胡光明，李國棟，魏新善，李雁冰

1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 4301002.油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗室，中國石油大學(xué)(北京)，北京 1022493.中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安 7100184.中石油大慶油田分公司第三采油廠，黑龍江大慶 163000

靖邊潛臺西側(cè)奧陶系馬五4亞段巖相古地理特征

胡光明1,2，李國棟1，魏新善3，李雁冰4

1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 4301002.油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗室，中國石油大學(xué)(北京)，北京 1022493.中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安 7100184.中石油大慶油田分公司第三采油廠，黑龍江大慶 163000

鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬五4亞段是靖邊氣田重要的天然氣勘探層段，目前相關(guān)的巖相古地理圖多以段和亞段為單位、以盆地為尺度，作圖精度不能滿足油氣勘探開發(fā)的需要。以靖邊潛臺西側(cè)為研究區(qū)，根據(jù)該區(qū)的古地貌特征、標(biāo)志性礦物(硬)石膏的類型及其環(huán)境意義，分馬五34、馬五24和馬五14三個小層開展巖相古地理工作。根據(jù)沉積背景和地層等厚圖將該區(qū)中部厚度較大、地形略陡的區(qū)域解釋為洼地，將洼地周邊厚度較小、地形平緩的區(qū)域解釋為坪。目的層段(硬)石膏有塊狀、球狀結(jié)核和晶體等三種類型，塊狀硬石膏與暗色泥質(zhì)藻紋層白云巖互層，代表了一種淺水水下蒸發(fā)、間或遭海水漫侵的潮上環(huán)境；球狀硬石膏結(jié)核分散于淺黃色泥粉晶白云巖中，為準(zhǔn)同生成因，代表了蒸發(fā)、偏氧化、變鹽度的潮上環(huán)境；石膏晶體相對較少，多為柱狀，或與球狀硬石膏結(jié)核混生，代表的沉積環(huán)境與球狀硬石膏結(jié)核基本相同。塊狀硬石膏主要分布于洼地中，為潮上帶硬石膏洼地，根據(jù)硬石膏的含量進(jìn)一步細(xì)分為含塊狀硬石膏白云巖洼地、塊狀硬石膏質(zhì)白云巖洼地和白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地；球狀硬石膏結(jié)核及石膏晶體主要分布于古地貌的坪中，結(jié)合其局限蒸發(fā)潮上帶的背景，將其命名為球狀硬石膏結(jié)核白云巖潮坪。馬五34、馬五24和馬五14的巖相古地理格局基本一致，但從下向上，硬石膏洼地范圍逐漸收縮，塊狀硬石膏的含量也逐漸下降，反映了沉積過程中水體逐漸蒸發(fā)變淺的過程。

鄂爾多斯盆地；馬五4亞段；巖相古地理；球狀硬石膏結(jié)核；洼地

鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組是該盆地下古最重要的產(chǎn)氣層段，長期以來，油氣勘探工作者對其古地理環(huán)境進(jìn)行了不懈的探索。張吉森等*張吉森，張軍，徐黎明. 陜甘寧盆地油氣地質(zhì)構(gòu)造及勘探目標(biāo)選擇. 長慶油田公司，1995.認(rèn)為奧陶紀(jì)的賀蘭裂谷和秦嶺裂谷的擴(kuò)張引起裂谷肩部翹升形成中央古隆起，中央古隆起東側(cè)因均衡調(diào)節(jié)形成一個補(bǔ)償性坳陷(即米脂坳陷)。馮增昭等通過單因素分析多因素綜合作圖法，進(jìn)一步將上述基本古地理格局明確為“一隆三凹”(即西緣凹陷、南緣凹陷和東緣凹陷呈“U”字形包圍著一個中部隆起)，并認(rèn)為該時期發(fā)育有馬一～馬二、馬三～馬四、馬五～馬六等三個海退海侵旋回[1-3]。在繼承上述古地理格局的基礎(chǔ)上，謝錦龍等將馬五段劃分為10個亞段開展巖相古地理工作，認(rèn)為馬五1+2、馬五4、馬五6、馬五8、馬五10等亞段為海退期膏鹽沉積，馬五3、馬五5、馬五7、馬五9等亞段為海進(jìn)期灰?guī)r沉積[4]，這一研究以亞段為成圖單位，提高了古地理圖的垂向精度，并明確馬五沉積期內(nèi)存在更高一級的海退海侵旋回。在作圖單元的垂向精度不斷提高的同時，平面上的古地理格局也逐步得以細(xì)化。侯方浩等提出的盆地海水濃縮沉積環(huán)境模式認(rèn)為在馬三、馬四和馬五時期，中央隆起東側(cè)、城川以西存在一個狹窄的隆間洼地和水下凸起[5-6]。于洲等[7]通過膏鹽巖地層厚度分布，將米脂坳陷劃分為西部膏巖洼地和東部膏鹽巖盆地兩部分。然而所有這些研究幾乎都是在盆地尺度上開展的，平面比尺較小，且除了于洲等[7]的工作外，都是以亞段、段等為作圖單元的，不能反映亞段內(nèi)部更精細(xì)的古地理面貌。因此無論是平面上還是垂向上，現(xiàn)有古地理圖的精度都難以跟上該區(qū)目前油氣勘探形勢。

