蒸发背景沉积序列精细刻画及沉积学解译:以鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马五6亚段为例

云膏共生组合是受化学沉积分异作用控制而形成的岩石组合,对其沉积序列精细刻画,有利于揭示诸多蒸发环境下的沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组五段_6 (简称"马五_6亚段")亚段钻井、岩心资料,开展了岩石宏观和微观观察、典型沉积序列刻画等工作。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地中部马五_6亚段普遍发育碳酸盐岩与蒸发岩共生组合,主要由10种岩石类型构成;(2)主要发育5种沉积序列,下云上膏的岩性组合和序列顶部多发育暴露面等特征表明单个序列具有向上变浅、变咸的演化特征,是蒸发台地叠合海水渐次补给作用的结果;(3)在局限—蒸发台地环境下,主要发育潟湖/滩间海、颗粒滩、灰泥丘、台坪4种沉积亚相及11种沉积微相,与经典的蒸发潮坪序列在岩性组合与沉积构造方面存在明显的差异;(4)马五_6亚段沉积期发育2次海平面升降,沉积环境可分别对应于云(膏)质潟湖—灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖和灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖—台坪。该研究结果可为鄂尔多斯盆地马五_6亚段沉积环境与海平面变化研究提供系统的岩石学证据。     

鄂尔多斯盆地中部马五7亚段颗粒滩沉积特征及空间分布

鄂尔多斯盆地中部马家沟组地层蕴含丰富的油气资源,以马五₇亚段为主要储集层位的盐下碳酸盐岩油气勘探近期取得了重要突破。基于钻井、测录井、岩芯及薄片等资料,对盆地中部马五₇亚段颗粒滩沉积特征、纵横向展布规律进行综合分析,进而探讨了研究区沉积古地理格局及其颗粒滩发育控制因素。结果表明:研究区马五₇亚段主要由晶粒白云岩及各类型颗粒白云岩构成,纵向上发育潟湖-颗粒滩-灰泥丘-台坪、潟湖-颗粒滩-滩间海-颗粒滩、潟湖-颗粒滩-灰泥丘三种沉积相序,颗粒滩位于向上变浅旋回的中上部,且常与微生物丘构成丘滩复合体建造,具有良好的储集意义。横向上,马五₇亚段发育两套较大规模的颗粒滩,层位稳定且连续性较好,整体表现为中西部厚而东部较薄的特征,平面上则呈南北向发育并沿东部凹陷环带状分布。研究区沉积规律表明马五₇亚段相对缺乏潮坪相沉积特征,推测其沉积环境更符合局限-蒸发台地。沉积期海平面的频繁变化控制了滩体发育规模及其垂向叠置样式,区内西高东底的古构造格局及其内部的微地貌起伏则决定了马五₇颗粒滩平面分布的差异性。     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马五6亚段高频旋回层序研究:论海平面升降与横山凸起沉积分异效应*

高频旋回分析有利于揭示浅水碳酸盐岩台地海平面升降、沉积物响应、古地理单元演化及对盆地内沉积分异影响等诸多沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地横山地区丰富的钻井取心资料,通过岩石类型、典型五级旋回结构等分析,对中奥陶统马家沟组马五₆亚段开展了高频旋回研究。研究表明: (1)基于研究区内马五₆亚段碳酸盐岩与蒸发岩共生组合的9种岩石类型,识别出5种典型T-R单旋回,其中旋回Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为云质潟湖—颗粒滩—灰泥丘沉积,Ⅳ、Ⅴ为膏盐质潟湖沉积,并以5种单旋回为基本单元搭建骨架井五级高频旋回结构剖面;(2)依据五级高频旋回结构剖面建立的Fischer图解,认为马五₆亚段处于三级旋回晚期,内部发育“2个”四级旋回,具有初次海退—快速海侵—再次海退的相对海平面变化趋势;(3)结合五级旋回厚度统计,认为第1套四级旋回沉积期处于隆拗格局发育阶段,该时期横山凸起作为水下高地,对东西两侧海水封隔明显;至第2套四级旋回沉积阶段,填平补齐作用导致横山凸起影响减弱,海水循环得到改善,凸起东西两侧盐度明显下降。以马五₆亚段为例的高频旋回研究,在横山地区马五₆亚段地层学、沉积学研究中取得了较好的效果,以期在鄂尔多斯盆地马家沟组未来研究中得到进一步推广和实践。     

