再论鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理及沉积构造演化

陈启林，白云来，马玉虎，刘晓光

1.中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州 730020

2.重庆市地质矿产勘查开发局107地质队，重庆 401120

0 前言

鄂尔多斯盆地是中国第二大沉积盆地，也是我国油气勘探开发较早的地区之一[1-7]，现在不仅中生界石油产量名列我国前茅，而且古生界天然气储量超过1000×108m3的大气田就有6个，也属全国第一，其中苏里格气田储量级别最高，是中国最大的气田[4-5，7]。除上述丰富的油气资源外，鄂尔多斯盆地还含有大量的煤、煤层气、油页岩及铀矿等十几种矿产，是一个名副其实的聚宝盆[8-10]①胡文瑞.鄂尔多斯盆地油气勘探开发理论与技术.西安：长庆油田公司，2002.。现已查明，鄂尔多斯盆地天然气主要赋存于上古生界及下古生界中上奥陶统中[2-7]，那么更深部的寒武系有无成藏的可能？这是目前鄂尔多斯盆地勘探家们非常关心的问题[7]，也是亟待解决的问题。早在2006年，长庆的勘探家们在盆地腹部靖边气田取得历史性突破之后，就及时提出了天然气勘探要“甩出去，打下去”的战略思想[7]。但甩要甩到哪里去？打要打多深？具体来说就是盆地深部寒武系有无勘探的地质依据？针对这一重大理论和具体实践问题，依托国家和中油公司重大专项（2008ZX05004-001，2008E-0702，2008E-0706），笔者近年来进行了研究。在构造控制沉积的思想指导下[11-26]，运用层序地层学理论，以野外露头观察、岩心观察、测井和地震剖面研究为基础，以单因素分析-综合编图为方法[27]，以盆地寒武纪构造-沉积演化为主线，以储层-成藏研究为目标，首次编制了三级层序地层格架下的鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理图，为该区进一步在盆地深部勘探提供了基础和前提。对该区的岩相古地理研究，笔者研究并非首次。刘宝珺先生[28]在研究沉积作用时曾涉及过中国岩相古地理。王鸿祯先生[29]在“构造分区控制沉积”理论指导下，强调构造对古沉积古地理的控制作用，编制了全国岩相古地理图，虽也涉及本区，但以造山带为重点，内容偏重于古构造环境的恢复、古大陆边缘的确定，有关油气方面的研究较少。刘鸿允先生[30]曾利用古生物来确定本区古地理特点，但他的重点在于研究海陆分布而非岩相古地理。冯增昭等[31-36]长期致力于岩相古地理的研究，提出和倡导了单因素分析-综合作图法[27]，在上世纪后期多次研究本区早古生代的岩相古地理，提出了“陆外为坪，坪外有滩，滩外为海，海外为槽”，认为早古生代该区以坪为主，进而提出“坪中有膏、坪中有盐、坪中有油、坪中有气”[33]。这些观点和结论是十分重要的。但由于条件所限，盆地打到基底的探井并不很多，冯增昭先生得到的深部资料有限，因此他偏重于研究奥陶系，对更深层的寒武系研究相对较少。除上述著名学者外，还有不同部门不同学者也不同程度地研究过鄂尔多斯盆地早古生代岩相古地理，并取得了许多成果，此不赘述。随着勘探工作的进行以及资料的不断积累，本区早古生代岩相古地理研究不断深化，全区打到寒武系的探井已由原来的几口到目前的上百口，利用单因素分析-综合定量作图的条件日臻成熟，新的层序地层学及以岩石地层为核心的多重地层划分理论和方法的运用，使得笔者的研究更深入、更具体、更全面、更准确、更具有动态变化的特点。

