鄂尔多斯盆地南部旬邑地区延长组砂岩地球化学特征

doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2022.10.003

天然气地球科学 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (2): 194–209.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2022.10.003

鄂尔多斯盆地南部旬邑地区延长组砂岩地球化学特征

吴颖^1,²(),杜贵超^1,²,马明^3,⁴

^1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065
^2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065
^3.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃兰州 730000
^4.甘肃省油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000

收稿日期:2022-07-22 修回日期:2022-10-09 出版日期:2023-02-10 发布日期:2023-03-06
作者简介:吴颖（1984-），女，陕西咸阳人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事常规、非常规油气地质与勘探等研究和教学工作.E-mail： wuyingbiy@163.com.
基金资助:
陕西省教育厅重点实验室科研计划项目(18JS092);国家自然科学基金“琼东南盆地渐新世—上新世砂岩物源及其对古红河演变的制约”(42202193);甘肃省自然科学基金“琼东南盆地渐新世砂岩物源示踪：碎屑锆石U-Pb年龄和碎屑钾长石Pb同位素双重约束”(22JR5RA080)

Geochemical characteristics of the sandstones of the Yanchang Formation in the Xunyi area， southern Ordos Basin

Ying WU^1,²(),Guichao DU^1,²,Ming MA^3,⁴

^1.School of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an 710065，China
^2.Shaanxi Key Laboratory of Oil and Gas Accumulation Geology，Xi'an 710065，China
^3.Northwest Institute of Eco?Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^4.Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province，Lanzhou 730000，China

Received:2022-07-22 Revised:2022-10-09 Online:2023-02-10 Published:2023-03-06
Supported by:
The Scientific Research Program of Key Laboratory of Shaanxi Provincial Department of Education(18JS092);The National Natural Science Foundation of China(42202193);the Natural Science Foundation of Gansu Province(22JR5RA080)

摘要/Abstract

摘要：

通过对鄂尔多斯盆地南部旬邑地区延长组砂岩进行主量元素、微量元素和稀土元素分析，明确了旬邑地区延长组沉积期的沉积环境、源区风化程度以及古气候条件等，进一步探讨了研究区砂岩的源区母岩岩性及构造背景等。微量元素比值及其相关图解表明，鄂尔多斯盆地南部地区延长组沉积时期属于氧化环境，能够反映古气候条件的重要指标均显示旬邑地区延长组沉积期属于典型的干旱型气候。砂岩样品的化学蚀变指数（CIA）值分布于10.93~86.17之间，平均值为45.38，化学风化指数（CIW）值分布于0.42~56.42之间，平均值为10.52，表明研究区砂岩从源区搬运至沉积盆地的过程中经历的风化作用较弱，该结论与A—CN—K三角图解所得出的结论相一致，而且Th—U图解与Sm—Ce图解表明沉积物经历了简单的沉积循环过程。砂岩样品稀土元素球粒陨石标准化模式总体显示轻稀土（LREE）相对富集，重稀土（HREE）相对平坦，铕具有“V”形负异常，铈异常不明显，曲线表现为明显右倾，与UCC和PAAS的分布形态类似，表明旬邑地区延长组砂岩物源来自上地壳酸性母岩区，该结论与F1—F2图解、Cr/V—Y/Ni图解、Th/Co—La/Sc图解、Th/Sc—Zr/Sc图解及La/Yb—∑REEs图解所得出的结论相一致。La—Th—Sc与Th—Sc—Zr/10图解表明研究区砂岩的源区大地构造背景属于大陆岛弧和活动大陆边缘环境。显著高的Fe、P等元素含量和较高的烧失量显示延长组沉积期富含营养物质，而且干旱炎热的气候条件和风化程度较低的酸性火成岩有利于研究区烃源岩有机质的保存和转化，有利的储层条件和优势储盖组合为研究区发育大型油气田提供了良好的条件。

关键词: 鄂尔多斯盆地, 旬邑地区, 延长组, 沉积环境, 物源, 构造背景

Abstract:

