鄂尔多斯盆地马五5亚段沉积微相分布及演化_包洪平.pdf

第 44 卷 第 5 期 煤田地质与勘探 Vol. 44 No.5 2016 年 10 月 COAL GEOLOGY EXPLORATION Oct. 2016 收稿日期 2015-05-08 基金项目 国家科技重大专项课题（2011ZX05004-006）；四川省重点学科建设项目（SZD0414） Foundation item National Science and Technology Major Project（2011ZX05004-006）； Key Discipline Construction Projects in Sichuan Province （SZD0414） 作者简介 包洪平（1967），男，甘肃兰州人，硕士，教授级高级工程师，从事油气地质研究. E-mailbaohp67 通信作者张云峰（1982），男，河南鹿邑人，工学博士，讲师，从事碳酸盐岩沉积学、储层地质学研究. E-mailzhyf 引用格式 包洪平，张云峰，王前平，等. 鄂尔多斯盆地马五 5 亚段沉积微相分布及演化［J］. 煤田地质与勘探，2016，44（5）16-21. BAO Hongping，ZHANG Yunfeng，WANG Qianping，et al. Distribution and evolution of sedimentary microfacies of submember 5 Majiagou ation in the Ordos basin［J］. Coal Geology Exploration，2016，44（5）16-21. 文章编号 1001-1986（2016）05-0016-06 鄂尔多斯盆地马五 5 亚段沉积微相分布及演化 包洪平 1，张云峰2，王前平1，董兆雄2，武春英1，杨西燕2 （1. 中石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安 710018； 2. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500） 摘要 岩性及沉积环境的差异是鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马五 5 亚段储层非均质性的重要 因素，根据岩石类型、沉积构造及颜色等特征及其与沉积微相的关系，研究区马五 5 亚段可分为 盆缘坪和台内盆地两个亚相及缘内（膏）云质洼地、 缘内云坪、 缘内灰坪、 缘内云灰-灰云坪、 盆地（膏） 云质洼地、灰云-云灰质盆地及灰质盆地等微相。沉积微相平面上表现为，马五 52时期，鄂尔多 斯盆地基底抬升，中央古隆起带露出水面；北部地区发育缘内云坪-云质洼地、缘内灰云-云灰坪 和灰质盆地；西部地区为缘内云坪-云质洼地、缘内灰云-云灰坪；中部地区为灰质盆地，间夹云 灰盆地及盆内云质洼地；马五 51时期，北部地区主要发育缘内云坪-云质洼地；西部地区为缘内 云坪-云质洼地；中部地区为灰质盆地及盆内云质洼地。盆缘坪和台内盆地的低洼处有利于发生同 生期后回流渗透白云化作用，对生成较大规模的泥粉晶白云岩具有重要的意义。 关 键 词沉积微相；沉积演化；碳酸盐岩；马五 5 亚段；鄂尔多斯盆地 中图分类号TE16 文献标识码A DOI 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.05.003 Distribution and evolution of sedimentary microfacies of submember 5 Majiagou ation in the Ordos basin BAO Hongping1， ZHANG Yunfeng2， WANG Qianping1， DONG Zhaoxiong2， WU Chunying1， YANG Xiyan2 （1. Research Institute of Exploration and Development， Petro China Changqing Oilfield Company， Xi′an 710018， China； 2. School of Geoscience and Technology， Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China） Abstract The difference between lithology and depositional environment is the main cause of reservoir heteroge- neity in submember 5 Majiagou ation of Lower Ordovician in the Ordos basin. According rock types， sedi- mentary structures， color and its relationship with sedimentary environment， two subfacies and seven microfacies in submember 5 Majiagou ation are