靖邊氣田位于鄂爾多斯盆地中北部，馬五4亞段是其重要的產(chǎn)氣層段，勘探程度較高，鉆井資料比其他區(qū)域和層段豐富，且馬五4的沉積特征與馬五1+2、馬五6、馬五8、馬五10等亞段較為相似，廣泛發(fā)育海退膏鹽沉積[4]，具有一定的代表性。本文以盆地中北部(圖1)為作圖范圍，以馬五34、馬五24和馬五14小層為作圖單元，根據(jù)各類(硬)石膏的分布及其環(huán)境意義，開展精細(xì)巖相古地理研究，為深入開展鄂爾多斯盆地下古生界天然氣勘探提供參考。

1 地質(zhì)背景

中奧陶世，華北地臺是一個被北部的古亞洲洋、西部的祁連洋和南部的北秦嶺洋環(huán)繞的淺海臺地，洋殼向華北地臺的俯沖，導(dǎo)致地臺周緣隆起形成古陸、地臺內(nèi)部相對坳陷[8-9]?，F(xiàn)今的鄂爾多斯盆地在中奧陶世處于華北地臺的最西端，其北部為伊盟古陸，西部和南部為“L”形的慶陽隆起，中部是以米脂為中心的臺內(nèi)坳陷(圖1)。在周邊古陸對臺地海水的限制下[10]，處于低緯度干旱帶的鄂爾多斯盆地*http://www.scotese.com/mlordcli.htm[11-13]發(fā)生了多次海退海侵[2,4,14-15]，海退期為“陸外為坪，云坪廣布，坪中有湖，湖中有膏，湖中有鹽”，海侵期則為開闊海廣布，各種灘發(fā)育[2]。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造分區(qū)、馬五沉積期古地貌與研究區(qū)位置圖(馬五沉積期古地貌據(jù)文獻(xiàn)[15-16]，略有改動)Fig.1 Tectonic division in Ordos Basin, paleogeomorphology of Ma5 and the study area

研究區(qū)北到烏審召、南至高橋、西至王洼子、東至橫山的區(qū)域(圖1)，面積約3.8×104km2，在構(gòu)造上屬于伊陜斜坡，在奧陶系古地貌上，主要處于伊盟古陸與慶陽隆起之間，涵蓋米脂坳陷西部。研究層位從下到上分別為馬五34、馬五24和馬五14，白云巖、(硬)石膏廣泛發(fā)育，為典型的局限蒸發(fā)潮坪環(huán)境[15-17]。

2 宏觀古地貌特征

印模法和殘余厚度法是恢復(fù)古地貌的兩種基本方法，其關(guān)鍵一是找到一處接近水平的等時沉積界面，二是將該界面以下或者以上的厚度恢復(fù)到沉積時的數(shù)值。

馬五5亞段沉積時發(fā)生海侵，研究區(qū)廣泛發(fā)育石灰?guī)r坪、白云質(zhì)石灰?guī)r坪，研究區(qū)西則為顆粒坪，再向西為白云巖坪[4]，分別相當(dāng)于陸表海模式的X帶、Y帶和Z帶，為寬緩的陸表海環(huán)境，因此，馬五5沉積結(jié)束時形成的古地形高差并不大。后續(xù)的馬五4為海退蒸發(fā)潮坪[15-17]，蒸發(fā)作用主導(dǎo)了沉積過程，沉積主要發(fā)生在地形相對低洼的區(qū)域，對馬五5沉積后、五4沉積前的古地形有一定的填平補(bǔ)齊作用，據(jù)此推測馬五4沉積結(jié)束時古地形高差應(yīng)比馬五5結(jié)束時更小，其頂界面可以被近似看作是接近水平的等時沉積界面。

鄂爾多斯盆地在早中奧陶世的沉積是相對連續(xù)，中奧陶世末加里東運(yùn)動形成的構(gòu)造抬升使華北地區(qū)的沉積中斷了130 Ma[18]，導(dǎo)致研究區(qū)西部地層剝蝕，中東部未剝蝕區(qū)域部分發(fā)生了不同程度的巖溶，這是研究區(qū)地層厚度損失的兩個主要因素。由于加里東運(yùn)動表現(xiàn)為整體性的構(gòu)造抬升，研究區(qū)內(nèi)各處的抬升幅度大致相當(dāng)，因此古地貌中的隆起區(qū)最先被剝蝕，據(jù)此反推，西部剝蝕區(qū)即為古地貌的隆起區(qū)。為了克服中東部未剝蝕區(qū)巖溶對恢復(fù)古地貌的影響，盡可能選擇沒有發(fā)生巖溶和巖溶較弱較小的井作圖，減少巖溶的影響。

