鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展讲解

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第 35卷

景下 ,奥陶纪峰峰期 、平凉期和背锅山期构造格局发 生巨大变化 ,鄂尔多斯地区的主体部分已经转变为隆 起 ,已经不具备传统意义的“L ”型中央古隆起面貌 。 2. 3 石炭纪 - 二叠纪调整 、消亡阶段

石炭纪本溪期鄂尔多斯基本古构造格局近似一 “工 ”字型 ,贯穿南北的中央古隆起作为重要的屏障 分割了祁连海与华北海 。二叠系太原组沉积期较本 溪期 ,古隆起的范围明显缩小 ,沉积地层的分布范围 较本溪组明显向南超覆 ; 但是贯穿南北的中央古隆 起作为重要的屏障依然对祁连海与华北海具有屏障 作用 ,近南北向展布 ;这个时期的基本古构造格局的 三分状况依然存在 。山西期较太原期 ,古构造面貌 有比较明显的变化 (图 6 ) : 中央古隆起对鄂尔多斯 西缘和东部的分割作用明显变弱 ; 渭北隆起大范围 地向南退缩和山西组沉积继续向南超覆 ; 但是贯穿 南北和接受沉积的中央古隆起似乎存在 ,隐隐约约 呈南北展布 。石盒子期古构造面貌进一步发生明显 变化 :中央古隆起的范围明显向西偏移 ;渭北隆起解 体 ,华亭 - 镇原 - 富平一线以南由原来的相对隆起 区变为相对坳陷区 ;沉积区的范围明显向南移至青

铜峡 - 固原 - 洛南断裂一线 。原来的华北地台南缘 相对隆起区已经全部转变成为沉积区 。而石千峰期 中央古隆起已经完全消失 ; 盆地主体构造格局开始 由前期的东西分带转变为南北分带 ,主体构造线方 向由南北向转为东西向 。自北向南依次是 : 伊盟隆 起 ,中部坳陷和南部渭北隆起 ,庆阳 - 莲 6 井一线由 隆起变为坳陷 。故在晚二叠世 ,不存在一个相对统 一的中央古隆起 。

2. 4 奥陶系顶面在钻井横剖面上的反映

通过不同沉积期末层拉平技术 ,编制构造演化 史图 ,图 7中央古隆起在钻井横剖面上的演化显示 : 山西期末 、石盒子期末镇探 2、镇探 1 井的奥陶系顶 面位置较高 ,显示位于隆起上 。纸坊期末镇探 1 井 的奥陶系顶面位置较低 ,显示为坳陷中心 。延长期 末 、延安期末 、侏罗纪末奥陶系顶面不断演化 ,而现 今奥陶系顶面显示为西坳东隆的单斜构造格局 。

图 6 鄂尔多斯盆地二叠系山西组沉积期古构造图

F ig. 6 Pa leotecton ic map of the O rdos Ba sin dur ing sed2

m en ta t ion of the Perm iian Shanx i Forma t ion

图 7 镇探 2 - 宜探 1井奥陶系顶面构造演化图

F ig. 7 The struc tura l evo lu t ion s in ce O rdov ic ian a s revea led

by the Zhen tan 2 to Y itan 1 dr ill in g we lls

3 中央古隆起形成机制讨论

中央古隆起是在伸展构造背景下形成 ,在挤压 构造背景下继续发育 。在不同阶段 ,其影响程度不 同 。加里东运动早期 ,西部祁连海槽扩张产生由西 向东的挤压应力 ,使得西侧隆起较早 ,地层较陡 ,沉 积厚度较大 , 隆起与 海 槽轴 向平 行 ; 加里 东 运动 晚 期 ,主要以秦岭海槽自南向北的挤压应力为主 ,导致 灵 1 井 - 宁探 1 井奥陶系缺失 ,古隆起走向与秦岭 洋相同 ,其转折端隆起最高 ,即镇探 1井位置为隆起 高点 。这种作用状态持续到中二叠世石盒子期 ,至 石千峰期鄂尔多斯及邻区区域构造体制发生重大变 化 ,古亚洲构造动力体系向古特提斯构造动力体系 转换 ,南北向构造转换为东西向构造 ,石千峰组沉积 期中央古隆起消失 。

