沉积学报

鄂尔多斯盆地西部太原组碎屑物质来源与古地理重建

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马贤成 ¹ , 刘磊 ¹^,² , 王志伟 ¹ , 胡爱平 ³^,⁴ , 虎建玲 ⁴^,⁵ , 胡琮 ³ , 王峰 ¹^,² , 李丹 ¹ , 张成弓 ¹^,² , 付斯一 ¹^,² , 陈洪德 ¹^,²

沉积学报 | 2026,44(4): 1507-1522

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沉积学报 | 2026 , 44 (4) : 1507 -1522

鄂尔多斯盆地西部太原组碎屑物质来源与古地理重建

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马贤成¹, 刘磊¹^,², 王志伟¹, 胡爱平³^,⁴, 虎建玲⁴^,⁵, 胡琮³, 王峰¹^,², 李丹¹, 张成弓¹^,², 付斯一¹^,², 陈洪德¹^,²

作者信息

^1.成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059

^2.油气藏地质及开发工程全国重点实验室（成都理工大学），成都 610059

^3.中国石油长庆油田分公司勘探事业部，西安 710018

^4.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018

^5.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，西安 710000

通讯作者:

刘磊，男，研究员，含油气盆地分析，E-mail: liulei@cdut.edu.cn

作者简介:

马贤成，男，2000年出生，硕士研究生，地质学，E-mail: 18387018709@163.com

Detrital Material Source and Paleogeographic Reconstruction of Taiyuan Formation in Western Ordos Basin

XianCheng MA¹, Lei LIU¹^,², ZhiWei WANG¹, AiPing HU³^,⁴, JianLing HU⁴^,⁵, Cong HU³, Feng WANG¹^,², Dan LI¹, ChengGong ZHANG¹^,², SiYi FU¹^,², HongDe CHEN¹^,²

Affiliations

^1.Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

^2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

^3.Department of Exploration, PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710018, China

^4.National Engineering Laboratory of Low-permeability Oil & Gas Exploration and Development, Xi’an 710018, China

^5.Exploration and Development Research Institute, Changqing Oilfield Company, PetroChina, Xi’an 710000, China

Corresponding Author:

LIU Lei, E-mail: liulei@cdut.edu.cn

出版时间: 2026-08-10 doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.134

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摘要

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目的鄂尔多斯盆地二叠系太原组具有厚度大、分布广、油气资源类型丰富等特征，展现出巨大的勘探潜力。目前，对该地层的研究主要集中在盆地东部，而西部地区由于构造格局与沉积演化的复杂多变，对太原组的勘探和研究亟待深入探讨。方法采用野外露头观察、钻井样品采集，结合前人研究成果，综合运用碎屑锆石U-Pb定年、古流向分析等物源分析方法，对鄂尔多斯盆地西部太原组碎屑物质来源、构造背景及古地理格局进行了系统研究。结果研究区东北部（A组）的沉积物主要来自碰撞挤压构造背景下的阴山造山带，物源供给强，向盆地中部依次发育三角洲平原、三角洲前缘、潮汐砂脊和潮汐砂坝。西北部（B组）的沉积物来自碰撞挤压和汇聚造山构造背景下的阿拉善地块，向盆地中部依次发育三角洲平原、三角洲前缘和潟湖—潮坪。南部（D组）地区的沉积物来自古特提斯洋扩张—俯冲—碰撞构造环境下的北祁连、北秦岭构造带，太原期中央古隆起变缓，物源供给弱，主要发育障壁岛—潟湖—潮坪沉积。结论研究区北部在碰撞和汇聚造山构造背景下隆升程度高，物源供给强，发育大型的潮汐—三角洲复合体系，而南部在拉张伸展构造背景下物源供给较弱，以潮坪—潟湖为主。该研究不仅深化了对鄂尔多斯盆地西部沉积体系和物源供给机制的认识，也为重建盆地西部的构造—沉积演化过程和古地理格局提供了新的视角和参考。

关键词

碎屑锆石 / 物源分析 / 鄂尔多斯盆地西部 / 古地理格局 / 太原组

Abstract

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Objective The Taiyuan Formation of Permian System in Ordos Basin has the characteristics of large thickness， wide distribution， and rich types of oil and gas resources， which indicates a substantial potential for exploration. At present， the study of this formation is mainly concentrated in the eastern part of the basin， while the exploration and study of Taiyuan Formation in the western part of the basin need to be further discussed due to the complex and variable tectonic pattern and sedimentary evolution. Methods The detrital material source， tectonic setting and paleogeographic evolution of Taiyuan Formation in western Ordos Basin are systematically studied by means of outcrop observation， drilling sample collection， detrital zircon U-Pb dating and paleo-flow analysis. Results The sediments in the northeastern part of the study area （Group A） are mainly from the Yinshan Orogenic Belt under the collision-compressional tectonic background， with strong provenances. The delta plain， delta front， tidal sand ridge and tidal sand bar are successively developed in the middle of the basin. The sediments in the northwest （Group B） are derived from the Alxa Block under the collisional compression and convergent orogenic tectonic background， and the delta plain， delta front and lagoon-tidal flat develop successively towards the middle of the basin. The sediments in the southern （Group D） area came from the North Qilian and North Qinling tectonic belts under the extension-subduction-collision tectonic environment of the Paleo-Tethyan Ocean. The central paleo-uplift of the Taiyuan Period was slow， the provenance-supply was weak， and the mainly developed barrier island-barrierisland-lagoon-tidal flat deposits. Conclusions The northern part of the study area is characterized by high uplift and strong provenance supply in the context of collision and convergence orogenic structures， and large tide-delta complex system， while the southern part is characterized by weak provenance supply in the context of tensile extension structures， and is dominated by tidal flat and lagoon. This study not only deepens the understanding of the sedimentary system and provenance supply mechanism in the western Ordos Basin， but also provides a new perspective and reference for the reconstruction of the tectono-sedimentary evolution process and paleogeographic pattern in the western Ordos Basin.

