鄂尔多斯盆地西北缘克里摩里组沉积微相特征*

2016-11-16张成弓陈安清刘懿锋

天然气勘探与开发 2016年3期

关键词：台地鄂尔多斯克里

潘　博　张成弓　陈安清　杨　帅　岳　强　刘懿锋

（1.成都理工大学沉积地质研究院2.“油气藏地质与开发工程”国家重点实室·成都理工大学3.北京地质矿产研究院4.中国人民解放军95661部队后勤部）

鄂尔多斯盆地西北缘克里摩里组沉积微相特征*

潘博1，2张成弓1，2陈安清1，2杨帅1，2岳强3刘懿锋4

（1.成都理工大学沉积地质研究院2.“油气藏地质与开发工程”国家重点实室·成都理工大学3.北京地质矿产研究院4.中国人民解放军95661部队后勤部）

目前针对鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统的沉积微相类型及组合特征方面的研究尚薄弱。为此以野外露头剖面观察和钻井资料为基础，结合显微薄片鉴定，对鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统克里摩里组的沉积微相进行了精细分析。结果表明：①研究区主要发育局限台地相、开阔台地相、台地边缘相、深水陆棚-盆地相及相应的沉积微相组合，编制的沉积微相图揭示了不同时期的沉积微相展布规律；②克里摩里组沉积期，由于受加里东运动的强烈影响，南北秦岭和兴蒙洋壳加速俯冲挤压，造成了鄂尔多斯地块快速抬升，研究区东部成为剥蚀区，西部沉积区的相带呈南北向带状展布，相带由东往西依次为以云岩沉积为主的局限台地环境、以石灰岩沉积为主的开阔台地环境、以礁滩组合构成的台地边缘环境及深水陆棚-盆地环境；③研究区克里摩里组时期礁滩相带的分布从克1段至克3段受水体能量增强及生物丰度增加的影响其规模逐渐扩大，且由南向北逐渐扩展。结论认为，研究区克3段的礁滩相带可能是该区下一阶段的有利油气勘探目标。图5参16

鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统克里摩里组沉积微相

0　引言

从近年来的油气发现来看，碳酸盐岩仍然是全球发现大型、特大型油气田的重要领域，海相地层已成为大油气田发现的最主要场所［1］。研究碳酸盐系的沉积微相特征及展布特征是分析沉积演化和预测有利储层相带分布的基础。因此一直是国内外研究的热点［2-3］。鄂尔多斯盆地是我国第二大盆地，油气资源丰富。盆地西北缘具有与盆地中北部相似的成藏条件，天然气资源丰富，具有良好的勘探前景［4］。本区油气勘探较早，早在20世纪50年代就开始了对天环坳陷的勘探，但总体来说，勘探程度较低。受苏里格气田的发现以及四川碳酸盐岩礁滩相气藏勘探的启示，2008年于棋探1井奥陶系克里摩里组发现礁滩相的亮晶砂屑灰岩、生物碎屑灰岩和藻黏结灰岩，显示了该区良好的勘探前景［5］。

本项研究通过对老石旦剖面的实地考察以及棋探1井、余探1井大量显微薄片的观察，对鄂尔多斯盆地西北缘下奥陶统克里摩里组的沉积微相进行了精细分析，为鄂尔多斯盆地西北缘碳酸盐岩沉积微相的深入研究和油气勘探开发提供依据，并找出该地区下一阶段的有利勘探目标。

1　地质背景

鄂尔多斯盆地处于中国东部稳定区和西部活动带之间的结合部位，兼受其东滨太平洋构造域和其西南特提斯—喜马拉雅构造域的影响，是一个整体沉降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地。按照现今的构造形态，鄂尔多斯盆地可划分为六个一级构造单元，分别为：晋西扰褶带、伊陕斜坡、天环坳陷、西缘逆冲带、渭北隆起及伊盟隆起。现今盆地的整体形态上为一个不对称的矩形向斜盆地［6-8］。而研究区则位于鄂尔多斯盆地西北部，北至鄂托克旗，南至定边，西侧位于西缘逆冲带内，东至靖边气田西部。地跨天环坳陷北段及伊陕斜坡西北部区域和西缘逆冲带部分区域（图1）。

盆地西北缘在早奥陶世遭到抬升，地层受到剥蚀，随后没入贺兰海槽，蛇山期开始继续接受沉积，鄂尔多斯盆地内部逐渐隆起，西北缘迅速沉降，并具有拗拉槽性质。中奥陶世后，加里东运动使海槽逐渐消失，隆升为陆，海水由西南退出。