classified. subfacies include basin-marginal tidal flat and intra-plat basin. The er can be furtherly divided into four types microfacies， such as intra-plat margin （gypsum） dolomite depression， intra-plat margin dolomite tidal flat， intra-plat margin calcitic tidal flat and in- tra-plat margin dolomite calcitic-calcitic dolomite tidal flat. The latter can be furtherly divided into three types microfacies， such as basin （gypsum） dolomite depression， dolomite calcitic-calcitic dolomite basin and calcitic ba- sin. In the stage of submember 5-1 Majiagou ation， Ordos basin basement uplift， the ancient land expand， re- duce sea level， shallow sea， the ancient central uplift belt out of the water are the perance of sedimentary mi- crofacies plane. North area is mainly developing intra-plat margin dolomite tidal flat-dolomite depression， in- tra-plat margin dolomite calcitic-calcitic dolomite tidal flat and calcitic basin. West area develop in- tra-plat margin dolomite tidal flat-dolomite depression， intra-plat margin dolomite calcitic-calcitic dolo- mite tidal flat. Center area develop calcitic basin， and mix dolomite calcitic basin and basin dolomite depression. In the stage of submember 5-2 Majiagou ation， north area mainly developing intra-plat margin dolomite tidal flat and dolomite depression. Secondary microfacies include dolomite calcitic-calcitic dolomite tidal flat， cal- ChaoXing 第 5 期 包洪平等 鄂尔多斯盆地马五 5 亚段沉积微相分布及演化 17 citic tidal flat. In western area， the main microfacies include intra-plat margin dolomite tidal flat and dolomite depression. In center area， the main microfacies include calcitic basin and basin dolomite depression. Key words sedimentary microfacies； sedimentary evolution； carbonate； submember 5 Majiagou ation； Ordos basin “微相”最早由Brown在1943年提出［1］， Cuvillier 在 1952 年又重新对其进行定义［2］，指在亚相范围内 具有独特岩石结构、构造、厚度、韵律性等剖面上 沉积特征及一定的平面配置规律的最小单元。微相 现在广泛应用于岩石薄片、揭片、抛光片等研究中， 用以描述岩石的沉积学特征和古生物特征。由于碳 酸盐岩微相分析可以揭示更精细的信息，碳酸盐岩 新理论及新技术的应用日益受到重视，并得到迅速 发展，国内外形成诸多研究成果［3-9］。 鄂尔多斯盆地四周以构造断裂与周边构造单元 相接连［10-12］。早古生代研究区为稳定克拉通盆地发 育时期， 沉积了一套稳定的碳酸盐岩沉积建造［13-14］， 马家沟组马五 5 亚段分为马五 52和马五 51两层， 其 中马五 51小层厚 0～10 m， 马五 52小层厚 7～25.9 m。 根据岩石类型、沉积构造及颜色等特征及其与沉积 环境的关系，结合基底、构造演化以及古地理位置 与古气候等对奥陶纪沉积作用的影响，划分研究区 沉积微相类型、分析不同时期沉积相演化，以期为 研究区储层非均质性评价提供沉积方面的信息。 1 沉积微相类型及特征 1.1 岩石学类型及特征 a. 