Key words

detrital zircon / provenance analysis / western Ordos Basin / paleogeographic pattern / Taiyuan Formation

引用本文

马贤成, 刘磊, 王志伟, 胡爱平, 虎建玲, 胡琮, 王峰, 李丹, 张成弓, 付斯一, 陈洪德. 鄂尔多斯盆地西部太原组碎屑物质来源与古地理重建. 沉积学报, 2026 , 44 (4) : 1507 -1522 . DOI: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.134

XianCheng MA, Lei LIU, ZhiWei WANG, AiPing HU, JianLing HU, Cong HU, Feng WANG, Dan LI, ChengGong ZHANG, SiYi FU, HongDe CHEN. Detrital Material Source and Paleogeographic Reconstruction of Taiyuan Formation in Western Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2026 , 44 (4) : 1507 -1522 . DOI: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.134

正文

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0 引言

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鄂尔多斯盆地位于中国中北部，被誉为国家第二大油气富集区，该盆地富含大量的天然气和煤炭资源，是我国能源开发的重要基地之一（翟光麾，2021）。下二叠统太原组发育煤层和暗色泥岩，并与山西期、石盒子期的大型砂体相配置构成了二叠纪丰富的天然气藏（王岚，2005）。一直以来学者对盆地东部物源体系、沉积相和成藏规律已有深入讨论（廖昌珍等，2007；沈玉林等，2009；侯中帅等，2018），但对盆地西部勘探研究相对薄弱，主要受限于构造背景复杂和源区背景差异缺乏系统研究。近年来，随着勘探技术的进步和资料的积累，盆地西部逐渐成为重点勘探目的区（曹代勇等，2015；冯琦，2021；朱世发等，2021），特别是下古生界马家沟组及上古生界羊虎沟组、山西组—石盒子组中，天然气勘探取得了显著成果（崔明明等，2019；刘二虎等，2022；夏雨晴等，2023）。目前，南北物源如何控制沉积相以及物源区特征已取得初步成果（陈全红等，2009；虎建玲等，2024；张靖芪等，2025），然而，太原期南北物源影响范围，盆地周缘造山带不同的构造背景能否与沉积体系建立对应关系，还值得进一步研究。

自二叠纪以来，北部物源区的构造活动进入快速活跃的阶段，其抬升时间早于南部地区（陈孟晋等，2006；陈全红等，2012）。在太原期，盆地西北部以三角洲沉积为主，但碎屑沉积物是源自阿拉善地块还是阴山造山带，目前尚未明确（郭艳琴等，2020）。对于盆地西南部，多数学者认为该区域广泛发育潟湖—潮坪沉积，障壁岛呈点状分布（王岚，2005；冯琦，2021），其物源是北祁连构造带还是北秦岭构造带，在不同学者的研究中存在一定的差异和争议（陈洪德等，2001；陈全红等，2010；李文厚等，2021）。目前，关于鄂尔多斯盆地西部及周缘太原组沉积环境的研究虽取得一定进展，但多集中于烃源岩系统的评价（黄家国，2016；雷琳琳等，2020；翟光麾，2021）。前人多从重矿物分析、古水流方向以及稀土元素等角度来探讨碎屑物质来源（王岚，2005；陈全红等，2009；李文厚等，2021；虎建玲等，2024；张靖芪等，2025），研究手段较为单一。对于碎屑物质来源及其影响范围存在一定的局限性，并且对物源构造背景方面的关注较少。本文通过综合野外露头观察、钻井样品及前人研究成果，基于碎屑锆石U-Pb定年和古流向分析方法，结合构造背景和沉积特征建立盆地西部太原组沉积模式，系统阐述碎屑物质来源和构造背景，揭示研究区南北碎屑物质来源差异，重点讨论南北地质单元构造活动差异如何影响碎屑物质供给和沉积填充过程，旨在为鄂尔多斯盆地西部太原组的规模增储与古地理重建提供参考。

