鄂爾多斯盆地西南部地區(qū)長8和長6沉積期地球化學(xué)特征與物源分析

鄂爾多斯盆地西南部地區(qū)長8和長6沉積期地球化學(xué)特征與物源分析

古趨勢和物源分析在確定沉積物運行路、源區(qū)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)背景方面發(fā)揮著重要作用。自20世紀(jì)80年代末以來，物源研究技術(shù)開始發(fā)展，礦物資源利用也取得了應(yīng)用。經(jīng)過20多年的發(fā)展，沉積化學(xué)法在物質(zhì)起源、大地構(gòu)造背景、古氣候反演等方面取得了顯著成效。近年來針對鄂爾多斯盆地西南部西峰地區(qū)延長組長8和長6段的石油鉆探已獲得重大突破.然而對該區(qū)延長組沉積體系、古水流與物源方向、源區(qū)性質(zhì)等問題,長期存在不同認(rèn)識1,在一定程度上制約了油氣勘探的進(jìn)程.本研究嘗試?yán)贸练e巖的微量元素地球化學(xué)特征,結(jié)合露頭剖面古水流方向測定、砂巖中骨架礦物與重礦物組合及其分布特征等,分析了鄂爾多斯盆地周緣及西峰地區(qū)長8與長6沉積物源方向、源區(qū)母巖性質(zhì)及其構(gòu)造環(huán)境.旨在為研究區(qū)油氣勘探部署提供理論依據(jù).1逆沖斷塊帶水生動物區(qū)鄂爾多斯盆地為一向西緩傾斜的單斜,傾角不足1°.盆內(nèi)斷層極不發(fā)育,局部發(fā)育鼻隆構(gòu)造.上三疊統(tǒng)延長組是盆地內(nèi)重要的含油氣層系,是在盆地持續(xù)坳陷和穩(wěn)定沉降過程中堆積的一套河流-湖泊相陸源碎屑巖沉積體系.由下至上可分為10個段,各段之間均為連續(xù)沉積形成的整合接觸.其中長10到長7是湖盆形成時期;長6到長3為湖盆進(jìn)入以三角洲建設(shè)為主的發(fā)展時期;從長2沉積期開始,湖盆逐漸萎縮,至長1期湖盆衰亡,隨之結(jié)束了延長組的沉積過程.西峰地區(qū)與盆地西緣沖斷帶(圖1)的東祁連逆沖褶皺帶相鄰,后者與西南側(cè)的西秦嶺構(gòu)造帶一起組成東祁連雙側(cè)造山帶,橫剖面上以軸部為中心兩側(cè)逆沖斷層帶具有背向逆沖特征.地層分布上,南部為中元古界秦嶺群,西南部由中元古界隴山群與葫蘆河群、震旦系—奧陶系李子園群、上奧陶統(tǒng)陳家河組及二疊系—三疊系碎屑巖組成.其中,隴山群、葫蘆河群與上奧陶統(tǒng)陳家河組構(gòu)成3個大型逆沖推覆體,總體表現(xiàn)為由西南向東北方向逆沖的特點.盆地東北緣隆起由相間排列的復(fù)背斜與復(fù)向斜組成復(fù)背斜主要出露前寒武系結(jié)晶基底;復(fù)向斜則卷入了古生界和中生界.晚三疊世由于印支運動的影響,盆地西緣逆沖褶皺帶向北東方向的推擠對鄂爾多斯盆地西南緣產(chǎn)生了巨大的負(fù)荷作用力和推擠力,形成以盆地西部為沉降中心、西陡東緩的古地理格局.延長組長10—長8沉積期,由于盆地西部大幅度上升,地形坡度陡,物源供給充足,形成以近源快速堆積的粗粒沖積扇與扇三角洲沉積體系2;而盆地東部緩坡帶則發(fā)育曲流河三角洲沉積體系.之后隨著以長7“張家灘頁巖”為代表的最大湖進(jìn)期的結(jié)束,長6沉積期盆地內(nèi)的沉積發(fā)生了明顯變化.