鄂尔多斯盆地东缘临兴地区二叠系沉积物源方向分析

张春辉　梅亚斌

摘要：重矿物资料在沉积物物源分析中被广泛地应用。为给临兴地区地下致密沙岩气储层特征分析和储层预测提供基础资料和依据，本文对研究区LX-1井、LX-5井和LX-6井采取的33个重矿物样品资料进行统计分析，从重矿物组合、ZTR指数以及稳定系数等方面研究分析临兴地区二叠系物源方向，根据分析结果得出临兴地区二叠系存在北部和东北方向两支物源，其中以东北方向物源為主。

关键词：临兴；二叠系；重矿物；物源方向

引言

对于区域沉积体系分析来说，物源分析是其基础，明确物源的方向，在确定储层分布和有利成藏区的划分上有一定的参考价值。临兴地区经过一系列勘探发现该地区具有致密沙岩气层，为给临兴地区地下致密沙岩气储层特征分析和储层预测提供基础资料和依据，所以本文采用重矿物分析法对研究区物源方向进行分析，查明临兴地区二叠系物源方向。

1.区域地质概况

鄂尔多斯盆地在构造划分上是属于华北地台的次级构造单元，地处华北地台的西边。而临兴地区位于鄂尔多斯盆地东北部伊陕斜坡和晋西挠褶带的交接部位，但主要位于晋西挠褶带，因此构造处于晋西挠褶带西北缘，属晋西挠褶带一级构造单元中北部。

临兴地区的地层划分从上到下分别是第四系、三叠系、二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系。其中二叠系主要发育石千峰组、石盒子组、山西组和太原组。本文以临兴地区二叠系为主要研究对象。

2.理论基础

重矿物在岩石中含量较低，在很多岩石中的含量都低于1%。重矿物对于源变化非常敏感，可以作为源变化的指示剂，一般将碎屑岩中相对密度大于2.86g/cm³的陆源碎屑矿物称为重矿物。重矿物一般可分为超稳定一稳定一中等稳定一不稳定一极不稳定五个等级。重矿物在沉积物搬运过程中会发生含量的变化，这是由于重矿物稳定性的差异所造成的。这种变化可表现为越稳定的重矿物与物源区距离越大，含量越多，稳定性差的重矿物则由于风化造成与物源区距离越远，含量越少。由于各重矿物含量的变化造成了重矿物的组合类型发生改变，但这种稳定重矿物和不稳定重矿物的组合变化特征反而为研究沉积物源方向提供了依据。

另外，还可以根据ZTR指数来判断物源方向。通常将锆石、电气石和金红石三者占重矿物的比例之和称为ZTR指数，ZTR指数越高，表示矿物的成熟度就越高，离物源区的距离也就越远。

3.物源方向分析

本次研究在“鄂尔多斯东缘致密气区块井位部署研究及油气藏早期评价”项目工作的基础上，对其中3口（LX-1、LX-5、LX-6井）取心井33个重矿物样品资料进行统计，其中LX-5井与LX-6井位于研究区的东北部并且两者距离较近，LX-1井位于研究区的西南部，钻井位置如图1所示。

根据对LX-1、LX-5、LX-6井所采取的33个重矿物样品资料进行统计分析之后，分别得出临兴地区二叠系太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组的重矿物百分含量，并得出相应的重矿物组合、ZTR指数以及稳定系数，所得结果分别如表1、2、3、4、5所示。

根据表1中各种矿物含量可以发现，黑云母+辉石+白钛石+锆石+磷灰石+磁铁矿是临兴地区太原组的主要重矿物组合。但在LX-6井中含量较多的重矿物主要是黑云母和辉石，都为不稳定重矿物，表明LX-6井处沉积时受水流冲刷作用的影响小，相比较而言比较接近物源，但LX-1井中含量较多的重矿物主要是白钛石、锆石和磁铁矿，都属于稳定重矿物，表明LX-1井与物源的距离较远，综合LX-1井和LX-6井的稳定系数及ZTR指数分析，表明临兴地区太原组在沉积时的物源方向主要是东北方向。