石灰岩类 石灰岩中颗粒包括角砾屑、砂屑、生屑、粉屑 与藻屑、球粒等（图 1a）；颗粒间填隙物以灰泥为主， 微亮晶胶结物和灰泥填隙物二者兼有（图 1b），少量 灰泥发生重结晶作用形成细粉晶-粉晶方解石。 其次 为泥晶石灰岩（图 1c）和次生石灰岩。 b. 白云岩类 白云岩成因类型复杂多样，不同成因白云岩的晶 体大小、结晶程度、岩石地球化学等特征不同。研究 区白云岩以结晶白云岩为主，按照晶粒大小及成因分 为泥晶白云岩（图 1d）、 泥粉晶白云岩（图 1e）及粉晶白云 岩（图 1f）。 区内马五 52小层比马五 51小层的白云岩多。 c. 过渡类型白云岩 包括（含灰）灰质白云岩及（含膏）膏质白云岩（图 1g、图 1h）。研究区内马五 5 亚段发育，中、西部马 五51小层可见零散分布， 马五52小层沉积厚度较大。 1.2 沉积相类型及垂向演化特征 1.2.1 盆缘坪 盆缘坪为台内潮坪与台内盆地之间的过渡地 带，其地势较平缓、略向盆地倾斜、呈环带状或条 带状展布。高海平面时期可有生物发育，但以广盐 性生物为主；低海平面时期基本不发育生物，但常 有蒸发盐类矿物，如石膏、硬石膏及岩盐等。岩性 以细结构沉积为主，间有少量颗粒类沉积物。与台 坪不同之处在于其沉积物具有呈环带状展布的趋 势［15-16］。根据盆缘坪环境的地貌差异可进一步分为 盆缘内云坪和盆缘内洼地两个微相。 a陕 363 井，3 923.73 m，马五 52；b莲 4 井，3 962.3 m，马五 52； c陕 195 井，3 031.06 m，马五 52；d召 8 井，2 953.42 m，马五 52； e府 14 井，2 331.6 m，马五 52；f苏 343 井，3 807.36 m，马五 51； g府 14 井 2 335.47 m，马五 52；h苏 21 井，3 582.52 m，马五 52 图 1 沉积微相识别标志 Fig.1 The sedimentary microfacies identification marks a. 盆缘内云坪微相 盆缘内云坪为环绕台内盆地呈连续或不连续带 状分布的相对平坦海域，位于正常浪基面之下。由 于受到外侧古隆起的限制， 总体上为半局限-局限环 境，在低海平面时期发展为蒸发环境。主要岩性为 灰-褐灰色（含膏质-膏质）泥晶白云岩、泥粉晶白云 岩，发育块状、纹层状层理，有时见生物扰动构造 与潜穴等。研究区内云坪基本上沿中央古隆起和伊 盟隆起边缘不连续分布。 ChaoXing 18 煤田地质与勘探 第 44 卷 b. 盆缘内洼地微相 根据岩性差异，分为云质洼地和灰质洼地，前 者形成于低海平面时期，后者形成于相对高海平面 时期。岩性主要为褐灰-深灰色的泥晶白云岩、泥粉 晶白云岩，少量含泥白云岩、（含）膏质白云岩、灰 质白云岩及少量含颗粒白云岩。主要分布于盆地北 部伊盟隆起南缘。 c. 垂向演化序列 盆缘坪典型垂向演化如统 46 井， 总体上自马五 6 时以后的逐渐海侵再海退的变化趋势（图 2）。 图 2 研究区北部统 46 井沉积相垂向序列 Fig.2 The vertical sequence of the sedimentary microfacies of Tong 46 well in northern research area 1.2.2 台内盆地 台内盆地特指鄂尔多斯碳酸盐台地内部的盆地 主体部分，其外侧即为盆缘坪。台内盆地属地势低 洼区域，位于浪基面之下更深的区域，属低能环境， 盐度较盆缘坪低，但局限程度高，不利于底栖生物 发育，仅有很少的广盐性生物，有时则可能有“蠕虫 类”生物发育。 由于基底构造活动造成盆内差异性升 降、干湿气候交替引起的海平面升降及海水盐度变 化，台内盆地沉积微相类型也不同。 a. 盆内云质洼地微相 盆内云质洼地是台内盆地内部因差异性升降形 成的局限-半局限沉积洼地。 一般发育于蒸发较强的 低或较低水位期，水动力条件很弱，水体盐度较高， 尤其是因局限所致的盆内水体分层现象，致使高密 度的富 Mg 盐水于底部汇聚，有利于先成灰泥沉积 物发生同生-同生期后回流渗透白云化， 主要形成褐 灰-灰黑色的泥粉晶白云岩及灰质泥粉晶白云岩， 间 或含膏泥粉晶白云岩等。常见水平纹层理及生物扰 动构造。 b. 灰质盆地微相 灰质盆地是半局限-局限盆地的主体， 分布范围 较广、地形平缓，但比洼地要高些。一般发育于高 或较高水位期，虽因局限海水盐度有所偏高，但还 不足以发生大规模的同生-同生期后回流渗透白云 化作用，主要为灰-灰黑色泥晶灰岩、含云质灰岩。 常见块状层理、水平纹层理及生物扰动构造。 c. 云灰-灰云盆地微相 该区域介于盆内云质洼地和灰质盆地之间的过 渡地带，或海平面稍高时期的盆内低洼区。属较强蒸 发环境，水动力条件较弱。由于盆内海水分层，底层 水体盐度偏高（37‰～45‰），有利于先成灰泥发生同生 -同生期后回流渗透白云化作用， 不过因白云化作用不 强或不彻底，主要形成过渡型含云质泥晶灰岩与灰 质白云岩等。常见块状层理、水平纹层理等。 d. 垂向演化序列 府 14 井处于台内盆地内， 与盆缘坪相比其水深 较大，尤其在高海平面时期，较大的水深不利于表 层生成的重盐水在下沉过程中保存。而在低海平面 ChaoXing 第 5 期 包洪平等 鄂尔多斯盆地马五 5 亚段沉积微相分布及演化 19 时期这种“稀释”几率就会减小很多，海水因盐度/密 度分层的现象就会突出，故低海平面时期盆内洼地 可形成较厚的同生-同生期后回流渗透白云岩。 