【文章內(nèi)容簡介】 演化鄂爾多斯地區(qū)屬華北地臺的次級構(gòu)造單元。作為華北地臺的一部分，鄂爾多斯地區(qū)晚古生代的構(gòu)造演化和沉積充填同華北地臺一樣，主要受北側(cè)的興蒙海槽、南和西南緣的秦祁海槽的大洋板塊的俯沖、消減作用控制，主要分為五個階段：晚石炭世受限陸表海發(fā)育階段、早二疊世陸表海發(fā)育階段、早二疊世晚期近海湖盆－殘余陸表海發(fā)育階段、中二疊世陸表海衰亡與近海內(nèi)陸坳陷發(fā)育階段、晚二疊世內(nèi)陸湖盆發(fā)育階段。其中盒8砂巖段屬下石盒子組，發(fā)育于中二疊世下石盒子期，下石盒子組由5個河流旋回組成（），垂向上每個旋回頂部發(fā)育紫斑泥巖，代表了周期性的暴露；區(qū)域上河流－三角洲下切充填發(fā)育并向湖盆下移、自北而南展布，構(gòu)成了研究區(qū)上古生界主要的儲層巖系。古氣候開始向半干旱和干旱轉(zhuǎn)變，沉積環(huán)境發(fā)生明顯的變化，而不利于聚煤作用，形成以灰綠、青灰、紫紅色碎屑沉積為主的雜色沉積建造（郭英海等，2007）。 鄂爾多斯構(gòu)造單元劃分（據(jù)李克勤等，1992） 華北地區(qū)下石盒子期沉積格局略圖（據(jù)郭英海等，2007）3 高橋盒8砂巖段巖石學(xué)特征巖石學(xué)特征是儲層的重要表征內(nèi)容之一。目前砂巖的分類方案主要有三種，即:結(jié)構(gòu)分類、成分分類和成因分類；表達的方式主要有表格式、描述式和圖解式，其中以三角圖應(yīng)用最廣泛（郜曉勇，2008）。本文采用曾允孚等(1986)的成分一成因分類方案對砂巖進行分類(見三角投點圖)。其中雜基少于15%的稱為凈砂巖，雜基大于15%的稱為雜砂巖。按砂巖顆粒組分構(gòu)成把砂巖分為石英砂巖(雜砂巖)、長石石英砂巖(雜砂巖)、巖屑石英砂巖(雜砂巖)、長石砂巖(雜砂巖)、巖屑長石砂巖(雜砂巖)、長石巖屑砂巖(雜砂巖)、巖屑砂巖七大類(雜砂巖)。 巖石類型 通過高橋地區(qū)A9A22A32A22A28A27A28A299等8個孔的巖芯描述，得出高橋盒8砂巖巖石主要有灰綠色、淺灰色灰色粗粒石英砂巖，灰色、灰白色、淺綠色中粒巖屑石英砂巖，灰綠色、灰色細砂巖。 巖石分類一覽表（按巖石基本分類）孔號石英砂巖巖屑石英砂巖巖屑砂巖總數(shù)A990224A2270516A2290314A284134A2711517A299246A281134A3291146統(tǒng)計626941 盒8砂巖碎屑成分三角投影圖 盒8砂巖碎屑成分三角投影圖從高橋地區(qū)八個孔的盒8段里挑出41個薄片進行觀察和分析（），其中砂巖主要是石英砂巖（%）、巖屑石英砂巖（%）、巖屑砂巖（%），其中以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主（%），在薄片中很少見長石，因此沒有長石砂巖（數(shù)據(jù)見附錄一）。從投點圖上可看（），絕大多數(shù)數(shù)據(jù)點都集中在三角圖的右方，并靠近QR線；三角圖的最左方和中部無數(shù)據(jù)點。 砂巖的碎屑物質(zhì)對41個薄片進行觀察和分析，%，包括了石英、長石、巖屑、云母、重礦物等，%，%，%，%。從數(shù)據(jù)上可以看出碎屑物質(zhì)以石英和巖屑為主，%，長石和其他的只占很少的一部分（）。