,分析研究区地层中微量元素含量及其比值与沉积介质环境之间的对应关系,进而探讨鄂尔多斯盆地西部中区晚三叠世的沉积介质环境。结果表明,鄂尔多斯盆地西部中区晚三叠世延长组长9-长7期基本为温湿气候且变得越来越温暖潮湿;长9-长7期为微咸水相的淡水环境,长7期盐度含量略有增加;长9、长8期水体的氧化还原条件比较正常,长7期变为厌氧环境;长9-长7期垂向上水体分层不强。

鄂尔多斯盆地西缘煤中稀土元素特征

煤中稀土元素是煤地质领域研究源岩和沉积环境的良好地球化学指示剂,也是一种重要的矿产资源。运用ELEMENT XR等离子体质谱分析仪对鄂尔多斯盆地西缘石炭-二叠系和侏罗系延安组煤样中稀土元素进行测试,计算了多种化学参数并绘制了稀土元素分布类型曲线。在对稀土元素(REY)的地球化学特征分析的基础上,探讨了其物质来源。结果表明,石炭-二叠系煤中REY含量明显高于中国和世界煤中的均值,也高于上地壳值,呈铕(Eu)负异常,铈(Ce)负异常,这可能因为石炭-二叠系处于海陆交互相,与其处于强的还原环境有关;而侏罗系煤中REY含量却低于中国和世界煤中的均值,也低于上地壳值,呈轻微Eu负异常,轻微Ce正异常,侏罗系延安组主要为氧化的陆相环境,所以?Ce在煤中的不亏损才会普遍存在。通过煤中稀土元素的分配模式、平面展布与其构造环境的综合分析,推测石炭-二叠系的物源为研究区西北部的阿拉善地块和北部的阴山古陆,南部的秦–祁造山带为侏罗系煤中稀土元素提供了主要的物质来源。

中国中部前陆盆地盆山耦合关系分析

中国中部四川盆地和鄂尔多斯盆地与秦岭造山带构成盆山格局,特提斯洋的演化是该区盆山耦合的动力。印支—燕山期,强烈的逆冲推覆作用致使鄂尔多斯西缘贺兰山褶皱带和扬子古板块西缘龙门山造山带形成,并且形成了鄂尔多斯西缘和川西前陆盆地,构成了中国中部盆山耦合的格局。中部前陆盆地的形成经历了早期前陆拗陷盆地、陆内前陆盆地和再生前陆盆地变形三个阶段复合而成,从盆山耦合类型分析属于陆缘碰撞造山带与周缘前陆盆地。造山作用和前陆盆地之间具有统一的运动学过程和动力机制,造山带控制了前陆盆地形成演化过程。

鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩锆石U-Pb定年及其构造意义

利用显微镜、地球化学、ELA-ICPMS定年等技术,对鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩及其样品中的锆石进行了内部结构、元素组成分析和原位定年。汝箕沟大岭-鼓鼓台玄武岩为典型的大陆拉斑玄武岩,所获得的锆石年龄分别为1966±15Ma、344±22Ma和241±7Ma,其中1966±15Ma为继承锆石年龄,344±22Ma为岩浆第一次分离结晶年龄,而241±7Ma代表了玄武质岩浆最后喷出时的锆石结晶年龄。可见,中晚三叠世盆地西缘北部贺兰山地区处于区域挤压背景下的局部伸展环境,可能为一小型裂谷盆地。

鄂尔多斯盆地西缘奥陶纪生物礁基本特征、分布规律及成礁模式

鄂尔多斯盆地西缘奥陶纪发育有生物礁。本文通过对鄂尔多斯盆地西缘野外及钻井岩心生物礁调查及室内鉴定分析,认为在乌海桌子山地区、棋探1井地区、彭阳石节子沟等地发育了较为典型的生物礁,主要造礁生物为珊瑚、层孔虫和海绵。三处生物礁发育特征有差异,北段礁体生长发育2～3期,中段发育2期生长,南段生长发育可达4期;北端及南端生物礁造礁生物个体较大,生长的水体环境相对较浅,而中段生物礁造礁生物个体较小,生长的水体相对较深。这些典型生物礁的生长、发展和消亡呈现了不同的发育特征和时空分布规律,北段生物礁体发育层位早,中、南段发育层位晚,这种分布变化规律与华北板块在早古生代处于赤道附近发生了北漂右旋的旋转漂移规律有关。通过对不同地段生物礁基本特征分析,结合δ13C和δ18O同位素分析结果,认为盆地西缘生物礁成礁模式为中央古隆起西部陆缘海背景下的开阔台地边缘带点礁-滩体组合模式,分布较为局限,认为该地区生物礁死亡原因系海平面快速上升事件导致礁体被淹死所致,也进一步推测生物礁之上存在一次海平面快速上升事件。

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系烃源岩生烃能力评价

鄂尔多斯盆地西缘深水斜坡相沉积是海相烃源岩发育的有利区带。为此,在综合研究该盆地西缘奥陶系海相烃源岩有机地球化学特征的基础上,通过对不同岩性、不同有机质丰度和不同成熟度样品的系统地化分析与比对,评价了其生烃潜力。研究表明:鄂尔多斯盆地西缘奥陶系烃源岩有机质丰度总体偏低,泥质岩和泥质灰岩的有机碳含量高于质纯的碳酸盐岩;有机质性质、生(排)烃能力与有机质丰度关系密切,随着有机碳含量增加,干酪根类型变好,生(排)烃能力也增强;下奥陶统克里摩里组—中奥陶统乌拉力克组是该区相对有利的生排烃层段,也是下古生界的主力生烃层段。

鄂尔多斯盆地西缘中新生代构造演化与铀成矿作用

受周边板块离散、汇聚的影响,中-新生代鄂尔多斯盆地及其西缘构造应力场发生了多次转变,造成不同时期盆地类型与沉积充填、构造变形特征的差异。据此,将盆地西缘中-新生代构造演化划分为7个阶段。其中,晚三叠世强烈的挤压,使盆地西侧阿拉善地块上富铀岩石剥出地表,并为盆地提供铀源;早-中侏罗世弱挤压构造背景下辫状河发育,形成了有利的含矿建造;晚侏罗世的强烈挤压,使中-下侏罗统发生构造变形并遭受地下水的渗入改造,但构造变形太强烈,影响了铀成矿的潜力;晚白垩世-渐新世早期盆地西缘整体隆升,使区内目标层长期遭受地下水渗入改造,形成了主要的铀矿化;渐新世之后,银川断陷隔断了盆地与蚀源区的联系,铀成矿作用基本停止。

鄂尔多斯盆地西缘晚三叠世“古脊梁”隆升地质证据及盆地原型西部边界的确定

鄂尔多斯盆地西缘“古脊梁”晚三叠世的构造特征是一意义重大而又长期争论的基础地质问题。通过区域角度不整合及“古脊梁”东西两侧沉积岩岩性、岩相综合特征分析，提出了“古脊梁”为一动态的隆升和下沉的构造演化带的新认识。认为，鄂尔多斯盆地西缘“古脊梁”晚三叠世为构造隆升带，上三叠统延长组长1～长7油层组沉积期，“古脊梁”构成鄂尔多斯盆地的西部边界，且为盆地西部沉积的物源区。

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 。