鄂尔多斯白垩纪地质特征

2024年2月8日发(作者：防汗)

鄂尔多斯盆地白垩系地质特征

院系：油气资源学院班级：勘探

0703

文 璞

学号：2

姓名：洪

鄂尔多斯盆地白垩纪地质特征

摘 要：

鄂尔多斯盆地，北起阴山、大青山，南抵秦岭，西至贺兰山、六盘山，东达吕梁山、太行山。总面积37万平方公里，是中国第二大沉积盆地。 鄂尔多斯盆地是地质学上的名称，也称陕甘宁盆地，行政区域横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省（区）。“鄂尔多斯”意为“宫殿部落群”和“水草肥美的地方”。权威的解释，“鄂尔多斯”是蒙语“官帐”的意思。由蒙语翰尔朵（官帐的意思）的复数演变而来。但也有人把成吉思汗死后，其使用过的物品被安放在八个白室中供奉，专门的护陵人繁衍并逐渐形成了一个新的蒙古部落鄂尔多斯部落。其后几百年间，鄂尔多斯部落的蒙古人按时祭奠成吉思汗陵，一直没有离开此地。这样久而久之，这一地区就叫做鄂尔多斯了。历史上的鄂尔多斯地区包括今日伊克昭盟全境，还包括巴彦淖尔盟的河套及宁夏和陕北的一部分地区。鄂尔多斯地区西、北、东三面环水，南与古长城相接，形成一个巨大的套子，因此也被称为“河套”。

关键词：

鄂尔多斯;白垩系构造特征;沉积特征;岩性;地层特征

鄂尔多斯盆地是中国大型沉积盆地,面积约25×104km2,目前已成为重要的多种矿产资源聚集区和大型能源基地,但其地表是世界上最严重的干旱缺水区之一。近期研究表明,鄂尔多斯盆地白垩系含水系统是目前世界上罕见的又一特大型自流水盆地，地下水资源分布规律、水化学以及赋存运动状态与盆地沉积特征、岩性分布以及盆地演化规

律密切相关。然而长期以来,由于盆地内白垩系地层尚未发现能源和其他重要矿产资源,有关研究一直不被重视。近年来,随着盆内勘探技术和程度的提高以及地质信息丰富,已经普遍认识到,尽快了解地下水运动规律与盆地结构对包括水在内的各种资源开发以及人类生存环境至关重要,但由于早白垩世时盆地外围区域构造背景复杂,盆内地层分布范围广、层系厚度大,沉积体系类型多,岩性组分、岩相组合及剖面层序复杂,致使对于白垩系沉积时盆地特征认识不够,或者观点分歧,这不仅影响了人们对该盆地岩性分布特征和盆地演化规律的系统了解,也制约了对白垩系含水岩组和地下水运动特性的正确认识。基于此,笔者试图通过盆地沉积背景、沉积相和古地理特征、岩性发育类型和组分变化以及控制因素系统分析,探循白垩系岩性、含水层和砂体展布规律与盆地演化的关系,进而为查明白垩系地下水赋存运动规律并正确评价水资源奠定坚实的地质理论基础。

1 岩石主要地层单位及沉积特征

根据陕西省地层划分方案，将鄂尔多斯盆地白垩纪自下而上划分为洛河组、环河华池组、罗汉洞组和泾川组。(见表1)

1.1 洛河组

洛河组是一套风成沙漠相、河流湖泊相以及冲积物、泥石流和风化残积物沉积组合,主要岩石类型包括紫红色石英砂岩、长石石英砂岩、灰质砂岩、含砾砂岩、砾岩和泥岩以及泥质粉砂岩,其中以石英砂岩和长石石英细砂岩为主。按岩性组分,沉积韵律、岩相组合变化分为上下两段,其间以区域性灰质砂岩致密层及泥岩段为划分标志。上段以风成长石石英砂岩为主,中细粒结构,杂基含量少,单层厚度大,分布区域占全盆地总面积的60% ~75%,形成了洛河含水层骨架砂体,其次为粉砂岩和泥岩,主要分布在湖盆中心,粉砂岩杂基含量高,并有少量云母碎片;下段底部为含砾砂岩及砾岩,以往称“宜君砾岩”,属于盆缘和盆内古高地附近坡积、残积以及冲积相沉积,呈楔状体局部分布,向盆内迅速变薄尖灭。下段上部仍以风成中细砂岩为主,在盆内大部分地区有分布,但盆地中心以及西南凹陷区,风成沉积砂岩中还夹有湖相薄层或者透镜体状泥岩。