通過以上分析，根據(jù)印模法的基本原理，結(jié)合馬五4的殘余厚度等值線圖(圖2)可以恢復(fù)馬五4沉積前的宏觀古地貌：

(1) 以馬五4的頂界面為近水平的等時沉積界面，馬五4地層厚度較大的區(qū)域代表馬五4沉積前的古地形為洼地，即將厚度>40 m巴音來登—楊橋畔—張渠—高橋解釋為洼地(相當(dāng)于文獻(xiàn)[7]中米脂坳陷西部相對獨(dú)立的膏巖洼地)，而將洼地周邊厚度<40 m、地形平緩(考慮到向西地層剝蝕量增加直至尖滅，35 m線以西的等值線應(yīng)該比圖2中顯示的更為稀疏，即實(shí)際坡度比圖2中顯示的更平緩)的區(qū)域解釋為坪。

圖2 馬五4亞段殘余地層等厚圖Fig.2 The thickness contour diagram of residual Ma54 sub-member

(2) 馬五4亞段與馬五5亞段為繼承性沉積，馬五4殘余地層等厚圖上零線以西的剝蝕區(qū)與馬五5差別不大，即可以認(rèn)為圖2中零線以西的區(qū)域大致相當(dāng)于馬五4沉積前的隆起區(qū)。

3 (硬)石膏的特征及其環(huán)境意義

馬五4亞段中(硬)石膏白云巖是最主要的巖石類型。(硬)石膏以塊狀、球狀結(jié)核和晶體等三種形式賦存于泥粉晶白云巖中，形成于沉積期和準(zhǔn)同生期，具有重要的環(huán)境指示意義。

3.1 塊狀硬石膏

本文所指塊狀硬石膏包括層狀、透鏡狀、雞雛狀、鐵絲雞籠狀、瘤狀等多種形態(tài)，主要為白色、淺棕色(圖3)，為了便于敘述，在本文中統(tǒng)稱塊狀硬石膏。

此類硬石膏的初始形態(tài)多為層狀和透鏡狀，在后期發(fā)生塑性變形，形成雞雛狀、鐵絲雞籠狀、瘤狀等。層狀硬石膏與泥質(zhì)藻紋層白云巖互層，透鏡狀硬石膏也無切穿上下沉積層的現(xiàn)象，因此塊狀硬石膏為沉積期形成，指示蒸發(fā)環(huán)境。

相對于硬石膏結(jié)核和石膏晶體而言，含塊狀硬石膏的巖層中硬石膏含量是最高的，代表水體相對較深環(huán)境下的蒸發(fā)，或者是有偶有海水補(bǔ)充的淺水蒸發(fā)。考慮到層狀硬石膏與藻紋層白云巖互層，且單層硬石膏厚度較小，因此海水間或補(bǔ)充的淺水蒸發(fā)成因更為合理。

圖3 馬五4亞段的塊狀硬石膏A.透鏡狀、薄層狀硬石膏與暗色泥粉晶云巖互層，陜23井，馬五14，3 476.1 m；B.瘤狀、薄層狀硬石膏與暗色藻紋層白云巖互層，陜159井，馬五14，3 224.4 m；C.暗色藻紋層泥質(zhì)白云巖中的雞雛狀、瘤狀硬石膏，陜109井，馬五14，3 241.7 m；D.鐵絲雞籠狀硬石膏，陜152井，馬五14，3 102.3 m。Fig.3 Massive anhydrite in Ma54 sub-member

與塊狀硬石膏共生的藻紋層白云巖富含泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)，藻紋層主要為層狀，少數(shù)略顯微波狀，相當(dāng)于歐文模式的“Z帶”、拉波特模式和楊等模式低能的潮上帶典型產(chǎn)物[19]，但顏色為黑色、灰黑色，說明其形成于還原環(huán)境。綜合起來可解釋為：潮上帶局部低洼處，蒸發(fā)作用使鹽度增大、水體變淺，但偶有風(fēng)暴、大潮侵入補(bǔ)充，使低洼處能保持一定的水量，形成“水下”環(huán)境；另外，低洼處蒸發(fā)形成的高鹽度水體發(fā)生分層，水體內(nèi)部上下對流不暢，在一定程度上阻隔了空氣與沉積物的接觸，形成相對還原的環(huán)境。

綜合以上分析，塊狀硬石膏及其伴生巖層的沉積環(huán)境相當(dāng)于“薩布哈”上的潮沼，地形相對低洼，為低能、水下、還原的蒸發(fā)環(huán)境。

3.2 硬石膏結(jié)核

硬石膏結(jié)核為小球狀，直徑約1～5 mm，分散于泥粉晶白云石中。多數(shù)球狀硬石膏結(jié)核已經(jīng)溶解，形成球形溶?？?，被半充填或者完全充填，充填物包括泥粉晶白云石、方解石、黃鐵礦、石英等，常見示頂?shù)讟?gòu)造(圖4，5)，是球狀硬石膏結(jié)核被成巖改造的結(jié)果。