根据表2可以得出锆石+白钛石+磁黄铁矿+闪锌矿是临兴地区山西组的主要重矿物组合，其中稳定系数为2.16，ZTR为0.44。

根据表3各重矿物含量可以发现锆石+白钛石+磁铁矿+磁黄铁矿是临兴地区下石盒子组的主要重矿物组合，通过比较LX-6井和LX-1井的单个重矿物含量可以发现，稳定重矿物锆石、白钛石的相对含量均是LX-6井比LX-1井高，但就其不稳定重矿物而言，LX-6井的绿泥石和磁黄铁矿的相对含量比LX-1井的高，且其稳定系数比LX-1井的低，进一步说明LX-6井的稳定重矿物的总和比LX-1井的低，LX-6井的不稳定重矿物总和比LX-1井的高，因此在临兴地区下石盒子组沉积时期的物源方向为东北方向。

根据表4各重矿物含量可以发现拓榴子石+锆石+白钛石+磁黄铁矿+绿泥石是临兴地区上石盒子组的主要重矿物组合。而LX-6井重矿物组合以拓榴子石+锆石+白钛石+磁黄铁矿为主，LX-5井重矿物组合以白钛石+磁黄铁矿+绿泥石+锆石矿为主。

就单个重矿物来说，LX-6井所含的稳定重矿物锆石、柘榴子石的相对含量比LX-5井的相对含量高，绿泥石、磁黄铁矿等不稳定重矿物的相对含量比LX-5井的低，其稳定系数6.01比LX-5井的0.90高，ZTR指数0.27比LX-5井的0.20高，由于LX-6井和LX-5井相对距离较近，重矿物及其组合特征初步表现出，物源不是直接从LX-6井流向LX-5井，很可能受次级物源影响，即接受北部物源的供给。

根据表5可以发现临兴地区石千峰组重矿物组合以拓榴子石+磁铁矿+锆石+白钛石+锡石为主。通过比较LX-6井和LX-1井的同种不稳定重矿物可知，LX-6井的绿帘石和磁黄铁矿相对含量高于LX-1井的相对含量，即LX-6井离物源近，并且LX-6井的稳定系数为9.46远低于LX-1井的39.76，表明临兴地区的石千峰组物源为东北方向。

根据以上各层位的重矿物含量统计可进一步得出临兴地区二叠系重矿物分布特征，如表6所示。

根据表6可以发现LX-6井中柘榴子石、锆石、白钛石和磁黄铁矿含量要明显高于其他重矿物含量，因此柘榴子石+锆石+白钛石+磁黄铁矿是LX-6井的主要重矿物组合，稳定系数为0.61～9.46，ZTR为0.15～0.52；LX-5井重矿物组合以白钛石+锆石+磁黄铁矿+绿泥石为主，稳定系数为0.90—2.16，ZTR为0.20～0.44；LX-1井重矿物组合以锆石+磁铁矿+白钛石+柘榴子石为主，稳定系数为3.92—39.76，ZTR为0.12～0.44。

由此可见，不同井之间重矿物组合、稳定系数以及ZTR各有所不同，但从稳定系数上来看可以发现LX-6井稳定系数比LX-1井的稳定系数低，说明LX-1井更加远离物源；从纵向上看，各层位之间的重矿物含量以及稳定系数等也各不相同，从太原组至石千峰组，LX-6井锆石相对含量由50.77%逐渐降至13.57%，稳定系数由0.61增至9.46，ZTR指数由0.52逐渐减少至0.15；LX-1井锆石相对含量由42.44%逐渐降至11.69%，稳定系数由5.84增至39.76，ZTR指数由0.44逐渐减少至0.12，表明在纵向上，稳定重矿物的相对含量逐渐增加但锆石、电气石和金红石这三种重矿物以及不稳定重矿物的相对含量逐渐减少，因此临兴地区二叠系沉积时期主要接受东北方向的物源。

结论

通过综合研究区重矿物组合和ZTR指数及稳定系数等方面的分析，认为临兴地区二叠纪沉积时期受到北部和东北部两个方向的物源影响，并且主要以东北方向物源为主。