摘 要 截至目前，鄂尔多斯盆地寒武系碳酸盐岩油气勘探尚未得到足够重视，其油气地质条件研究仍处于起步阶段。为此，利用野外露头、岩心、测井和录井资料，综合分析了该盆地中寒武世张夏期沉积相类型及特征，认为张夏组属于碳酸盐岩台地相沉积，可进一步划分出局限台地、开阔台地、台地边缘、斜坡及深水盆地等5个沉积相及若干亚相和微相；通过统计张夏组地层厚度、碳酸盐岩颗粒含量、石灰岩含量、白云岩含量及深水沉积物含量，采用“单因素分析综合作图法”编制了张夏期岩相古地理图。研究结果表明：该区高能颗粒滩非常发育，以鲕粒滩为主，平面上主要分布在鄂尔多斯盆地西缘、南缘台地边缘及盆地东北部，其中，南缘台地边缘及东缘局限台地内白云岩化的鲕粒滩为最有利的储集相带，是新的油气勘探有利区。
关键词 鄂尔多斯盆地 中寒武世 岩相古地理 有利储集相带 沉积相 碳酸盐岩台地 鲕粒滩 白云岩化
鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地口[1]，区域构造上属华北克拉通[2-5]，盆地本部面积约为25×l04km2[6]。中寒武统张夏组上覆于下寒武统馒头组上段，顶部与寒武系三山子组、奥陶系马家沟组及二叠系山西组等呈不整合接触，地层厚度介于0～300 m，平均为98.6 m，岩性以海相碳酸盐岩为主，下部主要为深灰、灰色泥灰(云)岩、泥晶灰(云)岩，中上部为灰、浅灰色泥晶灰岩、泥―粉晶白云岩、颗粒灰(云)岩，颗粒以鲕粒为主，有少量砾屑、砂屑及生屑，部分鲕粒白云岩段溶孔发育，为该区张夏组乃至寒武系主要的储集层段和储集岩。
截至目前，鄂尔多斯盆地寒武系碳酸盐岩油气勘探尚未得到足够重视，其油气地质条件研究仍处于起步阶段。近年来，随着川东北地区飞仙关组滩相大型气藏的陆续发现，掀起了国内外学者颗粒滩研究的高潮[7-15]。该区张夏组颗粒滩异常发育，不仅厚度大，且分布广泛，引起了一些学者的注意[16-17]，但其研究主要侧重于盆地南缘局部构造，以盆地为整体沉积相及颗粒滩分布研究尚待进一步深入。鉴于此，笔者以盆地周缘地表露头和钻井剖面沉积相分析为基础，结合前人研究成果，对中寒武统张夏组进行了岩相古地理及有利沉积相带分布研究，以期为储层的平面分布预测提供地质依据。
1 沉积相特征
早寒武世―中寒武世早期，鄂尔多斯盆地构造发育稳定，古地貌总体上表现为北部高、南部低，中部高、东西两侧低的特征[18]。张夏期继承了这种地貌格局，属碳酸盐岩台地相沉积，从地貌高地向下依次分布着剥蚀古陆、局限台地和开阔台地、台地边缘、斜坡和深水盆地沉积，根据岩性、岩相等可进一步细分为若干亚相和微相。
1.1 局限台地
局限台地平面上主要分布在盆地东缘榆林―临县―子洲―华池地区，由于受到古陆、中央古隆起及周缘高能颗粒滩的阻隔，海水循环受限，水动力较弱，盐
度较正常海水偏高。沉积物主要为褐灰、灰、浅灰色薄―中层状泥质白云岩、灰质白云岩、泥晶白云岩、亮晶鲕粒白云岩等(图1)；根据沉积物可进一步划分潟湖和台内滩，台内滩以鲕粒滩为主，岩性主要为浅灰色亮晶鲕粒(粉晶)白云岩，受后期溶蚀作用影响往往形成较好的储集层(图1)。
图1龙探l井张夏组局限台地沉积相图
1.2 开阔台地
开阔台地平面上主要分布在中央古隆起及盆地东北部，其水体深度较小，海水循环良好，盐度基本正常，主要发育深灰、灰色泥岩、泥灰岩、泥晶灰岩、鲕粒灰岩等(图2)。局部受白云石化作用出现泥质白云岩及泥晶白云岩，可进一步划分为开阔海亚相和台内滩亚相，台内滩主要分布在盆地东北部地貌高地上，水体能量高，岩性以深灰色鲕粒灰岩为主；开阔海沉积物主要为深灰、灰色泥岩、泥灰岩及泥晶灰岩等，水平层理发育。
