鄂尔多斯盆地东南部本溪组—下石盒子组泥岩元素地球化学特征

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.02.03

现代地质 ›› 2018, Vol. 32 ›› Issue (02): 240-250.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.02.03

鄂尔多斯盆地东南部本溪组—下石盒子组泥岩元素地球化学特征

陈晶¹^,²^,³(), 黄文辉¹^,²^,³(), 何明倩¹^,²^,³

1.中国地质大学(北京) 能源学院, 北京 100083
2.中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室, 北京 100083
3.中国地质大学(北京) 非常规天然气地质评价及开发工程北京市重点实验室, 北京 100083

收稿日期:2017-07-04 修回日期:2017-12-31 出版日期:2018-04-10 发布日期:2018-05-07
通讯作者: 黄文辉,男,教授,博士生导师,1961年出生,沉积学专业,主要从事储层地质及环境地球化学研究。Email: huangwh@cugb.edu.cn。
作者简介:陈晶,女,博士研究生,1988年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事油气沉积与储层研究。Email: chenjing11188@126.com。
基金资助:
国家“973”计划项目(2014CB38901);国家自然科学基金项目(41472136)

Elemental Geochemistry Characteristics of Mudstones from Benxi Formation to Lower Shihezi Formation in Southeastern Ordos Basin

CHEN Jing¹^,²^,³(), HUANG Wenhui¹^,²^,³(), HE Mingqian¹^,²^,³

1. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2. Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation,Mechanism of Ministry of Education,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
3. Beijing Key Laboratory for Unconventional Natural Gas Geology Evaluation and Development Engineering, China University of Geosciences, Beijing 100083,China

Received:2017-07-04 Revised:2017-12-31 Online:2018-04-10 Published:2018-05-07

摘要/Abstract

摘要：

以鄂尔多斯东南部取心资料为基础,对不同层位泥岩的微量元素及稀土元素等测试结果进行分析,研究了本溪组至下石盒子组的沉积环境演化规律及物源特征。岩性资料分析结果表明,本溪组至下石盒子组,泥岩颜色由深及浅,表明沉积环境的还原性由强至弱;对环境敏感的微量元素(V、Ni、Sr和Cu等)及Ce_anom值分析结果表明,本溪组至下石盒子组沉积环境总体属于弱还原-还原环境且还原性有逐渐减弱的趋势;气候总体为温暖湿润环境,自下而上,气候的温湿性变弱;本溪组为海相咸水沉积,山西组及下石盒子组以陆相淡水沉积为主;本溪组水体较浅,山西组水体较深,下石盒子组水体较山西组浅。δEu、(La/Yb)_N及Gd/Yb等稀土元素指标分析表明,研究区沉积母岩以上地壳岩石为主,存在南北两个物源,北部物源为盆地北部阿拉善—阴山古陆造山带,南部物源为北秦岭造山带;受南北物源控制,研究区南部近源沉积的Al₂O₃/CaO值普遍高于北部的远源搬运沉积。

关键词: 鄂尔多斯盆地, 泥岩, 微量元素, 沉积环境, 物源

Abstract:

Based on the coring samples of mudstones in the southeastern Ordos Basin, this article focuses on the analysis of trace elements and rare earth elements in different horizons and studies the evolution of sedimentary environment and provenance from Benxi Formation to Lower Shihezi Formation. Core data show that from Benxi Formation to Lower Shihezi Formation the color of mudstones varies from deep to shallow and the reducibility of sedimentary environment changes from strong to weak. According to the analysis of environmental sensitive trace elements (such as V, Ni, Sr, Cu, etc.) and Ce_anom, from the Benxi Formation to the Lower Shihezi Formation, the sedimentary environment is generally the weak reducing-reducing environment, and the reducibility tends to decrease gradually; the climate is generally warm and humid with the wettability of climate gradually decreasing from bottom to top. The Benxi Formation is marine saline deposits, and the Shanxi Formation and Lower Shihezi Formation are dominated by continental fresh water deposits. The depth of water is shallow in Benxi Formation, more deeper in Shanxi Formation, which is more deeper than in Lower Shihezi Formation. The REE indexes analyses, such as δEu,(La/Yb)_N, Gd/Yb and so on, show that the sediments in the study area are mainly from upper crust rocks and there are two sources respectively from south and north. The northern provenance is from Alanshan-Yinshan ancient continent in the northern basin and the southern provenance is from the northern Qinling orogenic belt. Under the control of the south and north sedimentary origins, the value of Al₂O₃/CaO of the proximal sediments in the southern area is generally higher than that of the far-source sediment in the northern area.

