鄂爾多斯盆地西北緣克里摩里組沉積微相特征*

潘　博　張成弓　陳安清　楊　帥　岳　強(qiáng)　劉懿鋒

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院2.“油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程”國家重點實室·成都理工大學(xué)3.北京地質(zhì)礦產(chǎn)研究院4.中國人民解放軍95661部隊后勤部）

鄂爾多斯盆地西北緣克里摩里組沉積微相特征*

潘博1，2張成弓1，2陳安清1，2楊帥1，2岳強(qiáng)3劉懿鋒4

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院2.“油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程”國家重點實室·成都理工大學(xué)3.北京地質(zhì)礦產(chǎn)研究院4.中國人民解放軍95661部隊后勤部）

目前針對鄂爾多斯盆地西北緣下奧陶統(tǒng)的沉積微相類型及組合特征方面的研究尚薄弱。為此以野外露頭剖面觀察和鉆井資料為基礎(chǔ)，結(jié)合顯微薄片鑒定，對鄂爾多斯盆地西北緣下奧陶統(tǒng)克里摩里組的沉積微相進(jìn)行了精細(xì)分析。結(jié)果表明：①研究區(qū)主要發(fā)育局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、深水陸棚-盆地相及相應(yīng)的沉積微相組合，編制的沉積微相圖揭示了不同時期的沉積微相展布規(guī)律；②克里摩里組沉積期，由于受加里東運(yùn)動的強(qiáng)烈影響，南北秦嶺和興蒙洋殼加速俯沖擠壓，造成了鄂爾多斯地塊快速抬升，研究區(qū)東部成為剝蝕區(qū)，西部沉積區(qū)的相帶呈南北向帶狀展布，相帶由東往西依次為以云巖沉積為主的局限臺地環(huán)境、以石灰?guī)r沉積為主的開闊臺地環(huán)境、以礁灘組合構(gòu)成的臺地邊緣環(huán)境及深水陸棚-盆地環(huán)境；③研究區(qū)克里摩里組時期礁灘相帶的分布從克1段至克3段受水體能量增強(qiáng)及生物豐度增加的影響其規(guī)模逐漸擴(kuò)大，且由南向北逐漸擴(kuò)展。結(jié)論認(rèn)為，研究區(qū)克3段的礁灘相帶可能是該區(qū)下一階段的有利油氣勘探目標(biāo)。圖5參16

鄂爾多斯盆地西北緣下奧陶統(tǒng)克里摩里組沉積微相

0　引言

從近年來的油氣發(fā)現(xiàn)來看，碳酸鹽巖仍然是全球發(fā)現(xiàn)大型、特大型油氣田的重要領(lǐng)域，海相地層已成為大油氣田發(fā)現(xiàn)的最主要場所［1］。研究碳酸鹽系的沉積微相特征及展布特征是分析沉積演化和預(yù)測有利儲層相帶分布的基礎(chǔ)。因此一直是國內(nèi)外研究的熱點［2-3］。鄂爾多斯盆地是我國第二大盆地，油氣資源豐富。盆地西北緣具有與盆地中北部相似的成藏條件，天然氣資源豐富，具有良好的勘探前景［4］。本區(qū)油氣勘探較早，早在20世紀(jì)50年代就開始了對天環(huán)坳陷的勘探，但總體來說，勘探程度較低。受蘇里格氣田的發(fā)現(xiàn)以及四川碳酸鹽巖礁灘相氣藏勘探的啟示，2008年于棋探1井奧陶系克里摩里組發(fā)現(xiàn)礁灘相的亮晶砂屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和藻黏結(jié)灰?guī)r，顯示了該區(qū)良好的勘探前景［5］。

本項研究通過對老石旦剖面的實地考察以及棋探1井、余探1井大量顯微薄片的觀察，對鄂爾多斯盆地西北緣下奧陶統(tǒng)克里摩里組的沉積微相進(jìn)行了精細(xì)分析，為鄂爾多斯盆地西北緣碳酸鹽巖沉積微相的深入研究和油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)，并找出該地區(qū)下一階段的有利勘探目標(biāo)。

1　地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地處于中國東部穩(wěn)定區(qū)和西部活動帶之間的結(jié)合部位，兼受其東濱太平洋構(gòu)造域和其西南特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域的影響，是一個整體沉降、坳陷遷移、構(gòu)造簡單的大型多旋回克拉通盆地。按照現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)，鄂爾多斯盆地可劃分為六個一級構(gòu)造單元，分別為：晉西擾褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷、西緣逆沖帶、渭北隆起及伊盟隆起。現(xiàn)今盆地的整體形態(tài)上為一個不對稱的矩形向斜盆地［6-8］。而研究區(qū)則位于鄂爾多斯盆地西北部，北至鄂托克旗，南至定邊，西側(cè)位于西緣逆沖帶內(nèi)，東至靖邊氣田西部。地跨天環(huán)坳陷北段及伊陜斜坡西北部區(qū)域和西緣逆沖帶部分區(qū)域（圖1）。

