摘 要 截至目前，鄂爾多斯盆地寒武系碳酸鹽巖油氣勘探尚未得到足夠重視，其油氣地質(zhì)條件研究仍處于起步階段。為此，利用野外露頭、巖心、測井和錄井資料，綜合分析了該盆地中寒武世張夏期沉積相類型及特征，認(rèn)為張夏組屬于碳酸鹽巖臺地相沉積，可進(jìn)一步劃分出局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣、斜坡及深水盆地等5個沉積相及若干亞相和微相；通過統(tǒng)計(jì)張夏組地層厚度、碳酸鹽巖顆粒含量、石灰?guī)r含量、白云巖含量及深水沉積物含量，采用“單因素分析綜合作圖法”編制了張夏期巖相古地理圖。研究結(jié)果表明：該區(qū)高能顆粒灘非常發(fā)育，以鮞粒灘為主，平面上主要分布在鄂爾多斯盆地西緣、南緣臺地邊緣及盆地東北部，其中，南緣臺地邊緣及東緣局限臺地內(nèi)白云巖化的鮞粒灘為最有利的儲集相帶，是新的油氣勘探有利區(qū)。
關(guān)鍵詞 鄂爾多斯盆地 中寒武世 巖相古地理 有利儲集相帶 沉積相 碳酸鹽巖臺地 鮞粒灘 白云巖化
鄂爾多斯盆地是我國第二大含油氣盆地口[1]，區(qū)域構(gòu)造上屬華北克拉通[2-5]，盆地本部面積約為25×l04km2[6]。中寒武統(tǒng)張夏組上覆于下寒武統(tǒng)饅頭組上段，頂部與寒武系三山子組、奧陶系馬家溝組及二疊系山西組等呈不整合接觸，地層厚度介于0～300 m，平均為98.6 m，巖性以海相碳酸鹽巖為主，下部主要為深灰、灰色泥灰(云)巖、泥晶灰(云)巖，中上部為灰、淺灰色泥晶灰?guī)r、泥―粉晶白云巖、顆粒灰(云)巖，顆粒以鮞粒為主，有少量礫屑、砂屑及生屑，部分鮞粒白云巖段溶孔發(fā)育，為該區(qū)張夏組乃至寒武系主要的儲集層段和儲集巖。
截至目前，鄂爾多斯盆地寒武系碳酸鹽巖油氣勘探尚未得到足夠重視，其油氣地質(zhì)條件研究仍處于起步階段。近年來，隨著川東北地區(qū)飛仙關(guān)組灘相大型氣藏的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，掀起了國內(nèi)外學(xué)者顆粒灘研究的高潮[7-15]。該區(qū)張夏組顆粒灘異常發(fā)育，不僅厚度大，且分布廣泛，引起了一些學(xué)者的注意[16-17]，但其研究主要側(cè)重于盆地南緣局部構(gòu)造，以盆地為整體沉積相及顆粒灘分布研究尚待進(jìn)一步深入。鑒于此，筆者以盆地周緣地表露頭和鉆井剖面沉積相分析為基礎(chǔ)，結(jié)合前人研究成果，對中寒武統(tǒng)張夏組進(jìn)行了巖相古地理及有利沉積相帶分布研究，以期為儲層的平面分布預(yù)測提供地質(zhì)依據(jù)。
1 沉積相特征
早寒武世―中寒武世早期，鄂爾多斯盆地構(gòu)造發(fā)育穩(wěn)定，古地貌總體上表現(xiàn)為北部高、南部低，中部高、東西兩側(cè)低的特征[18]。張夏期繼承了這種地貌格局，屬碳酸鹽巖臺地相沉積，從地貌高地向下依次分布著剝蝕古陸、局限臺地和開闊臺地、臺地邊緣、斜坡和深水盆地沉積，根據(jù)巖性、巖相等可進(jìn)一步細(xì)分為若干亞相和微相。
1.1 局限臺地
局限臺地平面上主要分布在盆地東緣榆林―臨縣―子洲―華池地區(qū)，由于受到古陸、中央古隆起及周緣高能顆粒灘的阻隔，海水循環(huán)受限，水動力較弱，鹽
度較正常海水偏高。沉積物主要為褐灰、灰、淺灰色薄―中層狀泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖、泥晶白云巖、亮晶鮞粒白云巖等(圖1)；根據(jù)沉積物可進(jìn)一步劃分潟湖和臺內(nèi)灘，臺內(nèi)灘以鮞粒灘為主，巖性主要為淺灰色亮晶鮞粒(粉晶)白云巖，受后期溶蝕作用影響往往形成較好的儲集層(圖1)。
