鄂爾多斯克拉通盆地寒武紀(jì)古構(gòu)造與巖相古地理再認(rèn)識(shí)

張春林,張福東，朱秋影,劉銳娥，辛 銘

(1.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 天然氣成藏與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊 065007； 3.中國(guó)石油 青海油田分公司 采油一廠，甘肅 敦煌 816400)

鄂爾多斯克拉通盆地寒武紀(jì)古構(gòu)造與巖相古地理再認(rèn)識(shí)

張春林1，2,張福東1，2，朱秋影1,2,劉銳娥1,2，辛 銘3

(1.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 天然氣成藏與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊 065007； 3.中國(guó)石油 青海油田分公司 采油一廠，甘肅 敦煌 816400)

依據(jù)野外露頭、鉆井和地震等資料，對(duì)鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)古構(gòu)造和巖相古地理開(kāi)展研究。厚度圖法研究表明，寒武紀(jì)的沉積格局與中新元古代的沉積格局具有繼承性，古構(gòu)造整體呈現(xiàn)“三槽二陸一洼”的特征。以此為指導(dǎo)，運(yùn)用碳酸鹽巖沉積學(xué)，將鄂爾多斯寒武系劃分為濱岸、碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地、陸棚緩坡和海槽四大沉積體系，編制了5張鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)巖相古地理圖。巖相古地理總體特征表現(xiàn)為古陸之外為濱岸，濱岸之外為臺(tái)地，臺(tái)地內(nèi)部有洼地，臺(tái)地外部為緩坡，緩坡邊緣見(jiàn)海槽。鄂爾多斯地區(qū)在寒武紀(jì)經(jīng)歷了一個(gè)完整的海進(jìn)—海退的演化過(guò)程。早寒武世表現(xiàn)為廣大地區(qū)仍為古陸，僅在西南緣環(huán)陸發(fā)育了一套濱岸和開(kāi)闊臺(tái)地相沉積；中寒武世海侵?jǐn)U大，古陸面積縮小，并被分割成3個(gè)獨(dú)立的古陸，至張夏期呂梁古陸消失，中東部廣大地區(qū)表現(xiàn)為廣闊的開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，西南緣為陸棚緩坡和海槽相沉積；晚寒武世，海退開(kāi)始，鄂爾多斯古陸呈南北向條帶狀分布于鄂爾多斯中部地區(qū)。

巖相古地理；拗拉槽；古構(gòu)造；寒武紀(jì)；克拉通；鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地包括呂梁山以西，桌子山-賀蘭山-六盤(pán)山以東，陰山以南至秦嶺北麓的廣大地區(qū)，橫跨陜、甘、寧、蒙、晉5省區(qū)，面積25×104km2，是我國(guó)第二大沉積盆地[1]。盆地是華北地臺(tái)的一部分，位于華北克拉通西部。鄂爾多斯盆地下古生界海相地層沉積厚度大、分布廣，油氣地質(zhì)成藏條件有利。近年來(lái)陸續(xù)在下古生界奧陶系發(fā)現(xiàn)了多套油氣顯示[2-5]，引起廣大油氣工作者對(duì)這套地層的關(guān)注。但到目前為止，人們僅關(guān)注奧陶系的地質(zhì)研究與油氣勘探，而缺乏對(duì)寒武系的研究。前人對(duì)鄂爾多斯地區(qū)寒武系做了一些研究，但受勘探程度限制，以往研究?jī)H局限于盆地周邊有限的野外剖面和探井資料，地震資料利用率較低且地震資料品質(zhì)較差。此外，一些學(xué)者在研究時(shí)已先入為主地認(rèn)為整個(gè)鄂爾多斯地區(qū)是一個(gè)統(tǒng)一的、平整的塊體，其內(nèi)部沒(méi)有大的起伏，整個(gè)地區(qū)在寒武紀(jì)屬于穩(wěn)定的克拉通盆地，處于廣覆式的陸表海沉積環(huán)境[6-10]，盆地內(nèi)部不發(fā)育有利于烴源巖沉積的深水沉積環(huán)境，這種觀點(diǎn)勢(shì)必導(dǎo)致油氣勘探的遲滯。有些學(xué)者通過(guò)研究認(rèn)為中、新生代時(shí)期，該地區(qū)主體受長(zhǎng)期發(fā)育的北東向基底斷裂影響，中、新元古界發(fā)育3個(gè)大型北東-南西向拗拉槽[1,11-20]，這3個(gè)拗拉槽是否對(duì)寒武紀(jì)鄂爾多斯地區(qū)主體有影響，其內(nèi)部是否發(fā)育差異性的構(gòu)造特征以及對(duì)寒武紀(jì)的沉積是否有影響都值得進(jìn)一步研究。筆者基于該地區(qū)鉆遇(或鉆穿)寒武系的80口探井、16條野外剖面和6 530 km二維地震測(cè)線，重點(diǎn)對(duì)寒武系開(kāi)展了構(gòu)造特征及沉積特征研究，綜合編制了鄂爾多斯地區(qū)寒武系的空間分布圖和巖相古地理圖。

1 地層特征

不同學(xué)者依據(jù)研究目的需要，對(duì)鄂爾多斯地區(qū)寒武系均作出不同劃分方案。李文厚等依據(jù)巖性特征、沉積環(huán)境、古生物和古構(gòu)造背景等因素，將鄂爾多斯地區(qū)及鄰區(qū)劃分為中東部、南緣、西緣、賀蘭山和河西走廊5個(gè)不同的沉積分區(qū)[8]；陳啟林等應(yīng)用層序地層理論，將寒武系劃分為6個(gè)三級(jí)層序[9]；段杰將鄂爾多斯

