鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段岩石类型及沉积环境

刘新社 熊 鹰 文彩霞 李 凌 王飞燕何 为 杨清宇 肖 笛 谭秀成

(1.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院 西安 710021；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学 成都 610500；3.中国石油碳酸盐岩储层重点实验室沉积—成藏研究室 西南石油大学 成都 610500；4.中国石油长庆油田公司勘探部 西安 710021)



鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段岩石类型及沉积环境

刘新社1熊 鹰2，3文彩霞1李 凌2,3王飞燕1何 为4杨清宇4肖 笛3谭秀成2,3

(1.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院 西安 710021；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学 成都 610500；3.中国石油碳酸盐岩储层重点实验室沉积—成藏研究室 西南石油大学 成都 610500；4.中国石油长庆油田公司勘探部 西安 710021)

受多期岩溶叠合改造影响，鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2亚段的原岩组构遭受破坏，制约了对原始沉积环境及沉积相的恢复研究。基于岩芯、薄片及阴极发光研究，通过原岩组构恢复，在区内识别出5种主要的原始碳酸盐岩类型及7种成岩作用产物岩石类型，并总结出5种岩石类型组合，分别形成于局限—蒸发台地内的颗粒滩、滩间海、丘滩复合体、台坪和局限瀉湖沉积环境。纵向上可构成局限瀉湖—颗粒滩—台坪、局限瀉湖—丘滩复合体—台坪等4种典型的向上变浅沉积序列。结果表明，颗粒岩类与含膏模孔泥(粉)晶云岩类是盆地东北部马五1+2亚段最主要的原始岩类，并发育有一定规模的藻黏结岩和泥晶云岩，其中含膏模孔泥(粉)晶云岩与丘、滩向上变浅序列密切相关。这些认识将为深化区内古环境和储集岩类研究提供依据。

岩石类型 沉积环境 颗粒滩 马五1+2鄂尔多斯盆地东北部

0 引言

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩赋存有相当丰富的油气资源，已有众多学者对其进行了深入的研究[1-5]，普遍认为马家沟组岩石类型多样，包括泥粉晶云岩、含膏云岩、残余结构细—粗晶云岩以及岩溶建造岩等[2,6]，储集岩类则以含硬石膏结核或柱状晶的泥粉晶白云岩以及晶粒云岩为主[7-8]。但由于马家沟期后长达1.3亿多年的风化剥蚀[9]，马五1+2地层遭受了强烈的多期岩溶叠加改造和重结晶影响，各类岩性的宏微观特征均遭到不同程度的破坏，其原岩组构难以识别。因而，现有的研究多存在岩石类型分类粗略，原岩和储集岩类型认识不清，且未对各类岩石沉积环境做细致分析等问题。鉴于此，本文基于区内32口系统取芯井观察、120块薄片鉴定和50件阴极发光分析，对奥陶系马家沟组五段马五1+2亚段原始岩石类型、成岩作用特征及其产物类型开展研究，进而开展原岩恢复并探讨其沉积环境。

1 区域地质背景

鄂尔多斯盆地位于华北台地西部，为一矩形构造盆地，面积约2.5×105km2。马家沟期，盆地内部表现为隆坳相间格局，其北部为伊盟隆起；西南部发育因贺兰裂谷沉降扩张而导致西缘裂谷肩部翘升所形成的正向构造，即中央古隆起；在其东侧则为与之伴生的陕北坳陷[9](图1)。马家沟组沉积之后，中奥陶世末加里东运动使华北台地抬升为陆，盆地内中奥陶统马家沟组上部经受了长达1.3亿多年的风化剥蚀，形成了一套与风化壳相关的储集体。

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段沉积于局限—蒸发的陆表海碳酸盐台地环境，沉积水体盐度偏高，其中马五1+2亚段主要为含膏云坪和膏盐湖微相[4]，以发育含硬石膏和盐岩结核或含硬石膏柱状晶和结核的残余结构细粉晶白云岩为主[7]。研究区马五1+2亚段地处盆地东北部(图1)，其水体循环相对更好、能量更强，多处于浪基面—平均低潮线之间，以颗粒滩大量发育为特征，局部微地貌高地则主要发育台坪。受马家沟期后风化壳岩溶的改造，区内岩石类型多样，成因复杂，主要包括含膏模孔泥粉晶云岩、颗粒云岩、藻黏结云岩以及大量岩溶建造岩等。