在研究区奥陶系地层由下向上依次为：三道坎组、桌子山组、克里摩里组、乌拉力克组、拉什仲组、公乌素组和蛇山组。其中奥陶系下统克里摩里组是一套以灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩沉积建造，自下而上分为三段：克1段，克2段，克3段（表1）。

图1　研究区及其周缘构造单元划分图

表1　鄂尔多斯盆地西北缘奥陶系地层简表

2　沉积微相特征

精确识别和划分沉积相（特别是沉积微相）是盆地油气储层评价和预测的基础［9］。根据前人对碳酸盐岩沉积微相的理解，微相是显微镜下薄片所显示出的沉积岩的重要特征，对沉积相精准的研究会为储层预测提供可靠的依据［10-11］。因此，在对鄂尔多斯盆地天环及东部邻区老石旦剖面观测及棋探1井、余探1井的钻井资料和显微薄片鉴定的基础上，参考Wilson（1975）碳酸盐标准微相类型及岩石组合，以研究区岩石微观特征为基础，对研究区下奥陶统克里摩里组沉积微相进行了详细研究，归纳出研究区沉积环境下的主要沉积微相特征。

2.1局限台地

研究区的局限台地沉积环境可划分出潮坪微相，潮坪微相多由微晶灰岩、白云岩、泥云岩和含泥云岩组成，这类白云岩通常为深灰色（图2a），具纹层状构造，白云岩晶粒极细或看不出晶粒形态，常伴有黄铁矿化，不发育溶孔，偶见溶缝，形成于潮上带沉积环境。潮坪微相又可按沉积物组成类型细分为云坪和泥云坪。

2.2开阔台地

研究区内开阔台地环境分布广泛，开阔台地主要包括浅滩和点礁微相。浅滩微相的沉积物以泥晶灰岩和白云质灰岩为主，发育水平层理、波状层理。泥晶灰岩的颜色为深灰色、灰色和浅灰色，具泥晶结构，由90%以上的泥微晶方解石组成，部分重结晶成粉晶，灰岩中不含或少含藻球粒、藻屑、砂屑和生物碎屑等，生屑以介形虫、钙球、海绵骨针、藻类为主，其次为双壳类、腹足类和腕足类，总含量小于10%。

2.3台地边缘

台地边缘位于台地和深水斜坡之间的转折处，在空间上多呈条带状或链状连续分布。由于台地边缘与台地相伴生，并且位于台地外侧，故水动力强，水体能量高，温度适宜，含盐度适中，有益于生物生存。在研究区内，台地边缘又可分为台地边缘浅滩环境、台地边缘生物礁环境和台地边缘斜坡环境。

台地边缘浅滩环境多处于开阔台地边缘的浅水高能带上，沉积物以颗粒灰岩为主，夹有少量泥晶灰岩等。岩石中颗粒类型主要为生物碎屑和砂屑，局部加少量粉屑和砾屑，颗粒的分选性较好、磨圆度较高。台地边缘浅滩环境下的主要微相类型有生屑滩、云灰坪。生屑滩的主要岩石类型是生屑（云）灰岩，所含生物种类较多，有棘皮类、腹足类、双壳类、腕足类、三叶虫、介形虫、海绵骨针、苔藓虫、藻类和钙球等（图2b）。云灰坪主要沉积砾屑（云）灰岩，大多见于研究区余探1井克里摩里组，砾屑含量在30%以上，常混有白云石化生物碎屑，砾屑内可见少量收缩缝，沿砾间白云石化（图2c）。

台地边缘环境下适合生物礁生长，依据生物礁的类型可将台地边缘生物礁分为海绵礁微相和珊瑚礁微相。海绵礁多见于研究区棋探1井克里摩里组，造礁生物主要有苔藓虫、海绵类、藻类等，附礁生物以海绵骨针、珊瑚、头足类、腹足类和三叶虫等为主。在显微镜下可见硅质放射虫钙化及大量海绵骨针，海绵体腔内充填硅化放射虫，介形虫等生物（图2d）。珊瑚礁微相多见于研究区乌海老石旦剖面，多为横板珊瑚，珊瑚在剖面上清晰可见，在镜下薄片中仅能看到部分切片，整体特征不明显，伴生生物主要有骨针、放射虫、珊瑚、介形虫等。岩石往往发育多条溶缝，部分溶缝穿过虫室，虫室中充填藻砂屑（图2e）。

台地边缘斜坡位于碳酸盐岩台地的斜坡末端，在研究区西部分布。岩石类型以砂屑灰岩、砾屑灰岩等灰岩为主，主要发育有重力流微相和等深流微相。砂屑灰岩的砂屑含量一般在50%以上，少数仅在10%到20%，为砂屑微晶灰岩，粒径范围在0.06 mm以上，一般小于2 mm。砂屑成分主要为泥晶灰岩，有的由藻屑组成，形状多为球形或椭圆形，分选较好，称之为藻砂屑（图2f）。

