鄂尔多斯盆地四大古隆起演化及其油气控藏意义的差异*

2022-10-10包洪平何登发王前平张建伍

古地理学报 2022年5期

包洪平何登发王前平张雷张建伍严婷闫伟

1 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710018

2 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018

3 中国地质大学（北京）能源学院，北京100083

鄂尔多斯盆地是在新太古界—古元古界结晶基底之上发育而成的多旋回叠合盆地。其沉积盖层的形成经历了中元古代、新元古代、加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜山期等7大演化阶段，盆地的今构造面貌直至新生代喜马拉雅期才完全定型。在不同的构造演化阶段，其内部又表现出各自不同的构造-沉积分异特征，其中最为突出的当属不同时期古隆起的存在。对于鄂尔多斯盆地的古隆起，前人曾从古隆起成因、构造沉积演化及油气成藏的角度做过大量的分析研究工作（赵重远，1983；赵重远和刘池洋，1990；汤锡元等，1992；汤显明和惠斌耀，1993；张吉森等，1995；何登发和谢晓安，1997；贾进斗等，1997；安作相，1998；任文军等，1999；解国爱等，2003，2005；黄建松等，2005；何登发等，2008，2020；邓昆等，2011），由于受当时地质资料的限制，大多主要集中于对中央古隆起及乌兰格尔古隆起的分析，而对于其他古隆起则所述甚少。近年来，随着盆地深层油气勘探步伐的不断加大，对盆地内部深层构造的认识也有了较大变化，如新发现了乌审旗古隆起，对于古隆起控制沉积及油气成藏的认识也有了进一步的深入。作者即是通过对盆地内部最重要的几个古隆起构造的对比分析，追溯盆地在久远构造演化历史中，“古隆起”这一重要标志性构造单元的存在形迹和演化特征，并进而分析其对盆地油气成藏的控制和影响作用。

1 盆地今构造格局

鄂尔多斯盆地是围限在北部阴山造山带、南部秦岭造山带、西部贺兰山—六盘山构造带、东部吕梁构造带之间的一个矩形盆地。盆地的现今构造面貌在晚白垩世末期以来才基本成型，至新生代喜马拉雅期，盆地周边又发生了强烈的断陷活动，形成了渭河地堑、河套地堑及银川地堑等周边断陷小盆地，盆地的整体构造格局才完全定型。

按现今构造格局，鄂尔多斯盆地本部（盆地本部，即除去北部河套地堑系和南部渭河地堑系的盆地主体区域）可划分为伊盟隆起、西缘掩冲带、天环向斜、伊陕斜坡、晋西挠褶带及渭北隆起6大构造单元。尤其值得重视的是在盆地本部的南、北两端分别存在着渭北隆起和伊盟隆起2个隆起构造单元，而且分别与渭河地堑、河套地堑相比邻，显示出盆地构造在南北方向的上显著对称性，如果再进一步对比河套地堑中乌拉山凸起和渭河地堑中的中条山凸起这2个盲肠状构造的分布（图1），则会更加惊异于鄂尔多斯盆地南、北两端构造发育的对称性分布特征！

图1 鄂尔多斯盆地构造区划及古隆起分布Fig.1 Tectonic zoning and paleoup lift distribution map of Ordos Basin

2 古隆起的存在与分布

盆地沉积盖层的发育，并非简单的多层平铺叠置而成，而是受各层系形成时构造背景的控制、按隆-坳构造格局实施沉积物的分配，形成所谓的沉积相带分异格局，其中隆起构造是控制沉积物分配最重要的构造单元之一，其上的同期沉积物要么缺失、要么较薄，并在岩性、岩石结构及地层分布等方面有明显反映，成为识别古隆起的重要标志。

近期通过对盆地不同构造演化阶段沉积地层发育特征的系统分析，认为鄂尔多斯盆地自中元古代长城纪沉积期以来，主要存在中央古隆起、乌兰格尔古隆起、渭河古隆起及乌审旗古隆起4个主要的古隆起构造，它们在形成机制、演化过程及对油气成藏的控制作用等方面都表现出截然不同的特征（表1）。这些古隆起与盆地现今构造单元划分中的伊盟隆起和渭北隆起有较大的差异，但在局部也表现出一定的继承性发育特征。

表1 鄂尔多斯盆地四大古隆起形成演化特征差异对比Table 1 Comparison of formation and evolution characteristics of the fourmain paleouplifts in Ordos Basin

3 古隆起的形成演化特征差异

3.1 中央古隆起

中央古隆起位于盆地中部偏西及偏南部地区，面积约4.2×104km2，大体呈“L”形带状展布。古隆起核部位于镇原—庆阳地区，整体缺失下古生界沉积层。古隆起范围的界定主要依据奥陶系的缺失减薄以及上古生界石炭系本溪组及二叠系底部太原组缺失等因素综合进行。

3.1.1 古隆起形成时间

对中央古隆起及其邻区的构造-沉积演化分析表明，古隆起核部主要发育长城系、蓟县系、上古生界、三叠系、侏罗—白垩系以及第四系等6个构造层系的沉积，与古隆起周边的其他地区相比，唯独缺失下古生界（寒武—奥陶系）构造层系，且奥陶系下部地层（马家沟组马一段—马三段）由盆地中部向古隆起方向呈明显超覆尖灭及减薄趋势。因此从地层发育及缺失的基本特征来看，中央古隆起可能最早形成于早古生代的寒武—奥陶纪。至少在长城纪和蓟县纪，中央古隆起所在地区还都处于正常的构造沉降区，因为该区长城系及蓟县系都相对较厚，并无古隆起存在的“形迹”。