不同的碎屑具有不同的特征和來源，以下分別描述碎屑物質(zhì)的特征及來源。 高橋盒8砂巖碎屑物質(zhì)的平均含量通過觀察41個薄片，石英顆粒有多種來源，包括了巖漿巖、噴出巖、變質(zhì)巖和極少量的沉積巖。石英主要分為單晶石英和多晶石英，不同的石英有不同的來源，下面總結(jié)盒8砂巖內(nèi)見到的石英類型及來源：（1）單晶石英①石英呈長條狀（圖版Ⅰ1），邊緣簡單，見弱至強的波狀消光，是來自片麻巖的石英。②石英有溶蝕的外形具港灣狀（圖版Ⅰ2）、鋸齒狀或熔孔狀，含有裂隙，有氣液包裹體，但是沒有波狀消光，該石英可能是來自于火山巖。③石英有次生加大邊（圖版Ⅰ3），屬于再輪回石英，或被鐵質(zhì)浸染，磨圓較好。該石英來自于沉積巖。④石英內(nèi)的包裹體包括電氣石（圖版Ⅰ4）、鋯石（圖版Ⅰ5）、磷灰石，且不具有波狀消光，該石英來自巖漿巖。⑤石英內(nèi)含針狀金紅石包裹體（圖版Ⅰ6），該石英來自于花崗巖。(2）多晶石英①在盒8砂巖中可見多種燧石（圖版Ⅱ1），包括細粒燧石（晶粒）、粗粒燧石（晶粒）、不等粒狀燧石。②可見脈石英（圖版Ⅱ2），像一塊外向不規(guī)則的石英顆粒，在正交偏光鏡下可見，顆粒由不規(guī)則的石英晶粒鑲嵌成梳妝，呈鑲嵌型波狀消光。③見一些石英顆粒由各種不規(guī)則的石英晶粒組成（圖版Ⅱ3），彼此呈鑲嵌狀接觸，見波狀消光，少數(shù)見帶狀消光，該多晶石英來于變質(zhì)巖。④有些多晶石英的晶粒僅有幾個（圖版Ⅱ4），而且大小各不相同，呈鑲嵌狀或縫合線接觸，有強烈的波狀消光，該多晶石英來源于片麻巖。在高橋地區(qū)長石很少見，除在個別薄片中見到未完全發(fā)生次生溶蝕的長石（圖版Ⅳ1）外，均已發(fā)生次生溶蝕。一些被自生石英及高嶺石半充填，一些被高嶺石半充填或甚至全充填，少數(shù)被自生石英或自生石英、高嶺石半充填后又被綠泥石充填。前人的大量研究(如黃思靜等，2004，Boles等，1992)表明，碎屑巖地層中自生高嶺石的成因主要與長石等鋁硅酸鹽的溶解有關(guān)，無論是鉀長石、鈉長石還是鈣長石，其溶解的主要產(chǎn)物均有高嶺石，基本反應(yīng)方程是：2KAlSi308 (鉀長石)+2H++H2O= Al2Si205 (OH)4(高嶺石)+4Si02(硅質(zhì))+2K+2NaAlSi308(鈉長石)+2H++H2O= Al2Si205 (OH)4 (高嶺石)+4Si02(硅質(zhì))+2Na+CaAlSi2O8(鈣長石)+2H++H2O= Al2Si205 (OH)4 (高嶺石)+ Ca2+巖屑是由母巖經(jīng)機械破碎而形成的碎塊，但它有磨園的痕跡，有一定的外形，保存原巖的成分和結(jié)構(gòu)。巖石常是多種或多顆礦物的集合體，可與礦物碎屑相區(qū)別。巖屑不是母巖風(fēng)化的最終產(chǎn)物，而是一種暫時性的產(chǎn)物。它反映了風(fēng)化不徹底，搬運近，堆積快的特征。故碎屑巖中巖屑含量高，則說明巖石的成分成熟度不高。巖屑是判斷母巖性質(zhì)雖可靠雖直接的標志，巖屑的研究有很大的地質(zhì)意義（姜在興，2003）。各種巖屑均可在沉積巖中出現(xiàn)，在研究去盒8砂巖中巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖屑和沉積巖屑都有出現(xiàn)，其中以變質(zhì)巖巖屑為主，具有少量巖漿巖和沉積巖巖屑。