图2内蒙古桌子山地区张夏组开阔台地沉积相图
1.3 台地边缘
台地边缘主要分布在盆地西缘及南缘，包括台缘滩和滩间海2种亚相。滩间海位于相对低洼地带，岩性主要为深灰、灰色泥质灰岩、泥晶灰岩，有少量泥晶白云岩。台缘滩主要具有以下特征：①主要沉积颗粒灰岩和颗粒白云岩(颗粒含量大于50%)，以中―厚层亮晶鲕粒灰岩和鲕粒白云岩为主，少量为生屑灰岩和砂屑灰岩；②单滩体及颗粒滩累计厚度大，累计厚度一般大于40 m；③颗粒生物含量丰富，包括三叶虫、腕足、棘皮等；④南缘颗粒滩白云岩化严重，受后期溶蚀作用改造易形成储集层。
1.4 斜坡―深水盆地
斜坡―深水盆地主要发育在该区的西部和南部，岩性以含泥泥晶灰岩、泥晶灰岩为主，夹薄层泥灰岩，总体颜色较深，以深灰色为主，生物含量少，岩石物性差，不利于储层的形成。
2 单因素分析和岩相古地理研究
在野外露头及钻井岩心观察、镜下薄片鉴定基础上，通过统计张夏组地层厚度、石灰岩含量、白云岩含量、碳酸盐岩颗粒含量及深水沉积物含量，采用单因素分析综合作图法对张夏组岩相古地理进行研究。
2.1单因素分析
2.1.1地层厚度
地层厚度分布可反映古陆及沉积中心的分布格局[19-22]，通过对区内10个野外露头及50余口钻井剖面地层划分绘制了张夏组地层厚度分布图(图3-a)。从图中可看出，张夏期鄂尔多斯盆地发育4个剥蚀古陆，分别为伊盟古陆、乌审旗古陆、吕梁古陆及镇原古陆；沉积中心分别位于该区的西部、南部及东北部，地
层厚度均超过200 m，为补偿性沉积，盆地西缘地层减薄速率远快于盆地东缘及南缘。
2.1.2碳酸盐岩颗粒含量
该区颗粒主要环绕古陆分布(图3-b)，尤其是盆地南缘，不仅分布面积广，且颗地比超过50%，局部甚至超过90%，颗粒累计厚度超过l00 m，岩性以鲕粒白石岩为主；盆地西缘颗粒呈带状展布，颗地比多介于25%～50%，同心地区及天深1井区超过50%，颗粒厚度累计超过40 m；东缘颗粒主要分布在鄂尔多斯、佳县等地，颗粒含量介于25%～50%。
图3 鄂尔多斯盆地张夏组单因素分析图
2.1.3石灰岩含量
一般开阔环境中易沉积石灰岩，因此石灰岩含量具有重要的沉积环境意义[23-25].。从图3-c中可以看出，石灰岩含量大于50%的地区主要分布在盆地的西缘、南缘及研究区东北部，而盆地东缘石灰岩含量非常低(一般低于25%)。以石灰岩含量50%为划分标准，盆地西缘、南缘及研究区东北部为开阔台地环境。
2.1.4深水碳酸盐岩沉积物含量
本文中深水碳酸盐岩沉积物主要指深灰、灰黑色泥灰岩、含泥灰岩及泥晶灰岩，其颜色较深，颗粒细小，代表较深水沉积环境。通过50余口钻井及10条野外露头剖面统计，绘制了鄂尔多斯盆地深水碳酸盐岩沉积物含量分布图(图3一d)，其含量大于50%的主要分布在银川－固原－千阳－淳化－永济一线外围，多超盆地范围，盆地内深水碳酸盐岩沉积物含量基本小于25%。
2．2张夏期岩相古地理分析
通过上述单因素分析，结合张夏期鄂尔多斯盆地沉积背景及前人研究成果，全面分析判断，编制了鄂尔多斯盆地寒武纪张夏期岩相古地理图(图4)。首先，以张夏组地层厚度为标准划分出剥蚀古陆及沉积区两大单元，确定剥蚀区和沉积区的分布范围；其次，以颗粒含量25%及深水碳酸盐岩沉积物含量不小于50%为标准确定台地边缘的分布范围，划分浅水区及深水区，以颗粒含量50%为标准划分出台缘滩；再次，以石灰岩含量50%为标准划分出局限台地和开阔台地；最后，在深水碳酸盐岩沉积物高于50%的区域以75%的标准将斜坡相及深水盆地相进行划分。
