鄂爾多斯盆地西緣中部三疊系延長組碎屑巖沉積環(huán)境及物源示蹤

摘 要 【目的】鄂爾多斯盆地西緣中部三疊系延長組沉積環(huán)境和物源認識上還存在一些分歧和不足。【方法】通過地球化學方法對延長組不同層段的16件砂泥巖樣品進行了主量、微量以及稀土元素測試分析，探討了延長組碎屑巖的沉積環(huán)境、物源區(qū)源巖類型和構造背景。【結果】砂巖類型主要為巖屑砂巖、長石砂巖，源區(qū)經歷了弱—中等的風化作用，樣品受再旋回作用影響很小；源巖與上地殼物質相關；延長組整體處于氧化—弱還原的淡水沉積環(huán)境，古氣候為干旱—半干旱，第三段部分處于弱氧化的微咸水環(huán)境和溫濕古氣候；源巖主要為長英質巖石，延長組三段物源較復雜，有部分中性巖；延長組源區(qū)總體處于活動大陸邊緣構造背景，第三段源區(qū)構造背景較復雜，與大陸島弧和活動大陸邊緣構造背景均相關。【結論】元素地球化學特征示蹤的物源和沉積環(huán)境特征，與三疊系延長組湖盆演化和區(qū)域構造環(huán)境具有較好的一致性。

關鍵詞 三疊系；延長組；地球化學；沉積環(huán)境；物源特征；鄂爾多斯盆地

第一作者簡介 李俊，男，1997年出生，碩士研究生，油氣地質，E-mail： 2173844163@qq.com

通信作者 趙紅格，女，教授，E-mail： zhaohg@nwu.edu.cn

中圖分類號 P512.2 文獻標志碼 A

0 引言

碎屑巖地球化學組分對源區(qū)性質、沉積環(huán)境及其形成的構造背景等通常具有良好的指示意義[1?3]。目前，國內外學者利用地球化學方法來判別物源區(qū)性質、構造背景和沉積環(huán)境已經得到了廣泛應用[4?9]。

鄂爾多斯盆地西緣中部位于不同構造單元結合部位，由于其構造特征復雜，經歷多次構造變動，因此一直以來盆地西緣中部晚三疊世延長期的沉積邊界、古地貌格局及物源存在諸多的爭論。近年來，延長組作為盆地西北部油氣勘探開發(fā)的重點層位而備受關注。前人對盆地西緣、西北緣和西南緣晚三疊世的物源研究工作較多，田永強[10]、王若谷等[11]根據(jù)古水流流向、輕、重礦物和巖屑組合以及稀土元素特征，認為盆地西北部長7期物源來自西北緣阿拉善地塊的花崗巖和變質巖；張維[12]、王世虎等[13]、楊華等[14]、趙紅格等[15]、Sun et al.[16]通過盆地西北部汝箕溝剖面和西部石溝驛地區(qū)延長組的古水流、礫石成分、砂巖碎屑成分和砂巖鋯石測年等分析認為，該時期盆地西北部物源來自阿拉善地塊，而西部石溝驛地區(qū)有西南的祁連造山帶物質加入；雷琳琳等[17]、李亞男[18]進一步利用碎屑鋯石U?Pb年齡分析，對西北緣賀蘭山地區(qū)和西緣中部磁窯堡地區(qū)晚三疊世早中期物源進行分析，認為早期以西北部的阿拉善地塊和北部的孔茲巖帶為主要物源區(qū)，西部巴彥浩特地區(qū)為次要物源區(qū)，中期巴彥浩特地區(qū)則開始成為主要物源區(qū)；魏紅紅等[19]、李蒙等[20]少數(shù)學者根據(jù)賀蘭山東西部礫巖成分、重礦物和古水流差異，認為可能有少量的東部物源供給。而盆地西緣中部晚三疊世野外露頭較少且改造剝蝕作用較強、地層層位不全，前人對有限的露頭區(qū)（磁窯堡、石溝驛）沉積物源展開了部分研究[14，18]，缺乏延長組系統(tǒng)的元素地球化學物源分析，在一定程度上制約了盆地西緣中部晚三疊世古地理恢復的深入研究。