圖1龍?zhí)絣井張夏組局限臺地沉積相圖
1.2 開闊臺地
開闊臺地平面上主要分布在中央古隆起及盆地東北部，其水體深度較小，海水循環(huán)良好，鹽度基本正常，主要發(fā)育深灰、灰色泥巖、泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、鮞?；?guī)r等(圖2)。局部受白云石化作用出現(xiàn)泥質(zhì)白云巖及泥晶白云巖，可進(jìn)一步劃分為開闊海亞相和臺內(nèi)灘亞相，臺內(nèi)灘主要分布在盆地東北部地貌高地上，水體能量高，巖性以深灰色鮞?；?guī)r為主；開闊海沉積物主要為深灰、灰色泥巖、泥灰?guī)r及泥晶灰?guī)r等，水平層理發(fā)育。
圖2內(nèi)蒙古桌子山地區(qū)張夏組開闊臺地沉積相圖
1.3 臺地邊緣
臺地邊緣主要分布在盆地西緣及南緣，包括臺緣灘和灘間海2種亞相。灘間海位于相對低洼地帶，巖性主要為深灰、灰色泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，有少量泥晶白云巖。臺緣灘主要具有以下特征：①主要沉積顆?；?guī)r和顆粒白云巖(顆粒含量大于50%)，以中―厚層亮晶鮞?；?guī)r和鮞粒白云巖為主，少量為生屑灰?guī)r和砂屑灰?guī)r；②單灘體及顆粒灘累計(jì)厚度大，累計(jì)厚度一般大于40 m；③顆粒生物含量豐富，包括三葉蟲、腕足、棘皮等；④南緣顆粒灘白云巖化嚴(yán)重，受后期溶蝕作用改造易形成儲集層。
1.4 斜坡―深水盆地
斜坡―深水盆地主要發(fā)育在該區(qū)的西部和南部，巖性以含泥泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，夾薄層泥灰?guī)r，總體顏色較深，以深灰色為主，生物含量少，巖石物性差，不利于儲層的形成。
2 單因素分析和巖相古地理研究
在野外露頭及鉆井巖心觀察、鏡下薄片鑒定基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)計(jì)張夏組地層厚度、石灰?guī)r含量、白云巖含量、碳酸鹽巖顆粒含量及深水沉積物含量，采用單因素分析綜合作圖法對張夏組巖相古地理進(jìn)行研究。
2.1單因素分析
2.1.1地層厚度
地層厚度分布可反映古陸及沉積中心的分布格局[19-22]，通過對區(qū)內(nèi)10個野外露頭及50余口鉆井剖面地層劃分繪制了張夏組地層厚度分布圖(圖3-a)。從圖中可看出，張夏期鄂爾多斯盆地發(fā)育4個剝蝕古陸，分別為伊盟古陸、烏審旗古陸、呂梁古陸及鎮(zhèn)原古陸；沉積中心分別位于該區(qū)的西部、南部及東北部，地
層厚度均超過200 m，為補(bǔ)償性沉積，盆地西緣地層減薄速率遠(yuǎn)快于盆地東緣及南緣。
2.1.2碳酸鹽巖顆粒含量
該區(qū)顆粒主要環(huán)繞古陸分布(圖3-b)，尤其是盆地南緣，不僅分布面積廣，且顆地比超過50%，局部甚至超過90%，顆粒累計(jì)厚度超過l00 m，巖性以鮞粒白石巖為主；盆地西緣顆粒呈帶狀展布，顆地比多介于25%～50%，同心地區(qū)及天深1井區(qū)超過50%，顆粒厚度累計(jì)超過40 m；東緣顆粒主要分布在鄂爾多斯、佳縣等地，顆粒含量介于25%～50%。
圖3 鄂爾多斯盆地張夏組單因素分析圖
2.1.3石灰?guī)r含量
一般開闊環(huán)境中易沉積石灰?guī)r，因此石灰?guī)r含量具有重要的沉積環(huán)境意義[23-25].。從圖3-c中可以看出，石灰?guī)r含量大于50%的地區(qū)主要分布在盆地的西緣、南緣及研究區(qū)東北部，而盆地東緣石灰?guī)r含量非常低(一般低于25%)。以石灰?guī)r含量50%為劃分標(biāo)準(zhǔn)，盆地西緣、南緣及研究區(qū)東北部為開闊臺地環(huán)境。