下面介紹盒8砂巖里可見巖屑：（1）變質(zhì)巖屑——在盒8砂巖中見鱗片狀絹云母千枚巖屑（圖版Ⅱ5）、板巖巖屑、高嶺石化千枚巖屑、石英變質(zhì)巖屑（圖版Ⅱ6）、變質(zhì)粉砂巖屑等；（2）火山巖屑——在盒8砂巖中可見火山硅化巖屑、流紋巖巖屑等；（3）沉積巖屑——盒8砂巖里的沉積巖屑主要有泥巖巖屑（圖版Ⅲ1）、有機質(zhì)巖屑、自生高嶺石巖屑。在砂巖內(nèi)一些軟巖巖屑被壓實成彎曲狀，充填部分孔隙，形成假雜基。在研究區(qū)盒8砂巖內(nèi)白云母很多，因白云母抵抗風(fēng)化的能力強，屬穩(wěn)定的經(jīng)礦物（姜在興，2003），較多的分布于中砂巖和細砂巖內(nèi)，粗砂巖中云母少，白云母的粒徑比共生的其他砂粒要大，因為片狀礦物搬運遠。白云母很多破碎呈葉片狀，常有不整合的邊緣。很多云母風(fēng)化成高嶺石等其他礦物。一些石英顆粒被溶蝕，并充填了白云母。黑云母在盒8砂巖中很少見，主要是因為黑云母抗化學(xué)風(fēng)化能力弱，屬不穩(wěn)定礦物，只出現(xiàn)在離物源區(qū)近、成分復(fù)雜的砂巖中。在一些砂巖中可見綠泥石，可能由黑云母轉(zhuǎn)變而來。云母在盒8砂巖中基本以條帶狀產(chǎn)出，但由于壓實作用，受鄰近顆粒的擠壓，可產(chǎn)生彎曲狀甚至裂開（圖版Ⅲ圖版Ⅲ3），部分相嵌而成。很多云母順著解理方向溶蝕，呈張開狀。在高橋地區(qū)的盒8砂巖中見到的重礦物主要有鋯石、電氣石、磷灰石、金紅石、菱鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等。鋯石在石英和雜基內(nèi)都有出現(xiàn)，在石英內(nèi)以石英包裹體存在，部分鋯石存在于軟巖屑內(nèi)（圖版Ⅰ5）。電氣石主要以包裹體的形式出現(xiàn)，包裹在石英顆粒內(nèi)，以針狀產(chǎn)出（圖版Ⅰ3）。磷灰石與電氣石相似，也主要包裹在石英顆粒內(nèi)，作為磷灰石包裹體，以顆粒狀產(chǎn)出（圖版Ⅲ4）。金紅石以短柱狀或針狀出現(xiàn)，在薄片中可見垂直光軸切的金紅石，呈正方形，金紅石主要出現(xiàn)在石英包裹體內(nèi)，半透明，正極高突起（圖版Ⅰ圖版Ⅲ5）。菱鐵礦有單體和集合體，單體主要是菱形，一些在石英顆粒內(nèi)，部分分布在云母片的周圍，菱鐵礦集合體（圖版Ⅲ圖版Ⅳ2）在填隙物中可見。菱鐵礦晶粒邊緣見因風(fēng)化作用形成的褐色銹斑。褐鐵礦和赤鐵礦是由菱鐵礦風(fēng)化而來，在其周圍有零星分布的菱鐵礦。 砂巖的填隙物對41個薄片進行觀察和分析，%，其中包括雜基和膠結(jié)物。雜基是碎屑巖中細小的機械成因組分，是懸浮卸載后形成的堆積產(chǎn)物（姜在興，2003）。在研究區(qū)的盒8砂巖中，雜基含量2%~14%不等，大多在7%左右，以絹云母和高嶺石為主（圖版Ⅳ3），伊利石很少見，單偏光鏡下多顯污濁。在不同深度的砂巖內(nèi)，雜基含量不同，有的雜基含量高，有的雜基含量很低甚至不含。膠結(jié)物是碎屑巖中以化學(xué)沉淀方式形成于粒間孔隙中的自生產(chǎn)物。