鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组母岩类型及物源分析

鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组母岩类型及物源分析

在仔细的系统中的分析是现代评估理论的一个重要进步之一。三角洲沉积体系是携砂河流注入湖盆后,沉积物因河水流速减小在河口浅水地区快速大量堆积,并导致湖岸线向湖盆方向不规则进积而成的近岸碎屑沉积体系,其突出的特征是具有特定的剖面沉积序列和骨架砂体的几何形态。三角洲沉积体系是由陆上和水下的众多沉积单位构成的复杂沉积体系,即三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相。三角洲沉积体系最具特征的沉积就是三角洲前缘亚相,垂向上具有向上变粗的反粒序旋回,骨架砂体形态呈伸长条状或朵状。同一三角洲沉积体系应该具有统一的水动力条件和物源方向,因此要研究三角洲沉积体系的分布格局,必须搞清物源方向。1资源方向分析1.1稳定性年程序区带鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组(以长6段为主)重矿物含量及组合平面变化规律表明,重矿物组合沿北东方向具明显的分带性,可分为四个区带(图1):第一为不稳定重矿物(榍石+绿帘石47.3%)+次稳定重矿物(石榴子石44.3%)区带。第二为次稳定重矿物(石榴子石87.2%)区带。第三为次稳定重矿物(石榴子石59.6%)+稳定重矿物(锆石39.5%)区带。第四为稳定重矿物(锆石+电气石97.5%)区带。依据沿物源方向远离物源区稳定重矿物含量增加,而不稳定重矿物含量减少的基本规律,北东方向是中部延长组的主要物源方向。1.2盆地东北缘砂岩、泥岩微量元素地球化学特征稀土元素(REE)作为沉积物物源的示踪物因其特殊的地球化学性质而在判别岩石类型、分析物源方向方面得到广泛运用。利用Boynton(1984)推荐的球粒陨石REE数据作为标准化数值,对本区上三叠统延长组岩石样品和盆地东北缘地面露头样品(采样位置:内蒙土左旗、武川县、和林格尔,山西岚县、方山县)进行标准化,作出REE分配模式图。延长组砂岩(细-中、粉-细长石砂岩)、泥岩及盆地东北缘的REE分配模式图具有以下特征。①鄂尔多斯盆地东北缘太古代及早元古代变质岩(花岗片麻岩、闪长片麻岩、角闪斜长片麻岩等,平均石英37.6%,长石53.8%)稀土元素表现出轻稀土元素(LREE)富集,重稀土元素(HREE)严重亏损,铈、铕轻微亏损(δCe平均0.87,δEu平均0.81),∑REE平均483.73,LREE/HREE为4.23;REE分配模式表现为“右倾斜”、HREE平坦型(图2)。②鄂尔多斯盆地东北缘太古代火成岩(肉红色混合花岗岩)稀土元素具有LREE亏损,HREE富集,铈轻微亏损、铕严重亏损(δCe平均0.83,δEu平均0.14),∑REE平均446.23,LREE/HREE为0.38;REE配分模式表现为“V字”、LREE平坦型(图3)。③鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组砂岩稀土元素地球化学特征反映为LREE富集,HREE严重亏损,铈轻微亏损、铕亏损(δCe平均0.89,δEu平均0.71),∑REE平均495.87,LREE/HREE为4.51;REE分配模式表现为“右倾斜”、HREE平坦型(图4)。④鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组泥岩稀土元素地球化学特征及配分模式与砂岩的一致,只是泥岩REE含量绝对值比砂岩REE大,∑REE平均705.29;轻、重稀土元素分馏程度减小,LREE/HREE为3.71,w(La)n/w(Yb)n=9.84,w(La)n/w(Yb)n=7.28;铕亏损增大,δEu平均0.65(图5)。上述特征表明,本区上三叠统延长组砂岩和泥岩的REE地球化学特征及REE配分模式曲线与盆地东北缘太古代及早元古代变质岩一致,说明它们之间具有较大的亲缘关系,本区上三叠统延长组物源来自盆地东北缘。微量元素判识物源微量元素用于沉积岩的构造环境及物源区类型等方面的研究见于较多实例并取得了一定成果。采用Thompson(1982)推荐的球粒陨石平均数值,对岩石样品的微量元素数据进行标准化。盆地东北缘变质岩、火成岩及鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组砂岩、泥岩微量元素蜘蛛网图具有如下特点(图6,7,8,9)。