鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中组合沉积微相特征及演化

付斯一，陈洪德,苏中堂，周俊烈

(1.成都理工大学,四川 成都 610059;2.四川省核工业地质局,四川 达州 635000)

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中组合沉积微相特征及演化

付斯一1，陈洪德1,苏中堂1，周俊烈2

(1.成都理工大学,四川 成都 610059;2.四川省核工业地质局,四川 达州 635000)

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合发育了一套较典型的白云岩储层，在钻井岩芯分析、薄片鉴定和室内微相等综合分析的基础上，对中组合的沉积微相类型、展布规律及其演化特征进行了研究，其结果表明：在中央古隆起东侧奥陶系中组合主要有开阔台地和局限台地2种沉积相，潮坪、泻湖、点滩、礁(滩)间4种亚相，其中潮坪包含潮上泥云坪、潮间灰云坪，潮下灰坪等9个微相类型，泻湖主要为膏盐微相，点滩主要为生屑灰岩微相，礁(滩)间主要为灰岩微相。在马五沉积时期在大的海退背景之下存在着马五5-马五6，马五7-马五8，马五9-马五10三个次一级的海进-海退过程，在此研究基础上我们提出中央古隆起-潮上云坪-潮间灰云坪-膏岩洼地(泻湖)的沉积相模式解释空间上的岩相组合。

鄂尔多斯盆地;中组合；沉积微相；沉积模式

“微相”在1943年被Browm第一次提出，1952年被Cuvilliery重新进行了定义，原来微相一词只是在岩石薄片鉴定中用来描述和定义岩石类型和古生物学特征的一个术语。到现今，微相一词的应用已经十分广泛了，在岩石薄片鉴定、野外地质调查和单井岩性分析中，均可用来描述岩石的沉积学特征，并可用于对岩石进行分类划分[1]。碳酸盐岩在成因和结构上的特殊性,使得微相分析方法成为碳酸盐岩沉积相带划分研究中的一种重要的研究手段[2]。鄂尔多斯盆地马家沟组具有良好的碳酸盐岩天然气勘探潜力[3-4]，前人在马家沟组的沉积相和沉积相模式的研究上，往往从大的地层进行研究，对马家沟组马一至马六段的沉积相的研究做了大量工作，也留下许多宝贵的经验和资料。但是，迄今为止对更精细的地层沉积微相研究较少。本文以马五5-马五10亚段为研究对象，利用岩心等资料对研究区内碳酸盐岩沉积相类型、平面分布和沉积演化模式进行详细地分析与描述，并希望对该地区的勘探开发有一定的帮助。

1 研究区概况

鄂尔多斯盆地位于华北板块西部，在晚元古带-早古生代早期，板块南北两侧的洋盆为扩张的状态，鄂尔多斯盆地和华北板块一样处于稳定发展阶段，沉积了一套厚层的碳酸盐岩。由于西缘的贺兰坳拉槽处在活动的阶段，导致了盆地中部地区形成了一个由南到北的隆起，即所谓的中央古隆起[4-6]。至中奥陶系，中央古隆起继续发育，将其周边分隔成了两个不同的沉积体。古隆起西边为祁连海域，沉积了比较完整的奥陶系地层。而东边即本文的研究区则为华北海域，区内普遍缺失中、上奥陶系沉积，仅存在下奥陶系冶里组、亮甲山组和马家沟组。后受到加里东运动的影响，东边的大部分地区缺失了马家沟组六段的地层，顶部均为马五段白云岩[7]。在地理位置上古隆起东缘位于鄂尔多斯盆地中东部，区域上地跨伊陕斜坡，东部靠近晋西挠褶带，北邻伊盟隆起，行政区域上地跨陕西省、甘肃省、内蒙古自治区。马五段被分为马五1—马五1010个亚段。按照储层和圈闭类型，前人将奥陶系马家沟组划分为3个含气组合：马五1-马五4为上组合;马五5-马五10为中组合，马4段以下为下组合。以往盆地内下古生界的天然气勘探主要集中在上组合对中组合及下组合则关注较少。但近几年来的研究资料表明，中组合亦具有白云岩型油气藏的勘探潜力[8-13]。

