鄂爾多斯盆地奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖分布規(guī)律及沉積模式

魏柳斌 ，趙俊興 ，蘇中堂 ，魏新善 ，任軍峰 ，黃正良 ，武春英

（1. 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2. 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059；3. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，西安 710018；4. 低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018）

0 引言

微生物碳酸鹽巖既是重要的油氣儲(chǔ)集層，也是重要的烴源層[1-2]。微生物指藍(lán)細(xì)菌、細(xì)菌、小型藻類等需要借助顯微鏡才能觀察到的微小生物，它們可以通過(guò)捕集、粘結(jié)、直接礦化或者誘導(dǎo)礦化作用，形成以碳酸鹽巖為主的礦物沉積——微生物碳酸鹽巖[3-4]。顯生宙以來(lái)，由于后生動(dòng)物和其他真核生物的競(jìng)爭(zhēng)，微生物在正常海水環(huán)境下往往難以生存，抑制了微生物碳酸鹽巖沉積，僅在某些特殊的環(huán)境下才得以保存，特別是像現(xiàn)代澳大利亞鯊魚(yú)灣超鹽度的海灣環(huán)境[5-6]，為微生物生存和發(fā)展提供了避風(fēng)港，從而有利于微生物碳酸鹽巖的發(fā)育。因此，碳酸鹽巖-膏鹽巖共生體系內(nèi)往往伴生大量的微生物碳酸鹽巖沉積[7-10]。

鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組發(fā)育巨厚的碳酸鹽巖-膏鹽巖旋回性沉積，一直以來(lái)都是油氣勘探的重要層系。20世紀(jì) 90年代末，國(guó)內(nèi)最大的整裝氣田——靖邊大氣田被發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)集層類型是含膏云坪相帶的硬石膏結(jié)核白云巖溶蝕形成的膏?？變?chǔ)集層[11-12]。經(jīng)過(guò)近30年的持續(xù)深入研究和不懈勘探實(shí)踐，含氣面積不斷擴(kuò)大，探明儲(chǔ)量持續(xù)攀升，已幾近形成萬(wàn)億立方米儲(chǔ)量大氣區(qū)[13]。近年來(lái)，為進(jìn)一步拓展勘探領(lǐng)域，尋找新的規(guī)模儲(chǔ)量接替區(qū)，鄂爾多斯盆地中東部奧陶系天然氣勘探不斷向深層拓展，奧陶系中組合天然氣勘探取得重大突破，特別是奧陶系馬五6亞段厚層膏鹽巖之下也取得新發(fā)現(xiàn)[14-15]。研究發(fā)現(xiàn)，奧陶系中組合（包括奧陶系鹽下）儲(chǔ)集層類型與奧陶系頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)集層存在顯著差異，微生物碳酸鹽巖是其重要的儲(chǔ)集層類型，孔隙類型以微生物格架孔及微生物組構(gòu)溶孔為主。前人分析了盆地中東部奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖地層特征、白云石化機(jī)理、孔隙類型、成巖演化及儲(chǔ)蓋組合[16-19]，但關(guān)于盆地中東部奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖的分布規(guī)律尚不清楚，制約了盆地中東部奧陶系中組合天然氣勘探進(jìn)程。針對(duì)上述問(wèn)題，本文以露頭剖面、鉆井巖心、鑄體薄片等研究為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析盆地中東部奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖類型、微相組合及分布規(guī)律，進(jìn)一步構(gòu)建微生物碳酸鹽巖發(fā)育模式，以期為今后鄂爾多斯盆地奧陶系中組合天然氣勘探提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 古構(gòu)造格局

鄂爾多斯盆地早古生代隸屬華北克拉通的一部分，主要以碳酸鹽巖沉積為主，但與華北克拉通的整體沉積面貌相比表現(xiàn)出較大的獨(dú)特性，尤其是在奧陶紀(jì)，受中央古隆起、伊盟隆起、呂梁隆起的障壁作用[20]，盆地東部發(fā)育大規(guī)模膏鹽巖沉積層（見(jiàn)圖 1）。表明奧陶紀(jì)其在構(gòu)造格局、巖相古地理背景等方面與華北克拉通已開(kāi)始出現(xiàn)明顯的構(gòu)造與沉積分異。近期鉆探證實(shí)，盆地中部烏審旗—靖邊地區(qū)還發(fā)育寒武系古隆起，該區(qū)缺失寒武系沉積，中元古界長(zhǎng)城系與中奧陶統(tǒng)馬家溝組直接接觸。該古隆起對(duì)中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積具有一定繼承性影響，將盆地中東部分隔為兩個(gè)次級(jí)洼陷，即盆地東部的米脂洼陷和盆地中部的靖西洼陷[21]（見(jiàn)圖1a）。