1 地质构造背景

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鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部（图1a），从构造地貌来看，总体构造为南北走向，东缓西陡的不对称箕状向斜（孙振飞，2016）。研究区域起点位于乌海市，向南延伸经过银川市、同心县、固原市，直至陇县地区（李蒙，2019）（图1b）。西侧边界接壤贺兰山区以及六盘山，东侧则扩展至定边县和环县一带。研究区域是鄂尔多斯地块、阿拉善地块和秦祁褶皱带的交汇地区，经历多次构造性质的控制，演化过程多变，物源复杂（朱淑玥等，2023）（图1b）。在太原期，古亚洲洋向华北板块北缘俯冲，盆地北部抬升，南部北秦岭、北祁连构造带隆起，阴山造山带、阿拉善地块和北秦祁构造带成为研究区的潜在物源区（翟咏荷，2020）。通过调研前人对潜在源区的碎屑锆石年代学数据（图1b），北祁连构造带碎屑锆石年龄主要集中在400~520 Ma、850~1 000 Ma（王栋，2019；张丽琪，2019）；中亚造山带碎屑锆石年龄主要集中在260~350 Ma、419~541 Ma（周瑞，2019）；阿拉善地块碎屑锆石年龄主要分布在252~500 Ma、850~1 000 Ma、1 800~1 900 Ma、2 300~2 500 Ma（Diwu et al.，2012；张丽琪，2019）；北秦岭构造带碎屑锆石年龄则主要集中在400~500 Ma、850~1 000 Ma、2 400~2 600 Ma（Diwu et al.，2012；Liu et al.，2016；周瑞，2019）；华北克拉通基底碎屑锆石年龄主要集中在1 900~2 000 Ma、2 400~2 600 Ma（赵国春等，2002；李正辉，2018）；而阴山造山带碎屑锆石年龄则集中在280~419 Ma、1 700~1 900 Ma、2 450~2 550 Ma（蒋子文，2020；刘凯等，2021）。

自吕梁运动之后，华北克拉通结晶基底逐渐形成（翟明国，2019）。受加里东运动的影响，鄂尔多斯盆地与华北大陆板块整体抬升，在西南部形成断褶带和隆起，阻挡了祁连海的入侵（闫德宇，2016）。晚石炭世，华北大陆板块沉降，逐渐合并成为一个海域（李克永等，2023）。早二叠世太原期，东西两侧海水侵入，华北海与祁连海相连通，原本的中央古隆起随着海平面上升而被淹没。这一转变使中央古隆起的沉积作用逐渐减弱（潘冬，2013），其西部由边缘裂陷转为克拉通内坳陷，发育潟湖—潮坪沉积，向东地势升高，发育广泛的潮坪和障壁砂坝（翟咏荷等，2023）。北部地区主要发育海陆过渡相沉积，南部靠近北秦岭、北祁连地区发育海相沉积（翟咏荷，2020）。早二叠世山西期，海水从东西两侧逐渐退出。盆地开始接受陆相沉积，由此进入陆相沉积阶段（刘雯等，2023）。太原组发育泥岩、灰岩、砂岩和煤层等（赵剑，2021），砂岩以中—粗粒为主，分选性和磨圆度较好。自下而上主要发育桥头砂岩、马兰砂岩以及七里沟砂岩，庙沟段和东大窑段多陆源砂泥互层（图1c）（付金华，2023）。

2 样品及方法

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2.1　碎屑锆石年代学

碎屑锆石U-Pb年代学是利用放射性地质年代学方法来测定沉积岩中具有代表性碎屑矿物锆石的年代，广泛运用于碎屑物质来源系统研究中（Dickinson and Gehrels，2009；高伊雪等，2022）。锆石U-Pb年代学具有数据获取快、物源对比精确度高以及估算源区剥蚀量等优势（王平等，2022）。本文碎屑锆石U-Pb年代学获取主要包括预处理和同位素测试，预处理方法为激光剥蚀—等离子质谱法（LA-ICP-MS），该方法确保了锆石颗粒表面的平滑度，锆石U-Pb定年处理在廊坊诚信地质服务有限公司完成。同位素测试是测定锆石年龄的常用方法，依赖于U-Th-Pb同位素体系，具体来说，通过测量以下三组同位素比值来确定锆石的年龄：²⁰⁶Pb/²³⁸U、²⁰⁷Pb/²³⁵U和²⁰⁸Pb/²³²Th。这些比值提供了关于锆石形成时间的详细信息（张凌等，2020）。对于大于1 000 Ma的年龄，采用²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄值；小于1 000 Ma的年龄则采用²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值，其中谐和度介于90%~110%的锆石被用于统计年龄，以生成概率密度分布函数曲线（KDE）进行视觉分析（Ludwig，2003）。最普遍的方法是在IsoplotR（https://www.ucl.ac.uk/~ucfbpve/isoplotr/home/index.html）平台上绘制。此外，本研究使用锆石二维定标图MDS来获得不同碎屑锆石样品之间的相似（差异）性，该方法运用K-S检验的D值或Kuiper检验的V值，利用特定算法转换，将碎屑锆石样品的量化分析结果以点的形式在多维空间中展现，将样品间的相似性简化至二维空间，样品之间的差异系数越小距离越近，反之距离越远（Saylor et al.，2018；Vermeesch，2018）。这种方法能够有效地区分来自不同物源的沉积物。IsoplotR平台中依次调选detritals—MDS功能选项，将本研究涉及的9个碎屑锆石样品数据导入，最终生成锆石二维定标图MDS。

