鄂爾多斯白堊紀(jì)地質(zhì)特征

2024年2月8日發(fā)(作者：防汗)

鄂爾多斯盆地白堊系地質(zhì)特征

院系：油氣資源學(xué)院班級：勘探

0703

文 璞

學(xué)號：2

姓名：洪

鄂爾多斯盆地白堊紀(jì)地質(zhì)特征

摘 要：

鄂爾多斯盆地，北起陰山、大青山，南抵秦嶺，西至賀蘭山、六盤山，東達呂梁山、太行山。總面積37萬平方公里，是中國第二大沉積盆地。 鄂爾多斯盆地是地質(zhì)學(xué)上的名稱，也稱陜甘寧盆地，行政區(qū)域橫跨陜、甘、寧、蒙、晉五省（區(qū)）。“鄂爾多斯”意為“宮殿部落群”和“水草肥美的地方”。權(quán)威的解釋，“鄂爾多斯”是蒙語“官帳”的意思。由蒙語翰爾朵（官帳的意思）的復(fù)數(shù)演變而來。但也有人把成吉思汗死后，其使用過的物品被安放在八個白室中供奉，專門的護陵人繁衍并逐漸形成了一個新的蒙古部落鄂爾多斯部落。其后幾百年間，鄂爾多斯部落的蒙古人按時祭奠成吉思汗陵，一直沒有離開此地。這樣久而久之，這一地區(qū)就叫做鄂爾多斯了。歷史上的鄂爾多斯地區(qū)包括今日伊克昭盟全境，還包括巴彥淖爾盟的河套及寧夏和陜北的一部分地區(qū)。鄂爾多斯地區(qū)西、北、東三面環(huán)水，南與古長城相接，形成一個巨大的套子，因此也被稱為“河套”。

關(guān)鍵詞：

鄂爾多斯;白堊系構(gòu)造特征;沉積特征;巖性;地層特征

鄂爾多斯盆地是中國大型沉積盆地,面積約25×104km2,目前已成為重要的多種礦產(chǎn)資源聚集區(qū)和大型能源基地,但其地表是世界上最嚴(yán)重的干旱缺水區(qū)之一。近期研究表明,鄂爾多斯盆地白堊系含水系統(tǒng)是目前世界上罕見的又一特大型自流水盆地，地下水資源分布規(guī)律、水化學(xué)以及賦存運動狀態(tài)與盆地沉積特征、巖性分布以及盆地演化規(guī)

律密切相關(guān)。然而長期以來,由于盆地內(nèi)白堊系地層尚未發(fā)現(xiàn)能源和其他重要礦產(chǎn)資源,有關(guān)研究一直不被重視。近年來,隨著盆內(nèi)勘探技術(shù)和程度的提高以及地質(zhì)信息豐富,已經(jīng)普遍認識到,盡快了解地下水運動規(guī)律與盆地結(jié)構(gòu)對包括水在內(nèi)的各種資源開發(fā)以及人類生存環(huán)境至關(guān)重要,但由于早白堊世時盆地外圍區(qū)域構(gòu)造背景復(fù)雜,盆內(nèi)地層分布范圍廣、層系厚度大,沉積體系類型多,巖性組分、巖相組合及剖面層序復(fù)雜,致使對于白堊系沉積時盆地特征認識不夠,或者觀點分歧,這不僅影響了人們對該盆地巖性分布特征和盆地演化規(guī)律的系統(tǒng)了解,也制約了對白堊系含水巖組和地下水運動特性的正確認識。基于此,筆者試圖通過盆地沉積背景、沉積相和古地理特征、巖性發(fā)育類型和組分變化以及控制因素系統(tǒng)分析,探循白堊系巖性、含水層和砂體展布規(guī)律與盆地演化的關(guān)系,進而為查明白堊系地下水賦存運動規(guī)律并正確評價水資源奠定堅實的地質(zhì)理論基礎(chǔ)。