1.2 地層發(fā)育特征

盆地中東部奧陶系馬家溝組最大特點(diǎn)是發(fā)育海退-海侵的旋回性沉積，地層厚度為400～900 m，形成碳酸鹽巖-膏鹽巖交替發(fā)育的局限臺(tái)地相沉積建造，依據(jù)沉積旋回和巖性組合特征自下而上可劃分為 6個(gè)段，其中馬一段、馬三段、馬五段為海退期蒸發(fā)巖層，以石鹽巖、石膏巖沉積為主，間夾碳酸鹽巖沉積層。馬二段、馬四段、馬六段為海侵期碳酸鹽巖層，以石灰?guī)r、白云巖沉積為主。馬五段又發(fā)育次一級(jí)的碳酸鹽巖-膏鹽巖旋回，自上而下可劃分為10個(gè)亞段，其中馬五4、馬五6、馬五8、馬五10等亞段為海退期蒸發(fā)巖層，以石膏巖、石鹽巖及泥質(zhì)白云巖為主，馬五5、馬五7、馬五9等亞段為海侵期碳酸鹽巖層[22-23]，以粉晶白云巖、灰質(zhì)云巖、云質(zhì)灰?guī)r為主。近期勘探研究者將盆地中東部奧陶系馬家溝組劃分為 3個(gè)含氣組合（見(jiàn)圖1b）：馬五4—馬五1亞段為上部含氣組合（簡(jiǎn)稱上組合），馬五10—馬五5亞段為中部含氣組合（簡(jiǎn)稱中組合），馬四段及其以下為下部含氣組合（簡(jiǎn)稱下組合）。

圖1 鄂爾多斯盆地奧陶系地層厚度（a）及奧陶系馬家溝組地層柱狀簡(jiǎn)圖（b）

2 微生物碳酸鹽巖分類

微生物碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造可分為 4個(gè)尺度，包括巨型沉積構(gòu)造、大型沉積構(gòu)造、中型沉積構(gòu)造、微型沉積構(gòu)造[24]。①巨型沉積構(gòu)造，用來(lái)描述其在地層內(nèi)的空間展布，可達(dá)幾米至幾十米，如微生物丘、微生物坪（層）等；②大型沉積構(gòu)造，用來(lái)描述其宏觀形貌特征，可達(dá)幾十厘米至幾米，形如丘狀、柱狀、穹隆狀；③中型沉積構(gòu)造，用來(lái)描述宏觀組構(gòu)特征，如疊層構(gòu)造（疊層石）、凝塊構(gòu)造（凝塊石）等；④微型構(gòu)造，顯微鏡下才能觀察到的微觀構(gòu)造，如微生物組構(gòu)等。對(duì)于油氣勘探而言，微型—中型沉積構(gòu)造多用于沉積微相類型及儲(chǔ)集層成因機(jī)理方面的研究，而大型—巨型沉積構(gòu)造對(duì)了解宏觀地層格架內(nèi)微生物碳酸鹽巖的空間展布更具實(shí)際意義。