但对于在新元古代中央古隆起是否已存在，目前尚存在一定的疑问。由于鄂尔多斯本部（乃至华北地块）整体缺失新元古代青白口纪—南华纪—震旦纪的沉积记录，因而难以确定在新元古代约4.5亿年的构造抬升期间，中央古隆起所在区域是与鄂尔多斯本部一致性隆升？还是处于相对凸起的构造状态？

从扬子地块新元古代的构造演化特征来看，新元古代末的震旦纪也是一个“差异升降”较为显著的构造活动期。如四川盆地震旦纪灯影期德阳—安岳裂陷槽与川中古隆起、天井山古隆起的形成，即是这一时期构造活动性的标志性特征（汪泽成，2017；徐春春，2020）。因而，从大的构造运动多具有一定全球性表现的角度来看，也不排除鄂尔多斯盆地的中央古隆起在新元古代末期可能就已开始发育，具有突出于鄂尔多斯盆地本部其他地区的隆起构造面貌，但目前还缺乏足够的证据，尚难给出令人信服的结论。但至少可以肯定的是中央古隆起在中晚寒武世就已经开始存在了（邓昆等，2011）。

3.1.2 古隆起成因

有关中央古隆起的成因，不同学者曾提出了各自不同的观点和认识，比较有代表性的主要有断块成因说（张抗，1989）、伸展背景下的均衡翘升成因说（汤锡元等，1992；赵重远，1993①赵重远.1993.陕甘宁盆地中央古隆起及其形成演化.西北大学内部交流资料.；张吉森等，1995；何登发和谢晓安，1997）、继承基底构造成因说（贾进斗等，1997；安作相，1998）、构造地体拼贴成因说（任文军等，1999；解国爱等，2003，2005），以及秦祁海槽挤压成因说（黄建松等，2005）等。其中尤以赵重远等的均衡翘升说影响最为深远，得到较为广泛的认可，认为中央古隆起形成于与板块离散作用有关裂谷的开裂作用，是由于旁侧裂谷（如西侧的贺兰裂谷）急剧沉降、而引起邻近的裂谷肩部区域发生均衡翘升作用，即形成所谓的“中央古隆起”，本文作者也完全赞同这一成因观点。

3.1.3 古隆起演化

中央古隆起形成后，大体经历了加里东末期持续隆升、海西早中期继承性存在、中晚二叠世渐趋隐没及中生代构造反转等几个主要的演化阶段（图2）。

图2 中央古隆起及邻区构造演化示意剖面Fig.2 Schematic section of Central Paleouplift and tectonic evolution in adjacent areas

1）加里东末的区域构造抬升期仍处于相对高部位。中央古隆起在早古生代发育成型后，即进入了加里东末区域构造抬升的风化剥蚀期，时间长达1.4～1.5亿年之久，这与鄂尔多斯其他地区乃至华北地块的整体构造抬升历史基本相近，唯一不同的是中央古隆起区在抬升剥蚀期仍是处于相对高部位的隆起状态，抬升剥露的持续时间也较周边地区更长。这从邻近古隆起区下古生界在抬升剥蚀后残存地层较少及核部剥露地层更老即可得到证明。

2）晚古生代沉积期渐趋隐没。晚石炭世开始，鄂尔多斯及华北地区又进入整体沉降阶段，开始接受晚古生代新一轮的沉积作用。在这一沉积作用的早期（尤其是晚石炭世本溪期—早二叠世太原期），中央古隆起依然存在一定的继承性影响，突出表现在古隆起核部缺失上石炭统本溪组及下二叠统太原组下部，由周边地区向古隆起区石炭系—二叠系超覆式披覆在下古生界之上，形成明显的角度不整合接触关系，但这仅仅只是一种继承性的存在，因为从构造的角度看，此时的古隆起并没有进一步的抬升发展（图3）。到了早二叠世太原期及山西期，古隆起区才开始被海陆交互相沉积全境覆盖，但地层厚度相较鄂尔多斯盆地本部地区稍有减薄，表明此时中央古隆起对晚古生代沉积作用的影响已开始逐渐消失；在随后的中晚二叠世石盒子组—石千峰组沉积时期，鄂尔多斯全境已彻底转入内陆河湖相沉积环境，中央古隆起区与周边地区石盒子组及石千峰组沉积层厚度基本相近，沉积差异也越来越小，表明此时中央古隆起对晚古生代沉积已没有太大影响，古隆起已渐趋消失。

图3 中央古隆起东西两侧上、下古生界地层接触关系示意剖面Fig.3 Schematic section of contact relationship between the Upper and Lower Paleozoic on east and west sides of Central Paleouplift

3）中生代开始构造反转、变为坳陷沉降区。中生代印支构造运动期，尤其是在晚三叠世延长期，鄂尔多斯西南部地区进入了局部快速拗陷沉降的构造演化阶段，形成了分布广泛厚度巨大的延长统半深湖—深湖相陆源碎屑沉积层，表明该区此时无论在构造上、还是沉积上均处于相对低洼的“负地形”状态，且无论是沉积中心、还是沉降中心都与早古生代的原中央古隆起核部所在位置基本重合，这无疑说明西南部原中央古隆起所在区域在印支期发生了构造格局的重大转换，由古生代的隆起区转变为中生代的坳陷区，出现了由“隆”到“坳”的根本性转变。从寒武纪古隆起开始形成到三叠纪开始构造沉降，这一构造半旋回的周期在2.5亿年左右，与王鸿祯和史晓颖（1998）全球性克拉通构造旋回的周期处于同一量级，与Cooper（1990）、Mitchum和Wagoner（1991）的大层序旋回（Megacycle）的周期长度基本相近。