2.2　古流向判别

古流向是追溯沉积物物源区的一种重要手段，利用各种交错层理倾向、砾石的定向排列、地层倾角测井以及生物遗迹等沉积构造来判断古水流的方向。地层倾角测井可测得井眼处地层的倾角和方位角，判断地下地层的产状及层理等构造方向（高微，2012）。此外，借助电成像测井的动态图像，拾取交错层理并获得倾角和倾向，也能够为古水流方向的判断提供依据（杨世夺等，2013）。首先拾取沉积层理方向形成玫瑰花图，读取泥岩段内部层理倾斜方向作为构造倾向，对砂岩沉积层理方向进行构造校正后，再通过倾角矢量图确定井眼处的古水流方向（Folkestad et al.，2012）。

2.3　构造背景判别

本研究采用了Cawood et al.（2012）的方法来判别源区的地质构造背景，该方法利用不同的锆石年龄数据反映样品物源区汇聚造山，碰撞挤压，拉张伸展三种不同的构造背景。在不同的构造环境中锆石年龄存在显著差异，汇聚边缘盆地的碎屑锆石比例大于50%，结晶年龄接近地层沉积年龄。碰撞挤压形成的盆地通常仅含有少量接近沉积年龄的碎屑锆石，碎屑锆石比例（50%~10%）。伸展盆地的碎屑锆石年龄较沉积年龄大得多，碎屑锆石比例不到5%。具体步骤：第一步，在5%最年轻碎屑锆石情况下，结晶年龄（Crystallization Ages，CA）与地层沉积年龄（Depositional Age，DA）之差大于150 Ma时，可判断为拉张伸展构造背景，小于150 Ma为汇聚造山和碰撞挤压构造背景；第二步，当（CA-DA）<150 Ma时，在30%最年轻碎屑锆石情况下，进一步区分汇聚造山和碰撞挤压构造背景，（CA-DA）>100 Ma为碰撞挤压构造背景，（CA-DA）<100 Ma为汇聚造山构造背景（Cawood et al.，2012）。

3 结果

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3.1　碎屑锆石年代学特征

在研究区太原组沉积期的6处采样点获得365个碎屑锆石测年数据，并将这些数据与前人在乌达、南长滩、陆家庄及周缘潜在物源区公开报道的锆石U-Pb年龄进行对比分析（李正辉，2018）。由于周边造山带母岩的侵蚀和沉积，盆地中的碎屑沉积物展示了与这些造山带相一致的锆石年龄特征。为了深入理解这一特征，收集已有研究中关于盆地边缘锆石年龄谱图的数据，并将这些锆石年龄谱图与研究区域中的碎屑锆石年龄进行比较（图2）。

MDS（图3）结果被分为四组，乌达、鄂49井、苏365井样品表现出较强的亲缘性（图3），其锆石年龄谱与阴山造山带及华北克拉通的锆石年龄谱相似（图2），将其归为A组。棋探15井、李98井、李82井样品之间的差异系数较小（图3），锆石年龄252~541 Ma占比均大于60%（图2a），与阿拉善地块和中亚造山带表现出较强的相关性，此外，在850~1 000 Ma表现出微弱峰值，能与阿拉善地块850~1 000 Ma的年龄峰值对应（图2），将其归为B组。陆家庄、南长滩、李98井样品之间表现出一定的相似性（图3），南长滩样品~446 Ma、陆家庄样品~425 Ma的年龄峰值与北祁连构造带400~500 Ma主峰值相吻合，同时~273 Ma能与阿拉善地块~270 Ma的峰值对应（图2），李98井、样品在299~419 Ma的年龄占比为9%，远小于南长滩、陆家庄样品在299~419 Ma的年龄占比（图2a），因此将南长滩、陆家庄归为C组。庆探15井样品与其他样品的相关性较差（图3），在400~500 Ma、900~1 000 Ma具有弱峰值，这些弱峰值能与北秦岭构造带年龄峰值相对应（图2），将其作为D组。