该井 总体表现出海侵-海退过程（图 3）。 图 3 研究区中部府 14 井沉积相垂向序列 Fig.3 The vertical sequence of the sedimentary microfacies of Fu 14 well in central research area 1.3 沉积相横向展布特征 不同方向上， 沉积微相展布具有一定的差异性。 由东向西，马五 5 亚段沉积环境呈现水体加深的古 地理格局，纵向上则显示早期海侵、晚期海退的环 境演化趋势。由南向北，马五 5 亚段沉积环境依次 呈现为缘内灰坪、灰质盆地、云灰-灰云盆地、盆内 云质洼地、缘内云坪-云质洼地的分布特征。 2 不同时期岩相古地理 鄂尔多斯盆地在马五段沉积时期经历了一次震 荡性海退，水体明显变浅，中央古隆起带露出水面。 基底抬升、古陆扩大、海平面降低、海水变浅，蒸 发作用成为沉积环境的主要控制因素。研究区马五 期在古地理格局上，与马一、马三时相似，海平面 降低使古隆起成为障壁，限制了正常的海水交换。 另一方面，蒸发量大，致使盆地内部海水盐度升高， 继而发育了（含膏）白云岩，但膏质组分明显减少。 2.1 马五 52时期岩相古地理 研究区马五 52时是继马五 6 时期的局限-蒸发台地 环境之后一次海平面相对上升的时期，台地内部和广海 水体之间交换得到一定改善，区内广泛发育灰岩和白云 岩（图4）， 膏质等蒸发盐类矿物含量较马五6 时大为降低。 图 4 研究区马五 52时期岩相古地理图 Fig.4 Lithofacies palaeogeography of submember 52 Ma- jiagou Sedimentary period in research area ChaoXing 20 煤田地质与勘探 第 44 卷 2.2 马五 51时期岩相古地理 研究区马五51期经历了马五52时的相对高海平 面之后又一次震荡性海退，台地内部和广海水体之 间交换又受到相对隆升的古隆起（障壁）阻碍，重新 进入局限-蒸发台地环境，区内广泛发育泥晶灰岩、 泥晶白云岩、（含）膏质泥粉晶白云岩等。因古陆相 对隆升，剥蚀范围增大，导致台地边缘陆源沉积物 含量有所增加（图 5）。 图 5 研究区马五 51时期岩相古地理图 Fig.5 Lithofacies palaeogeography of submember 51Majiagou sedimentary period in research area 3 沉积相模式 由于“L”形中央古隆起的存在，塑造了鄂尔多斯 地块特有的古地理景观，自古隆起向东逐次发育了障 壁-潮坪体系、盆缘坪-台内盆地体系，其中障壁/潮坪 体系因后期的抬升剥蚀已无法寻觅。盆缘坪为西北缘 障壁/潮坪体系与台内盆地间过渡地带， 其地势平缓微 向东和南倾逐渐过渡为台内盆地。盆缘坪上因地貌的 凹凸差异， 低洼处发育缘内洼地， 高处则发育缘内坪。 马五 5 时， 小规模海侵开始， 伴随着海平面升高， 与外海海水交换得到一定的改善， 研究区环境由蒸发 台地演化为局限-半局限-蒸发台地（图 6）。马五 5 早 期（马五 52）研究区处于浪基面之下，大部为灰泥沉 积，马五 5 后期（马五 51）又出现一次小规模海退。随 着海平面的降低， 海水密度增大下沉， 汇聚到盆缘坪 与台内盆地低洼处发生同生期和同生期后回流渗透 白云化作用，形成泥晶白云岩和泥粉晶白云岩。 4 结 论 a. 研究区马五 5亚段划分为盆缘坪和台内盆地 两个亚相及缘内（膏）云质洼地、缘内云坪、缘内灰 坪、缘内云灰-灰云坪、盆地（膏）云质洼地、灰云- 云灰质盆地及灰质盆地等 7 个微相。 b. 研究区不同地区沉积微相垂向演化序列差 异性明显，表现在北部为缘内云质洼地→缘内含 泥云质洼地→缘内灰云坪→缘内含泥云质洼地；东 部台内盆地区为盆内云质洼地→云灰质-灰质盆地 →盆内云质洼地→灰质盆地→盆内云质洼地；西部 为缘内灰云坪→缘内云质洼地→缘内云坪；中南部 图 6 研究区马五 5 沉积期沉积相模式 Fig.6 Sedimentary model of submember 5Majiagou sedimentary period in research area ChaoXing 第 5 期 包洪平等 鄂尔多斯盆地马五 5 亚段沉积微相分布及演化 21 地区为灰云质盆地→灰质盆地→云灰质盆地→灰质 盆地→云灰质盆地→云质洼地。 c. 沉积微相平面上表现为，马五 52时期，北部 地区主要发育缘内云坪-云质洼地、缘内灰云-云灰 坪和灰质盆地；西部地区缘内云坪-云质洼地、缘内 灰云-云灰坪环境；中部地区为灰质盆地，间夹云灰 盆地及盆内云质洼地环境。马五 51时期，北部地区 主要发育缘内云坪-云质洼地， 其次为灰云-云灰坪、 缘内灰坪；西部地区为缘内云坪-云质洼地环境；中 部地区为灰质盆地环境，发育灰质盆地及盆内云质 洼地微相。 d. 盆缘坪和台内盆地的低洼处是富 Mg 高密度 盐水汇聚的场所，有利于同生期后回流渗透白云化 作用，对生成较大规模的泥粉晶白云岩具有重要的 意义。 参考文献 ［1］ BROWN J S. 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