图2　下奥陶统克里摩里组典型沉积微相显微照片图版

3　沉积微相展布特征

沉积相展布特征是用来表示特定沉积环境下沉积物的特性和分布规律，是根据古代沉积和现代沉积对不同沉积环境下所形成沉积物的特征和分布规律及形成机理进行全面的概括和解释［12-14］。通过对沉积微相的划分及沉积环境的分析，并参考Wilson碳酸盐台地相模式中几个标准相带的微相类型组合（Wilson，1969，1975），将研究区下奥陶统克里摩里组划分为局限台地相、开阔台地相、台地边缘相、深水陆棚-盆地相。并编制了克1段，克2段，克3段三个时期沉积微相展布图，通过沉积微相图的编制［15-16］揭示了不同时期的沉积微相展布规律：克里摩里期由于南北秦岭和兴蒙洋壳的加速俯冲挤压，造成了鄂尔多斯地块的迅速抬升，苏248井—苏177井—苏367井以东受加里东运动的强烈影响，整体抬升为剥蚀区。西部沉积区相带呈南北向带状展布，由东向西依次为局限台地环境、开阔台地环境、台地边缘环境和陆棚环境。其中，区内发育海绵礁、珊瑚礁、生屑滩、浅滩、点礁等多种类型礁滩组合。其中还揭示了克里摩里组克1段时期和克2段时期礁滩相带发育较少，克3段时期受水体能量增强及生物丰度增加的影响，礁滩相带则开始增多。

3.1克1段

研究区克1段沉积微相呈南北向带状展布，由东向西依次为剥蚀区、局限台地环境、开阔台地环境、台地边缘环境和深水陆棚-盆地环境。主要沉积的岩石类型有含泥云岩、云灰岩和藻屑灰岩。由于克里摩里组早期兴蒙洋壳和南北秦岭的俯冲挤压，研究区逐渐抬升并受到剥蚀，剥蚀区主要分布于苏248井—苏177井—鄂托克前旗以东地区。在剥蚀区以西，苏356井—布1井—天深1井—惠探井以东为局限台地环境，以泥灰岩沉积为主，在惠探1井、苦深1井、苏356井附近发育云灰岩点滩，苏367井附近发育含泥云岩点滩。以西至伊27井青龙山为开阔台地环境，主要沉积石灰岩，棋探1井附近发育藻屑灰岩滩。伊27井青龙山一线以西至乐1井—任3井一线为台地边缘环境，主要沉积泥质灰岩。乐1井—任3井以西为深水陆棚盆地环境，主要沉积灰黑色粉砂质泥岩（图3）。

图3　鄂尔多斯盆地西北缘克1段沉积微相展布图

3.2克2段

克2段时期总体继承了克1段的沉积格局，苏248井—苏177井—鄂托克前旗—苏340井以东地区整体抬升为剥蚀区。剥蚀区以东至棋探1井—苏356井—李华1井一线为开阔台地环境，主要沉积灰色中薄层粉晶-微晶灰岩，区内发育含泥灰岩、云灰岩、白云岩、砂屑灰岩点滩。伊27井—余探1井—苦深1井以东地区为台地边缘礁滩环境，主要沉积灰色微晶灰岩，在北部棋探1井附近发育以藻灰岩为主的礁滩相，布1井附近发育以云灰岩为主的云灰坪，天深1井附近发育礁滩相，以生屑灰岩滩为主。伊27井—余探1井—苦深1井以西依次发育台地边缘斜坡和深水陆棚-盆地环境（图4）。

3.3克3段

研究区克3段沉积期继续继承了克1段和克2段的沉积格局，仍以苏248井—苏177井—苏367井界，其东部整体抬升受到剥蚀。其西侧至苏357井—鄂7井—李华1井一线为开阔台地环境，主要发育浅灰色厚层白云岩，在苏357井附近发育云灰岩沉积，苏367井发育碎屑云灰岩沉积。布1井—余探1井—苦深1井以东为台地边缘礁滩环境，主要发育白云岩，该时期礁滩相带在整个克里摩里组时期最为发育，广泛发育于研究区台地边缘礁滩环境中，棋探1井附近沉积海绵礁，苏356井附近沉积砂屑云灰岩滩，布1井附近沉积生屑灰岩滩，鄂7井附近沉积砂屑灰岩滩，余探1井附近发育砂屑灰岩滩，天深1井附近沉积藻屑灰岩滩，苦深1井—惠探1井一线沉积生屑云灰岩滩。其西依次为台地边缘斜坡及深水陆棚-盆地沉积环境（图5）。