鄂尔多斯盆地东南部马家沟组上组合沉积微相特征及展布规律

王 果, 仲向云, 张成弓, 方继瑶, 李婧娟

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059;2.中国石油长庆油田分公司 油田开发事业部，西安 710018)

研究区位于延安以南、正宁以东、耀县以北、山西乡宁以西，面积约 60 000 km2，大地构造位置主要属于伊陕斜坡南部、天环拗陷南段和渭北隆起区(图1)。前人对于宜川-黄龙地区的研究主要集中于岩溶古地貌分析、白云岩成因以及盐下沉积相的研究[1-4]，而对于马五1-马五4亚段沉积环境与沉积相带类型划分与展布分析程度不够，有待深化。因此，有必要重点针对下古生界马五1—马五4亚段开展沉积相带分布特征研究。

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系沉积的主要层位为马家沟组，几乎在全区都有分布。前人在对马家沟组进行研究后，结合其岩石学特征以及沉积特征，将马家沟组由上至下分为马一到马六段；而马家沟组作为重要的主力产气层，被油气勘探部门自下而上分为3个含气组合：下组合为马家沟组4段，中组合为马五5-马五10亚段，上组合为马五1-马五4亚段[5-7]。本次研究的即是上组合马五1-马五4亚段，岩石类型主要有细粉晶白云岩、泥质白云岩、含膏白云岩、泥岩等。

1 沉积微相类型及特征

1.1 白云岩类型及特征

1.1.1 含膏细粉晶云岩

含膏粉晶云岩具粉—细晶结构，石膏的质量分数(w)为5%～30%，多发育蒸发沉积环境的潮上带，镜下观察石膏常呈结核状，也可见平直板状、柱状或不规则状，常伴随泥质纹层产出；准同生期淡水淋滤，不稳定膏盐类易溶蚀发生去膏化形成膏模孔(晶模孔)，然后被方解石部分充填，主要发育在马五1、马五2，马五4(图2-A、B)。

1.1.2 砂屑白云岩

砂屑白云岩主要成分为泥微晶白云岩，具砂屑结构，砂屑粒度为0.03～0.2 mm，大的砾屑一般还包括一些小的分散的砂屑，砂砾屑通常为粉—细晶结构的白云石，砂屑往往与生物屑伴生，常见藻类、海百合、腕足等，以藻类生物为主，个别含有球粒藻砂屑白云岩(图2-C)，部分藻砂屑可见明显灰化作用。粒屑间被亮晶—微亮晶胶结物充填，甚至发育2期胶结，早期为细粒状白云石，晚期中—粗粒白云石充填于残余砂屑间孔隙(图2-D)。这类岩石偶见于马五1、马五2及马五4小层内。

1.1.3 粉晶云岩

粉晶云岩多为灰色-灰白色，成分主要为粗粉晶白云石，粒度为0.02～0.2 mm，多呈自形-半自形；部分自形晶白云石具有明显的雾心亮边结构。由于发生次生灰化作用或者白云石化局部不彻底，在部分晶体较大的白云石里含有少量方解石，使得薄片在染色后部分呈现红色。岩石局部发育较好的晶间孔，偶见鸟眼构造。鸟眼孔内往往被渗流砂及后期碳酸钙充填，局部可见黄铁矿呈斑点状聚集。偶见泥质呈不规则断续条状产出(图2-E)。

1.1.4 含灰云岩

发育少量泥质纹层；白云石晶粒以粉微晶为主，晶间由方解石胶结，含少许泥质，发育晶间孔。局部斑块状未彻底云化现象，后期发生溶蚀现象，被方解石充填，可见一些白云石残渣浮于上面(图2-F)。

橡胶粉密度较小，在搅拌和振捣过程中容易出现上浮现象，导致浆体表面析出均匀分布的黑点。添加适量的增稠剂能提高浆体的粘度，减少橡胶粉上浮。同时由于成品纤维为束状结构，为使纤维在搅拌过程中均匀分散，其掺入速度应得到有效控制。从而使两种材料在基体中分布趋于均匀、连续。具体的试验步骤为：先取部分胶凝材料及石英砂进行搅拌混合，而后倒入一定量的水和减水剂的混合溶液；在快速搅拌过程中再逐步添加纤维；最后将剩余的材料全部掺入进行搅拌，直至充分均匀。

1.2 沉积微相类型及分布

研究区马五段主要为陆表海台地沉积，广泛发育潮坪相[8-10]。本次研究充分利用了前人的研究成果，再对岩心和铸体薄片进行鉴定分析，结合单井数据资料，参照威尔逊碳酸盐岩沉积相模式，对沉积相进行了划分(表1)[11-16]。研究区的沉积相被确定为蒸发潮坪相，潮上及潮间亚相；再根据主要岩石类型，结合沉积构造划分为含膏云坪、灰云坪等沉积微相。