1 研究区地质背景

1.1 盆地的范围

鄂尔多斯盆地位于中国北方黄土高原腹地（图1），早古生代属陆表海环境，晚古生代属滨浅海盆地（南部为古特提斯洋），中、新生代属大型内陆坳陷盆地，因此它本质上属叠合盆地[1-3，5-7，13，15，17-18]。 盆 地的基底为前寒武变质结晶岩系，为刚性陆块，是中国最为稳定的地块[37-50]。正是由于刚性基底的支撑作用，才使得不同时代所形成的原型盆地得以保存而免于被破坏。因此，现一般认为鄂尔多斯盆地范围北跨乌兰格尔凸起及河套盆地与阴山山系为邻，南越渭北隆起带和渭北盆地与秦岭山系相接，东起吕梁山，西至贺兰山-六盘山，面积约40×104km2[48，50]。杨俊杰[5]提出鄂尔多斯盆地面积约25×104km2，未包括河套、银川、渭河等分布于鄂尔多斯地块周边的新生代断陷盆地（图1绿色部分）。

图1 中国含油气盆地分布略图Fig.1 Distribution outline of China petroliferous basin

1.2 盆地的构造背景及演化

鄂尔多斯盆地构造属性本质上属于华北板块的一部分（图1）[48，50]，它的南部受秦岭洋控制，西南部受古祁连洋及其派生的贺兰古海洋控制，北部受古亚洲洋控制[15，17，29-30，32，37-54]。

区域研究成果表明：从太古宙起，经元古宙到早古生代晚期，鄂尔多斯地块和阿拉善古陆位于华北古陆西部（这里所说的为现今方位，并不代表当时陆块的方位，只是为了叙述方便，下同）。中、新元古代，阿拉善古陆和鄂尔多斯地块之间、鄂尔多斯地块及与华北古陆本部之间，曾出现过3大奥拉谷，它们分别是贺兰山奥拉谷、晋陕奥拉谷、豫陕奥拉谷[7]。其中，晋陕奥拉谷实际上是从陕西岐山通向延安，有向山西发展的趋势，这些奥拉谷一直延续到早古生代早期。早古生代晚期演变为海湾环境。中寒武世以后，阿拉善地区出现亲扬子生物分子[55]，表明阿拉善、鄂尔多斯及华北等陆块与扬子、柴达木等“南方陆块”已隔古祁连-古秦岭洋而相望，并逐渐靠近，成为一个有内在联系的沉积构造分区。到志留纪-泥盆纪，阿拉善古陆及鄂尔多斯古陆西南部与柴达木-中祁连板块碰撞造山，连为一体，构成西域板块的一部分[42]。古生代晚期（早、中二叠世），包括鄂尔多斯陆块在内的西域板块都拼贴到天山-兴蒙碰撞带南侧[52-53]。到三叠纪，随着秦岭造山带的碰撞形成，鄂尔多斯及华北地区形成沉积中心偏南的大型陆内拗陷型盆地[50，56-57]。晚侏罗世，受东侧燕山运动的影响，贺兰山-六盘山地区发生逆冲推覆，形成褶皱冲断带，鄂尔多斯盆地第一次与六盘山盆地割开；早白垩世，鄂尔多斯盆地西部在发生夷平作用之后，继续受挤压，形成所谓“陆内前陆盆地”（也称类前陆盆地）[50，58]；古近纪早期，在近东西向压力作用下，形成六盘山-贺兰山等断块山，盆地南、北两侧发生断陷，形成河套、渭河盆地；新近纪早期，主要在近南北方向压应力的作用下，鄂尔多斯东西两侧发生断陷，形成汾河地堑及银川地堑[50]。中更新世（0.78Ma）以来的新构造运动与地震活动对盆地的总体面貌有一定的影响，四周分布有断陷与高山，内部大约以N38°线为界，南、北两部分不论深部地幔还是地表地貌景观，甚至油气田的分布规律均有很大的不同[5-6]，所受构造最大应力方向是NE，它控制着盆地内张性断裂与高渗透带的分布[50，59-60]。