图1 鄂尔多斯盆地构造区划及研究区位置图Fig.1 Tectonic division and location of the study area in Ordos Basin

2 原始岩类及特征

研究区碳酸盐岩类型划分主要以颗粒和基质的类型、特征与百分比，生物化石组成，以及在沉积作用过程中所反映出的沉积结构和构造划分标志为依据，并以Dunham(1962)和冯增昭(1982)的结构分类[10-11]为基础，将区内马五1+2亚段划分为以下5种主要的原始岩石类型。

2.1 亮晶颗粒云岩

(1) 亮晶砂屑云岩。宏观上呈浅灰色至褐灰色块状，镜下可见明显的砂屑结构且未被破坏，颗粒支撑，砂屑含量55%～80%，粒径0.2～0.4 mm，分选磨圆较好，多为次圆状—圆状。砂屑多呈点接触—漂浮状，其间为亮晶白云石充填，约占20%～40%，粒内溶孔发育(图2a)。

(2) 亮晶鲕粒云岩。宏观特征与亮晶砂屑云岩相似，镜下鲕粒含量50%～70%，粒径0.25～0.5 mm，多为圆鲕或椭球鲕。鲕粒保存完好度较差，鲕粒内部圈层结构或放射结构多被破坏或不能识别，被泥晶或亮晶白云石充填(图2b)，仅少量鲕粒可见模糊的内部圈层结构，鲕核为砂(粉)屑物质或白云石晶体。鲕粒间多为细粉晶白云石充填，约占30%～40%。整体上表现为鲕粒向上变粗的正粒序构造，至下而上由含鲕粒泥粉晶云岩过渡为亮晶鲕粒云岩。

大量砂屑和鲕粒的出现均为高能环境的标志，而砂屑和鲕粒具较好的分选性和磨圆程度表明其频繁受到波浪的扰动，该岩类由准同生期颗粒灰岩的回流渗透云化作用形成，其原始颗粒结构很少或未受到破坏，而颗粒内多发生溶蚀作用，为准同生期不稳定矿物的组构选择性溶蚀孔隙。推测其形成于正常浪基面之上的颗粒滩环境。

2.2 藻黏结云岩

(1) 凝块云岩。由蓝藻菌cyanobacteria及其分泌物黏结海水中的沉积物所构成，蓝藻菌群落在生长过程中相互连接、融合并黏结泥晶物质形成凝块结构，这些凝块可进一步黏合而呈现出深褐色—黑色网状或团簇状形态特征，个体较大(图2c)，凝块间多为黏结微生物分解之后形成的空腔，被多期胶结物充填，第一期为栉壳状泥晶白云石，后期为细—粗晶白云石或方解石胶结物，常见不规则状溶蚀残余孔洞。

(2) 藻黏结砂(粉)屑云岩。由蓝藻菌黏结、缠绕砂(粉)屑生长而成，具典型的砂(粉)屑结构，颗粒支撑。砂屑颗粒主要呈褐色球状或椭球状，含量一般大于60%，粒径0.15～0.4 mm，分选较差，磨圆较好，砂屑内部偶见形态模糊的蓝藻菌生长痕迹。砂屑间填隙物主要为泥粉晶白云石或亮晶自形白云石，溶孔发育(图2d)；粉屑颗粒在镜下多呈黑色卵形或椭球形，粒径0.05～0.1 mm，分选、磨圆较好，有机质含量高，粒间主要为粉—细晶白云石胶结物。

该岩类与灰泥丘的发育密切相关，多位于丘核部位，但发育规模和频率较小。在垂向上常与“花斑状”颗粒云岩共同产出，构成丘滩复合体。颗粒结构表明其整体沉积环境能量较高。同时，藻黏结岩类型的不同也反映出水动力条件的微变化。当水体能量稍弱时，蓝藻菌及其黏液分泌物黏结、捕获水体中的灰泥等物质形成凝块岩，其黏结结构更明显；当能量稍强时，黏结物以粒径大小不一的砂屑和粉屑为主，构成藻黏结砂(粉)屑云岩，其颗粒结构更明显。故认为其形成于正常浪基面附近及之上的较高能丘滩环境中。

2.3 叠层石云岩

叠层石由微生物群落相互黏结增长，并经有机诱导矿化作用而形成[12-14]。研究区叠层石纹层形态类型较多，可分为近水平状、微波状和半球状(图2e)。宏观上表现为富菌藻层和贫菌藻层反复交替的特征，暗层由富菌藻泥晶白云石构成，有机质含量高，厚度1～4 mm，边缘凹凸不平；亮层以褐灰色泥粉晶白云石为主，厚度3～5 mm。纹层结构通常呈高低起伏或断续分布特征，表明微生物席表面存在不规则的微地貌[15]。