Key words: Ordos Basin, mudstone, trace element, sedimentary environment, provenance

中图分类号:

陈晶, 黄文辉, 何明倩. 鄂尔多斯盆地东南部本溪组—下石盒子组泥岩元素地球化学特征[J]. 现代地质, 2018, 32(02): 240-250.

CHEN Jing, HUANG Wenhui, HE Mingqian. Elemental Geochemistry Characteristics of Mudstones from Benxi Formation to Lower Shihezi Formation in Southeastern Ordos Basin[J]. Geoscience, 2018, 32(02): 240-250.

图/表 9

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样品编号	层位		段		深度/m		岩性		主量元素/%													微量元素/(μg/g)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		CaO		Al₂O₃			K₂O				MgO				V			Ni				Cu			Sr			Ba			Rb
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		0.26		25.76			2.12				0.49				74.168			24.326				38.366			151.761			434.869			80.010
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		0.28		22.01			3.60				1.12				157.766			36.226				2.948			185.398			686.767			155.142
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		1.02		20.03			2.68				1.49				136.177			26.543				30.321			212.566			524.494			95.860
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		0.37		21.82			4.19				1.38				132.322			29.286				35.375			190.500			558.975			134.597
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		0.15		23.71			2.86				0.86				139.289			27.903				15.341			156.091			338.598			93.360
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		0.37		20.66			3.37				1.38				112.294			29.919				34.765			158.907			503.832			128.308
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		0.26		23.40			4.45				1.15				133.349			32.518				30.136			211.558			708.135			172.779
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		0.28		22.16			3.90				1.24				124.769			28.050				32.215			178.295			573.081			148.350
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		0.08		16.70			1.07				0.39				229.833			101.407				38.157			63.067			235.314			59.458
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		0.11		22.22			2.44				0.61				149.758			29.165				28.501			59.697			250.660			105.167
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.43		17.87			2.23				0.86				110.817			15.373				59.541			51.460			241.671			108.640
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		12.68		29.74			1.18				0.59				137.766			16.861				4.689			233.610			116.097			37.355
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		微量元素/(μg/g)										稀土元素/(μg/g)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		Zr		Th			U					La		Ce				Pr				Nd			Sm			Eu			Gd
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		213.664		23.712			3.058				15.211				30.763			3.668				15.030			3.099			0.716			2.730
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		184.854		10.792			2.312				28.293				50.461			5.127				15.708			2.470			0.636			2.724
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		290.922		10.977			2.344				47.106				89.080			11.264				39.925			7.566			2.069			6.282
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		342.491		16.889			3.868				62.511				113.173			14.443				50.278			9.269			2.518			7.645
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		420.568		18.337			3.866				60.849				120.786			14.333				50.421			7.773			1.220			4.681
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		213.603		13.569			3.125				45.424				96.248			12.536				54.332			12.107			2.230			8.434
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		287.464		22.125			5.027				85.973				182.424			20.869				78.005			13.386			2.585			9.740
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		218.799		16.096			3.551				58.735				114.202			15.372				64.784			14.744			2.632			10.668
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		189.258		15.531			14.349				36.132				67.467			7.608				27.784			5.160			1.015			4.127