1.3 鄂尔多斯盆地地层系统

鄂尔多斯盆地除志留系和泥盆系缺失外，其他时代地 层均 有 分 布[6，50，55，61-65]。 沉 积 盖 层 平 均 厚 度5000m。中、上元古界以裂谷海相沉积为特征，厚度200～3000m；下古生界以海相碳酸岩为主，厚度为400～900m；上古生界为海陆交互相，以沼泽、三角洲、河流相为主，厚度600～1400m[5]；中-上三叠统延长组为陆相湖泊碎屑岩建造，厚度一般300～1000m，最厚约1500m；中侏罗统延安组属陆相湖泊-三角洲碎屑岩建造，厚约136～415m；白垩系厚1600～1900m，主要在盆地中西部广泛分布；而第三系厚约几十米到上千米不等，仅在局部零星出露。白垩系在成油气系统中的区域盖层作用是十分巨大的，古生界是本区重要的生气、产气层系，中上三叠统延长组为重要的生油、含油岩系，中侏罗统延安组是本区重要含煤岩系和生烃地层，第四纪盆地南部主要为黄土覆盖，而北部主要为沙漠景观。鄂尔多斯盆地寒武系岩石地层的分布规律及划分与对比见栅状图（图2）及表1。

2 研究方法和结果

2.1 岩相古地理恢复的基本思路

从构造控制沉积的观念出发，以三级层序地层为格架，点-线-面相结合，以露头-钻井-地震沉积层序综合分析为手段，以单因素分析-综合编图为方法，以盆地寒武纪构造-沉积演化为主线，以储层研究为目标，编制三级层序地层格架下的鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理图。

2.2 野外典型剖面研究

不论是地层与层序的划分对比还是岩相古地理分析，野外露头的研究是最基础最根本性的工作。本次野外研究的露头点见图3。笔者在岩石地层研究的基础上，对本区出露较好的地段进行了剖面实测。东南部西硙口剖面野外实测结果见图4。

图2 鄂尔多斯盆地寒武纪岩石地层分布Fig.2 Stratigraphy（lithostratic）distribution of Ordos，North China

表1 鄂尔多斯盆地寒武纪地层对比格架Table1 Correlation framework of strata in Cambrian in Ordos，North China

从该剖面不难看出，霍山组以砂岩为特征，馒头组紫红色泥岩（页岩、泥质粉砂岩）是其对比标志，张夏组的鲕粒灰岩最为典型，而三山子组白云岩是最可靠的鉴别标志。它们分别代表了砂滩相（霍山组）、潮坪相（馒头组）、台地边缘鲕滩相（张夏组）及局限台地泻湖相（三山子组）。各层序地层界面标识明确（表1）。另外同位素分布也具明显的旋回性变化特点。值得一提的是，本次首次在野外露头上测量了寒武系露头剖面GR值（图4）。所有这些都为本区正确划分与对比地层提供了可靠的保证。

2.3 典型井研究

图3 观察点分布图Fig.3 Distrbution map of observation point in Ordos，North China

在本次研究的上百口井里，盆地南部的平1井最富有代表性（图5）。从图5不难看出，平1井可划分为2个明显的中级层序：第一中级层序（MSQ1）仅包括1个三级层序；而第二中级旋回由6个三级层序组成。第一中级层序的三级层序低位体系域主要为辛集组灰绿色泥岩夹紫、红色泥岩及蝌蚪状灰白色砂质条带，具有水平纹层状构造，上部变为含灰质的泥岩，表明海水进一步加深，测井GR曲线下部呈细脖子状。海侵域主要为朱砂洞下部的白云岩，测井曲线呈锯齿状突起，这是本区灰质增加的典型标志，高位体系域主要由朱砂洞组上部白云岩组成，局部含石膏，岩石颜色由灰转红，环境氧化程度逐渐增加；测井曲线GR、AC明显降低，浅、深侧向电阻率值明显增大，向上表现为明显的旋回性特点，表明海水变浅形成泻湖，晚期又有泥质加入。平1井第二中级层序（MSQ2）的5个三级层序，无论从沉积旋回特征还是从测井曲线变化规律上，旋回性均十分明显：∈SQ2主要由馒头组下段白云岩组成，中部薄层深灰色泥质灰岩应为该层序最大海泛面，其下部为海侵域，上部为高位体系域，测井曲线也表现为旋回变化特点。∈SQ3由馒头组中段灰岩、泥质灰岩、白云岩及泥岩组成。在深度3100m处，泥质灰岩段的测井GR曲线呈现明显的旋回尖刺状突变，为较为明显的不断退积的过程，应是最大海泛面，其下部为海侵域，上部为高位体系域。海侵域主要为泻湖相，高位体系域主要为泥坪相，后者显示海水逐渐变浅的特点。∈SQ4由馒头组上段白云岩、泥质灰岩、鲕粒灰岩及紫色泥岩组成，在深度2985m处的泥质灰岩段为最大海泛面，其下部为海侵体系域，上部为高位体系域。海侵体系域主要为泻湖相及鲕滩相，高位体系域主要为泥坪相。∈SQ5由张夏组鲕粒灰岩、灰岩组成，深度2925m处的泥质灰岩段应为最大海泛面。其下部为海侵体系域，上部为高位体系域。海侵体系域主要发育鲕粒灰岩，而高位体系域主要发育灰岩，前者测井曲线呈起伏很大的锯齿状，表明有泥质加入，后者测井曲线呈起伏不大的微锯齿状、箱状，显示深水盆地沉积特点。∈SQ6主要由三山子组下部竹叶状白云岩组成，在深度2690m处的泥质云岩段为最大海泛面，其下部为海侵体系域，上部为高位体系域。高位体系域上部出现膏岩层，预示海水变浅，该层序结束。∈SQ7主要由三山子组上部白云岩及硅质白云岩组成，在深度2609m处，硅质云岩首次出现，测井曲线也发生明显变化，应为最大海泛面，其下部为海侵体系域，上部为高位体系域。前者以泥质云岩为主，后者以硅质云岩为主，顶部为马家沟组底部黄色泥岩。∈SQ7在全区分布局限。

