再论鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理及沉积构造演化

鄂尔多斯盆地深部是目前我国石油领域研究的热点。在构造控制沉积的思想指导下,运用层序地层学理论,以野外露头观察、岩心观察、测井和地震剖面研究为基础,以单因素分析-综合编图为方法,以盆地寒武纪构造-沉积演化为主线,以储层-成藏为目标,首次编制了三级层序地层格架下的鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理图。本区寒武纪具有一个由清水与浑水交替出现的碳酸盐岩缓坡向台地、局限台地演化的动态过程,而且古气候也有一个由干旱向相对潮湿演变的趋势。早期近南北分异,晚期近东西向分异。早期南部存在奥拉谷。中晚期除北部和西缘部分地区外,鄂尔多斯古陆基本被海水覆盖,完成了从陆到海的转变,形成了以陆表海浅水台地为主要特点的古地理格局。“古鄂尔多斯海”的形成是环境变化的转折点。晚期西部发生隆起,这是鄂尔多斯盆地“中央古隆起”的雏形。该隆起走向近南北,与奥陶纪中央古隆起范围基本相同。通过构造沉积-演化分析,首次明确了“中央古陆”最早的形成时间为寒武纪芙蓉世到早奥陶世,也明确了鄂尔多斯盆地寒武纪早期潮坪相为优势相带、而张夏组鲕粒滩具环陆分布特点、三山子多孔白云岩主要发生于寒武系上部,具有全区分布特点。怀远运动是寒武系顶部遭受风化剥蚀而发生岩溶作用的主因。祁连洋的俯冲作用是鄂尔多斯古陆发生变异的主要动力。怀远运动形成的寒武系顶部（包括部分下奥陶统）不整合面可能是最重要的深部勘探方向。     

鄂尔多斯盆地基底断裂及其现代活动性

对鄂尔多斯盆地基底断裂特征及其活动性作了总结、归纳与分析。结果表明,鄂尔多斯盆地不仅是一个四周被活动断裂或深大断裂围限的块体,其内部还存在大量规模不等的基底断裂,并具有明显的分区特征。盆地内基底断裂带可分成4组：几乎贯穿整个盆地的华池-米脂-大同北东向断裂带;盆地北部的多条东西向断裂带和中部的定边-绥德、南部的庆阳-富县-宜川等东西向断裂带;中部发育的定边-吴起、乌审旗-榆林北西向断裂带与盆地东西两侧的近南北向巨型断裂带。鄂尔多斯盆地内存在的现代构造地貌以及普遍发育的雁行状、X共轭状节理等现象,是新构造运动的直接表现;盆地内存在的深部流体活动信息、现代地球化学景观特征以及众多的小地震、微地震活动及其与基底构造的密切关系,反映了这些断裂的现代活动性。     

鄂尔多斯盆地基底构造与断裂确定地热资源分布

鄂尔多斯盆地的基底构造及断裂与地热资源之间有着密切的关系。盆地周缘晚期断裂发育,而盆地内早期断裂发育,是稳定的古地块,这种地质构造的差异导致了块体内的地温梯度低于周缘地区,此次利用航磁和重力数据的测量结果,绘制了盆地的深大断裂走向,这些断裂早期是火山上涌的通道,现今是重要的热源通道。地热开发应立足于这些深大断裂,才能获得优质的地热资源,降低开发成本。     

地质构造对鄂尔多斯盆地南缘岩溶地下水的控制作用

鄂尔多斯盆地南缘干旱缺水,多年来一直制约着该区的经济发展和群众生活质量的提高.通过调查测绘、钻探验证及多学科综合研究相结合的方法,对鄂尔多斯盆地南缘岩溶地下水进行了系统研究,认为鄂尔多斯盆地南缘岩溶及岩溶水的发育均受断裂构造控制.北东向断裂具有较强的富水性,属控水断裂.北西向压扭或张扭性断裂相对北东向断裂岩溶发育较差,属导水断裂.近东西向压性断裂,富水性较差,属阻水断裂.三大构造带相互作用形成网格状和似层状地下水管道系统,对岩溶地下水的交替、运移和富集及岩溶水的径流、排泄有一定的控制作用.     

