鄂爾多斯盆地東北部馬五1+2亞段巖石類型及沉積環境

劉新社 熊 鷹 文彩霞 李 凌 王飛燕何 為 楊清宇 肖 笛 譚秀成

(1.中國石油長慶油田公司勘探開發研究院 西安 710021；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 西南石油大學 成都 610500；3.中國石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室沉積—成藏研究室 西南石油大學 成都 610500；4.中國石油長慶油田公司勘探部 西安 710021)

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鄂爾多斯盆地東北部馬五1+2亞段巖石類型及沉積環境

劉新社1熊 鷹2，3文彩霞1李 凌2,3王飛燕1何 為4楊清宇4肖 笛3譚秀成2,3

(1.中國石油長慶油田公司勘探開發研究院 西安 710021；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 西南石油大學 成都 610500；3.中國石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室沉積—成藏研究室 西南石油大學 成都 610500；4.中國石油長慶油田公司勘探部 西安 710021)

受多期巖溶疊合改造影響，鄂爾多斯盆地東北部奧陶系馬五1+2亞段的原巖組構遭受破壞，制約了對原始沉積環境及沉積相的恢復研究?；趲r芯、薄片及陰極發光研究，通過原巖組構恢復，在區內識別出5種主要的原始碳酸鹽巖類型及7種成巖作用產物巖石類型，并總結出5種巖石類型組合，分別形成于局限—蒸發臺地內的顆粒灘、灘間海、丘灘復合體、臺坪和局限瀉湖沉積環境?？v向上可構成局限瀉湖—顆粒灘—臺坪、局限瀉湖—丘灘復合體—臺坪等4種典型的向上變淺沉積序列。結果表明，顆粒巖類與含膏?？啄?粉)晶云巖類是盆地東北部馬五1+2亞段最主要的原始巖類，并發育有一定規模的藻黏結巖和泥晶云巖，其中含膏?？啄?粉)晶云巖與丘、灘向上變淺序列密切相關。這些認識將為深化區內古環境和儲集巖類研究提供依據。

巖石類型 沉積環境 顆粒灘 馬五1+2鄂爾多斯盆地東北部

0 引言

鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽巖賦存有相當豐富的油氣資源，已有眾多學者對其進行了深入的研究[1-5]，普遍認為馬家溝組巖石類型多樣，包括泥粉晶云巖、含膏云巖、殘余結構細—粗晶云巖以及巖溶建造巖等[2,6]，儲集巖類則以含硬石膏結核或柱狀晶的泥粉晶白云巖以及晶粒云巖為主[7-8]。但由于馬家溝期后長達1.3億多年的風化剝蝕[9]，馬五1+2地層遭受了強烈的多期巖溶疊加改造和重結晶影響，各類巖性的宏微觀特征均遭到不同程度的破壞，其原巖組構難以識別。因而，現有的研究多存在巖石類型分類粗略，原巖和儲集巖類型認識不清，且未對各類巖石沉積環境做細致分析等問題。鑒于此，本文基于區內32口系統取芯井觀察、120塊薄片鑒定和50件陰極發光分析，對奧陶系馬家溝組五段馬五1+2亞段原始巖石類型、成巖作用特征及其產物類型開展研究，進而開展原巖恢復并探討其沉積環境。

1 區域地質背景

鄂爾多斯盆地位于華北臺地西部，為一矩形構造盆地，面積約2.5×105km2。馬家溝期，盆地內部表現為隆坳相間格局，其北部為伊盟隆起；西南部發育因賀蘭裂谷沉降擴張而導致西緣裂谷肩部翹升所形成的正向構造，即中央古隆起；在其東側則為與之伴生的陜北坳陷[9](圖1)。馬家溝組沉積之后，中奧陶世末加里東運動使華北臺地抬升為陸，盆地內中奧陶統馬家溝組上部經受了長達1.3億多年的風化剝蝕，形成了一套與風化殼相關的儲集體。

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組五段沉積于局限—蒸發的陸表海碳酸鹽臺地環境，沉積水體鹽度偏高，其中馬五1+2亞段主要為含膏云坪和膏鹽湖微相[4]，以發育含硬石膏和鹽巖結核或含硬石膏柱狀晶和結核的殘余結構細粉晶白云巖為主[7]。研究區馬五1+2亞段地處盆地東北部(圖1)，其水體循環相對更好、能量更強，多處于浪基面—平均低潮線之間，以顆粒灘大量發育為特征，局部微地貌高地則主要發育臺坪。受馬家溝期后風化殼巖溶的改造，區內巖石類型多樣，成因復雜，主要包括含膏模孔泥粉晶云巖、顆粒云巖、藻黏結云巖以及大量巖溶建造巖等。

