鄂爾多斯盆地東緣臨興地區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用。為給臨興地區地下致密沙巖氣儲層特征分析和儲層預測提供基礎資料和依據，本文對研究區LX-1井、LX-5井和LX-6井采取的33個重礦物樣品資料進行統計分析，從重礦物組合、ZTR指數以及穩定系數等方面研究分析臨興地區二疊系物源方向，根據分析結果得出臨興地區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。

關鍵詞：臨興；二疊系；重礦物；物源方向

引言

對于區域沉積體系分析來說，物源分析是其基礎，明確物源的方向，在確定儲層分布和有利成藏區的劃分上有一定的參考價值。臨興地區經過一系列勘探發現該地區具有致密沙巖氣層，為給臨興地區地下致密沙巖氣儲層特征分析和儲層預測提供基礎資料和依據，所以本文采用重礦物分析法對研究區物源方向進行分析，查明臨興地區二疊系物源方向。

1.區域地質概況

鄂爾多斯盆地在構造劃分上是屬于華北地臺的次級構造單元，地處華北地臺的西邊。而臨興地區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，因此構造處于晉西撓褶帶西北緣，屬晉西撓褶帶一級構造單元中北部。

臨興地區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。其中二疊系主要發育石千峰組、石盒子組、山西組和太原組。本文以臨興地區二疊系為主要研究對象。

2.理論基礎

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密度大于2.86g/cm³的陸源碎屑礦物稱為重礦物。重礦物一般可分為超穩定一穩定一中等穩定一不穩定一極不穩定五個等級。重礦物在沉積物搬運過程中會發生含量的變化，這是由于重礦物穩定性的差異所造成的。這種變化可表現為越穩定的重礦物與物源區距離越大，含量越多，穩定性差的重礦物則由于風化造成與物源區距離越遠，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型發生改變，但這種穩定重礦物和不穩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。

另外，還可以根據ZTR指數來判斷物源方向。通常將鋯石、電氣石和金紅石三者占重礦物的比例之和稱為ZTR指數，ZTR指數越高，表示礦物的成熟度就越高，離物源區的距離也就越遠。

3.物源方向分析

本次研究在“鄂爾多斯東緣致密氣區塊井位部署研究及油氣藏早期評價”項目工作的基礎上，對其中3口（LX-1、LX-5、LX-6井）取心井33個重礦物樣品資料進行統計，其中LX-5井與LX-6井位于研究區的東北部并且兩者距離較近，LX-1井位于研究區的西南部，鉆井位置如圖1所示。

根據對LX-1、LX-5、LX-6井所采取的33個重礦物樣品資料進行統計分析之后，分別得出臨興地區二疊系太原組、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，并得出相應的重礦物組合、ZTR指數以及穩定系數，所得結果分別如表1、2、3、4、5所示。

根據表1中各種礦物含量可以發現，黑云母+輝石+白鈦石+鋯石+磷灰石+磁鐵礦是臨興地區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，都為不穩定重礦物，表明LX-6井處沉積時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，都屬于穩定重礦物，表明LX-1井與物源的距離較遠，綜合LX-1井和LX-6井的穩定系數及ZTR指數分析，表明臨興地區太原組在沉積時的物源方向主要是東北方向。

根據表2可以得出鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦+閃鋅礦是臨興地區山西組的主要重礦物組合，其中穩定系數為2.16，ZTR為0.44。

根據表3各重礦物含量可以發現鋯石+白鈦石+磁鐵礦+磁黃鐵礦是臨興地區下石盒子組的主要重礦物組合，通過比較LX-6井和LX-1井的單個重礦物含量可以發現，穩定重礦物鋯石、白鈦石的相對含量均是LX-6井比LX-1井高，但就其不穩定重礦物而言，LX-6井的綠泥石和磁黃鐵礦的相對含量比LX-1井的高，且其穩定系數比LX-1井的低，進一步說明LX-6井的穩定重礦物的總和比LX-1井的低，LX-6井的不穩定重礦物總和比LX-1井的高，因此在臨興地區下石盒子組沉積時期的物源方向為東北方向。

根據表4各重礦物含量可以發現拓榴子石+鋯石+白鈦石+磁黃鐵礦+綠泥石是臨興地區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。

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

根據表5可以發現臨興地區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。通過比較LX-6井和LX-1井的同種不穩定重礦物可知，LX-6井的綠簾石和磁黃鐵礦相對含量高于LX-1井的相對含量，即LX-6井離物源近，并且LX-6井的穩定系數為9.46遠低于LX-1井的39.76，表明臨興地區的石千峰組物源為東北方向。

根據以上各層位的重礦物含量統計可進一步得出臨興地區二疊系重礦物分布特征，如表6所示。

根據表6可以發現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，穩定系數為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，穩定系數為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，穩定系數為3.92—39.76，ZTR為0.12～0.44。

由此可見，不同井之間重礦物組合、穩定系數以及ZTR各有所不同，但從穩定系數上來看可以發現LX-6井穩定系數比LX-1井的穩定系數低，說明LX-1井更加遠離物源；從縱向上看，各層位之間的重礦物含量以及穩定系數等也各不相同，從太原組至石千峰組，LX-6井鋯石相對含量由50.77%逐漸降至13.57%，穩定系數由0.61增至9.46，ZTR指數由0.52逐漸減少至0.15；LX-1井鋯石相對含量由42.44%逐漸降至11.69%，穩定系數由5.84增至39.76，ZTR指數由0.44逐漸減少至0.12，表明在縱向上，穩定重礦物的相對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定重礦物的相對含量逐漸減少，因此臨興地區二疊系沉積時期主要接受東北方向的物源。

結論

通過綜合研究區重礦物組合和ZTR指數及穩定系數等方面的分析，認為臨興地區二疊紀沉積時期受到北部和東北部兩個方向的物源影響，并且主要以東北方向物源為主。