2.1.4深水碳酸鹽巖沉積物含量
本文中深水碳酸鹽巖沉積物主要指深灰、灰黑色泥灰?guī)r、含泥灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，其顏色較深，顆粒細(xì)小，代表較深水沉積環(huán)境。通過50余口鉆井及10條野外露頭剖面統(tǒng)計(jì)，繪制了鄂爾多斯盆地深水碳酸鹽巖沉積物含量分布圖(圖3一d)，其含量大于50%的主要分布在銀川－固原－千陽－淳化－永濟(jì)一線外圍，多超盆地范圍，盆地內(nèi)深水碳酸鹽巖沉積物含量基本小于25%。
2．2張夏期巖相古地理分析
通過上述單因素分析，結(jié)合張夏期鄂爾多斯盆地沉積背景及前人研究成果，全面分析判斷，編制了鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)張夏期巖相古地理圖(圖4)。首先，以張夏組地層厚度為標(biāo)準(zhǔn)劃分出剝蝕古陸及沉積區(qū)兩大單元，確定剝蝕區(qū)和沉積區(qū)的分布范圍；其次，以顆粒含量25%及深水碳酸鹽巖沉積物含量不小于50%為標(biāo)準(zhǔn)確定臺地邊緣的分布范圍，劃分淺水區(qū)及深水區(qū)，以顆粒含量50%為標(biāo)準(zhǔn)劃分出臺緣灘；再次，以石灰?guī)r含量50%為標(biāo)準(zhǔn)劃分出局限臺地和開闊臺地；最后，在深水碳酸鹽巖沉積物高于50%的區(qū)域以75%的標(biāo)準(zhǔn)將斜坡相及深水盆地相進(jìn)行劃分。
從圖4中可以看出，張夏期鄂爾多斯盆地繼承了早寒武世%中寒武世早期的古地貌格局，屬淺水碳酸鹽巖臺地相區(qū)；古陸主要發(fā)育在盆地中部，向西依次發(fā)育開闊臺地、臺地邊緣、斜坡及深水盆地等相，東緣發(fā)育局限臺地相，南緣以發(fā)育臺地邊緣相為特征，各古地理單元特征如下。
2．2．1 剝蝕古陸
剝蝕古陸有烏海－達(dá)特拉旗一線以北的阿拉善－伊盟古陸、鄂托克期－烏審旗地區(qū)的烏審旗古陸、鎮(zhèn)原－涇川地區(qū)的鎮(zhèn)原古陸及盆地東側(cè)的呂梁古陸，寒武紀(jì)無沉積，巖性主要由前寒武紀(jì)的變質(zhì)巖組成，幾乎沒有陸源碎屑物供應(yīng)。
2．2．2局限臺地相
局限臺地相分布集中，主要分布在盆地東緣榆林－延川－華池地區(qū)，由于缺乏陸源碎屑物，巖性以淺灰－灰色?。袑幽嗑О自茙r、含泥白云巖及灰質(zhì)白云巖為主，石灰?guī)r很少分布；在地貌高地－佳縣地區(qū)，有利于臺內(nèi)灘沉積，巖性以亮晶鮞粒白云巖為主，受后期溶蝕作用影響形成了優(yōu)質(zhì)儲集層。
2．2．3 開闊臺地相
開闊臺地相主要分布在盆地西緣的定邊－環(huán)縣－涇川一線及研究區(qū)東北部的達(dá)拉特旗－神木地區(qū)，巖性主要為灰色中層泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r，局部地區(qū)由于白云石化出現(xiàn)薄層白云巖；在地貌高地－興縣及鄂爾多斯地區(qū)，分布有面積較大的顆粒灘，巖性以亮晶鮞?；?guī)r為主，物性較差，不利于儲層的發(fā)育。
2．2．4 臺地邊緣相
臺地邊緣相主要分布在盆地西緣石嘴山－平?jīng)鲆痪€及盆地南緣，本相區(qū)西緣灰?guī)r發(fā)育，而南緣白云巖發(fā)育，巖性以顆粒巖發(fā)育為特征，顆粒主要為鮞粒，粒間多為亮晶充填，表明水動力很強(qiáng)；平面上臺地邊緣灘主要分布在西緣天深l井區(qū)及青龍山地區(qū)和盆地南緣，尤其是盆地南緣，臺緣灘不僅分布面積廣，顆粒累計(jì)厚度大，且受白云石化及溶蝕等作用的影響，易形成優(yōu)質(zhì)儲集層段。