圖1 鄂爾多斯盆地構造區劃及研究區位置圖Fig.1 Tectonic division and location of the study area in Ordos Basin

2 原始巖類及特征

研究區碳酸鹽巖類型劃分主要以顆粒和基質的類型、特征與百分比，生物化石組成，以及在沉積作用過程中所反映出的沉積結構和構造劃分標志為依據，并以Dunham(1962)和馮增昭(1982)的結構分類[10-11]為基礎，將區內馬五1+2亞段劃分為以下5種主要的原始巖石類型。

2.1 亮晶顆粒云巖

(1) 亮晶砂屑云巖。宏觀上呈淺灰色至褐灰色塊狀，鏡下可見明顯的砂屑結構且未被破壞，顆粒支撐，砂屑含量55%～80%，粒徑0.2～0.4 mm，分選磨圓較好，多為次圓狀—圓狀。砂屑多呈點接觸—漂浮狀，其間為亮晶白云石充填，約占20%～40%，粒內溶孔發育(圖2a)。

(2) 亮晶鮞粒云巖。宏觀特征與亮晶砂屑云巖相似，鏡下鮞粒含量50%～70%，粒徑0.25～0.5 mm，多為圓鮞或橢球鮞。鮞粒保存完好度較差，鮞粒內部圈層結構或放射結構多被破壞或不能識別，被泥晶或亮晶白云石充填(圖2b)，僅少量鮞粒可見模糊的內部圈層結構，鮞核為砂(粉)屑物質或白云石晶體。鮞粒間多為細粉晶白云石充填，約占30%～40%。整體上表現為鮞粒向上變粗的正粒序構造，至下而上由含鮞粒泥粉晶云巖過渡為亮晶鮞粒云巖。

大量砂屑和鮞粒的出現均為高能環境的標志，而砂屑和鮞粒具較好的分選性和磨圓程度表明其頻繁受到波浪的擾動，該巖類由準同生期顆?；規r的回流滲透云化作用形成，其原始顆粒結構很少或未受到破壞，而顆粒內多發生溶蝕作用，為準同生期不穩定礦物的組構選擇性溶蝕孔隙。推測其形成于正常浪基面之上的顆粒灘環境。

2.2 藻黏結云巖

(1) 凝塊云巖。由藍藻菌cyanobacteria及其分泌物黏結海水中的沉積物所構成，藍藻菌群落在生長過程中相互連接、融合并黏結泥晶物質形成凝塊結構，這些凝塊可進一步黏合而呈現出深褐色—黑色網狀或團簇狀形態特征，個體較大(圖2c)，凝塊間多為黏結微生物分解之后形成的空腔，被多期膠結物充填，第一期為櫛殼狀泥晶白云石，后期為細—粗晶白云石或方解石膠結物，常見不規則狀溶蝕殘余孔洞。

(2) 藻黏結砂(粉)屑云巖。由藍藻菌黏結、纏繞砂(粉)屑生長而成，具典型的砂(粉)屑結構，顆粒支撐。砂屑顆粒主要呈褐色球狀或橢球狀，含量一般大于60%，粒徑0.15～0.4 mm，分選較差，磨圓較好，砂屑內部偶見形態模糊的藍藻菌生長痕跡。砂屑間填隙物主要為泥粉晶白云石或亮晶自形白云石，溶孔發育(圖2d)；粉屑顆粒在鏡下多呈黑色卵形或橢球形，粒徑0.05～0.1 mm，分選、磨圓較好，有機質含量高，粒間主要為粉—細晶白云石膠結物。

該巖類與灰泥丘的發育密切相關，多位于丘核部位，但發育規模和頻率較小。在垂向上常與“花斑狀”顆粒云巖共同產出，構成丘灘復合體。顆粒結構表明其整體沉積環境能量較高。同時，藻黏結巖類型的不同也反映出水動力條件的微變化。當水體能量稍弱時，藍藻菌及其黏液分泌物黏結、捕獲水體中的灰泥等物質形成凝塊巖，其黏結結構更明顯；當能量稍強時，黏結物以粒徑大小不一的砂屑和粉屑為主，構成藻黏結砂(粉)屑云巖，其顆粒結構更明顯。故認為其形成于正常浪基面附近及之上的較高能丘灘環境中。