研究区内锆石的年龄分布（图2）主要集中在新太古代—古元古代（1 600~2 600 Ma）、早古生代（419~541 Ma）、泥盆纪—石炭纪（299~419 Ma）和二叠纪（252~299 Ma）四个地质时期。第Ⅰ组数据样品（乌达、鄂49井、苏365井）显示，二叠纪锆石年龄（252~299 Ma）所占比为0~6%；泥盆纪—石炭纪锆石年龄（299~419 Ma）所占比为0~12%，早古生代锆石（419~541 Ma）所占比为0~6%；而新太古代—古元古代锆石年龄（1 600~2 600 Ma）所占比例高达81%～96%。具体而言，乌达存在~421 Ma、~2 000 Ma 、~2 450 Ma三个显著的年龄峰值；鄂49井呈现~302 Ma、~1 950 Ma、~2 400 Ma三个明显的年龄峰值；苏365井则以~323 Ma、~1 850 Ma、~2 400 Ma为年龄特征峰值。第Ⅱ组数据样品（棋探15井、李98井、李82井）中，二叠纪锆石年龄（252~299 Ma）占比为6%~10%，泥盆纪—石炭纪锆石年龄（299~419 Ma）所占比为6%~34%，早古生代锆石年龄（419~541 Ma）占比为44%~70%，新太古代—古元古代锆石年龄（1 600~2 600 Ma）占比为12%~30%。棋探15井具有~280 Ma、~443 Ma两个明显年龄峰值，李98井的主峰值为~437 Ma，次峰值为~292 Ma，李82井具有~418 Ma主峰值、~443 Ma次峰值。第Ⅲ组数据样品（陆家庄、南长滩）显示，二叠纪锆石年龄（252~299 Ma）占比为14%~15%，泥盆纪—石炭纪锆石年龄（299~419 Ma）占比为6%~34%，早古生代锆石年龄（419~541 Ma）占比为20%~21%，新太古代—古元古代锆石年龄（1 600~2 600 Ma）占比为21%~45%。陆家庄具有~273 Ma的主峰值和~425 Ma的次峰值，南长滩具有~280 Ma、~446 Ma两个明显年龄峰值。第Ⅳ组数据样品（庆探15井）显示，不存在晚古生代锆石年龄（252~419 Ma），早古生代锆石年龄（419~541 Ma）占比为40%，新太古代—古元古代锆石年龄（1 600~2 600 Ma）占比为60%，具有~451 Ma、~621 Ma、~912 Ma三个年龄峰值。

3.2　古流向与砂体厚度特征

对研究区的千里山（图4b）、呼鲁斯太（图4c）、下河沿（图4d）、太阳山（图4e）4个野外剖面进行多组单向板状和槽状交错层理前积层的测量，并收集长庆油田鄂91井（图4f）、余3井（图4g）、李50井（图4h）、陇27井（图4i）等6口钻井的成像测井数据展开分析。最后在Reservoir Analysis System软件绘制古流向玫瑰花图。同时，结合研究区内一百多口钻井的地层砂体厚度数据，绘制出砂厚和古流向平面分布图（图4a）。研究结果表明，太原组时期研究区东北部地区砂厚小于15 m，砂体向南边伸展、古流向整体为南方向，千里山古流向为南方向、鄂91井古流向为南东方向。西北部沙巴台—呼鲁斯太一带砂厚大于20 m，砂体厚度往东南方向伸展，延伸较远，呼鲁斯太古流向为北西—南东；余3井至李82井一带砂体厚度往西南方向逐渐变薄，整体古流向为多向；研究区南部整体砂厚小于10 m，砂体平行于海岸线零星分布，陇27井、陇30井地区古流向主要为东西向。

4 讨论

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4.1　物源及构造背景综合分析

4.1.1　 A组物源及构造背景

在对A组（乌达、鄂49井、苏365井）样品的锆石年龄谱进行综合分析后，发现它们均展现出1 800~2 000 Ma、2 400~2 600 Ma的显著峰值（图2），饼状图显示1 600~2 600 Ma占比高达90%（图2a），与阴山造山带、华北克拉通基底呈现强烈的亲缘性（Liu et al.，2016）（图3）。古流向整体为自北向南（图4a），物源来自盆地北边，而北秦岭、北祁连构造带位于盆地南部地区（图1b），表明A组样品不接受来自北秦岭、北祁连构造带的物源；样品中均存在大量1 700~1 900 Ma和2 000~2 600 Ma的锆石年龄，此年龄在华北克拉通基底广泛分布（Zhao et al.，2004；Wang and Liu，2012）；有研究发现，阿拉善诺尔公及狼山地区存在大量400~500 Ma锆石年龄（赵国春等，2002；耿元生等，2007），早古生代（419~541 Ma）可能与阿拉善地块和华北地块碰撞拼合事件有关（田荣松，2021）；鄂49井锆石年龄~302 Ma峰值、苏365井锆石年龄~323 Ma峰值，与阴山造山带在300~400 Ma发育的大量花岗岩和火山岩体相吻合（屈红军等，2020），并与晚古生代华北板块北缘古亚洲洋向南俯冲、碰撞存在较强的相关性（李梦琪，2023）。综上，该组样品主要接受来自阴山造山带和华北克拉通基底的物源。

A组锆石样品，其前5%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差均小于150 Ma，而前30%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差均大于100 Ma。由此判断，A组的物源区构造背景为碰撞挤压（图5），这与晚古生代华北北缘克拉通和内蒙古造山带由北向南挤压造山事件相关（蒋小洁等，2024）。此外，早二叠世盆地北缘构造背景为地体拼贴—陆内裂谷—初始碰撞，导致阴山造山带大面积隆升（屈红军等，2020）。