The major elements， trace elements and rare earth elements of the sandstones of Yanchang Formation in the Xunyi area from the southern Ordos Basin were analyzed to research the sedimentary environment， the weathering intensity of the source area and the paleoclimate， as well as to decipher the source rock type and tectonic setting of these sandstones. Trace element ratios and the related diagrams suggest that the depositional environment for the Yanchang Formation in the Xunyi area of the southern Ordos Basin belong to oxygenation environment. The important indicators that can reflect the paleoclimatic conditions show that during the Yanchang Formation in Xunyi area it belonged to a typical arid climate. The chemical alteration index （CIA） value of the sandstone ranges from 10.93 to 86.17 with an average of 45.38， and the chemical Index of Weathering （CIW） value of the samples ranges from 0.42 to 56.42， with a mean value of 10.52， which reflect that the sandstones experienced weak weathering since it was carried from source area to the sedimentary basin， which is consistent with the conclusion of A-CN-K triangle diagram. The diagrams of Th-U and Sm-Ce show that the studied sandstones are first-cycle deposits. The chondrite-normalized REE patterns of the studied sandstones show a slight LREE enrichment， smooth HREE slopes， a negative Eu anomaly in a “V” shape and Ce is normal. The REE patterns are characterized by obvious “right” and are comparable to UCC and PAAS， these indicate that the sandstones being derived from the upper continental crust mainly composed of felsic igneous source rocks. This conclusion is consistent with the conclusions obtained from the diagrams of F1-F2， Cr/V-Y/Ni， Th/Co-La/Sc， Th/Sc-Zr/Sc and La/Yb-∑REEs. Ternary diagrams of La-Th-Sc and Th-Sc-Zr/10 of the sandstone demonstrate the depositional tectonic setting of their parent rocks evolved in a continental island arc or an active continental margin setting. The significantly high content of Fe， P and other elements and the high loss on ignition indicate that the sediments was rich in nutrients during Yanchang Formation. Moreover， the arid and hot climate conditions and the acid igneous rocks with low weathering degree are conducive to the preservation and transformation of organic matter in the hydrocarbon source rocks in this area. The favorable reservoir conditions and dominant reservoir cap assemblages provide good conditions for the development of large oil and gas fields in this area.

Key words: Ordos Basin, Xunyi area, Yanchang Formation, Sedimentary environment, Provenance, Tectonic background

中图分类号:

TE122.1⁺13

吴颖, 杜贵超, 马明. 鄂尔多斯盆地南部旬邑地区延长组砂岩地球化学特征[J]. 天然气地球科学, 2023, 34(2): 194–209.

Ying WU, Guichao DU, Ming MA. Geochemical characteristics of the sandstones of the Yanchang Formation in the Xunyi area， southern Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2023, 34(2): 194–209.

图/表 16

图1

表1

表2

表3

旬邑地区延长组砂岩微量元素含量分析结果（×10-6）"