2.3 疊層石云巖

疊層石由微生物群落相互黏結增長，并經有機誘導礦化作用而形成[12-14]。研究區疊層石紋層形態類型較多，可分為近水平狀、微波狀和半球狀(圖2e)。宏觀上表現為富菌藻層和貧菌藻層反復交替的特征，暗層由富菌藻泥晶白云石構成，有機質含量高，厚度1～4 mm，邊緣凹凸不平；亮層以褐灰色泥粉晶白云石為主，厚度3～5 mm。紋層結構通常呈高低起伏或斷續分布特征，表明微生物席表面存在不規則的微地貌[15]。

此巖類在區內發育規模不大，但卻具有重要的環境指示意義。已有的研究表明，疊層石在不同水深條件下均可生長，但主要發育于潮間帶及淺潮下帶[16]。水平狀和微波狀藻紋層結構反映其形成時的水動力較弱，是潮間帶上部的標志性產物。而半球狀藻疊層石則反映了水動力相對較強的潮間帶下部環境。故認為該其形成于平均高潮線和平均低潮線之間的藻坪環境。

2.4 含膏、鹽?？啄?粉)晶云巖

該巖石類型以硬石膏結核和石膏假晶大量發育為特征，在研究區發育較普遍，局部見少量石鹽結核。根據膏模孔的充填情況可細分為以下兩類：

(1) 半充填膏、鹽?？啄?粉)晶云巖。宏觀上呈灰褐色、土黃色塊狀特征，膏?？状罅堪l育且孔洞清晰可見(圖2f)。白云石含量平均93%，方解石5%，泥質2%，膏模孔普遍發育，多呈不規則橢圓形，孔徑平均0.4～1.5 mm，多被滲流粉砂、細—粉晶方解石半充填，面孔率介于5%～8%(圖2g)。有時亦見少量針柱狀石膏假晶晶模孔和方形石鹽晶模孔，均呈零散狀分布，前者大小在0.02 mm×0.4 mm左右，面孔率約3%，后者孔徑0.08～0.2 mm，面孔率約4%。

(2) 全充填膏、鹽?？啄?粉)晶云巖。宏觀上呈灰褐色、土黃色塊狀特征，白云石含量平均90%，方解石8%，泥質2%，膏質團塊和石膏假晶普遍發育，偶見石鹽假晶。膏?？卓讖浇橛?.4～1.5 mm，為滲流粉砂、粗—巨晶方解石全充填，可構成下部滲流粉砂及粉晶方解石，上部粗晶方解石的示頂底構造(圖2h)。石膏假晶多呈板條狀或針柱狀，大小在0.02 mm×0.4 mm左右，呈零散狀分布，由于去石膏化作用，現為方解石晶體。

宏觀及微觀特征均表明該巖類沉積環境能量較弱。泥晶反映低能、靜水環境，而大量發育的硬石膏結核和石膏假晶指示其為經常暴露的淺水咸化環境，并且海水循環受到限制，為強烈蒸發條件的產物。推測其形成于水體鹽度偏高且經常暴露的淺水低能膏云坪環境。

2.5 泥(粉)晶云巖

宏觀上多呈淺灰—深灰色、土黃色塊狀特征，巖性致密，具水平層理或不顯層理。礦物組分以白云石為主，白云石含量平均88%、泥質8%、方解石4%，孔隙不發育。局部可見暗色泥質條紋，由泥粉晶白云石、泥質集中而體現出來，多呈水平狀(圖2i)。該巖類多發育有小型不規則狀溶縫，為泥質、泥粉晶白云石及充填。偶見垂直生物潛穴，泥粉晶白云石充填。

泥粉晶結構表明沉積環境能量較低。該巖類由準同生白云巖化作用形成，多表現為具暗色泥質紋層的深灰—灰褐色特征，缺少暴露標志，生物潛穴也反映較低的沉積速率，古生物具有充分的時間對沉積物進行改造，推測其形成于靜水低能的局限瀉湖或灘間海環境。

3 成巖產物類型及原巖恢復

由于馬家溝期后長時間的暴露，馬五1+2亞段經歷了漫長的成巖改造，其原始沉積結構多遭到不同程度破壞，現今所表現的結構特征主要反映成巖作用性質，因而不能完全按照沉積微相的劃分原則對其進行巖石類型的劃分。本文通過對成巖過程的研究，并通過陰極發光等手段試圖對其原始巖相及原始沉積環境進行恢復。此外，由于成巖環境對沉積環境有一定的繼承性，以及成巖作用類型對沉積物類型具明顯的選擇性，對成巖作用產物特征的研究也將有助于對原始沉積環境的認識與恢復[17]。

