鄂尔多斯盆地多种能源矿产共同富集的地质条件与成藏（矿）系统研究
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摘要
鄂尔多斯盆地蕴藏并发现了丰富的煤、石油、天然气及铀矿等多种矿产资源，使之成为我国独具特色的多矿种并存的“聚宝盆”。然而长期以来，造成该盆地多种矿产共同富集的地质条件与机制一直众说纷纭。本文针对盆地内主要的4种能源矿产，应用石油地质、沉积学及水文地质多学科相结合的方法，对其地质富集条件进行了综合性的研究，明确了4种资源富集的基本地质特征；总结了4种能源矿产的分布规律。通过沉积相、地球化学特征及流体势的研究，分析了中生界油气藏和古生界天然气藏的成藏作用；探讨了毛细管力作用下的深盆气藏地质模式，并对不同气藏层段压力做了定量数学表述；分析了中生界铀矿的成矿特点；建立了4种能源矿产同盆共生的成矿（藏）模式。论文主要取得了如下成果与创新性认识：
1、不同地质历史时期的不同沉积体系类型的此消彼长明显控制了其各自时期的矿产类型分布。古生界煤和煤层（成）气全盆分布受控于海退型低位煤系；中生界“中部生油、周缘聚煤“的互补型能源类型分布格局受控于南北三角洲体系的发育与湖泊逐渐向中部萎缩直至消亡的沉积演化；“近缘粗粒控矿”是铀矿主要分布于盆缘的主要控矿机制（第二章2.4节、第三章3.3节）。
2、中生界三叠系深部长6＋7段流体势研究表明，早白垩世末流体势整体表现为以靖边—吴旗—庆阳一线为界，东南高、西北低的特点；晚白垩世后东北部靖边地区流体势显著降低，全盆范围内形成了西北—东南高、东北—西南底的特点。目前勘探发现的三叠系致密储层油藏主要分布于早白垩世末形成的高势区向低势区过渡区域，验证了流体势指示油气运聚方向的可靠性（第四章4.6节）。
3、利用烃类生成和运移过程中碳同位素的分馏作用原理，在古生界气藏中划分出了生烃中心、气藏边界及局部低渗透区；并根据致密储层中甲烷的δ13C1值减小趋势，结合该区地质特点，指出了天然气运移方向和可能的富集区域（第五章5.7.2.2节、5.7.3.2节）。
4、根据毛细管力作用原理，探索建立了深盆气藏地质模型，并推导出了深盆气藏内压力—深度关系的数学表达式。该模型表征了深盆气藏内压力由“气水过渡带—静水压力”界面的负压异常过渡为“气—气水过渡带”界面的正常压力变化，与鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏内实测的压力分布结果相符。将气藏压力梯度变化形态划分上开口一段式、下开口一段式和两段式3种模式，较好解释了不同类型气藏压力曲线模式，从而论证了深盆气藏的富集与成藏机制（第五章5.7.4节、5.7.5节）。
The Ordos basin is featured by abundant multi-mineral resources, e.g. coal, oil/gas,uranium energy and others. However, it is still unknown for the formation of abundantmulti-type mineral resources in the same basin. Here we studied the aggregation conditionof four-kind minerals (e.g. coal, oil, gas, and uranium ore) showing different geologicalfeatures, proposed their mechanisms of the accumulation or mineralization, defined threetypes of the accumulation system, for example, Mesozoic oil/gas reservoir, Paleozoic deepbasin gas and Mesozoic uranium, and proposed their accumulation models. Thus somegreat progress was made in this study as follows.
(1) Different types and different geological histories of depositional systems control themineral type distribution respectively. Paleozoic coal and coal seam gas in the whole basinis controlled by the regressive-low swamping; central oil and peripheral coal in Mesozoicis controlled by the north-south delta system development and to the central lake graduallyshranking; relatives coarse ore-controlling results in uranium distribution mainly on theedge of the basin.
(2) Fluid potential studies on Triassic Chang6,7section have shown that the fluidpotential overall in the Early Cretaceous taking Jingbian-Wuqi-Qingyang line as theboundary; Late Cretaceous fluid potential significant reduction in Northeast Jingbian.Transition region formed at the end of the Triassic tight reservoir reservoir exploration anddiscovery are mainly distributed in the Early Cretaceous high potential to low potentialareas. So it verify the reliability of the fluid potential indicating the direction ofhydrocarbon migration and accumulation.
