鄂爾多斯盆地南部馬家溝組孔隙類型及其演化

蘇中堂，陳洪德，2，朱平，2，趙俊興，2，董少鋒，郝雁

（1成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院；2成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

鄂爾多斯盆地南部馬家溝組孔隙類型及其演化

蘇中堂1，陳洪德1，2，朱平1，2，趙俊興1，2，董少鋒1，郝雁1

（1成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院；2成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

經(jīng)數(shù)百片巖心薄片觀察和掃描電鏡分析認(rèn)為，鄂爾多斯盆地南部馬家溝組發(fā)育微縫、晶間縫、溶縫、破裂縫以及微孔、粒間孔、晶間孔、晶間溶孔、溶孔和溶洞等多種儲(chǔ)集空間類型，其中晶間孔和晶間溶孔是主要的孔隙類型。在孔隙演化過(guò)程中白云石化、去膏化和溶蝕作用對(duì)形成孔隙有利，而膠結(jié)作用、巖溶壓實(shí)作用、膏化作用及去白云石化作用使孔隙消失，為破壞性成巖作用。低重結(jié)晶及中等重結(jié)晶作用有利于孔隙的形成，但強(qiáng)重結(jié)晶作用不利于孔隙的形成。據(jù)盆地南部馬家溝組碳酸鹽巖經(jīng)歷的成巖環(huán)境、成巖階段及相應(yīng)成巖作用特征，將其孔隙演化分成早期原生孔隙形成與減少、中期和晚期次生孔隙形成及充填三個(gè)階段。從演化過(guò)程來(lái)看，中期表生成巖階段及晚期深埋藏成巖階段對(duì)有效儲(chǔ)集空間的最終形成具有決定意義。

鄂爾多斯盆地；馬家溝組；孔隙類型；孔隙演化；成巖作用

蘇中堂

蘇中堂1981年生。2008年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為在讀博士研究生。主要從事碳酸鹽巖沉積地質(zhì)與儲(chǔ)層方面的研究工作。通信地址：610059四川省成都市二仙橋東三路1號(hào)

鄂爾多斯盆地下古生界碳酸鹽巖具有優(yōu)越的天然氣成藏地質(zhì)條件［1-8］，盆地中部靖邊氣田的成功實(shí)踐揭示了其巨大潛力［9］，但其他地區(qū)尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展［10］。第三次全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，盆地南部古生界天然氣資源量非常豐富，勘探前景巨大［11］。李江濤［12］曾分析盆地南緣的構(gòu)造特征，認(rèn)為盆地南部?jī)?yōu)裕的碳酸鹽巖地層，具備一定的保存成藏條件；付金華等［13］、左智峰等［14］認(rèn)為盆地南部烴源巖發(fā)育，局部地區(qū)可形成構(gòu)造氣藏和構(gòu)造-巖性氣藏；夏明軍等［15］分析了盆地南部不同地區(qū)風(fēng)化殼儲(chǔ)集層特征和主控因素，并提出了勘探建議。這些研究表明盆地南部具備油氣成藏條件，鉆探也證實(shí)馬家溝組見(jiàn)含氣顯示，說(shuō)明盆地南部碳酸鹽巖擁有油氣潛力，但到目前為止，尚未取得喜人進(jìn)展。隨著勘探的深入，開(kāi)辟勘探新領(lǐng)域勢(shì)在必行，因此系統(tǒng)地研究盆地南部馬家溝組的儲(chǔ)集空間類型及其演化對(duì)認(rèn)識(shí)該區(qū)天然氣成藏地質(zhì)條件，加快盆地南部天然氣勘探開(kāi)發(fā)具現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地南部在構(gòu)造上包括伊陜斜坡南部、天環(huán)坳陷南部和渭北隆起全部（圖1），其西南存在一“L”型隆起（中央古隆起），該隆起雛形于寒武紀(jì)，經(jīng)奧陶紀(jì)發(fā)育后直到侏羅紀(jì)消亡［16］，對(duì)盆地奧陶系沉積有顯著影響。