3.1 “花斑狀”顆粒云巖

在巖芯上以可明顯識別的不規則花斑狀構造為主要特征，由巖溶作用影響而致[18]，“花斑”表現為深色斑塊和淺色斑塊的斑雜共存。其中深色斑塊溶蝕作用較強，主要由離散的砂屑云巖顆粒與碳酸鹽砂構成，并混有云泥質；淺色斑塊受巖溶作用影響較小，由砂屑云巖原巖構成(圖3a)。鏡下具明顯的砂屑結構，其特征與亮晶砂屑云巖類似，砂屑間多為泥粉晶白云石充填，花斑溶孔發育，泥質和白云石晶體半充填。該巖石類型在區內廣泛發育，常與亮晶砂屑云巖及藻黏結云巖關系緊密并共同產出。

該巖類形成于正常浪基面之上的較高能原始沉積環境，之后遭受弱巖溶作用改造而成。在早成巖期，巖溶水沿弱固結巖石的顆粒間空隙流動改造顆粒原巖，并在改造處充填暗色離散砂屑、云泥質，表現為原巖部分與小型不規則狀巖溶改造充填部分顏色不一致，呈現出花斑狀，與四川盆地磨溪—高石梯地區龍王廟組“花斑狀”顆粒巖[18]和中二疊統棲霞組和茅口組的豹斑狀巖溶系統[19]相似；國外的早成巖期巖溶研究中稱其為海綿狀巖溶系統[20]。

3.2 泥晶化顆粒云巖

宏觀上，這類巖石斷口粗糙(圖3b)，但在鏡下多表現為暗色泥晶結構(圖3c)，呈現出宏微觀特征的矛盾性。通過這類巖石的陰極發光分析發現，巖石整體發光較昏暗，也見約10 μm厚發暗紅光的泥晶化白云石環繞直徑約150～200 μm的泥晶白云石的現象(圖3d)。據此，可以判斷發昏暗光的可能為泥晶結構的顆粒，而環邊狀的發暗紅光的泥晶化白云石為環邊膠結物(圖3d)，因而其原巖應為泥晶化的顆粒云巖。表明利用陰極發光恢復的顆粒結構正好可以解釋宏微觀組構特征的矛盾，也是解決強烈巖溶改造地區碳酸鹽巖原巖組構恢復的有效手段。

顆粒結構反映了較強的原始水動力能量，而顆粒的泥晶化過程則反映了大氣淡水的淋溶改造作用，據此推斷該巖類由準同生期顆粒灰巖的白云巖化，之后又受到大氣淡水淋溶改造而成。泥晶化過程主要表現為砂屑云巖顆粒及膠結物在大氣淡水淋溶下逐漸被溶蝕、離解，并充填淋溶滲濾帶入的碳酸鹽砂、泥，從而顯示出泥晶、微亮晶特征，顆粒邊界在薄片中變得模糊，陰極發光下可恢復顆粒的輪廓，顆粒間發光明亮的云泥或白云石膠結物則可能為受淡水淋濾后，錳元素比鐵元素的相對含量增加造成的結果。該成巖作用過程實質為一種微組構成巖變化，類似的成巖變化在西班牙瓦納拉丹尼階灰巖的古巖溶改造[20]、美國新墨西哥州密西西比系早成巖期巖石溶蝕[21]及四川盆地南部茅口組顆粒巖的溶蝕過程中[19,22]也可見到。

3.3 殘余砂屑粉—細晶云巖

具殘余顆粒結構的晶粒云巖，巖芯上表現為淺灰—深灰色結晶白云巖特征，具向上變粗逆粒序結構。普通顯微鏡下晶粒結構明顯，自形程度較高，呈緊密鑲嵌狀接觸(圖3e)，晶間孔和小型微裂縫發育，為滲流粉砂和自形白云巖半充填。陰極發光下可識別清晰的砂屑原始輪廓，砂屑發暗紅光，呈次棱—此圓狀，含量50%～65%；其間被粒狀粉—細晶白云石充填，發紅光—亮紅光，含量40%～45%(圖3f)。

原巖為與顆粒灘相關的砂屑灰巖，但其顆粒結構在后期強烈而徹底的白云石化和重結晶作用影響下變得模糊而顯示出晶粒結構，在宏觀上難與結晶白云巖相區別，陰極發光下具清晰的顆粒結構。該類巖石與四川盆地華鎣山李子埡剖面細晶云巖類似[23]，后者于野外發現大型交錯層理，也間接證實其形成于高能環境，而并非由安靜低能環境下形成的泥晶、泥粉晶晶粒重結晶而成。