此岩类在区内发育规模不大，但却具有重要的环境指示意义。已有的研究表明，叠层石在不同水深条件下均可生长，但主要发育于潮间带及浅潮下带[16]。水平状和微波状藻纹层结构反映其形成时的水动力较弱，是潮间带上部的标志性产物。而半球状藻叠层石则反映了水动力相对较强的潮间带下部环境。故认为该其形成于平均高潮线和平均低潮线之间的藻坪环境。

2.4 含膏、盐模孔泥(粉)晶云岩

该岩石类型以硬石膏结核和石膏假晶大量发育为特征，在研究区发育较普遍，局部见少量石盐结核。根据膏模孔的充填情况可细分为以下两类：

(1) 半充填膏、盐模孔泥(粉)晶云岩。宏观上呈灰褐色、土黄色块状特征，膏模孔大量发育且孔洞清晰可见(图2f)。白云石含量平均93%，方解石5%，泥质2%，膏模孔普遍发育，多呈不规则椭圆形，孔径平均0.4～1.5 mm，多被渗流粉砂、细—粉晶方解石半充填，面孔率介于5%～8%(图2g)。有时亦见少量针柱状石膏假晶晶模孔和方形石盐晶模孔，均呈零散状分布，前者大小在0.02 mm×0.4 mm左右，面孔率约3%，后者孔径0.08～0.2 mm，面孔率约4%。

(2) 全充填膏、盐模孔泥(粉)晶云岩。宏观上呈灰褐色、土黄色块状特征，白云石含量平均90%，方解石8%，泥质2%，膏质团块和石膏假晶普遍发育，偶见石盐假晶。膏模孔孔径介于0.4～1.5 mm，为渗流粉砂、粗—巨晶方解石全充填，可构成下部渗流粉砂及粉晶方解石，上部粗晶方解石的示顶底构造(图2h)。石膏假晶多呈板条状或针柱状，大小在0.02 mm×0.4 mm左右，呈零散状分布，由于去石膏化作用，现为方解石晶体。

宏观及微观特征均表明该岩类沉积环境能量较弱。泥晶反映低能、静水环境，而大量发育的硬石膏结核和石膏假晶指示其为经常暴露的浅水咸化环境，并且海水循环受到限制，为强烈蒸发条件的产物。推测其形成于水体盐度偏高且经常暴露的浅水低能膏云坪环境。

2.5 泥(粉)晶云岩

宏观上多呈浅灰—深灰色、土黄色块状特征，岩性致密，具水平层理或不显层理。矿物组分以白云石为主，白云石含量平均88%、泥质8%、方解石4%，孔隙不发育。局部可见暗色泥质条纹，由泥粉晶白云石、泥质集中而体现出来，多呈水平状(图2i)。该岩类多发育有小型不规则状溶缝，为泥质、泥粉晶白云石及充填。偶见垂直生物潜穴，泥粉晶白云石充填。

泥粉晶结构表明沉积环境能量较低。该岩类由准同生白云岩化作用形成，多表现为具暗色泥质纹层的深灰—灰褐色特征，缺少暴露标志，生物潜穴也反映较低的沉积速率，古生物具有充分的时间对沉积物进行改造，推测其形成于静水低能的局限瀉湖或滩间海环境。

3 成岩产物类型及原岩恢复

由于马家沟期后长时间的暴露，马五1+2亚段经历了漫长的成岩改造，其原始沉积结构多遭到不同程度破坏，现今所表现的结构特征主要反映成岩作用性质，因而不能完全按照沉积微相的划分原则对其进行岩石类型的划分。本文通过对成岩过程的研究，并通过阴极发光等手段试图对其原始岩相及原始沉积环境进行恢复。此外，由于成岩环境对沉积环境有一定的继承性，以及成岩作用类型对沉积物类型具明显的选择性，对成岩作用产物特征的研究也将有助于对原始沉积环境的认识与恢复[17]。

