東營凹陷地質礦物地球化學特征及其形成作用研究

祝 東

（東華理工大學，江西 南昌 330000）

1 研究區區域地質背景

東營凹陷是濟陽坳陷中的新生代斷陷，它位于山東省，東西的長度為90km，南北的長度為65km，總面積近5700km2。

東營凹陷的北部斷裂和陳家莊隆起相接觸，從南望去到山東西南方位，向東至青沱子隆起，西至臨樊家低隆起。凹陷內部發育了各種各樣的構造帶，深部凹陷發育了沿東西走向的中央斷裂背斜帶。

凹陷構造特征十分明顯，例如褶皺較少，斷層的種類繁多。具有差異性質的斷層它們通常相互組合或復合，從而給我呈現出所看到的復雜構造特征。

2 石盒子組概況

石盒子組曾被稱為石盒子系，分為上下石盒組，下石盒組發育于二疊紀中期和晚期，上石盒組發育于二疊紀晚期到二疊紀早期。

這個組的下部是一組陸生灰色、黃色和綠色雜色頁巖、泥巖和沙質頁巖。底部夾有薄薄的煤層，含有厚度為200m的鐵錳結核。石盒子組的上部是一組陸生黃色砂巖、黃綠色粘土頁巖和黑色紫色泥巖層，有紫色、棕紅色砂質頁巖和粘土頁巖，厚約200m～370m。

3 石盒子組砂巖地球化學特征

砂巖最主要的儲集油氣的巖石之一。東營凹陷石盒組絕大部分為中細砂巖，偶爾也會出現少量的粗粒砂巖，通常夾有多層泥巖，在巖石的垂直方向，其顆粒的大小會經常性變化。原始的沉積環境和后生的疊加改造作決定著砂巖的顏色。

在砂巖所有的物質成分中，碎屑石英顆粒占45%左右，長石占21%～40%，巖石碎屑占15%～45%，粘土礦物和泥質雜基占2%～34%，而碳酸鹽膠結物占1%～32%。碳酸鹽的顆粒基本為中等尺寸，磨圓度為中等，也會出現磨圓度較差的顆粒。

總體來看，東營凹陷石盒子組砂巖的SiO2含量不是很高，為37%～82%，大多數樣品的SiO2含量低于80%，由石英礦物含量較低引起。

Al2O3含量較高，平均為8.28%左右，可能因為砂巖中長石、粘土等富鋁礦物比較富集。砂巖的CaO含量比較高，說明砂巖中碳酸鹽巖碎屑含量較高。通過對比東營凹陷石盒子組砂巖SiO2和Al2O3的含量，可以看出:東營凹陷砂巖成份主要在石英、鉀長石、斜長石、伊利石和綠泥石等礦物之間變化。

東營凹陷稀土元素配分曲線比較相似，說明沉積物具有同源性，可據之進一步判斷物源區的性質，探討盆地的構造環境和沉積環境。

根據輕、重稀土比值與稀土總量圖解的分析，該區砂巖稀土總量及輕、重稀土比值均高于玄武巖類，其投點主要在花崗巖區，說明其母巖應該為花崗巖類。

東營凹陷砂巖整體表現出弱負異常，從而說明了母巖被較多的酸性巖侵入。隨著δEu值的增大，母巖中的中性巖含量可能增加，如英云閃長巖和花崗閃長巖。結合以上對常量元素的分析，東營凹陷砂巖的源區應主要為偏酸性巖類，巖性為花崗巖和花崗閃長巖等。

4 石盒子組砂巖的主要成巖作用

在區域反轉構造的控制下，研究區內埋在石盒組的砂巖總深度會變淺，成巖程度變低。

松散的沉積物經歷壓實、膠結、化合、結晶和溶解等成巖作用會變成沉積巖。在這么多的作用中，有兩個是其中較為重要的成巖作用，它們是壓實和膠結作用。但是不容小覷的是，通過溶蝕作用所形成的次生孔隙，對于砂巖的性質影響很大。

4.1 壓實作用

壓實作用在沉積物的成巖作用中占據著至關重要的地位。它是指沉積物經過沉積之后，因為上覆沉積物源源不斷的堆積，進而導致在重荷壓力下所發生的作用。

壓實作用常常導致沉積物內部的顆粒發生滑動、轉動、位移、變形、破裂，進而導致顆粒的重新排列和某些結構構造的改變。壓實作用在沉積物埋藏的早期階段表現得十分顯著（見圖1）。

圖1 云母被壓實變得彎曲正交偏光X10

4.2 膠結作用

松散的沉積物讓從孔隙溶液中沉淀出的礦物質固結起來并形成巖石的過程，我們稱其為膠結作用。研討區域內石盒組下部砂巖的膠結作用主要有二氧化硅、碳酸鹽、自生粘土礦物膠結作用。

4.3 溶蝕作用

溶蝕作用在砂巖中比較常見，但作用程度相對較弱。其中大部分是長石及其顆粒在有機酸的參與下發生了局部溶蝕，使得顆粒的邊緣呈鋸齒狀。在局部，它能夠形成粒內與粒間的孔隙，甚至是超大的孔隙，大大改變了砂巖的物理性質（見圖2）。

圖2 石英晶體發生溶蝕作用單偏光X10

5 結語

東營凹陷石盒子組以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，砂巖成份主要在石英、鉀長石、斜長石、伊利石和綠泥石等礦物之間變化。

東營凹陷砂巖巖性油氣藏類型多樣，我們在斷裂坡折帶附近以及繼承性洼陷中比較容易找到這些油氣藏。東營凹陷石盒子組的成巖作用主要有壓實作用、膠結作用及溶蝕作用。其中，膠結作用主要包括二氧化硅膠結作用、碳酸鹽膠結作用以及自生粘土礦物膠結作用。