鄂尔多斯盆地中奥陶统马五6亚段高频旋回层序研究:论海平面升降与横山凸起沉积分异效应*

高频旋回分析有利于揭示浅水碳酸盐岩台地海平面升降、沉积物响应、古地理单元演化及对盆地内沉积分异影响等诸多沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地横山地区丰富的钻井取心资料,通过岩石类型、典型五级旋回结构等分析,对中奥陶统马家沟组马五₆亚段开展了高频旋回研究。研究表明: (1)基于研究区内马五₆亚段碳酸盐岩与蒸发岩共生组合的9种岩石类型,识别出5种典型T-R单旋回,其中旋回Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为云质潟湖—颗粒滩—灰泥丘沉积,Ⅳ、Ⅴ为膏盐质潟湖沉积,并以5种单旋回为基本单元搭建骨架井五级高频旋回结构剖面;(2)依据五级高频旋回结构剖面建立的Fischer图解,认为马五₆亚段处于三级旋回晚期,内部发育“2个”四级旋回,具有初次海退—快速海侵—再次海退的相对海平面变化趋势;(3)结合五级旋回厚度统计,认为第1套四级旋回沉积期处于隆拗格局发育阶段,该时期横山凸起作为水下高地,对东西两侧海水封隔明显;至第2套四级旋回沉积阶段,填平补齐作用导致横山凸起影响减弱,海水循环得到改善,凸起东西两侧盐度明显下降。以马五₆亚段为例的高频旋回研究,在横山地区马五₆亚段地层学、沉积学研究中取得了较好的效果,以期在鄂尔多斯盆地马家沟组未来研究中得到进一步推广和实践。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合沉积模式*

碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地古生代重要的油气储集层。综合利用岩心、薄片和测井资料,在鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系马家沟组中下组合识别出蒸发台地、开阔台地和局限台地沉积亚相类型,详细分析了不同沉积亚相特征,建立受海平面升降控制的大牛地气田马家沟组中下组合沉积模式。马一段至马三段沉积时期海平面较低,沉积了蒸发台地相,其中马一段和马三段的盐湖微相主要分布于东南部,膏湖微相分布于盐湖外围,而马二段海平面略有上升,随之沉积了覆盖全区的泥云坪微相和膏云坪微相;马四段形成于最大海泛期,沉积开阔台地相,自下而上依次形成覆盖全区、稳定分布的灰坪微相和云灰坪微相;马五段形成于海退—海侵—海退过程,主体沉积局限台地相,马五_7-10亚段的云坪微相覆盖全区,马五₆亚段自西北往东南发育大面积的泥云坪微相,马五₅亚段中部以灰坪微相为主,云坪微相围绕灰坪分散分布。     

鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段岩石类型及沉积环境

受多期岩溶叠合改造影响,鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五₁₊₂亚段的原岩组构遭受破坏,制约了对原始沉积环境及沉积相的恢复研究。基于岩芯、薄片及阴极发光研究,通过原岩组构恢复,在区内识别出5种主要的原始碳酸盐岩类型及7种成岩作用产物岩石类型,并总结出5种岩石类型组合,分别形成于局限-蒸发台地内的颗粒滩、滩间海、丘滩复合体、台坪和局限瀉湖沉积环境。纵向上可构成局限瀉湖-颗粒滩-台坪、局限瀉湖-丘滩复合体-台坪等4种典型的向上变浅沉积序列。结果表明,颗粒岩类与含膏模孔泥（粉）晶云岩类是盆地东北部马五₁₊₂亚段最主要的原始岩类,并发育有一定规模的藻黏结岩和泥晶云岩,其中含膏模孔泥（粉）晶云岩与丘、滩向上变浅序列密切相关。这些认识将为深化区内古环境和储集岩类研究提供依据。     