圖4 鏡下球狀硬石膏結(jié)核特征及其溶?？字械某涮钗顰.未溶解的球狀硬石膏結(jié)核中泥粉晶白云石呈分散狀，陜118，馬五14，3 037 m，正交光；B.硬石膏結(jié)核溶?？字邢虏繛槟喾劬О自剖?，上部為藍(lán)色樹膠充填的孔隙，呈示頂?shù)讟?gòu)造，陜199，馬五14，3 066.47，正交光；C.硬石膏結(jié)核溶?？字谐涮畹姆稚畎自剖w和方解石膠結(jié)物，水紅色為樹膠充填的孔隙，淺紅色為方解石膠結(jié)物，陜115，馬五14，3 378.33 m，正交光；D. 硬石膏結(jié)核溶?？字邢虏繛橛袡C(jī)質(zhì)和白云石晶體被方解石膠結(jié)，上部為中粗晶方解石，二者構(gòu)成示頂?shù)讟?gòu)造，溶?？子蚁聜?cè)為針狀硬石膏假晶，蘇21，馬五34，3 581.8 m，正交光；E. 硬石膏結(jié)核溶?？字邢虏繛榉浇馐z結(jié)的白云石晶體，上部為方解石結(jié)晶，上下略顯示頂?shù)讟?gòu)造，黑色顆粒為黃鐵礦，召44，馬五14，3 400.85 m，正交光；F. 硬石膏結(jié)核溶?？字邢虏砍涮钅喾劬О自剖?，上部充填石英，顯示頂?shù)讟?gòu)造，蘇3，馬五14，3 682.2 m，正交光。Fig.4 Spherical anhyrite concretion characteristics and the fillings in concretion model pore in thin sections

圖5 巖芯中球狀硬石膏結(jié)核特征A. 硬石膏結(jié)核溶?？字谐涮钗锇自剖?，從下向上，硬石膏結(jié)核粒徑由小變大再變小，陜319，馬五14，3 723.59 m；B. 硬石膏結(jié)核下部充填白云石上部為方解石，形成示頂?shù)讟?gòu)造，從下向上，硬石膏結(jié)核的粒徑由大變小，陜363，馬五14，3 872 m。Fig.5 Spherical anhydrite concretion characteristics in cores

3.3 石膏晶體

巖芯和薄片顯示，石膏晶體已經(jīng)溶解，形成晶體印痕，有的被方解石充填成為假晶(圖6)。從印痕和假晶來看，石膏晶體邊緣平直，自形程度高，以柱狀為主，也可見短柱狀、針狀、板狀，晶體截面長0.2～5 mm，寬0.1～1.5 mm(圖6)。

石膏晶體可以呈薄層狀單獨(dú)產(chǎn)出，也可以分散于泥粉晶白云巖、含硬石膏結(jié)核的泥粉晶白云巖中。呈薄層集中產(chǎn)出說明，沉積物之上的水體達(dá)到一定鹽度以后石膏晶體直接沉淀于沉積物與水體的界面處，形成于沉積期。而分散于基質(zhì)白云巖中的石膏晶體則可能是由于粒間孔隙水的蒸發(fā)濃縮導(dǎo)致石膏在已經(jīng)沉積下來的松散基質(zhì)中結(jié)晶，特別是有些石膏晶體分散于球狀硬石膏結(jié)核的基質(zhì)白云巖中(圖4D、圖6A，C)，說明其與球狀硬石膏結(jié)核有共同的形成環(huán)境，形成于準(zhǔn)同生期。

圖6 石膏晶體特征A.淺黃色泥粉晶白云巖中有分散的針狀、柱狀石膏晶體印痕，巖芯下部隱約可見球狀石膏結(jié)核，硬石膏結(jié)核與石膏晶體混生，向上石膏結(jié)核和石膏晶體均減少，蘇19，馬五，3 523.4 m；B.淺黃色泥粉晶白云巖中的柱狀、短柱狀石膏晶體印痕，石膏晶體呈分散狀或呈薄層狀分布，蘇8，馬五24，3 483.9 m；C.染色大薄片中球狀硬石膏結(jié)核與針狀、柱狀石膏晶體混生，蘇21，馬五34，3 581.9 m；D.泥粉晶白云巖中的石膏晶體假晶，內(nèi)部充填物為方解石，石膏晶體為柱狀、短柱狀，召11，馬五14，3 254.5 m。Fig.6 The characteristics of gypsum crystals