1.2 环河华池组

由中厚层长石石英砂岩、含岩屑石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩组成,不同地区岩性差异较大。在盆地中北部以及盆地西南缘,以含砾细砂岩、粗砂岩、中细粒砂岩为主,夹紫红色薄层粉砂岩和杂色泥岩。骨架砂体为三角洲分流河道相砂体,叠置厚度大,粒度粗;向盆内,由湖相和三角洲前缘相细砂岩和泥岩组成,泥岩为主,粒度细,三角洲水下分流河道和远砂坝砂岩呈薄层或透镜体状夹在泥岩层

中,剖面发育两个正韵律层。

1.3 罗汉洞组

分上下两段,下段为河流相长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石石英砂岩,

上段为风成相紫红色巨厚层状长石石英砂岩。在盆地西北和西南部边缘局部有河湖相含砾中粗粒砂岩及粗砂岩,颗粒组分有长石、石英、云岩和灰岩等,盆地中西部北段凹陷区和东南子午岭一带,发育紫红色以及杂色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。

2.4径川组

为一套河湖相厚层杂色砂质泥岩、泥岩以及泥质粉砂岩组合，在盆地北部地区，发育含砾砂岩和粗砂岩.砂岩以长石砂岩和岩屑质长石砂岩为主，灰质和硅质胶结，岩性致密坚硬.含水层以及骨架砂体主要为冲积扇、三角洲分流河道、水下分流河道和河口砂坝相.平面上在盆缘为三角洲平原辫状河道砂体，连片状或者带状展布，盆内砂带顺流向盆内带状延伸，以南北为主，厚度与粒度逐渐变小.剖面上根据沉积旋特征回与古气候变化规律分析，整个下白垩统形成了两个岩性沉积旋回[0，‘01，下旋回由洛河组底部“宜君段砾岩”一洛河组砂岩一环河华池组砂泥岩组成，上旋回由罗汉洞组砂岩一径川组杂色泥岩以及泥灰岩旋回，下旋回厚度明显大于上旋回，但在不同地区，各旋回内部岩层组之间厚度差异很大(100、1300m)，仅洛河和环河组厚度相差300、50Om左右。

鄂尔多斯盆地白垩系各地层组分布

2 早白垩纪构造演化

早白垩世，新特提斯洋发生开裂和扩张，西太平洋板块向中国东部大陆俯冲加剧，中国中东部地区大地构造演化进入了古太平洋动力体系演化阶段，这对鄂尔多斯盆地构造格局产生了较大的影响。早白垩世伸展作用明显大，随后鄂尔多斯盆地受挤压作用而整体隆升，盆地沉积一构造轮廓基本形成。早白垩世初期，研究区发生沉降，并广泛接受沉积，此时独立的鄂尔多斯盆地已

经形成。该时期鄂尔多斯盆地四周基本被隆起所围，研究区发育有边缘相沉积。麟游一铜川一线以南地区发育冲积相，以北地区为河流一滨浅湖相沉积。前人研究显示，在宜君一带的下白变统砾岩，有来自秦岭造山带的碎屑成份，说明该时期渭河断陷尚未形成，还没有将盆地与造山带割断。早白垩世为中生代盆地演化的最晚阶段，其地层后期剥蚀最强，残存范围也最小。

研究区下白垩统志丹群的地层厚度等值线图显示（见图2.1），澄城一韩城一吉县地区地层厚度最小，向北西方向厚度逐渐增大，庆阳地区地层厚度达1500m。同中晚侏罗世沉积期古构造面貌相比，研究区早白垩世沉积期古构造面貌发生了较小的变化。该时期的古构造面貌表现为区域构造线方向以北东向为主，东部抬升和西部下降，西低东高的构造格局已完全定型。坳陷的位置在镇原一西峰一庆阳地区，与中晚侏罗世沉积期古构造面貌相比，向北移动;渭北隆起东部和渭河盆地的主体部分为隆起区。下白垩统沉积之后，鄂尔多斯结束了大型内陆坳陷盆地的发育历史，盆地整体以区域性的差异抬升为主，并开始消亡，再没有接受全盆地范围的沉积;渭北地区在晚白垩世早期就已经开始抬升并遭受剥蚀，表现为强烈快速的隆升和剥蚀改造。晚白垩世早期以后，渭北地区进入后期改造阶段。