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		328.220		30.861			5.580				57.103				106.461			12.457				41.812			6.731			0.907			6.235
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		287.237		17.765			3.158				32.106				60.377			6.310				20.705			3.095			0.556			2.700
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		382.919		27.754			7.679				76.098				170.996			17.959				61.001			7.751			1.320			5.298
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		稀土元素/(μg/g)																						w(V)/ w(Ni+V)			w(Th)/ w(U)			w(CaO)/ w(MgO)+ w(Al₂O₃)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		Tb			Dy				Ho			Er				Tm			Yb		Lu			w(V)/ w(Ni+V)			w(Th)/ w(U)			w(CaO)/ w(MgO)+ w(Al₂O₃)
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		0.471			2.754				0.564			1.597				0.230			1.598		0.235			0.75			7.75			0.010
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		0.517			3.361				0.787			2.349				0.381			2.409		0.359			0.81			4.67			0.012
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		0.907			4.871				1.001			2.958				0.423			2.752		0.427			0.84			4.68			0.047
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		1.056			5.592				1.159			3.517				0.491			3.391		0.463			0.82			4.37			0.016
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		0.769			4.564				0.996			3.372				0.546			3.730		0.564			0.83			4.74			0.006
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		1.247			6.413				1.283			3.468				0.450			3.273		0.469			0.79			4.34			0.017
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		1.332			6.944				1.406			4.183				0.616			4.116		0.593			0.80			4.40			0.010
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		1.417			7.393				1.484			4.173				0.550			3.729		0.520			0.82			4.53			0.012
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		0.691			3.948				0.842			2.632				0.393			2.493		0.380			0.69			1.08			0.004
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		1.196			7.195				1.543			4.682				0.694			4.656		0.680			0.84			5.53			0.005
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.516			3.130				0.690			2.266				0.354			2.520		0.377			0.88			5.63			0.023
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		0.850			4.733				1.135			3.581				0.550			3.857		0.567			0.89			3.61			0.418
样品编号		层位		段		深度/m		岩性		w(Sr)/ w(Cu)			w(Sr)/ w(Ba)		f		δEu			Ce_anom (页岩)				∑REE			∑LREE/ ∑HREE			(La/ Yb)_N			(Gd/ Yb)_N			(La/ Sm)_N			Al₂O₃/ CaO
Y7-1		下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		3.96			0.35		4.56		0.75			-0.046				78.67			6.73			0.92			1.02			0.87			100.90
Y6-1				盒7		2 159.3		泥岩		62.90			0.27		5.13		0.75			-0.034				115.58			7.97			1.14			0.67			2.04			77.68
Y6-2				盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		7.01			0.41		2.46		0.92			-0.055				216.63			10.04			1.66			1.36			1.11			19.64
Y6-3				盒8		2 201.0		泥岩		5.39			0.34		2.05		0.91			-0.067				275.51			10.82			1.79			1.34			1.20			58.91
Y7-2				盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		10.17			0.46		1.84		0.62			-0.031				274.60			13.29			1.58			0.75			1.39			163.17
Y6-4		山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		4.57			0.32		3.69		0.67			-0.055				247.91			8.90			1.34			1.54			0.67			56.32
Y6-5				山2		2 273.2		粉砂质泥岩		7.02			0.30		3.16		0.69			-0.014				412.17			13.25			2.02			1.41			1.14			91.38
Y6-6				山2		2 276.2		泥岩		5.53			0.31		3.85		0.64			-0.079				300.40			9.04			1.53			1.71			0.71			78.97
Y7-3				山3		2 323.5		炭质泥岩		1.65			0.27		4.89		0.67			-0.049				160.67			9.36			1.40			0.99			1.25			220.13
Y7-4		本溪组		本2		2 348.2		泥岩		2.09			0.24		2.92		0.43			-0.043				252.35			8.39			1.19			0.80			1.51			195.56
Y7-5				本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.86			0.21		3.04		0.59			-0.026				135.70			9.81			1.23			0.64			1.85			41.34
Y6-7				本2		2 389.7		粉砂质泥岩		49.83			2.01		2.45		0.63			0.027				355.69			16.29			1.91			0.82			1.75			2.34