4 中央古隆起与油气勘探

早奥陶世中央古隆起的存在影响了古地理格 架 ,作为陆架部分的盆地内部向南从平缓变成了有 一定坡度的陆坡 ,而后进入秦岭海 ; 其次 ,中央古隆 起内侧相对变成一个陆架内坳陷 ,即榆米坳陷 。中 央古隆起使寒武系 、奥陶系向古隆起方向层层减薄 并超覆尖灭 ,同时也使石炭系 - 二叠系向古隆起呈 现超覆 、披盖的趋势 。中央古隆起东西两侧的奥陶纪 沉积格局差异明显 ,早奥陶世 ,古隆起西侧 、西南侧马 家沟组以碳酸盐岩台地和碳酸盐岩斜坡沉积为主 。 中央古隆起对烃源岩的沉积和厚度具控制作 用 ,中央古隆起东侧的中央坳陷带控制着奥陶系残 余生烃凹陷 (榆米坳陷 )及中部气田的分布 ,这一坳 陷带并非沉积坳陷 ,而是加里东 、早华力西运动之后 经构造运动改造后的构造坳陷带 。榆米坳陷烃源岩 厚 300～500m , 残余有机碳大于 0. 2 % , 为中等 - 好级别烃源岩 , 相邻地区有机碳含量都大于 0. 15%。

8 3 2

晚三叠世生气强度达 ( 3 ～4 ) ×10m/ km,生烃中心 在陕参 1井一线 。另一个残余生烃坳陷是西南坳陷 , 鄂 7井 - 盐池 - 环县 - 崇信 - 灵台 - 宜君 - 潼关一

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线以西和以南的西缘和南缘地区 ,面积约 30000km,

鞍部主要包括伊盟隆起和古隆起的衔接部位 (天环 北段 )以及中央古隆起和三门峡古隆起的衔接部位 (渭北隆起 ) ,这两个地区都发育厚度较大的白云岩 体 ,是有利的油气储集体之一 ,如风化壳岩溶主要发 育于古隆起斜坡带 。其成因主要是埋藏 - 混合水白 云岩化和 后 期的 热水 改 造 作 用 ( Graham and L ang2 ho rne, 2006 ) 。 中央古隆起对盖层的沉积和厚度

具控制作用 ,

上覆石炭系 - 二叠系煤系地层是区域性盖层 ,其底 部铝土质泥岩起着很好的封闭作用 。在古隆起东坡 为本溪组 ,古隆起上为太原组 ,而西部为不含铝土质 泥岩羊虎沟组 。中央古隆起周缘在古生代长期为斜 坡沉积环境 , 为砂岩 尖 灭圈 闭 、上倾 尖 灭型 砂岩 圈 闭 、碳酸盐岩尖灭型圈型 、侵蚀起伏圈闭的形成提供 了区域背景 。

中央古隆起地区在古生代都处于构造高部位 , 是早期油气运移的指向 。其斜坡区风化壳岩溶发育 带既可以聚集西 、南 面 奥陶 系生 气 坳陷 的天 然 气 , 也可以聚集来自北面和东北面的乌审旗和延安 - 富 县这两个石炭系 - 二叠系生气中心的天然气 (杨华 等 , 2000 ) , 特别是中央古隆起上的鼻状构造带 , 更 是天然气运移的指向带 。

总之 ,与油气聚集关系密切的中央古隆起演化 阶段主要为马家沟期 ,其次为石炭纪 - 二叠纪 。中 央古隆起东 - 东南侧下古生界奥陶系顶部发育古风 化壳 ,膏盐岩 、致密石灰岩和石炭系 - 二叠系铝土质 泥岩构成上倾方向的区域遮挡条件 ,有利于形成地 层 - 岩性圈闭气藏 。图 8耀参 1井位于渭北隆起的 田家嘴 背 斜 , 其 风 化 壳 气 藏 ( O2 p ) 和 内 幕 含 气 层 (O1 m )分布于构造带顶部 。风化壳气源来自于平凉 组泥页岩和灰泥岩 ,而上古生界煤系地层也为其提 供气源 。由于平凉组泥页岩的遮挡 ,上古生界气源 一般难以到达内幕含气层 。耀参 1井临近古隆起南 部的生排烃中心 ,可向北侧运移到达该井 ,构成一个 由构造主控的风化壳和内幕型 气藏 的 成藏 组合 模 式 。另外 ,东坡上古生界太原组 、山西组和盒 8砂体 厚度大 、延伸远 、物性相对好 ,具较大勘探潜力 ,如陕 99、138井盒 8 试出了工业气流 。中央古隆起西侧 下古生界相带相对较窄 ,古风化壳不发育 ,不利于天 然气成藏 ,而上古生界具备形成良好储集体的地质 条件 ,镇探 1 井山 1 段工业气流的发现表明该区有 必要进一步勘探 。中央古隆起南侧灵 1 井张夏组见 有较为明显的气测异常 ,可发育深水重力流储集体 以及生物礁型储集体 。上述区域都是受中央古隆起