3.2 乌兰格尔古隆起

乌兰格尔古隆起位于盆地北部，包括今构造单元伊盟隆起的中北部及河套地堑的大部分地区，面积约4.8×104km2。其范围主要依据下古生界的缺失及前白垩纪地层分布综合界定。前人曾将伊盟隆起的顶部称为“乌兰格尔凸起”，在早古生代古地理研究中则将该区域称为“伊盟古陆”（中国石油地质志编委会，1992），但其范围主要限于今构造的伊盟隆起区，大多不包括今构造的河套地堑区，因此，鉴于古隆起范围与今构造伊盟隆起的范围重叠程度差，且古隆起所涵盖的时间概念及区域分布范围都具有一定的特殊性，作者将此古隆起命名为“乌兰格尔古隆起”，以从称谓上彻底区别于今构造的“伊盟隆起”，避免概念上的混淆。

3.2.1 古隆起形成时间

在今构造体系的划分中虽然有伊盟隆起这一重要的隆起构造单元，但它实际上也只是地质历史上曾久已存在过的乌兰格尔古隆起的一部分，其最早存在的历史至少可追溯至寒武纪以前。该区主要发育长城系、上古生界、三叠系、侏罗—白垩系及新近系等构造层系，整体缺失蓟县系—下古生界，因而推测其可能是自中元古代蓟县纪以来就已存在的一个区域性古隆起带，只是到海西晚期才开始与鄂尔多斯本部地区一起沉降，一直延续到三叠纪、侏罗纪乃至白垩纪，其基本的构造演化特征与盆地本部地区大体相近。但是到了古近纪以来，伴随河套地堑盆地的快速沉陷，鄂尔多斯地块北缘发生均衡翘升、形成今构造单元所谓的伊盟隆起，其局部构造隆起的特征才再一次突显。

3.2.2 古隆起成因

乌兰格尔古隆起所在区域的结晶基底岩石主要由下中太古界集宁群（Ar1-2j）与乌拉山群（Ar3w l）构成（汤锡元和徐黎明，1993①汤锡元，徐黎明.1993.陕甘宁盆地及其周缘地区结晶基底及深部地质研究.长庆油田内部研究报告.），是鄂尔多斯地区乃至华北地块最古老的古陆核之一，中生代以前其沉积盖层的厚度均较薄，大多不足1500m。因而总体而言，其构造性质长期处于相对稳定的隆起状态，这在一定程度上与古老地盾区的地质特征有较大相似性，如北美加拿大地盾、欧洲波罗的地盾等基底岩石都属于太古宙和元古宙，长期处于上隆状态，地质构造稳定，基底之上多没有或很少有沉积盖层，只是乌兰格尔古隆起所在的古“地盾”区规模（包括今构造的河套地堑所在区域）仅有约10×104km2，远小于加拿大地盾及波罗的地盾等上百万平方千米的体量级别。

因此，就成因而言，乌兰格尔古隆起可以看作是自基底形成以来就已具有的“与生俱来”的构造属性，也是由其基底构造稳定性所决定的原始属性。

3.2.3 古隆起演化

乌兰格尔古隆起是在鄂尔多斯地块基底形成之初就已存在的相对高部位，其后大体经历了长城纪局部裂陷、蓟县纪—早古生代长期隆起、晚古生代相对高部位、中生代早中期同步沉降、晚白垩世—新生代差异升降等主要演化阶段（图4）。

图4 乌兰格尔古隆起及邻区构造演化剖面Fig.4 Profile of structural evolution of the Ulager Paleouplift and its adjacent areas

1）长城纪：南部边缘局部小型裂陷。盆地北部的乌兰格尔地区是鄂尔多斯地块形成过程中出现较早的古陆核之一，其整体构造特征相对较为稳定。但在长城纪整个华北地块的区域性拉张构造背景下，鄂尔多斯地块的西缘及南缘也发育了较为强烈的拉张裂陷作用，形成熊耳裂谷、秦祁裂谷等张性构造（白海峰等，2020），这些裂谷系向鄂尔多斯地块内部也有一定规模的延伸，形成了银—杭（银川—杭锦旗）、环—定（环县—定边）、晋—陕和豫—陕4个次级分支裂陷槽沉积（包洪平等，2019）。因此在乌兰格尔古隆起的西南边缘，也发育了数条由银—杭裂陷槽所延伸过来的小规模拉张裂陷沉积，但其长城系厚度不大，沉积水体深度也较浅，主要以滨浅海相砂质沉积为主，地层厚度多在1000m以内。因此，尽管该区长城纪有一定沉积，但相较于鄂尔多斯西部及南部长城系多在2000m以上的大规模裂陷槽沉积而言，并没有改变其作为局部隆起存在的本质特征。