井号	旬26	旬35	旬35	旬26	旬26	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35
层位	长4+5段	长6段	长6段	长7段	长7段	长8段	长8段	长8段	长8段	长8段	长8段
深度/m	987.6	991.86	992.78	1 168.39	1 169.31	1 163.7	1 164.35	1 165.12	1 165.77	1 166.42	1 166.54
Li	24.77	5.04	1.82	2.55	6.84	2.95	1174.60	6.25	6.07	2.85	2.88
Be	0.82	0.50	0.37	0.08	0.68	0.14	0.81	0.22	0.22	0.13	0.14
Sc	4.40	3.55	0.80	0.54	2.18	0.51	6.09	2.10	2.05	0.57	0.58
V	17.28	14.06	3.95	2.08	9.73	1.76	36.25	7.67	7.26	2.43	2.46
Cr	12.12	10.15	1.64	1.28	5.05	0.78	48.26	5.50	5.53	1.32	1.33
Co	9.44	9.01	14.42	21.90	14.01	18.67	18.90	11.85	11.33	14.03	14.05
Ni	10.74	12.98	9.08	7.43	10.90	6.33	35.71	10.12	9.74	8.09	8.11
Cu	6.81	7.48	1.69	1.96	5.99	1.70	11.74	4.55	4.47	2.02	2.04
Zn	162.41	4.32	3.50	81.73	4.37	3.96	7.82	3.35	3.31	3.77	3.79
Ga	4.65	2.24	0.37	0.18	1.80	0.21	7.05	2.02	1.98	0.28	0.29
Ge	0.35	0.14	0.07	0.11	0.15	0.11	0.32	0.13	0.12	0.07	0.08
Rb	23.22	11.16	1.31	0.77	8.68	0.74	43.18	10.41	10.08	1.15	1.17
Sr	100.86	110.01	146.91	175.65	89.78	83.96	179.15	81.73	81.48	117.42	117.43
Y	6.40	9.25	2.66	1.83	6.05	2.78	18.45	2.75	2.75	2.27	2.29
Zr	23.16	24.72	2.03	0.76	8.73	0.65	159.53	14.68	14.66	1.08	1.10
Nb	3.49	3.69	0.26	0.11	1.33	0.09	21.35	1.60	1.60	0.13	0.14
Cs	0.49	0.35	0.05	0.03	0.18	0.02	0.59	0.17	0.17	0.05	0.06
Ba	78.49	23.19	6.73	17.86	18.14	5.13	95.60	23.74	23.43	9.39	9.41
La	10.52	7.81	1.30	1.06	4.74	1.19	65.89	5.60	5.47	1.74	1.77
Ce	20.74	16.89	2.30	2.72	9.91	3.54	79.06	10.15	10.06	4.57	4.60
Pr	2.30	2.25	0.34	0.37	1.28	0.53	9.91	1.12	1.11	0.61	0.63
Nd	8.38	9.34	1.58	1.62	5.41	2.37	28.64	4.17	4.15	2.59	2.61
Sm	1.58	2.12	0.50	0.39	1.42	0.60	3.91	0.78	0.79	0.60	0.62
Eu	0.27	0.41	0.15	0.08	0.27	0.11	0.59	0.14	0.14	0.11	0.13
Gd	1.41	1.86	0.46	0.36	1.25	0.52	3.41	0.68	0.66	0.50	0.53
Tb	0.20	0.26	0.06	0.05	0.18	0.08	0.47	0.08	0.08	0.07	0.07
Dy	1.18	1.51	0.34	0.28	0.96	0.44	3.02	0.44	0.45	0.37	0.38
Ho	0.25	0.29	0.07	0.05	0.19	0.08	0.67	0.09	0.09	0.07	0.08
Er	0.67	0.74	0.17	0.12	0.47	0.19	1.99	0.23	0.24	0.16	0.18
Tm	0.10	0.10	0.02	0.02	0.07	0.02	0.33	0.04	0.04	0.02	0.03
Yb	0.66	0.63	0.14	0.09	0.40	0.13	2.16	0.24	0.23	0.12	0.13
Lu	0.10	0.09	0.02	0.01	0.06	0.02	0.34	0.04	0.04	0.02	0.03
Hf	0.60	0.58	0.05	0.02	0.19	0.02	4.49	0.37	0.36	0.03	0.04
Ta	0.25	0.25	0.03	0.01	0.09	0.02	1.58	0.12	0.12	0.02	0.03
Pb	7.78	10.37	1.75	0.74	5.99	0.84	21.05	4.78	4.79	1.51	1.52
Th	3.68	3.21	0.35	0.18	1.26	0.13	24.66	1.98	1.96	0.20	0.21
U	1.76	1.66	0.35	0.30	1.27	0.33	5.76	3.29	3.29	0.28	0.29