2.1 大型—巨型沉積構(gòu)造分類

盆地中東部奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖可分為兩種巨型沉積構(gòu)造。①微生物坪（層），主要形成于潮坪環(huán)境，橫向上分布穩(wěn)定，大面積連續(xù)分布，缺乏明顯的古地貌隆起。以盆地中東部馬五5亞段底部微生物碳酸鹽巖為例，該層微生物碳酸鹽巖是一套海侵初期的微生物坪建造，盆地東部興縣關(guān)家崖剖面馬五5亞段底部發(fā)育核形石微生物坪，單層厚度僅0.6 m（見(jiàn)圖2a、圖2b、圖2e），向西至米脂—神木地區(qū)，相變?yōu)橹鶢畀B層石微生物坪。②微生物丘，主要由微生物丘或丘灘復(fù)合體組成，單層厚度大，最大可達(dá)25 m，盡管盆地中東部奧陶系中組合露頭剖面尚未發(fā)現(xiàn)微生物丘建造，但可通過(guò)盆地南緣富平金粟山奧陶系剖面了解微生物丘形貌特征[25]，該剖面位于盆地南緣奧陶系臺(tái)緣帶，實(shí)測(cè)剖面發(fā)現(xiàn)在馬六段發(fā)育6期疊加生長(zhǎng)的疊層石丘，累計(jì)厚度可達(dá)80 m，丘狀凸起明顯（見(jiàn)圖2c、圖2d），主要由層-柱狀疊層石組成（見(jiàn)圖2f）。

圖2 鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組微生物碳酸鹽巖大型—巨型沉積構(gòu)造特征

2.2 微型—中型沉積構(gòu)造分類

2.2.1 疊層石

疊層石白云巖滲透率為（0.14～0.92）×10-3μm2，平均滲透率為0.36×10-3μm2；孔隙度為2.11%～7.01%，平均孔隙度為5.31%。具紋層構(gòu)造，形貌特征豐富，包括層狀、圓頂狀、丘狀、柱狀等類型。疊層石形態(tài)的差異主要與造席微生物群落及沉積環(huán)境有關(guān)[26]，尤其是相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)疊層石形態(tài)特征起著重要控制作用：①層狀疊層石，呈紋層狀，波紋的起伏度一般小于2 cm，多形成于潮間帶上部或者潮上帶（見(jiàn)圖3a、圖3b）；②圓頂狀疊層石，個(gè)體較小，一般高6～8 cm，孤立生長(zhǎng)或者相互疊置（見(jiàn)圖3c），該類疊層石可能形成于微生物丘頂部或者側(cè)翼生長(zhǎng)的“衛(wèi)星丘”；③丘狀疊層石，形態(tài)特征似半球體，球體之間緊密排列或者孤立分布，球體一般高4～5 cm，寬5～10 cm，常出現(xiàn)在潮間帶（見(jiàn)圖3d）；④柱狀疊層石，形態(tài)特征最為復(fù)雜、多變，柱體呈啞鈴狀（見(jiàn)圖3e）、樹(shù)枝狀（見(jiàn)圖3f）、紡錘狀（見(jiàn)圖3g）等。除此之外，相對(duì)開(kāi)闊環(huán)境的疊層石受生物擾動(dòng)影響明顯，疊層石邊緣被后生生物破壞呈不規(guī)則狀（見(jiàn)圖3h）。

疊層石的顯微特征較為簡(jiǎn)單，主要由明暗相間的紋層組成，暗層富含有機(jī)質(zhì)，亮層由泥晶球?；蛘吣嗑F(tuán)塊組成，發(fā)育形態(tài)多樣的窗格狀構(gòu)造（見(jiàn)圖 4a、圖4b）。這些組構(gòu)多被解釋為藍(lán)細(xì)菌光合作用產(chǎn)生的氧氣氣泡的殘余物[27-29]，進(jìn)一步說(shuō)明其成因與微生物席（膜）的鈣化作用有關(guān)。

2.2.2 凝塊石

凝塊石白云巖滲透率為（1.46～28.08）×10-3μm2，平均滲透率為 9.82×10-3μm2；孔隙度為 5.62%～14.60%，平均孔隙度為 9.02%。具凝塊結(jié)構(gòu)，主要形成于潮間帶下部至潮下帶。依據(jù)其形貌特征可分層狀、網(wǎng)狀及樹(shù)枝狀[30]，代表了不同的沉積環(huán)境或水體能量。層狀凝塊石見(jiàn)斷續(xù)水平狀菌紋層與凝塊相間分布，發(fā)育窗格孔，代表較低的水體能量（見(jiàn)圖3i）。網(wǎng)狀凝塊石具明顯斑粒結(jié)構(gòu)，由團(tuán)塊狀的凝塊組成[31]，顏色較深，大小為幾毫米至厘米級(jí)，凝塊間的包囊體多發(fā)生強(qiáng)烈白云石化作用，晶粒較粗，顏色較淡，與凝塊形成強(qiáng)烈反差，該類凝塊石整體障積能力較強(qiáng)，水體能量中等（見(jiàn)圖3j）。樹(shù)枝狀凝塊石，多垂直生長(zhǎng)，向上可呈樹(shù)枝狀分叉，整體沉積水體較深，能量較高（見(jiàn)圖 3k、圖 3l）。