2）蓟县纪—早古生代：长期存在的局部隆起。蓟县纪沉积期，在鄂尔多斯西南部地区发育大规模的边缘坳陷型碳酸盐沉积建造（包洪平等，2019，2020a），但在乌兰格尔地区却处于明显的隆起状态，因而缺失蓟县系；青白口纪—南华纪，鄂尔多斯地区为整体抬升的剥蚀古陆，全区都不发育这一时代的沉积层，早期就处于隆起状态的乌兰格尔地区自然沉积也不发育；早古生代寒武纪—奥陶纪，鄂尔多斯主体区大规模沉降，接受陆表浅海及局限海蒸发台地沉积，而乌兰格尔地区却仍然处于持续的隆起状态，整体缺失寒武系—奥陶系；加里东末鄂尔多斯乃至华北地块整体抬升，乌兰格尔地区的隆起状态则进一步加剧。

3）晚古生代：相对隆起状态。晚石炭世本溪期鄂尔多斯及华北地区开始整体沉降时，乌兰格尔古隆起区仍处于隆起状态，并一直持续到早二叠世末的山西期，因而该区相对鄂尔多斯本部地区而言，整体缺少石炭系本溪组—二叠系太原组及山西组下部。到中二叠世石盒子期及晚二叠世石千峰期，该区才发育与鄂尔多斯盆地本部基本一致的河湖相陆源碎屑沉积建造，不过其沉积地层厚度相对盆地本部地区有一定的减薄，表明该区在晚古生代总体仍为北高南低的古隆起。

4）中生代早中期：与鄂尔多斯地块同步沉降。进入中生代印支构造期及燕山构造期，乌兰格尔地区基本处于与鄂尔多斯地块同步沉降的构造状态，均发育同期的陆相沉积层。只是在印支期鄂尔多斯西南部快速拗陷沉降时，该区沉降幅度不大，仍处于正常的整体沉降状态，以发育沉积底形相对高部位的过路沉积为主；在燕山期鄂尔多斯西部整体拗陷沉降、形成“天环坳陷”这一大型构造单元时，乌兰格尔地区也是处于被动的整体沉降状态，并无其他特殊的表现。

5）中生代末期：晚白垩世出现差异升降。到了燕山构造运动的晚期，该区的构造演化与鄂尔多斯地块产生了明显的分化，主要表现在晚白垩世当鄂尔多斯地区整体抬升、处于强烈剥蚀状态时，该区北部的河套地区却处于拗陷沉降状态，形成了上白垩统毕克齐组的内陆河湖相沉积层。

6）新生代：古隆起北部断陷与南部隆起。新生代喜山构造运动期，受印度板块向亚欧大陆俯冲和太平洋板块向东南俯冲推挤的共同影响，在鄂尔多斯地区产生右旋剪切的区域拉分应力场，导致地块的南北边缘分别形成了汾渭地堑系和河套地堑系等张性断陷盆地。据前人研究（Ganser，1964；Molnar and Tapponnier，1975；Powell and Conaghan，1975；许志琴等，1999），印度板块和欧亚板块自55Ma前碰撞以来，强大的板块之间会聚碰撞塑造了喜马拉雅造山带及中亚地区的巨型变形域，而鄂尔多斯北缘及南缘的新生代地堑盆地也主要从始新世开始形成；并且随着河套地堑的形成，地堑盆地南缘也伴随着一定均衡翘升作用，因而形成了现今构造体系划分中的伊盟隆起这一重要构造单元。不过其隆起范围相较于晚古生代以前的乌兰格尔古隆起大为缩小，仅仅是其南部的小半部分而已，说明现今构造隆起与古隆起并没有太大的继承性，两者形成于截然不同的构造环境，仅是在位置上有局部的重叠而已。

3.3 渭河古隆起

渭河古隆起分布在盆地南部，包括今构造单元渭北隆起的东南部及渭河地堑的大部分地区，面积约3.5×104km2，其范围主要依据前新生代沉积地层分布及周边地区白垩系砾岩的发育情况等综合界定。

“渭河古隆起”是本文新提出的一个古隆起概念，之所以提出这一概念，主要有以下几方面的考量：一是在渭河地堑形成前，在该区确实存在一前白垩纪的古隆起，导致在渭河地堑区的新生界直接覆盖于上古生界或下古生界之上；二是该隆起区范围与今构造单元“渭北隆起”差别较大，且两者形成的时间古今有别；三是古隆起形成期盆地南部的古构造格局与今构造格局截然不同。因而从区域构造演化的角度，极有必要对这一古隆起给以明确的概念限定，以推进对盆地南部构造演化历史的研究进程。

3.3.1 古隆起形成时间

近期对渭河地堑盆地的油气钻探资料研究结果显示，该区前新生代地层主要为古生界沉积层，新生界最老地层为古近系始新统红河组，直接覆盖在上古生界或下古生界之上，整体缺失中生界。但区域构造演化的分析表明，三叠纪与侏罗纪该区基本处于整体构造沉降的区域，对应地层的缺失可能主要由于后期构造的抬升剥蚀所致，而这一抬升剥蚀的时期可能发生在白垩纪区域构造抬升的古隆起形成期，因为在邻近的渭北隆起北侧的白垩纪沉积区普遍可见代表盆地边缘相的白垩系底部砾岩沉积层（宜君组砾岩），总体反映山前快速堆积的沉积特征，而在三叠系及侏罗系则未见类似的“边缘相”沉积。因而可以初步确定渭河古隆起在白垩纪早期就已基本形成。