盆地內(nèi)部底床下沉作用減緩,湖盆開始收縮,湖盆西岸除發(fā)育少量扇三角洲沉積外,主要為辮狀河三角洲沉積;而盆地東部的抬升速度明顯加快,東部物源大大加強,從而在盆地東部形成多個巨型曲流河三角洲沉積.西峰地區(qū)延長組長8、長6正是在此沉積構(gòu)造背景下形成的一套扇三角洲前緣亞相-淺湖亞相(長8)中厚層細(xì)-中砂巖、薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖與泥巖沉積,及辮狀河三角洲前緣亞相-半深湖亞相(長6)中厚層細(xì)-粉細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖與濁積砂巖沉積.32描述剖面和樣品分析2.1盆地西南緣古流變學(xué)本研究對鄂爾多斯盆地西南緣2條延長組露頭剖面(平?jīng)鲠轻忌降[巖剖面、華亭縣汭水河剖面)共計4989.9m進(jìn)行了實測(包括古流向測定),對盆地西南緣策底坡延長組礫巖剖面和朱家莊剖面以及盆地東緣7條延長組剖面(剖面位置見圖1)的長6與長8地層(共計約2257m)進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)研及古流向測量.礫巖剖面主要測定礫石最大扁平面及所在地層的產(chǎn)狀砂巖主要測量各種交錯層理前積層及所在地層的產(chǎn)狀.共測定古流向點45處,獲得1137個古流向數(shù)據(jù)每個測點的古流向數(shù)據(jù)在20～30個之間.利用PC99古流向數(shù)據(jù)分析軟件,將實測古流向數(shù)據(jù)輸入,以10°為間隔自動生成古流向玫瑰圖.2.2稀土元素與微量元素地球化學(xué)利用偏光顯微鏡對西峰地區(qū)22個鉆井巖心及33個盆地周緣露頭剖面長6與長8砂巖鑄體薄片中的骨架礦物成分及其含量進(jìn)行了計點數(shù)(pointcounting)定量統(tǒng)計,每個薄片的統(tǒng)計點數(shù)在200～300個點.對西峰地區(qū)26個長6段和55個長8段砂巖巖心樣品及盆地周緣剖面15個長6段和18個長8段砂巖樣品進(jìn)行了重礦物分析,方法是秤取樣品20g,粗粉碎后用10%的鹽酸溶液浸泡24h后再煮10～15min,用蒸餾水沖洗干凈并烘干,然后粉碎為原樣品顆粒大小(如細(xì)砂巖即磨成細(xì)砂級粒度),再用重液進(jìn)行分離,將分離后的樣品用α-溴代鈉粘在薄片上,晾干后在雙筒實體顯微鏡下鑒定.對采自露頭剖面及西峰地區(qū)鉆井巖心的長8、長6段25個泥巖與砂巖樣品在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室Elan6100DRC電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)上進(jìn)行了微量與稀土元素測試,樣品經(jīng)BHVO-1,BSR-1和AGV-1國際標(biāo)樣監(jiān)控,Co,Ni,Zn,Ga,Rb,Y,Zr,Nb,Hf,Ta和LREE等元素分析相對誤差<5%,其他元素相對誤差介于5%～15%之間.收集到長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院29組研究區(qū)砂巖與泥巖及源區(qū)巖石的稀土元素測試數(shù)據(jù).