琼西莺歌海盆地断裂系统的成因机制

通过对莺歌海盆地构造变形背景和变形基本特征的分析,详细地研究了盆地断裂系统的特征及其分布规律,并结合区域构造演化,对断裂的成因机制进行了探讨。认为北西向断裂控制了盆地的总体构造格局,尤其是强烈的右旋扭动形成南北向雁行式的张裂隙,诱导了泥-流体底辟构造的发生;泥-流体底辟活动进一步形成局部的应力场,开启新的断裂和破碎带,同时,形成与超压流体的活动相关的流体压裂。     

鄂尔多斯盆地南缘构造性质及其控煤意义

本文以现代构造变形理论为指导，综合野外地质调查、室内测试分析和遥感图象及多源数据的计算机处理等结果，以时间演化和成因关系为线索，将鄂尔多斯盆地南缘概括为三大逆冲挤压构造系和一个断陷盆地伸展构造系，从形成机制上探讨了各构造系形成的动力学背景及其与周邻造山带间的关系，以及各构造系的形成对煤系赋存的控制作用。     

鄂尔多斯盆地南缘奥陶纪沉积充填记录的关键时限及其构造意义

鄂尔多斯盆地南缘上、下古生界呈现明显的角度不整合,标志着该区卷入了加里东造山带变形。本文以盆地内奥陶纪沉积充填记录为线索,利用地层序列中沉积凝灰岩的锫石U-Pb同位素测年,结合秦岭造山带岩体年代学研究成果,探讨了秦岭加里东期构造事件的发生与发展过程。研究表明:1)奥陶系沉积时期,沉积序列经历了海侵至海退的完整旋回,中奥陶世马五期海退序列开始,晚奥陶世背锅山期海水自鄂尔多斯盆地西南缘完全退出;2)晚奥陶世平凉期至背锅山期,地层序列中凝灰岩、滑塌构造、滑塌角砾岩普遍发育,滑塌构造和滑塌角砾岩的直接触发因素是构造活动引发的地震,构造活动性明显加强;3)中奥陶世马五期海退序列的开始,孕育着秦岭洋壳板块开始向北俯冲,时限大约为475~463 Ma;4)晚奥陶世平凉期,沉积序列中重力流、滑塌构造和凝灰岩普遍发育,孕育着秦岭洋向北的俯冲碰撞进入了高峰阶段,其时限大约为454~450 Ma。     

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。     

鄂尔多斯盆地多级次地下水流系统中硝酸盐分布特征及其成因

水资源短缺的鄂尔多斯盆地内地下水遭受硝酸盐(NO3-)污染等问题日益突出,识别盆地不同地下水流系统的NO3-分布规律及其成因,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取鄂尔多斯盆地北部湖泊集中区白垩系地下水系统为研究对象,基于水化学和聚类 主成分分析划分地下水流系统级次,在此基础上对比分析不同级次地下水流系统中NO3-分布特征,综合水化学和环境同位素分析识别多级次地下水流系统中NO3-来源及其潜在过程.研究表明:研究区ρ(NO3)超出地下水质量标准(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准的地下水样品集中在局部-中间地下水流系统,其超标率达到28％;区域地下水流系统中ρ(NO3)均值约为1 mg/L.研究区不同级次地下水流系统中ρ(NO3-)分布特征主要与人类活动影响程度有关,而地下水蒸发富集和反硝化衰减作用对ρ(NO3-)的影响可以忽略.其中,局部-中间地下水流系统受到人类活动产生的污染影响显著,其NO3-污染主要来源于无机铵肥和粪便污水等;区域地下水流系统可能尚未受到人类活动污染,其NO3-来源于天然有机氮矿化.     