無論形成于沉積期還是準(zhǔn)同生期，石膏晶體都可指示蒸發(fā)環(huán)境，而石膏晶體的基質(zhì)白云巖多為淺黃色(圖6A，B)，也佐證了其形成環(huán)境偏氧化，反映了經(jīng)常性暴露的環(huán)境。

3.4 遞變規(guī)律

根據(jù)巖芯和測井解釋繪制的馬五24東西向連井剖面(圖7)顯示，從下向上，巖性有從塊狀硬石膏白云巖向硬石膏結(jié)核白云巖過渡的趨勢，說明隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，水體越來越淺，處于水下的洼地逐漸干涸以致暴露。從西向東，硬石膏結(jié)核白云巖過渡到塊狀硬石膏白云巖，再過渡到硬石膏結(jié)核白云巖，這一變化與研究區(qū)中部為洼地的古地貌特征有關(guān)。

4 巖相古地理圖的編制

根據(jù)測井解釋和巖芯，統(tǒng)計塊狀硬石膏所在的井和分布層位，計算其在各小層中百分含量；根據(jù)巖芯統(tǒng)計小球狀硬石膏結(jié)核和石膏晶體所在的井和分布層位。然后按照層位將塊狀硬石膏、球狀硬石膏結(jié)核和石膏晶體分別標(biāo)注于馬五34、馬五24和馬五24所在的井上，并繪制塊狀硬石膏含量等值線圖(圖8，9，10)。

馬五34、馬五24和馬五24中塊狀硬石膏分布于研究區(qū)中央呈南北向展布，分布范圍大致與古地貌中的洼地一致(圖2，8，9，10)。結(jié)合古地貌和塊狀硬石膏的環(huán)境意義，將其稱為硬石膏洼地。根據(jù)塊狀白云巖的含量，將硬石膏洼地進(jìn)一步劃分為含塊狀硬石膏白云巖洼地、塊狀硬石膏質(zhì)白云巖洼地和白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地(表1)。

盡管馬五14小層許多井上的標(biāo)注顯示同一口井既有塊狀硬石膏也有球狀硬石膏結(jié)核，但連井剖面顯示，同一口井中球狀硬石膏結(jié)核層一般處于塊狀硬石膏之上而不是與之同層混生，是在洼地逐漸蒸發(fā)變淺、夷平之后形成的，而不是形成于塊狀硬石膏所在的洼地中。所以平面圖上硬石膏結(jié)核全區(qū)分布與中部為洼地兩側(cè)為坪的古地貌沒有關(guān)系，而連井剖面下部同層的兩側(cè)為球狀硬石膏結(jié)核中部為塊狀硬石膏的特征與古地貌是對應(yīng)的(圖2，7)，即洼地中形成塊狀硬石膏的同時，兩側(cè)的坪中發(fā)育球狀硬石膏結(jié)核。基于硬石膏結(jié)核的分布與古地形的關(guān)系以及潮上帶的背景，將其稱為硬石膏結(jié)核白云巖潮坪(表1)。

需要說明一點(diǎn)，硬石膏結(jié)核主要是通過巖芯觀察到的，無相應(yīng)的測井解釋，而馬五24的取芯遠(yuǎn)多于馬五34和馬五24，因此在平面圖上馬五34和馬五24標(biāo)注的硬石膏結(jié)核較少，但考慮到馬五34、馬五24和馬五24沉積環(huán)境的連續(xù)性和相似性，馬五34、馬五24中塊狀硬石膏分布區(qū)之外也應(yīng)該有不少的球狀硬石膏結(jié)核，即洼地之外分布的也是球狀硬石膏白云巖潮坪。

當(dāng)石膏晶體在巖層中單獨(dú)產(chǎn)出時，無論是呈層狀還是分散于基質(zhì)白云巖中，其代表的(硬)石膏含量較含球狀硬石膏結(jié)核的地層小得多，相應(yīng)地其鹽度應(yīng)該比后者更小，因此其在潮上帶的位置應(yīng)該比硬石膏結(jié)核更接近陸地。另一方面石膏晶體往往與球狀硬石膏結(jié)核共生，說明二者的形成環(huán)境有很大的共性，前述分析也說明了這一點(diǎn)。再者，在巖芯和薄片上見到石膏晶體的概率也遠(yuǎn)不及球狀硬石膏結(jié)核(圖8，9，10)，不具有統(tǒng)計意義，將其單獨(dú)作為一種沉積環(huán)境指標(biāo)也不現(xiàn)實(shí)?？紤]這些因素，將石膏晶體和硬石膏結(jié)核歸為同一環(huán)境下的沉積，不再單列，其標(biāo)志性指相礦物為球狀硬石膏結(jié)核。

圖7 陜53—陜22馬五24段東西向連井剖面Fig.7 The connecting well section of Ma514 sublayer from Well Shan 53 to Shan 22