4.1.2　 B组物源及构造背景

B组（棋探15井、李98井、李82井）样品，锆石年龄谱均存在270~300 Ma、410~462 Ma主峰值，850~1 000 Ma次峰值的特征（图2a），与阿拉善锆石年龄谱匹配度高（图2b），整个年龄分布中，饼状图显示252~541 Ma占比高达78%（图2a），表明B组样品的锆石年龄主要来源于阿拉善地块和中亚造山带。阴山造山带和华北克拉通基底的峰值年龄主要集中于新太古代—中元古代（1 600~2 600 Ma）（刘持恒等，2024），此外，B组样品地区的古流向为北西至南东向（图4a），物源来自盆地北西方向，而北秦岭、北祁连构造带位于盆地南部（图1b）。以上表明B组锆石样品不接受来自阴山造山带、北秦岭、北祁连构造带以及华北克拉通基底的物源。850~1 000 Ma次峰值可能与阿拉善新元古代岩浆事件有关（李正辉，2018），早古生代的锆石年龄（419~541 Ma）与阿拉善和华北地块碰撞拼合事件有关（田荣松，2021）；阿拉善地块达里克庙花岗闪长岩形成于442.9±1.3 Ma、432.5±1.2 Ma（王梓桐等，2022），与李98井样品~437 Ma的峰值对应；阿拉善地块雅布赖山花岗闪长岩形成年龄为280±1 Ma、英云闪长岩形成年龄为272±1 Ma（叶珂等，2016），与棋探15井样品~280 Ma、李98井样品~292 Ma的年龄峰值相对应。综上，该组样品主要接受来自阿拉善地块和部分中亚造山带的物源。

B组锆石样品（棋探15井、李98井、李82井），其前5%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差均小于150 Ma，前30%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差大于100 Ma，部分小于100 Ma，表明B组的物源区构造背景为碰撞挤压和汇聚造山（图5）。前人研究表明，晚古生代阿拉善雅布赖山地区的中酸性岩（272~280 Ma）形成于宗乃山—沙拉扎山构造带与雅布赖—诺尔公—红古尔玉林构造带的碰撞或碰撞后环境（冷馨，2020）。早二叠世阿拉善下盐滩岩体的成岩环境可能与俯冲作用相关的岛弧环境有关，并展现出板块汇聚边缘的典型特征（马泽民，2019）。

4.1.3　 C组物源及构造背景

C组（陆家庄和南长滩）样品，锆石年龄谱均存在270~300 Ma、400~500 Ma峰值的特征（图2a），北秦岭、北祁连构造带和阿拉善地块存在400~500 Ma的锆石年龄（Diwu et al.，2012；李正辉，2018；王栋，2019），阿拉善地块存在270~300 Ma的锆石年龄（Zhang et al.，2013；叶珂等，2016）（图2b），故该组样品以北秦岭、北祁连构造带和阿拉善地块为主要物源。阴山造山带、华北克拉通基底物源区的峰值年龄主要集中于新太古代—中元古代（1 600~2 600 Ma）（刘持恒等，2024），与上述三处样品的年龄分布特征明显不存在相关性（图2b），表明该地区不接受来自阴山造山带和华北克拉通基底的物源。陆家庄~425 Ma、南长滩~446 Ma年龄峰值能与北祁连微块体于加里东运动时期向北俯冲撞击而产生的构造岩浆热事件存在关联（刘会彬，2007），早古生代的锆石年龄（419~541 Ma）与阿拉善和华北地块碰撞拼合事件有关（田荣松，2021）。阿拉善地块270~300 Ma锆石年龄与晚古生代岩浆活动有关（叶珂等，2016）。以上表明陆家庄和南长滩主要接受来自北祁连构造带和阿拉善地块的物源。

C组样品（陆家庄和南长滩），其前5%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差均小于150 Ma，前30%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差表现为陆家庄大于100 Ma，南长滩小于100 Ma。陆家庄、南长滩分别体现了物源区碰撞挤压、汇聚造山构造背景（图5）。结合本小节物源分析结果，推测体现的物源区构造背景可能与阿拉善地块早二叠世雅布赖山—诺尔公—狼山岩浆岩有关（马泽民，2019；冷馨，2020）。前人研究发现南长滩二叠系有火山活动（李正辉，2018），可能接受了来自阿拉善北缘火山喷发形成的火山灰沉积。

4.1.4　 D组物源及构造背景

样品庆探15井中，锆石年龄谱具有~451 Ma、~912 Ma微弱年龄峰值，与北秦岭、北祁连构造带和阿拉善地块锆石年龄谱表现出相似性（图2），~451 Ma峰值与北秦岭、北祁连微块体于加里东运动时期向北俯冲撞击而产生的构造岩浆热事件存在关联（刘会彬，2007），而年龄~912 Ma峰值与Rodinia超大陆聚合背景下的格伦维尔造山运动有关（Dong et al.，2015）。庆探15井地区古流向为东西向（图4a），物源可能来自东西部，而阿拉善地块位于盆地北部（图1b）。以上表明庆探15井主要接受来自北秦岭、北祁连构造带物源。

样品庆探15井中，前5%碎屑锆石的结晶年龄与沉积年龄之差大于150 Ma，说明其物源区构造背景为拉张伸展（图5）。前人研究发现，晚古生代北秦岭构造带的构造与勉略洋盆地的伸展作用有关（方特，2023）。中晚泥盆世到中三叠世末，西秦岭造山带及其邻区表现出板内伸展的构造作用（冯益民等，2003），这些构造事件能与庆探15井表现出拉张伸展的构造环境相对应（图5）。