凝塊石顯微特征較復(fù)雜，由凝塊及凝塊間的微亮晶充填物組成。凝塊由暗色泥晶、泥晶團(tuán)塊組成，也可由藍(lán)細(xì)菌、暗色泥晶及微亮晶共同聚合而成。凝塊形態(tài)極不規(guī)則，個(gè)體大小差異懸殊，直徑為100～1 000 μm。值得注意的是，在一些較大的暗色泥晶組成的凝塊當(dāng)中，可以見(jiàn)到較為典型的鈣化藍(lán)細(xì)菌，這些鈣化藍(lán)細(xì)菌也是凝塊石作為微生物成因的直接證據(jù)（見(jiàn)圖4c—圖4e），主要包括餅狀菌、海德菌及石松藻狀鈣化微生物等[32-38]。

2.2.3 核形石

核形石僅在盆地東緣興縣關(guān)家崖剖面、桃 112井馬五5亞段見(jiàn)到（見(jiàn)圖2a、圖2e、圖4f），以灰?guī)r為主，基質(zhì)孔隙不發(fā)育，厚度一般為0.4～1.0 m。核形石多呈橢圓狀或者腎狀，直徑一般為2～6 cm，核形石間被亮晶方解石充填，其內(nèi)部圈層由圍繞核心的不規(guī)則狀同心紋狀包殼組成，外部圈層呈頁(yè)片狀放射結(jié)構(gòu)，單個(gè)頁(yè)片寬約500 μm。核形石內(nèi)部隱約可見(jiàn)一些絲狀菌類，其成因可能與藍(lán)細(xì)菌的鈣化作用有關(guān)。

3 微生物碳酸鹽巖的沉積環(huán)境及分布規(guī)律

3.1 微生物坪分布規(guī)律

3.1.1 層序旋回控制微生物坪垂向分布

通過(guò)對(duì)盆地中東部奧陶系中組合微相序列解剖發(fā)現(xiàn)，奧陶系中組合微生物坪主要發(fā)育在馬五5亞段底部和馬五6亞段，呈多層段夾于蒸發(fā)巖層當(dāng)中，單層厚度一般為2～3 m，累計(jì)厚度可達(dá)70 m，垂向上與蒸發(fā)巖共生發(fā)育（見(jiàn)圖 5）。微生物坪主要由疊層石和凝塊石組成，馬五5亞段偶見(jiàn)核形石。馬五5亞段底部和馬五6亞段微生物碳酸鹽巖的差異主要表現(xiàn)在中型沉積構(gòu)造特征上，馬五5亞段底部微生物坪奠基于馬五6亞段膏鹽巖之上，形成于馬五6亞段、馬五5亞段由膏鹽巖向碳酸鹽巖轉(zhuǎn)換的海侵初期。直立生長(zhǎng)，主要由柱狀疊層石和網(wǎng)狀、樹(shù)枝狀凝塊石組成（見(jiàn)圖3e—圖3l）。而馬五6亞段的微生物坪的中型構(gòu)造以橫向拓?fù)錇橹?，疊層石以層狀、丘狀為主，凝塊石以層狀、網(wǎng)狀為主。

