鄂尔多斯盆地东北部油气逸散特征及其地质效应
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摘要
研究区位于鄂尔多斯盆地东北部，区内分布着东胜大型砂岩型铀矿、延安组顶部规模宏大的漂白砂岩以及乌兰格尔凸起上的白垩系油苗等，其不但空间分布密切，而且成因上有机相连。漂白砂岩成冈机制研究，对鄂尔多斯盆地后期改造阶段天然气逸散行为和特征可以提供重要的证据，因其有可能作为油气运移和逸散的指向，是连接无机砂岩型铀矿与有机能源矿产相互作用关系的桥梁，对探讨东胜砂岩型铀矿床的成生-富集环境具有重要意义。
鄂尔多斯盆地发育时限为中晚三叠世-早白垩世，晚白垩世以来盆地后期改造对天然气的运、聚、散产生了重要影响。本文以盆地演化和后期改造期次划分及特征为基础和主线，探讨了天然气逸散与盆地演化-改造阶段重要地质事件的响应。在大量文献调研和野外考察的基础上，对研究样品主要进行了薄片鉴定、扫描电镜(SEM)观察、阴极发光、黏土矿物X-衍射分析、全岩主要元素组成(XRF)、微量元素(ICP-MS)分析、镜质体反射率测定、有机质分析、流体包裹体研究、方解石胶结物碳氧同位素分析等。通过对北部白垩系地层中油苗的地质、地球化学特征及区内中生界、古生界煤系地层的成熟度特征综合研究表明，其为上古生界的天然气向北逸散在地表的显示，同时说明上古生界天然气可以到达盆地北部边缘。通过天然气运移的地球化学特征研究、盆地东部浅层气藏解剖，进一步表明上古生界天然气逸散与盆地东北部浅层次生气藏有关，浅层气藏成藏时间为100Ma，此即为盆地后期改造阶段天然气散失的开始。在此基础上，通过漂白砂岩野外露头地质特征、岩石学、地球化学以及相关砂岩的对比研究，结合研究区天然气逸散的地质背景，揭示砂岩漂白现象为上古生界天然气逸散过程中，还原性流体与岩石作用的结果，同时也表明其指示了天然气的大规模逸散作用。漂白现象的形成对论证东胜铀矿与天然气之间的有机-无机耦合关系提供了重要的地质证据，起着桥梁作用。通过东胜铀矿区砂岩矿石和特征蚀变砂岩的岩石学、矿物学、地球化学特征及砂岩中的有机质特征和成矿流体演化研究，结合漂白砂岩与铀矿床的时空分布、天然气逸散时间与铀矿年龄的对比，表明上古生界天然气逸散对中生界铀成矿体系环境改变及铀的改造定位具有重要的作用。天然气逸散改变了铀成矿体系的氧化还原电位和pH值，而pH／Eh变化促使铀成矿。
The study area lies in northeast of Ordos basin. Large areas on top of Yan'an Formation exhibit an extensive bleaching of sandstone. Dongsheng sandstone-type uranium deposit and Cretaceous oil-show in the Wulunge'er salience are distributed in this area. They are spatially related and suggest a genetic relationship. The cause of bleaching of sandstone can provide evidences for hydrocarbon migration and leakage. Therefore, bleaching of sandstone is a valuable index to hydrocarbon seepage and can act as a bridge communicating inorganic sandstone-type uranium deposit and organic energy mines. It is significant to discuss the genesis-enrichment environment of Dongsheng sandstone-type uranium deposit.
Ordos basin has developed during middle to late Triassic and early Cretaceous. The reformation since late Cretaceous has made great influences on hydrocarbon migration, accumulation and leakage. Based on some crucial events during basin evolution and reformation, this paper firstly discusses gas seepage responding to events. Based on abundant literature research and field investigation, thin section identification, scanning electron microscope observation (SEM), cathodoluminescence, X-ray diffractions of clay minerals, chemical composition (XRF), trace elements (ICP-MS), vitrinite reflectance, organic matter, fluid inclusion, carbon and oxygen isotope of carbonate cement were used in this study. Study on geologic and geochemistry characteristics of Cretaceous oil-show and the maturity characteristics of Mesozoic and Palaeozoic coal-bearing strata, suggests that the oil-show is formed by Carboniferous-Permian coal bed methane escaping to the surface, which indicates that Neopaleozoic gas could migrate to the north margin of the basin. According to geochemical characteristics of hydrocarbon migration, and analyzing the shallow gas pool, it can be concluded that gas seepage is related to shallow gas pools in the northeast of basin. Gas seepage has been beginning since shallow gas pool formed, about 100 Ma BP. Secondly, study on bleaching of sandstone based on field characteristics, petrography, geochemistry and compared with other sandstone related, combined with geological setting of gas seepage in the area, reveals that natural gas leakage is responsible for bleaching of the sandstone on top of Yan'an formation. The bleaching resulted from interaction between the reductive fluid and the rock. At the same time the bleaching suggests that the northeast of basin has experienced large scale gas seepage. The formation of bleaching of sandstone is important in discussing the coupling relationship between Dongsheng uranium deposit and gas seepage. Thirdly, according to the petrography, clay mineralogy, geochemical characteristics of ore-bearing sandstone and alteration sandstone, and analysis of organic matter and fluid flow, simultaneously combining with spatial correspondence of uranium deposits, outcrops of bleached sandstone and oil-show, the time of natural gas seepage and the age of uranium deposits, the response of Palaeozoic gas leakage to mineralization environment of Mesozoic sandstone-type uranium deposit is discussed. Gas seepage is important to alter the oxidation-reduction potential (Eh) of the environment and can affect the pH of the uranium mineralization system. Such pH /Eh changes result in uranium mineralization.