圖1 鄂爾多斯盆地南部區(qū)域構(gòu)造分區(qū)（據(jù)文獻(xiàn)［16］）

盆地經(jīng)寒武紀(jì)末加里東運(yùn)動(dòng)短暫抬升為陸后，海水從早奧陶世冶里期侵漫回返，形成冶里組和亮甲山組含燧石的白云巖，亮甲山期之后發(fā)生懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)，再次遭受剝蝕，致使研究區(qū)內(nèi)亮甲山組沉積殘缺不全，而后新一期快速大規(guī)模海侵形成了馬家溝組碳酸鹽巖沉積。依據(jù)古生物特征、沉積旋回及區(qū)域性標(biāo)志層，將其自下而上分為馬一段至馬六段，在南緣與之對(duì)應(yīng)的地層為麻川組、水泉嶺組和三道溝組。馬六段沉積之后，加里東運(yùn)動(dòng)再次使盆地整體抬升，使得盆地內(nèi)部馬六段地層殘缺不全，中、晚奧陶世平?jīng)銎诤捅冲伾狡诔练e僅發(fā)育在盆地西、南緣。奧陶紀(jì)之后盆地長(zhǎng)期遭受風(fēng)化剝蝕，缺失志留系和泥盆系沉積，直到晚石炭世才再次接受沉積［16］。

2 主要巖石類型

(1)泥—微晶灰?guī)r方解石含量大于90%，泥微晶結(jié)構(gòu)，局部重結(jié)晶成粉晶，微晶灰?guī)r中不含或含少量藻球粒、藻屑、砂屑或生物碎屑。巖石較致密，基本未見(jiàn)孔隙，經(jīng)巖溶作用可見(jiàn)早期溶蝕孔、縫，但均被方解石和石英充填，孔隙度小于2%～3%。

(2)微—亮晶顆?；?guī)r①砂屑灰?guī)r：砂屑成分主要為泥晶方解石，球形或橢圓形，?；煊械[屑、藻屑、鮞粒、生物碎屑和石英粉砂等，基質(zhì)為泥晶或微亮晶，孔隙不發(fā)育；②礫屑灰?guī)r：礫屑為泥晶灰?guī)r、泥晶藻屑灰?guī)r和泥晶球粒灰?guī)r等,一般為2～5 mm，少數(shù)可達(dá)10 mm，磨圓較好，呈圓形或橢圓形，礫屑間充填小礫屑或生物屑、砂屑、鮞粒等，部分礫屑可見(jiàn)鐵質(zhì)氧化邊；③藻屑灰?guī)r及藻球?；?guī)r：大小約0.2～2 mm，不規(guī)則，由富藻的泥晶方解石組成，部分藻屑中可見(jiàn)藻絲體，藻屑灰?guī)r中通常有藻球粒分布于其中，球粒大小一般在0.1 mm左右。

(3)云斑灰?guī)r主要出現(xiàn)在微晶灰?guī)r、顆?；?guī)r中，通常為早成巖期的細(xì)粉晶白云巖交代泥—微晶灰?guī)r或選擇性交代顆?；?guī)r而成，呈不規(guī)則斑塊狀分布于巖石中。云斑中白云巖多呈自形或半自形晶，斑塊大小不等，隨云斑數(shù)量增加，儲(chǔ)集性變好。

(4)泥—微晶白云巖不含或少含顆粒，局部可見(jiàn)藻紋層或泥紋，晶體3～5μm，顆粒含量小于5%。按巖石組構(gòu)可分為：純凈的泥—微晶白云巖、含藻屑水平紋層狀泥—微晶白云巖和具膏（鹽）假晶的泥—微晶白云巖。巖石較致密，大多數(shù)孔隙不發(fā)育，局部可見(jiàn)溶蝕孔、縫，多被硅質(zhì)或其它礦物充填，孔隙度可達(dá)2%～5%，但連通差，滲透率低。

(5)晶粒白云巖被交代作用及重結(jié)晶作用強(qiáng)烈改造。可分為粉—細(xì)晶白云巖和殘余顆粒粉—細(xì)晶白云巖，前者具重結(jié)晶特征，白云巖晶形較差，晶形大小不等，呈他形或半自形鑲嵌狀，具富鈣低有序度特征；后者為殘余結(jié)構(gòu),白云巖晶形較好,晶體粗大，可達(dá)細(xì)晶，部分達(dá)中晶，晶體半自形到自形，晶間孔相對(duì)發(fā)育，白云巖有序度較高。

(6)灰質(zhì)白云巖在馬家溝組頂部普遍發(fā)育，細(xì)—中晶次生方解石交代細(xì)晶白云巖或充填白云巖晶間溶孔和溶洞，石灰?guī)r中往往可見(jiàn)白云石菱面體假象以及殘余微—粉晶白云巖或白云巖斑塊，表明該類巖石是去膏（鹽）化和去白云石化的產(chǎn)物。