1 巖石主要地層單位及沉積特征

根據(jù)陜西省地層劃分方案，將鄂爾多斯盆地白堊紀(jì)自下而上劃分為洛河組、環(huán)河華池組、羅漢洞組和涇川組。(見表1)

1.1 洛河組

洛河組是一套風(fēng)成沙漠相、河流湖泊相以及沖積物、泥石流和風(fēng)化殘積物沉積組合,主要巖石類型包括紫紅色石英砂巖、長石石英砂巖、灰質(zhì)砂巖、含礫砂巖、礫巖和泥巖以及泥質(zhì)粉砂巖,其中以石英砂巖和長石石英細砂巖為主。按巖性組分,沉積韻律、巖相組合變化分為上下兩段,其間以區(qū)域性灰質(zhì)砂巖致密層及泥巖段為劃分標(biāo)志。上段以風(fēng)成長石石英砂巖為主,中細粒結(jié)構(gòu),雜基含量少,單層厚度大,分布區(qū)域占全盆地總面積的60% ~75%,形成了洛河含水層骨架砂體,其次為粉砂巖和泥巖,主要分布在湖盆中心,粉砂巖雜基含量高,并有少量云母碎片;下段底部為含礫砂巖及礫巖,以往稱“宜君礫巖”,屬于盆緣和盆內(nèi)古高地附近坡積、殘積以及沖積相沉積,呈楔狀體局部分布,向盆內(nèi)迅速變薄尖滅。下段上部仍以風(fēng)成中細砂巖為主,在盆內(nèi)大部分地區(qū)有分布,但盆地中心以及西南凹陷區(qū),風(fēng)成沉積砂巖中還夾有湖相薄層或者透鏡體狀泥巖。

1.2 環(huán)河華池組

由中厚層長石石英砂巖、含巖屑石英砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖組成,不同地區(qū)巖性差異較大。在盆地中北部以及盆地西南緣,以含礫細砂巖、粗砂巖、中細粒砂巖為主,夾紫紅色薄層粉砂巖和雜色泥巖。骨架砂體為三角洲分流河道相砂體,疊置厚度大,粒度粗;向盆內(nèi),由湖相和三角洲前緣相細砂巖和泥巖組成,泥巖為主,粒度細,三角洲水下分流河道和遠砂壩砂巖呈薄層或透鏡體狀夾在泥巖層

中,剖面發(fā)育兩個正韻律層。

1.3 羅漢洞組

分上下兩段,下段為河流相長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石石英砂巖,

上段為風(fēng)成相紫紅色巨厚層狀長石石英砂巖。在盆地西北和西南部邊緣局部有河湖相含礫中粗粒砂巖及粗砂巖,顆粒組分有長石、石英、云巖和灰?guī)r等,盆地中西部北段凹陷區(qū)和東南子午嶺一帶,發(fā)育紫紅色以及雜色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖。

2.4徑川組

為一套河湖相厚層雜色砂質(zhì)泥巖、泥巖以及泥質(zhì)粉砂巖組合，在盆地北部地區(qū)，發(fā)育含礫砂巖和粗砂巖.砂巖以長石砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖為主，灰質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)，巖性致密堅硬.含水層以及骨架砂體主要為沖積扇、三角洲分流河道、水下分流河道和河口砂壩相.平面上在盆緣為三角洲平原辮狀河道砂體，連片狀或者帶狀展布，盆內(nèi)砂帶順流向盆內(nèi)帶狀延伸，以南北為主，厚度與粒度逐漸變小.剖面上根據(jù)沉積旋特征回與古氣候變化規(guī)律分析，整個下白堊統(tǒng)形成了兩個巖性沉積旋回[0，‘01，下旋回由洛河組底部“宜君段礫巖”一洛河組砂巖一環(huán)河華池組砂泥巖組成，上旋回由羅漢洞組砂巖一徑川組雜色泥巖以及泥灰?guī)r旋回，下旋回厚度明顯大于上旋回，但在不同地區(qū)，各旋回內(nèi)部巖層組之間厚度差異很大(100、1300m)，僅洛河和環(huán)河組厚度相差300、50Om左右。

