第30卷第3期2011年5月地质科技情报GeologicalScienceandTechnologyInformationVol．30No．3May2011鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系地球化学特征与

收稿日期：2010-12-17编辑：刘江霞基金项目：国家重大基础研究规划项目（2002CCC01400）；中国石油化工股份有限公司科技攻关项目作者简介：毛小妮（1986—），女，现正攻读矿产普查与勘探专业硕士学位，主要从事油气成藏机理与富集规律研究。E-mail：466969658@qq．com沉积环境分析

毛小妮a，b，周立发a，b，杨甫a，b，蒲磊a，b

（西北大学a．大陆动力学国家重点实验室；b．地质学系，西安710069）

摘要：鄂尔多斯盆地西南缘发育奥陶系海相烃源岩，该套烃源岩沉积厚度大、分布广，具备良好的生储油条件。运用元素地球化学方法，结合岩石学特征，探讨了研究区的沉积环境及其烃源岩分布特征。研究认为，鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系地球化学特征能较好地反映其沉积环境的变化。南缘马家沟组和西缘桌子山组沉积时水体较浅，还原性差，不利于烃源岩的发育。南缘峰峰组和西缘克里摩里组沉积时水体较深，为还原环境，有利于烃源岩发育。平凉组沉积时水体较深，为闭塞的还原环境，烃源岩发育良好。这些特点对该区奥陶系的油气藏评价具有重要意义。关键词：元素地球化学；沉积环境；烃源岩；奥陶系；鄂尔多斯盆地中图分类号：P534．42；P595文献标志码：A文章编号：1000-7849（2011）03-0098-05

鄂尔多斯西南缘早古生代位于鄂尔多斯台地与古秦岭洋之间，构造位置特殊。奥陶纪研究区处于相对凹陷构造位置，地层发育较全且保存完整。但是鄂尔多斯西南缘地区奥陶系各沉积期构造格局、沉积环境差异很大［1-6］，不同的沉积体系以及后期构造运动都对烃源岩分布有重要影响［7-13］。对该区进行地球化学特征研究对西南缘地区下古生界奥陶系天然气勘探有重要意义：一方面可以反映本区及邻区奥陶系沉积环境的变化规律；另一方面可以反映该区烃源岩的分布规律。笔者运用元素地球化学方法，以期能够重现鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系沉积演化历程，为西南缘地区奥陶系天然气藏分布及聚集规律研究提供理论依据和资料。

1区域地质背景与样品数据

1．1区域地质背景鄂尔多斯盆地西南缘早古生代毗邻秦祁地槽，具有被动大陆边缘的性质，沉积了碳酸盐岩、海相碎屑岩和浊积岩，形成向秦祁海槽倾斜的广阔陆架区（图1）。鄂尔多斯地区早奥陶世晚期发生海侵，除庆阳古陆外海水全部侵漫，早奥陶世末期大面积隆升为陆，仅在西南缘保留狭长海槽。中奥陶世平凉期研究区发育阶梯状同生断裂和重力流。晚奥陶世末，随着北秦岭加里东褶皱带最终形成，海水退出鄂尔多斯地区，结束了鄂尔多斯早古生代海相沉积历史。奥陶系在鄂尔多斯盆地西南缘广泛分布。盆地西缘地区缺失下奥陶统冶里组、亮甲山组和上奥陶统背锅山组。西缘北段天池—桌子山地区下奥陶统自下而上为三道坎组（下马家沟组）、桌子山组（上马家沟组）和克里摩里组（峰峰组），中奥陶统为乌拉力克组、拉什仲组、公乌素组和蛇山组；西缘南段平凉地区下奥陶统自下而上为麻川组（下马家沟组）、水泉岭组（上马家沟组）、三道沟组（峰峰组），中奥陶统为平凉组。南缘地区下奥陶统为冶里组、亮甲山组和马家沟组（下马家沟组、上马家沟组和峰峰组），中奥陶统为平凉组。桌子山组（上马家沟组）主要由中厚层灰岩组成，偶含泥质或硅质结核，局部具瘤状突起；克里摩里组（峰峰组）主要由薄层灰岩、瘤状灰岩和黑色页岩组成，泥质成分含量向上递增；平凉组主要由黑色、深灰色、黄绿色钙质、泥质或粉砂质页岩组成，上部和下部各夹数层薄灰岩或灰岩透镜体。第3期毛小妮等：鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系地球化学特征与沉积环境分析