稀土分析數(shù)據(jù)統(tǒng)一經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后求得各項地球化學(xué)參數(shù).3古水流與物源方向的分析3.1盆地南緣古流向古流向測定結(jié)果顯示,長8(圖2(a))與長6(圖2(b))沉積期的古水流方向具有一定繼承性,其古流向平面變化顯示出一定規(guī)律:盆地西南緣古流向主要為北東方向,其次為北西方向.盆地東緣的東北部→東部→東南部古流向依次以西南方向→正西方向→北西方向和正北方向為主.3.2盆地西南緣砂巖長6與長8砂巖薄片中骨架礦物的定量統(tǒng)計結(jié)果表明,盆地東緣各剖面長6和長8砂巖類型與礦物成分相似,砂巖類型單一,主要為長石砂巖(圖3(a),(b))砂巖以石英含量較低(平均32.9%)、長石含量較高(平均41.3%)和巖屑含量低(平均2.7%)為特征.巖屑中沉積巖巖屑(平均1.6%,主要為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖)>變質(zhì)巖巖屑(平均0.6%,主要為千枚巖、板巖、石英巖和變質(zhì)硅質(zhì)巖)>噴出巖(平均0.5%,主要為英安巖和安山巖,少量流紋巖,偶見粗面巖和凝灰?guī)r)巖屑.與盆地東緣剖面相比,盆地西南緣剖面長8和長6砂巖類型較復(fù)雜,主要為長石砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖,少量長石質(zhì)巖屑砂巖(圖3(a),(b)).砂巖中石英含量稍有增加(平均35.5%),長石含量明顯降低(平均32.9%)、巖屑含量明顯增高(平均10.8%).巖屑類型及其含量也與盆地東緣砂巖略有差別,以變質(zhì)巖(平均4.4%,主要為石英巖、片巖等高級變質(zhì)巖,千枚巖、變質(zhì)砂巖)和沉積巖巖屑(平均3.7%)為主,其次為火成巖(平均2.4%,以火山噴發(fā)巖巖屑為主,隱晶巖巖屑次之,含少量花崗質(zhì)巖屑).沉積巖巖屑中以含大量白云巖巖屑為特征.西峰地區(qū)長8砂巖主要為細(xì)砂巖,少量中細(xì)砂巖.砂巖中石英平均含量38.0%,長石平均含量28.4%,巖屑平均含量11.8%.其砂巖類型(圖3(a))、砂巖骨架顆粒成分及其特征、特別是巖屑種類及其含量(變質(zhì)巖平均4.7%,沉積巖平均3.6%,噴出巖平均3.2%)、以及砂巖的結(jié)構(gòu)特征(成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低)等與盆地西南緣汭水河剖面長8砂巖十分相似,表明汭水河剖面與西峰地區(qū)長8段可能來自距物源區(qū)相對較近的相同源區(qū).與長8砂巖相比,西峰地區(qū)長6砂巖的粒度較細(xì),以粉細(xì)砂巖和細(xì)砂巖為主,砂巖的礦物成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較高.砂巖類型較單一,主要為長石砂巖(圖3(b)),以石英含量較高(平均44.5%)、長石含量(平均25.9%)和巖屑含量較低(平均3.4%)為特征.巖屑以淺變質(zhì)巖(平均1.8%)和沉積巖巖屑(平均1.3%)為主,沉積巖巖屑中幾乎不含碳酸鹽巖屑,與盆地西南緣汭水河剖面長6砂巖基本相同(圖3(b)),但砂巖中石英含量較高,巖屑成分及其含量、結(jié)構(gòu)等特征更接近盆地東北緣和東緣剖面同層位砂巖.