2 沉积微相特征

对沉积相标志的识别是判断和划分沉积微相的重要方法。本文当中研究所采用的沉积相标志包括碳酸盐岩的颜色、岩性、沉积构造以及古生物化石现象。

2.1 主要相标志

1)颜色标志：研究区奥陶系中组合的碳酸盐岩以浅灰色、深灰色和灰色为主(图1-A)，指示沉积时的环境为潮间带至潮下带。自生色有黄灰色和浅灰色，反映出一种潮上至潮间上带沉积环境。

2)岩性标志：研究区奥陶系中组合的碳酸盐岩以白云岩为主，夹有少量的灰岩、膏盐。白云岩主要存在3种岩石类型：泥微晶白云岩、粒屑白云岩、晶粒白云岩。其中泥微晶白云岩中普遍含有泥质(图1-B)、石膏(图1-C)；粒屑白云岩中的碳酸盐颗粒主要为砂砾屑(图1-D)和鲕粒(图1-E)；晶粒白云岩中常见残余砂砾屑结构(图1-F)，砂砾屑间充填物已转变为微-细晶白云岩，常常发生溶蚀，形成晶间孔及溶缝(图1-G)，可称为良好的储集岩体。

3)颗粒结构：研究区奥陶系中组合常见颗粒结构有砂屑(图1-H)、鲕粒和生物碎屑等。鲕粒出现指示着滩相，砂屑和生物碎屑(图1-I)则指示着一种较强的水动力条件。

4)沉积构造：研究区内奥陶系中组合沉积构造类型十分丰富，主要发育有水平层理、交错层理、楔状交错层理(图1-J)、揉皱变形层理、鸟眼构造(图1-K)、示顶底构造、缝合线构造和纹层状构造等沉积构造类型。层理的不同组合是判断沉积微相的重要依据，沉积构造对划分沉积微相也有较好的辅助作用。

5) 古生物化石标志：研究区内马五地层中，发现生物浅穴和介形虫、有孔虫(图1-L)，反映出一种潮坪的沉积环境。

2.2 沉积微相的划分

从区域地质概况及研究区内中组合的沉积相标志来分析，研究区内中组合主要发育局限台地和开阔台地两种沉积相。经过对研究区岩芯的观察，结合区域沉积背景的特点，进一步划分出了潮坪、点滩、泻湖、滩间4个亚相以及潮上泥云坪、潮上含膏云坪、潮上云坪等12个沉积微相(表1)。

表1 研究区沉积微相类型

图1 沉积相标志特征宏微观相片

2.2.1 潮坪亚相

研究区内按水体深浅及岩石类型等特征可以将潮坪划分为潮上、潮间和潮下三个亚环境，进而分析出若干个微相。

1)潮上环境中的微相。潮上位于正常平均高潮面以上，是大潮及风暴潮所能作用的地区。岩性上以泥微晶白云岩为主，在研究区内桃17井马五6-马五8段(图2)可见该类白云岩常常含泥质、石膏，形成纹层状构造，纹层多断续，有的近于水平，有的则呈不规则状。在成岩期，少数岩石中含有少量陆源碎屑物质，多为石英，还可见黄铁矿结核，切穿层理，晶粒较大，少数泥微晶白云石重结晶形成粉晶白云石，使得岩石中晶体大小不一，形成似“角砾状”构造。这种白云云岩化、去膏化白云岩及具角砾状结构的泥微晶云岩。故根据岩性特征的不同我们将潮上带划分为潮上泥云坪、潮上含泥云坪、潮上云坪、膏云坪、潮上含膏云坪、潮上泥坪6个沉积微相。

2)潮间环境中的微相。潮间沉积区分布在神木、榆林、延安至宜川一带，主要沉积灰云岩，发育潮间灰云坪微相，这种岩石主要经去白云石化作用形成，去白云石化生成的次生方解石晶体大于原岩白云石晶体，可达细晶，岩石内发育溶缝和溶孔，局部被方解石充填。