3.1 “花斑状”颗粒云岩

在岩芯上以可明显识别的不规则花斑状构造为主要特征，由岩溶作用影响而致[18]，“花斑”表现为深色斑块和浅色斑块的斑杂共存。其中深色斑块溶蚀作用较强，主要由离散的砂屑云岩颗粒与碳酸盐砂构成，并混有云泥质；浅色斑块受岩溶作用影响较小，由砂屑云岩原岩构成(图3a)。镜下具明显的砂屑结构，其特征与亮晶砂屑云岩类似，砂屑间多为泥粉晶白云石充填，花斑溶孔发育，泥质和白云石晶体半充填。该岩石类型在区内广泛发育，常与亮晶砂屑云岩及藻黏结云岩关系紧密并共同产出。

该岩类形成于正常浪基面之上的较高能原始沉积环境，之后遭受弱岩溶作用改造而成。在早成岩期，岩溶水沿弱固结岩石的颗粒间空隙流动改造颗粒原岩，并在改造处充填暗色离散砂屑、云泥质，表现为原岩部分与小型不规则状岩溶改造充填部分颜色不一致，呈现出花斑状，与四川盆地磨溪—高石梯地区龙王庙组“花斑状”颗粒岩[18]和中二叠统栖霞组和茅口组的豹斑状岩溶系统[19]相似；国外的早成岩期岩溶研究中称其为海绵状岩溶系统[20]。

3.2 泥晶化颗粒云岩

宏观上，这类岩石断口粗糙(图3b)，但在镜下多表现为暗色泥晶结构(图3c)，呈现出宏微观特征的矛盾性。通过这类岩石的阴极发光分析发现，岩石整体发光较昏暗，也见约10 μm厚发暗红光的泥晶化白云石环绕直径约150～200 μm的泥晶白云石的现象(图3d)。据此，可以判断发昏暗光的可能为泥晶结构的颗粒，而环边状的发暗红光的泥晶化白云石为环边胶结物(图3d)，因而其原岩应为泥晶化的颗粒云岩。表明利用阴极发光恢复的颗粒结构正好可以解释宏微观组构特征的矛盾，也是解决强烈岩溶改造地区碳酸盐岩原岩组构恢复的有效手段。

颗粒结构反映了较强的原始水动力能量，而颗粒的泥晶化过程则反映了大气淡水的淋溶改造作用，据此推断该岩类由准同生期颗粒灰岩的白云岩化，之后又受到大气淡水淋溶改造而成。泥晶化过程主要表现为砂屑云岩颗粒及胶结物在大气淡水淋溶下逐渐被溶蚀、离解，并充填淋溶渗滤带入的碳酸盐砂、泥，从而显示出泥晶、微亮晶特征，颗粒边界在薄片中变得模糊，阴极发光下可恢复颗粒的轮廓，颗粒间发光明亮的云泥或白云石胶结物则可能为受淡水淋滤后，锰元素比铁元素的相对含量增加造成的结果。该成岩作用过程实质为一种微组构成岩变化，类似的成岩变化在西班牙瓦纳拉丹尼阶灰岩的古岩溶改造[20]、美国新墨西哥州密西西比系早成岩期岩石溶蚀[21]及四川盆地南部茅口组颗粒岩的溶蚀过程中[19,22]也可见到。

3.3 残余砂屑粉—细晶云岩

具残余颗粒结构的晶粒云岩，岩芯上表现为浅灰—深灰色结晶白云岩特征，具向上变粗逆粒序结构。普通显微镜下晶粒结构明显，自形程度较高，呈紧密镶嵌状接触(图3e)，晶间孔和小型微裂缝发育，为渗流粉砂和自形白云岩半充填。阴极发光下可识别清晰的砂屑原始轮廓，砂屑发暗红光，呈次棱—此圆状，含量50%～65%；其间被粒状粉—细晶白云石充填，发红光—亮红光，含量40%～45%(图3f)。

原岩为与颗粒滩相关的砂屑灰岩，但其颗粒结构在后期强烈而彻底的白云石化和重结晶作用影响下变得模糊而显示出晶粒结构，在宏观上难与结晶白云岩相区别，阴极发光下具清晰的颗粒结构。该类岩石与四川盆地华蓥山李子垭剖面细晶云岩类似[23]，后者于野外发现大型交错层理，也间接证实其形成于高能环境，而并非由安静低能环境下形成的泥晶、泥粉晶晶粒重结晶而成。

3.4 砂糖状中—粗晶云岩

次生晶粒结构，中—粗晶白云石多表现为砂糖状，并发育大量晶间孔，面孔率3%～5%(图3g)。阴极发光下可识别清晰的砂砾屑原始轮廓，砂屑发暗红光，呈次棱—次圆状，含量55%～70%，次生白云石胶结物发红光—亮红光，含量35%～45%(图3h)。