3 孔隙類型及特征

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察，研究區(qū)的儲(chǔ)集空間類型，孔、洞、縫均有發(fā)育，其中縫包括微縫、晶間縫、溶縫和破裂縫，孔包括微孔、粒間孔、晶間孔、晶間溶孔及溶孔，洞僅見(jiàn)溶洞一種類型，它們的特征見(jiàn)圖2。

(1)微縫馬家溝組各個(gè)層段的白云巖和石灰?guī)r掃描電鏡照片中均易見(jiàn)到，包括層間微縫、微溶縫及微裂縫。層間微縫最寬，主要形成于沉積期，縫寬約20μm，微溶縫經(jīng)表生成巖期—晚成巖期溶蝕作用而成。微裂縫與沉積并成巖期的應(yīng)力有關(guān)，它們寬窄不均，最寬處約10 μm，窄處約2～5 μm，這些微縫既可作為儲(chǔ)集空間又可作為油氣運(yùn)移的通道，應(yīng)引起關(guān)注（圖3 a）。

(2)晶間縫呈網(wǎng)狀分布，主要發(fā)育在馬家溝組斑塊狀粉—細(xì)結(jié)構(gòu)白云石中，偶見(jiàn)于方解石脈中粒狀方解石晶體之間。主要形成于晚成巖期，它們將彼此孤立的晶間孔貫通，提高了巖石的滲透性能，面孔率可達(dá)0.5%，特發(fā)育者可達(dá)3%～4%。

(3)溶縫主要見(jiàn)于馬家溝組五段和六段，由表生—晚成巖期溶蝕作用形成。溶縫寬窄不一，似由斷續(xù)的多條溶縫拼接而成，綿延出薄片視域，它們相互切割，形成網(wǎng)狀，有些溶縫縫壁常粘有黑色有機(jī)質(zhì)，寬縫往往被方解石、白云石或石英和陸源碎屑物充填，窄者不易被充填，利于保存，在一些薄片中面孔率可達(dá)2%，可以作為儲(chǔ)集空間，同時(shí)對(duì)孤立孔隙起非常重要的溝通作用（圖3b）。

圖2 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組(O1m)孔隙特征

(4)裂縫馬家溝組碳酸鹽巖中常見(jiàn)，縱橫交錯(cuò)，極為發(fā)育，是晚成巖期構(gòu)造應(yīng)力作用的結(jié)果，李國(guó)蓉曾分出了7個(gè)期次［6］。裂縫內(nèi)充填干凈白云石和粒狀方解石，未被充填者面孔率可達(dá)2%。裂縫是研究區(qū)南緣較為特色的儲(chǔ)集空間類型，與此區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較為頻繁相關(guān)，對(duì)改造研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖非均質(zhì)性，提高儲(chǔ)集空間的連通性至關(guān)重要，從而有利于改善儲(chǔ)層物性條件［12］。

(5)微孔在馬家溝組殘余砂屑白云巖的掃描電鏡照片中常見(jiàn)，分布在白云石和方解石晶體表面，主要形成于表生期的溶蝕作用?？讖郊s0.5～2 μm，大孔孔徑約5 μm，較為密集，似蜂窩狀分布于巖石表面，這種孔隙雖然空間有限，但數(shù)量眾多，總儲(chǔ)集空間較為樂(lè)觀（圖3c）。

(6)粒間孔主要見(jiàn)于白云石化的微—亮晶藻屑灰?guī)r中，粒間孔分布在藻屑與藻屑之間，部分孔隙被中粗晶方解石充填，面孔率約2%，該種孔隙不太發(fā)育，但它是研究區(qū)內(nèi)唯一原生孔隙。

(7)晶間孔多見(jiàn)于粉細(xì)晶或中粗晶白云巖中，經(jīng)早、晚成巖期白云石化或低、中程度重結(jié)晶作用形成，或見(jiàn)于云斑灰?guī)r斑狀白云石晶體以及灰質(zhì)白云巖方解石晶體之間，孔徑0.02～0.45mm，面孔率最大可達(dá)14%，通常為5%～7%，孔間的連通性較好，是研究區(qū)內(nèi)最常見(jiàn)的孔隙類型（圖3d、3e）。

(8)晶間溶孔多見(jiàn)于馬家溝組五段、六段地層細(xì)晶白云巖中，晶間孔經(jīng)表生—晚成巖期溶蝕作用改造后擴(kuò)孔，局部邊緣不規(guī)則，或溶蝕后晶間孔彼此聯(lián)通形成了晶間溶孔，多未被充填，面孔率通常3%～5%，最大可達(dá)8%，是研究區(qū)內(nèi)發(fā)育程度僅次于晶間孔的孔隙類型（圖3f、3g）。