图1研究区构造背景Fig．1Tectonicbackgroundofstudyarea

1．2样品数据研究样品分别采自麟游地区、平凉地区和青龙山地区，采样层位主要为下奥陶统和中奥陶统。所有样品未经蚀变、矿化和次生风化作用，岩性主要为页岩、灰岩和白云岩。本次研究样品的主量和微量元素（表1）在西北大学大陆动力学国家重点实验室表1鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系代表性样品主量、微量元素分析Table1MajorelementandtraceelementanalysisofrepresentivesamplesoftheOrdovicianinthesouthwesternmarginofOrdosBasin地区平凉青龙山麟游层位O2pO1kO1zhO1fO1m样品1234567891011岩性页岩页岩页岩页岩页岩灰岩白云岩页岩灰岩灰岩白云岩SiO268．8568．1449．9265．0166．803．181．5245．861．240．260．36TiO20．340．510．750．500．440．010．010．570．010．01＜0．01Al2O37．7511．9213．6810．729．920．230．2013．510．160．100．14TFe2O32．924．815．874．294．050．121．515．340．060．120．08MnO0．020．030．050．030．020．000．070．11＜0．010．01＜0．01MgOwB/%1．342．492．642．202．483．0419．513．440．250．2220．31CaO7．162．3210．755．385．2050．6530．5612．7155．1555．7832．38Na2O0．330．230．460．110．170．030．110．05＜0．010．010．09K2O2．923．893．113．253．090．070．203．780．050．030．03P2O50．060．070．130．060．050．020．010．050．010．010．01TOC0．750．960．760．480．41－－－－－－V71．61103．15105．8588．1375．022．694．9989．991．981．811．62Cr43．6786．8180．0658．4751．857．209．1064．7512．332．064．83Co11．3722．4018．1925．7339．583．186．019．675．708．405．18Ni24．5260．4334．4829．4136．104．716．3532．0919．335．3513．30Cu26．6138．6730．6147．7148．101．242．9737．591．821．514．67Zn43．2439．3777．5343．5458．262．4810．2661．721．883．416．33Rb110．76162．56173．40147．82140．892．404．18177．411．780．913．62SrwB/10－696．3269．58180．78176．65239．091124．96104．31732．24203．37101．21120．84Zr60．44111．26151．1193．4282．483．254．34135．283．241．982．74Nb7．7811．7016．2911．209．880．260．4421．570．190．130．33Ba199．08317．52261．25353．62335．9915．1231．51406．163．803．988．99La20．6032．0239．7422．0737．061．292．7845．180．541．511．22Ce41．9061．7476．2346．0192．052．404．1889．770．882．691．97Pr4．236．468．394．308．290．270．449．360．110．260．22Hf1．713．204．372．652．320．060．123．570．040．040．07Ta0．660．971．360．940．830．030．041．560．020．020．04Pb25．3035．7817．0630．9036．334．154．918．340．360．821．32Th10．6418．6919．3615．8914．480．330．6018．300．150．170．37U2．754．353．692．702．670．450．711．990．230．591．45注：O2p为平凉组；O1k为克里摩里组；O1zh为桌子山组；O1f为峰峰组；O1m为马家沟组（上、下马家沟组）；TOC为有机碳；－表示没有测定。99地质科技情报2011年

分析测定。主量元素采用RIX-2100型X射线荧光光谱仪（XRF）测定，微量元素采用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定，检测了Si、Ti、Al、Fe、P、V、Ni、U、Th等元素，测试结果均在允许误差范围内。