圖8 馬五34巖相古地理圖Fig.8 The lithofacies paleogeographic map of Ma534 sublayer

圖9 馬五24巖相古地理圖Fig.9 The lithofacies paleogeographic map of Ma524 sublayer

圖10 馬五24巖相古地理圖Fig.10 The lithofacies paleogeographic map of Ma514 sublayer

亞相微相典型特征白云巖潮坪硬石膏結(jié)核白云巖潮坪見球狀硬石膏結(jié)核、石膏晶體,泥粉晶白云巖為淺黃色含塊狀硬石膏白云巖洼地塊狀硬石膏<30%,暗色富泥的藻紋層白云巖硬石膏洼地塊狀硬石膏質(zhì)白云巖洼地塊狀硬石膏30%～50%,暗色富泥的藻紋層白云巖白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地塊狀硬石膏>50%,,暗色富泥的藻紋層白云巖

5 巖相古地理特征

整體上看，馬五34、馬五24、馬五24中硬石膏洼地處于研究區(qū)中央，呈南北向展布，以暗色泥質(zhì)藻紋層白云巖為主，富含塊狀硬石膏，洼地被潮坪環(huán)繞，白云巖潮坪地形較平坦，為淺黃色富含硬石膏結(jié)核泥粉晶白云巖，部分可見石膏晶體。不僅馬五34、馬五24、馬五24中洼地和潮坪的分布范圍大致相當(dāng)，而且洼地中塊狀硬石膏含量較高的區(qū)域有巴音來登—可可蓋、統(tǒng)萬城—雷龍灣、楊橋畔—天賜灣、杏河、高橋，代表局部的沉積中心，在馬五34、馬五24、馬五24的巖相古地理格局中，這些沉積中心的位置基本一致。這些共性說明馬五34、馬五24、馬五24的沉積具有很好的連續(xù)性和繼承性。

但具體來看，馬五34、馬五24、馬五24的古地理面貌又有一定的區(qū)別。馬五34時洼地面積最大，到馬五24時略有縮小，但仍呈南北向展布，馬五24時洼地的面積明顯縮小，呈南北向展布，略顯弧型；馬五34時中部和南部發(fā)育有白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地，馬五24時僅在南部發(fā)育白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地，到馬五24時已經(jīng)沒有白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地。這些差異說明從馬五34到馬五24再到馬五14，沉積水體逐漸變淺，洼地范圍逐漸收縮。

6 結(jié)論

詳細(xì)分析了研究區(qū)馬五4亞段的古地貌、硬石膏的類型及其環(huán)境意義，并繪制了馬五34、馬五24、馬五24的巖相古地理圖，得到以下結(jié)論：

(1) 馬五4亞段的地層等厚圖顯示，研究區(qū)整體地勢較為平緩，中部為一洼地，南北向展布并向東南延伸，周圍地勢相對較高。整體上構(gòu)成一個相對獨(dú)立古地貌單元，有利于局限水體環(huán)境的形成和蒸發(fā)礦物的沉淀。

(2) 馬五4亞段中(硬)石膏極為發(fā)育，其在白云巖中有塊狀、球狀結(jié)核和晶體三種賦存形式。塊狀硬石膏包括層狀、透鏡狀、雞雛狀、鐵絲雞籠狀、瘤狀等多種形態(tài)，與暗色泥質(zhì)藻紋層白云巖互層，代表了一種淺水水下蒸發(fā)、間或遭海水漫侵的潮上環(huán)境。球狀硬石膏結(jié)核分散于泥粉晶白云巖中，為準(zhǔn)同生成因，部分硬石膏結(jié)核的粒徑在垂向上發(fā)生變化，基質(zhì)白云巖為淺黃色，代表了蒸發(fā)、偏氧化、變鹽度的潮上環(huán)境。石膏晶體相對較少，多為柱狀，或略成薄層產(chǎn)出，或分散于泥粉晶白云巖中，或與球狀硬石膏結(jié)核混生，有沉積期沉淀和準(zhǔn)同生期沉淀兩種，代表的沉積環(huán)境與球狀硬石膏結(jié)核基本相同。

(3) 在平面上，塊狀硬石膏主要分布于古地貌的洼地中，為塊狀硬石膏白云巖洼地，根據(jù)塊狀硬石膏含量又進(jìn)一步細(xì)分為含塊狀硬石膏白云巖洼地、塊狀硬石膏質(zhì)白云巖洼地和白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地；球狀硬石膏結(jié)核和石膏晶體主要分布于洼地外圍平緩地帶，為硬石膏結(jié)核白云巖潮坪。

(4) 從馬五34到馬五24再到馬五14，白云質(zhì)塊狀硬石膏洼地逐漸向南退出，塊狀硬石膏洼地的范圍逐漸縮小，代表了潮上帶水體逐漸變淺的過程。

致謝 感謝審稿專家提出的寶貴意見。

References)

[1] 馮增昭，鮑志東，張永生，等. 鄂爾多斯奧陶紀(jì)地層巖石巖相古地理[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1998：122-129. [Feng Zengzhao, Bao Zhidong, Zhang Yongsheng, et al. Stratigraphy, petrology lithofacies paleogeography of Ordovician in Ordos[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1998: 122-129.]