暗示西峰地區(qū)長6沉積物源除與長8具有相同物源外,可能有來自盆地東北和東部方向物源的輸入.3.3盆地西南緣砂巖金鎖山、三河口剖面、三水池剖面砂巖中的重礦物組合類型及其分布可作為物源區(qū)分析的重要依據(jù).盆地東北部剖面(大理河剖面、淮寧河剖面)和東部剖面(延河剖面、仕望河剖面、薛峰川剖面)長8、長6砂巖中的重礦物組合及其含量比較相近,以淡紅色石榴石為主(平均占重礦物總量的44.3%),其次為無色石榴石(平均占17.5%)和榍石(平均占12.0%),少量綠簾石(占9.5%)、鋯石(占6.8%)和白鈦礦(占3.0%).部分砂巖中可見磁鐵礦、板鈦礦及重晶石.盆地東南部剖面(金鎖關(guān)剖面、三水河剖面)砂巖中的重礦物則以無色石榴石為主(平均占的67%)其次為鋯石(平均13.7%),少量白鈦礦(平均占6.3%)與綠簾石(平均1%).盆地西南緣各剖面重礦物組合存在一定差異:策底坡剖面以黝簾石(平均40%)、無色石榴子石(平均26.2%)和白鈦礦(平均10.8%)為主;崆峒山剖面以鋯石(平均38%)、白鈦礦(平均29%)和無色石榴子石(平均18%)為主;汭水河剖面以無色石榴子石(51.5%)、白鈦礦(10.2%)和鋯石(3.9%)為主.西峰地區(qū)長8砂巖以無色石榴石為主(平均58.5%),其次為鋯石(平均21.1%),白鈦礦14.3%.其與盆地西南緣汭水河剖面、崆峒山剖面長8砂巖中的重礦物具有一致性,表明長8沉積物源主要來自盆地西南部.長6砂巖則以鋯石為主(平均占41.3%),其次是白鈦礦(平均占31.3%)和無色石榴石(平均占25.6%)以及少量電氣石(平均占2.0%),與長8段存在明顯差異(圖4),說明長6沉積期的物源與長8物源存在一定差異.這種差異最有可能是長6沉積期除來自與長8沉積期相同的物源外,還有其他方向物源的輸入.3.4砂巖骨架礦和重礦的水平分布規(guī)律3.4.1巖屑含量及變化西峰地區(qū)長8砂巖的骨架礦物在平面上的分布具有一定的規(guī)律性4(圖5(a)).西南部呈南西-北東向展布的砂體帶,其砂巖中長石與巖屑的含量由南西向北東方向逐漸降低,長石平均含量由西南緣汭水河剖面的40%降為西峰地區(qū)的32%和慶陽地區(qū)的31%;巖屑含量,由西南緣策底坡剖面的45%向東北方向至慶陽地區(qū)降為29%;砂巖中石英含量的變化則顯示出由西南向北東方向逐漸增加的趨勢(由策底坡剖面的24%過渡到慶陽地區(qū)的29%).此外,西北部石溝驛-環(huán)縣地區(qū)砂巖中的巖屑含量也較高.砂巖骨架礦物的這種規(guī)律性變化表明,西峰-合水地區(qū)長8沉積物源主要來自西南方向,西北方向也有少量物源.長6砂巖中骨架礦物的分布除在西峰地區(qū)表現(xiàn)出與長8砂巖具有相似的分布規(guī)律外,局部地區(qū)表現(xiàn)出一些差異:在西峰地區(qū)東北部的白豹-南梁地區(qū)、盆地東南部旬邑-長武-寧縣-合水地區(qū)砂巖中的巖屑含量較高并由東北部、東南部向慶陽-西峰地區(qū)表現(xiàn)為長石與巖屑的含量逐漸降低、石英含量逐漸增加的趨勢(圖5(b))暗示長6沉積期,西峰地區(qū)除西南方向的主要物源外還受到來自盆地東北方向和東南方向物源的影響.3.4.2石榴石含量分布規(guī)律長8段重礦物在西峰地區(qū)西南部的平?jīng)?