鄂爾多斯地台(Ordos platform),又稱為鄂爾多斯台向斜。是被秦嶺和大青山挾持,西臨賀蘭山—六盤山,東以南北向延展的黃河為界的一個構造單元。其南部為陝北黃土高原,在河溝中可見到產狀平緩的古生代和中生代地層。北部則是毛烏素沙漠,出露有古老的變質岩系。這是一個由前寒武紀結晶岩系構成基底的穩定地塊,顯生宙期間一直以小幅度的整體升降為特徵,因此蓋層構造變形極其微弱,具備典型地台的特點。因其是華北地台內的一個二級構造單位,中生代時期又是一個大型沉積盆地,據不完全資料統計,鄂爾多斯地台石炭系煤田的儲量,C級儲量可達67億--80億噸。該煤除硫份較高外,其他品質很好,除作動力用外,不少煤均可作煉焦用或可作為焦煤的配合煤使用。內部自然資源豐富,鐵、煤、油氣等資源前景廣闊。
基本介紹
簡介,歷史淵源,歷史勘探,
簡介
該地區三疊系延長統有六個含油層位,但含油層位不規則。其含油帶的儲油類型以裂縫充填瀝青為主,或局部呈乾油斑狀,裂縫為兩端尖滅狀。延長統地層物理性質較好,滲透率平均為65.3 MD,有較好儲油條件的砂岩層。其下部主要為河流相沉積,往上漸變為湖相沉積。延安統地層下部以厚層砂岩為主,向上頁岩增多,含有大量植物化石,岩層普遍含有赤紅色及褐色鐵結核,為一含煤系地層。根據對延安統斜層理類型的劃分以及沉積相的研究,認為該地層的沉積環境為洪流式的洪積相與穩定型沼澤相交替由前進運動型多次遞變為振盪運動型的沉積環境。
歷史淵源
鄂爾多斯地台,現代地貌上的表現為高原,它的發生髮展歷史,依然可以追溯到早在35億年的地質歷史時期,它和地球上所有大陸一樣。
早太古代至晚太古代
早太古代(35億年)至晚太古代(25億年)——地台基底雛形階段:
這是華北地台基底發育時期,35億年,整個華北地區尚處在較深的海洋環境,早太古代,因當時地殼較薄和地幔物質上涌,火山活動十分頻繁活躍。造成大量拉斑玄武岩、鈣鹼質火山岩、火山碎屑岩等中基性——中酸性火山岩建造。
在強烈的造山運動影響下,這些沉積物不斷地一次又一次的褶皺隆起增厚,在高熱流的作用下發生了高溫變質。多期變質和變形作用的疊加,使這些古老的岩石以花崗——片麻岩穹隆構造形式出現,並和深成混合花崗岩相伴,晚太古代則是一套綠岩建造,並有科馬提岩。
經過早太古代集寧旋迴的火山——沉積作用,變質作用和晚太古代烏拉山旋迴的火山——沉積作用、變質作用,終於使幾個互不相連的初始陸核——島鏈狀矽鎂質、矽鋁質陸塊增生、擴大並焊接成一個整體,奠定了華北地台基底的雛形。
早元古代——華北地台形成
這一時期的火山——沉積作用發生在鄂爾多斯高原以北的現今的烏拉山,大青山和色爾騰山一帶,主要是一套海相的鎂鐵質拉斑玄武岩系列,鈣鹼性的火山熔岩和正常碎屑岩及碳酸鹽岩,具典型的綠岩建造。同一時代沉積作用還發生在太古代古陸邊緣區,為一套海相火山岩、碎屑岩和碳酸鹽岩建造。
早元古代末期的色爾騰山運動,導致地殼增厚、固結、克拉通化,構造運動伴隨的岩漿活動,使華北地台基本固結和穩定,華北地台形成,地台範圍向西包括阿拉善台隆,向東包括山西台隆,向北達白雲鄂博一帶,甚至更遠。
中、晚元古代——蓋層發展階段
蓋層沉積是指地台的古老結晶基底形成以後,其上沉積了一套比較穩定的正常陸源碎屑建造,火山活動不發育。到目前為止,鄂爾多斯陸塊,由於古生代地層和巨厚的中、新生代地層的覆蓋,其深部有無中、晚元古代的蓋層沉積,尚不得而知。但從賀蘭山地區的中晚元古代黃旗口群和王全口群、渣爾泰山地區的渣爾泰山群、白雲鄂博地區的白雲鄂博群的展布特點分析,這一時期的蓋層沉積只限於這些地區,故推測鄂爾多斯陸塊之下,可能不存在中、晚元古代的沉積。
古生代——陸表海沉積