碎屑巖中主要膠結(jié)物包括硅質(zhì)、碳酸鹽、泥質(zhì)和一部分鐵質(zhì)（姜在興，2003），在研究區(qū)的砂巖內(nèi)硅質(zhì)、泥質(zhì)和碳酸鹽為主要膠結(jié)物。其中硅質(zhì)以石英加大邊為主，鈣質(zhì)以方解石為主，泥質(zhì)可見綠泥石膠結(jié)和高嶺石膠結(jié)。盒8砂巖的膠結(jié)物主要可以分為以下幾類：（1）方解石的膠結(jié)（圖版Ⅳ4）：含有方解石膠結(jié)的砂巖約占15%左右，此類砂巖是早期連晶方解石基底式膠結(jié)的砂巖，方解石晶粒大，含量10%以上。（2）石英膠結(jié)：石英膠結(jié)物一部分以次生加大邊（圖版Ⅰ3）形式產(chǎn)出,是研究區(qū)砂巖的主要膠結(jié)物，占80%左右，在石英砂巖里含量高，在石英含量低的砂巖中相對較少。一部分是自生粒狀微晶石英（圖版Ⅳ5）或石英集合體充填于孔隙中。（3）環(huán)邊綠泥石膠結(jié)：在一些砂巖中綠泥石一般以環(huán)邊的形式產(chǎn)出，環(huán)邊綠泥石屬于第一世代膠結(jié)物，其形成于成巖早期。有一些綠泥石是在粒內(nèi)自生的，屬于第二代膠結(jié)物，形成于成巖晚期。（4）高嶺石膠結(jié)（圖版Ⅳ6）：高嶺石膠結(jié)比較常見，在盒8砂巖段以自生為主，含有高嶺石膠結(jié)的砂巖占20%左右。 砂巖的結(jié)構(gòu)特征砂巖的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括砂巖碎屑的粒徑、分選、圓度、填隙物的結(jié)構(gòu)及碎屑與填隙物間的關(guān)系等（路鳳香等，2002）。砂巖的結(jié)構(gòu)對其孔隙發(fā)育和滲透率的影響很大，是研究儲層巖石學(xué)特征研究的重要內(nèi)容之一。通過研究41個薄片，極粗砂巖有1個，極粗粗粒砂巖有5個，粗粒砂巖有10個，中粗粒砂巖有10個，粗粒砂巖有8個，中細粒砂巖有6個，細粒砂巖有1個，~，可以看出，盒8砂巖以中粒和粗粒為主（）。粒度分析的目的是研究碎屑巖的粒度大小和粒度分布。碎屑巖的粒度分布及分選性是搬運能力的度量尺度，是判別沉積時的自然地理環(huán)境以及水動力條件的良好標志，而且碎屑巖的儲使物性與其粒度密切相關(guān)，因此粒度分析是碎屑巖研究的一個重要方面。c b A229 盒8上a A271 h A329 g A284 f A281 盒8下e A271 d A329 高橋地區(qū)盒8砂巖段粒度分析對盒8砂巖進行粒度分析（），可見研究區(qū)的盒8砂巖段的粒度以中粒粗粒為主，頻率曲線以雙峰為主，僅見很少的單峰，個別見三峰，說明巖石分選多為中等，很少分選好，正偏度與負偏態(tài)相當；概率累積曲線只有跳躍總體和懸浮總體，滾動總體未發(fā)育，跳躍組分含量較高，約70%~80%，以二段直線式為主，見很少的三段直線式，跳躍總體斜率一般在50o~70o左右，屬于斜率高的范圍，中粒砂巖的懸浮總體與跳躍總體的交結(jié)點在（~）Φ區(qū)間內(nèi)，粗粒砂巖的交結(jié)點在（~）Φ區(qū)間內(nèi)。碎屑巖中顆粒大小均勻分布的程度成為分選性。分選性明顯地受沉積介質(zhì)動條件和搬運距離的控制。圓度是指碎屑顆粒的棱角被磨蝕圓化的程度，碎屑的度主要與搬運距離有關(guān)但還受粒度礦物物性和搬運條件的影響（姜在興，2003）。