3)潮下环境中的微相。在研究区内仅在马五5亚段发育有潮下带。在地域上位于研究区东侧榆林至延安一带，主要沉积灰岩，主要发育潮间灰坪微相。

4)潮滩。潮滩位于潮上带和潮间带之间，岩性主要为生物屑、砂屑白云岩。

2.2.2 泻湖亚相

泻湖相主要分布在研究区东侧中部一带，主要沉积膏盐岩。除了不在马五5亚段发育。其他亚段均有发育。相对于其他亚段，马五7亚段泻湖相带长而窄，变化明显；马五10亚段泻湖相带宽而短。主要以膏盐湖的形式存在，他的形成是由于研究区受中央古隆起控制，水体不通畅，在干旱气候条件下，蒸发量大于海水补给量。

2.2.3 点滩

在研究区内各个亚段潮上带发育有滩相，但是马五5亚段所沉积的滩相颗粒相对更为粗大，主要为粗粉晶-细晶白云岩，表明在这一时期海侵的程度相对较小，水体深度相对较浅，从而使得水动力较强，滩相环境才更加发育。

2.2.4 礁(滩)间

开阔台地内相对深水的低洼地区，湖水交流不畅，由于水体的不断蒸发，盐度增大，在研究区内以薄层状的泥微晶灰岩为主可见泥质纹层或略显纹层构造。

图2 桃17井中组合沉积微相柱状图

3 沉积相平面特征及展布

虽然马家沟组五期整体表现为海退的演化过程，但是在大的海平面后退的背景下所表现出的是次一级的震荡间歇性海退。研究区马家沟组中组合受这一作用的影响，导致其在纵向分布的差异性，我们根据岩心观察的岩性特征及相标志，从南北向和东西向依次绘制沉积相连井剖面，并据此确定沉积相平面展布特征。

3.1 沉积微相展布特征

研究区中部马五5-马五10亚段时期，研究区中部东西向主要发育潮坪沉积环境，除了马五8和马五10亚段发育比较稳定的潮间云坪沉积相以外，其余时期发育均有差别，在东部地区马五6亚段发育有膏盐湖沉积相。主要是受到马五期大的海退背景下不同亚段时期间歇性海进海退影响造成的。

3.1.1 马五5亚段沉积微相分布特点

研究区内马五5亚段自西向东发育有潮上带、潮间带和朝下带(图3-A)。潮上带主要分布在乌审旗、吴起至宜川一带，主要沉积灰云岩与生屑灰岩，主要发育潮上灰云坪，在此相带内滩相相对发育，在相带北部以统46井、召22井处广泛发育滩相，相带中部城川1井、吴起一带也有滩相发育，相带南部紫探1井-莲1井一带也发育有滩相；潮间带主要分布在龙探1井、陕参1井至红3井一带，主要沉积灰云岩，发育潮间灰云坪相带，在相带北部统26井、桃36井发育规模较小的滩相；潮下带主要分布在研究区东侧榆林至延安一带，主要沉积灰岩，主要发育灰坪相带。

3.1.2 马五6亚段沉积微相展布规律

相对于马五5亚段，马五6亚段不发育潮下带，发育泻湖亚相。自西向东依次发育潮上云坪、潮间灰云坪和泻湖四个相带(图3-B)。潮上云坪沉积区主要分布在神木、吴起至宜川一带，主要沉积岩岩性为白云岩，发育潮上云坪，同时在统46井、召30井、城川1井、莲15井、陕15井发育有滩相；潮间灰云坪沉积区分布在榆林、靖边至延安一带，主要沉积岩性为灰云岩，主要发育灰云坪相带，在桃36井、桃3井发育范围较小的滩相；泻湖相主要分布在研究区东侧中部一带，主要沉积膏盐岩。