本期鄂爾多斯陸塊為陸表海沉積環境,海水來自華北海和祁連海。本區自早元古代末形成古陸後,經長期剝蝕,地貌已準平原化,陸殼穩定。古生代初期,本區下降成為淺海盆地並接受沉積。早寒武世,相當於華北饅頭期的龍王廟期沉積了碎屑岩建造,在東勝一帶有東勝隆起(即烏蘭格爾隆起)。當時氣候乾燥、炎熱,海水較淺,鹽度較高,沉積物形成了紫色砂岩、頁岩,白雲岩中常含有石膏和石鹽假晶。中寒武世,海侵擴大,形成了碳酸鹽建造。晚寒武世海退,形成了潮坪相碳酸鹽建造。本區陸表海的沉積岩相,構成了一完整的海進——海退沉積旋迴,系典型的地台蓋層沉積。中——晚寒武世良好的生態環境,使大量的三葉蟲和腕足動物繁衍生殖。在晚寒武世發生了短暫的海退之後,早奧陶世全區又發生大面積的海侵。初期海水較淺,氣候炎熱,形成蒸發環境;晚期海水較深,生物開始繁盛,主要有頭足類、腹足類和腕足類等華北型海相生物。早奧陶世晚期,華北海和祁連海在本區溝通。早奧陶世馬家溝末期發生了中加里東運動第I幕(早期),使鄂爾多斯陸塊抬升,形成海退,造成本區中奧陶統的缺失。中奧陶世末期,區內發生了中加里東運動第II幕(晚期),華北地台大面積抬升,造成大面積海退,全區成為剝蝕區,從而使華北地台缺失晚奧陶世、志留紀、泥盆紀、早石炭世的沉積。中石炭世,鄂爾多斯地區經過長期剝蝕後,又有海水侵入,形成中石炭統本溪組淺海相碎屑岩——碳酸鹽建造,本溪組底部往往有山西式鐵礦和高鋁粘土。晚石炭世,區內海水時侵時退,形成了上石炭統海陸互動相的沉積建造。早二疊世,鄂爾多斯陸塊為近海平原的沉積環境,發育有平原上的河流、湖泊和沼澤相的含煤沉積建造。
中生代早期
鄂爾多斯地區的早三疊世為氣候乾燥、炎熱,植被不發育的沉積環境,主要為河湖相的紅色細碎屑岩建造,沉積物主要為砂岩、泥岩,此間爬行動物繁盛,主要為前棱蜥類、鄂爾多斯獸、哈鎮獸等四足行走的爬行類。中三疊世,盆地東緣沉積了紅色礫岩、泥岩;中部沉積了灰綠色泥岩,局部夾煤層,植物日漸繁茂,主要為肋木、優脂杉等。爬行動物以中國肯氏獸為代表。中三疊世末發生了印支運動第II幕,造成中晚三疊世地層間斷。盆地北部抬升,晚三疊世地層缺失,而西緣坳陷繼續下陷,盆地中心也開始下陷,鄂爾多斯地區開始全面地進入了典型的內陸盆地發展期。晚三疊世,除北部外,其它地區沉積了灰綠色泥岩,局部夾煤層,盆地邊緣區沉積厚度不過百米,盆地中部最大沉積厚度可達300米,而西部桌子山地區沉積厚度最大可達1800米,可見盆地坳陷中心在西部區。晚三疊世區內植物發育,形成了以延長植物群為代表的區域性植物群落。晚三疊世末發生了印支運動第III幕,盆地一度抬升,造成上三疊統部分地層被剝蝕。
中生代晚期
早、中侏羅世,鄂爾多斯盆地為一套陸相沉積物。早侏羅世中晚期,僅在準格爾旗南部沉積了一套百餘米厚的陸相碎屑沉積——富縣組。中侏羅世,盆地處於溫暖潮濕的亞熱帶氣候環境,植被發育,沉積了一套從西向東逐漸變薄的含煤層砂質沉積物。早、中侏羅世植被繁茂,早侏羅世為格線蕨——格子蕨植物群,中侏羅世為錐葉蕨——擬刺蕨植物群,此外還有銀杏類、松柏類和蘇鐵類植物。動物界可見有魚類、瓣腮類和葉肢介等生活在河湖之中。中侏羅世末期發生了燕山運動的第II幕,使中下侏羅世發生了強烈的褶皺和斷裂,並使鄂爾多斯台坳上升成為剝蝕區。白堊紀初,鄂爾多斯盆地下降,全區大部分地區接受了早白堊世沉積,形成了早白堊統沉積地層志丹群(現稱伊金霍洛組),早期沉積物為河湖相紅色碎屑,晚期為湖泊相砂泥質,總厚度可達千餘米,沉積中心在盆地北部臨河一線,為南北向延伸的箕狀盆地,盆地東部已退縮到東勝一帶。早白堊世中期盆地開始萎縮,沉積的東勝組為紅色碎屑沉積建造。早白堊世晚期,鄂爾多斯盆地整體抬升,湖水退出,湖地乾涸。晚白堊世,盆地成為剝蝕區。早白堊世,鄂爾多斯盆地以湖、河環境為主,植物繁茂,動物界生物種群多樣,爬行動物以恐龍及龜鱉類為主,魚類、水生軟體動物、葉肢介、介形類等也十分繁盛。