4.2　南北碎屑物质来源差异

4.2.1　南北沉积体系差异

研究区北部受地形抬升影响，物源供给强，砂体厚度大面积广（图4a）。东北部太原组早期海水入侵，但未超过石嘴山一带，乌达—石嘴山一带发育三角洲平原沉积（图6b，h）；太原组中期，海侵范围扩大，乌达地区转为潮坪沉积（王岚，2005）。中部及定边地区受中央古隆起的影响，发育平行于海岸线的点状潮汐砂脊（图6j，k）。研究区西北部砂体厚度由西北到东南逐渐减薄，这一趋势指示水动力条件由北向南逐渐减弱，阿拉善地块供给强度下降，依次发育三角洲前缘、潟湖—潮坪相（图6a）。研究区中南部，北祁连带及走廊带南部地区均受南部的海侵影响，发育大量潮坪—潟湖沉积（图6e，f），砂体呈零星点状分布。

太原组沉积早期（图1c），水域面积小，河流搬运作用占主导，向盆地输入大量的碎屑物质，形成以砂岩为主的地层。太原组沉积中期（图1c），水域面积广，有利于浅海环境中的生物生长繁殖，形成以灰岩为主的地层。太原组沉积晚期（图1c），水域面积小，仅存于地貌低部位，北部三角洲向盆地输入大量的陆源碎屑物质，形成以砂岩为主的地层。多层砂岩与灰岩为特征，反映间歇性海侵过程（郭英海和刘焕杰，1999；陈洪德等，2001；王岚，2005；翟咏荷等，2023）。

北部受造山带的影响，阿拉善地块和阴山地区发育碰撞环境为主的远源—辫状河三角洲（图6c，g），物源供给强，向盆地输入大量砂体。相比之下，南部处于北秦岭构造带陆内拉张沉降阶段以及拉张—俯冲构造转换阶段（吴晨等，2023），构造活动稳定，隆升幅度小以沉降为主（陈孟晋等，2006）。气候温暖湿润，阳光充足，海水清澈，生物碎屑及藻类大量繁殖，有利于灰岩的发育（魏红红，2002；付金华，2023；赵玉茹等，2024）。南部砂体规模较小且呈点状分布，以北祁连构造带供源为主，北秦岭构造带几乎不供源。研究区主要发育南北两个沉降中心，其中北部位于乌达—沙巴台—石嘴山一带、巴彦浩特一带，而南部位于庆探、庆阳一带（王岚，2005）。

4.2.2　南北物源体系差异

北部样品锆石年龄来源较为复杂，北部（A组、B组）样品锆石年龄主要来自阴山造山带和阿拉善地块，其次为华北克拉通基底（图2），东北部（A组）样品锆石年龄峰值与晚古生代华北板块北缘受兴蒙大洋板块向南俯冲、碰撞有较强的相关性（雷琳琳等，2020）。此外，砂体向南边伸展，古流向整体向南（图4a）。物源影响范围可至苏365井至定边一带。而西北部（B组）棋探15井锆石年龄峰值表现出阿拉善与华北地块碰撞拼合事件的强相关性，与此同时能与阿拉善地块的花岗闪长岩相对应（叶珂等，2016），新太古代—古元古代占比减少，华北克拉通基底物源沉积控制减弱，古流向为自北西向南东方向（图4a），物源影响范围可能延伸至中西部南长滩—陆家庄—李98井一带（图6a）。研究区南部（D组）地区受华北板块缓慢隆升影响相对于北部程度较低（陈孟晋等，2006），庆探15井的构造背景为拉张伸展（图5），物源供给弱，新太古代—古元古代占比较北部大幅减少，出现大量400~500 Ma的锆石年龄（图2），表现出与北秦岭、北祁连构造带强相关。中西部（C组）样品表现出物源区为碰撞挤压和汇聚造山构造背景（图5），说明西南部可能相对于南部庆探15井地区砂体较为发育，结合4.1.3小节的分析结果，推测研究区中西部物源贡献主要来自北祁连构造带和阿拉善地块的火山灰沉积。

受南北部物源供给的影响，李98井、李82井表现出南北物源交互影响的特征，~437 Ma、~443 Ma的峰值与阿拉善地块、华北地块碰撞拼合事件有关（田荣松，2021），同时也与北秦岭、北祁连微块体于加里东运动时期向北俯冲撞击而产生的构造岩浆热事件相对应（刘会彬，2007）。李98井和李82井从构造背景来看（图5），形成于造山期，推测是北侧远距离搬运至此，而南部多为近源沉积，古流向存在多向和自北向南（图4a），因此推测北部阿拉善地块和阴山造山带对交汇区的物源影响更大。

4.3　盆地西部太原组古地理格局

多位学者通过轻矿物、阴极发光、重矿物、古流向、岩屑组合等多种手段综合分析，认为盆地西部太原组北部物源主要来自盆地北部的阿拉善地块、阴山造山带和伊盟隆起，南部物源主要来自秦岭—祁连构造带和盆地西南周缘地区（郭英海等，1998；王岚，2005；陈全红等，2009；翟咏荷，2020；李文厚等，2021；虎建玲等，2024；张靖芪等，2025）。本研究采用碎屑锆石年代学方法，并综合分析古流向、砂体厚度特征以及源区构造背景分析，不仅佐证了研究区北部（A组、B组）物源来自阿拉善地块和阴山造山带，还发现华北克拉通基底和中亚造山带为盆地北部贡献了部分物源，北部物源供给强，甚至影响至盆地中部地区，李98井、李82井一带可能位于南北物源交汇区。同时，进一步佐证了南部物源来自秦岭—祁连构造带，但物源区更加详细，研究区南部地区以北祁连构造带提供主要物源，北秦岭构造带提供微弱物源，推测西南部砂体更发育。