鄂尔多斯盆地基底断裂多期演化及其主控因素分析——基于构造物理模拟实验

针对鄂尔多斯盆地基底断裂多期活化对上覆层系的影响,开展了基于伸展环境的基底断裂多期发育的构造物理模拟实验。实验结果表明:鄂尔多斯盆地基底断裂控制上覆盖层及滑脱层的断裂体系展布和活动。前寒武系同沉积时期,基底断裂具有生长正断裂的特征;寒武系以来非同沉积时期,基底断裂具有多期活动特征。基底断裂多期活动产生一系列切穿上覆岩层和滑脱层的正断层组合,导致盆地内部应力条件的差异,从而影响了油气分布。     

鄂尔多斯盆地及周缘寒武系烃源岩地质特征及有利区带优选

鄂尔多斯盆地寒武系研究、勘探程度较低,明确其烃源岩地质特征与有利勘探方向、区带具有重要的理论、经济意义。研究表明,盆地本部寒武系残余厚度一般为0~200 m;沉积坳陷主要分布于盆地东北部、南部的局部地区,残余厚度一般为200~400 m;大陆裂谷主要发育于盆地西缘、南缘,残余厚度往往大于500 m。盆地本部烃源岩条件较差,寒武系泥质岩、泥质碳酸盐岩有机碳含量变化范围为0.08%~0.41%,个别样品可达1.18%,平均值为0.18%。盆地西缘、南缘与秦岭造山带局部地区寒武系烃源岩条件较好,其中盆地西缘有机碳含量变化范围为0.04%~0.56%,平均值为0.18%;盆地东缘有机碳含量变化范围为0.06%~0.58%,平均值为0.22%;盆地南缘有机碳含量变化范围较大,变化在0.03%~0.58%之间,个别样品可达1.94%,平均值为0.29%;秦岭造山带发育较好的烃源岩,有机碳含量变化范围为0.46~1.91%。寒武系烃源岩有机质类型主要为Ⅰ型,处于过成熟阶段,以生气为主。综合烃源岩地质条件,预测盆地古隆起周缘和南部是天然气勘探的有利区带。

     

碳酸盐岩成岩作用与层序地层学关系研究--以鄂尔多斯盆地寒武系为例

本文从准同生成岩作用、成岩作用类型及其强度、成岩环境演化等方面探讨了成岩作用与海平面升降、层序地层学的关系。研究指出,准同生期成岩作用反映海平面升降、层序界面的形成最敏感;成岩作用的类型及其成岩强度反映了海平面升降幅度、层序边界的类型：体系域的演化控制了成岩环境的演化,不同的体系域其成岩作用类型及其组合不同。成岩作用研究在白云岩地层中对层序边界及其类型的识别、体系域的划分具有重要的意义。     

鄂尔多斯盆地中部寒武纪岩相古地理研究

鄂尔多斯盆地寒武系是一套海相沉积地层,岩性以碳酸盐岩为主夹少量碎屑岩。近年来,该地区的寒武系被认为具有很大的勘探潜力,但迄今为止尚未发掘到大型储层。以往的研究主要集中在东、西和南部,而中部的研究严重缺乏,这阻碍了该区油气勘探的突破。笔者通过对56个钻孔岩心和13条野外露头进行单井划分,根据120块镜下薄片和岩石组合特征,识别出2种沉积相：斜坡相和台地相2种沉积相。在此基础上,开展联井对比,以盆地中部为中心划分出东西、南北2条贯穿盆地的连井剖面,探讨不同时期的沉积厚度和沉积相变规律。研究认为,鄂尔多斯盆地寒武系形成于海侵背景下,在经历了辛集期后,海水从盆地的西部和南部向内部推进。到张夏期,海进达到鼎盛,盆地绝大部分区域被海水淹没,只留下零星低矮的古陆。到三山子期,海进由盛转衰,开始发生海退。笔者重建了“一隆四凹”的古地理沉积格局,还原了盆地中部寒武纪构造沉积演化过程。     