新生代——現代地貌形成
古近紀本區主要為河、湖相含石膏紅色砂泥質碎屑建造。鄂爾多斯盆地是始新世初開始下降,漸新世盆地西部沉積物分布廣泛,主要為一套紅色含石膏的沉積建造,新進系不甚發育。漸新統動物群豐富,主要為種類繁多的哺乳動物——大角雷獸、巨犀、兩棲犀等。盆地東部缺失古近系,僅見有上新統的沉積地層,其岩性為紅色泥岩、砂質泥岩夾泥灰岩及灰質結核,底部為厚度不大的底礫岩,厚50-100米,為湖泊相和河流相沉積物,哺乳動物主要為大唇犀、獨角犀、叉角鹿和三趾馬。古近紀和新近紀也是被子植物繁茂時期,以楊、柳、榆、木蘭、胡桃等為代表。
第四紀主要是人類的出現並有多期冰期。鄂爾多斯南端的薩拉烏蘇地區,晚更新世為河湖相的粉砂、粘土沉積,其中可見人類化石、舊石器與大量相伴生的哺乳動物化石和鳥類化石。人類化石命名為“河套人”,哺乳動物群命名為“薩拉烏蘇動物群”,主要有納瑪象、斑鬃狗、狼、鹿、披毛犀、野馬、野驢、河套大角鹿等。
綜上所述,鄂爾多斯陸塊的地質發展史經歷了幾個主要時期,自太古代以來的各期構造活動對陸塊的發生和發展都產生了不同程度的影響。從該陸塊的發生、發展的整個歷史過程來看,鄂爾多斯陸塊經歷古老結晶基底岩系發育和古生代蓋層沉積階段,到中新生代坳陷盆地階段,最終由於喜馬拉雅運動的影響,陸塊整體抬升,鑄就了目前的高原地貌形態。
鄂爾多斯盆地位於華北地塊西部,是一個地台型構造沉積盆地,又是一個整體升降、坳陷遷移、構造簡單的大型多旋迴克拉通盆地。在中生代侏羅紀末之前,華北隆台是一個統一的整體,至白堊紀,東部的山西地區隆起,使鄂爾多斯地台與華北隆台逐漸分離,才形成獨立的一個盆地。
該盆地具有太古界及早元古界變質結晶基底。基底頂面形態為東高西低,北高南低,呈不對稱狀。基底的構造形態控制著盆地的沉積蓋層及區域構造形態。盆地基底以上最早的沉積蓋層是中元古界長城系及薊縣系。晚元古代早期因晉寧運動上升為陸,至後期在局部地區沉積了晚古生界寒武系。
早古生代,除盆地北部為古陸外,其餘廣大地區都接受了沉積,以穩定的陸表海碳酸鹽岩沉積為主,厚度較大,從800m±至5000m以上不等,在秦、祁、賀海槽區厚度最大。
加里東旋迴晚期,地台整體全面抬升,並經歷了1.4億年的風化剝蝕,致使地台上缺失了上奧陶統、志留系、泥盆系和中、下石炭統。這一時期經早表生岩溶作用期、裸露風化期和埋藏期等多期岩溶,形成了下奧陶統馬家溝灰岩的風化殼溶蝕帶,這對本區下古生界古風化殼型氣藏的形成具有重要意義。
晚古生代石炭紀晚期,鄂爾多斯盆地又開始沉降,連續接受沉積,其沉積背景大體與華北地區一致,同屬大華北沉積域,發育海陸互動相—內陸河湖相沉積。晚石炭世本溪期以中央古陸為界,東為華北海域,沉積了本溪組;早二迭世太原期,東西海域擴大連為一體,主要形成濱淺海—近海沼澤相的碳酸鹽岩與煤系地層沉積。早二迭世山西期及中二迭世下石盒子期,隨著海水的退出,鄂爾多斯盆地沉積環境逐漸過渡為河流—湖泊環境,形成本區多期疊置、大面積帶狀展布的河流三角洲相砂體沉積,構成本區上古生界的儲集層系。
歷史勘探
鄂爾多斯地台西部下侏羅紀延安統研究