早二叠世太原组时期，随着古亚洲洋的俯冲闭合，华北板块北部随着褶皱造山带大面积隆升，形成了新的增生造山带物源供给区（屈红军等，2020）（图7）。北部（A组、B组）沉积物主要来自碰撞挤压和汇聚造山构造背景（蒋小洁等，2024）（图5），盆地海相沉积不断向南超覆，物源碎屑不断向南搬运，盆地北部往中部地区主要发育冲积扇—河流—三角洲平原及前缘（翟咏荷，2020）（图6a）。三角洲平原砂体主要分布于研究区东北部阴山造山带和西北部阿拉善地块两大源区，研究区东北部三角洲前缘砂体受海水潮汐及波浪作用形成条带状潮汐砂坝（图6d，i，j），西北部地势较低，水体深度较大，形成潮坪—潟湖沉积环境（翟咏荷等，2023）。东北部受洋壳持续俯冲的影响，阴山造山带的碎屑物质输入多于阿拉善地块，且沉积砂体搬运距离远可达盆地中部苏365井—定边一带（图7）。

研究区南部北秦岭构造带，在早古生代商丹洋闭合发生陆—陆碰撞造山作用，并与华北板块南缘挤压碰撞，北秦岭、北祁连构造带在早古生代晚期褶皱并隆起（冯益民等，2003）（图7）。太原组时期，北秦岭与北祁连构造带处于古特提斯洋扩张—俯冲—碰撞的构造环境（吴晨等，2023），在拉张构造背景下物源供给较弱，近源沉积，发育潮坪—潟湖（图7），砂岩发育较少。此外，南部潮下带水动力强，阳光充足，海水清澈，生物碎屑和藻类大量繁殖，生物死亡之后遗体在海底堆积，有利于灰岩的发育（魏红红，2002；付金华，2023；赵玉茹等，2024）。吴忠市—同心县—环县—镇原地区水体深度不等，存在多个坳陷区，以潟湖—潮坪环境为主，局部发育障壁砂坝。研究区中西部（C组）表现出物源区为碰撞挤压和汇聚造山构造背景（图5），推测中西部物源供给可能相对南部更强，西南部砂体更为发育，往盆地中部地区砂体受海侵背景下潮流影响，呈孤岛状的砂坝形式分布（图7）。

5 结论

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（1）研究区潜在的物源区为四个区域：东北部主要接受来自阴山造山带和华北克拉通基底的沉积物，西北部主要受阿拉善地块的沉积物影响，中亚造山带提供部分物源，南部则接受来自北祁连构造带的碎屑物质，北秦岭构造带几乎不供源。

（2）太原期研究区北部显示出自北向南的古流向特征，南部古流向整体为东西向。基于锆石年龄分布特征分析，东北部（A组）地区新太古代—古元古代（1 600~2 600 Ma）的锆石年龄占比最大，而西北部（B组）地区锆石年龄（419~541 Ma）占主导地位，南部（D组）地区具有~451 Ma、~912 Ma年龄峰值。东北部样品体现了物源区为碰撞挤压和汇聚造山构造背景，西北部样品体现了物源区为碰撞挤压和汇聚造山构造背景，而南部样品体现了物源区为拉张伸展构造背景。

（3）研究区北部源区经历了显著的隆升，形成了潮汐—三角洲复合沉积体系。砂体分布广泛，厚度较大，其影响范围扩展至盆地的中部地区。相较于西北部，东北部的物源区碎屑物质供给更强，导致该区域的砂体延伸距离更远；南部整体隆升程度低于北方，物源供给较弱，近源沉积，以潮坪—潟湖为主；东南部是以潟湖—潮坪环境为主的沉积体系；西南部推测有砂体发育。

基金

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中石油长庆油田科研项目(CQYT-CQKTSYB-2024-JS-1635)

参考文献

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文献

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2026年第44卷第4期

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文章信息

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.134

接收时间：2024-09-26
首发时间：2026-09-02
出版时间：2026-08-10

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作者

出版历史

收稿日期：2024-09-26
修回日期：2024-12-23
录用日期：2025-02-26

基金

CNPC Changqing Oilfield Project(CQYT-CQKTSYB-2024-JS-1635)

中石油长庆油田科研项目(CQYT-CQKTSYB-2024-JS-1635)

作者信息

^1.成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059

^2.油气藏地质及开发工程全国重点实验室（成都理工大学），成都 610059

^3.中国石油长庆油田分公司勘探事业部，西安 710018

^4.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018

^5.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，西安 710000

通讯作者:

刘磊，男，研究员，含油气盆地分析，E-mail: liulei@cdut.edu.cn

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/cjxb/CN/10.14027/j.issn.1000-0550.2024.134

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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