图3 马五5-马五10沉积微相演化图

3.1.3 马五7亚段沉积微相展布规律

相对于马五6亚段泻湖相带长而窄，变化明显，发育膏盐岩。自西向东依次发育潮上云坪、潮间灰云坪和泻湖(图3-C)。潮上云坪主要分布在召32井、乌审旗、靖边、吴起至宜川一带，主要沉积白云岩，在召51井-苏2井、桃3井、城川1井、莲28井、苏127井等发育有滩相；潮间灰云坪沉积区分布在龙探1井、榆林至延深1井一带，主要沉积灰云岩，主要发育灰云坪相带；泻湖相带要分布在神木至榆61井。

3.1.4 马五8亚段沉积微相展布规律

同马五6亚段类似，这时中央古隆起在水平面之上，没有接受沉积，自西向东依次发育潮上云坪、潮间灰云坪和泻湖相带(图3-D)。潮上云坪主要分布在龙探1井、乌审旗、靖边、吴起至宜川一带，主要沉积岩为白云岩，在统26井、定探1井、定探2井、陕334井等地区发育有小范围滩相；潮间灰云坪沉积区分布在神木、榆林至延安一带，沉积岩以灰云岩为主；泻湖主要分布在府14井至榆61井，为泻湖相带，发育膏盐岩。

3.1.5 马五9亚段沉积微相展布规律

与马五7亚段类似，自西向东依次发育潮上云坪、潮间灰云坪和泻湖相带(图3-E)。潮上云坪沉积区主要分布在霍3井、乌审旗、靖边、吴起、延安至宜川一带，主要沉积白云岩，主要发育潮上云坪相带，在统29井-苏16井、定探1井-定探2井、苏272井、苏205井到合探2井等地区发育有滩相，沉积生物碎屑云岩；潮间灰云坪沉积区分布在神木、榆林至延深1井一带，主要沉积灰云岩，主要发育潮间灰云坪相带；泻湖沉积区主要分布在府14井至榆61井一带，为泻湖相带，发育膏盐岩。

3.1.6 马五10亚段沉积微相展布规律

同马五6、马五8亚段类似，这时中央古隆起在水平面之上，并没有接受沉积，自西向东依次发育潮上云坪、潮间灰云坪和泻湖四个相带(图3-F)。潮上沉积区主要分布在在霍3井、乌审旗、靖边、吴起、延安至宜2井一带，主要沉积白云岩，主要发育潮上云坪相带，同时在召79井-召36井、桃3井、苏352井、苏127井、紫探1井等发育有滩相，沉积生物碎屑白云岩；潮间沉积区分布在神木、榆林、延安至宜川一带，主要沉积灰云岩，发育潮间灰云坪相带；泻湖区主要分布在府14井至榆61井，为泻湖相带，相对于马五9亚段泻湖相带宽而短，发育膏盐岩。

3.2 沉积微相演化过程

我们发现虽然马家沟组五期整体表现为海退的演化过程，但是在大的海平面后退的背景下所表现的出的是次一级的震荡间歇性海退，所以使得研究区奥陶系中组合地层在不同时期岩石学特征和沉积环境存在规律也存在着差异，马五5-马五10亚段沉积相带发育依次为剥蚀区、潮上带、潮间带和泻湖相，其中马五5亚段未发育泻湖相，发育潮下带；同时在各个亚段潮上带发育有滩相，但是马五5亚段所沉积的滩相颗粒相对更为粗大，主要为粗粉晶-细晶白云岩，表明在这一时期海侵的程度相对较小，水体深度相对较浅，从而使得水动力较强，滩相环境才更加发育；泻湖相带从马五6亚段至马五10亚段，面积逐渐减小；马五6亚段、马五8亚段和马五10亚段时期的海平面快速下降，气候干热，这时的中央古隆起处于海平面之上，没有接受沉积，反而遭受剥蚀，沉积环境自西向东依次发育剥蚀区、潮上云坪带、潮间灰云坪带、膏岩洼地或泻湖相带；马五5亚段、马五7亚段、马五9亚段在马五期的大的海退的背景之下，表现出的是次一级的海平面上升期，沉积微相发育格局与马五6亚段、马五8亚段以及马五10亚段相类似，自西向东依次发育剥蚀区、潮上云坪微相、潮间灰云坪相带以及泻湖相带。潮上带与潮间带相互交替发育是古隆起东侧一带的特征，同时也表明这一带在这一时期的水体环境为浅水高能，同时，在局部地区所发育的滩相环境，通过后期成岩作用改造，是盆地储层发育的良好基础。

