从前人研究可知，华庆地区延长组存在正北和北偏东两个主物源方向，主物源区母岩为北方阴山古陆低—中级变质岩与花岗岩组合的杂岩体，但在西南隅的里字号和西字号井区有少量受西南方向物源供给的影响。由于正北方向的物源、东北方向的物源等都有可能给本区提供物源，因此给沉积相研究等工作带来了一定的困难。在研究各三角洲输入体系对研究区的影响范围的时候，很多传统的物源研究方法在应用时遇到一些难题。由于粒度较细和成岩作用复杂，使得来自正北方向物源和东北方向物源的储层砂体，在重矿物和轻矿物等方面的特征差别不是很明显，因此在判别储层砂体来自正北方向三角洲沉积体系还是东北方向三角洲沉积体系时，传统物源分析方法很难区分。
在沉积建造中，陆源碎屑岩直接保留着源区母岩的相关信息，记录了沉积盆地源区演化的轨迹。但是，由于碎屑组分在搬运、沉积过程中经历了一系列物理化学过程，不稳定成分遭到破坏，较稳定的碎屑成分在沉积物中相对富集，使母岩类型的判断存在一定困难。稀土元素地球化学性质相近，在沉积过程中具有较低的活动性，并且在水介质中停留时间也较短，因此在风化和搬运过程中，这些元素定量地进入碎屑沉积岩中，其携带的物源区源岩信息一般不会丢失，因而可用REE作为一种重要的物源示踪剂。
Taylor等对REE的物源示踪意义曾做过详细描述，被通称为Taylor模式。国内外不少学者成功地应用了REE进行沉积物物源研究，但基本都是在Taylor模式的基础上得出物源为海相或陆相、上地壳或下地壳、构造背景等结论。对石油地质勘探过程中研究的物源问题来说，其尺度明显太大，无法在油区范围物源研究中应用。本项研究以鄂尔多斯华庆地区为实例，应用聚类分析的方法分析了该地区长6物源方向。研究结果证明，稀土元素聚类分析方法是物源研究中一种有效的手段和方法，特别是在油气勘探中小区域物源分析方面相对于传统物源分析方法有着明显的优势。稀土元素聚类分析方法拓展了稀土元素在物源研究方面的应用，也丰富了物源分析方法。
3.1.1.1 样品与方法
分析的沉积岩样品均为砂岩，样品采自华庆地区12口钻井岩芯，层位是长63油层段。分析测试采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS），测试单位为同济大学海洋地质国家重点实验室。
从统计学的观点讲，聚类分析是通过数据建模简化数据的一种方法。聚类分析就是在相似的基础上收集数据，将数据分类到不同的类或者簇的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性，从而对不同数据特征的对象进行分类。
储层砂岩岩石样品中钪、钇、镧和镥等17种稀土元素含量，可作为聚类分析的变量。聚类分析过程是基于上述变量数据，对12口井的储层砂体样品进行分类，即将那些同一物源、稀土元素特征相似的样品归为一类；非同一物源、稀土元素特征不相似的样品分别归到各自不相似的类别中。
具体测试结果见表3-1。根据测试结果（表3-2），华庆地区样品中ΣREE范围为（107.9～202.4）×10-6，平均为153.7×10-6，稀土元素在该区长6油层组中含量明显较高。ΣLREE范围为（92.68～189.75）×10-6，平均为139.24×10-6；ΣHREE范围为（9.94～20.87）×10-6，平均为14.59×10-6；ΣLREE／ΣHREE范围为6.08～11.31，平均为9.67，表明轻稀土明显富集。
表3-1 华庆地区延长组长6储层砂岩稀土元素测试值
表3-2 华庆地区延长组轻稀土元素／重稀土元素比值
续表
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3.1.1.2 REE配分模式特征
稀土元素的配分模式图中可以直观地反映稀土元素地球化学特征。利用Boynton推荐的球粒陨石REE数据作为标准化数值，对鄂尔多斯华庆地区长6砂岩样品的稀土元素进行标准化，在此基础上做出REE配分模式图。从图3-1中可以看出，各个曲线形态相似，均为明显的右倾，随着元素从La到Lu，稀土元素的标准化值逐渐降低，在Eu处有明显负异常，稀土元素配分模式呈左高右低的宽缓曲线。La—Sm段曲线较陡，斜率较大，Gd—Lu段曲线较缓，近似平行。在Eu处有一小谷，为Eu负异常的直观反映。轻稀土元素之间分馏程度较高，重稀土元素之间的分馏程度较低。各个样品的REE配分模式相似，与上地壳稀土元素的分布形态几乎完全一致，而与下地壳和洋壳的特征相差甚远。稀土配分曲线表明华庆地区延长沉积时期稀土元素来源一致，其陆源碎屑物质应来源于上地壳。
图3-1 华庆地区延长组REE配分模式
3.1.1.3 聚类分析
本次聚类分析方法中选择Q型聚类分析法，其中数据转换方式选择标准化转换，聚类距离选择欧氏距离，聚类方法选择最短距离法。
从聚类分析图3-2中可以看出，12口井的样品被分为三大类。
Ⅰ类井为白142、山138、白224、元285、白168和里55井，其稀土元素特征具有很大的相似，说明该区域的井受同一物源控制。
Ⅱ类井为山156、山104、山110、午61和午62井，其稀土元素特征具有很高的相似。
Ⅲ类井为元294井，其稀土元素特征与其他井的稀土元素特征都不一样，应单独归为一个物源。
图3-2 聚类分析
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