3.4 砂糖狀中—粗晶云巖

次生晶粒結構，中—粗晶白云石多表現為砂糖狀，并發育大量晶間孔，面孔率3%～5%(圖3g)。陰極發光下可識別清晰的砂礫屑原始輪廓，砂屑發暗紅光，呈次棱—次圓狀，含量55%～70%，次生白云石膠結物發紅光—亮紅光，含量35%～45%(圖3h)。

3.5 角礫化含膏?？啄喾劬г茙r

角礫結構，角礫呈次棱狀至次圓狀，分選性通常較差，粒徑約2～20 mm，呈雜亂排布。角礫成分主要為含膏?？啄喾劬г茙r，膏?？妆粷B流粉砂及方解石全—半充填。角礫間為離散的碳酸鹽砂及云泥充填，網狀溶縫發育，并切割母巖。

該巖石類型主要受巖溶作用影響而成，其原巖為含膏?？啄喾劬г茙r，反映水體鹽度偏高的低能膏云坪沉積環境。而后，原巖在早成巖期大氣淡水巖溶作用影響下發生部分垮塌或產生網狀溶縫切割母巖，形成角礫結構。此外，部分膏模孔間發育大量半充填碎裂縫(圖3i)，可能為石膏溶解體積增大對基巖施壓而致[7]，因為海洋環境中沉積出的硬石膏(CaSO4)在溶解過程中必須先轉換為石膏(CaSO4·2H2O)，其體積增大30%，對基巖施壓，隨著石膏的溶解，壓力不斷釋放，使得膏模孔間的基巖發生破碎，形成大量碎裂縫，使母巖角礫化。

3.6 溶洞充填砂質角礫云巖

角礫結構，由多成分云巖角礫和粗粒(砂級)雜基構成(圖3j)，發育廣泛，厚度一般從幾十厘米到幾米。結構組份以角礫云巖為主，約占60%～80%，同時可含有不同比例的砂屑顆粒，含量5%～20%。巖芯表面可見典型的溶塌構造，角礫成分復雜，與母巖相佐，包括亮晶砂屑云巖、亮晶鮞粒云巖、泥粉晶云巖等(圖3k)。角礫多呈次棱狀至次圓狀，分選較差，粒徑0.5～50 mm，分布雜亂。角礫間多為離散的碳酸鹽砂、泥粉晶白云石充填，發育少量高角度不規則狀小型溶縫，被方解石或黑色泥質充填。

該巖類為早成巖期大氣淡水巖溶影響的產物，角礫成分以各類型顆粒巖為主，推測其母巖形成于正常浪基面之上的高能顆粒灘環境。在早成巖過程中，海平面下降使地層暴露，大氣淡水下滲并隨著孔隙層發生流動和溶蝕，早期弱固結含孔隙顆粒灘被大氣淡水不同程度離解，溶蝕程度較弱時，形成類似于“花斑”顆粒云巖的小型巖溶花斑；溶蝕程度強烈時形成相控的似層狀溶洞，顆粒灘強烈垮塌并伴隨上部地層部分垮塌，各類型垮塌角礫、離散的碳酸鹽砂及泥粉晶白云石雜亂堆積，構成角礫結構[26]。

3.7 溶洞充填泥質角礫云巖

角礫結構，由多成分云巖礫屑和泥質雜基構成(圖3l)，在區內廣泛發育。角礫成分復雜，大小懸殊，主要包括各類型顆粒云巖、泥粉晶云巖垮塌角礫以及早期溶洞充填物破碎角礫。角礫呈次棱狀至次圓狀，分選較差，粒徑2～50 mm，分布雜亂。角礫間雜基以陸源泥質和碳酸鹽泥為主，占巖石體積的15%～40%，并伴隨少量陸源石英、碳酸鹽砂、泥粉晶白云石、方解石碎屑及黃鐵礦混合充填，且表現出明顯的充填和流動特征。溶洞內可見大量泥質充填溶溝及溶縫并切割早期溶洞充填物(圖3l)，溶縫及溶洞充填段與未溶蝕基巖段界限明顯清晰。

該巖類為中晚成巖期大氣淡水巖溶影響的產物。在早成巖期溶洞充填角礫巖的基礎上，處于中深埋藏階段的馬家溝組地層整體抬升暴露遭受大氣淡水淋溶改造，產生大量溶溝及溶縫不斷切割、疊加改造早期溶洞充填段，并帶入大量陸源泥質、砂質、碳酸鹽泥、碳酸鹽砂、泥粉晶白云石等混合物質。 整體看來，該巖類表現為中晚期巖溶疊加改造部分早期溶洞充填巖，具有多成分角礫、陸源泥質、砂質、碳酸鹽砂、碳酸鹽泥及方解石、黃鐵礦雜亂充填的特征。