①盆地东北缘变质岩蜘蛛图具有“四峰三谷一平坦型”,曲线呈阶梯状分布,微量元素K、La、Ce、Sr、Nd、Sm、Tb富集,尤其是K、La、Ce、Sr、Nd极度富集,Ba、Nb、Sr、Ti严重亏损。②盆地东北缘火成岩蜘蛛图特征表现为“三峰两谷型”,曲线呈“W型”分布,K、Nb、Tb、Y、Tm、Yb极度富集,Ba、Sr、Ti严重亏损。③鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组砂岩蜘蛛图和泥岩蜘蛛图相同与盆地东北缘变质岩极其相似,而与火成岩蜘蛛图相差甚远,表明鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组物源区主要与盆地东北缘元古代变质岩具有较好的亲缘关系。综上所述,北东向是中部上三叠统延长组的主要物源方向,母岩区主要岩性应与元古代变质岩关系密切;依据重矿物资料,盐定地区存在北西向次要物源。2三角洲沉积体系2.1岩石学和物源依据物源方向可将本区上三叠统延长组划分为北东向和北西向两大三角洲沉积体系,在此基础上以沉积背景、分流河道砂体空间展布以及砂岩的岩石学、地球化学分析资料把北东向三角洲沉积体系进一步细分为安塞三角洲沉积体系、志靖三角洲沉积体系和安边三角洲沉积体系(表1)。从表1可以看出不同的三角洲沉积体系,其水动力条件、沉积环境不同,导致砂岩的岩石学特征也不同。延长组砂岩岩石类型虽为长石砂岩,但石英、长石、岩屑及填隙物类型和含量各有差异。北东向三角洲沉积体系自东向西长石含量逐渐减少、岩屑及填隙物含量逐渐增高。由于物源的影响,盐定三角洲沉积体系石英、长石含量相对增大,岩屑、填隙物含量相对减少。盐定、安边和志靖三角洲填隙物中具粘土矿物高岭石,且高岭石含量自西向东减少,而安塞三角洲无高岭石。安塞、志靖和安边三角洲砂岩填隙物都有浊沸石,同时含量东高西低,而盐定三角洲无浊沸石。河流三角洲沉积是源区母岩经过风化剥蚀、搬运、沉积及成岩作用形成的碎屑沉积。砂岩胶结物主要是化学沉积形成的,在沉积过程中由于沉积环境的差异,地球化学性质不同的化学元素分别在不同的沉积区富集。延长组长6段的4个三角洲沉积体系的沉积环境不尽相同,砂岩岩石地球化学特征各具特色。分流河道砂岩w(Ca)、w(Sr)/w(Ba)值由安塞三角洲向盐定三角洲依次增高(w(Ca):11323—29880×10-6,w(Sr)/w(Ba):0.37—0.71);相反,w(Fe)/w(Mn)比逐渐降低(59.4—27.1);w(Mg)、w(Al)、w(V)+w(Ti)+w(Cr)、w(Co)+w(Ni)、∑w(Fe)值盐定最高、安边和安塞次之、志靖最低,w(Mg)/w(Ca)比安塞最高、盐定次之、安边和志靖持平而最低(图10)。安边、志靖和安塞三角洲沉积体系的REE分配模式图相同与鄂尔多斯盆地东北缘变质岩的REE分配模式图一致,说明总物源来自北东向。但仍有所差异。稀土总量(∑REE)西高东低,199.15×10-6—137.58×10-6。2.2志阶段3个月沉积期岩相古地理鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组三角洲沉积体系纵向演变与延长组湖盆的演化过程有关,长6段沉积时期是三角洲主要的发育时期。各三角洲的形态、展布范围清楚,尤其是三角洲前缘部位。志靖三角洲东以青阳岔—化子坪—双河分流间洼地、分流间湾带与安塞三角洲相隔开,西以陕181井—周家湾—新安边—铁边城泥质间湾带与安边三角洲为界,安边三角洲西以金鸡湾—定边分流间湾与北西向盐定三角洲相邻;志靖三角洲沉积体系展布范围最大,分别是安塞三角洲、安边三角洲和盐定三角洲的2倍、1.5倍和3.5倍(图11)。长4+5段沉积时期是继长7期后一次较大的湖侵事件,各三角洲展布范围不同程度有所变小。志靖三角洲以塔湾—大路沟—志丹间湾与安塞三角洲为界,以宁条梁—周家湾—吴仓堡间湾带与安边三角洲相邻,而北西向盐定三角洲沉积体系仍以金鸡湾—定边分流间湾与安边三角洲相隔。长3段沉积时期又进入了三角洲全面发育时期,河流向西南迅猛推进,三角洲沉积体系分界不如长6期、长4+5期清楚,但仍可分开。志靖三角洲沉积体系以石湾—化子坪—顺宁间湾带和城川—郝滩—新安边间湾带分别与安塞三角洲和安边三角洲为界,安边三角洲沉积体系仍以金鸡湾间湾分流间洼地与盐定三角洲沉积体系相隔。至长2段沉积时期时,湖水已退出研究区,全区准平原化,北东向三角洲沉积体系业已一