鄂爾多斯盆地白堊系各地層組分布

2 早白堊紀(jì)構(gòu)造演化

早白堊世，新特提斯洋發(fā)生開裂和擴張，西太平洋板塊向中國東部大陸俯沖加劇，中國中東部地區(qū)大地構(gòu)造演化進入了古太平洋動力體系演化階段，這對鄂爾多斯盆地構(gòu)造格局產(chǎn)生了較大的影響。早白堊世伸展作用明顯大，隨后鄂爾多斯盆地受擠壓作用而整體隆升，盆地沉積一構(gòu)造輪廓基本形成。早白堊世初期，研究區(qū)發(fā)生沉降，并廣泛接受沉積，此時獨立的鄂爾多斯盆地已

經(jīng)形成。該時期鄂爾多斯盆地四周基本被隆起所圍，研究區(qū)發(fā)育有邊緣相沉積。麟游一銅川一線以南地區(qū)發(fā)育沖積相，以北地區(qū)為河流一濱淺湖相沉積。前人研究顯示，在宜君一帶的下白變統(tǒng)礫巖，有來自秦嶺造山帶的碎屑成份，說明該時期渭河斷陷尚未形成，還沒有將盆地與造山帶割斷。早白堊世為中生代盆地演化的最晚階段，其地層后期剝蝕最強，殘存范圍也最小。

研究區(qū)下白堊統(tǒng)志丹群的地層厚度等值線圖顯示（見圖2.1），澄城一韓城一吉縣地區(qū)地層厚度最小，向北西方向厚度逐漸增大，慶陽地區(qū)地層厚度達1500m。同中晚侏羅世沉積期古構(gòu)造面貌相比，研究區(qū)早白堊世沉積期古構(gòu)造面貌發(fā)生了較小的變化。該時期的古構(gòu)造面貌表現(xiàn)為區(qū)域構(gòu)造線方向以北東向為主，東部抬升和西部下降，西低東高的構(gòu)造格局已完全定型。坳陷的位置在鎮(zhèn)原一西峰一慶陽地區(qū)，與中晚侏羅世沉積期古構(gòu)造面貌相比，向北移動;渭北隆起東部和渭河盆地的主體部分為隆起區(qū)。下白堊統(tǒng)沉積之后，鄂爾多斯結(jié)束了大型內(nèi)陸坳陷盆地的發(fā)育歷史，盆地整體以區(qū)域性的差異抬升為主，并開始消亡，再沒有接受全盆地范圍的沉積;渭北地區(qū)在晚白堊世早期就已經(jīng)開始抬升并遭受剝蝕，表現(xiàn)為強烈快速的隆升和剝蝕改造。晚白堊世早期以后，渭北地區(qū)進入后期改造階段。

圖2.1 鄂爾多斯南緣下白堊統(tǒng)志丹群沉積期古構(gòu)造格局

3 盆地構(gòu)造演化與沉積發(fā)育以及巖性分布規(guī)律的關(guān)系

3.1 早白堊世構(gòu)造運動決定盆地結(jié)構(gòu)形態(tài)和地層發(fā)育特征

侏羅紀(jì)末期—早白堊世,燕山運動使鄂爾多斯盆地發(fā)生了自三疊紀(jì)和侏羅紀(jì)后的又一次拗陷,主體拗陷區(qū)的長軸方向為南北向。由于盆地邊界經(jīng)歷了不同的構(gòu)造應(yīng)力,升降作用不均衡,導(dǎo)致盆地西傾,邊緣斜坡東緩西陡,沉降中心明顯西移。現(xiàn)今的洛河組底面海拔,由盆地東部露頭區(qū)+1200 m演化到盆地西部沉積中心區(qū)的-20 m,相差約1200 m。盆地輪廓和基本形態(tài)幕式的再現(xiàn)了晚三疊世東高西低的非均衡不對稱特征。最大沉降區(qū)呈南北向帶狀位于寧夏和內(nèi)蒙交界處的天池—甘肅環(huán)縣—慶陽—鎮(zhèn)塬及涇川一線,并沿鄂托克旗—鹽池—環(huán)縣—鎮(zhèn)原—涇川一線形成了南北向串珠式分布的次級沉積中心。由東向西,巖層展布總體趨勢是厚度逐漸增大。其中在盆地東翼坡降小,盆底地形