如前所述，似層狀巖溶系統中充填的的角礫巖多為先期孔滲層受早成巖期巖溶改造的產物[26]，其原巖應為滲濾性能良好的高能顆粒巖。結合巖溶系統中角礫的原巖多為顆粒巖特征，本次研究把這類巖石的原始發育層位的原巖認定為顆粒巖。通過選取區內米35井、榆102井、榆70井等5口較為典型的系統取芯井進行巖石類型發育厚度統計(表1)。發現由亮晶顆粒巖、“花斑”顆粒巖、殘余結構晶粒云巖及溶洞充填巖等組成的顆粒原巖類在研究區大量發育，占統計總厚度的69%，其中以溶洞充填巖類占主要優勢，其次為“花斑狀”砂屑云巖；而反映高鹽度淺水低能環境的含膏模孔泥(粉)晶云巖類也有較為廣泛的發育，約占總厚度的18%；此外，區內還發育有一定規模的泥晶巖類和藻黏結巖，共同構成了盆地東北部馬五1+2亞段的多樣性巖類特征。

圖3 鄂爾多斯盆地東北部馬五1+2亞段成巖作用產物類型a.花斑砂屑云巖，米37井，2 837.42 m，馬；b.泥晶化砂屑云巖，巖石斷面粗糙，表現為顆粒巖特征，榆89井，2 677.31 m，馬；c.泥晶化砂屑云巖，砂屑輪廓模糊，榆57井，2 687.4 m，馬，(-)；d.c的陰極發光，整體發光昏暗，砂屑輪廓清晰，發暗紅—不發光，粒間粉晶白云石膠結物發紅光，榆57井，2 687.4 m，馬；e.殘余砂屑粉晶云巖，神42，2 197.5 m，馬，(-)；f. e的陰極發光，砂屑及粉屑顆粒發暗紅光，粒間粉晶白云石膠結物發紅光，神42，2 197.5 m，馬；g.砂糖狀中—粗晶白云巖，晶間溶孔發育，榆140井，3 115.5 m，馬，(-)；h. g的陰極發光，砂、礫屑顆粒發暗紅光，中—粗晶白云石膠結物發亮紅光，榆140井，3 115.5 m，馬；i.角礫化含膏?？啄喾劬г茙r，膏模孔間見大量半充填的碎裂縫切割母巖，并使母巖角礫化，米39井，2 558.64 m ，馬，(-)；j.溶洞充填砂質角礫云巖，溶塌角礫間碳酸鹽砂充填，米35井，2 597.24 m，馬；k.溶洞充填砂質角礫云巖，角礫成分為亮晶鮞粒云巖和泥粉晶云巖，角礫間碳酸鹽巖砂和泥粉晶白云石充填，米35井，2 576.82 m，馬；l.溶洞充填泥質角礫云巖，晚期灰綠色泥質溶溝切割早期溶洞充填段，神36井，2 254.70 m，馬。Fig.3 Rock products of diagenesis of Ma51+2 member of Ordovician in the northeastern Ordos Basin

4 巖石類型組合及沉積環境分析

如前所述，各巖石類型中不同的顆粒類型、基質成分、生物化石以及沉積結構與構造能夠反映不同的沉積環境[27-28]，但同一巖石類型可以歸屬不同的沉積相帶，可能由于其具有相似的沉積過程但卻代表不同的沉積環境，故僅僅用巖石類型來表征沉積環境還遠遠不夠。為進一步確定沉積環境，本文通過巖石類型組合，并遵循沃爾索相律理論和傳統的垂向沉積序列特征分析，利用巖石類型組合來解釋特定的沉積環境(圖4)。依據已識別的巖石類型及其特征，結合實際的野外剖面露頭特征，并參考鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組沉積環境模式[9]，將研究區劃分為以下5種沉積環境，即顆粒灘、灘間海、丘灘復合體、臺坪和局限瀉湖。

4.1 顆粒灘

4.1.1 巖類組合

主要包括亮晶顆粒云巖、“花斑狀”顆粒云巖、殘余砂屑晶粒云巖及少量泥晶化砂屑云巖，以具明顯的顆粒結構或殘余顆粒結構為特征，逆粒序結構。顆粒類型以砂屑為主，次為鮞粒，砂屑整體上具有較好的磨圓度和分選性，普通顯微鏡或陰極發光下可清晰識別；鮞粒整體保存完好度較差，多發生破碎或難以識別。該巖類組合在研究區發育頻率較高，但規模較小，多小于2 m，自下而上可構成“花斑狀”砂屑云巖—亮晶鮞粒云巖組合(圖5a)，整體表征一種向上粒度變粗的變化趨勢。此外，在風化殼巖溶形成的溶洞充填段內發現大量砂屑云巖角礫和鮞粒云巖角礫也代表了早期發育后期被破壞的顆粒巖。