，研究區(qū)盒8砂巖總體磨圓度為次棱角次圓狀，%，其次為次圓、圓狀，%，次棱角狀為最少；分選中等，%，其次為分選差，%，分選好的很少，%。從粒度分析曲線上（）也可看出，高橋地區(qū)盒8砂巖的分選中等和差。統(tǒng)計項目磨 圓分 選次棱角狀次圓次棱角次圓狀次圓圓狀分選好分選中分選差盒8砂巖樣品數(shù)3304432810比例%%%%%%%碎屑巖的填隙物的結(jié)構(gòu)應(yīng)包括雜基結(jié)構(gòu)和膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)，它們的成因不同，在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)不同的特點。在研究區(qū)盒8內(nèi)，雜基含量多樣，但結(jié)構(gòu)比較單一，而膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)具多樣性，是填隙物的主要結(jié)構(gòu)。（1）雜基的結(jié)構(gòu)在研究區(qū)盒8內(nèi)，雜基的含量和性質(zhì)各不相同，有的含量多，有的含量很少。雜基的含量多少，是結(jié)構(gòu)成熟度的重要標志，也是識別流體密度的的標志，同時也是水動力強度的標志（姜在興，2003）。（2）膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)特點與本身的結(jié)晶程度、晶粒大小和分布的均勻性有關(guān)。在研究區(qū)盒8段內(nèi)常見的膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)類型有：①顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：可見于方解石膠結(jié)物內(nèi)。②帶狀和櫛殼狀結(jié)構(gòu)（圖版Ⅳ6）：膠結(jié)物環(huán)繞碎屑顆粒呈帶狀分布成為帶狀膠結(jié)，呈纖維狀或細柱狀垂直碎屑表面生長時稱為櫛殼狀結(jié)構(gòu)。環(huán)石英邊緣生長綠泥石和高嶺石，可見這兩種結(jié)構(gòu)。③再生結(jié)構(gòu)：主要是自生石英膠結(jié)物沿石英邊緣呈次生加大邊，這種石英膠結(jié)物稱為次生加大或再生石英。④嵌晶結(jié)構(gòu)（圖版Ⅳ4）：是指膠結(jié)物在重結(jié)晶時形成的很多的晶體，或者是從孔隙水溶液結(jié)晶的粗大晶體，往往是一個或幾個碎屑顆粒包含在一個晶體之中。這種結(jié)構(gòu)在研究區(qū)內(nèi)可見于方解石膠結(jié)的石英內(nèi)，方解石是結(jié)晶的粗大晶體，包裹幾個碎屑顆粒。在碎屑巖中，碎屑顆粒與填隙物的關(guān)系稱為膠結(jié)類型或支撐類型。它首先與碎屑顆粒和填隙物的相對含量有關(guān)，其次與顆粒間的接觸關(guān)系有關(guān)。首先，按碎屑和雜基的相對含量可以分為雜基支撐和顆粒支撐兩大類；其次按顆粒和填隙物的相對含量和相互關(guān)系可以分為基底式膠結(jié)（或半基底式膠結(jié)）、孔隙式膠結(jié)、接觸式