3.5 角砾化含膏模孔泥粉晶云岩

角砾结构，角砾呈次棱状至次圆状，分选性通常较差，粒径约2～20 mm，呈杂乱排布。角砾成分主要为含膏模孔泥粉晶云岩，膏模孔被渗流粉砂及方解石全—半充填。角砾间为离散的碳酸盐砂及云泥充填，网状溶缝发育，并切割母岩。

该岩石类型主要受岩溶作用影响而成，其原岩为含膏模孔泥粉晶云岩，反映水体盐度偏高的低能膏云坪沉积环境。而后，原岩在早成岩期大气淡水岩溶作用影响下发生部分垮塌或产生网状溶缝切割母岩，形成角砾结构。此外，部分膏模孔间发育大量半充填碎裂缝(图3i)，可能为石膏溶解体积增大对基岩施压而致[7]，因为海洋环境中沉积出的硬石膏(CaSO4)在溶解过程中必须先转换为石膏(CaSO4·2H2O)，其体积增大30%，对基岩施压，随着石膏的溶解，压力不断释放，使得膏模孔间的基岩发生破碎，形成大量碎裂缝，使母岩角砾化。

3.6 溶洞充填砂质角砾云岩

角砾结构，由多成分云岩角砾和粗粒(砂级)杂基构成(图3j)，发育广泛，厚度一般从几十厘米到几米。结构组份以角砾云岩为主，约占60%～80%，同时可含有不同比例的砂屑颗粒，含量5%～20%。岩芯表面可见典型的溶塌构造，角砾成分复杂，与母岩相佐，包括亮晶砂屑云岩、亮晶鲕粒云岩、泥粉晶云岩等(图3k)。角砾多呈次棱状至次圆状，分选较差，粒径0.5～50 mm，分布杂乱。角砾间多为离散的碳酸盐砂、泥粉晶白云石充填，发育少量高角度不规则状小型溶缝，被方解石或黑色泥质充填。

该岩类为早成岩期大气淡水岩溶影响的产物，角砾成分以各类型颗粒岩为主，推测其母岩形成于正常浪基面之上的高能颗粒滩环境。在早成岩过程中，海平面下降使地层暴露，大气淡水下渗并随着孔隙层发生流动和溶蚀，早期弱固结含孔隙颗粒滩被大气淡水不同程度离解，溶蚀程度较弱时，形成类似于“花斑”颗粒云岩的小型岩溶花斑；溶蚀程度强烈时形成相控的似层状溶洞，颗粒滩强烈垮塌并伴随上部地层部分垮塌，各类型垮塌角砾、离散的碳酸盐砂及泥粉晶白云石杂乱堆积，构成角砾结构[26]。

3.7 溶洞充填泥质角砾云岩

角砾结构，由多成分云岩砾屑和泥质杂基构成(图3l)，在区内广泛发育。角砾成分复杂，大小悬殊，主要包括各类型颗粒云岩、泥粉晶云岩垮塌角砾以及早期溶洞充填物破碎角砾。角砾呈次棱状至次圆状，分选较差，粒径2～50 mm，分布杂乱。角砾间杂基以陆源泥质和碳酸盐泥为主，占岩石体积的15%～40%，并伴随少量陆源石英、碳酸盐砂、泥粉晶白云石、方解石碎屑及黄铁矿混合充填，且表现出明显的充填和流动特征。溶洞内可见大量泥质充填溶沟及溶缝并切割早期溶洞充填物(图3l)，溶缝及溶洞充填段与未溶蚀基岩段界限明显清晰。

该岩类为中晚成岩期大气淡水岩溶影响的产物。在早成岩期溶洞充填角砾岩的基础上，处于中深埋藏阶段的马家沟组地层整体抬升暴露遭受大气淡水淋溶改造，产生大量溶沟及溶缝不断切割、叠加改造早期溶洞充填段，并带入大量陆源泥质、砂质、碳酸盐泥、碳酸盐砂、泥粉晶白云石等混合物质。 整体看来，该岩类表现为中晚期岩溶叠加改造部分早期溶洞充填岩，具有多成分角砾、陆源泥质、砂质、碳酸盐砂、碳酸盐泥及方解石、黄铁矿杂乱充填的特征。