图2 鄂尔多斯盆地东南部马五1-马五4期沉积微相岩石特征Fig.2 Petrological characteristics of sedimentary microfacies of M51-M54 in southeastern Ordos Basin(A)含膏细粉晶云岩,马五1，宜参1井，深度2 635 m; (B)含膏细粉晶云岩，马五1，宜6井，深度2 303.7 m; (C)砂屑白云岩， 马五2，宜17井，深度 2 528.23 m; (D)砂屑白云岩， 马五1， 宜5井，深度2 301.12 m; (E)粉晶云岩,马五4,宜17井,深度 2 550.16 m，(+); (F)含灰云岩，马五1，宜10井，深度2 399.00 m

研究区马五1-马五4内有大量石膏及蒸发暴露标志，证明其沉积环境为干旱潮坪，主要发育潮上带，局部为潮间带，未发现有潮下带沉积的特征。根据其沉积微相特征，细分为潮上泥云坪、潮上云坪、潮上膏云坪、潮上灰云坪、颗粒滩等沉积微相(图3)。

1.3 沉积微相主要特征

马五1-马五4期总体以潮上带沉积为主体，潮上泥云坪、潮上云坪、潮上含膏灰云坪和潮上膏云坪环古隆起边缘呈带状展布，潮间带亚相则位于环古隆起边缘更远处呈环带状分布。

表1 鄂尔多斯盆地东南部马五1-马五4沉积体系划分Table 1 Division of the sedimentary system of M51-M54 in the southeastern Ordos Basin

1.3.1 泥云坪

泥云坪微相岩性主要为泥云岩、白云质泥岩、含云泥岩，岩石多为深灰-黑色，以纹层状构造产出，发育藻纹层。常见黑色薄层状的泥岩以及石膏假晶，并常见冲刷痕以及干裂等明显的蒸发环境沉积构造。由于泥质含量较高，岩石结构也较为致密，因此泥云坪微相的孔隙较差。马五1-马五4各时期均有发育，且均沿古隆起呈环带状分布。

1.3.2 灰云坪

灰云坪微相主要发育在马五3和马五4时期，岩性主要以浅灰色-灰色泥-粉晶灰云岩为主，发育少量泥岩，水平层理发育。部分岩石中可见到少量石膏假晶，发育较多的晶间孔和裂缝。这一类岩石主要是由于高盐度环境并且发生准同生白云岩化作用形成的。

1.3.3 颗粒滩

颗粒滩的岩性主要为砂屑白云岩和鲕粒白云岩，在研究区发育极少，仅在马五4和马五3沉积期的宜18井和富古7井见到。

图3 宜10井沉积微相综合柱状图Fig.3 Comprehensive histogram showing sedimentary microfacies of the Well Yi-10

含膏云坪微相主要发育在马五1、马五2和马五3时期，岩性主要为含膏云岩和泥晶白云岩。含膏云岩主要出现在含膏云坪的中上部，普遍发育各类暴露构造，且含有大量的溶蚀孔洞，是重要的溶蚀孔洞型储集层；泥晶白云岩主要出现在含膏云坪的底部，发育大量柱状石膏假晶，偶见水平层理。

1.3.5 膏云坪

膏云坪微相主要发育膏质白云岩、膏质泥云岩和岩溶角砾云岩，各时期均有发育。由于膏云坪处于蒸发作用强烈的地区，所以可见一些较薄的石膏层。岩石中发育大量膏溶孔，孔径为3～4 mm，部分被后期方解石或者白云石充填。

2 岩相古地理特征

研究区马五5期在华北地台有一次较为短暂的海侵期，而在这之后，海平面逐渐下降，海水逐渐变少，由此形成了一个完整的海平面升降旋回。沉积物为一套厚度最大为100 m的潮间-潮上沉积，岩性主要从泥云岩、白云质泥岩、含云泥岩过渡到灰云岩，再到含膏云岩或膏云岩，表明了海平面逐渐下降、蒸发暴露逐渐变强的沉积过程。

2.1 马五4时期

马五4期研究区的古隆起范围在宜君—洛川—富古3井一带西侧，但较马五3期而言范围略有缩小。在宜君—宜27井—延112井一带发育泥云坪微相，岩性以泥云岩和含泥白云岩为主，沿古隆起呈环带状展布；在延安—宜川—铜川一带发育灰云坪微相，沉积一套灰质白云岩和含灰白云岩，在宜18井和富古7井区域发育颗粒滩沉积，岩性主要为砂屑白云岩和鲕粒白云岩；沿延长—安塞北部地区逐渐发育局限海沉积环境的膏盐湖微相，岩性主要为膏质白云岩；沿耀县—澄城南部地区逐渐发育开阔台地沉积环境，岩性以灰岩为主(图4-A)。

