Xian Shiyou University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 学号：200711010313 姓名：洪 文 璞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”。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 X 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）表1鄆尔多斯盆地下白垩统主要岩石地层单位表Table 1 The main lithoslratigrapltical unit of lower Cretaceous, Or dos Basin含水昇组岩层段厚度伽岩石类珮沉釈相二级沉积旋冋一级沉积握冋冷川组USiO杂色砂泥岩残就湖精7%厂段0-180中蜩砂岩城成沙潼6J0-35河流相5环河华池组2上段200-500粉细砂岩与泥岩河湖三角洲相4100460粉细砂岩与佩岩河期二角洲相3I洛河细1110-43(1中细破岩凤成抄漠2卜殿046砾转U廉食砂砥岩冲积扇相11.1 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。图1鄂尔;多斯盆驰粘河组沉积相分布图Hig. 1 Distributing figure of sedimentary facrew ofI-.iiuhe fijnnatiDiij Ordos Basin1.2 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。磐況洞组边界济河细分布択线 环河詛仃布界线: ?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。甘泉平;京覧 /旬型/淳1永济I _口 I I H堆 岀 ff a 尊僵堆宝鸡口西妥HhOQ1W0H500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