盆地西北緣在早奧陶世遭到抬升，地層受到剝蝕，隨后沒入賀蘭海槽，蛇山期開始繼續(xù)接受沉積，鄂爾多斯盆地內(nèi)部逐漸隆起，西北緣迅速沉降，并具有拗拉槽性質(zhì)。中奧陶世后，加里東運(yùn)動使海槽逐漸消失，隆升為陸，海水由西南退出。

在研究區(qū)奧陶系地層由下向上依次為：三道坎組、桌子山組、克里摩里組、烏拉力克組、拉什仲組、公烏素組和蛇山組。其中奧陶系下統(tǒng)克里摩里組是一套以灰?guī)r、白云巖為主的碳酸鹽巖沉積建造，自下而上分為三段：克1段，克2段，克3段（表1）。

圖1　研究區(qū)及其周緣構(gòu)造單元劃分圖

表1　鄂爾多斯盆地西北緣奧陶系地層簡表

2　沉積微相特征

精確識別和劃分沉積相（特別是沉積微相）是盆地油氣儲層評價和預(yù)測的基礎(chǔ)［9］。根據(jù)前人對碳酸鹽巖沉積微相的理解，微相是顯微鏡下薄片所顯示出的沉積巖的重要特征，對沉積相精準(zhǔn)的研究會為儲層預(yù)測提供可靠的依據(jù)［10-11］。因此，在對鄂爾多斯盆地天環(huán)及東部鄰區(qū)老石旦剖面觀測及棋探1井、余探1井的鉆井資料和顯微薄片鑒定的基礎(chǔ)上，參考Wilson（1975）碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)微相類型及巖石組合，以研究區(qū)巖石微觀特征為基礎(chǔ)，對研究區(qū)下奧陶統(tǒng)克里摩里組沉積微相進(jìn)行了詳細(xì)研究，歸納出研究區(qū)沉積環(huán)境下的主要沉積微相特征。

2.1局限臺地

研究區(qū)的局限臺地沉積環(huán)境可劃分出潮坪微相，潮坪微相多由微晶灰?guī)r、白云巖、泥云巖和含泥云巖組成，這類白云巖通常為深灰色（圖2a），具紋層狀構(gòu)造，白云巖晶粒極細(xì)或看不出晶粒形態(tài)，常伴有黃鐵礦化，不發(fā)育溶孔，偶見溶縫，形成于潮上帶沉積環(huán)境。潮坪微相又可按沉積物組成類型細(xì)分為云坪和泥云坪。

2.2開闊臺地

研究區(qū)內(nèi)開闊臺地環(huán)境分布廣泛，開闊臺地主要包括淺灘和點礁微相。淺灘微相的沉積物以泥晶灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主，發(fā)育水平層理、波狀層理。泥晶灰?guī)r的顏色為深灰色、灰色和淺灰色，具泥晶結(jié)構(gòu)，由90%以上的泥微晶方解石組成，部分重結(jié)晶成粉晶，灰?guī)r中不含或少含藻球粒、藻屑、砂屑和生物碎屑等，生屑以介形蟲、鈣球、海綿骨針、藻類為主，其次為雙殼類、腹足類和腕足類，總含量小于10%。

2.3臺地邊緣

臺地邊緣位于臺地和深水斜坡之間的轉(zhuǎn)折處，在空間上多呈條帶狀或鏈狀連續(xù)分布。由于臺地邊緣與臺地相伴生，并且位于臺地外側(cè)，故水動力強(qiáng)，水體能量高，溫度適宜，含鹽度適中，有益于生物生存。在研究區(qū)內(nèi)，臺地邊緣又可分為臺地邊緣淺灘環(huán)境、臺地邊緣生物礁環(huán)境和臺地邊緣斜坡環(huán)境。

臺地邊緣淺灘環(huán)境多處于開闊臺地邊緣的淺水高能帶上，沉積物以顆?；?guī)r為主，夾有少量泥晶灰?guī)r等。巖石中顆粒類型主要為生物碎屑和砂屑，局部加少量粉屑和礫屑，顆粒的分選性較好、磨圓度較高。臺地邊緣淺灘環(huán)境下的主要微相類型有生屑灘、云灰坪。生屑灘的主要巖石類型是生屑（云）灰?guī)r，所含生物種類較多，有棘皮類、腹足類、雙殼類、腕足類、三葉蟲、介形蟲、海綿骨針、苔蘚蟲、藻類和鈣球等（圖2b）。云灰坪主要沉積礫屑（云）灰?guī)r，大多見于研究區(qū)余探1井克里摩里組，礫屑含量在30%以上，?；煊邪自剖锼樾?，礫屑內(nèi)可見少量收縮縫，沿礫間白云石化（圖2c）。