(9)溶孔在馬家溝組中均可見(jiàn)到，主要形成于表生—晚成巖期，不具選擇性，但往往被方解石、白云石或石英等充填，保存下來(lái)者稀少，僅可見(jiàn)晶粒白云巖中，晶間孔四周經(jīng)溶蝕擴(kuò)大形成溶孔，面孔率最高約1%，非主要儲(chǔ)集空間類型(圖3h)。

圖3 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組孔隙類型

(10)溶洞主要見(jiàn)于馬五段、馬六段白云巖中，形成于表生—晚成巖期，長(zhǎng)寬不等，洞壁不規(guī)則，往往向原巖內(nèi)溶蝕延伸，孔徑長(zhǎng)軸大于4 mm，短軸大于2 mm，面孔率達(dá)6%～7%，發(fā)育數(shù)量有限且孤立，未與其它孔隙聯(lián)通，非主要儲(chǔ)集空間類型（圖3i）。

4 成巖序列及孔隙演化

4.1 成巖作用及其序列

通過(guò)薄片觀察，結(jié)合電子探針、X衍射、陰極發(fā)光、包裹體、C和O同位素及掃描電鏡等資料綜合分析，研究區(qū)內(nèi)主要成巖作用類型有白云石化作用、膠結(jié)作用、壓實(shí)壓溶作用、重結(jié)晶作用、膏化作用、去膏化作用、去白云石化作用及溶蝕作用等。

4.1.1 白云石化作用

奧陶系馬家溝組白云巖較為發(fā)育。薄片中所見(jiàn)白云巖多為泥微晶結(jié)構(gòu)，含石膏或石膏假晶，白云石晶粒細(xì)小，多發(fā)昏暗或散亂的星點(diǎn)狀橘黃色光，原生包體均一溫度小于40℃，X-衍射分析該種白云巖Ca2+含量較高（摩爾分?jǐn)?shù)最低50.5，最高53.69，平均為51.82），說(shuō)明這種白云巖為準(zhǔn)同生白云巖，但大部分白云巖的有序度都偏高（最低0.25，最高1，平均0.77），這可能是在埋藏過(guò)程中白云巖發(fā)生重結(jié)晶作用，結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，從而使有序度不斷增高的結(jié)果［17］。另外，沿溶蝕孔洞和溶縫常見(jiàn)到異形白云石，這種白云石晶體粗大，一般為粗晶—巨晶，半自形—他形，呈馬鞍狀，具有波狀消光現(xiàn)象。白云石的有序度極高，均超過(guò)0.9，δ18O明顯偏負(fù)，為－6.8%～-8.9%，δ13C為－2.9%～0.624%；白云石或發(fā)較強(qiáng)橘黃光，或?yàn)榛璋抵敛话l(fā)光；白云石亮邊環(huán)帶中常見(jiàn)5μm大小的原生包裹體，其均一溫度達(dá)140℃，具典型埋藏白云巖特征［18］，但是否屬熱液白云巖還需要進(jìn)一步做工作。白云石化作用形成的晶間孔，是研究區(qū)主要的儲(chǔ)集空間之一。

4.1.2 溶蝕作用

研究區(qū)內(nèi)溶蝕作用可細(xì)分為淡水溶蝕和埋藏溶蝕兩種，前者包括準(zhǔn)同生期間歇性暴露的組構(gòu)選擇性溶蝕和表生期長(zhǎng)期暴露非組構(gòu)選擇性溶蝕。準(zhǔn)同生溶蝕表現(xiàn)為石膏被溶解及顆?；?guī)r中基質(zhì)被溶解，形成了鑄模孔和粒間孔，只是鑄模孔被充填形成了石膏假晶，粒間孔被后期方解石和白云石充填。表生期溶蝕指發(fā)育在馬家溝組頂部地層的古巖溶作用，表現(xiàn)為隨處可見(jiàn)的巖溶角礫巖和溶蝕孔、洞、縫，其大小及展布方向無(wú)明顯規(guī)律性，且多被充填。埋藏溶蝕包括與上覆含煤系地層有關(guān)的酸性壓釋水溶蝕［19］和與古斷裂有關(guān)的熱液溶蝕［20］，并伴有鐵白云石、含鐵方解石、石英、異形白云石及瀝青充填孔隙。溶蝕作用對(duì)改變碳酸鹽巖的孔隙度和滲透率都非常重要，雖然研究區(qū)內(nèi)經(jīng)溶蝕作用形成的儲(chǔ)集系統(tǒng)充填相對(duì)強(qiáng)烈，但溶蝕作用依然功不可沒(méi)，形成了較為發(fā)育的溶孔和晶間溶縫，且從本區(qū)的溶蝕作用特征來(lái)看，埋藏溶蝕較淡水溶蝕更有意義。