图2.1 鄂尔多斯南缘下白垩统志丹群沉积期古构造格局

3 盆地构造演化与沉积发育以及岩性分布规律的关系

3.1 早白垩世构造运动决定盆地结构形态和地层发育特征

侏罗纪末期—早白垩世,燕山运动使鄂尔多斯盆地发生了自三叠纪和侏罗纪后的又一次拗陷,主体拗陷区的长轴方向为南北向。由于盆地边界经历了不同的构造应力,升降作用不均衡,导致盆地西倾,边缘斜坡东缓西陡,沉降中心明显西移。现今的洛河组底面海拔,由盆地东部露头区+1200 m演化到盆地西部沉积中心区的-20 m,相差约1200 m。盆地轮廓和基本形态幕式的再现了晚三叠世东高西低的非均衡不对称特征。最大沉降区呈南北向带状位于宁夏和内蒙交界处的天池—甘肃环县—庆阳—镇塬及泾川一线,并沿鄂托克旗—盐池—环县—镇原—泾川一线形成了南北向串珠式分布的次级沉积中心。由东向西,岩层展布总体趋势是厚度逐渐增大。其中在盆地东翼坡降小,盆底地形

开阔,岩层产状稳定,结构均匀,厚度均一,主要以洛河组厚层砂岩沉积为主,环河华池组除南部子午岭一带残存泥岩和粉砂质泥岩韵律层外,其余东部大部分地区缺失;进入盆地坳陷区带,下白垩统层系发育洛河组、环河华池组、罗汉洞组和泾川组,岩性由泥岩、粉砂质泥岩和砂岩组成,泥岩厚度明显较两翼厚,砂岩层变薄;在盆地西翼,从洛河组到泾川组,地层厚度变化大,倾角较陡,岩性组分复杂,颗粒粗,分选差。在南北向,盆地总体南部坳陷幅度大,北翼宽缓,东部和南部相对平坦。但盆内基底形态起伏不平,其中在北部和西部,基底台坳相间,形态变化复杂,东胜—榆林北—鄂前旗,耿湾—麻黄山—姬塬、演武—镇原一带有3个隐伏古隆起,所以岩性、岩相、地层厚度变化较大。以洛河组为例,在北部杭锦地区,以砂岩沉积为主夹砾岩,颗粒粗,分选较差,胶结致密;在鄂前旗和耿湾地区也以砂岩为主,底部见有含砾砂岩及细砾砂岩透镜体,但同时夹有较多的薄层泥岩及泥岩透镜体,说明进入湖相;向南到环县和泾川地区,已完全进入盆地腹变为湖相,地层厚度大于1000 m,但以泥岩沉积为主,砂厚明显减薄。环河华池组岩层也存在差异,岩层西厚东薄,颗粒总体北粗南细、外粗内细,西粗东细,北部砂岩以碳酸盐胶结物为主,南部则为硫化物和碳酸盐

胶结。

3.2 盆地构造演化控制早白垩世不同阶段地层展布范围

早白垩世,盆地发生的同生或者准同生构造运动呈非均衡旋回性抬升下降,同时伴随着湖进湖退,导致沉积相序韵律变化形成了下白垩统洛河—环河组和罗汉洞—泾川组两大沉积旋回。由于早期盆地持续

沉降,形成了较厚的洛河组,盆地四周均有清晰的边缘相带;环河华池组沉积时,虽然湖盆外侵,沉积边界扩大,地层理应广覆于洛河组之上,然而因地层沉积之后遭盆地受强烈的非均衡抬升剥蚀作用,使得东部地层迅速减薄或者缺失尖灭,所以现今残留地层边界明显较早期洛河组西移;到上旋回罗汉洞和泾川组沉积时,上述作用进一步加剧,晚白垩世后期区域性构造抬升运动影响,不仅盆地肢解,造成数个残缺洼地,而且盆内沉积地层和残留厚度均减小,分布范围仅仅局限于西部和北部地区,其他大部分地区缺失。甚至在整个早白垩世之后,区域性的不均衡构造抬升运动仍在继续,造成下白垩统地层东薄西厚,上白垩统以及第三系地层的缺失