崇信-涇川-肖金-鎮(zhèn)原地區(qū)和東南部寧縣-正寧-合水地區(qū)以高石榴石(平均61.9%)、低鋯石(平均19.8%)組合為特征,并分別自盆地西南部和東南部向西峰-慶陽地區(qū)表現(xiàn)為穩(wěn)定重礦物鋯石含量逐漸增加,相對不穩(wěn)定礦物石榴石含量逐漸減少的分布規(guī)律.西北部石溝驛-環(huán)縣地區(qū)砂巖中的石榴石含量較高(圖6(a)).顯示長8物源主要來自西南方向,其次來自東南方向和西北部.長6段石榴石含量高值區(qū)與長8沉積期相似,西南部涇川-肖金-鎮(zhèn)原地區(qū)仍為高石榴石含量(平均65%～70%)區(qū),并由該地帶沿北東方向至慶陽地區(qū)表現(xiàn)出石榴石含量逐漸降低(平均由65%降低到34%)、鋯石含量增加(平均由15%增加到36%)的趨勢;西部孟壩-太白梁地區(qū)、東北部玄馬-悅樂地區(qū)白鈦礦含量(平均為35%～41%)明顯較其他地帶(5%～25%)高.東部王家大莊、合水-固城、寧縣-正寧地區(qū)鋯石含量(平均49.1%～59.5%)明顯高于悅樂-慶陽地區(qū)(平均41.2%～50.0%)(圖6(b)).暗示長6沉積期,西峰地區(qū)除西南方向、西北與東南方向物源外,可能有來自盆地東北方向物源的輸入.4巖石的地球化學(xué)特征4.1沉積相與沉積相的關(guān)系沉積巖中的稀土元素(REE)以及Th,Sc,Cr,Co等微量元素難溶、相對穩(wěn)定,主要呈顆粒物質(zhì)搬運,并快速進(jìn)入細(xì)粒沉積物中,在沉積和變質(zhì)作用過程中具有較強的抗遷移性,后期的風(fēng)化作用、成巖作用和蝕變作用對其的影響效應(yīng)相對較弱,其稀土元素特征主要受控于物源區(qū)的巖石組成,可反映源巖的地質(zhì)特征.因此,沉積巖中的稀土元素特征在追蹤物源方面可以提供源區(qū)母巖組成的信息并能與沉積學(xué)示蹤源區(qū)研究結(jié)果進(jìn)行相互印證.4.1.1盆地中部—長8地層盆地周緣剖面與西峰地區(qū)長8地層顯示了相對一致的稀土特征,總體上稀土總量中等-較高,輕、重稀土分餾強,呈現(xiàn)銪中等～弱負(fù)異常的右傾稀土譜型(圖7(a)).其中,盆地東北部與東部剖面的4組長8樣品的稀土總量ΣREE=(179.30～262.04)×10-6,其(La/Yb)N=11.19～13.76;δEu=0.66～0.72;東南部剖面3組長8稀土總量ΣREE=(130.18～213.82)×10-6,(La/Yb)N=8.13～16.69,δEu=0.63～0.85;西峰地區(qū)9組長8段樣品的稀土元素總量4.1.2西峰地區(qū)6樣品稀土總量盆地周緣剖面與西峰-合水地區(qū)長6地層的稀土元素也呈現(xiàn)了與長8地層類似的輕重稀土分餾較強、銪中等-弱負(fù)異常的右傾模式(圖7(b)),但稀土元素總量變化范圍明顯較長8地層大.其中,盆地東南部與南部剖面10組長6樣品的稀土總量ΣREE=(56.64～197.97)×10-6,(La/Yb)N=8.86～15.04,δEu=0.65～1.05;盆地西南緣汭水河剖面2組長6樣品的稀土總量ΣREE=(106.89～152.29)×10-6,(La/Yb)N=13.47～13.89,δEu=0.69～0.85;西峰地區(qū)4組長6樣品的稀土總量ΣREE=(162.03～203.93)×10-6,(La/Yb)N=8.22～11.78,δEu=0.59～0.73.它們基本表現(xiàn)了較為一致的稀土特征.