圖5 鄂爾多斯盆地中東部桃112井奧陶系中組合綜合柱狀圖（GR—自然伽馬）

微生物坪的發(fā)育受層序旋回控制作用明顯，海平面的升降導(dǎo)致障壁古隆起的浸沒(méi)或暴露，進(jìn)而導(dǎo)致臺(tái)地內(nèi)部海水鹽度的變化，沉積（結(jié)晶）不同的巖石類型[39]，縱向相序結(jié)構(gòu)由“石鹽巖-石膏巖-微生物碳酸鹽巖-生物擾動(dòng)灰?guī)r”相變代表了鹽度由高到低的演化過(guò)程，反之亦然。膏鹽巖-碳酸鹽巖的巖性轉(zhuǎn)換期是微生物碳酸鹽巖發(fā)育的關(guān)鍵期，表明微生物碳酸鹽巖發(fā)育的沉積環(huán)境較窄，主要受海水鹽度控制，進(jìn)一步影響微生物種群的數(shù)量和豐度。在較開(kāi)闊的水體環(huán)境，由于后生動(dòng)物和其他真核生物對(duì)生存空間的競(jìng)爭(zhēng)，微生物往往難以生存。而在超咸水的沉積環(huán)境，海水鹽度過(guò)高導(dǎo)致蒸發(fā)巖礦物的析出，也將導(dǎo)致微生物種群數(shù)量及豐度大大降低，同樣不利于微生物碳酸鹽巖的發(fā)育，多以毫米級(jí)的微生物席夾于蒸發(fā)巖當(dāng)中。中等鹽度（70‰～220‰）的水體環(huán)境最適宜微生物生存和繁盛，這與現(xiàn)代澳大利亞鯊魚(yú)灣微生物碳酸鹽巖發(fā)育的沉積環(huán)境接近[40]。

3.1.2 沉積相變控制微生物坪區(qū)域分布

基于盆地中東部鉆井巖心觀察及巖石電性關(guān)系，分析了奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖相關(guān)的微相組合（見(jiàn)圖 6），研究表明，馬五6亞段微生物坪主要以凝塊石為主，疊層石為輔，由多個(gè)向上變淺的巖石序列組成，主要發(fā)育鮞粒灘與凝塊石、凝塊石與丘狀疊層石、層狀疊層石白云巖+含硬石膏結(jié)核白云巖+巖溶角礫巖微相組合（見(jiàn)圖5、圖6a、圖6b），分別代表了潮下帶、潮間帶及潮上帶的典型微相組合，盆地中東部奧陶系中組合巖相古地理分析發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖 7），馬五6亞段海退蒸發(fā)巖層橫向巖性相變顯著，自東向西由石鹽巖-石膏巖-含膏白云巖-微生物碳酸鹽巖有序相變，進(jìn)一步分析表明，海水鹽度控制了碳酸鹽巖-膏鹽巖體系區(qū)域巖相分布格局。盆地東部米脂洼陷受烏審旗—靖邊古隆起、呂梁隆起的共同障壁作用，以石鹽巖沉積為主，烏審旗—靖邊古隆起以石膏巖沉積為主，伴隨海水逐漸向西退卻，靖西洼陷轉(zhuǎn)變?yōu)槌逼涵h(huán)境，在碳酸鹽巖-膏鹽巖相變帶發(fā)育規(guī)模的微生物坪建造。

圖6 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系中組合微相組合類型

圖7 鄂爾多斯盆地中東部馬五6亞段巖相古地理圖

依據(jù)瓦爾特相律，在連續(xù)發(fā)育的地層序列中，縱向上連續(xù)的沉積在橫向上相鄰[41]?？v向上微生物碳酸鹽巖主要發(fā)育于碳酸鹽巖-膏鹽巖的巖性轉(zhuǎn)換界面附近，可初步確定亦具有類似的橫向相鄰區(qū)域的微相變化。馬五6亞段微生物坪發(fā)育在厚層蒸發(fā)巖段，而在碳酸鹽巖層當(dāng)中的微生物坪僅限于海侵初期或者海退初期，盡管它們單層厚度較薄，卻可以延伸至相當(dāng)廣闊的區(qū)域，以馬五6亞段上覆的馬五5亞段底部微生物坪為例，在整個(gè)盆地中東部地區(qū)大面積連續(xù)分布（見(jiàn)圖6c—圖6f），盆地中部地區(qū)以網(wǎng)狀、樹(shù)枝狀凝塊石灰?guī)r為主，盆地東部以柱狀疊層石白云巖為主。