如前所述，似层状岩溶系统中充填的的角砾岩多为先期孔渗层受早成岩期岩溶改造的产物[26]，其原岩应为渗滤性能良好的高能颗粒岩。结合岩溶系统中角砾的原岩多为颗粒岩特征，本次研究把这类岩石的原始发育层位的原岩认定为颗粒岩。通过选取区内米35井、榆102井、榆70井等5口较为典型的系统取芯井进行岩石类型发育厚度统计(表1)。发现由亮晶颗粒岩、“花斑”颗粒岩、残余结构晶粒云岩及溶洞充填岩等组成的颗粒原岩类在研究区大量发育，占统计总厚度的69%，其中以溶洞充填岩类占主要优势，其次为“花斑状”砂屑云岩；而反映高盐度浅水低能环境的含膏模孔泥(粉)晶云岩类也有较为广泛的发育，约占总厚度的18%；此外，区内还发育有一定规模的泥晶岩类和藻黏结岩，共同构成了盆地东北部马五1+2亚段的多样性岩类特征。

图3 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段成岩作用产物类型a.花斑砂屑云岩，米37井，2 837.42 m，马；b.泥晶化砂屑云岩，岩石断面粗糙，表现为颗粒岩特征，榆89井，2 677.31 m，马；c.泥晶化砂屑云岩，砂屑轮廓模糊，榆57井，2 687.4 m，马，(-)；d.c的阴极发光，整体发光昏暗，砂屑轮廓清晰，发暗红—不发光，粒间粉晶白云石胶结物发红光，榆57井，2 687.4 m，马；e.残余砂屑粉晶云岩，神42，2 197.5 m，马，(-)；f. e的阴极发光，砂屑及粉屑颗粒发暗红光，粒间粉晶白云石胶结物发红光，神42，2 197.5 m，马；g.砂糖状中—粗晶白云岩，晶间溶孔发育，榆140井，3 115.5 m，马，(-)；h. g的阴极发光，砂、砾屑颗粒发暗红光，中—粗晶白云石胶结物发亮红光，榆140井，3 115.5 m，马；i.角砾化含膏模孔泥粉晶云岩，膏模孔间见大量半充填的碎裂缝切割母岩，并使母岩角砾化，米39井，2 558.64 m ，马，(-)；j.溶洞充填砂质角砾云岩，溶塌角砾间碳酸盐砂充填，米35井，2 597.24 m，马；k.溶洞充填砂质角砾云岩，角砾成分为亮晶鲕粒云岩和泥粉晶云岩，角砾间碳酸盐岩砂和泥粉晶白云石充填，米35井，2 576.82 m，马；l.溶洞充填泥质角砾云岩，晚期灰绿色泥质溶沟切割早期溶洞充填段，神36井，2 254.70 m，马。Fig.3 Rock products of diagenesis of Ma51+2 member of Ordovician in the northeastern Ordos Basin

4 岩石类型组合及沉积环境分析

如前所述，各岩石类型中不同的颗粒类型、基质成分、生物化石以及沉积结构与构造能够反映不同的沉积环境[27-28]，但同一岩石类型可以归属不同的沉积相带，可能由于其具有相似的沉积过程但却代表不同的沉积环境，故仅仅用岩石类型来表征沉积环境还远远不够。为进一步确定沉积环境，本文通过岩石类型组合，并遵循沃尔索相律理论和传统的垂向沉积序列特征分析，利用岩石类型组合来解释特定的沉积环境(图4)。依据已识别的岩石类型及其特征，结合实际的野外剖面露头特征，并参考鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组沉积环境模式[9]，将研究区划分为以下5种沉积环境，即颗粒滩、滩间海、丘滩复合体、台坪和局限瀉湖。

4.1 颗粒滩

4.1.1 岩类组合

主要包括亮晶颗粒云岩、“花斑状”颗粒云岩、残余砂屑晶粒云岩及少量泥晶化砂屑云岩，以具明显的颗粒结构或残余颗粒结构为特征，逆粒序结构。颗粒类型以砂屑为主，次为鲕粒，砂屑整体上具有较好的磨圆度和分选性，普通显微镜或阴极发光下可清晰识别；鲕粒整体保存完好度较差，多发生破碎或难以识别。该岩类组合在研究区发育频率较高，但规模较小，多小于2 m，自下而上可构成“花斑状”砂屑云岩—亮晶鲕粒云岩组合(图5a)，整体表征一种向上粒度变粗的变化趋势。此外，在风化壳岩溶形成的溶洞充填段内发现大量砂屑云岩角砾和鲕粒云岩角砾也代表了早期发育后期被破坏的颗粒岩。