然而,盆地東北部與東部剖面10組長6樣品的稀土總量明顯高于其他地區(qū),且有較大的變化范圍,其ΣREE=(109.84～303.17)×10-6,(La/Yb)N=10.26～20.19;δEu=0.62～0.96,反映出源區(qū)除有與盆地東南部、南部以及西南部等源區(qū)相同物質(zhì)外,還具有高稀土總量源區(qū)物質(zhì)的供給.4.1.3盆地東北緣前寒武系結(jié)晶基底稀土元素特征10組盆地西南緣中元古代隴山群與葫蘆河群花崗片麻巖、二長花崗巖、斜長角閃巖的稀土元素特征表現(xiàn)為稀土總量中等～較高、稀土分配模式為輕、重稀土分餾強、銪中等～弱負(fù)異常的右傾譜型(圖7(c)),其稀土總量為ΣREE=(28.28～369.79)×10-6(平均101.54×10-6),(La/Yb)N=2.17～63.52(平均13.24),δEu=0.29～1.46(平均0.89).與盆地西南緣中元古代地層相比,盆地東北緣8組前寒武系結(jié)晶基底花崗片麻巖、二長花崗巖、閃長片麻巖、千枚巖、變余砂巖的稀土特征也表現(xiàn)為輕、重稀土分餾明顯的右傾譜型(圖7(d),但稀土元素總量變化很大,ΣREE=(82.5～676.57)×10-6(平均240.02×10-6),(La/Yb)N=6.36～41.60(平均18.02),δEu=0.29～1.09(平均0.68).輕、重稀土分餾及銪的負(fù)異常更明顯.因此,盆地周緣各剖面和西峰地區(qū)長8、長6段稀土元素基本都呈現(xiàn)了輕、重稀土分餾中等到強、銪負(fù)異常弱到中等的類似于大陸地殼的右傾稀土模式,說明源區(qū)主要與分異較好的陸殼物質(zhì)密切相關(guān).相比而言,西峰地區(qū)長8地層的稀土元素特征與盆地東南緣剖面長8地層以及西南緣中元古代隴山群與葫蘆河群表現(xiàn)出較強的一致性.表明長8沉積物源主要來自盆地西南緣結(jié)晶基底的中元古界及相關(guān)地層.與長8相比,盆地周緣各剖面和西峰地區(qū)長6稀土總量變化范圍較大,銪的負(fù)異常及輕、重稀土分餾略強,指示長6的源區(qū)較長8的源區(qū)復(fù)雜多樣.西峰地區(qū)長6稀土總量、(La/Yb)N比值和δEu值位于盆地西南緣剖面長6地層和西南緣中元古界地層的上述值范圍內(nèi),并與盆地東北部與東部剖面長6地層上述值相近.盆地東部區(qū)高稀土含量與盆地東北區(qū)高稀土組成相對應(yīng),指示了與盆地東北緣前寒武系結(jié)晶基底有較好的親緣關(guān)系.由此推測,長6沉積期的主體物質(zhì)源區(qū)來自于盆地西南緣源區(qū)結(jié)晶基底地層,盆地東北緣前寒武系結(jié)晶基底可能對長6地層也有貢獻(xiàn).4.2西峰地區(qū)與西部及其它區(qū)域沉積源區(qū)的差異研究表明,Nb/Ta,Th/U,La/Sm和Yb/Gd及Hf/Th等微量元素比值的差異是不同地區(qū)沉積作用等造成的.因此,這些比值不但可以反映各地區(qū)沉積作用的不同,還指示了沉積巖地球化學(xué)特征和各區(qū)域地球化學(xué)的習(xí)性,并在一定程度上反映了源區(qū)母巖組成的不同,5是沉積物源區(qū)的良好指示標(biāo)志.長6與長8地層的Nb-Ta,Th-U,La-Sm,Gd-YbTh-Hf等元素比值圖顯示,西峰地區(qū)長8樣品與西南緣汭水河剖面同層位樣品的投影區(qū)域一致,并顯示出與盆地西南緣中元古界葫蘆河群和隴山群有較好的親緣性(圖8).