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鄂尔多斯盆地地质概况
2020-01-16 · 技术研发知识服务融合发展。
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鄂尔多斯地区位于华北地台的西部,西临贺兰山西麓,东至吕梁山,北起阴山,南到秦岭,包括甘肃的东部、陕西的中部和北部、宁夏的大部、内蒙古的西南部以及山西的西部,面积约32×104km2。
鄂尔多斯地区在中国大地构造图上称谓“鄂尔多斯中坳陷区”。该区大地构造位置是北连内蒙地轴,南接秦岭地轴,西邻阿拉善隆起,东毗山西中隆起区,呈矩形轮廓(王鸿祯等,1985)。
一、鄂尔多斯盆地基底构造
1.基底构造的地球物理解释
自20世纪50年代以来,对鄂尔多斯盆地曾投入大量地球物理勘探工作,积累了丰富的地球物理资料。从区域重力异常图中可以看出,在盆地北部、东部和南部,区域重力场较高,而在西部偏南地区最低。从地磁场总强度的分布来看,鄂尔多斯地区地磁场总强度的分布也是由北向南、由东向西逐渐减小。地层岩性物探测试表明,凡是密度值高的老地层或出露地表或埋藏较浅的地区,都将产生重力高异常,相反,老地层埋藏深大的地方,将出现重力低异常;盆地内结晶基底为磁性基底,与上覆沉积层之间有明显的磁性界面,是区内出现正异常或异常带的主要原因之一(魏文博,1993)。
2.鄂尔多斯盆地结晶基底的构造格架
根据对鄂尔多斯盆地重、磁场的分析,可推断盆地结晶基底构造总貌为东高西低、北高南低、中部相对隆起,具体可划分出4个构造单元,有的构造单元还可进一步作坳陷和隆起的次一级构造单元的划分(图9-1)。
4个构造单元是:
1)北部隆起区,位于伊金霍洛旗弧形断裂以北,为一西倾鼻状隆起。
2)东部褶皱区,东以离石大断裂为界,西以神木—志丹—正宁一线为界,南至耀县-韩城大断裂。区内隆凹相间呈北东向雁行排列,隆起和坳陷均有翼部陡窄、轴部宽缓的特点。自北向南次一级构造单元为府谷-安塞坳陷、延安-直罗隆起、石楼-彬县坳陷、运城-渭南隆起。
图9-1 鄂尔多斯盆地结晶基底构造图
Ι—北部隆起区;Ⅱ—西部坳陷区;Ⅲ—中部隆起区;Ⅳ—东部褶皱区
A—府谷-安塞坳陷;B—延安-直罗隆起;C—石楼-彬县坳陷;D—运城-渭南隆起
3)中部隆起区,东临东部褶皱区,西连鄂托克旗—环县—庆阳一带,边界为折线状。北界为伊金霍洛大断裂,轴向近南北,顶部开阔平缓。
4)西部坳陷区,东邻中部隆起区,西界为铁盖苏木-白杨城大断裂,为一近南北向深坳陷,坳陷深度自北向南增大,最深达9400m。坳陷内有多个次级坳陷分布。
鄂尔多斯盆地的这种基底构造格局对盖层的沉积一直起着控制作用。
二、鄂尔多斯盆地早奥陶世马家沟期古构造特征
早奥陶世马家沟期继承了晚寒武世的构造轮廓,即南北隆(伊盟古陆、庆阳古陆)、中间凹(米脂凹陷、盐池凹陷)(冯增昭等,1990)。
米脂凹陷北靠乌审旗隆起,西邻安边鞍部,南接庆阳隆起,东连岢岚-离石隆起。该凹陷属继承性凹陷,它是在结晶基底形成之后,在坡上继承了基底北东向地背斜、地向斜的隆凹背景上发展起来的凹陷。在早奥陶世马家沟期蒸发岩沉积时,离石断裂继承性活动,致使凹陷靠近离石断裂一侧变得更深了,加之凹陷南、北部均有古隆起包围,使得凹陷封闭状态变好,利于成盐。尤其值得注意的是,凹陷通过西边的安边鞍部以水道与银川海相通,保证有海水的补给,利于成盐成钾。
三、奥陶系概述
这里重点叙述米脂凹陷即陕北盐盆的奥陶系,也谈及盆外乃至华北地区的一些资料。
地层由底到顶叙述如下。
下伏地层:上寒武统凤山组,其岩性为泥质白云岩夹薄层“竹叶状”砾屑灰岩和灰绿色、黄灰色白云质泥岩。