表3

表4

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

参考文献 48

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地层			厚度/m	岩性
三叠系	延长组	长1段	0~250	为一套深灰绿色粉砂质泥岩、黑色泥岩与泥质粉砂岩、细砂岩互层，局部夹薄煤层
		长2段	0~230	为一套灰绿色中—细粒砂岩夹灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，该套地层是盆地延长组重要的储油层之一
		长3段	0~230	为一套灰绿色中—细粒砂岩夹灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，该套地层是盆地延长组重要的储油层之一
		长4+5段	250~310	为一套砂泥岩互层。长7段以泥岩为主，在盆地南部发育“张家滩”页岩，是盆地主要的烃源岩；长6段以砂岩较发育，是盆地主要的储油层；长4+5段为砂泥岩互层，其下部砂岩较发育，是较好的储油层
		长6段
		长7段
		长8段	150~200	以湖相沉积为主的砂、泥岩地层。长8段砂岩较发育，是盆地重要的储层；长9段上部发育泥岩，习称“李家畔”页岩，是盆地又一套烃源岩
		长9段	150~200
		长10段	100~350	为灰绿色、浅红色长石砂岩夹暗紫红色泥岩及粉砂岩，砂岩为浊沸石胶结，呈麻斑结构
	纸坊组			紫红色泥岩夹少量长石砂岩

井号	旬26	旬26	旬26	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35	旬35
层位	长4+5段	长6段	长6段	长7段	长7段	长8段	长8段	长8段	长8段	长8段	长8段
深度/m	987.6	991.86	992.78	1 168.39	1 169.31	1 163.7	1 164.35	1 165.12	1 165.77	1 166.42	1 166.54
V/Cr	1.43	1.62	1.93	1.39	2.42	2.25	0.75	1.39	1.31	1.84	1.84
V/Sc	3.93	3.82	4.45	3.97	4.94	3.47	5.96	3.65	3.54	4.27	4.21
Ni/Co	1.14	0.34	0.78	1.44	0.63	0.34	1.89	0.85	0.86	0.58	0.58
V/（V+Ni）	0.62	0.22	0.47	0.52	0.30	0.22	0.50	0.43	0.43	0.23	0.23
U/Th	0.48	1.66	1.01	0.52	1.00	2.54	0.23	1.66	1.68	1.39	1.36
Sr/Cu	14.81	89.39	15.00	14.72	86.91	49.37	15.26	17.96	18.24	58.10	57.44
Rb/Sr	0.23	0.00	0.10	0.10	0.01	0.01	0.24	0.13	0.12	0.01	0.01
∑LREE	43.79	6.24	23.03	38.81	6.17	8.35	188.01	21.97	21.71	10.22	10.36
∑HREE	10.98	2.81	9.62	14.74	3.95	4.25	30.83	4.58	4.57	3.60	3.73
LR/HR	3.99	2.22	2.39	2.63	1.56	1.96	6.10	4.80	4.75	2.84	2.77
∑REE	54.77	9.05	32.65	53.55	10.12	12.60	218.84	26.55	26.29	13.82	14.09
La/Yb	15.86	11.69	11.82	12.39	9.60	8.94	30.45	23.73	23.68	14.47	13.19
（La/Yb）_N	10.69	7.88	7.97	8.35	6.47	6.03	20.53	16.00	15.97	9.75	8.89
（La/Sm）_N	4.19	1.70	2.10	2.32	1.64	1.25	10.60	4.50	4.38	1.83	1.79
（Gd/Yb）_N	1.71	3.22	2.52	2.37	2.76	3.12	1.27	2.31	2.30	3.36	3.17
δEu	0.54	0.64	0.59	0.61	0.94	0.60	0.48	0.58	0.57	0.58	0.68
δCe	0.97	1.05	0.95	0.96	0.82	1.07	0.67	0.92	0.93	1.07	1.04

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鄂尔多斯盆地南部旬邑地区延长组砂岩地球化学特征

Geochemical characteristics of the sandstones of the Yanchang Formation in the Xunyi area， southern Ordos Basin

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