陕北地区奥陶纪马家沟组五段沉积时期岩相古地理演化*

陕北地区马家沟组五段沉积时期(简称马五期)沉积的碳酸盐岩地层是重要的天然气储集层。为明确各沉积期岩相古地理演化特征,在对周缘野外地质剖面考察、研究区内98口井的岩心观察、测井曲线形态分析的基础上,对陕北地区马家沟组马五₁₀—马五₁各亚段的岩相古地理演化特征进行了恢复。结果表明,马五₁₀—马五₁各亚段以海相碳酸盐岩台地沉积为主,包括局限台地、开阔台地和蒸发台地3种亚相,并进一步细分为: 云坪、膏云坪、含膏云坪、泥云坪、灰云坪、灰坪、颗粒滩、云灰坪、泥灰坪、膏盐湖等10种沉积微相;从马五₁₀到马五₁岩相古地理单元整体表现为自东向西的环带状分布特征,环带中心主要位于延长、延川和清涧一带,值得注意的是,马五₂沉积时期由于受南部较强构造抬升作用影响,古地理单元环带中心呈现出向西北挪移的特征,环带中心位于靖边、子长一带;马家沟组各沉积时期的旋回性环带沉积为储集层叠合发育奠定了物质基础,云坪、膏云坪、含膏云坪、颗粒滩微相易于形成有利储集空间,纵向上的马五₁₊₂、马五₄、马五₅、马五₇、马五₉亚段为该类相带较发育的层位,是区域勘探开发的重点领域。     

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下沉积环境与海平面变化*

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组赋存有丰富的天然气资源,前人研究多集中于顶部与风化壳相关的储集层。文中基于岩心、薄片及阴极发光分析,将鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下碳酸盐岩-蒸发岩划分为10种岩石类型。根据各岩类的宏观、微观特征以及它们在纵横向上的组合与分布特点,利用岩石类型组合的方法,将研究区划分为局限-蒸发潟湖、台内滩、滩间海、微生物丘和台坪5种沉积环境。根据各亚段岩石类型发育的差异性及统计结果发现,研究区马五盐下具有蒸发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积演化与海平面升降特征,每个亚段都代表一次海侵或海退的旋回沉积。其中,马五6、马五8和马五10亚段为海退期沉积,以纹层状云质膏岩、泥晶云岩构成的局限-蒸发潟湖沉积为主,蒸发岩矿物含量高,反映沉积环境相对闭塞、能量较低且盐度较高;马五7和马五9亚段为海进期沉积,以相对高能的台内滩或微生物丘沉积为主,并与相邻的局限-蒸发潟湖和台坪沉积构成较完整的向上变浅米级沉积旋回,表明该阶段水体循环相对更好,整体沉积环境开阔且能量较高。     

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下沉积环境与海平面变化

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组赋存有丰富的天然气资源,前人研究多集中于顶部与风化壳相关的储集层。文中基于岩心、薄片及阴极发光分析,将鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下碳酸盐岩-蒸发岩划分为10种岩石类型。根据各岩类的宏观、微观特征以及它们在纵横向上的组合与分布特点,利用岩石类型组合的方法,将研究区划分为局限-蒸发潟湖、台内滩、滩间海、微生物丘和台坪5种沉积环境。根据各亚段岩石类型发育的差异性及统计结果发现,研究区马五盐下具有蒸发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积演化与海平面升降特征,每个亚段都代表一次海侵或海退的旋回沉积。其中,马五6、马五8和马五10亚段为海退期沉积,以纹层状云质膏岩、泥晶云岩构成的局限-蒸发潟湖沉积为主,蒸发岩矿物含量高,反映沉积环境相对闭塞、能量较低且盐度较高;马五7和马五9亚段为海进期沉积,以相对高能的台内滩或微生物丘沉积为主,并与相邻的局限-蒸发潟湖和台坪沉积构成较完整的向上变浅米级沉积旋回,表明该阶段水体循环相对更好,整体沉积环境开阔且能量较高。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五6亚段硬石膏产状类型与成因*