4.1.3 膏化及去膏化作用

存在于西南緣的古隆起使得海水有了局限。蒸發(fā)條件下，水體鹽度增加，促使形成石膏。石膏呈分散狀或斑塊狀，部分石膏交代方解石或白云石，而形成具有方解石和白云石殘余體的石膏或硬石膏，使巖石膏化。但膏鹽在成巖過(guò)程中不穩(wěn)定，易于溶蝕而被其它礦物充填。薄片中常見(jiàn)方解石、白云石和硅質(zhì)交代石膏，形成石膏假晶，從而發(fā)生去膏化作用。這種近地表?xiàng)l件石膏的溶解，易于形成次生孔隙，利于形成良好的儲(chǔ)層［21］。

4.1.4 膠結(jié)作用

早期膠結(jié)作用發(fā)生在海底近地表成巖環(huán)境和暴露的蒸發(fā)成巖環(huán)境中。膠結(jié)物以粒度細(xì)、具有櫛殼狀環(huán)邊結(jié)構(gòu)為特征，主要見(jiàn)顆?；?guī)r，成分多為方解石，具世代性。第一世代為短柱狀或纖狀方解石，第二世代多為粒狀方解石。晚期膠結(jié)作用發(fā)生于脫離海洋的淺埋藏成巖環(huán)境及表生成巖環(huán)境，前者表現(xiàn)為重結(jié)晶的半自形粒狀白云石晶體或粗大明亮潔凈的自形白云石部分充填孔縫，后者表現(xiàn)為淡水方解石及淡水白云石充填溶蝕孔縫。無(wú)論是早期膠結(jié)還是晚期膠結(jié)均表現(xiàn)為對(duì)孔洞縫的充填，因此不利于儲(chǔ)集空間的發(fā)育。

4.1.5 壓實(shí)、壓溶作用

壓實(shí)、壓溶是研究區(qū)最普遍的成巖作用之一。馬家溝組的顆?；?guī)r受壓實(shí)作用而發(fā)生變形，粒間孔隙減小，粉—細(xì)晶白云巖經(jīng)壓實(shí)作用使得晶體呈鑲嵌接觸，導(dǎo)致巖石致密程度增加，孔隙度和滲透率變差。壓溶作用承沿壓實(shí)作用，形成巖石中各種規(guī)模和不同類型的壓溶縫合線，線內(nèi)常被瀝青和鐵泥質(zhì)充填或半充填。

4.1.6 去白云石化作用

去白云石化作用在馬家溝組上部地層中常見(jiàn)，表現(xiàn)為白云石被嵌晶結(jié)構(gòu)的方解石交代，部分被硅質(zhì)取代。方解石較為干凈，可見(jiàn)解理，方解石內(nèi)偶見(jiàn)白云石晶體，表明去白云石化作用不徹底，尚有原巖殘留。去白云石化作用使得白云巖向灰質(zhì)白云巖或含灰白云巖轉(zhuǎn)變，不利于白云巖中孔隙的保存，對(duì)巖石儲(chǔ)集性能而言是破壞性成巖作用。

4.1.7 重結(jié)晶作用

重結(jié)晶作用在研究區(qū)南緣剖面及鉆井中廣泛發(fā)育，不同層位的重結(jié)晶程度不等，主要表現(xiàn)為晶粒大小和結(jié)構(gòu)組分的改變。晶粒調(diào)整見(jiàn)于白云巖由泥微晶結(jié)構(gòu)重結(jié)晶成粉細(xì)晶—細(xì)晶結(jié)構(gòu)、細(xì)—中晶結(jié)構(gòu)，也見(jiàn)不等晶結(jié)構(gòu)，但強(qiáng)重結(jié)晶作用往往造成白云石晶體呈鑲嵌狀。巖石結(jié)構(gòu)改變見(jiàn)于顆?；?guī)r中，強(qiáng)重結(jié)晶作用改變了其結(jié)構(gòu)組分，形成殘余結(jié)構(gòu)，原巖顆粒遭到破壞，有些僅隱約可見(jiàn)。低重結(jié)晶或中等重結(jié)晶作用使得研究區(qū)內(nèi)巖石晶粒變粗形成晶間孔，從而提高了巖石的孔隙度和滲透率，但強(qiáng)重結(jié)晶作用往往使巖石致密，造成孔隙消失或呈孤立狀存在，從而使連通性變差，滲透率降低。