图4 山西省河津县西硙口寒武系实测地质剖面Fig.4 Cambrian measured geological section in Xiweikou，Hejinxian County，Shanxi Province，China

2.4 地层的划分与对比

如上述，经本次深入研究的典型剖面共4条，踏勘研究的剖面6条、井28口、地震剖面10条（300 km），基本控制了全盆地。在典型露头剖面和探井资料研究的基础上，结合地震剖面上反映的信息，对本区寒武纪地层进行了划分对比，构成了控制全盆地纵横9条连井剖面（由于篇幅所限略去，9条剖面的位置见图3），仅将分析对比结果列于表2中。

2.5 寒武纪主要沉积相类型与特征

本区寒武系可划分为碳酸盐岩台地-较深水斜坡和盆地、碳酸盐岩缓坡、碎屑岩型滨岸等3个沉积环境，识别出8个沉积大相及若干亚相，详见表2。

2.6 单因素图

根据单因素分析-综合作图原理，笔者具体分析了不同层序内地层、泥岩、鲕粒、白云岩分布特点及厚度，作了寒武纪典型层段单因素图（图略）。这些单因素图件是恢复岩相古地理的基础。而地层厚度图是其中最重要的单因素图件，已表示于岩相古地理图上（见后文）。

表2 鄂尔多斯寒武系沉积相类型划分简表Table2 Simple table of dividing sedimentary facies types in Cambrian in the Ordos

2.7 寒武纪岩相古地理图

图5 平1井寒武系地层综合柱状图Fig.5 General stratigraphic column of Ping 1well in southern Ordos basin

在上述典型剖面和井沉积特征研究的基础上，根据所识别和确定的沉积相特点，通过单因素分析，结合地震剖面和区域上所反映的地层厚度及接触关系、构造界面特征、地层层序发育特征等，重建了鄂尔多斯盆地寒武纪不同层序的岩相古地理（图6）。该套图不仅比较客观而全面地反映了早古生代寒武纪鄂尔多斯地区海水进程及海陆变迁，而且生动地反映了该地区构造演变历程。

3 讨论

鄂尔多斯盆地寒武纪海水进程和岩相古地理变化具有明显的旋回性。以黔东世南皋期与都匀期之交为界，上下各有一个完整的海侵旋回。早期旋回以高能碎屑海岸相为特点，晚期旋回以碳酸盐岩缓坡（清水与浑水交替出现）向台地演变为特点。

图6 寒武纪鄂尔多斯地区岩相古地理图Fig.6 Lithofacies palaeogeography maps in Cambrian period in Ordos