3.3.2 古隆起成因

渭河古隆起白垩纪的抬升与盆地东部区域性的抬升基本同期，都是受古太平洋板块向欧亚板块俯冲所导致的远程效应的影响，由此产生的陆内挤压也是盆地西缘冲断推覆构造及吕梁褶皱山系形成的主要原因。这一时期在盆地周缘还伴随着强烈的岩浆活动，如盆地东缘的临县紫金山碱性杂岩体、塔儿山碱性岩体（杨兴科等，2006；张宏法等，2011）以及盆地南缘的华山花岗岩、陇县安沟岩体等，其岩浆活动时代都主要分布在早白垩世末期（陈陇刚，2003；赵俊峰，2009；肖娥，2012；吕艳，2014），这与中国东部燕山期岩浆活动的时间也大体契合（吕艳，2014），说明古太平洋板块的俯冲所导致的岩浆活动向西仍有较大范围的延伸。

3.3.3 古隆起演化

渭河古隆起在白垩纪才开始出现，形成时间相对较晚，其后主要经历了新生代的差异隆升—沉降演化，古隆起的南北分化、分别形成为现今构造的渭河地堑和渭北隆起（图5）。

图5 渭河古隆起及邻区构造演化剖面Fig.5 Structural evolution profile ofWeihe Paleouplift and its adjacent areas

1）白垩纪以前：正常构造沉降区。白垩纪以前，该区并没有明显的局部隆起的构造特征，如早古生代该区位于“L”型中央古隆起的南坡以外，属鄂尔多斯地块西南边缘的构造沉降区，沉积地层厚度相较鄂尔多斯本部的其他地区明显加厚（包洪平等，2020a）；晚古生代则整体处于秦岭造山带向鄂尔多斯本部过渡的缓坡部位，主要接受南部物源的内陆河湖相沉积；三叠纪则主体处于拗陷沉降区，主要接受内陆拗陷湖盆的沉积，如代表湖盆中心沉积的延长组张家滩页岩就在渭北地区有地层出露；乃至到了侏罗纪，渭北地区仍有广泛的沉积作用发生。这些都足以说明渭北地区在白垩纪以前，都整体处于正常的构造沉降区，并没有古隆起的存在迹象。

2）白垩纪：强烈构造隆升。到了白垩纪、尤其是晚白垩世，鄂尔多斯东部强烈抬升，南部渭北及渭河地区也抬升较为剧烈，进入了隆升为主的构造活跃期。这主要表现在以下3方面：（1）渭北隆起主体带上及其以南地区和盆地东部均缺失白垩系；（2）白垩系中下部的宜君组—洛河组以大段厚层的砂砾岩沉积建造为主，反映山前的快速堆积作用，其中以“宜君砾岩”最具代表性（王建强，2011）；（3）盆地周边同期的岩浆活动，如南缘北秦岭地区的华山花岗质岩浆侵入及东缘临县紫金山岩体的出现等（王润三，2007①王润三.2007.鄂尔多斯盆地岩浆岩分布及其与油气聚集的关系.长庆油田内部研究报告.）。

以上这些无疑都标志着鄂尔多斯地区在白垩纪进入了新的构造转换期，而渭河地区则可能是等同、甚至超越盆地东部的最为强烈的构造隆升区。因为据最新的钻探资料显示，该区是前白垩纪地层剥缺程度最高的地区，在鄂尔多斯本部广泛发育的侏罗系、三叠系、石炭—二叠系在渭河地区基本都已剥蚀殆尽，导致在渭河地堑盆地的北斜坡区新生界古近系直接覆盖在下古生界奥陶系之上。

3）新生代：差异隆升—沉降阶段。进入新生代喜山构造运动期，尤其是在始新世印度板块与欧亚板块的俯冲碰撞作用过程中，强大的板块会聚造成了喜马拉雅造山带的崛起，也在鄂尔多斯地块的南北边缘造成右旋剪切的区域拉分应力场，进而形成了汾渭地堑系和河套地堑系等张性断陷盆地。伴随着鄂尔多斯南部渭河地区的大规模沉陷及渭河地堑盆地的形成，渭北地区却开始发生大规模的隆升，形成现今所谓的“渭北隆起”构造带，并导致该区古生界地层的大规模剥露，两者构成“对偶升降”的构造格局，这与鄂尔多斯北缘伊盟隆起与河套地堑的“对偶升降”构造特征基本一致，从宏观上表现出鄂尔多斯地块南、北两端极具对称性的新生代构造发育特征。

3.4 乌审旗古隆起

乌审旗古隆起分布在盆地中部乌审旗—靖边地区，大体呈一向西弯头的镰刀状外形，面积约1×104km2，其范围主要依据寒武系的缺失及奥陶系的超覆分布特征界定。

3.4.1 古隆起形成时间

乌审旗古隆起是近期针对盆地中部下古生界的天然气勘探中，由钻探与地震勘探新揭示出的一个古隆起（魏柳斌等，2021），隆起区整体缺失寒武系，奥陶系直接覆盖于长城系或变质基底之上，为一寒武纪即已存在的古隆起，由于其在早古生代并没有进一步的发展，推测其可能早在鄂尔多斯地块整体抬升剥露的新元古代即已形成（青白口纪—震旦纪），但由于这一时期盆地本部整体无沉积记录，因而无法考证其具体的形成时间，也只能说它是一个前寒武纪的古隆起。

3.4.2 古隆起的成因

正如其形成时间的难以确定，其成因也自然无从考证。目前分析认为，乌审旗古隆起是在寒武纪沉积前就已存在的古地形高地，是对在中元古代长城系沉积后8～10亿年抬升剥蚀期间所形成的残留古地形高差起伏的“最终记忆”。因为在奥陶纪马家沟期开始沉积后，除了较早期的马一段、马二段在古隆起区有一定缺失外，马三以后的沉积就已渐趋正常，虽然厚度及岩性略有一定变化，但也只是一种继承性的影响而已，并无后续进一步抬升的构造变动。尤其是在马四期等区域性海侵沉积期，其总体沉积厚度与周边地区已无明显的变化，而仅存在沉积微相的变化，说明这时确实已不存在同沉积期的构造运动。