開闊,巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)均勻,厚度均一,主要以洛河組厚層砂巖沉積為主,環(huán)河華池組除南部子午嶺一帶殘存泥巖和粉砂質(zhì)泥巖韻律層外,其余東部大部分地區(qū)缺失;進入盆地坳陷區(qū)帶,下白堊統(tǒng)層系發(fā)育洛河組、環(huán)河華池組、羅漢洞組和涇川組,巖性由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和砂巖組成,泥巖厚度明顯較兩翼厚,砂巖層變薄;在盆地西翼,從洛河組到?jīng)艽ńM,地層厚度變化大,傾角較陡,巖性組分復(fù)雜,顆粒粗,分選差。在南北向,盆地總體南部坳陷幅度大,北翼寬緩,東部和南部相對平坦。但盆內(nèi)基底形態(tài)起伏不平,其中在北部和西部,基底臺坳相間,形態(tài)變化復(fù)雜,東勝—榆林北—鄂前旗,耿灣—麻黃山—姬塬、演武—鎮(zhèn)原一帶有3個隱伏古隆起,所以巖性、巖相、地層厚度變化較大。以洛河組為例,在北部杭錦地區(qū),以砂巖沉積為主夾礫巖,顆粒粗,分選較差,膠結(jié)致密;在鄂前旗和耿灣地區(qū)也以砂巖為主,底部見有含礫砂巖及細礫砂巖透鏡體,但同時夾有較多的薄層泥巖及泥巖透鏡體,說明進入湖相;向南到環(huán)縣和涇川地區(qū),已完全進入盆地腹變?yōu)楹?地層厚度大于1000 m,但以泥巖沉積為主,砂厚明顯減薄。環(huán)河華池組巖層也存在差異,巖層西厚東薄,顆粒總體北粗南細、外粗內(nèi)細,西粗東細,北部砂巖以碳酸鹽膠結(jié)物為主,南部則為硫化物和碳酸鹽

膠結(jié)。

3.2 盆地構(gòu)造演化控制早白堊世不同階段地層展布范圍

早白堊世,盆地發(fā)生的同生或者準(zhǔn)同生構(gòu)造運動呈非均衡旋回性抬升下降,同時伴隨著湖進湖退,導(dǎo)致沉積相序韻律變化形成了下白堊統(tǒng)洛河—環(huán)河組和羅漢洞—涇川組兩大沉積旋回。由于早期盆地持續(xù)

沉降,形成了較厚的洛河組,盆地四周均有清晰的邊緣相帶;環(huán)河華池組沉積時,雖然湖盆外侵,沉積邊界擴大,地層理應(yīng)廣覆于洛河組之上,然而因地層沉積之后遭盆地受強烈的非均衡抬升剝蝕作用,使得東部地層迅速減薄或者缺失尖滅,所以現(xiàn)今殘留地層邊界明顯較早期洛河組西移;到上旋回羅漢洞和涇川組沉積時,上述作用進一步加劇,晚白堊世后期區(qū)域性構(gòu)造抬升運動影響,不僅盆地肢解,造成數(shù)個殘缺洼地,而且盆內(nèi)沉積地層和殘留厚度均減小,分布范圍僅僅局限于西部和北部地區(qū),其他大部分地區(qū)缺失。甚至在整個早白堊世之后,區(qū)域性的不均衡構(gòu)造抬升運動仍在繼續(xù),造成下白堊統(tǒng)地層?xùn)|薄西厚,上白堊統(tǒng)以及第三系地層的缺失