3.1 寒武纪黔东世南皋期层序1岩相古地理及构造特点

3.1.1 寒武纪黔东世南皋早期层序1低位体系域和海侵体系域岩相古地理及构造特点

受阿森提运动的影响，包括鄂尔多斯古陆在内的整个华北古陆在震旦纪及寒武纪早期属于隆升构造背景，缺失与南方相对应的震旦纪及纽芬兰世相应沉积，仅在其边部有冰水沉积（大陆冰川）。在北秦岭震旦纪主要为火山岩。到寒武纪黔东世南皋期，海水才从古陆南部和西部缓慢侵进，形成辛集组及其上部的朱砂洞组。从图6A可看出：∈SQ1低位体系域和海侵体系域主要分布于盆地的西部和南部。在西部，它是祁连海沿贺兰奥拉谷向鄂尔多斯古陆海侵的结果；在南部，它是秦岭海沿岐山-延安奥拉谷向鄂尔多斯古陆海侵的结果。在盆地东南山西河津西硙口，该体系域基本缺失，仅见霍山组海侵砂岩直接覆于涑水杂岩之上。这里的霍山组砂岩层位可能与朱砂洞相当。在南部中端伸向古陆内部，显示了奥拉谷分布特征。当时的岩相古地理特点为陆-坡-海。这里的陆，指的是鄂尔多斯古陆。它经过晋宁-兴凯运动长期隆升，不仅分布范围广，而且地形地貌差异大，夷平程度差，有较充足的陆源物质注入大海，因此形成环绕古陆的滨岸沉积，无论是在古陆西南陇县周家渠、西北苏峪口，还是在南部岐山一带，均可见到巨大的（1m左右）砾石分布（图7）。另外滨岸沉积普遍含磷，这是中国磷矿的特点[28]。一般国外磷矿多形成于浅海环境，多是洋底上升流成因，与我国的磷矿成因并不相同。我国含磷层位往往在潮间带。但无论是洋底上升流成因还是滨岸成因，含磷表明当时环境是一个相对温暖的稳定环境。综上所述，当时的岩相古地理特点是以陆为主，沿古陆形成较窄的含磷砂砾质滨岸，向外侧迅速过渡为深水陆棚相环境。受先期古奥拉谷的影响，古陆西部和南部的形态也不是规则的“L”形，而是西部和南部中段呈三角形凹向古陆内部，海岸线呈不规则状展布。

图7 盆地南缘岐山涝川二郎沟含磷砾岩Fig.7 Phosphoric conglomerate in Qishan，South Ordos

3.1.2 寒武纪黔东世南皋晚期层序1高位体系域岩相古地理及构造特点

寒武纪黔东世南皋晚期层序1（∈SQ1）高位体系域（HST）地层分布见图6B，与之相当的岩石地层是朱砂洞组。其分布范围与低位体系域及海侵域基本相同，也沿古陆边部呈蜿蜒的带状分布。与低位体系域和海侵体系域相比，高位体系域（HST）岩相古地理虽同为滨岸环境，且分布范围相差不大，但陆源物质明显减少，主要形成碳酸盐岩建造，本质上属低能的清水碳酸盐岩缓坡，这与低位体系域和海侵域主要为浑水砂砾质占主导的高能环境明显不同。砂质海岸向净水碳酸盐岩缓坡转变的原因是随着陆地夷平作用的进行，古陆地形明显准平原化，陆源物质明显减少，碳酸盐岩明显增多的缘故，显示了一个完整的沉积旋回，而海平面没有明显的升降变化，具体表现为古陆东南部西硙口霍山砂岩为滨岸砂滩沉积。平1井朱砂洞组为泻湖沉积。岐山北崛山沟朱砂洞组显示陆棚深水相特点。在陇县牛心山，朱砂洞组显示中内缓坡潮坪相及潮下鲕滩相特点。在陇县周家渠，朱砂洞组为内缓坡云砂坪相。在西缘北部苏峪口，朱砂洞组为内缓坡云坪相。综上所述，寒武纪黔东世南皋晚期层序1（∈SQ1）高位体系域（HST）岩相古地理主要发育碳酸盐低能缓坡及深水陆棚相，局限内缓坡相对比较发育。沉积相沿古陆边部呈不规则带状分布。在西部和南部中端也伸向古陆内部，受奥拉谷控制。