主要出露下奥陶统。
1.冶里组(O1y)
由于怀远运动的影响,在盆地内部亮甲山组或冶里组于局部地区被剥蚀,厚度不一,仅零星出露于盐盆东侧的内蒙古清水河至山西柳林、河津一带。主要岩性为浅灰黄色薄—中厚层白云岩、泥质白云岩夹少量薄层竹叶状砾屑白云岩。该层段在盐盆西南部陕15井处缺失。盆内厚0~31m。华北地台东部以京西丁家滩为最厚(150m),中条山区最薄,仅20m。
2.亮甲山组(O1l)
分布范围与冶里组相近。在盐盆内部仅鄂1井、鄂4井、鄂5井及榆9井钻穿本层,而陕15井则缺失。厚0~39m。华北地台上的分布特点是北部厚、南部薄,河北北部最厚达190m,吕梁山南段厚约60m。
亮甲山组岩性为浅灰、灰白色厚层白云岩,以含燧石条带和团块为特征。
3.马家沟组(O1m)
马家沟组在华北地台分布极广且能对比。盐盆内钻穿马家沟组的井有榆9井、陕15井、鄂4井、鄂5井、鄂1井、鄂6井及中参1井。马家沟组底部为怀远运动侵蚀面,与下伏地层为假整合。根据岩性和物探资料,将马家沟组自下而上分为6段,即马一段至马六段。其中,马一段分为两个亚段(
(1)马一段(O1m1)
1)马一段一亚段(
2)马一段二亚段(
本组地层厚度变化很大,从数米至数十米,榆9井揭示的厚度为105.5m。
测井曲线特征:
(2)马二段(O1m2)
深灰色中厚层状泥、粉晶石灰岩,夹两层厚度不大的薄层泥质白云岩和白云质硬石膏岩。这在野外露头上非常清晰。地质工作者俗称其为“三厚夹二薄”,又称“三白夹二黑”。从沉积韵律角度来看,“三白”顶部的“一白”实为淡化段,应归于马三段。下部的一“白”一“黑”恰划分为两个亚段,即马二段一亚段和马二段二亚段。中厚层灰岩中生物碎屑、藻迹、虫迹发育,而相当该层的层位在盐盆内(榆9井、陕15井揭示)则以泥质白云岩和泥灰岩为主且中上部夹有石盐岩和硬石膏岩,厚度为48~99.9m。盐盆东部厚度渐增,河北北部、辽宁、山东等地,厚度多在150m以上。
测井曲线特征:石灰岩或白云岩段为低声速,硬石膏岩段为高声速。整个岩组显示为锯齿状中伽马。
(3)马三段(O1m3)
该组不论岩性还是厚度在华北地台赋存状态都不同。在陕北盐盆厚度为68~182m,岩性为石盐岩、泥云岩和硬石膏岩,为主要含盐段;在山西吕梁、临汾一带为灰色、浅黄色泥粉晶白云岩和硬石膏岩;在河北中部厚度为80~100m。该组出露于地表处都可见盐溶角砾岩。
测井曲线特征:高声速、锯齿状中、高伽马。
(4)马四段(O1m4)
该段岩性厚度在大范围内较稳定,可作为区域性地层划分标志。岩性为灰色、深灰色厚层状粉晶、泥晶灰岩,虫迹、藻迹(生物扰动构造)发育,含多种生物,尤以头足类化石丰富为特点。中部夹纹层状粉晶白云岩和燧石条带,局部可见“云斑”、“豹斑”灰岩。在陕北盐盆中,该段中部夹有硬石膏薄层和石盐团块。该段厚度不一,盐盆内厚62~173m,盐盆外一般厚80~110m,东部增厚为100~250m。
测井曲线特征:低声速、低伽马。
(5)马五段(O1m5)
为主要的含盐段,其间夹特征的3套白云岩和泥质白云岩。根据岩性组合特征,可分为10个亚段。自下而上为:
1)马五段十亚段(
2)马五段九亚段(
3)马五段八亚段(
4)马五段七亚段(
5)马五段六亚段(O
6)马五段五亚段(
7)马五段四亚段(
8)马五段三亚段(
9)马五段二亚段(
10)马五段一亚段(
(6)马六段(O1m6)
浅灰色—深灰色厚层状泥—粉晶灰岩,部分地区藻迹、虫迹发育,局部白云石化。本段在北纬38°以北地区均遭剥蚀,仅在华北中部保存。其中,太行山南段残留厚度最大,为80~120m。盐盆内仅在榆11井、延深1井和陕15井有残存,厚度最大为19m。
上覆地层为中石炭统本溪组,岩性为灰黑色炭质泥岩夹煤层。