鄂爾多斯盆地天環坳陷奧陶系馬家溝組層序地層研究

潘 進

（成都理工大學沉積地質研究院，四川 成都610059）

鄂爾多斯盆地西南緣下古生代位于鄂爾多斯臺地與古秦嶺洋之間，構造位置特殊，其奧陶系各沉積期構造格局、沉積環境差異很大［1－3］。天環坳陷地處鄂爾多斯盆地西南部，西鄰西緣沖斷帶和六盤山沖斷帶，南接秦祁褶皺帶，受不同性質的構造單元影響，成為盆地西南緣多期構造應力承接釋放區，其區域構造位置十分獨特［4］。下面，筆者依據研究區沉積地層特征，通過對層序界面進行識別，對鄂爾多斯盆地西南緣天環坳陷奧陶系馬家溝組層序地層進行了研究，以便為該研究區的油氣勘探提供參考。

1 層序界面的識別

層序的劃分標志是通過以不整合面以及與之相對應的整合面作為界限來進行劃分的［5］，因而在劃分層序時首現要進行層序界面識別。通過觀測多個野外露頭剖面及對鉆井資料進行綜合研究，發現該研究區奧陶系馬家溝組地層主要存在4種層序界面。

1.1 不整合面

地層之間的不整合接觸是地面露頭和地震剖面上常見的地質現象，對于劃分地層層序、確定地層格架和構造運動等具有重要意義［6］。研究區馬家溝組底界面是一個典型的不整合面，其形成原因是晚冶里亮甲山的沉積完成之后，在華北發生了一次構造運動——懷遠運動，使地區上升到海平面以上成為陸地，導致馬家溝組在部分地區超覆在時代地層之上，由于大部區域遭受風化剝蝕，因而產生了分布極其廣泛的古風化殼。此外，在該研究區奧陶系頂面也發現古風化殼接觸的不整合面 （見圖1）。

1.2 渣狀層

渣狀層又稱為渣狀土，是由于海平面下降時導致沉積的間斷，是地層暴露在外并且遭受風化剝蝕以及淡水在其中進行的淋濾和溶解等作用而形成的。渣狀層在研究區內相對較為發育，如堯山三眼橋剖面的奧陶系頂部分布有雜色膏質、鐵質渣狀層、鋁土質 （見圖2），在河津西磑口剖面中含有鐵鋁泥質渣狀層 （見圖3）。

1.3 古喀斯特作用面

由于構造抬升作用或者因為海平面下降等原因，當地層從水體之下抬升至地表時，部分可溶性碳酸鹽巖被含有二氧化碳的地下水侵蝕、淋濾而形成古喀斯特作用面。在奧陶系馬家溝組頂部中古喀斯特作用面發育，如岐山剖面發育有巖溶角礫灰巖 （見圖4）。

圖1 馬四段中厚層豹斑灰巖與太原組泥巖界面，風化殼接觸 （河津西峪口剖面）

圖2 奧陶系頂部風化殼，含雜色膏質，鋁土質，鐵質渣狀層 （堯山三眼橋剖面）

圖3 風化殼的鐵鋁泥質沉積，覆在馬四段灰巖上（河津西磑口剖面）

圖4 馬家溝組頂部古卡斯特作用形成的巖溶角礫灰巖（歧山崛山森林公園剖面）

1.4 沖刷侵蝕面

當海平面上升同時濱岸帶后退時，由于水流作用，海水會對之前已經沉積下來的地層進行一定侵蝕，從而形成沖刷侵蝕面，其類型主要分為水進沖刷侵蝕面、河道沖刷侵蝕面和斜坡重力流沖刷侵蝕面［7－8］。在研究區富平趙老峪剖面中，可見該類層序界面廣泛發育。

2 層序劃分及其對比

根據馬家溝組典型層序界面分析，并結合前人研究成果，將鄂爾多斯盆地天環坳陷馬家溝組劃分為6個三級層序 （由OSQ1～OSQ6組成）。低位體系域在該研究區不發育；海侵體系域由OSQ1、OSQ2、OSQ3、OSQ4的海侵體系組成；高位體系域由OSQ4部分、OSQ5整個和OSQ6部分高位體系組成。各層序特征描述如下。