3.2 寒武纪黔东世都匀期层序2岩相古地理及构造特点

寒武纪黔东世都匀期层序2（∈SQ2）主要由寒武纪黔东世都匀期地层组成，与之相当的岩石地层是馒头组下段（原馒头组）。层序2虽然也沿古陆边部呈带状分布，但范围在西部略有扩大，海水自西向古陆进一步海侵。在南部范围变化相对复杂（图6C），早先的奥拉谷范围明显向东迁移，而海侵作用不是十分明显。这表明在都匀期古陆西南侧祁连洋初步发生扩张，而南侧的秦岭洋扩张作用并不明显，这对祁连洋与秦岭洋的历史对比在细节上提供了限制。总的特点是内缓坡相为主，南部局部为盆地相。

3.3 寒武纪武陵世台江早期层序3岩相古地理及构造特点

寒武纪武陵世台江早期形成的岩石地层是馒头组中段（原毛庄组）。此时本区岩相古地理发生了明显的变化，海侵范围明显扩大，海水已侵入鄂尔多斯古陆腹地。原来的鄂尔多斯古陆被海水淹没，仅剩下伊盟古陆、吕梁古陆及镇原古陆。在盆地南部，除镇原古陆与伊盟古陆分开，但仍然露出水面外，其他地区均被海水侵没，中部沉积厚度明显大于两侧，奥拉谷依然存在，且形态与∈SQ2相比，向北有分叉现象，既有向东北延伸的趋势，又有向西北延伸的趋势。在盆地北部，古陆被海水第一次分开，主体部分被称作伊盟古陆，东侧隆起范围较小，称作吕梁古陆。这时西部古祁连海水通过环县海峡与古秦岭洋初步相通，古亚洲洋通过子洲海峡也与古秦岭洋初步相通，表明三大洋最早相连通的时间是台江早期，即“鄂尔多斯海（AOS）”形成最早形成时间为台江早期。

3.4 寒武纪武陵世台江中晚期层序4岩相古地理及构造特点

寒武纪武陵世台江中晚期所形成的岩石地层是馒头组上段（原徐庄组）。与台江早期相比，海侵范围进一步扩大（图6D），3个古陆面积进一步缩小。在盆地南部，除镇原古陆依然露出水面外，其他地区均被海水侵没，中部沉积厚度大于两侧，奥拉谷形态已不明显而呈现海湾的特点，层序厚度仍然大于两侧。古祁连洋海水、古秦岭海水、古亚洲洋海水完全相互沟通。在北部伊盟古陆西侧桌子山一带海水相对较深，主要为中外缓坡-盆地相，伊盟古陆东侧主要为砂滩、砂泥坪、泥云坪及泥灰坪，盆地中部以泻湖相为主，环绕盆地西缘、南缘及东缘出现鲕粒滩、灰质砾滩、泥坪及灰坪、云坪。缓坡鲕滩的大量出现，表明寒武纪缓坡已明显向台地相过渡。

3.5 寒武纪武陵世王村期层序5岩相古地理及构造特点

寒武纪武陵统王村期主要形成层序5（∈SQ5），与之相对应的岩石地层是张夏组。该期岩相古地理与前述发生了根本性的变化。前已述及，因受祁连洋俯冲作用的影响，不仅只是海侵范围进一步扩大，古陆面积进一步缩小（图6E），关键是古陆的展布趋势有了很大的变化。早先古陆的分布格局总体上是南海北陆，但到王村期，北部的伊盟古陆被海水分开，形成新的伊盟古陆和乌审旗古陆，二者之间为新形成的海峡所分割。早先形成的环县海峡和子洲海峡已被广阔的海域取代。东北部海水进一步加深显示了古亚洲洋海侵作用的加强[52-53]。镇原古陆与乌审旗古陆之间沉积相对较薄（图6E），显示了水下古隆起的特征。这样，盆地就由近南北分异的构造格局变为近东西分异的构造格局。如果把吕梁古陆与其向西南延伸的水下隆起连在一起，上述的近东西分异就会更明显。古祁连洋海水、古秦岭海水及古亚洲洋海水继续相互沟通。从上述不难看出，伊盟古陆-乌审旗古陆-环县、吴旗水下隆起-镇原古陆基本上是嗣后“鄂尔多斯盆地中央古陆”的雏型。可以说，鄂尔多斯盆地中央古陆最早始于寒武纪鼓山期，其地球动力学本质是西南侧的祁连洋壳向鄂尔多斯古陆俯冲的结果。古祁连海水和古秦岭海水此时与古亚洲洋也完全沟通。