3.4.3 古隆起演化

因乌审旗古隆起是寒武纪沉积前就已存在的古地形高地，所以其存在主要是在寒武纪鄂尔多斯地块大范围的海侵沉积期才有明显的体现，奥陶纪早期略有继承性存在的印象，其后则完全消隐无踪（图6）。

1）前寒武纪：地块抬升期形成。前已述及，乌审旗古隆起是前寒武纪就已存在，从寒武纪沉积前鄂尔多斯本部的地层出露情况看，该古隆起所在区域以东是变质基底出露区，向西则依次出露长城系、蓟县系（图6-A），这似乎表明中新元古代沉积期鄂尔多斯地块整体具有东高西低的古构造格局，而古隆起所在区域恰好处于东西转换的过渡部位，表明此时这一部位的构造属性可能具有一定的特殊性，如可能存在隐性的边界断裂活动等。在中元古代长城纪沉积后，该区又经历了长达8～10亿年的长期隆升剥蚀，推测在这期间的某个时期，这一部位的构造活动性又开始活跃，发生了不同于东西两侧的差异性隆升作用，从而形成近南北向的局部隆起构造。但由于中新元古代鄂尔多斯本部地区长期处于抬升剥蚀状态，缺乏可资考证的沉积记录，因而对古隆起的形成时间及成因机制等均难以做出可靠的推断，尚需留待今后作进一步研究。

2）寒武纪：属前期隆起的遗存。古隆起区大部分缺失寒武系，但在其东、西两侧寒武系向古隆起方向均呈超覆不整合接触（图6-B），这表明古隆起在寒武纪沉积前即已存在，而并非是在寒武纪才开始发展起来的。因为如果其是在寒武纪的构造隆升，则应随着隆起的发展、寒武系由下向上应呈退覆式的地层结构样式，但事实却恰与此相反。所以据此推断，该古隆起在寒武系沉积发育前，就横亘在乌审旗—靖边一带，可能是中新元古代抬升剥蚀期间未被完全侵蚀夷平的残留古地形高地，并一直到寒武纪海侵沉积期，由于其截然高出于海平面及其东西两侧的海泛沉积区，因而在整个寒武纪都没有接受有效的沉积地层。

图6 鄂尔多斯盆地中部乌审旗古隆起构造演化剖面Fig.6 Structural evolution profile of Wushenqi Paleouplift in central Ordos Basin

3）奥陶纪：随海侵规模加大而渐趋消隐。在经历寒武纪的“填平补齐”及寒武纪末—奥陶纪早期的短暂侵蚀后，到了奥陶纪马家沟组沉积期，乌审旗古隆起已不再像寒武纪那样突兀高起。从马二段沉积期开始，古隆起区就完全被奥陶纪碳酸盐沉积所覆盖（图6-C），仅是作为一个低幅度的水下隆起而继承性存在。至马四段沉积期以后，其对奥陶纪沉积的影响就大为减弱，取而代之的是其西侧中央古隆起的崛起（图6-D）。到马家沟组沉积末期，该古隆起的影响就已基本消失，而中央古隆起则仍处于持续的发展演化期（图6-E）。

4 古隆起对油气的控藏作用差异

4.1 中央古隆起的控藏作用

4.1.1 对奥陶系沉积相带及规模储集层发育起重要控制作用

中央古隆起的出现，标志着鄂尔多斯地区与华北地块分异演化的开始，尤其是使鄂尔多斯地区在奥陶纪出现明显有别于华北地区的构造-沉积分异格局，进而对其规模储集层的发育起到了重要的控制作用。

首先是受中央古隆起的控制，奥陶纪明显分为2个大的沉积相区，即华北海域与秦祁海域。古隆起以东属华北海域，发育陆表海碳酸盐岩与局限海蒸发膏盐岩交替的旋回性沉积层；古隆起以西、以南属秦祁海域，发育深水盆地相、斜坡相碳酸盐岩，岩性主要为石灰岩、白云岩及泥质碳酸盐沉积。其次，盆地奥陶系的沉积厚度也以古隆起为分割，出现2个坳陷区，一个是东部的膏盐盆地坳陷区，沉积厚度可达800～900m；另一个是西南部边缘的海槽沉降区，在西缘的沉积厚度达1000m以上，在南缘则达2000m以上，这主要与与古隆起隆升相伴的快速差异沉降作用有关（杨华等，2010）。

此外，除了控制大的沉积格局外，中央古隆起还对奥陶系内部各小层的沉积相带展布有明显的控制作用。如以奥陶系马家沟组五段为例，马五段为海侵、海退间互的旋回性沉积层，无论是海退的膏盐沉积期还是海侵的碳酸盐沉积期，沉积相带都有沿古隆起呈环带状展布的区域性分布特征。再以马五段最上部的马五1小层为例，自中央古隆起向东依次发育环隆泥云坪、含膏云坪、云灰洼地等沉积相带，其中含膏云坪主要岩性为含石膏结核的泥粉晶白云岩（图7），在奥陶纪末开始的加里东构造抬升期因风化淋滤发生膏溶作用，形成了大规模区域性分布的风化壳溶孔型白云岩储集层，是靖边气田的主力产层。