图4 鄂尔多斯盆地东南部马五1-马五4期岩相古地理图Fig.4 Lithofacies paleogeographic map of M51-M54 in southeastern Ordos Basin(A)马五4期; (B)马五3期; (C)马五2期; (D)马五1期

2.2 马五3时期

马五3期研究区的古隆起范围依然在宜君—洛川—富古3井一带西侧。在宜君—黄龙—甘泉一带发育泥云坪微相，岩性以泥质白云岩和含泥白云岩为主，沿古隆起呈环带状展布；在宜18井和富古7井区域发育颗粒滩沉积，岩性主要为砂屑白云岩和鲕粒白云岩；在延安—宜川—耀县一带发育灰云坪微相，岩性以灰质白云岩或含灰白云岩为主；沿延长—安塞北部地区逐渐发育局限海沉积环境的含膏云坪微相，岩性主要为含膏粉晶白云岩和角砾状膏质白云岩；再向北过渡为膏云坪沉积环境，范围在子长—延川—大宁一带北部地区，岩性主要为含膏白云岩和角砾状膏质白云岩；沿耀县-澄城南部地区逐渐发育开阔台地沉积环境，岩性以灰岩为主(图4-B)。

2.3 马五2时期

马五2期古隆起范围由南北向中部减退，在宜君—洛川—富古3井一带西侧。在宜5井—宜27井—甘泉一带发育泥云坪微相，主要沉积一套泥质白云岩和含泥白云岩，沿古隆起呈环带状展布；延安—宜川—铜川一带发育广泛膏云坪微相，主要发育一套石膏质白云岩沉积；沿延长-安塞北部地区逐渐发育局限海沉积环境的含膏云坪微相，岩性主要为含膏粉晶白云岩，是储层发育的有利相带；沿耀县-澄城南部地区逐渐发育开阔台地沉积环境，岩性以灰岩为主(图4-C)。

2.4 马五1时期

马五1期古隆起在洛川—富县一带。在宜君—宜川—甘泉一带主要发育一套泥质白云岩和含泥白云岩，沉积环境为泥云坪，沿古隆起呈环带状展布；延安—吉县—铜川一带发育含膏云坪微相，沉积岩性主要为含膏粉晶白云岩；沿延长—安塞北部地区逐渐发育局限海沉积环境的膏云坪微相，岩性主要为石膏质白云岩；沿耀县—澄城南部地区逐渐发育开阔台地沉积环境，岩性以灰岩为主(图4-D)。

3 沉积演化

根据沉积演化图(图5)，结合研究区岩石特征、沉积构造、沉积微相类型特征等可以看出，研究区马五4—马五1沉积过程中，海平面逐渐降低，海水盐度逐渐上升，随着暴露程度的增加，蒸发作用也随之逐渐加强，因此在岩性上主要发育云岩、膏质白云岩、灰云岩等，在沉积微相上主要发育泥云坪、灰云坪、膏云坪和含膏云坪等；仅在马五4和马五3沉积期的个别区域可见发育颗粒滩沉积，代表较高能的环境。总体上马五4-马五1的沉积环境较为单一，沉积微相和沉积物类型也较为稳定。

图5 鄂尔多斯盆地东南部马五1-马五4期沉积模式图Fig.5 Diagram showing sedimentary pattern of M51-M54 in southeastern Ordos Basin

4 结 论

a. 鄂尔多斯盆地东南部地区马五1-马五4的沉积环境为碳酸盐台地背景下的蒸发潮坪环境，岩石类型主要有含膏细粉晶云岩、砂屑云岩、粉晶云岩和含灰云岩，沉积微相主要发育泥云坪微相、灰云坪微相、膏云坪微相和含膏云坪微相，均沿古隆起呈环带状分布。

b.鄂尔多斯盆地东南部地区从马五4沉积期到马五1沉积期相对海平面逐渐降低，蒸发和暴露作用逐渐加强，发育了一些蒸发暴露沉积构造标志和蒸发岩，并控制了沉积微相的发育和空间展布。

c.研究区马五1-马五4的含膏细粉晶云岩、砂屑云岩、粉晶云岩发育膏模孔、晶间孔和粒间溶孔，储集物性较好，因此，含膏云坪、含灰云坪是储层发育的有利相带。