3.6 寒武纪武陵世古丈期-芙蓉世层序6（∈SQ6）岩相古地理及构造特点

在寒武纪武陵世古丈期到芙蓉世，形成的岩石地层是三山子组，在部分地区，三山子组可向上延续到早奥陶世道保湾中期，形成另外一套层序。与层序5相比，虽然也表现为近东西分异，但分布格局有本质上的不同，主要表现在广泛海退背景下，古陆面积显著扩大（图6F）。原来伊盟古陆、乌审旗古陆及镇原古陆之间的水下隆起全部上升，中央古陆初具规模，而东侧的吕梁古陆则沉没水下而消失。在近南北向中央古陆控制下，古陆东北为局限台地泻湖相，局限台地砾滩-泻湖相基本上是围绕中央古陆及东北部的泻湖相呈半环带状分布，为台缘相。古陆西部为盆地-斜坡相，南部为盆地相。

4 鄂尔多斯盆地寒武纪岩相古地理-构造演化与沉积模式

鄂尔多斯盆地寒武纪早期为以浑水与清水交替出现的碳酸盐岩缓坡环境为主，中、晚期以台地相和局限台地相为特征。总的来讲，有一个从高能碎屑滨岸、具环陆砂滩的局限内缓坡-浑水和清水交替出现的缓坡向开阔台地演化，然后再变为局限台地的过程（图8）。

区域研究表明，鄂尔多斯古陆受阿森提运动影响普遍发生隆升，盆地内缺乏新元古代青白口纪、震旦纪及寒武纪纽芬兰世（滇东世）相应沉积。嗣后北侧受古亚洲洋的作用[53]，为主动大陆边缘，而南侧的古秦岭洋处于扩张阶段，为被动大陆边缘[51]。后者在道保湾期（弗洛期）由被动陆缘转化为主动大陆边缘。这一海陆分布状况及动力学背景与现今的北美大陆十分相似，只不过鄂尔多斯古陆南侧比北美大陆东部被动陆缘更加复杂而已。西部为主动大陆边缘。在这种大陆动力学背景条件下，鄂尔多斯盆地在寒武纪早期-黔东世南皋期，不论是祁连海还是秦岭海均发生向鄂尔多斯古陆的海侵作用。但这种海侵是有限的，仅仅是环陆分布（北侧和东侧除外）。需说明的是，南侧岐山一带由于存在奥拉谷，其沉积范围受其影响而伸向古陆内部。南皋早期主要是含磷碎屑岩滨岸沉积，南皋晚期为泻湖沉积（局限内缓坡）和砂滩沉积（海侵前锋，盆地东南），总的属碎屑岩滨岸沉积和碳酸盐岩内缓坡。古陆向西、向南延向古祁连洋和古秦岭洋。从平1井所发现的辛集组灰绿色泥岩来看，当时的古气候相对潮湿。

图8 鄂尔多斯盆地寒武纪沉积构造演化Fig.8 Sedimentation-tectonic evolution in Cambrian in Ordos，China

到黔东世都匀期，盆地西、南部继续发生海侵，但范围基本与南皋期相同，西部略有扩大，南部奥拉谷范围略向东迁移，表明此时鄂尔多斯古陆主要受西南部古祁连洋的扩张作用影响，而南部古秦岭洋的作用不是很明显；更具意义的是此时不仅是以碎屑沉积为主、碳酸盐沉积为辅，关键是出现紫红色泥质沉积，表明沉积环境发生了巨大的变化，为干旱的气候条件，这种环境一直持续到馒头组沉积结束-台江末期。