[2] 馮增昭，鮑志東. 鄂爾多斯奧陶紀(jì)馬家溝期巖相古地理[J]. 沉積學(xué)報，1999，17(1)：1-8. [Feng Zengzhao, Bao Zhidong. Lithofacies paleogeography of Majiagou age of Ordovician in Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(1): 1-8.]

[3] 馮增昭，鮑志東，康祺發(fā)，等. 鄂爾多斯奧陶紀(jì)古構(gòu)造[J]. 古地理學(xué)報，1999，1(3)：83-94. [Feng Zengzhao, Bao Zhidong, Kang Qifa, et al. Palaeotectonics of Ordovician in Ordos[J]. Journal of Palaeogeography, 1999, 1(3): 83-94.]

[4] 謝錦龍，吳興寧，孫六一，等. 鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組五段巖相古地理及有利區(qū)帶預(yù)測[J]. 海相油氣地質(zhì)，2013，18(4)：23-32. [Xie Jinlong, Wu Xingning, Sun Liuyi, et al. Lithofacies palaeogeography and potential zone prediction of Ordovician Majiagou Member-5 in Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2013, 18(4): 23-32.]

[5] 侯方浩，方少仙，趙敬松，等. 鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽巖儲層圖集[M]. 成都：四川人民出版社，2002：8-18. [Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Zhao Jingsong, et al. Atlas of carbonate rock reservoirs of Ordovician in Ordos Basin[M]. Chengdu: Sichuan People's Publishing House, 2002: 8-18.]

[6] 侯方浩，方少仙，趙敬松，等. 鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積環(huán)境模式[J]. 海相油氣地質(zhì)，2002，7(1)：38-46. [Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Zhao Jingsong, et al. Depositional environment model of Middle Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2002, 7(1): 38-46.]

[7] 于洲，丁振純，孫六一，等. 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬五4亞段沉積演化及巖相古地理[J]. 古地理學(xué)報，2015，17(6)：787-796. [Yu Zhou, Ding Zhenchun, Sun Liuyi, et al. Sedimentary evolution and lithofacies palaeogeography of the 4th sub-member of Member 5 of Majiagou Formation in Ordovician of central and eastern Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2015, 17(6): 787-796.]

[8] 黃建松，鄭聰斌，張軍. 鄂爾多斯盆地中央古隆起成因分析[J]. 天然氣工業(yè)，2005，25(4)：23-26. [Huang Jiansong, Zheng Congbin, Zhang Jun. Origin of the central paleouplift in E’erduosi Basin[J]. Natural Gas Industry, 2005, 25(4): 23-26.]

[9] 許效松，門玉澎，張海全. 古陸、古隆與古地理[J]. 沉積與特提斯地質(zhì)，2010，30(3)：1-10. [Xu Xiaosong, Men Yupeng, Zhang Haiquan. Old land, old uplift and palaeogeography[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2010, 30(3): 1-10.]

[10] 辛勇光，周進(jìn)高，鄧紅嬰. 鄂爾多斯盆地南部下奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積特征[J]. 海相油氣地質(zhì)，2010，15(4)：1-5. [Xin Yongguang, Zhou Jingao, Deng Hongying. Sedimentary features of Lower Ordovician Majiagou Formation in the southern part of Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2010, 15(4): 1-5.]

[11] 吳漢寧，常承法，劉椿，等. 華北和華南塊體古生代至中生代古地磁極移曲線與古緯度的分布變化[J]. 西北大學(xué)學(xué)報，1991，21(3)：99-105. [Wu Hanning, Chang Chengfa, Liu Chun, et al. Revised and synthetic apparent polar wander paths of the North and South China Blocks from the Cambrian to Cretaceous[J]. Journal of Northwest University, 1991, 21(3): 99-105.]

[12] 陳旭，阮亦萍，Boucot A J，等. 中國古生代氣候演變[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001：21-34，132-133. [Chen Xu, Ruan Yiping, Boucot A J, et al. Paleozoic climate change in China[M]. Beijing: Science Press, 2001: 21-34, 132-133.]

[13] Boucot A J，陳旭，Scotese C R，等. 顯生宙全球古氣候重建[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009：34-38. [Boucot A J, Chen Xu, Scotese C R, et al. Phanerozoic global paleoclimate reconstruction[M]. Beijing: Science Press, 2009: 34-38.]

[14] 姚涇利，趙永剛，雷卞軍，等. 鄂爾多斯盆地西部馬家溝期層序巖相古地理[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，30(1)：33-37. [Yao Jingli, Zhao Yonggang, Lei Bianjun, et al. Sequence lithofacies paleogeography of western Ordos Basin in Majiagou stage, Ordovician[J]. Journal of Southwest Petroleum University: Science & Technology Edition, 2008, 30(1): 33-37.]