臺地邊緣環(huán)境下適合生物礁生長，依據(jù)生物礁的類型可將臺地邊緣生物礁分為海綿礁微相和珊瑚礁微相。海綿礁多見于研究區(qū)棋探1井克里摩里組，造礁生物主要有苔蘚蟲、海綿類、藻類等，附礁生物以海綿骨針、珊瑚、頭足類、腹足類和三葉蟲等為主。在顯微鏡下可見硅質(zhì)放射蟲鈣化及大量海綿骨針，海綿體腔內(nèi)充填硅化放射蟲，介形蟲等生物（圖2d）。珊瑚礁微相多見于研究區(qū)烏海老石旦剖面，多為橫板珊瑚，珊瑚在剖面上清晰可見，在鏡下薄片中僅能看到部分切片，整體特征不明顯，伴生生物主要有骨針、放射蟲、珊瑚、介形蟲等。巖石往往發(fā)育多條溶縫，部分溶縫穿過蟲室，蟲室中充填藻砂屑（圖2e）。

臺地邊緣斜坡位于碳酸鹽巖臺地的斜坡末端，在研究區(qū)西部分布。巖石類型以砂屑灰?guī)r、礫屑灰?guī)r等灰?guī)r為主，主要發(fā)育有重力流微相和等深流微相。砂屑灰?guī)r的砂屑含量一般在50%以上，少數(shù)僅在10%到20%，為砂屑微晶灰?guī)r，粒徑范圍在0.06 mm以上，一般小于2 mm。砂屑成分主要為泥晶灰?guī)r，有的由藻屑組成，形狀多為球形或橢圓形，分選較好，稱之為藻砂屑（圖2f）。

圖2　下奧陶統(tǒng)克里摩里組典型沉積微相顯微照片圖版

3　沉積微相展布特征

沉積相展布特征是用來表示特定沉積環(huán)境下沉積物的特性和分布規(guī)律，是根據(jù)古代沉積和現(xiàn)代沉積對不同沉積環(huán)境下所形成沉積物的特征和分布規(guī)律及形成機(jī)理進(jìn)行全面的概括和解釋［12-14］。通過對沉積微相的劃分及沉積環(huán)境的分析，并參考Wilson碳酸鹽臺地相模式中幾個標(biāo)準(zhǔn)相帶的微相類型組合（Wilson，1969，1975），將研究區(qū)下奧陶統(tǒng)克里摩里組劃分為局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、深水陸棚-盆地相。并編制了克1段，克2段，克3段三個時期沉積微相展布圖，通過沉積微相圖的編制［15-16］揭示了不同時期的沉積微相展布規(guī)律：克里摩里期由于南北秦嶺和興蒙洋殼的加速俯沖擠壓，造成了鄂爾多斯地塊的迅速抬升，蘇248井—蘇177井—蘇367井以東受加里東運(yùn)動的強(qiáng)烈影響，整體抬升為剝蝕區(qū)。西部沉積區(qū)相帶呈南北向帶狀展布，由東向西依次為局限臺地環(huán)境、開闊臺地環(huán)境、臺地邊緣環(huán)境和陸棚環(huán)境。其中，區(qū)內(nèi)發(fā)育海綿礁、珊瑚礁、生屑灘、淺灘、點礁等多種類型礁灘組合。其中還揭示了克里摩里組克1段時期和克2段時期礁灘相帶發(fā)育較少，克3段時期受水體能量增強(qiáng)及生物豐度增加的影響，礁灘相帶則開始增多。

3.1克1段

研究區(qū)克1段沉積微相呈南北向帶狀展布，由東向西依次為剝蝕區(qū)、局限臺地環(huán)境、開闊臺地環(huán)境、臺地邊緣環(huán)境和深水陸棚-盆地環(huán)境。主要沉積的巖石類型有含泥云巖、云灰?guī)r和藻屑灰?guī)r。由于克里摩里組早期興蒙洋殼和南北秦嶺的俯沖擠壓，研究區(qū)逐漸抬升并受到剝蝕，剝蝕區(qū)主要分布于蘇248井—蘇177井—鄂托克前旗以東地區(qū)。在剝蝕區(qū)以西，蘇356井—布1井—天深1井—惠探井以東為局限臺地環(huán)境，以泥灰?guī)r沉積為主，在惠探1井、苦深1井、蘇356井附近發(fā)育云灰?guī)r點灘，蘇367井附近發(fā)育含泥云巖點灘。以西至伊27井青龍山為開闊臺地環(huán)境，主要沉積石灰?guī)r，棋探1井附近發(fā)育藻屑灰?guī)r灘。伊27井青龍山一線以西至樂1井—任3井一線為臺地邊緣環(huán)境，主要沉積泥質(zhì)灰?guī)r。樂1井—任3井以西為深水陸棚盆地環(huán)境，主要沉積灰黑色粉砂質(zhì)泥巖（圖3）。