鄂尔多斯盆地发育时限为中晚三叠世-早白垩世，晚白垩世以来盆地后期改造对天然气的运、聚、散产生了重要影响。本文以盆地演化和后期改造期次划分及特征为基础和主线，探讨了天然气逸散与盆地演化-改造阶段重要地质事件的响应。在大量文献调研和野外考察的基础上，对研究样品主要进行了薄片鉴定、扫描电镜(SEM)观察、阴极发光、黏土矿物X-衍射分析、全岩主要元素组成(XRF)、微量元素(ICP-MS)分析、镜质体反射率测定、有机质分析、流体包裹体研究、方解石胶结物碳氧同位素分析等。通过对北部白垩系地层中油苗的地质、地球化学特征及区内中生界、古生界煤系地层的成熟度特征综合研究表明，其为上古生界的天然气向北逸散在地表的显示，同时说明上古生界天然气可以到达盆地北部边缘。通过天然气运移的地球化学特征研究、盆地东部浅层气藏解剖，进一步表明上古生界天然气逸散与盆地东北部浅层次生气藏有关，浅层气藏成藏时间为100Ma，此即为盆地后期改造阶段天然气散失的开始。在此基础上，通过漂白砂岩野外露头地质特征、岩石学、地球化学以及相关砂岩的对比研究，结合研究区天然气逸散的地质背景，揭示砂岩漂白现象为上古生界天然气逸散过程中，还原性流体与岩石作用的结果，同时也表明其指示了天然气的大规模逸散作用。漂白现象的形成对论证东胜铀矿与天然气之间的有机-无机耦合关系提供了重要的地质证据，起着桥梁作用。通过东胜铀矿区砂岩矿石和特征蚀变砂岩的岩石学、矿物学、地球化学特征及砂岩中的有机质特征和成矿流体演化研究，结合漂白砂岩与铀矿床的时空分布、天然气逸散时间与铀矿年龄的对比，表明上古生界天然气逸散对中生界铀成矿体系环境改变及铀的改造定位具有重要的作用。天然气逸散改变了铀成矿体系的氧化还原电位和pH值，而pH／Eh变化促使铀成矿。
The study area lies in northeast of Ordos basin. Large areas on top of Yan'an Formation exhibit an extensive bleaching of sandstone. Dongsheng sandstone-type uranium deposit and Cretaceous oil-show in the Wulunge'er salience are distributed in this area. They are spatially related and suggest a genetic relationship. The cause of bleaching of sandstone can provide evidences for hydrocarbon migration and leakage. Therefore, bleaching of sandstone is a valuable index to hydrocarbon seepage and can act as a bridge communicating inorganic sandstone-type uranium deposit and organic energy mines. It is significant to discuss the genesis-enrichment environment of Dongsheng sandstone-type uranium deposit.
Ordos basin has developed during middle to late Triassic and early Cretaceous. The reformation since late Cretaceous has made great influences on hydrocarbon migration, accumulation and leakage. Based on some crucial events during basin evolution and reformation, this paper firstly discusses gas seepage responding to events. Based on abundant literature research and field investigation, thin section identification, scanning electron microscope observation (SEM), cathodoluminescence, X-ray diffractions of clay minerals, chemical composition (XRF), trace elements (ICP-MS), vitrinite reflectance, organic matter, fluid inclusion, carbon and oxygen isotope of carbonate cement were used in this study. Study on geologic and geochemistry characteristics of Cretaceous oil-show and the maturity characteristics of Mesozoic and Palaeozoic coal-bearing strata, suggests that the oil-show is formed by Carboniferous-Permian coal bed methane escaping to the surface, which indicates that Neopaleozoic gas could migrate to the north margin of the basin. According to geochemical characteristics of hydrocarbon migration, and analyzing the shallow gas pool, it can be concluded that gas seepage is related to shallow gas pools in the northeast of basin. Gas seepage has been beginning since shallow gas pool formed, about 100 Ma BP. Secondly, study on bleaching of sandstone based on field characteristics, petrography, geochemistry and compared with other sandstone related, combined with geological setting of gas seepage in the area, reveals that natural gas leakage is responsible for bleaching of the sandstone on top of Yan'an formation. The bleaching resulted from interaction between the reductive fluid and the rock. At the same time the bleaching suggests that the northeast of basin has experienced large scale gas seepage. The formation of bleaching of sandstone is important in discussing the coupling relationship between Dongsheng uranium deposit and gas seepage. Thirdly, according to the petrography, clay mineralogy, geochemical characteristics of ore-bearing sandstone and alteration sandstone, and analysis of organic matter and fluid flow, simultaneously combining with spatial correspondence of uranium deposits, outcrops of bleached sandstone and oil-show, the time of natural gas seepage and the age of uranium deposits, the response of Palaeozoic gas leakage to mineralization environment of Mesozoic sandstone-type uranium deposit is discussed. Gas seepage is important to alter the oxidation-reduction potential (Eh) of the environment and can affect the pH of the uranium mineralization system. Such pH /Eh changes result in uranium mineralization.
引文
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