西峰地區(qū)部分長6樣品的投影點與西峰地區(qū)和汭水河剖面長8樣品的投影區(qū)域重合,但部分樣品的投影區(qū)與盆地東北部露頭剖面的長8、長6樣品及盆地東北緣前寒武系結(jié)晶基底巖石的投影區(qū)大致相當(dāng)(圖8).表明長8沉積期,西峰地區(qū)與汭水河剖面具有相同的物源,主要來自盆地西南緣中元古界葫蘆河群和隴山群及相關(guān)地層;長6沉積期,除來自與長8沉積期相同的西南方向物源區(qū)外,還有盆地東北緣前寒武系結(jié)晶基底巖石的輸入.5源區(qū)木巖的性質(zhì)和構(gòu)造背景的討論5.1物源區(qū)分布特征Gd,Yb在沉積過程中受地質(zhì)作用的干擾較小,一經(jīng)封閉到沉積地層中,其含量就很難改變,因而可用它們判別母巖的性質(zhì).由于地球演化初期巖石中的Gd含量一般較高,隨時間演變和元素的分餾作用,地層中Gd的含量趨于降低,Gd/Yb比值也隨地層時代的變新而逐漸變小.通常,太古代地層的Gd/Yb值多大于2.0;而后太古代地層則小于2.0.盆地西南緣各剖面和西峰地區(qū)長8樣品的w(Gd/Yb)值大于2.0的比例十分接近,分別為40%和40.9%.西峰地區(qū)長8地層w(Gd/Yb)值大于2的樣品主要分布在西南部與西部的鎮(zhèn)原-西峰地區(qū)和太白梁-孟壩地區(qū).盆地東北部與東部剖面長8地層w(Gd/Yb)值大于2.0的比例(28.5%)與西峰地區(qū)差異較大.表明西峰地區(qū)長8沉積期的物源主要來自盆地西南部,源區(qū)母巖中太古代地層所占比例較高.西峰地區(qū)與盆地西南緣剖面長6樣品w(Gd/Yb)值大于2的樣品(分別占14.3%和12.5%)明顯低于長8地層(分別占為40.9%和40.0%).表明長6沉積期,西南方向物源區(qū)母巖中有較多后太古代物質(zhì)的加入或者是原母巖區(qū)太古代地層提供的比例有所減少.相比而言,西峰地區(qū)長6樣品w(Gd/Yb)值大于2的比例(14.3%)略高于盆地西南緣剖面(12.5%),而且w(Gd/Yb)值小于2的樣品主要分布于西峰地區(qū)東北部與東部(悅樂-玄馬-王家大莊地區(qū)、固城-合水-寧縣地區(qū));盆地東北部與東部各剖面長6地層w(Gd/Yb)值大于2的樣品為29.3%.由此推測,長6沉積期,西峰地區(qū)的東北部與東部在一定程度上受到了來自盆地東北部和東部源區(qū)母巖中較多后太古代地層的影響.5.2巖石學(xué)和物源組成沉積盆地與物源區(qū)的分布格局在很大程度上受大地構(gòu)造的控制.因此,沉積盆地內(nèi)沉積物碎屑組分及其結(jié)構(gòu)特征與物源區(qū)的大地構(gòu)造性質(zhì)有著密切的聯(lián)系.根據(jù)研究區(qū)長6、長8砂巖碎屑礦物定量統(tǒng)計結(jié)果,利用Dickinson的陸相碎屑砂巖Qm-F-Lt三角判別模式圖對物源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境判別分析結(jié)果表明,研究區(qū)大部分長8砂巖落在基底隆起陸塊源區(qū)和過渡型大陸區(qū),少數(shù)點落在混合物源區(qū)(圖9(a)).而長6樣品均位于基底隆起陸塊源區(qū)和過渡型大陸區(qū)(圖9(b)).