样品编号	层位		段		深度/m		岩性		主量元素/%													微量元素/(μg/g)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		CaO		Al₂O₃			K₂O				MgO				V			Ni				Cu			Sr			Ba			Rb
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		0.26		25.76			2.12				0.49				74.168			24.326				38.366			151.761			434.869			80.010
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		0.28		22.01			3.60				1.12				157.766			36.226				2.948			185.398			686.767			155.142
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		1.02		20.03			2.68				1.49				136.177			26.543				30.321			212.566			524.494			95.860
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		0.37		21.82			4.19				1.38				132.322			29.286				35.375			190.500			558.975			134.597
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		0.15		23.71			2.86				0.86				139.289			27.903				15.341			156.091			338.598			93.360
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		0.37		20.66			3.37				1.38				112.294			29.919				34.765			158.907			503.832			128.308
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		0.26		23.40			4.45				1.15				133.349			32.518				30.136			211.558			708.135			172.779
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		0.28		22.16			3.90				1.24				124.769			28.050				32.215			178.295			573.081			148.350
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		0.08		16.70			1.07				0.39				229.833			101.407				38.157			63.067			235.314			59.458
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		0.11		22.22			2.44				0.61				149.758			29.165				28.501			59.697			250.660			105.167
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.43		17.87			2.23				0.86				110.817			15.373				59.541			51.460			241.671			108.640
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		12.68		29.74			1.18				0.59				137.766			16.861				4.689			233.610			116.097			37.355
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		微量元素/(μg/g)										稀土元素/(μg/g)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		Zr		Th			U					La		Ce				Pr				Nd			Sm			Eu			Gd
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		213.664		23.712			3.058				15.211				30.763			3.668				15.030			3.099			0.716			2.730
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		184.854		10.792			2.312				28.293				50.461			5.127				15.708			2.470			0.636			2.724
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		290.922		10.977			2.344				47.106				89.080			11.264				39.925			7.566			2.069			6.282
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		342.491		16.889			3.868				62.511				113.173			14.443				50.278			9.269			2.518			7.645
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		420.568		18.337			3.866				60.849				120.786			14.333				50.421			7.773			1.220			4.681
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		213.603		13.569			3.125				45.424				96.248			12.536				54.332			12.107			2.230			8.434
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		287.464		22.125			5.027				85.973				182.424			20.869				78.005			13.386			2.585			9.740
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		218.799		16.096			3.551				58.735				114.202			15.372				64.784			14.744			2.632			10.668
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		189.258		15.531			14.349				36.132				67.467			7.608				27.784			5.160			1.015			4.127
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		328.220		30.861			5.580				57.103				106.461			12.457				41.812			6.731			0.907			6.235