圖3　鄂爾多斯盆地西北緣克1段沉積微相展布圖

3.2克2段

克2段時期總體繼承了克1段的沉積格局，蘇248井—蘇177井—鄂托克前旗—蘇340井以東地區(qū)整體抬升為剝蝕區(qū)。剝蝕區(qū)以東至棋探1井—蘇356井—李華1井一線為開闊臺地環(huán)境，主要沉積灰色中薄層粉晶-微晶灰?guī)r，區(qū)內(nèi)發(fā)育含泥灰?guī)r、云灰?guī)r、白云巖、砂屑灰?guī)r點灘。伊27井—余探1井—苦深1井以東地區(qū)為臺地邊緣礁灘環(huán)境，主要沉積灰色微晶灰?guī)r，在北部棋探1井附近發(fā)育以藻灰?guī)r為主的礁灘相，布1井附近發(fā)育以云灰?guī)r為主的云灰坪，天深1井附近發(fā)育礁灘相，以生屑灰?guī)r灘為主。伊27井—余探1井—苦深1井以西依次發(fā)育臺地邊緣斜坡和深水陸棚-盆地環(huán)境（圖4）。

3.3克3段

研究區(qū)克3段沉積期繼續(xù)繼承了克1段和克2段的沉積格局，仍以蘇248井—蘇177井—蘇367井界，其東部整體抬升受到剝蝕。其西側(cè)至蘇357井—鄂7井—李華1井一線為開闊臺地環(huán)境，主要發(fā)育淺灰色厚層白云巖，在蘇357井附近發(fā)育云灰?guī)r沉積，蘇367井發(fā)育碎屑云灰?guī)r沉積。布1井—余探1井—苦深1井以東為臺地邊緣礁灘環(huán)境，主要發(fā)育白云巖，該時期礁灘相帶在整個克里摩里組時期最為發(fā)育，廣泛發(fā)育于研究區(qū)臺地邊緣礁灘環(huán)境中，棋探1井附近沉積海綿礁，蘇356井附近沉積砂屑云灰?guī)r灘，布1井附近沉積生屑灰?guī)r灘，鄂7井附近沉積砂屑灰?guī)r灘，余探1井附近發(fā)育砂屑灰?guī)r灘，天深1井附近沉積藻屑灰?guī)r灘，苦深1井—惠探1井一線沉積生屑云灰?guī)r灘。其西依次為臺地邊緣斜坡及深水陸棚-盆地沉積環(huán)境（圖5）。

圖4　鄂爾多斯盆地西北緣克2段沉積微相展布圖

圖5　鄂爾多斯盆地西北緣克3段沉積微相展布圖

通過沉積微相及古生物的研究，顯示出生物豐度從克1段至克3段具有增加的趨勢（圖3），造礁生物主要為海綿和珊瑚。認(rèn)為該時期為鄂爾多斯盆地西北緣的一個較重要的成礁期。結(jié)合鄂爾多斯盆地的沉積及構(gòu)造背景，該時期生物礁的出現(xiàn)與奧陶紀(jì)生物爆發(fā)和水體能量增強(qiáng)有關(guān)。

4　結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地西北緣下奧陶統(tǒng)克里摩里組主要發(fā)育局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、深水陸棚-盆地相及潮坪、云坪、泥云坪、淺灘、珊瑚礁和海綿礁等沉積微相。

（2）克里摩里組沉積期，由于受加里東運(yùn)動的強(qiáng)烈影響，南北秦嶺和興蒙洋殼加速俯沖擠壓，造成了鄂爾多斯地塊快速抬升，研究區(qū)東部成為剝蝕區(qū)，西部沉積區(qū)的相帶呈南北向帶狀展布，相帶由東往西依次為以云巖沉積為主的局限臺地環(huán)境、以灰?guī)r為主的開闊臺地環(huán)境、以礁灘組合構(gòu)成的臺地邊緣環(huán)境及深水陸棚-盆地環(huán)境。

（3）克1段至克3段受水體能量增強(qiáng)及奧陶紀(jì)生物爆發(fā)的影響，礁灘相帶范圍明顯擴(kuò)大，且礁灘相帶由南向北逐漸擴(kuò)展，這有可能成為該地區(qū)下一階段的有利勘探目標(biāo)。

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（修改回稿日期2016－06－18編輯王曉清）

國家重大專項（2008ZX05002）“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”地調(diào)項目資助。

潘博，男，1992年出生，碩士研究生，主要從事儲層地質(zhì)學(xué)研究。地址（610059）：四川省成都市成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院。電話：15881065216。E-mail：panspiritbo@qq.com