鄂爾多斯盆地東緣臨興地區(qū)二疊系沉積物源方向分析

張春輝　梅亞斌

摘要：重礦物資料在沉積物物源分析中被廣泛地應(yīng)用。為給臨興地區(qū)地下致密沙巖氣儲(chǔ)層特征分析和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)，本文對(duì)研究區(qū)LX-1井、LX-5井和LX-6井采取的33個(gè)重礦物樣品資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從重礦物組合、ZTR指數(shù)以及穩(wěn)定系數(shù)等方面研究分析臨興地區(qū)二疊系物源方向，根據(jù)分析結(jié)果得出臨興地區(qū)二疊系存在北部和東北方向兩支物源，其中以東北方向物源為主。

關(guān)鍵詞：臨興；二疊系；重礦物；物源方向

引言

對(duì)于區(qū)域沉積體系分析來(lái)說(shuō)，物源分析是其基礎(chǔ)，明確物源的方向，在確定儲(chǔ)層分布和有利成藏區(qū)的劃分上有一定的參考價(jià)值。臨興地區(qū)經(jīng)過(guò)一系列勘探發(fā)現(xiàn)該地區(qū)具有致密沙巖氣層，為給臨興地區(qū)地下致密沙巖氣儲(chǔ)層特征分析和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)，所以本文采用重礦物分析法對(duì)研究區(qū)物源方向進(jìn)行分析，查明臨興地區(qū)二疊系物源方向。

1.區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地在構(gòu)造劃分上是屬于華北地臺(tái)的次級(jí)構(gòu)造單元，地處華北地臺(tái)的西邊。而臨興地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東北部伊陜斜坡和晉西撓褶帶的交接部位，但主要位于晉西撓褶帶，因此構(gòu)造處于晉西撓褶帶西北緣，屬晉西撓褶帶一級(jí)構(gòu)造單元中北部。

臨興地區(qū)的地層劃分從上到下分別是第四系、三疊系、二疊系、石炭系、奧陶系、寒武系。其中二疊系主要發(fā)育石千峰組、石盒子組、山西組和太原組。本文以臨興地區(qū)二疊系為主要研究對(duì)象。

2.理論基礎(chǔ)

重礦物在巖石中含量較低，在很多巖石中的含量都低于1%。重礦物對(duì)于源變化非常敏感，可以作為源變化的指示劑，一般將碎屑巖中相對(duì)密度大于2.86g/cm³的陸源碎屑礦物稱(chēng)為重礦物。重礦物一般可分為超穩(wěn)定一穩(wěn)定一中等穩(wěn)定一不穩(wěn)定一極不穩(wěn)定五個(gè)等級(jí)。重礦物在沉積物搬運(yùn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生含量的變化，這是由于重礦物穩(wěn)定性的差異所造成的。這種變化可表現(xiàn)為越穩(wěn)定的重礦物與物源區(qū)距離越大，含量越多，穩(wěn)定性差的重礦物則由于風(fēng)化造成與物源區(qū)距離越遠(yuǎn)，含量越少。由于各重礦物含量的變化造成了重礦物的組合類(lèi)型發(fā)生改變，但這種穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物的組合變化特征反而為研究沉積物源方向提供了依據(jù)。

另外，還可以根據(jù)ZTR指數(shù)來(lái)判斷物源方向。通常將鋯石、電氣石和金紅石三者占重礦物的比例之和稱(chēng)為ZTR指數(shù)，ZTR指數(shù)越高，表示礦物的成熟度就越高，離物源區(qū)的距離也就越遠(yuǎn)。

3.物源方向分析

本次研究在“鄂爾多斯東緣致密氣區(qū)塊井位部署研究及油氣藏早期評(píng)價(jià)”項(xiàng)目工作的基礎(chǔ)上，對(duì)其中3口（LX-1、LX-5、LX-6井）取心井33個(gè)重礦物樣品資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中LX-5井與LX-6井位于研究區(qū)的東北部并且兩者距離較近，LX-1井位于研究區(qū)的西南部，鉆井位置如圖1所示。

根據(jù)對(duì)LX-1、LX-5、LX-6井所采取的33個(gè)重礦物樣品資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析之后，分別得出臨興地區(qū)二疊系太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組的重礦物百分含量，并得出相應(yīng)的重礦物組合、ZTR指數(shù)以及穩(wěn)定系數(shù)，所得結(jié)果分別如表1、2、3、4、5所示。

根據(jù)表1中各種礦物含量可以發(fā)現(xiàn)，黑云母+輝石+白鈦石+鋯石+磷灰石+磁鐵礦是臨興地區(qū)太原組的主要重礦物組合。但在LX-6井中含量較多的重礦物主要是黑云母和輝石，都為不穩(wěn)定重礦物，表明LX-6井處沉積時(shí)受水流沖刷作用的影響小，相比較而言比較接近物源，但LX-1井中含量較多的重礦物主要是白鈦石、鋯石和磁鐵礦，都屬于穩(wěn)定重礦物，表明LX-1井與物源的距離較遠(yuǎn)，綜合LX-1井和LX-6井的穩(wěn)定系數(shù)及ZTR指數(shù)分析，表明臨興地區(qū)太原組在沉積時(shí)的物源方向主要是東北方向。