鄂尔多斯盆地上古生界标志层特征及形成机制

根据大量的钻探、测井、露头数据,对鄂尔多斯盆地上古生界标志层的岩电特征、层序地层意义及形成的沉积环境进行研究。结果表明：研究区主要发育灰岩、砂岩、泥岩及煤层标志层,依据层序界面的特点将研究区上古生界划分为5个二级层序、12个三级层序,其中SQ1—SQ5属于海相地层层序,SQ6—SQ12为陆相层序。鄂尔多斯盆地上古生界总体上经历了海相—海陆过渡相—陆相的沉积演化过程,标志层受沉积相横向变化的影响,主要形成于三角洲、辫状河三角洲、河流、湖泊、障壁海岸以及浅海陆棚沉积体系。在划分地层及地层对比过程中,可通过控制标志层、对比相邻井、参考厚度变化等,合理、准确地划分地层。     

Properties of Continental Margin and its Hydrocarbon Exploration Significance in Cambrian in the Southern Ordos Kratogen of North China

It is important to determine the properties of the tectonics in Cambrian period for the sake of prospecting deep hydrocarbon in the near future in the southern Ordos Kratogen of North China. Authors chose the marginal areas of the southern Ordos basin as the object of research, avoided the effects of both the Qinling Orogenic Belts (QOB) and Weihe River Graben (WRG) whose geological structures are too complicated. By surveying typical Cambrian outcrops and profiles in the basin edges and based on the cores of 57 wells which penetrated the Cambrian in the basin, combined with the seismic profiles, the field gammaray measuement results and the carbon isotope analysis, Authors conclude that the southern margin of the Ordos Kratogen during Cambrian was a passive continental margin which resulted from sea-floor spreading of the Ancient Qinling Ocean. Epicontinental sea carbonate sediments formed in the south Ordos continental margin during Cambrian, and were predominant as tidal flat and o litic shoal. Both transgression-regression process and the change in palaeostructure have the obvious cyclicity. Using the junction between the late Nangao age of Qiandong epoch and the early Duyun age of Qiandong epoch as a boundary, each had a full transgression cycle at the upper and lower stages. The early cycle is characterized by high energy clastic littoral facies while the late cycle is characterized by carbonate ramp on which clear water and muddy water developed alternately changing to carbonate platform last. During the early stages, An aulacogen was formed in the middle section of the southern margin. The southern Ordos margin was uplifted and denudated by the Huaiyuan Movement which occurred from the late Furongian age to the middle Flolan age and the history of the passive continental margin ended and entering into a new tectonic cycle. The unconformity surface caused by the Huaiyuan Movement, along with its neighborhood areas where dissolved pores and cavities are developed, may be another important district for good hydrocarbon reservoirs (excluding the unconformity surface on the top of the Ordovician in the Ordos basin).     

鄂尔多斯盆地南部中生界原油地球化学特征及油源分析

系统采集鄂尔多斯盆地南部中生界的烃源岩、原油及油砂样品,对其饱和烃和芳烃馏分进行气相色谱-质谱分析,通过 对生物标志物组成特征的研究,分析和探讨中生界原油的油源。结果表明:根据 8β(H)-补身烷和 C3017α(H)-重排藿烷含量, 鄂尔多斯盆地南部中生界原油可划分为I,II,III类。第I类原油 8β(H)-补身烷含量高, C3017α(H)-重排藿烷含量低,来自 深湖相沉积相带的长 7 油页岩 (A1 类),第II类原油 8β(H)-补身烷含量较高, C3017α(H)-重排藿烷含量中等,来自深湖—半深 湖沉积相带的长 7 暗色泥岩 (A2 类),第III类原油 8β(H)-补身烷含量低, C3017α(H)-重排藿烷含量高,来自半深湖沉积相带的 长 7 暗色泥岩 (A3 类),由于采集样品数量限制,第III类原油不排除来自长 8 或长 9 暗色泥岩 (A3 类) 的可能,目前发现的原油 主要是第I类,即各油层组的原油主要是由长 7 油页岩提供的,它是鄂多斯盆地南部中生界的主力烃源岩。     