3.3 盆地演化影響沉積相帶類型及巖性分布特征

沉積相分析表明,白堊系沉積環(huán)境既有湖相,也有河流、沖積扇、湖泊三角洲以及風(fēng)成沙漠相,在盆地演化不同階段,隨著沉積環(huán)境變化,沉積相類型及巖性組合特征也不斷改變。早白堊世初期,基巖頂面受風(fēng)化剝蝕以及沖刷作用影響,盆地凸凹不平,沉積體厚度和巖性變化大。盆周緣以及盆內(nèi)古高地旁附近堆(沉)積了洛河組下段坡積、殘積物和洪積相砂礫巖相,呈大小不同的砂礫巖扇狀、丘狀以及透鏡體,向盆內(nèi)迅速相變減薄,或者尖滅。中期,盆內(nèi)起伏逐漸夷平,伴隨盆地快速不均衡沉降,接受了洛河組和環(huán)河華池組的風(fēng)成相、河流相以及湖泊和三角洲相沉積,沉積厚度大,分布廣,砂體發(fā)育。其中洛河組風(fēng)成砂巖為主要沉積類型。形成有典型的沙漠和沙漠邊緣兩類沉積組合:沙漠沉積組合分布在盆地內(nèi)以及盆地東部,以沙丘為主體,帶狀展布,局部夾有

丘間和小型沙漠湖泥質(zhì)沉積。沙漠邊緣沉積組合,沉積序列由旱谷式?jīng)_積扇砂礫巖、礫質(zhì)辮狀水道、風(fēng)成席狀砂和礫漠沉積互層構(gòu)成,主要見于盆地南北臺地斜坡邊緣;河流相和三角洲平原分流河道相主要分布在盆地北部以及北東緣,進入盆內(nèi),主要為三角洲前緣和前三角洲相,砂體發(fā)育厚度、形態(tài)和伸展范圍、空間疊置關(guān)系以及側(cè)向遷移規(guī)律往往取決于三角洲的進積退積以及湖進湖退演化速度、運動幅度和持續(xù)時間;在盆地腹地和西部鎮(zhèn)原、環(huán)縣以及鹽池凹陷區(qū),主要以湖相泥巖和雜色和灰綠色粉砂巖為主,砂巖不發(fā)育。晚期,盆地全面不均衡隆起抬升,東高西低,羅漢洞組在東部大部分地區(qū)沒有接受沉積,或者雖然沉積很薄但又被剝蝕,現(xiàn)今僅在西部和西北坳陷帶局限有殘留,由下段的河流相和上段風(fēng)成砂巖組成,底部河流相沉積層序中泥巖夾層比風(fēng)成沉積砂巖中多。涇川組沉積時,盆地內(nèi)進一步隆洼分隔,沉降中心向北、向西擴展,導(dǎo)致涇川組在千陽—隴縣—涇川—慶陽—環(huán)縣—天池—鄂托克旗—東勝一帶形成“┍”型殘留湖相雜色砂泥質(zhì)沉積。至此,長期發(fā)育的鄂爾多斯大型不對稱盆地結(jié)束了沉積歷史,開始了隆起、剝蝕新階段。

4.結(jié)論

鄂爾多斯早白平世盆地屬于非均衡西傾沉降盆地，沉降中心位于南北向軸部西側(cè)，東西不對稱以及起伏不平的盆地基底結(jié)構(gòu)影響地層巖性以及沉積相發(fā)育分布規(guī)律。

從地質(zhì)特性看，鄂爾多斯盆地是一個整體升降、坳陷遷移、構(gòu)造簡單的大型多旋回克拉通盆地。

從盆地構(gòu)造特征看，西降東升，東高西低，非常平緩，每公里坡降不足1°。從盆地油氣聚集特征講是半盆油，滿盆氣，南油北氣、上油下氣。具體講，面積大、分布廣、復(fù)合連片、多層系。

參 考 文 獻

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