[15] 郭彥如，趙振宇，付金華，等. 鄂爾多斯盆地奧陶紀(jì)層序巖相古地理[J]. 石油學(xué)報，2012，33(S2)：95-109. [Guo Yanru, Zhao Zhenyu, Fu Jinhua, et al. Sequence lithofacies paleogeography of the Ordovician in Ordos Basin, China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(S2): 95-109.]

[16] 郭彥如，趙振宇，徐旺林，等. 鄂爾多斯盆地奧陶系層序地層格架[J]. 沉積學(xué)報，2014，32(1)：44-57. [Guo Yanru, Zhao Zhenyu, Xu Wanglin, et al. Sequence stratigraphy of Ordovician system in the Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(1): 44-57.]

[17] 蘇中堂，陳洪德，歐陽征健，等. 鄂爾多斯地區(qū)馬家溝組層序巖相古地理特征[J]. 中國地質(zhì)，2012，39(3)：623-633. [Su Zhongtang, Chen Hongde, Ouyang Zhengjian, et al. Sequence-based lithofacies and paleogeography of Majiagou Formation in Ordos Basin[J]. Geology in China, 2012, 39(3): 623-633.]

[18] 楊俊杰. 鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2002：35. [Yang Junjie. Tectonic evolution and oil-gas reservoirs distribution in Ordos Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002: 35.]

[19] 朱筱敏. 沉積巖石學(xué)[M]. 4版. 北京：石油工業(yè)出版社，2008：399-400. [Zhu Xiaomin. Sedimentology[M]. 4th ed. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008: 399-400.]

Lithofacies Paleogeography Research on Ordovician Majiagou 54Sub-member in the West Jingbian Platform

HU GuangMing1,2, LI GuoDong1, WEI XinShan3, LI YanBing4

1. School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan 430100, China2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China 3. Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, Xi’an 710018, China4. The Third Production Plant, Daqing Oilfield Branch, PetroChina, Daqing, Heilongjiang 163000, China

The fourth sub-member, the fifth Member, Majiagou Formation (hereinafter referred to as Ma54) of Middle Ordovician is the important gas exploration layer in Ordos Basin, but many lithofacies paleogeographic maps about this layer are based on member or sub-member unit and is with a basin scale, and their resolution is far away from the requirement of gas exploration and development. In this paper, according to paleogeomorphology, anhydrite or gypsum type and its paleoenvironment significance, lithofacies paleogeography will be mapped in the Ma54divided into Ma534, Ma524and Ma514in west Jingbian platform, which fills the gap of lacking high-resolution maps. On the base of sedimentary setting and stratum thickness contour diagram, the thick and slightly steep area in the center is interpreted as depression, and the thin and gentle area around the depression is interpreted as flat. There are massive anhydrite, spherical anhydrite concretion and gypsum crystal in Ma45. Massive anhydrite interbeded with dark muddy algae laminar dolomite represents a shallow and subaqueous evaporative environment which is located in supratidal zone and is sometimes flooded by tide water. Spherical anhydrite concretions, which are dispersed in light yellow micritic and slit-sized crystal dolostone, are formed during penecontemporaneous stage and indicate an evaporative and oxidizing environment with variational salinity. Comparison with the two types of anhydrite, gypsum crystals are not very common, and most of them show a columnar shape. Some crystals associate with spherical anhydrite concretion, so their environment is the same as spherical anhydrite concretion’s. Massive anhydrite is distributed in the depression, so the lithofacies paleogeographic name is called anhydrite depression. According to the content of massive anhydrite, anhydrite depression is divided into massive anhydritic dolomite depression, massive anhydrite dolomite depression and dolomitic massive anhydrite depression. Spherical anhydrite concretion and gypsum crystal are mainly distributed in flat. Combined their distribution and sedimentary setting of restricted evaporative supratidal zone, they are called spherical anhydrite concretion dolomite tidal flat. The basic lithofacies paleogeographies of Ma534, Ma524and Ma514are almost the same, but from Ma534to Ma524and then Ma514, the anhydrite depression becomes smaller and smaller, and the content of massive anhydrite decreases gradually, which shows the process that supratidal evaporative water becomes shallower and shallower. This paper makes some relative high-resolution lithofacies paleogeographic maps, which is very helpful to the gas exploration and development in Lower Paleozoic in Ordos Basin.

Ordos Basin; Majiagou54sub-member; lithofacies paleogeography; spherical anhydrite concretion; depression

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.03.011

2016-09-07； 收修改稿日期： 2016-10-20

國家自然科學(xué)基金項目(41472097)；油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗室開放課題(PRP/open-1608)[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No. 41472097); State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing, No. PRP/open-1608)]

胡光明，男，1977年出生，副教授，沉積學(xué)、層序地層學(xué)，E-mail: hugm1214@163.com

P531 P618.13

A