從上述成巖作用特征來(lái)看，白云石化、去膏化作用和溶蝕作用對(duì)形成孔隙有利，是建設(shè)性成巖作用；膠結(jié)作用、壓實(shí)壓溶作用、膏化作用及去白云石化作用不利于孔隙產(chǎn)生，是破壞性成巖作用；低重結(jié)晶及中等重結(jié)晶作用有利于孔隙的形成，但強(qiáng)重結(jié)晶作用往往使巖石致密對(duì)形成孔隙不利，所以稱為雙重成巖作用。

不同的成巖環(huán)境產(chǎn)生了不同的成巖作用。根據(jù)研究區(qū)不同成巖組構(gòu)和成巖礦物組合分析，研究區(qū)內(nèi)馬家溝組主要經(jīng)歷海水成巖環(huán)境、大氣淡水成巖環(huán)境和埋藏成巖環(huán)境。將成巖過(guò)程劃分為海水—準(zhǔn)同生期、淺埋藏—早成巖期、大氣淡水—表生期、深埋藏—晚成巖期四個(gè)階段，并依據(jù)成巖作用特征和成巖階段劃分，提出圖4所示的鄂爾多斯盆地南部馬家溝組成巖演化序列。

圖4 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組成巖演化序列

4.2 孔隙演化及其模式

鄂爾多斯盆地南部馬家溝組碳酸鹽巖隨構(gòu)造環(huán)境的變遷，沉積背景存在差異，使成巖演化經(jīng)歷了獨(dú)有的階段和多種成巖作用，直接影響到馬家溝組碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙形成和演化。

碳酸鹽巖孔隙演化對(duì)成巖作用的反映更加敏感，它們同時(shí)受到區(qū)域構(gòu)造演化、沉積作用以及盆地埋藏史的控制。根據(jù)盆地南部奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖經(jīng)歷的成巖環(huán)境、成巖階段及相應(yīng)成巖作用特征，本文將其孔隙演化分為三個(gè)階段（圖5）。

早期原生孔隙形成與減少階段準(zhǔn)同生作用階段沉積物處于邊沉積邊成巖過(guò)程，孔隙水為咸化海水，缺乏碳酸鹽巖的溶解。所發(fā)生的成巖作用有準(zhǔn)同生白云石化作用、膠結(jié)作用及壓實(shí)作用。加之石膏、菱鐵礦的充填作用，原始沉積物的孔隙明顯減少，僅能保存少量藻屑灰?guī)r中的粒間孔及沉積層面之間的微縫。進(jìn)入早成巖階段，沉積物逐漸埋藏，因上覆載荷作用，沉積物經(jīng)歷壓實(shí)作用，同時(shí)伴隨膠結(jié)作用，石英、黃鐵礦以及方解石等的充填，使巖石中的原生孔隙急劇減少，而此時(shí)先前沉積的泥微晶結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)同生白云巖發(fā)生低程度重結(jié)晶達(dá)到粉—細(xì)晶結(jié)構(gòu)，形成了早期次生晶間孔，同時(shí)差異壓實(shí)產(chǎn)生了少許微裂縫。因此該階段孔隙數(shù)量雖然急劇減少但并未消失殆盡，孔隙度降至2%～3%（據(jù)薄片中顆粒接觸關(guān)系和膠結(jié)物含量估算而得）。

圖5 鄂爾多斯盆地南部奧陶系孔隙演化模式圖

中期次生孔、洞、縫發(fā)育與充填階段奧陶紀(jì)末的加里東運(yùn)動(dòng)，使研究區(qū)抬升經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)約1.5億年的風(fēng)化淋濾，馬家溝組進(jìn)入表生成巖環(huán)境，形成強(qiáng)烈的大氣淡水溶蝕作用，伴隨著去膏化作用和去白云石化作用，此時(shí)形成了大量的微孔、溶孔、溶縫、溶洞，使晶間孔發(fā)生溶蝕，形成了晶間溶孔、晶間縫，孔隙度達(dá)到了10%左右（據(jù)第三期膠結(jié)物含量估算得到）。但由于西南緣古隆起的影響，研究區(qū)多處于地貌高地，風(fēng)化剝蝕程度高，充填作用強(qiáng)烈，陸源碎屑物及淡水方解石和淡水白云石的充填造成溶孔、溶洞保存不佳，數(shù)量銳減，保存下來(lái)的有效儲(chǔ)集空間沒(méi)有盆地中部靖邊地區(qū)可觀。