4.1.2 沉积环境特征

该岩类组合可解释为台地内部浪基面之上的高能砂屑滩和鲕粒滩环境。颗粒原岩与浅水高能环境相关，都具有由高能颗粒类型组成和亮晶胶结结构的特征，反映该时期沉积水体能量较强，频繁受到波浪作用。而后，在白云化、重结晶及多期岩溶叠加改造影响下形成“花斑状”颗粒云岩、泥晶化颗粒云岩、残余砂屑晶粒云岩、以及大量岩溶改造岩。该组合与相邻岩石组合关系密切，垂向上自下而上构成局限瀉湖—颗粒滩—台坪的向上变浅沉积序列，该组合处于变浅旋回中部(图5a，c，d)。

4.2 滩间海

4.2.1 岩类组合

仅由深灰色泥(粉)晶云岩组成，岩石类型单一。发育水平层理或不显层理，在区内发育频率较低且规模较小，缺少暴露标志，与颗粒岩往往频繁互层或夹于颗粒岩之间。

4.2.2 沉积环境特征

该组合可解释为处于浪基面之下，夹于颗粒滩之间的深水低地环境，水体能量较低。与颗粒滩相组合在纵向上往往成频繁互层。构成下部滩间海、上部颗粒滩的向上变浅沉积序列，该岩类组合处于变浅旋回底部(图5d)。

4.3 丘滩复合体

4.3.1 岩类组合

由藻黏结云岩和颗粒云岩组成。前者包括凝块云岩和藻黏结砂(粉)屑云岩，与蓝藻菌生命活动相关，并构成灰泥丘的主体丘核。而发育于灰泥丘丘核下部的以“花斑状”砂屑云岩为代表的颗粒滩常作为丘体发育的基础，也构成灰泥丘的丘基微相，其微生物较缺乏。该组合在区内发育频率较低，规模较小，单旋回厚度小于1 m，自下而上由“花斑”砂屑云岩、凝块云岩和藻黏结砂(粉)屑云岩构成(图5b)。

4.3.2 沉积环境特征

该岩类组合可解释为台地内部平均低潮线与浪基面之间由蓝藻菌黏结形成的具有正地貌特征的沉积体。灰泥丘的生长环境变化较大，在台地内部[29]、台地边缘[30]及陆坡环境[31]均有发现。而本区内发现的以蓝藻菌建造为主的丘体则为台地内部潮下较高能环境的产物，其黏结颗粒多具较好的分选性与磨圆程度，且常与高能颗粒滩相伴生等特征均指向一种水体能量较强的沉积环境。

图4 鄂尔多斯盆地东北部米35井马五1+2亚段岩性特征、岩类组合及沉积环境演变图Fig.4 Rock properties, type combination and the evolution of sedimentary environment of Ma51+2 member of Ordovician in the northeastern Ordos Basin

4.4 台坪

4.4.1 岩类组合

包括含膏模孔泥(粉)晶云岩和叠层石，以膏质团块和石膏假晶大量发育为主要特征，经后期溶蚀形成大量膏模孔和晶模孔，零星分布有石盐假晶。岩石宏观上多表现为浅灰色或土黄色特征，发育水平层理或不显层理，部分夹有泥质纹层，叠层石、示顶底构造发育。此外，在早成岩期大气淡水岩溶作用影响下膏质泥(粉)晶云岩可发生部分垮塌或产生网状溶缝切割母岩，形成角砾化含膏模孔泥粉晶云岩。

4.4.2 沉积环境特征

该岩类组合可解释为台地内部平均低潮线之上的潮间—潮上带低能台坪环境，浅灰、土黄色的宏观特征指向暴露氧化环境，而大量发育的膏质团块和石膏假晶指示经常暴露的浅水咸化环境，其海水循环受到限制，为强烈蒸发条件的产物。叠层石则为潮间带的标志性产物，具多种形态类型，如近水平状、微波状和半球状，分别反映了水动力相对较弱的潮间带上部和水动力相对较强的潮间带下部环境。该组合多与相邻岩类组合自下而上构成局限瀉湖—颗粒滩—台坪的向上变浅垂向序列，该组合处于变浅旋回顶部(图5c，d)。