3.2 微生物丘分布規(guī)律

3.2.1 馬五10—馬五7亞段是微生物丘的主要發(fā)育層段

盆地東部馬五10—馬五7亞段以碳酸鹽巖-膏鹽巖交互沉積為主。其中，馬五7亞段、馬五9亞段以灰質(zhì)云巖、白云巖為主，馬五8亞段、馬五10亞段以膏鹽巖為主。該巖相組合代表了由馬四段斑狀灰?guī)r為主的碳酸鹽巖層向馬五6亞段石鹽巖為主的蒸發(fā)巖層轉(zhuǎn)換的過(guò)渡類型，從垂向巖相組合的角度，馬五10—馬五7沉積期是正常海水向超咸海水轉(zhuǎn)變的過(guò)渡期，代表了中等鹽度的水體環(huán)境；從海平面升降的角度，馬五10—馬五7亞段相當(dāng)于三級(jí)層序的高位體系域，海平面處于相對(duì)靜止期。中等鹽度的水體環(huán)境是微生物碳酸鹽巖發(fā)育的基礎(chǔ)，高位體系域沉積速率大于可容空間增長(zhǎng)速率，利于丘灘體的加積生長(zhǎng)，規(guī)模發(fā)育。

馬五10—馬五7亞段丘灘復(fù)合體由凝塊石白云巖及藻砂屑白云巖組成，凝塊石白云巖呈網(wǎng)狀、樹(shù)枝狀，黏結(jié)作用強(qiáng)，藻砂屑白云巖是微生物丘經(jīng)波浪簸選、破碎形成，可見(jiàn)典型的藻包覆結(jié)構(gòu)，多見(jiàn)于微生物丘的丘頂、丘翼，代表了相對(duì)高能的沉積環(huán)境。微生物丘的孔隙類型以凝塊石格架孔及粒間溶孔為主，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性較強(qiáng)。以桃 112井為例，該井位于烏審旗—靖邊古隆起的緩坡帶，馬五10—馬五7亞段發(fā)育凝塊石丘，沉積環(huán)境水體能量較低，凝塊石格架孔多被放射狀的白云石膠結(jié)，孔隙發(fā)育程度低（見(jiàn)圖 5），但向上變淺的旋回頂部易于發(fā)生暴露溶蝕，孔隙總體較發(fā)育。

3.2.2 烏審旗—靖邊古隆起是微生物丘有利發(fā)育區(qū)

除了長(zhǎng)期的、持續(xù)的中等鹽度水體環(huán)境外，古地貌也是控制大型微生物丘發(fā)育的重要因素，古地貌高部位水體淺、能量高，利于微生物丘的發(fā)育。前文已述，鄂爾多斯盆地中部烏審旗—靖邊地區(qū)發(fā)育寒武系古隆起，該區(qū)缺失整個(gè)寒武系，中奧陶統(tǒng)馬家溝組與長(zhǎng)城系直接接觸。受寒武紀(jì)烏審旗—靖邊古隆起的繼承性影響，該古隆起在奧陶系中組合沉積期仍為低幅水下古隆起，為微生物丘灘體的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)，形成大面積分布的微生物丘建隆（見(jiàn)圖8）。

圖8 鄂爾多斯盆地中東部馬五7亞段巖相古地理圖

該時(shí)期盆地中東部具有“三隆兩洼”的古構(gòu)造格局：3個(gè)隆起即中央古隆起、呂梁隆起、烏審旗—靖邊古隆起，2個(gè)洼陷即米脂洼陷和靖西洼陷。以馬五7亞段巖相古地理為例，盆地東部米脂洼陷以灰質(zhì)云巖為主；盆地中部靖西洼陷水體相對(duì)開(kāi)闊，原巖以生物擾動(dòng)的泥晶灰?guī)r為主，但馬五7亞段毗鄰上覆的馬五6亞段膏鹽層，埋藏期經(jīng)滲透回流白云石化作用而多轉(zhuǎn)變?yōu)榘郀罘劬О自茙r。烏審旗—靖邊古隆起古地貌較高，總體處于潮間帶，環(huán)靖西洼陷發(fā)育規(guī)模的微生物丘灘體沉積，東西橫亙幾十公里，南北延綿上百公里，主要由凝塊石丘和藻砂屑灘組成。