3.3 盆地演化影响沉积相带类型及岩性分布特征

沉积相分析表明,白垩系沉积环境既有湖相,也有河流、冲积扇、湖泊三角洲以及风成沙漠相,在盆地演化不同阶段,随着沉积环境变化,沉积相类型及岩性组合特征也不断改变。早白垩世初期,基岩顶面受风化剥蚀以及冲刷作用影响,盆地凸凹不平,沉积体厚度和岩性变化大。盆周缘以及盆内古高地旁附近堆(沉)积了洛河组下段坡积、残积物和洪积相砂砾岩相,呈大小不同的砂砾岩扇状、丘状以及透镜体,向盆内迅速相变减薄,或者尖灭。中期,盆内起伏逐渐夷平,伴随盆地快速不均衡沉降,接受了洛河组和环河华池组的风成相、河流相以及湖泊和三角洲相沉积,沉积厚度大,分布广,砂体发育。其中洛河组风成砂岩为主要沉积类型。形成有典型的沙漠和沙漠边缘两类沉积组合:沙漠沉积组合分布在盆地内以及盆地东部,以沙丘为主体,带状展布,局部夹有

丘间和小型沙漠湖泥质沉积。沙漠边缘沉积组合,沉积序列由旱谷式冲积扇砂砾岩、砾质辫状水道、风成席状砂和砾漠沉积互层构成,主要见于盆地南北台地斜坡边缘;河流相和三角洲平原分流河道相主要分布在盆地北部以及北东缘,进入盆内,主要为三角洲前缘和前三角洲相,砂体发育厚度、形态和伸展范围、空间叠置关系以及侧向迁移规律往往取决于三角洲的进积退积以及湖进湖退演化速度、运动幅度和持续时间;在盆地腹地和西部镇原、环县以及盐池凹陷区,主要以湖相泥岩和杂色和灰绿色粉砂岩为主,砂岩不发育。晚期,盆地全面不均衡隆起抬升,东高西低,罗汉洞组在东部大部分地区没有接受沉积,或者虽然沉积很薄但又被剥蚀,现今仅在西部和西北坳陷带局限有残留,由下段的河流相和上段风成砂岩组成,底部河流相沉积层序中泥岩夹层比风成沉积砂岩中多。泾川组沉积时,盆地内进一步隆洼分隔,沉降中心向北、向西扩展,导致泾川组在千阳—陇县—泾川—庆阳—环县—天池—鄂托克旗—东胜一带形成“┍”型残留湖相杂色砂泥质沉积。至此,长期发育的鄂尔多斯大型不对称盆地结束了沉积历史,开始了隆起、剥蚀新阶段。

4.结论

鄂尔多斯早白平世盆地属于非均衡西倾沉降盆地，沉降中心位于南北向轴部西侧，东西不对称以及起伏不平的盆地基底结构影响地层岩性以及沉积相发育分布规律。

从地质特性看，鄂尔多斯盆地是一个整体升降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地。

从盆地构造特征看，西降东升，东高西低，非常平缓，每公里坡降不足1°。从盆地油气聚集特征讲是半盆油，满盆气，南油北气、上油下气。具体讲，面积大、分布广、复合连片、多层系。

参 考 文 献

（l）长庆油田石油地质志编写组.长庆石油(中国石油地质志卷十二)!M」.北京:石油工业出版社，1992.

(2)孙永明，乔光东.鄂尔多斯白平系自流盆地地下水系统初步分析[c]//候光才，张茂生.鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用.西安:陕西科技出版社，2004:52一71.

(3)何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气!MJ.北京:石油工业出版社，2003:109一133.

(4)陕西省地质矿产局.陕西省岩石地层[M}.武汉:中国地质大学出版社，1998:253一260.

（5）赵强，王乃昂，薛翔燕，等.民勤盆地12kaBP以来的沉积旋回[s].兰州大学学报(自然科学版)，2004，40(l):90一95.

（6）程守田，李思田，黄众球，等.风成沉积体系一鄂尔多斯盆地下白奎统风成沉积与内陆古沙漠环境（c）刀李思田.含能源盆地沉积体系.武汉:中国地质大学出版社，1996:138一147.

（7）杨友运.鄂尔多斯盆地下白要统沉积特征与展布规律研究[C}刀鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用.西安:陕西科技出版社，2004:139一145.