2主、微量元素地球化学特征

根据主、微量元素（图2）特征可以看出，w（Al2O3）与w（TiO2）、w（TFe2O3）、w（K2O）呈明显的正相关关系，与w（CaO）呈负相关关系，他们主要赋存于陆源泥质中，K是伊利石的主要成分，Fe、Ti也被吸附于黏土矿物中，是黏土矿物的主要成分。w（P）与w（Al2O3）、w（TiO2）、w（TFe2O3）、w（K2O）呈明显的正相关关系，与w（CaO）呈负相关关系。海水中P的直接物源是含磷陆源碎屑和含磷质的海洋生物［14］。w（Ba）与w（Al2O3）、w（TiO2）、w（TFe2O3）、w（K2O）也呈明显的正相关关系。

图2主量元素对w（P2O5）和w（Ba）变化图解Fig．2VariationdiagramsofmajorelementsvsP2O5andBa各组碳酸盐岩样品元素的质量分数与世界碳酸盐岩相应元素的平均质量分数相比，Co、La普遍富集，Ti、Al、Fe、Zr均为亏损。

3沉积环境

由于元素在不同地区、不同层位之间的分配有较大差异，因此，它们的分配特征反映了沉积时水体深度和氧化还原条件的变化。Al2O3、K2O、TiO2、P2O5、V可以代表陆源碎屑的泥质含量，它们随着水体逐渐加深而增大。对样品的比较可以看出，研究区奥陶系从下统到中统，Al2O3、K2O、TiO2、P2O5、V质量分数逐渐增大，表明水体逐渐加深。在碳酸盐岩中，Sr以取代Ca的方式存在于方解石晶格中，从浅水碳酸盐岩到深水碳酸盐岩，w（Sr）有增加的趋势［15］。此外，w（Sr）/w（Ca）×1000比值由浅水到深水中也逐渐增大［16］。Ce对氧化还原条件十分敏感，目前，Ce异常已成功用来判别古海洋氧化还原条件的变化。通常认为，δ（Ce）＞1为正异常，指示还原环境；δ（Ce）＜0．95为负异常，指示氧化环境［17］。从桌子山组沉积时期到克里摩里组沉积时期，碳酸盐岩样品的w（Sr）和w（Sr）/w（Ca）×1000比值有增加的趋势，表明水体逐渐加深；平凉组和麟游地区峰峰组δ（Ce）均大于1，指示为水体较深的还原环境，青龙山地区克里摩里组为还原环境，南缘马家沟组和青龙山地区桌子山组0．88＜δ（Ce）＜1．04，指示水体为较浅的弱氧化—还原环境。Zr是典型的亲陆性元素，以机械迁移为主，w（Zr）/w（Al）能代表近距离搬运的陆源组分和水体深度的变化。通常认为w（Zr）/w（Al）＜20为深水环境，w（Zr）/w（Al）＞20为浅水环境［18］。V和Ni的地球化学行为相似，但他们之间的细微差别可以反映古环境的变化［19］。因此，将这些元素地球化学指标用于盆地西南缘奥陶系可以反映沉积环境的变化规律（图3）。通常认为，w（V）/w（V+Ni）≥0．46指示还原环境，w（V）/w（V+Ni）≥0．54指示强还原环境［20］。研究区大部分样品w（V）/w（V+Ni）≥0．46，部分样品w（V）/w（V+Ni）比值可达0．55～0．75，说明当时的沉积环境以还原性为主，部分为较强的还原环境。从下奥陶统到中奥陶统，研究区样品的w（Zr）/w（Al）比值逐渐减小，w（V）/w（V+Ni）比值逐渐增加，显示出研究区水体逐渐加深、还原性增强的趋势。西缘青龙山桌子山组和南缘马家沟组主要表现为微量金属元素含量偏低，部分元素没有显示，001