4 微生物碳酸鹽巖體系沉積模式及勘探意義

4.1 沉積模式

4.1.1 微生物坪沉積模式

結(jié)合古構(gòu)造格局及沉積相帶展布（見(jiàn)圖7），建立了盆地中東部奧陶系馬五6亞段、馬五5亞段底部微生物坪沉積模式（見(jiàn)圖9a、圖9b）。馬五6亞段微生物坪具有明顯的“相控性”，主要發(fā)育在中央古隆起東側(cè)的碳酸鹽巖-膏鹽巖相變帶附近。潮上帶發(fā)育層狀疊層石白云巖+含硬石膏結(jié)核白云巖+巖溶角礫巖微相組合，潮間帶—潮下帶發(fā)育凝塊石+疊層石、凝塊石+鮞粒灘的微相組合?？v向上，微生物碳酸鹽巖與膏鹽巖相互疊置發(fā)育。平面分布上，自東向西由潮上帶向潮下帶轉(zhuǎn)變，微生物碳酸鹽巖類型由層狀疊層石白云巖—柱狀疊層石白云巖—丘狀疊層石白云巖—凝塊石（鮞粒）白云巖逐漸轉(zhuǎn)變。而馬五5亞段底部微生物坪具有明顯的“層控性”，主要發(fā)育在碳酸鹽巖-膏鹽巖轉(zhuǎn)換界面附近，縱向上自下而上由疊層石白云巖—凝塊石灰?guī)r—生物擾動(dòng)灰?guī)r相變，反映水體逐漸加深的海侵過(guò)程。平面分布上，靖西地區(qū)發(fā)育多期疊置的凝塊石微相組合，靖邊地區(qū)發(fā)育薄層波狀疊層石+厚層凝塊石灰?guī)r的微相組合（見(jiàn)圖6c），米脂地區(qū)發(fā)育多期疊置的柱狀疊層石的微相組合（見(jiàn)圖 6d），佳縣地區(qū)發(fā)育層-柱狀疊層石白云巖微相組合（見(jiàn)圖6e）。指示自西向東由潮下帶—潮上帶逐漸過(guò)渡、海侵超覆的特征。

4.1.2 微生物丘沉積模式

微生物丘發(fā)育在盆地中東部中奧陶世馬五10—馬五7亞段沉積期（見(jiàn)圖 8），以網(wǎng)狀、樹(shù)枝狀凝塊石丘為主，該時(shí)期盆地中東部具有雙重障壁的古構(gòu)造格局，中央古隆起為臺(tái)緣障壁，烏審旗—靖邊古隆起為臺(tái)內(nèi)障壁。其中，烏審旗—靖邊古隆起對(duì)盆地中東部沉積分異控制明顯，馬五7亞段和馬五9亞段沉積期等短期海侵期靖西洼陷以生物擾動(dòng)泥晶灰?guī)r沉積為主，而米脂洼陷以云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖為主。烏審旗—靖邊古隆起上具有較高的古地貌背景，水體能量高，利于規(guī)模性臺(tái)內(nèi)丘灘復(fù)合體的發(fā)育（見(jiàn)圖9c），垂向上發(fā)育丘灘復(fù)合體與膏鹽巖的旋回。而到了馬五8亞段和馬五10亞段沉積期等短期海退期，由于海平面的小幅下降，烏審旗—靖邊古隆起兩側(cè)沉積分異進(jìn)一步加劇，烏審旗—靖邊古隆起及呂梁隆起的障壁作用導(dǎo)致米脂洼陷海水鹽度急劇升高，以石鹽巖沉積為主，而靖西洼陷仍然與西部廣海連通，以富含生物碎屑的泥晶灰?guī)r沉積為主，臺(tái)內(nèi)丘灘復(fù)合體向西遷移至烏審旗—靖邊古隆起西側(cè)的緩坡帶（見(jiàn)圖9d），垂向上發(fā)育丘灘復(fù)合體與潮下灰泥坪的旋回。