图7 中央古隆起东部奥陶系马家沟组马五1小层沉积相Fig.7 Sedimentary facies of the first submember of Member 5 of Majiagou Formation of Ordovician in east of Central Paleouplift

4.1.2 晚古生代继承性存在，造成上、下古生界特殊的源—储配置关系

加里东末开始，鄂尔多斯地区发生整体构造抬升作用，造成奥陶系沉积后1.3～1.5亿年的沉积间断。由于构造抬升的差异性，导致中央古隆起区抬升剥蚀强烈、而中东部地区的抬升剥蚀则相对较弱，形成了前石炭纪由东向西至古隆起区奥陶系顶部地层由新到老依次剥露的岩溶古地貌格局。

晚石炭世本溪期（羊虎沟期）鄂尔多斯地区又开始整体下沉，接受上石炭统—下二叠统海陆过渡相煤系地层（天然气成藏的优质烃源岩层）及其后中上二叠统内陆河湖相的沉积。使上古生界的煤系烃源岩层与下古生界不同时代的白云岩储集层段相接触的“削截不整合”接触关系，为后期奥陶系及寒武系不同层系的天然气成藏奠定了特殊的源—储配置基础，进而在印支—燕山期的主成藏期，使得奥陶系的不同层系都能得到上古生界煤系烃源层的有效气源供给，这对于后续埋藏演化过程中的盆地中东部地区奥陶系多层系天然气成藏意义十分重大（包洪平等，2020b）。

4.1.3 印支期以来持续拗陷沉降，为中生界石油成藏提供绝佳构造环境

前文已述及，古生代长期存在的中央古隆起区，在海西末—印支期发生了由隆到拗的“构造转换”（包洪平等，2020a）。这主要是由于三叠纪末古特提斯洋的闭合（许志琴等，2015），在鄂尔多斯西南部地区形成了相对挤压的构造应力场，为该区延长期内陆拗陷湖盆的形成及沉积发育提供了稳定的构造沉降环境，从而在鄂尔多斯西南部地区形成了分布广泛、厚度巨大的延长组三角洲—湖泊相陆源碎屑沉积层。尤其是在延长组沉积中晚期，随着坳陷深度的不断加大，在长7亚期发生最大湖泛，形成了面积近10×104km2的半深湖—深湖沉积区，由于是发生在较长期的构造沉降背景下的连续湖侵沉积，对于有机质的富集和保存极为有利，因此形成了厚度大、有机质丰度高的长7湖相油页岩和泥质烃源岩层段，成为中生界油藏得以形成的主力烃源岩层。而且，在随后的燕山构造期的侏罗纪乃至白垩纪早期，该区也总体处于构造沉降状态，为延长组烃源层的有机质热演化成熟乃至后期的运聚成藏等提供了有利的构造环境，最终在盆地西南部形成了以延长组湖相烃源层为中心的三叠系—侏罗系巨型含油气系统，目前在该区的三叠系—侏罗系已探明石油地质储量超90×108t，而且其中的页岩油等非常规油藏的潜力还在不断扩大。

此外，印支期以来的连续构造沉降，也是该区上古生界煤系烃源岩热演化成熟，并在上、下古生界形成天然气有效聚集成藏的必要构造环境。

4.2 乌兰格尔古隆起的控藏特征

4.2.1 长期继承性隆起，导致整体烃源岩发育条件较差

乌兰格尔古隆起由于在中生代以前均处于长期的继承性隆起状态，因而整体来看其古生界均不具备规模性烃源岩发育的基本条件。该区早古生代处于隆升剥蚀区，整体缺失下古生界；晚古生代盆地整体沉降、开始发育沉积作用的早期它仍处于相对隆起状态，因而也整体缺失石炭系本溪组—二叠系太原组的煤系地层，仅在现今构造分区的伊盟隆起带的局部小洼陷中发育小规模分布的山西组煤系地层，且煤层厚度多小于3m，暗色泥岩厚度也多在40m以内。至中生代三叠纪则是与鄂尔多斯地块整体沉降，由于没有局部大型坳陷的出现，因而也缺失类似盆地西南部三叠系延长组的富有机质拗陷湖盆烃源层，侏罗系煤系地层也由于埋藏深度不足，尚处于低成熟或未熟演化阶段。因而无论是对于古生界还是中生界来说，都缺乏有效的烃源岩。

4.2.2 新生代再次隆升，对古生界天然气藏保存极为不利

进入新生代后，由于喜山构造运动期的差异隆升作用，伴随河套地堑盆地的快速沉降，伊盟地区再次隆升，形成了今构造划分的所谓伊盟隆起这一构造单元。在局部强烈隆升的构造背景下，伊盟隆起区发生了诸多东西向及北东向的断裂系统，如著名的泊尔江海子断裂即是区内延伸较远的近东向的弧形断裂带。经区内地震勘探证实，大部分断层均为贯通古今地层的“通天断裂”，导致该区整体含油气系统的破坏性泄露，目前在鄂尔多斯市附近的二叠系及白垩系野外地层露头区，尚可见多处的地表油气苗，表明新生代以来的构造抬升和断裂活动对古生界及中生界的油气保存条件都产生了极为不利的影响，导致油气藏的大规模破坏。古隆起南侧发育大面积地层、岩性油气藏（向北上倾方向尖灭），在古隆起中部泊尔江海子断裂以北多期断裂活动造成油气“泄漏”，目前仅在局部相对完整的构造圈闭上，发现上古生界砂岩地层中的构造圈闭气藏，但气藏规模都相对较小（图8）。