从图4中可以看出，张夏期鄂尔多斯盆地继承了早寒武世%中寒武世早期的古地貌格局，属浅水碳酸盐岩台地相区；古陆主要发育在盆地中部，向西依次发育开阔台地、台地边缘、斜坡及深水盆地等相，东缘发育局限台地相，南缘以发育台地边缘相为特征，各古地理单元特征如下。
2．2．1 剥蚀古陆
剥蚀古陆有乌海－达特拉旗一线以北的阿拉善－伊盟古陆、鄂托克期－乌审旗地区的乌审旗古陆、镇原－泾川地区的镇原古陆及盆地东侧的吕梁古陆，寒武纪无沉积，岩性主要由前寒武纪的变质岩组成，几乎没有陆源碎屑物供应。
2．2．2局限台地相
局限台地相分布集中，主要分布在盆地东缘榆林－延川－华池地区，由于缺乏陆源碎屑物，岩性以浅灰－灰色薄－中层泥晶白云岩、含泥白云岩及灰质白云岩为主，石灰岩很少分布；在地貌高地－佳县地区，有利于台内滩沉积，岩性以亮晶鲕粒白云岩为主，受后期溶蚀作用影响形成了优质储集层。
2．2．3 开阔台地相
开阔台地相主要分布在盆地西缘的定边－环县－泾川一线及研究区东北部的达拉特旗－神木地区，岩性主要为灰色中层泥晶灰岩、泥质灰岩及泥灰岩，局部地区由于白云石化出现薄层白云岩；在地貌高地－兴县及鄂尔多斯地区，分布有面积较大的颗粒滩，岩性以亮晶鲕粒灰岩为主，物性较差，不利于储层的发育。
2．2．4 台地边缘相
台地边缘相主要分布在盆地西缘石嘴山－平凉一线及盆地南缘，本相区西缘灰岩发育，而南缘白云岩发育，岩性以颗粒岩发育为特征，颗粒主要为鲕粒，粒间多为亮晶充填，表明水动力很强；平面上台地边缘滩主要分布在西缘天深l井区及青龙山地区和盆地南缘，尤其是盆地南缘，台缘滩不仅分布面积广，颗粒累计厚度大，且受白云石化及溶蚀等作用的影响，易形成优质储集层段。
2．2．5斜坡－深水盆地相
斜坡－深水盆地相主要分布在研究区的西部银川－华亭一线以西及南部千阳－淳化一线以南，岩性主要为深水色泥晶灰岩、泥质灰岩夹薄层泥灰岩，沉积环境为还原环境。
2．3岩相古地理研究的油气勘探意义
从野外露头及钻遇张夏组地层井来看，在多Fl井张夏组地层中发现优质储层(图1)，储集岩类以浅灰色亮晶鲕粒白云岩、亮晶生屑鲕粒白云岩为主，主要储集空间为表生岩溶作用形成的溶孔、溶洞，可见少量的粒间溶孔及残余粒间孔等，孔隙度可超过7%。从平面分布来看，储层分布明显受白云石化作用影响的鲕粒的控制，主要分布在盆地南缘台地边缘鲕粒滩及盆地东缘的台内滩中。因此，通过对张夏期岩相古地理研究，寻找白云石化的鲕粒滩相平面分布规律，为预测有效储层的平面分布奠定了基础。
3 结论
1)鄂尔多斯盆地中寒武世张夏期总体以浅水碳酸盐岩台地沉积为主，可划分出局限台地、开阔台地、台地边缘、斜坡及深水盆地等沉积相及若干亚相和微相。
2)古陆主要发育在盆地北部、中部及东部，向西向南依次发育开阔台地、台地边缘、斜坡及深水盆地相，局限台地主要分布在盆地东缘榆林一延川一华池地区，南缘以发育台地边缘相为特征。
3)张夏组鲕粒滩非常发育，平面上主要发育在盆地西缘、南缘台地边缘及盆地东北部；其中，盆地南缘台缘边缘及东缘局限台地白云岩化的鲕粒滩为该区最有利的储集相带。
本文作者：刘晓光 陈启林 白云来 马玉虎 魏立花
作者单位：中国石油勘探开发研究院西北分院
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