到武陵世台江期，不论是古祁连洋还是古秦岭洋均大规模向鄂尔多斯古陆侵进，另外还有来自北方古亚洲洋从古陆东北方向侵入。不仅古祁连洋和古秦岭洋通过环县海峡相通，而且台江早期古亚洲洋也在古陆腹地通过子洲海峡与古祁连洋和古秦岭洋连成一片，到台江晚期海泛规模几近最大，昔日的“鄂尔多斯古陆（AOL）”变为“寒武纪鄂尔多斯海（AOS）”，“寒武纪鄂尔多斯海”一直延续到鼓山期（王村期），古祁连海水和古秦岭海水此时与古亚洲洋完全沟通。台江晚期的海陆格局是：北部伊盟古陆向西隔贺兰海与阿拉善古陆相望，向东隔榆林-子洲海域与吕梁古陆相邻，环县海峡和子洲海峡已被大片海域所取代。而吕梁古陆和镇原古陆孤自漂浮在“寒武纪鄂尔多斯海”之中。该时段沉积的主要特点是在缓坡背景下，浑水碎屑与清水碳酸盐沉积交替进行，主要形成泥坪、砂坪、灰坪及鲕滩相内缓坡沉积，并且从早到晚，清水碳酸盐岩逐渐居于主要地位。但干旱的环境并未改变，在晚期还有紫红色泥质形成。但贺兰海一带的气候与南部有所不同，局部出现了灰绿色页岩，表明北部气候相对潮湿一些。

到鼓山期（王村期），本区沉积环境发生了巨大的变化，不仅气候由干热转化为相对潮湿，出现黄绿色粉砂质泥岩，而且沉积能量明显增大，出现厚层碳酸盐沉积（鲕粒灰岩），更重要的是沉积背景由缓坡演变为台地。台地边缘形成了环带状的鲕粒滩，而台地内部多形成台内洼陷沉积及云坪、泻湖相沉积。台地向外出现深水沉积，如南部平1井等处。海陆分布与台江晚期基本相同，但前者基本是南北向分异（南海北陆），后者转变为北东-南西向分异（古陆和水下隆起走向呈北北东-南南西向）。鼓山期海泛达到最大。寒武纪芙蓉世-奥陶纪弗洛世，本区海陆格局发生了根本性变化。由于受古祁连洋的俯冲作用，本区中西部普遍隆起，北部伊盟古陆通过中间隆起与南部的镇原古陆连在一起，形成近南北向的“中西部隆起”（前人习惯称之为中央古隆起），盆地从早先的南北分异演变为东西分异。古地理构造格局演变为南北向的“一隆两凹”。“中西部隆起”西边经斜坡延向贺兰浅海，东面主要为潮坪环境。

“中西部隆起”本质上可以说与后来的“鄂尔多斯中央古隆起”一脉相承。另外三山子组沉积的最大特点是底部发育风暴沉积，形成竹叶状白云岩，以局限台地为特征。南部岐山一带形成纹层状白云岩，含硫较高，w（TOC）也较高，显示海水相对较深。

5 结论

1）鄂尔多斯盆地寒武纪沉积环境从早到晚经历了碎屑滨岸-浑水与清水交替出现的碳酸盐岩缓坡-开阔台地-局限台地的演化过程，以坪滩相为主。

2）地理格局由早期的南海北陆演变为以“鄂尔多斯海”西部出现近南北向的“中央古陆”为特征。早期南部存在奥拉谷，晚期因秦岭洋向北海侵被淹没而呈现海湾。早期南北分异，晚期东西分异。

3）古祁连洋的俯冲作用是鄂尔多斯寒武纪海陆变迁的主要地球动力。

在研究过程中，中石油长庆油田公司杨华教授级高工、付金华教授级高工、孙六一高工、包洪平高工及任军峰工程师指导和帮助；在具体工作中，中石油研究院鄂尔多斯分院郭彦如副院长指导和帮助；中石油研究院西北分院杨杰院长、刘省奎书记对整个研究工作都十分关心，并给予多方支持。笔者在此深表谢意！

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