4.1.2 沉積環境特征

該巖類組合可解釋為臺地內部浪基面之上的高能砂屑灘和鮞粒灘環境。顆粒原巖與淺水高能環境相關，都具有由高能顆粒類型組成和亮晶膠結結構的特征，反映該時期沉積水體能量較強，頻繁受到波浪作用。而后，在白云化、重結晶及多期巖溶疊加改造影響下形成“花斑狀”顆粒云巖、泥晶化顆粒云巖、殘余砂屑晶粒云巖、以及大量巖溶改造巖。該組合與相鄰巖石組合關系密切，垂向上自下而上構成局限瀉湖—顆粒灘—臺坪的向上變淺沉積序列，該組合處于變淺旋回中部(圖5a，c，d)。

4.2 灘間海

4.2.1 巖類組合

僅由深灰色泥(粉)晶云巖組成，巖石類型單一。發育水平層理或不顯層理，在區內發育頻率較低且規模較小，缺少暴露標志，與顆粒巖往往頻繁互層或夾于顆粒巖之間。

4.2.2 沉積環境特征

該組合可解釋為處于浪基面之下，夾于顆粒灘之間的深水低地環境，水體能量較低。與顆粒灘相組合在縱向上往往成頻繁互層。構成下部灘間海、上部顆粒灘的向上變淺沉積序列，該巖類組合處于變淺旋回底部(圖5d)。

4.3 丘灘復合體

4.3.1 巖類組合

由藻黏結云巖和顆粒云巖組成。前者包括凝塊云巖和藻黏結砂(粉)屑云巖，與藍藻菌生命活動相關，并構成灰泥丘的主體丘核。而發育于灰泥丘丘核下部的以“花斑狀”砂屑云巖為代表的顆粒灘常作為丘體發育的基礎，也構成灰泥丘的丘基微相，其微生物較缺乏。該組合在區內發育頻率較低，規模較小，單旋回厚度小于1 m，自下而上由“花斑”砂屑云巖、凝塊云巖和藻黏結砂(粉)屑云巖構成(圖5b)。

4.3.2 沉積環境特征

該巖類組合可解釋為臺地內部平均低潮線與浪基面之間由藍藻菌黏結形成的具有正地貌特征的沉積體?；夷嗲鸬纳L環境變化較大，在臺地內部[29]、臺地邊緣[30]及陸坡環境[31]均有發現。而本區內發現的以藍藻菌建造為主的丘體則為臺地內部潮下較高能環境的產物，其黏結顆粒多具較好的分選性與磨圓程度，且常與高能顆粒灘相伴生等特征均指向一種水體能量較強的沉積環境。

圖4 鄂爾多斯盆地東北部米35井馬五1+2亞段巖性特征、巖類組合及沉積環境演變圖Fig.4 Rock properties, type combination and the evolution of sedimentary environment of Ma51+2 member of Ordovician in the northeastern Ordos Basin

4.4 臺坪

4.4.1 巖類組合

包括含膏模孔泥(粉)晶云巖和疊層石，以膏質團塊和石膏假晶大量發育為主要特征，經后期溶蝕形成大量膏?？缀途？祝阈欠植加惺}假晶。巖石宏觀上多表現為淺灰色或土黃色特征，發育水平層理或不顯層理，部分夾有泥質紋層，疊層石、示頂底構造發育。此外，在早成巖期大氣淡水巖溶作用影響下膏質泥(粉)晶云巖可發生部分垮塌或產生網狀溶縫切割母巖，形成角礫化含膏?？啄喾劬г茙r。

4.4.2 沉積環境特征

該巖類組合可解釋為臺地內部平均低潮線之上的潮間—潮上帶低能臺坪環境，淺灰、土黃色的宏觀特征指向暴露氧化環境，而大量發育的膏質團塊和石膏假晶指示經常暴露的淺水咸化環境，其海水循環受到限制，為強烈蒸發條件的產物。疊層石則為潮間帶的標志性產物，具多種形態類型，如近水平狀、微波狀和半球狀，分別反映了水動力相對較弱的潮間帶上部和水動力相對較強的潮間帶下部環境。該組合多與相鄰巖類組合自下而上構成局限瀉湖—顆粒灘—臺坪的向上變淺垂向序列，該組合處于變淺旋回頂部(圖5c，d)。