表明長6與長8沉積物源主要來自大陸地塊的穩(wěn)定地盾和地臺或隆起陸塊區(qū).砂巖主要為相對貧巖屑的石英長石砂巖,盡管位于基底之上蓋層中的巖石通過再旋回作用可以提供部分富巖屑成分與長6物源相比,長8沉積物源區(qū)巖性相對較復(fù)雜除主要來自穩(wěn)定大陸地塊物源外,部分物源來自再旋回造山帶的沉積巖、火山巖和變質(zhì)巖,這些巖石通過褶皺和逆沖帶的造山隆起而出露于地表.從圖9(a)可以看出,西峰地區(qū)與盆地西南緣和東南緣剖面部分長8砂巖樣品位于混合區(qū)和切割弧區(qū)(即再旋回造山區(qū)),表明長8沉積期,西南物源與東南物源中除了主要來自大陸地塊的巖石外,部分沉積物源來自與逆沖褶皺造山隆起帶密切相關(guān)的再旋回造山帶巖石.5.3源區(qū)母巖性質(zhì)研究5.3.1盆地西南緣巖相古地理三疊紀(jì)以來鄂爾多斯盆地西部緊鄰祁連山—北秦嶺的結(jié)合部位.晚三疊世鄂爾多斯盆地西南部的沉降和沉積過程與盆地西南緣造山帶的快速抬升和東祁連向北東方向的推擠及其強烈褶皺逆沖作用具有密切的成因聯(lián)系.由于盆地西南緣大幅度上升,導(dǎo)致地形增高,逆沖和推覆作用致使老地層較先被剝蝕,形成與物源區(qū)層序相反的倒序型地層或不同時代地層相互混和在一起的混和型地層.這與西峰地區(qū)長8、長6地層的w(Gd/Yb)值顯示的源區(qū)母巖即有太古界,又有后太古代地層的特征吻合.盆地西南緣策底坡礫巖剖面中礫石以變基性火山巖(50%)、硅質(zhì)巖和花崗巖(25%)為主,少量石英巖、片巖和千枚巖等變質(zhì)巖(14%)和灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r等碳酸鹽巖(10%),基本與東祁連逆沖褶皺帶及盆地西南緣古陸中的隴山群、李子園群和葫蘆河群變碎屑巖、變基性火山巖地層及碳酸鹽建造的巖性相吻合.由于盆地西南緣褶皺與逆沖帶的造山抬升,使東祁連—北秦嶺結(jié)合部位及盆地西南緣古陸中的隴山群、李子園群和葫蘆河群及其以上地層出露并遭受剝蝕,成為鄂爾多斯盆地西南部地區(qū)延長組沉積期的豐富物源.相比而言,長6地層中含較多后太古代地層,說明長6沉積期鄂爾多斯盆地西緣抬升加劇,地層剝蝕更強烈,導(dǎo)致大量較新的后太古代地層加入源區(qū),從而使長6地層中后太古代地層的比例升高.由此推測,長8與長6沉積期間,盆地西南方向的物源主要來自于東祁連—北秦嶺結(jié)合部位及盆地西南緣古陸中的隴山群、李子園群和葫蘆河群及其上覆地層.該結(jié)論與源區(qū)特征與構(gòu)造背景分析得出的結(jié)果一致,即盆地西南部長6與長8沉積物源主要來自盆地西南緣大陸地塊物源區(qū)和再旋回造山帶物源區(qū).5.3.2震旦紀(jì)-奧陶紀(jì)構(gòu)造巖相古地理由于揚子地塊自中三疊世以來向華北地塊對接俯沖,并于晚三疊世與華北陸塊碰撞、拼合,致使秦嶺海槽最終碰撞造山隆升,使華北地塊南緣太古代的太華群、中元古代的熊耳群、高山河群和洛南群以及震旦紀(jì)-早古生代淺海相碳酸鹽巖及碎屑巖地層成為剝蝕區(qū).盆地西南緣崆峒山礫巖中的礫石以白云巖和泥灰?guī)r等碳酸鹽巖(占礫石總量的58.3%)、硅質(zhì)巖、石英巖和燧石(28%)為主,少量泥質(zhì)粉砂巖、砂巖(13.7%),其成分與華北地塊南緣的震旦系—奧陶系灰?guī)r和白云巖、二疊系—三疊系碎屑巖和東祁連逆