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		287.237		17.765			3.158				32.106				60.377			6.310				20.705			3.095			0.556			2.700
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		382.919		27.754			7.679				76.098				170.996			17.959				61.001			7.751			1.320			5.298
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		稀土元素/(μg/g)																						w(V)/ w(Ni+V)			w(Th)/ w(U)			w(CaO)/ w(MgO)+ w(Al₂O₃)
样品编号	层位		段		深度/m		岩性		Tb			Dy				Ho			Er				Tm			Yb		Lu			w(V)/ w(Ni+V)			w(Th)/ w(U)			w(CaO)/ w(MgO)+ w(Al₂O₃)
Y7-1	下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		0.471			2.754				0.564			1.597				0.230			1.598		0.235			0.75			7.75			0.010
Y6-1			盒7		2 159.3		泥岩		0.517			3.361				0.787			2.349				0.381			2.409		0.359			0.81			4.67			0.012
Y6-2			盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		0.907			4.871				1.001			2.958				0.423			2.752		0.427			0.84			4.68			0.047
Y6-3			盒8		2 201.0		泥岩		1.056			5.592				1.159			3.517				0.491			3.391		0.463			0.82			4.37			0.016
Y7-2			盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		0.769			4.564				0.996			3.372				0.546			3.730		0.564			0.83			4.74			0.006
Y6-4	山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		1.247			6.413				1.283			3.468				0.450			3.273		0.469			0.79			4.34			0.017
Y6-5			山2		2 273.2		粉砂质泥岩		1.332			6.944				1.406			4.183				0.616			4.116		0.593			0.80			4.40			0.010
Y6-6			山2		2 276.2		泥岩		1.417			7.393				1.484			4.173				0.550			3.729		0.520			0.82			4.53			0.012
Y7-3			山3		2 323.5		炭质泥岩		0.691			3.948				0.842			2.632				0.393			2.493		0.380			0.69			1.08			0.004
Y7-4	本溪组		本2		2 348.2		泥岩		1.196			7.195				1.543			4.682				0.694			4.656		0.680			0.84			5.53			0.005
Y7-5			本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.516			3.130				0.690			2.266				0.354			2.520		0.377			0.88			5.63			0.023
Y6-7			本2		2 389.7		粉砂质泥岩		0.850			4.733				1.135			3.581				0.550			3.857		0.567			0.89			3.61			0.418
样品编号		层位		段		深度/m		岩性		w(Sr)/ w(Cu)			w(Sr)/ w(Ba)		f		δEu			Ce_anom (页岩)				∑REE			∑LREE/ ∑HREE			(La/ Yb)_N			(Gd/ Yb)_N			(La/ Sm)_N			Al₂O₃/ CaO
Y7-1		下石盒子组		盒6		2 148.0		泥岩		3.96			0.35		4.56		0.75			-0.046				78.67			6.73			0.92			1.02			0.87			100.90
Y6-1				盒7		2 159.3		泥岩		62.90			0.27		5.13		0.75			-0.034				115.58			7.97			1.14			0.67			2.04			77.68
Y6-2				盒8		2 177.4		粉砂质泥岩		7.01			0.41		2.46		0.92			-0.055				216.63			10.04			1.66			1.36			1.11			19.64
Y6-3				盒8		2 201.0		泥岩		5.39			0.34		2.05		0.91			-0.067				275.51			10.82			1.79			1.34			1.20			58.91
Y7-2				盒8		2 227.7		粉砂质泥岩		10.17			0.46		1.84		0.62			-0.031				274.60			13.29			1.58			0.75			1.39			163.17
Y6-4		山西组		山1		2 236.5		砂质泥岩		4.57			0.32		3.69		0.67			-0.055				247.91			8.90			1.34			1.54			0.67			56.32
Y6-5				山2		2 273.2		粉砂质泥岩		7.02			0.30		3.16		0.69			-0.014				412.17			13.25			2.02			1.41			1.14			91.38
Y6-6				山2		2 276.2		泥岩		5.53			0.31		3.85		0.64			-0.079				300.40			9.04			1.53			1.71			0.71			78.97
Y7-3				山3		2 323.5		炭质泥岩		1.65			0.27		4.89		0.67			-0.049				160.67			9.36			1.40			0.99			1.25			220.13
Y7-4		本溪组		本2		2 348.2		泥岩		2.09			0.24		2.92		0.43			-0.043				252.35			8.39			1.19			0.80			1.51			195.56
Y7-5				本2		2 355.7		粉砂质泥岩		0.86			0.21		3.04		0.59			-0.026				135.70			9.81			1.23			0.64			1.85			41.34
Y6-7				本2		2 389.7		粉砂质泥岩		49.83			2.01		2.45		0.63			0.027				355.69			16.29			1.91			0.82			1.75			2.34

鄂尔多斯盆地东南部本溪组—下石盒子组泥岩元素地球化学特征

Elemental Geochemistry Characteristics of Mudstones from Benxi Formation to Lower Shihezi Formation in Southeastern Ordos Basin

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