(3) This study suggested the variation of the13C1isotope in Paleozoic reservoir revealsthe fractionation of the C isotope in the hydrocarbon expulsion and oil/gas migration ofPaleozoic source rocks, resulting in the decrease of δ13C1from the hydrocarbon-generatingcenter to margin. Therefore the decrease direction of δ13C1indicates the hydrocarbonmigration direction in the tight sandstone reservoir.
(4) Based on the detailed analysis, the pressure-depth relationship controlled by capillaryforce in deep basin gas reservoir was proposed, displaying the pressure variation from thehydrostatic table to the interface of transition of gas-to-water and the pure gas reservoir,coinciding with pressure testing in the gas reservoir of Paleozoic deep basin in Ordos basin,which interprets the formation of the deep-basin gas reservoir.
1、不同地质历史时期的不同沉积体系类型的此消彼长明显控制了其各自时期的矿产类型分布。古生界煤和煤层（成）气全盆分布受控于海退型低位煤系；中生界“中部生油、周缘聚煤“的互补型能源类型分布格局受控于南北三角洲体系的发育与湖泊逐渐向中部萎缩直至消亡的沉积演化；“近缘粗粒控矿”是铀矿主要分布于盆缘的主要控矿机制（第二章2.4节、第三章3.3节）。
2、中生界三叠系深部长6＋7段流体势研究表明，早白垩世末流体势整体表现为以靖边—吴旗—庆阳一线为界，东南高、西北低的特点；晚白垩世后东北部靖边地区流体势显著降低，全盆范围内形成了西北—东南高、东北—西南底的特点。目前勘探发现的三叠系致密储层油藏主要分布于早白垩世末形成的高势区向低势区过渡区域，验证了流体势指示油气运聚方向的可靠性（第四章4.6节）。
3、利用烃类生成和运移过程中碳同位素的分馏作用原理，在古生界气藏中划分出了生烃中心、气藏边界及局部低渗透区；并根据致密储层中甲烷的δ13C1值减小趋势，结合该区地质特点，指出了天然气运移方向和可能的富集区域（第五章5.7.2.2节、5.7.3.2节）。
4、根据毛细管力作用原理，探索建立了深盆气藏地质模型，并推导出了深盆气藏内压力—深度关系的数学表达式。该模型表征了深盆气藏内压力由“气水过渡带—静水压力”界面的负压异常过渡为“气—气水过渡带”界面的正常压力变化，与鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏内实测的压力分布结果相符。将气藏压力梯度变化形态划分上开口一段式、下开口一段式和两段式3种模式，较好解释了不同类型气藏压力曲线模式，从而论证了深盆气藏的富集与成藏机制（第五章5.7.4节、5.7.5节）。
The Ordos basin is featured by abundant multi-mineral resources, e.g. coal, oil/gas,uranium energy and others. However, it is still unknown for the formation of abundantmulti-type mineral resources in the same basin. Here we studied the aggregation conditionof four-kind minerals (e.g. coal, oil, gas, and uranium ore) showing different geologicalfeatures, proposed their mechanisms of the accumulation or mineralization, defined threetypes of the accumulation system, for example, Mesozoic oil/gas reservoir, Paleozoic deepbasin gas and Mesozoic uranium, and proposed their accumulation models. Thus somegreat progress was made in this study as follows.
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(2) Fluid potential studies on Triassic Chang6,7section have shown that the fluidpotential overall in the Early Cretaceous taking Jingbian-Wuqi-Qingyang line as theboundary; Late Cretaceous fluid potential significant reduction in Northeast Jingbian.Transition region formed at the end of the Triassic tight reservoir reservoir exploration anddiscovery are mainly distributed in the Early Cretaceous high potential to low potentialareas. So it verify the reliability of the fluid potential indicating the direction ofhydrocarbon migration and accumulation.
(3) This study suggested the variation of the13C1isotope in Paleozoic reservoir revealsthe fractionation of the C isotope in the hydrocarbon expulsion and oil/gas migration ofPaleozoic source rocks, resulting in the decrease of δ13C1from the hydrocarbon-generatingcenter to margin. Therefore the decrease direction of δ13C1indicates the hydrocarbonmigration direction in the tight sandstone reservoir.
(4) Based on the detailed analysis, the pressure-depth relationship controlled by capillaryforce in deep basin gas reservoir was proposed, displaying the pressure variation from thehydrostatic table to the interface of transition of gas-to-water and the pure gas reservoir,coinciding with pressure testing in the gas reservoir of Paleozoic deep basin in Ordos basin,which interprets the formation of the deep-basin gas reservoir.
引文
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