前人對盆地晚三疊世源區(qū)構造背景也進行了相關研究，李怡佳等[21]通過巖石學和地球化學特征等分析，認為盆地南緣長10—長8段砂巖源區(qū)是大陸島弧為主，活動大陸邊緣為輔的構造背景；彭治超等[22]、Sunet al.[16]、Zhao et al.[23]利用砂巖碎屑組分和地球化學特征認為盆地西北部晚三疊世砂巖主要來自大陸巖漿島弧背景。而有關盆地西緣中部地區(qū)晚三疊世物源區(qū)構造背景的研究極少。通過碎屑巖地球化學特征分析探討該時期物源性質和構造背景，對恢復鄂爾多斯盆地西緣中部原盆邊界和古環(huán)境具有重要意義。

諸多學者針對鄂爾多斯盆地晚三疊世沉積環(huán)境展開了研究，王峰等[24]、尹澤等[25]、李文厚等[26]通過露頭、巖心和測井資料認為盆地晚三疊世發(fā)育一套河流—湖泊—三角洲沉積體系，且盆地西北部汝箕溝主要發(fā)育沖積扇沉積，中部石溝驛剖面則主要發(fā)育辮狀河沉積。部分學者利用主微量元素等探討了盆地西南部和東南部延長組部分段或層位的沉積環(huán)境，范萌萌等[4]認為盆地東南緣延長組為弱還原—氧化環(huán)境的淡水—半咸水水體環(huán)境，古氣候為溫暖潮濕；賈澤南等[5]提出盆地姬源地區(qū)長8—長6沉積期為低鹽度的淡水湖泊環(huán)境和溫暖濕潤氣候；劉鑫等[6]通過對盆地西南部的鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長4+5段元素地球化學分析，認為該區(qū)為弱還原—氧化的微咸水環(huán)境以及半潮濕—半干燥的氣候。然而，盆地西緣中部地區(qū)的沉積環(huán)境缺少相關的地球化學證據(jù)，特別是缺少對延長組各段井下資料的地球化學分析。因此，借助于油田系統(tǒng)的鉆井取心資料，開展不同層段巖心地球化學分析，能夠準確地反演源區(qū)物源類型和構造背景。

本文在前人的研究基礎上，對鄂爾多斯盆地西緣中部三疊系延長組不同層段的16件鉆井巖心砂泥巖樣品進行主、微量及稀土元素地球化學測試分析，結合風化程度、古沉積環(huán)境、源巖類型和源區(qū)構造背景，探討了鄂爾多斯盆地西緣中部晚三疊世延長組古環(huán)境特征與物源，以期為盆地西緣中部晚三疊世物源和沉積環(huán)境研究提供依據(jù)。

1 地質背景

鄂爾多斯盆地是發(fā)育于華北克拉通西部的大型中生代含油氣盆地，三疊系延長組為盆地石油主要的賦存和產出層位。盆地形成演化受南北部洋陸俯沖、板塊碰撞和多種構造作用的影響，南部受中晚三疊世勉略洋閉合，揚子板塊向華北板塊的俯沖碰撞影響，盆地沉降中心位于西南部，平行于秦—祁連造山帶呈北西—南東向展布；北部受二疊紀末古亞洲洋閉合、華北板塊與西伯利亞板塊碰撞及其之后的遠程效應影響，阿拉善地塊北部和華北板塊北緣強烈隆升，導致盆地古地理面貌呈現(xiàn)為北高南低、水體北淺南深、沉積北薄南厚的特點。印支運動制約了鄂爾多斯三疊系大型湖盆的形成演化，燕山運動使得盆地周緣進一步隆升遭受剝蝕，最終喜馬拉雅運動使得盆地定型。盆地由古生代華北克拉通盆地逐漸轉變?yōu)橹猩晗菖璧兀练e環(huán)境由海相、海陸過渡相轉變?yōu)殛懴喹h(huán)境。根據(jù)現(xiàn)今構造形態(tài)特征及基底性質，盆地可分為伊盟隆起、伊陜斜坡、渭北隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷和晉西撓褶帶六個一級構造單元（圖1a）。