2.1 OSQ1層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組一段地層，其底界面為Ⅰ型界面，是一個隆升形成的平行不整合面。該層序處于海侵早期，主要形成了陸表海內部的邊緣陸棚斜坡以及局限臺地環境，主要由中薄層白云巖及泥質白云巖組成。該層序海侵體系域中，主要發育泥質白云巖、細晶白云巖和泥質灰巖。另外，該層序還包括高位體系域，主要由灰色白云巖、膏鹽、白云質灰巖等組成。

2.2 OSQ2層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組二段地層，其底界面為Ⅱ型界面，是巖性和巖相的轉換面。該層序從下向上呈現一個較為緩慢的海侵過程，其中中央古隆起出露于海平面之上，主要由白云巖和灰巖組成。該層序包含海侵體系域和高位體系域，其中海侵體系域為灰色灰巖或白云質灰巖以及灰質白云巖；高位體系域為灰色豹皮狀灰巖和灰色白云巖以及藻云巖夾薄層膏鹽。該層序的沉積環境是局限臺地沉積環境至邊緣陸棚斜坡環境。

2.3 OSQ3層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組三段地層，其底界面為Ⅱ型界面。該層序中央古隆起與OSQ2層序初始過程相似，其出露于海平面之上，因此未能接受沉積。該層序的特征是發育厚層膏鹽和鹽巖，這是在臺地內部局限臺地中形成的。海侵體系域以灰色灰巖和泥質白云巖為主，并且夾膏鹽或鹽巖及薄層泥巖。高位體系域富含有泥質白云巖、藻云巖、鹽巖和膏鹽。

2.4 OSQ4層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組四段地層，其底界面為Ⅱ型界面。該層序在最大海泛期時，中央古隆起大部分地層位于水下，與此同時慶陽地區形成了相對的上升地層，形成了水上隆起 （慶陽古隆起）。該層序主要由白云巖、豹斑灰巖和灰巖組成，同時發育海侵體系域和高位體系域。海侵體系域由灰色灰巖、白云質灰巖組成，同時局部含硅質結核；高位體系域主要由白云質灰巖、豹斑灰巖和白云巖組成。該層序的沉積環境為開闊－局限臺地環境［9］。

2.5 OSQ5層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組五段地層，其界面為Ⅱ型界面。在該層序發育過程中，慶陽古隆起始終出露于海平面之上，未能接受沉積，產生了沉積間斷。該層序主要由白云巖、膏質白云巖和膏鹽組成，同時發育海侵體系域和高位體系域。海侵體系域主要由中厚層狀白云巖和白云質灰巖夾膏鹽以及薄層泥巖組成；高位體系域發育灰色白云巖、灰質白云巖以及膏鹽。

2.6 OSQ6層序

該層序對應于天環坳陷馬家溝組六段地層，其界面為Ⅱ型界面。在該層序發育過程中，由于地層隆升及海退的影響，盆地內大部分地區露出于地表之上，形成了鄂爾多斯古隆起。該層序包括海侵體系域和高位體系域。海侵體系域為灰色灰巖及白云質灰巖，同時可見鮞粒灰巖以及含燧石團塊灰巖；高位體系域主要由灰色灰巖、泥質灰巖、藻灰巖和白云質灰巖組成。

3 結 論

1）鄂爾多斯盆地天環坳陷奧陶系馬家溝組層序地層主要存在4種層序界面，即不整合面、渣狀層、古喀斯特作用面和沖刷侵蝕面。

2）根據典型層序界面和體系域分析，將鄂爾多斯盆地天環坳陷奧陶系馬家溝組劃分為6個三級層序：OSQ1層序處于海侵早期，主要形成了陸表海內部的邊緣陸棚斜坡以及局限臺地環境；OSQ2層序處于局限臺地沉積環境至邊緣陸棚斜坡環境；OSQ3層序在臺地內部局限臺地形成；OSQ4層序處于開闊－局限臺地環境；OSQ5層序主要由白云巖、膏質白云巖和膏鹽組成；在OSQ6層序發育過程中，由于地層隆升以及海退的影響，盆地內大部分地區露出于地表之上，形成了鄂爾多斯古隆起。

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