4.5 局限瀉湖

4.5.1 岩类组合

主要由泥(粉)晶云岩构成，多呈灰色—深灰色，岩性致密，发育水平层理或不显层理，多夹有泥质纹层，偶见垂直生物潜穴。该岩类组合在研究区内发育频率较低，规模较小，多位于颗粒岩微相之下。

4.5.2 沉积环境特征

该岩类组合可解释为处于台地内部浪基面之下的低能瀉湖环境，其水体循环受到限制，盐度不正常，以低能静水沉积为主。宏观及微观特征均反映一种相对低能的沉积环境，而由于暴露标志(蒸发岩、鸟眼构造等)的缺乏，可以将该环境区别于台坪环境。而生物潜穴的出现则反映较低的沉积速率，古生物具有充分的时间对沉积物进行改造。该组合多与相邻岩类组合自下而上构成局限瀉湖—颗粒滩—台坪的向上变浅垂向序列，该组合处于变浅旋回底部(图5a，c，d)。

5 结语

受风化壳岩溶影响，鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段碳酸盐岩类型众多、成因复杂且原岩组构多遭受破坏。通过岩芯、薄片观察，并结合阴极发光分析，在研究区识别出5种原始碳酸盐岩类型及7种成岩作用产物岩石类型。统计发现，颗粒岩类和含膏模孔泥(粉)晶云岩类是研究区主要的原岩类型，并发育有一定规模的泥晶云岩和藻黏结岩。

根据各岩石类型的宏微观特征以及它们在纵横向上的组合与分布特点，利用岩石类型组合来解释沉积环境，研究区整体表现为局限—蒸发台地，可细分为5种沉积环境，即颗粒滩、滩间海、丘滩复合体、台坪和局限瀉湖，并构成了局限瀉湖—颗粒滩—台坪、局限瀉湖—丘滩复合体—台坪、局限瀉湖—颗粒滩—台坪—颗粒滩—台坪、局限瀉湖—颗粒滩—滩间海—颗粒滩—台坪4种典型的向上变浅沉积序列。鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段碳酸盐岩类型的恢复研究深化了对区内古环境的认识，也为盆地内马五1+2亚段储集岩类的研究提供了新的依据。

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Rock Types and Sedimentary Environment of the Ma51+2Carbonates in Northeastern Ordos Basin

LIU XinShe1XIONG Ying2,3WEN CaiXia1LI Ling2,3WANG FeiYan1HE Wei4YANG QingYu4XIAO Di3TAN XiuCheng2,3

(1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710021, China;2. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;3. PetroChina Deposition and Accumulation Department of Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, Southwest Petroleum University,Chengdu 610500, China;4. The Exploration Department of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710021, China )

Affected by multi-period karst cumulated influence, the original rock fabric of Ma51+2member of Ordovician in the northeastern Ordos basin have suffered a great destruction which restricted the reconstructing study of original palaeoenvironment and sedimentary facies. Based on core, thin section, cathode luminescence and the recovery of the protolith, five original rock types and seven rock products of diagenesis are recognized, and it can be divided into five rock type combinations, which represents about five sedimentary environment in restricted and evaporate platform of study area in the following: grain beach, beach interaction sea, mound-shoal complex, platform inner flat and restricted lagoon. Those rock type combinations constitutes four typical sedimentary sequences in vertical which reflects a drop in sea level, including restricted lagoon- platform inner shoals- platform inner flat and restricted lagoon- mound-shoal complex- platform inner flat. The results show that the grainstones and gypsum mould pore contained mud(bread flour)-crystal dolomitite form the two major kinds of original rock types in Ma51+2member of Ordovician in northestern Ordos basin, a certain scale of algal binding rock and mud(bread flour)-crystal dolomitite are also found. Besides, the gypsum mould pore contained mud(bread flour)-crystal dolomitite shows a close relationship with the upward shoaling succession of mounds and shoals. These new recognition can provide the basis for in-depth study of palaeoenvironment and reservoir rocks in the study area.

rock types; sedimentary environment; grain beach; Ma51+2; northeastern Ordos Basin

1000-0550(2016)05-0912-12

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.05.010

2016-04-22； 收修改稿日期： 2016-06-08

国家科技重大专项(2016ZX05004006-001-002)[Foundation: National Science and Technology Major Project, No. 2016ZX05004006-001-002]

刘新社 男 1970年出生 高级工程师 石油天然气地质综合研究 E-mail: lxs_cq@petrochina.com.cn

P618.13

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