根據(jù)表2可以得出鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦+閃鋅礦是臨興地區(qū)山西組的主要重礦物組合，其中穩(wěn)定系數(shù)為2.16，ZTR為0.44。

根據(jù)表3各重礦物含量可以發(fā)現(xiàn)鋯石+白鈦石+磁鐵礦+磁黃鐵礦是臨興地區(qū)下石盒子組的主要重礦物組合，通過(guò)比較LX-6井和LX-1井的單個(gè)重礦物含量可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定重礦物鋯石、白鈦石的相對(duì)含量均是LX-6井比LX-1井高，但就其不穩(wěn)定重礦物而言，LX-6井的綠泥石和磁黃鐵礦的相對(duì)含量比LX-1井的高，且其穩(wěn)定系數(shù)比LX-1井的低，進(jìn)一步說(shuō)明LX-6井的穩(wěn)定重礦物的總和比LX-1井的低，LX-6井的不穩(wěn)定重礦物總和比LX-1井的高，因此在臨興地區(qū)下石盒子組沉積時(shí)期的物源方向?yàn)闁|北方向。

根據(jù)表4各重礦物含量可以發(fā)現(xiàn)拓榴子石+鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦+綠泥石是臨興地區(qū)上石盒子組的主要重礦物組合。而LX-6井重礦物組合以拓榴子石+鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦為主，LX-5井重礦物組合以白鈦石+磁黃鐵礦+綠泥石+鋯石礦為主。

就單個(gè)重礦物來(lái)說(shuō)，LX-6井所含的穩(wěn)定重礦物鋯石、柘榴子石的相對(duì)含量比LX-5井的相對(duì)含量高，綠泥石、磁黃鐵礦等不穩(wěn)定重礦物的相對(duì)含量比LX-5井的低，其穩(wěn)定系數(shù)6.01比LX-5井的0.90高，ZTR指數(shù)0.27比LX-5井的0.20高，由于LX-6井和LX-5井相對(duì)距離較近，重礦物及其組合特征初步表現(xiàn)出，物源不是直接從LX-6井流向LX-5井，很可能受次級(jí)物源影響，即接受北部物源的供給。

根據(jù)表5可以發(fā)現(xiàn)臨興地區(qū)石千峰組重礦物組合以拓榴子石+磁鐵礦+鋯石+白鈦石+錫石為主。通過(guò)比較LX-6井和LX-1井的同種不穩(wěn)定重礦物可知，LX-6井的綠簾石和磁黃鐵礦相對(duì)含量高于LX-1井的相對(duì)含量，即LX-6井離物源近，并且LX-6井的穩(wěn)定系數(shù)為9.46遠(yuǎn)低于LX-1井的39.76，表明臨興地區(qū)的石千峰組物源為東北方向。

根據(jù)以上各層位的重礦物含量統(tǒng)計(jì)可進(jìn)一步得出臨興地區(qū)二疊系重礦物分布特征，如表6所示。

根據(jù)表6可以發(fā)現(xiàn)LX-6井中柘榴子石、鋯石、白鈦石和磁黃鐵礦含量要明顯高于其他重礦物含量，因此柘榴子石+鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦是LX-6井的主要重礦物組合，穩(wěn)定系數(shù)為0.61～9.46，ZTR為0.15～0.52；LX-5井重礦物組合以白鈦石+鋯石+磁黃鐵礦+綠泥石為主，穩(wěn)定系數(shù)為0.90—2.16，ZTR為0.20～0.44；LX-1井重礦物組合以鋯石+磁鐵礦+白鈦石+柘榴子石為主，穩(wěn)定系數(shù)為3.92—39.76，ZTR為0.12～0.44。

由此可見(jiàn)，不同井之間重礦物組合、穩(wěn)定系數(shù)以及ZTR各有所不同，但從穩(wěn)定系數(shù)上來(lái)看可以發(fā)現(xiàn)LX-6井穩(wěn)定系數(shù)比LX-1井的穩(wěn)定系數(shù)低，說(shuō)明LX-1井更加遠(yuǎn)離物源；從縱向上看，各層位之間的重礦物含量以及穩(wěn)定系數(shù)等也各不相同，從太原組至石千峰組，LX-6井鋯石相對(duì)含量由50.77%逐漸降至13.57%，穩(wěn)定系數(shù)由0.61增至9.46，ZTR指數(shù)由0.52逐漸減少至0.15；LX-1井鋯石相對(duì)含量由42.44%逐漸降至11.69%，穩(wěn)定系數(shù)由5.84增至39.76，ZTR指數(shù)由0.44逐漸減少至0.12，表明在縱向上，穩(wěn)定重礦物的相對(duì)含量逐漸增加但鋯石、電氣石和金紅石這三種重礦物以及不穩(wěn)定重礦物的相對(duì)含量逐漸減少，因此臨興地區(qū)二疊系沉積時(shí)期主要接受東北方向的物源。

結(jié)論

通過(guò)綜合研究區(qū)重礦物組合和ZTR指數(shù)及穩(wěn)定系數(shù)等方面的分析，認(rèn)為臨興地區(qū)二疊紀(jì)沉積時(shí)期受到北部和東北部?jī)蓚€(gè)方向的物源影響，并且主要以東北方向物源為主。