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五₆亚段硬石膏产状类型多样,基于系统的宏观与微观岩石学分析,识别并区分出星散状(A1型)、纹层状(A2型)、致密块状(A3型)、结核状或团块状(A4型)、鸡雏状或角砾状(A5型)等硬石膏产状类型。单井高频旋回和微相分析表明,马五₆亚段发育与潮坪、潟湖、鲕粒滩、砂屑滩、微生物丘等有关的5种高频向上变浅序列,硬石膏的产状类型、产出位置和分布形式等与向上变浅序列有很好的耦合关系。A1型和A2型硬石膏发育于高频向上变浅序列的下部和中部,主要与膏云质或云膏质潟湖相关,属于潟湖相原生化学沉积成因。A3型硬石膏分布于高频向上变浅序列的上部,受膏质潟湖控制,也属于原生化学沉积成因。经典的结核状硬石膏(A4-1)呈随机分布形式产于潮坪沉积序列,为成岩期交代作用或者膏化作用成因,与传统萨布哈交代成因的膏质结核相似。A4-2型硬石膏主要出现在颗粒岩和微生物岩中,主要由富含CaSO₄的下渗卤水在溶蚀孔洞中沉淀形成;A5型硬石膏发育于向上变浅序列的上部和顶部,与高频暴露有关,为准同生期以溶蚀—充填为主的岩溶改造成因。发育完整的单个高频旋回,大致经历了高频快速海侵早期、高频快速海侵晚期至缓慢海退早期、高频缓慢海退晚期和高频海退末期暴露4个演化阶段,形成了与之耦合的海相碳酸盐岩与硬石膏共生序列。这些认识将对马家沟组沉积古环境的再认识具有重要的参考意义。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五6亚段硬石膏产状类型与成因*

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五₆亚段硬石膏产状类型多样,基于系统的宏观与微观岩石学分析,识别并区分出星散状(A1型)、纹层状(A2型)、致密块状(A3型)、结核状或团块状(A4型)、鸡雏状或角砾状(A5型)等硬石膏产状类型。单井高频旋回和微相分析表明,马五₆亚段发育与潮坪、潟湖、鲕粒滩、砂屑滩、微生物丘等有关的5种高频向上变浅序列,硬石膏的产状类型、产出位置和分布形式等与向上变浅序列有很好的耦合关系。A1型和A2型硬石膏发育于高频向上变浅序列的下部和中部,主要与膏云质或云膏质潟湖相关,属于潟湖相原生化学沉积成因。A3型硬石膏分布于高频向上变浅序列的上部,受膏质潟湖控制,也属于原生化学沉积成因。经典的结核状硬石膏(A4-1)呈随机分布形式产于潮坪沉积序列,为成岩期交代作用或者膏化作用成因,与传统萨布哈交代成因的膏质结核相似。A4-2型硬石膏主要出现在颗粒岩和微生物岩中,主要由富含CaSO₄的下渗卤水在溶蚀孔洞中沉淀形成;A5型硬石膏发育于向上变浅序列的上部和顶部,与高频暴露有关,为准同生期以溶蚀—充填为主的岩溶改造成因。发育完整的单个高频旋回,大致经历了高频快速海侵早期、高频快速海侵晚期至缓慢海退早期、高频缓慢海退晚期和高频海退末期暴露4个演化阶段,形成了与之耦合的海相碳酸盐岩与硬石膏共生序列。这些认识将对马家沟组沉积古环境的再认识具有重要的参考意义。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组储层类型成因及其主控因素

鄂尔多斯盆地大牛地地区奥陶系马家沟组油气勘探持续获得突破,实践表明马五段整体含气,但储层类型多,成因复杂。为系统归纳该段储层成因类型,通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光薄片观察、全岩X射线衍射分析、碳氧同位素分析等方法,对储集空间类型和储层发育主控因素进行了研究。结果表明,研究区马家沟组储层发育晶间孔、晶间溶孔、微裂缝、残余粒间孔和粒内溶孔等。储层发育的有利沉积相为局限台地藻云坪和蒸发台地膏云坪,并受回流渗透白云石化机制控制。表生岩溶作用对马五₅亚段储层无明显控制作用。研究区储层根据成因可分为四种类型:膏溶型储层、弱改造破裂型云岩储层、粉晶白云岩储层和同生溶蚀颗粒型储层。膏溶型储层和粉晶白云岩储层是主要的储层类型,膏溶型储层与沉积环境盐度和表生期岩溶作用有关,主要发育膏模孔;粉晶白云岩储层主要受海平面下降期的回流渗透白云石化控制,以晶间孔为主。以上四类储层成因类型的认识,对下一步鄂尔多斯盆地马五段的优质储层预测具有指导意义。     

