鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)沉積相分析

摘 要：本文以沉積學理論為指導，將鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)的毛莊組、徐莊組和張夏組作為研究對象，通過對前期文獻、野外露頭剖面、鉆井資料及鏡下薄片等的詳細分析和觀察，得出鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)沉積相平面展布規(guī)律及沉積演化過程，為鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)的進一步油氣勘探開奠定基礎。

關(guān)鍵詞：油氣勘探;沉積相;垂向序列;碳酸鹽巖

鄂爾多斯盆地中生代盆地油氣資源豐富，勘探開發(fā)潛力巨大。然而目前對鄂爾多斯西緣的沉積體系觀點眾多，主要包括等深流、重力流、內(nèi)波、內(nèi)潮汐多種沉積體，令人莫衷一是。這顯然不利于對巖石類型發(fā)育、分布及其沉積環(huán)境和碳酸鹽沉積模式進行準確分析，同時，也在一定程度上限制了儲集巖的研究，不利于有利勘探帶的分析[1]。鑒于此，本文通過4條野外露頭剖面的精細觀察描述，通過對鄂爾多斯盆地西緣地區(qū)中寒武統(tǒng)毛莊組、徐莊組和張夏組厚度、巖性、沉積構(gòu)造、沉積相類型劃分及沉積微相識別、沉積相平面展布確定、沉積演化分析等沉積特征的分析，為下一步勘探開發(fā)奠定了重要意義。

1 沉積相標志

沉積構(gòu)造是指沉積巖各個組成部分之間的空間分布和排列方式。它是沉積物沉積時或沉積之后，由于物理作用、化學作用及生物作用形成的，有助于分析沉積環(huán)境，是沉積作用與過程、古環(huán)境以及礦床發(fā)育的重要標志。鄂爾多斯盆地西緣地區(qū)中寒武統(tǒng)主要為海相沉積，海相沉積中層理、化石類型多樣。沉積構(gòu)造的一些組合可以反映出海相甚至是海相某一部分的特征，譬如交錯層理在臺地邊緣帶較發(fā)育，而滑動、流動構(gòu)造在斜坡處更為常見。在研究區(qū)內(nèi)沉積構(gòu)造比較發(fā)育，不同沉積構(gòu)造反映不同沉積特征，從而對沉積亞相、微相的劃分很有幫助。

1.1 層理特征

1.1.1 水平層理

又稱水平紋層，表現(xiàn)為紋層呈直線狀并且互相平行，同時平行于層面，該層理常在較為穩(wěn)定的水動力情況下，細粒沉積物經(jīng)垂向加積作用形成。發(fā)育于研究區(qū)內(nèi)的泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r、準同生白云巖及泥巖中，常見于低能穩(wěn)定態(tài)的環(huán)境。

1.1.2 波狀層理

常在如前海、淺湖或河漫灘等水體較淺的環(huán)境中形成，紋層呈波紋狀，對稱或不對稱，總體方向平行于層面。發(fā)育于研究區(qū)內(nèi)富含化石的石灰?guī)r與泥灰?guī)r互層中，碎屑巖中亦常見，但研究區(qū)內(nèi)碎屑巖發(fā)育較少。

1.1.3 交錯層理

也稱為斜層理，是由一系列斜交于層系界面的紋層組成，斜層系可以彼此重疊、交錯、切割的方式組合。該層理常在水動力較強，水體循環(huán)良好的環(huán)境中形成。在研究區(qū)的鮞粒灰?guī)r、碎屑灰?guī)r、白云巖夾灰?guī)r等中均有發(fā)育，可作為濱岸相、開闊臺地相及臺地邊緣相的依據(jù)之一。

1.2 典型巖性和古生物特征

鮞粒灰?guī)r是一個較好的相標志，常用于指示水動力相對較強的礁灘相。鮞粒灰?guī)r常以亮晶膠結(jié)為標志，磨圓較高，內(nèi)部紋層呈放射張，表明其水動力較強造成鮞粒表面長期磨蝕。古生物標志實際上就是地史時期的生物在地層巖石中保留下來的遺體或者是動物痕跡，其保存狀況主要受控于環(huán)境水動力條件、水體化學條件、氣候、生物自身骨架成分以及埋藏環(huán)境等多個因素。古生物遺體或遺跡的一些組合可以反映出海相甚至是海相某一部分的特征。總之，不同的海生生物可以指示不同的沉積環(huán)境，研究區(qū)內(nèi)的中寒武統(tǒng)時期主要是海相沉積，其中碳酸鹽巖的沉積類型豐富，生物碎屑灰?guī)r也比較多，因此生物化石也相對豐富，這些均可以作為劃分研究區(qū)內(nèi)沉積相的相標志。

1.3 垂向序列特征

巖性序列是指在一定的沉積環(huán)境中形成的巖石組合，它是沉積相的主要組成部分，因此不同顏色、巖性以及不同巖性縱向上的組合所對應的沉積環(huán)境不同，從而可作為劃分沉積相類型的標志之一。

1.3.1 反映局限臺地相的巖性序列

局限臺地水體循環(huán)受限制，顏色較淺或為氧化色，從濱岸相過渡到臺地相時，出現(xiàn)碳酸鹽巖沉積，一般淺色的灰泥灰?guī)r、球粒灰?guī)r、粒泥灰?guī)r（白云化）可以作為局限臺地的依據(jù)之一，其中有陸源碎屑混入物或互層（分異良好的巖層中的碎屑巖和碳酸鹽巖）。