图8 鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起区古生界天然气成藏模式Fig.8 Paleozoic natural gas accumulation model in Yimeng Uplift area in the northern Ordos Basin

4.3 渭河古隆起的控藏特征

4.3.1 隆起主体区晚期构造活动强烈，对油气藏破坏作用较大

渭北隆起属较为晚期的构造活动形成的隆起区，尤其是新生代以来伴随渭河地堑的陷落，渭北隆起的南端也发生了较为强烈的均衡翘升，以至在隆起核部的岐山—淳化—铜川地区下古生界乃至元古界蓟县系都出露地表，因此核部地区整体保存条件均相对较差（图9）。

图9 鄂尔多斯盆地南部渭北隆起区下古生界顶面构造Fig.9 Structural of the Lower Paleozoic top in Weibei uplift area in southern Ordos Basin

20世纪70—80年代的古生界天然气勘探曾针对隆起核部稍偏北的瑶曲、旬邑等局部构造实施钻探，虽在下古生界见到较好的碳酸盐岩储集层，但由于断裂破坏强烈，均未发现好的含油气显示；中生界石油勘探虽在旬邑鸡儿嘴、马栏、石门等局部构造的钻探中发现众多的含油显示井点，甚至在耀县下石节、陈家山等煤炭钻孔及巷道中都见到有石油渗流，但最终都没有发现大的工业性油气藏。总体来看，在隆起核部，晚期构造活动对油气藏的破坏作用较为强烈，其中对天然气藏的破坏尤为严重。

4.3.2 晚期抬升使中生界油藏埋深变浅

渭北隆起区燕山晚期—喜山期以来构造抬升较为强烈，因上部地层的抬升剥蚀，使中生界的含油层段剥露至埋藏较浅的近地表部位，局部抬升强烈处甚或出露地表（如铜川西柳林地区延长组长10地层已出露地表）。这一方面导致早期形成油藏的破坏，另一方面也可在部分保存条件相对较好的地区形成一定规模的浅油层，尤其是在渭北隆起的北斜坡及邻近的伊陕斜坡的南端。如20世纪70年代早期的石油勘探中，就曾在马栏构造的马1井在延长组长2+3获工业油流，90年代末又在庙湾构造钻探的庙38井的长2油层获得工业油流，发现了庙湾油田，油藏埋深大多仅有数百米。表明在隆起的北斜坡区，晚期构造对中生界油藏的破坏性影响并不是太大；但对于古生界的天然气藏而言，局部的断裂活动可能对其仍有较为严重的影响。

4.4 乌审旗古隆起的控藏特征

乌审旗—靖边古隆起除了导致寒武纪沉积的缺失外，还造成了鄂尔多斯地块内的次级构造与沉积分异作用，进而影响到奥陶纪碳酸盐岩—膏盐岩体系的岩相古地理格局和有利储集相带的展布。

4.4.1 控制奥陶系沉积相带及区域岩性相变

乌审旗古隆起虽在奥陶纪并没有进一步的发展，但由于地形高差的先期留存，使它对奥陶系沉积作用仍有一定的继承性影响。首先表现在它对奥陶系大的岩相分区有明显的控制作用。如在乌审旗古隆起（古凸起）上，马家沟组多缺失马一段—马二段，马三段以后虽基本趋于正常，但对其沉积岩相的分布却仍有明显的控制作用，隆起以东马三段、马五段有石盐岩分布，古隆起上则仅有硬石膏岩而基本不发育石盐岩，尤其是在马五段的膏盐岩沉积发育期，在古隆起上马五段的马五6、马五7-10仅有硬石膏层、而没有石盐岩层，而其东侧的盐洼沉积区的同期沉积层则以大段厚层的石盐岩沉积为主（图10）。其次则表现为沉积地层厚度的差异，在乌审旗古隆起区的奥陶系厚度明显小于其东、西两侧地区，尤其是在海退沉积旋回中的小层厚度变化更为突出，如马三段、马五段膏盐岩发育层段的地层厚度差异达10%～30%，表明这一局部隆起对奥陶纪的古沉积底形仍有较强的控制作用。

图10 乌审旗古隆起及其东西两侧下古生界地层分布Fig.10 Correlation map of the Lower Paleozoic stratigraphic distribution on Wushenqi Paleoup lift and its adjacent areas

4.4.2 沉积相控制局部盐下储集层发育

乌审旗古隆起在对奥陶纪沉积环境及岩性变化起重要控制作用的基础上，也对奥陶系盐下规模储集层的发育起到了一定的控制作用（魏柳斌等，2021）。如对于海侵期的盐下马四段而言，由于马四期海水深度整体加大，位于乌审旗古隆起东侧的东部洼地区总体处于潮下较深水沉积环境，岩性多以粒—泥结构的泥晶灰岩为主，反映较低能的沉积水体能量特征；而乌审旗古隆起区则由于处于相对较浅的水下低隆区，水体能量相对较高，主要形成颗粒滩相碳酸盐沉积，且容易受短期暴露的影响发生浅埋藏期的白云岩化作用，因而多发育有横向分布规模较大的白云岩储集体。而对于海退期的马三段而言，在古隆起区主要沉积含膏云岩及硬石膏岩夹层，其中部分层段的含膏云岩常因沉积期的间歇性暴露而形成早表生期溶孔较为发育的溶孔型白云岩储集层。