晚期次生孔、洞、縫發(fā)育與充填階段晚石炭世以后，隨著地殼下沉，馬家溝組再次埋藏，進(jìn)入晚成巖深埋藏階段，壓實(shí)壓溶作用及重結(jié)晶作用較為發(fā)育，使得孔隙減少。但是再埋藏早期（C2—P）上覆煤系地層酸性壓釋水以及再埋藏晚期（T—Q）深部熱液的溶蝕，擴(kuò)大了前期殘存的孔隙，形成了一些最終保存的晶間縫及晶間溶孔，加上埋藏白云石化和盆地南部強(qiáng)烈的構(gòu)造作用，所形成的晶間孔和裂縫，雖有鐵白云石及有機(jī)質(zhì)充填使孔隙減少，但還有約5%～8%的孔隙保存了下來(lái)，成為研究區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間。

從上述孔隙演化過(guò)程來(lái)看，中期表生成巖階段及晚期深埋藏成巖階段對(duì)盆地南部馬家溝組有效儲(chǔ)集空間的最終形成具有重要意義。中、晚期形成的晶間孔及晶間溶孔為馬家溝組中主要的儲(chǔ)集空間，而中、晚期成巖階段發(fā)育的裂縫和溶縫既可成為儲(chǔ)集空間又可成為重要的油氣運(yùn)移通道。

5 結(jié)語(yǔ)

鄂爾多斯盆地南部馬家溝組發(fā)育微縫、晶間縫、溶縫、破裂縫以及微孔、粒間孔、晶間孔、晶間溶孔、溶孔和溶洞等多種儲(chǔ)集空間類型，但在長(zhǎng)期復(fù)雜演化過(guò)程中保存程度不同，使得研究區(qū)內(nèi)晶間孔和晶間溶孔成為主要的孔隙類型。在孔隙演化過(guò)程中白云石化、去膏化和溶蝕作用在不同的階段對(duì)形成孔隙有利，是建設(shè)性成巖作用；而膠結(jié)作用、巖溶壓實(shí)作用、膏化作用及去白云石化作用，在一定程度上使孔隙消失，對(duì)提高巖石的孔滲性不利，為破壞性成巖作用；低重結(jié)晶及中等重結(jié)晶作用有利于孔隙的形成，但強(qiáng)重結(jié)晶作用往往使巖石致密成鑲嵌狀，對(duì)形成孔隙不利，因此稱之為雙重成巖作用。根據(jù)盆地南部馬家溝組碳酸鹽巖經(jīng)歷的成巖環(huán)境、成巖階段及相應(yīng)成巖作用特征，將其孔隙演化分成了早期原生孔隙形成與減少，中期、晚期次生孔隙形成和充填三個(gè)階段。從演化過(guò)程來(lái)看，中期表生成巖階段及晚期深埋藏成巖階段對(duì)有效儲(chǔ)集空間的最終形成具有決定意義，中、晚期形成的晶間孔及晶間溶孔為馬家溝組地層中保存最好的儲(chǔ)集空間，而中、晚期發(fā)育的溶縫和裂縫既可成為儲(chǔ)集空間又可成為重要的油氣運(yùn)移通道。這些有效儲(chǔ)集空間存在于低、中程度重結(jié)晶的白云巖體和保存較好的經(jīng)溶蝕作用改造的碳酸鹽巖之中，說(shuō)明鄂爾多斯盆地南部馬家溝組的勘探應(yīng)著重關(guān)注白云巖跟古巖溶疊合的區(qū)域。

［1］傅鎖堂，黃建松，閆小雄.鄂爾多斯盆地古生界海相碳酸鹽巖勘探新領(lǐng)域［J］.天然氣工業(yè)，2002，22(6)：17-21.

［2］頓鐵軍.鄂爾多斯盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究［J］.西北地質(zhì)，1995，15(2)：25-33.

［3］覃建雄，徐國(guó)盛，吳勇.鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)層深埋次生孔隙研究［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，10(4)：8-13.

［4］石發(fā)展，羅靜蘭.鄂爾多斯盆地下古生界成巖后生作用及儲(chǔ)集性［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1996，26(6)：525-529.