經調查認為該地區三疊系延長統有六個含油層位,但含油層位不規則。其含油帶的儲油類型以裂縫充填瀝青為主,或局部呈乾油斑狀,裂縫為兩端尖滅狀,難以形成有工業價值的油藏。延長統地層物理性質較好,滲透率平均為65.3 MD,有較好儲油條件的砂岩層。其下部主要為河流相沉積,往上漸變為湖相沉積。延安統地層下部以厚層砂岩為主,向上頁岩增多,含有大量植物化石,岩層普遍含有赤紅色及褐色鐵結核,為一含煤系地層。根據對延安統斜層理類型的劃分以及沉積相的研究,認為該地層的沉積環境為洪流式的洪積相與穩定型沼澤相交替由前進運動型多次遞變為振盪運動型的沉積環境。延安統的滲透率可分為上下兩帶,上部滲透較差,下部較好。
鄂爾多斯地台煤田侏羅系煤田部分研究
侏羅紀乃世界重要造煤時期之一,該系煤田在我國分布很廣,就分布地區及儲量而言,鄂爾多斯地台煤田居各系煤田之首。文中簡述了煤田的地理分布、地層特徵和控煤構造,介紹了煤系地層的沉積環境與煤層特徵,給出了不同地區煤的分析數據,包括水分、灰分、揮發物、固定碳、硫、熱量、焦性、加水燃率以及煤級等。分析表明侏羅系煤田全部屬於低碳煙煤類型,煤質頗佳。此煤作動力燃料用外,還適合於家庭燃燒用煤、煉焦和氣化用煤。研究分別論述了南部地區、西部地區和北部地區各煤田的地質概況,給出了各區煤田的儲量資料。
鄂爾多斯地台煤田三疊系部分研究
鄂爾多斯地台自二疊紀晚期開始形成了一個單獨的沉積盆地,古老地層皆出現於地台邊緣,故石炭系煤田呈一環狀,分布於地台四周。本報告闡述了地台上部古生界煤系地層的時代問題,介紹了煤的品質及其工業用途。分區論述了各煤田的交通位置、地形、地層、構造,煤層厚度和地質儲量等情況。據不完全資料統計,鄂爾多斯地台石炭系煤田的儲量,C級儲量可達67億--80億噸。該煤除硫份較高外,其他品質是很好的,除作動力用外,不少煤均可作煉焦用或可作為焦煤的配合煤使用。研究還列表給出了石炭系煤田各礦區的儲量統計資料。
鄂爾多斯地台煤田白堊系部分研究
石炭系、白堊系研究區,包括祁連山東段北麓,桌子山、賀蘭山一帶,行政區劃屬甘肅省、寧夏自治區管轄。經過一年的地質研究,取得如下成果:(1) 從中上石炭系的研究成果來看,太原羊虎溝統的含油遠景已經得到了肯定。根據資料分析,土墩構造是以太原羊虎溝統為目的層最有利的構造,而且埋藏深度又不大,因此建議立即投入鑽探,以求明確太原羊虎溝統的含油情況。(2) 根據現有資料看來,保全統的油主要是由下部較老地層游移儲集在本統中的,這種游移條件在地台西沿的“古陸梁”一帶是具備的。因此建議對“古陸梁”的形成與升起及其對形成油氣藏的作用加以研究,同時也可幫助解決地台西部的大地構造劃分問題。
鄂爾多斯地台東北部重力、磁力研究
工作區位於內蒙、山西、陝西交界處,為尋找石油,在本區7.2萬平方公里範圍內,完成重、磁力條件點各2820個,剖面總長度3928公里。通過工作,認為本區重、磁力異常反映了地台及鄰區區域構造情況,如黃河以北東西向重力異常與大青山、烏拉山相符;五原一帶的重力低位於黃河後套平原;西山嘴--包頭--呼市重力值降落梯度大,異常線密集,應為黃河、河套地塹的反映等。根據本次工作所獲資料,結合地質資料分析,認為地台北部存在前震旦紀潛山,這個地區具有儲油遠景,尤其東勝西南最有希望。報告對今後本區石油勘查工作提出了建議。
鄂爾多斯地台油頁岩研究
研究在概述地層和構造的基礎上,對鄂爾多斯地台的油頁岩分布概況、油頁岩品質和儲量估計作了重要闡述。該區油頁岩雖僅限於三疊系與侏羅系地層中,但分布範圍廣。且儲集地較集中的有耀縣、彬縣地區,安塞以西地區,子長地區以及都王旗地區。據目前所知,本區油頁岩有遠景儲量將近410億噸,頁岩油之儲量將近21億噸。根據儲量、含油率、油頁岩的厚度與其集中程度、開採條件、交通條件及與煤同采的可能條件評價結果,各區以彬縣區、炭科照金區與郡王旗區為最好。其次為安塞以西地區,子長區為最次。研究給出了鄂爾多斯地台油頁岩遠景儲量以及較可靠的儲量統計資料。