烃源 岩 厚 300 ～ 900m , 残 余 有 机 碳 为 0. 14% ～

0. 23% ,晚三叠世生气强度达 ( 4 ～14 ) ×10m/ km。

8

3

2

另外 ,中央古隆起地区古生界烃源岩厚度虽然不是很 大 ,但有机质热演化程度较高 ,生烃作用较强 。 古隆

起的鞍部和斜坡区是储层发育的有利区域

(邬光辉等 , 2009; 薛会等 , 2009 ) , 中央古隆起的

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第 35卷

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图 8 中央古隆起东南部耀参 1井天然气成藏模式

F ig. 8 M ode l of hydroca rbon a ccum u la t ion for Y a ocan

1 dr ill in g we ll a t sou thea st of the C en tra l Pa leoup l if t

控制的勘探有利区块 。

5 结 论

鄂尔多斯盆地古生代中央古隆起形成演化可分 为中晚寒武世初始演化 、早奥陶世马家沟期发育和 石炭纪 - 二叠纪调整 、消亡三个阶段 。中央古隆起

在马家沟组沉积期反映最为明显 ,主要表现为马家 沟组在镇探 2 - 镇探 1 - 宁探 1 - 灵 1 井中央古隆起 顶部缺失 ,表明了中央古隆起在马家沟期隆升 ,并遭 受长期剥蚀 ;石炭纪 - 二叠纪山西期仍有明显的显 示 ,但古隆起的形态与位置均发生了较大变化 ,与奥 陶纪马家沟期的中央古隆起有较大差别 ,在晚二叠 世石千峰期以来不存在中央古隆起 。奥陶系顶面从 山西期到延安期经历了从斜坡 - 低缓隆起 - 坳陷的 构造转换 。总之 ,中央古隆起仅是古生代 ,尤其是马 家沟期 - 山西期的一种构造表现 。其形成演化对油 气地质条件的控制作用体现在对沉积格局 、残余生 烃坳陷 、储集条件 、盖层圈闭条件及油气运聚等几个 方面 ,古隆起的鞍部和斜坡区是主要勘探方向 。

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致谢 :两位审稿老师对文章提出了许多宝贵修改意 见 ,在此深表谢意 !

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A b stra c t: The tec ton ic evo lu tion of the Pa leozo ic Cen tra l Pa leoup lift in O rdo s B a sin is recon struc ted ba sed on the

comp rehen sive ana lyse s of the stra tigrap h ic th ickne ss, tec ton ic evo lu tion since O rdovic ian, and Pa leozo ic tec ton ic

se ttings. Th ree m a jo r ep isode s of tec ton ic evo lu tion can be recogn ized: ( 1 ) the in itia tion stage, a s demon stra ted by

the fo rm a tion of the re la tive ly indep enden t Cen tra l Up lift in the M idd le Cam b rian; ( 2 ) the grow th stage, the long2

te rm extru sion and rising a s exh ib ited by the occu rrence of the Low O rdovic ian M a jiagou Fo rm a tion; and, ( 3 ) the

ad ju stm en t and decay stage, in wh ich the sub stan tia l va tia tion s of struc tu ra l and tec ton ic se ttings of the Pa leoup lift

tha t is evidenced by the occu rrence of the Ca rbon ife rou s B enxi Fo rm a tion and Pe rm ian Shanxi Fo rm a tion. The Cen2

tra l Pa leoup lift con tro ls the o il and ga s accum u la tion in the region becau se it influence s the sed im en ta tion p roce s2 the m igra tion and sto rage of o il and ga s.

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se s, fo rm a tion of dep re ssion fo r hyd roca rbon gene ra tion and accum u la tion, fo rm a tion of cap rock and trap s, and thu s