［5］李國(guó)蓉，司俊霞，石發(fā)展.鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組儲(chǔ)滲空間類型與形成機(jī)制［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，24 (1)：17-23.

［6］李國(guó)蓉.從成巖角度看鄂爾多斯馬家溝組碳酸鹽巖中的裂縫及其儲(chǔ)集意義［J］.巖相古地理，1997，17(3)：46-54.

［7］鄭秀才，任玉秀.鄂爾多斯盆地主力產(chǎn)氣層溶蝕孔洞特征［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，20(1)：7-12.

［8］楊華，鄭聰斌，席勝利.鄂爾多斯盆地下古生界奧陶系天然氣成藏地質(zhì)特征［J］.低滲透油氣田，2000，5(3)：6-20.

［9］何自新，鄭聰斌，王彩麗，等.中國(guó)海相油氣勘探實(shí)例之二：鄂爾多斯盆地靖邊氣田的發(fā)現(xiàn)與勘探［J］.海相油氣地質(zhì)，2005，10(2)：37-44.

［10］席勝利，李振宏，王欣，等.鄂爾多斯盆地奧陶系儲(chǔ)層展布及勘探潛力［J］.石油與天然氣工業(yè)，2006，27(3)：405-413.

［11］馬新華.鄂爾多斯盆地天然氣勘探開(kāi)發(fā)形勢(shì)分析［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2005，32(4)：50-53.

［12］李江濤.鄂爾多斯盆地南緣構(gòu)造特征及下古生界天然氣勘探前景［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，1996，23(2)：11-15.

［13］付金華，魏新善，任軍峰，等.鄂爾多斯盆地天然氣勘探形勢(shì)與發(fā)展前景［J］.石油學(xué)報(bào)，2006，27(6)：1-5.

［14］左智峰，李榮西.鄂爾多斯盆地南緣古坳陷奧陶系烴源巖與天然氣勘探潛力研究［J］.中國(guó)地質(zhì)，2008，35(2)：279-285.

［15］夏明軍，戴金星，鄒才能，等.鄂爾多斯盆地南部加里東期巖溶古地貌與天然氣成藏條件分析［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34(3)：291-299.

［16］何自新,等.鄂爾多斯盆地演化與油氣［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［17］曾理，萬(wàn)茂霞，彭英.白云石有序度及其在石油地質(zhì)中的應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2004，27（4）：64-69.

［18］姜在興.沉積學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［19］王小蓉，雷卞軍，歐家強(qiáng)，等.靖邊氣田統(tǒng)5井區(qū)馬成巖作用研究［J］.斷塊油氣田，2007，14（4）：10-14.

［20］鄭聰斌，章貴松，王飛雁.鄂爾多斯盆地奧陶系熱水巖溶特征［J］.沉積學(xué)報(bào)，2001，19(4)：524-531.

［21］黃思靜，楊俊杰，張文正，等.石膏對(duì)白云巖溶解影響的實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究［J］.沉積學(xué)報(bào),1996,14(1)：103-109.

編輯：金順愛(ài)

Pore Types and Evolution of Ordovician Majiagou Formation in the Southern Part of Ordos Basin

Su Zhongtang,Chen Hongde,Zhu Ping,Zhao Junxing, Dong Shaofeng,Hao Yan

Based on observation of hundreds of thin sections and SEM analysis,ten types of the reservoir space was found in Ordovician Majiagou Formation in the southern part of Ordos Basin,such as dissolved fracture,dissolved pores,intergranular pores,and intercrystalline pores,etc.,in which intercrystalline dissolution pores and intercrystalline pores are the main types.During evolution of pores,dolomitization,corrosin and degypsification are favourable to formation of pores while cementation,compaction-pressolution,gypsification and dedolomitization are unfavourable and ruinous.Recrystallization is dualism.Analysis of environment,stages and characteristics of diagenesis has shown that pore evolution came through three stages:the formation and decrease of primary pores in early stage,the formation and filling of secondary pores in middle and late stages.Evolutionary process reveals that hypergene and embedding diagenesis stages are significant to form effective reservoir space.

Pore type；Pore evolution；Diagenesis；Majiagou Formation；Ordovincian；Ordos Basin

book=6,ebook=24

TE112.23

A

1672-9854(2010)-04-0006-08

2010-04-08

Su Zhongtang：male,Geologist,Master degree in progress at Institute of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology.Add：State Key Lab of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu, Sichuan,610059 China