鄂尔多斯盆地南部寒武系张夏组储层特征与主控因素

鄂尔多斯盆地南部寒武纪张夏组沉积期鲕粒滩大面积分布,但储层控制因素尚不清楚,目前仅在少量钻井中见到工业气流。笔者等利用新钻井和野外剖面岩相学和地球化学的分析,解剖张夏组储层的发育特征,进而揭示张夏组储层主控因素。研究取得以下主要认识：① 张夏组储层岩石主要为（残余）鲕粒—砂屑云岩、细—中晶白云岩,储集空间有溶蚀孔洞、裂缝及扩大溶孔、粒间孔。② 张夏组白云岩厚度在鄂尔多斯盆地南部变化较大,多呈现出“上多下少,南多北少”的特征。白云岩多具有较粗、相对自形的晶体,与海水相近的碳氧和锶同位素值,与海水相似配分模式,较高的锶含量;裂缝内充填白云石有鞍状结构,略微的Eu异常。白云岩化作用主要发生在浅埋藏期,白云岩化流体主要是海水。③ 鄂尔多斯盆地南部镇原古隆起周缘张夏组受怀远运动和加里东—海西运动岩溶作用影响较强。而远离镇原古隆起区,储层主要受怀远运动断裂活动影响。断裂活动一方面产生大量的裂缝,形成储集空间;另一方面裂缝还为浓缩海水、热液流体和大气降水改造储层提供通道。     

鄂尔多斯盆地南缘中寒武统张夏组鲕粒滩相储层特征及主控因素

鄂尔多斯盆地寒武系深层具有良好的勘探潜力,中寒武统张夏组为寒武系勘探的重要目的层系。通过野外剖面详测和岩心、薄片观察及实验分析,对张夏组储层的特征、成因及主控因素进行了分析和研究,并预测了有利储层发育区。研究表明:①张夏组主要发育台缘鲕粒白云岩和台内鲕粒白云岩2类储层。②台缘带鲕粒滩累计厚度集中在50~300 m之间,鲕粒粒径平均为1.25 mm,鲕粒白云岩储集空间以溶蚀孔洞、粒间溶孔和晶间(溶)孔为主,平均测井孔隙度和渗透率分别为2.0%和0.038×10^-3μm²。③台内鲕粒滩厚度在50~120 m之间,鲕粒粒径平均为0.85 mm,鲕粒白云岩储集空间以溶蚀孔洞、粒间溶孔为主,平均测井孔隙度和渗透率分别为3.3%和2.787×10^-3μm²。④张夏组储层受鲕粒滩相、白云石化以及三级/四级层序界面控制,台缘规模有利储层发育在四级海退层序中上部的鲕粒白云岩地层中,台内规模有利储层发育在寒武系顶部不整合面之下的鲕粒白云岩地层中。预测台缘岐山—旬邑一带和台内陇东地区为两大规模有利储层发育区。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田异常低压成因机制研究

利用SRK状态方程定量研究了温度下降和天然气散失对地层压力的影响。研究表明：利用真实气体状态方程不仅可以定量分析温度降低对地层压力的影响,而且可以定量研究气藏的散失量及其对地层压力的影响。早白垩世末(100 Ma)至今,地层温度下降了约60 ℃,导致地层压力下降约22％; 天然气散失约17％ ～24％,导致地层压力下降约23％ ～32％。温度下降和天然气散失导致苏里格气田地层压力及压力系数发生明显下降,是苏里格气田异常低压的主要成因机制。气水密度差和潜水面埋深对异常低压的贡献很小,不是苏里格气田异常低压的成因机制。以包裹体计算的古压力和现今实测地层压力作为约束条件,恢复了苏里格气田主要储层的地层压力演化史,在此基础上进一步论述了异常压力的主要成因机制。地层压力的研究是分析油气运聚的基础,并有助于解决实际勘探中遇到的相关问题。