4.5 局限瀉湖

4.5.1 巖類組合

主要由泥(粉)晶云巖構成，多呈灰色—深灰色，巖性致密，發育水平層理或不顯層理，多夾有泥質紋層，偶見垂直生物潛穴。該巖類組合在研究區內發育頻率較低，規模較小，多位于顆粒巖微相之下。

4.5.2 沉積環境特征

該巖類組合可解釋為處于臺地內部浪基面之下的低能瀉湖環境，其水體循環受到限制，鹽度不正常，以低能靜水沉積為主。宏觀及微觀特征均反映一種相對低能的沉積環境，而由于暴露標志(蒸發巖、鳥眼構造等)的缺乏，可以將該環境區別于臺坪環境。而生物潛穴的出現則反映較低的沉積速率，古生物具有充分的時間對沉積物進行改造。該組合多與相鄰巖類組合自下而上構成局限瀉湖—顆粒灘—臺坪的向上變淺垂向序列，該組合處于變淺旋回底部(圖5a，c，d)。

5 結語

受風化殼巖溶影響，鄂爾多斯盆地東北部馬五1+2亞段碳酸鹽巖類型眾多、成因復雜且原巖組構多遭受破壞。通過巖芯、薄片觀察，并結合陰極發光分析，在研究區識別出5種原始碳酸鹽巖類型及7種成巖作用產物巖石類型。統計發現，顆粒巖類和含膏模孔泥(粉)晶云巖類是研究區主要的原巖類型，并發育有一定規模的泥晶云巖和藻黏結巖。

根據各巖石類型的宏微觀特征以及它們在縱橫向上的組合與分布特點，利用巖石類型組合來解釋沉積環境，研究區整體表現為局限—蒸發臺地，可細分為5種沉積環境，即顆粒灘、灘間海、丘灘復合體、臺坪和局限瀉湖，并構成了局限瀉湖—顆粒灘—臺坪、局限瀉湖—丘灘復合體—臺坪、局限瀉湖—顆粒灘—臺坪—顆粒灘—臺坪、局限瀉湖—顆粒灘—灘間?！w粒灘—臺坪4種典型的向上變淺沉積序列。鄂爾多斯盆地東北部馬五1+2亞段碳酸鹽巖類型的恢復研究深化了對區內古環境的認識，也為盆地內馬五1+2亞段儲集巖類的研究提供了新的依據。

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Rock Types and Sedimentary Environment of the Ma51+2Carbonates in Northeastern Ordos Basin

LIU XinShe1XIONG Ying2,3WEN CaiXia1LI Ling2,3WANG FeiYan1HE Wei4YANG QingYu4XIAO Di3TAN XiuCheng2,3

(1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710021, China;2. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;3. PetroChina Deposition and Accumulation Department of Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, Southwest Petroleum University,Chengdu 610500, China;4. The Exploration Department of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an 710021, China )

Affected by multi-period karst cumulated influence, the original rock fabric of Ma51+2member of Ordovician in the northeastern Ordos basin have suffered a great destruction which restricted the reconstructing study of original palaeoenvironment and sedimentary facies. Based on core, thin section, cathode luminescence and the recovery of the protolith, five original rock types and seven rock products of diagenesis are recognized, and it can be divided into five rock type combinations, which represents about five sedimentary environment in restricted and evaporate platform of study area in the following: grain beach, beach interaction sea, mound-shoal complex, platform inner flat and restricted lagoon. Those rock type combinations constitutes four typical sedimentary sequences in vertical which reflects a drop in sea level, including restricted lagoon- platform inner shoals- platform inner flat and restricted lagoon- mound-shoal complex- platform inner flat. The results show that the grainstones and gypsum mould pore contained mud(bread flour)-crystal dolomitite form the two major kinds of original rock types in Ma51+2member of Ordovician in northestern Ordos basin, a certain scale of algal binding rock and mud(bread flour)-crystal dolomitite are also found. Besides, the gypsum mould pore contained mud(bread flour)-crystal dolomitite shows a close relationship with the upward shoaling succession of mounds and shoals. These new recognition can provide the basis for in-depth study of palaeoenvironment and reservoir rocks in the study area.

rock types; sedimentary environment; grain beach; Ma51+2; northeastern Ordos Basin

1000-0550(2016)05-0912-12

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.05.010

2016-04-22； 收修改稿日期： 2016-06-08

國家科技重大專項(2016ZX05004006-001-002)[Foundation: National Science and Technology Major Project, No. 2016ZX05004006-001-002]

劉新社 男 1970年出生 高級工程師 石油天然氣地質綜合研究 E-mail: lxs_cq@petrochina.com.cn

P618.13

A