鄂尔多斯盆地中南部马五1-2亚段岩相古地理特征及其对储层的影响

为探讨岩相古地理环境对储层的影响,以鄂尔多斯盆地中南部马五_1-2亚段为例,综合利用岩芯观察及薄片鉴定、多矿物测井解释模型以及单因素分析多因素综合作图法等多种方法,对研究区岩相、岩相古地理特征进行了研究,并结合测井解释储层厚度的分布特征及实际天然气产量数据分析了岩相古地理环境对储层分布的影响。分析结果表明,研究区马五_1-2亚段岩石类型主要包括白云岩（泥晶白云岩、膏盐溶蚀角砾白云岩、溶蚀角砾泥晶白云岩、溶蚀角砾含灰粉晶白云岩、灰云岩、含膏云岩、含泥含灰云岩、泥云岩）、石灰岩（云灰岩、含泥云灰岩）以及部分蒸发岩（石膏岩、盐岩）。岩相古地理环境以蒸发台地和局限台地亚相为主,蒸发台地亚相包括云坪和含膏云坪微相,局限台地亚相包括膏盐湖、膏湖和含膏湖微相。岩相古地理环境在一定程度上影响储层分布,蒸发台地亚相中的云坪微相、含膏云坪微相以及局限台地亚相中的部分含膏湖微相、膏湖微相均是储层发育的有利区域。     

鄂尔多斯盆地马五5亚段沉积微相分布及演化

岩性及沉积环境的差异是鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马五5亚段储层非均质性的重要因素,根据岩石类型、沉积构造及颜色等特征及其与沉积微相的关系,研究区马五5亚段可分为盆缘坪和台内盆地两个亚相及缘内（膏）云质洼地、缘内云坪、缘内灰坪、缘内云灰-灰云坪、盆地（膏）云质洼地、灰云-云灰质盆地及灰质盆地等微相。沉积微相平面上表现为,马五52时期,鄂尔多斯盆地基底抬升,中央古隆起带露出水面;北部地区发育缘内云坪-云质洼地、缘内灰云-云灰坪和灰质盆地;西部地区为缘内云坪-云质洼地、缘内灰云-云灰坪;中部地区为灰质盆地,间夹云灰盆地及盆内云质洼地;马五51时期,北部地区主要发育缘内云坪-云质洼地;西部地区为缘内云坪-云质洼地;中部地区为灰质盆地及盆内云质洼地。盆缘坪和台内盆地的低洼处有利于发生同生期后回流渗透白云化作用,对生成较大规模的泥粉晶白云岩具有重要的意义。      

鄂尔多斯盆地南部下奥陶统马家沟组沉积特征

依据鄂尔多斯盆地南部早奥陶世古构造、古地理、古水动力以及古气候背景,结合单井、野外露头沉积相分析等认为,秦岭海槽和中央古隆起的存在和演化控制盆地南部马家沟组沉积特征及演化。(1)平面上根据中央古隆起的障壁作用将其分为两大沉积区,西南区和东北区。西南区发育盆地—斜坡—台地边缘相,东北区为障壁潟湖沉积环境;(2)东北区马家沟组由"三云三灰"六段组成,马一、马三、马五段为白云岩、石膏和石盐组成的蒸发岩系,马二、马四、马六段为石灰岩夹白云岩的碳酸盐岩序列,在纵向上构成蒸发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积。在此基础上进一步建立了马家沟组障壁潟湖沉积模式,该模式具有两个主要特征:(1)中央古隆起作为障壁控制秦岭海与潟湖之间的海水沟通;(2)依据海平面升降旋回将该模式动态地分为三个阶段,即与海侵期相对应的以石灰岩沉积为主的障壁潟湖沉积阶段(阶段Ⅰ)、与海退期相对应的以石灰岩夹蒸发岩沉积为主的障壁咸化潟湖沉积阶段(阶段Ⅱ)和与低海平面期对应的以膏盐岩沉积为主的障壁膏盐湖沉积阶段(阶段Ⅲ)。