2．2．5斜坡－深水盆地相
斜坡－深水盆地相主要分布在研究區(qū)的西部銀川－華亭一線以西及南部千陽－淳化一線以南，巖性主要為深水色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r，沉積環(huán)境為還原環(huán)境。
2．3巖相古地理研究的油氣勘探意義
從野外露頭及鉆遇張夏組地層井來看，在多Fl井張夏組地層中發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)儲層(圖1)，儲集巖類以淺灰色亮晶鮞粒白云巖、亮晶生屑鮞粒白云巖為主，主要儲集空間為表生巖溶作用形成的溶孔、溶洞，可見少量的粒間溶孔及殘余粒間孔等，孔隙度可超過7%。從平面分布來看，儲層分布明顯受白云石化作用影響的鮞粒的控制，主要分布在盆地南緣臺地邊緣鮞粒灘及盆地東緣的臺內(nèi)灘中。因此，通過對張夏期巖相古地理研究，尋找白云石化的鮞粒灘相平面分布規(guī)律，為預(yù)測有效儲層的平面分布奠定了基礎(chǔ)。
3 結(jié)論
1)鄂爾多斯盆地中寒武世張夏期總體以淺水碳酸鹽巖臺地沉積為主，可劃分出局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣、斜坡及深水盆地等沉積相及若干亞相和微相。
2)古陸主要發(fā)育在盆地北部、中部及東部，向西向南依次發(fā)育開闊臺地、臺地邊緣、斜坡及深水盆地相，局限臺地主要分布在盆地東緣榆林一延川一華池地區(qū)，南緣以發(fā)育臺地邊緣相為特征。
3)張夏組鮞粒灘非常發(fā)育，平面上主要發(fā)育在盆地西緣、南緣臺地邊緣及盆地東北部；其中，盆地南緣臺緣邊緣及東緣局限臺地白云巖化的鮞粒灘為該區(qū)最有利的儲集相帶。
本文作者：劉曉光 陳啟林 白云來 馬玉虎 魏立花
作者單位：中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 長慶油田石油地質(zhì)志編寫組．中國石油地質(zhì)志：卷十二 長慶油田[M]．北京：石油工業(yè)出版社，l992．
[2] 張泓，白清昭，張笑微，等．鄂爾多斯聚煤盆地形成與演化[M]．西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，l995．
[3] 任來義，楊超，劉寶平，等．鄂爾多斯東部上古生界物源及山西組構(gòu)造背景[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，33(5)：49—53．
[4] 楊華，包洪平．鄂爾多斯盆地奧陶系中組合成藏特征及勘探啟示[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(12)：11-20．
[5] 王社教，李登華，李建忠，等．鄂爾多斯盆地頁巖氣勘探潛力分析[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(12)：40—46．
[6] 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．
[7] 王一剛，劉劃一，文應(yīng)初，等．川東北飛仙關(guān)組鮞灘儲層分布規(guī)律、勘探方法與遠(yuǎn)景預(yù)測[J]．天然氣工業(yè)，2002，22(增刊1)：14—19．
[8] 馬永生，牟傳龍，郭彤樓，等．四川盆地東北部飛仙關(guān)組層 序地層與儲層分布[J]．礦物巖石，2005，25(4)：73—79．