1.3.2 反映開闊臺地相的巖性序列

水循環(huán)中等，鹽度正常，暗--淺色的泥質(zhì)條帶灰?guī)r、顆粒灰?guī)r、含顆粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r及生物擾動灰?guī)r可以有效指示開闊臺地環(huán)境。例如：賀蘭蘇峪口剖面徐莊期的灰色礫屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r指示開闊臺地亞相。

1.3.3 反映臺地邊緣相的巖性序列

臺地邊緣相能量比較高，水體相對較淺，因此顆粒較發(fā)育且規(guī)模很大，一般是亮晶，較純凈，從而大規(guī)模的鮞粒灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r都能指示該相。

1.3.4 反映斜坡相的巖性序列

一般來說滑塌角礫巖可以指示該相，但研究區(qū)沒有出現(xiàn)滑塌構(gòu)造，不過斜坡相相對于臺地邊緣相來說能量小一些，所以研究區(qū)的泥質(zhì)條帶灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r夾雜顆粒巖的巖性序列比較典型，其中泥質(zhì)條帶灰?guī)r說明有泥質(zhì)混入，瘤狀灰?guī)r就是一種泥粒灰?guī)r。

1.4 劃分方案

通過調(diào)研鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)的四條剖面的巖性組合、沉積構(gòu)造等的沉積相劃分標志，進行沉積相類型分析及沉積亞相、微相的劃分。由于鄂爾多斯盆地西緣寒武系經(jīng)歷了海侵、海退和多次構(gòu)造運動，不同地區(qū)、不同時期構(gòu)造巖相古地理環(huán)境變化較大，雖然不同學者對沉積相類型劃分的方案略有不同，但總體劃分思路大致一致。研究區(qū)以碳酸鹽巖臺地相和斜坡相兩大沉積類型為主，其中，碳酸鹽巖臺地相可劃分為局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣三種沉積亞相，在研究區(qū)，沉積類型主要為局限臺地和開闊臺地亞相，主要發(fā)育在研究區(qū)的毛莊期和徐莊期，局限臺地亞相可進一步劃分為潮坪、瀉湖和臺內(nèi)灘三種沉積微相，開闊臺地亞相可進一步劃分為灘間、臺內(nèi)灘和潮坪三種沉積微相，研究區(qū)的張夏期主要發(fā)育臺地邊緣亞相，局部發(fā)育斜坡相，其中臺地邊緣亞相可劃分為灘間、臺地邊緣灘兩種沉積微相。

2 沉積相演化模式

通過對沉積相類型的劃分以及平面展布特征的研究，揭示出盆地不同演化階段不同構(gòu)造部位的沉積環(huán)境存在明顯差異。根據(jù)各時期的沉積特征，認為鄂爾多斯盆地西緣中寒武世沉積環(huán)境具有如下：早寒武世晚期，隨著海侵的進一步發(fā)展和全球氣候的改善，鄂爾多斯盆地西緣開始形成“碳酸鹽工廠”，一定的風化剝蝕碎屑進入盆地，沉積環(huán)境向陸源碎屑--碳酸鹽混合沉積轉(zhuǎn)變，由濱岸相向臺地相過渡。鄂爾多斯盆地西緣中寒武世毛莊期以來，海侵范圍迅速擴大，古陸不斷受到海水入侵，西緣地區(qū)主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積，巖性以鮞粒、白云巖、泥頁巖為主，沉積環(huán)境已演化為局限碳酸鹽臺地;中寒武世徐莊期開始，大部分地區(qū)被海水覆蓋并接受沉積，北部的賀蘭蘇峪口以開闊碳酸鹽臺地主體，但徐莊期的南部同心青龍山--平?jīng)龃笈_子--隴南牛心山一線，盆地內(nèi)仍有部分風化碎屑物進入，水體較為混濁，是局限碳酸鹽臺地;中寒武世張夏期，海侵達到寒武紀的高峰期，鄂爾多斯地區(qū)基本為大面積淺水覆蓋，古陸范圍大部分縮減，形成了大規(guī)模的碳酸鹽巖沉積，巖性轉(zhuǎn)變?yōu)轷b粒灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖，張夏期主要發(fā)育開闊臺地、局限臺地、臺地邊緣淺灘和斜坡沉積體系。

3 結(jié)語

①鄂爾多斯盆地西緣以碳酸鹽巖及頁巖為主要的巖石類型，其中石灰?guī)r主要是鮞粒灰?guī)r、泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等;②結(jié)合巖性序列以及沉積構(gòu)造等特征，鄂爾多斯盆地西緣中寒武統(tǒng)主要發(fā)育碳酸鹽巖臺地相和斜坡相兩種沉積類型;③從鄂爾多斯盆地早寒武世后期開始，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)向陸源碎屑--碳酸鹽混合沉積，由濱岸相向臺地相過渡，直到研究區(qū)毛莊期，海侵范圍持續(xù)快速擴大，碳酸鹽臺地沉積主要發(fā)育在西緣地區(qū)，以局限臺地為主;然而從中寒武世徐莊期開始，大部分地區(qū)被海水覆蓋并接受沉積，并以局限臺地和開闊臺地為主要沉積類型;直到中寒武世張夏期，海侵已經(jīng)達到寒武紀的高峰期。

參考文獻：

[1]施開蘭，陳芳文，段卓，等.重慶北碚和平水庫剖面下侏羅統(tǒng)大安寨段湖相碳酸鹽巖巖石類型及沉積環(huán)境[J].古地理學報，2015，17（02）：198-212.

作者簡介：

崔永旭（1994- ），女，黑龍江大慶人，本科，助理工程師，主要從事油氣勘探、項目及合同管理工作。