圖9 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系碳酸鹽巖-膏鹽巖微生物巖發(fā)育模式

4.2 油氣勘探意義

微生物坪沉積模式的建立對(duì)尋找?guī)r性氣藏具有實(shí)際意義。①微生物坪分布規(guī)律更加明確，揭示碳酸鹽巖-膏鹽巖相變帶是微生物坪白云巖儲(chǔ)集層的有利發(fā)育區(qū)。②微生物坪白云巖儲(chǔ)集層成因機(jī)理的研究更為清晰，微生物坪白云巖呈多層段夾于海退蒸發(fā)巖當(dāng)中，由多個(gè)向上變淺的序列疊加組成，其間存在多個(gè)短期暴露面，普遍遭受了早成巖期大氣淡水淋濾，利于溶孔型儲(chǔ)集層的發(fā)育，儲(chǔ)集空間類型以微生物組構(gòu)溶孔為主（見(jiàn)圖 4a、圖 4e）。③有利成藏區(qū)帶預(yù)測(cè)更為精準(zhǔn)，燕山期東部抬升形成東高西低的古構(gòu)造格局，馬五6亞段上傾方向存在巖性遮擋條件，自西向東由碳酸鹽巖相變?yōu)楦帑}巖，存在一個(gè)大的區(qū)域巖性相變帶，圍繞中央古隆起東側(cè)呈環(huán)帶狀展布，有利于天然氣圈閉成藏（見(jiàn)圖7）。

微生物丘沉積模式的建立凸顯了臺(tái)內(nèi)丘灘體的勘探潛力。以往的勘探主要集中于中央古隆起及周邊地區(qū)，盡管該區(qū)也發(fā)育較好的臺(tái)地邊緣（礁）灘相白云巖儲(chǔ)集體，具有較好的儲(chǔ)集物性條件，但由于缺乏膏鹽巖蓋層，加之燕山期東部抬升，形成東高西低的古構(gòu)造格局，上傾方向缺乏有效遮擋，難以形成有效圈閉?？碧綄?shí)踐證明，該區(qū)白云巖儲(chǔ)集層試氣多產(chǎn)水，勘探效果不佳。而烏審旗—靖邊古隆起位于盆地中東部蒸發(fā)巖發(fā)育區(qū)，馬五6亞段發(fā)育的厚層蒸發(fā)巖蓋層直接披覆于馬五7亞段臺(tái)內(nèi)丘灘體白云巖儲(chǔ)集層之上，具有較好的封蓋能力，圈閉條件好。近年來(lái)，圍繞烏審旗—靖邊古隆起在馬五段鹽下勘探取得新突破，多口井試氣并獲得工業(yè)氣流，進(jìn)一步證實(shí)古隆起圈閉的油氣藏具有多層系復(fù)合含氣的特征，下一步圍繞烏審旗—靖邊古隆起實(shí)施立體式勘探，是奧陶系微生物碳酸鹽巖油氣勘探取得突破的關(guān)鍵。

5 結(jié)論

鄂爾多斯盆地中東部奧陶系中組合發(fā)育由藍(lán)細(xì)菌鈣化作用形成的微生物碳酸鹽巖沉積，主要由疊層石、凝塊石、核形石微生物坪及微生物丘建造組成。微生物坪形成于潮坪環(huán)境，單層厚度為2～3 m，微生物丘主要為臺(tái)內(nèi)丘灘復(fù)合體，單層厚度可達(dá)25 m。

層序旋回及沉積相變控制微生物坪的空間分布，馬五5亞段海侵初期微生物坪發(fā)育在碳酸鹽巖-膏鹽巖轉(zhuǎn)換界面附近，主要分布在盆地東部米脂洼陷。馬五6亞段微生物坪發(fā)育在碳酸鹽巖-膏鹽巖相變帶附近，呈環(huán)帶狀分布在中央古隆起東側(cè)。古地貌對(duì)微生物丘的控制作用更為突出，馬五10—馬五7亞段是微生物碳酸鹽巖主要發(fā)育層段，主要分布在烏審旗—靖邊古隆起。

結(jié)合區(qū)域巖相古地理及微相序列，建立了盆地中東部奧陶系中組合微生物碳酸鹽巖沉積模式，“三隆兩洼”的古構(gòu)造格局控制了微生物碳酸鹽巖的空間分布，早成巖期溶蝕作用進(jìn)一步改善了微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)集性能，碳酸鹽巖-膏鹽巖相變帶和烏審旗—靖邊古隆起是微生物碳酸鹽巖油氣勘探的有利區(qū)帶。