4 中组合相模式

在奥陶系中组合时期，虽然马家沟组五期整体表现为海退的演化过程，但是在大的海平面后退的背景下所表现的出的是次一级的震荡间歇性海退，在海平面表现为相对上升的时期，在古隆起东侧主要为局限台地的沉积环境，自西向东主要发育潮坪环境和泻湖沉积环境，潮上带主要以云岩为主，潮间带主要沉积灰云岩，潮上带与潮间带相互交替发育，沉积环境的水体表现为浅水高能，所以在局部地区发育滩相带，泻湖环境沉积膏岩，含膏云岩和膏云岩；在海平面表现为相对快速下降的时期，同时由于古气候的炎热干燥，中央古隆起这时处于海平面之上，没有接受沉积，古地理格局与海平面相对上升期相类似，主要发育潮坪环境和泻湖沉积环境，潮坪环境沉积云岩，灰云岩，含泥云岩以及泥云岩为主，局部地区发育滩相，泻湖主要沉积含膏云岩，膏云岩以及膏岩等。参照威尔逊所提出的的碳酸盐岩微相标准类型以及岩相组合模式，根据本区研究情况和参照邻区沉积模式研究情况，认为：中央古隆起东侧奥陶系中组合为中央古隆起-潮上云坪-潮间灰云坪-膏岩洼地(泻湖)变迁模式(图4)。

5 结论

1)研究区主要发育潮坪、泻湖等4种亚相，进一步可以划分为潮上泥云坪、潮上云坪、潮上含膏云坪等12种微相类型。

2)研究区在马五期虽然整体上表现为一次海退的过程，但是在这种大背景下存在着震荡性的次一级海进-海进过程，造成了马家沟组中组合地层各个亚段的岩石学特征和沉积相带展布都存在着差异。

图4 研究区沉积微相模式图

3)古隆起东侧主要为局限台地的沉积环境，自西向东主要发育潮坪环境和泻湖沉积环境。根据岩相组合特征，建立了研究区内的中央古隆起-潮上云坪-潮间灰云坪-膏岩洼地(泻湖)沉积模式。

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The characteristic and evolution of sedimentary microfacies in the middle Ordovician assemblages in the Ordos Basin

FU Si-yi1，CHEN Hong-de1，SU Zhong-tang1，ZHOU Jun-lie2

(1.Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;2.Nuclear Industry Geological Bureau of Sichuan Province,Dazhou 635000,China)

A set of typical dolomite reservoir developed in the middle Ordovician assemblages in the Ordos Basin.The authors have done some researches on evolution characteristics and types of sedimentary microfacies，which are based on core analysis，identifying under the microscope and comprehensive analysis indoors.There are two kinds of sedimentary facies four intrafacies and several microfacies in the eastern margin of central paleo-uplift in the middle Ordovician assemblages.During the deposition of the fifth Majiagou period under the background of marine regression there existed Ma55- Ma56，Ma57- Ma58，Ma59- Ma510three concussive transgression-regression process.The authors established a mode of sedimentary facies on the basis of petrological combination.The sedimentary facies are as follows：supratidal doloflat face，intertidal limestone-doloflat and gypsum rock depression (lagoon).

Ordos Basin；middle Ordovician assemblages；sedimentary microfacies；mode of sedimentary facies

2014-06-25

中国地质调查局工作项目资助(编号：1212011220759);国家自然科学青年基金项目资助(编号：41302087); 教育部博士点基金项目(编号：20135122120005)

付斯一(1990-)，硕士,主要从事沉积学与层序地层学方面的研究工作。E-mail:fusiyi7322@163.com。

P539.2

A

1004-4051(2015)03-0081-06