[9] 過敏，李仲東，楊磊，等．川東北飛仙關(guān)組異常壓力演化與油氣成藏[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，32 (1)：175—182．
[10] 司馬立強(qiáng)，吳豐，繆祥禧，等．龍崗地區(qū)礁灘儲層有效性評價(jià)[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，34(I)：176—182．
[11] 唐海，汪全林，彭鑫嶺，等．川東宣漢地區(qū)飛仙關(guān)組裂縫特征及成因研究[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，33(4)：78—84．
[12] 譚秀成，劉曉光，陳景山，等．磨溪?dú)馓锛味侮懕砗Ｌ妓猁}巖臺地內(nèi)灘體發(fā)育規(guī)律[J]．沉積學(xué)報(bào)，2009，27(5)：995-1001．
[13] 李宏濤，龍勝祥，吳世祥，等．川西坳陷飛仙關(guān)組三段鮞灘儲層特征與成巖作用研究[J]．天然氣工業(yè)，2010，30(7)：7—12．
[14] 張延充，劉克難，彭才，等．川西九龍山地區(qū)下二疊統(tǒng)高能灘地震預(yù)測[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(6)：42—45．
[15] 胡東風(fēng)．普光氣田與元壩氣田礁灘儲層特征的差異性及其成因[J]．天然氣工業(yè)，2011，31 (10)：17—21．
[16] 劉燕．鄂爾多斯盆地洛川及鄰區(qū)下古生界天然氣成藏條件研究[D]．西安：西北大學(xué)，2008．
[17] 王建麾．鄂爾多斯盆地南緣下古生界成藏組合研究[D]．成都：成都理工大學(xué)，2009．
[18] 楊華，席勝利，魏新善，等．鄂爾多斯多旋回疊合盆地演化與天然氣富集[J]．中國石油勘探，2006(1)：17—24．
[19] 張滿郎，謝增業(yè)，李熙甜，等．l四)11盆地寒武紀(jì)巖相古地理特征[J]．沉積學(xué)報(bào)，2010，28(1)：128—139．
[20] 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(bào)，2008，30(1)：33-37．
[21] 周進(jìn)高，辛勇光，谷明峰，等．lⅡt Jll盆地中三疊統(tǒng)雷口坡組天然氣勘探方向[J]．天然氣工業(yè)，2010，30(12)：16—19．
[22] 劉勇，張帆，王興志，等．四川盆地開江地區(qū)石炭系黃龍組復(fù)合圈閉識別與評價(jià)[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(7)：11—15．
[23] 胡明毅，魏國齊，胡忠貴，等．ISt)ll盆地中二疊統(tǒng)棲霞組層序——巖相古地理[J]．古地理學(xué)報(bào)，2010，12(5)：515—526．
[24] 李延麗，茍迎春，曹正林，等．柴達(dá)木盆地躍西地區(qū)藻灰?guī)r儲層的測井識別[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009．31(5)：56—60．
[25] 齊寶權(quán)，冉志兵，王學(xué)琴，等．阿姆河右岸區(qū)塊石灰?guī)r儲層識別及流體性質(zhì)判斷[J]．天然氣工業(yè)，2010，30(5)：21—25．
贊 賞 分享
您可以選擇一種方式贊助本站
支付寶轉(zhuǎn)賬贊助
微信轉(zhuǎn)賬贊助
- 注解：本資料由會員及群友提供僅供閱讀交流學(xué)習(xí)，不得用于商業(yè)用途！