地區(qū)及周緣地區(qū)劃分為 3 個(gè)地層大區(qū)和9個(gè)地層小區(qū)[21]。由于鄂爾多斯地區(qū)寒武系較為復(fù)雜，筆者在前人研究成果基礎(chǔ)上，通過(guò)分析鄂爾多斯不同地區(qū)寒武系特征，對(duì)寒武系進(jìn)行重新劃分。根據(jù)該地區(qū)構(gòu)造演化、古生物特征、巖心、測(cè)錄井資料及地震數(shù)據(jù)，對(duì)寒武系各組進(jìn)行整理，自下而上把寒武系劃為辛集組、朱砂洞組、饅頭組、毛莊組、徐莊組、張夏組和三山子組(表1)。

鄂爾多斯地區(qū)缺失與下寒武統(tǒng)筇竹寺階和梅樹(shù)村階相對(duì)應(yīng)的沉積，寒武系下部地層與中新元古界呈不整合接觸，且在不同區(qū)域接觸的地層不同。在鄂爾多斯地區(qū)西緣和南緣，寒武系底部與震旦系接觸；在銀川—慶陽(yáng)—銅川一線以東，寒武系底部與薊縣系不整合接觸；在烏海—定邊—華池—洛川一線以東，寒武系與長(zhǎng)城系不整合接觸；在子州—石樓河津一線以東，寒武系底部與太古界不整合接觸，缺失整個(gè)元古界。由西向東、由南向北與寒武系接觸的地層逐漸由震旦系、薊縣系向長(zhǎng)城系、太古界變化，下伏地層呈現(xiàn)出由西南向東北逐漸變老的趨勢(shì)。

下寒武統(tǒng)辛集組和朱砂洞組分布局限，沿鄂爾多斯地區(qū)西緣與南緣呈“L”型分布，饅頭組較下寒武統(tǒng)分布有所擴(kuò)大，但在鄂爾多斯中東部廣大地區(qū)仍缺失。中寒武統(tǒng)在下伏饅頭組的分布范圍上持續(xù)向北、東擴(kuò)大，除西南緣的鎮(zhèn)原—崇信地區(qū)和北部的磴口—杭錦旗—達(dá)拉特旗外，全區(qū)均有分布，張夏組在全區(qū)分布達(dá)到最大。上寒武統(tǒng)分布在鄂爾多斯地區(qū)東西兩側(cè)，大致呈“V”型，沉積厚度減薄，呈現(xiàn)萎縮的特征。

2 古構(gòu)造格局

本文應(yīng)用厚度圖法對(duì)鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)古構(gòu)造進(jìn)行恢復(fù)，其理論基礎(chǔ)是沉積-沉降補(bǔ)償原理，即在相對(duì)穩(wěn)定的沉降速度和沉積速度下，研究區(qū)的古地理環(huán)境保持不變，沉積物的堆積厚度與地殼沉降幅度大體相當(dāng)[22-24]。 基于上述理論，筆者應(yīng)用野外剖面、鉆井資料和地震資料相結(jié)合的方法，對(duì)16條地震大剖面進(jìn)行了精細(xì)構(gòu)造解釋和地層追蹤，結(jié)合7條地層對(duì)比剖面，編制出鄂爾多斯地區(qū)寒武系的厚度圖。由此認(rèn)為，受中新元古代拗拉槽繼承性發(fā)育的影響，鄂爾多斯地區(qū)寒武系存在構(gòu)造分異，西緣和南緣均發(fā)育向主體地區(qū)延伸的北東向與北北東向的拗拉槽，中東部主體地區(qū)呈現(xiàn)隆、洼格局，發(fā)育臺(tái)內(nèi)洼地(圖1)。

表1 鄂爾多斯盆地及周緣寒武系地層劃分對(duì)比

圖1 鄂爾多斯盆地寒武系厚度Fig.1 Isopach of the Cambrian in the Ordos Basin

圖2 鄂爾多斯盆地西緣定邊-固原拗拉槽地震剖面解釋Fig.2 Seismic cross section of Dingbian-Guyuan aulacogen in the western margin of the Ordos Basin

2.1 拗拉槽

通過(guò)對(duì)寒武系厚度圖的深入剖析，認(rèn)為鄂爾多斯地區(qū)西緣與南緣拗拉槽部位沉積的地層厚度較大，呈狹長(zhǎng)楔狀由西緣與南緣向中東部主體延伸。依據(jù)沉積的巖性特征和構(gòu)造特征，結(jié)合中新元古代拗拉槽特征，由北到南將其命名為賀蘭拗拉槽、定邊-固原拗拉槽和富縣-淳化拗拉槽。在地震剖面上具有明顯的反射特征(圖2)，主要表現(xiàn)為頂平底凹特征，底界面反射特征清晰；寒武系頂部可見(jiàn)由于后期構(gòu)造抬升造成的削截現(xiàn)象，底部可見(jiàn)沉積時(shí)因槽體形態(tài)造成的上超現(xiàn)象；槽內(nèi)因沉積時(shí)水體相對(duì)穩(wěn)定，泥質(zhì)含量相對(duì)較高，地震剖面表現(xiàn)為以中-低頻、高連續(xù)和強(qiáng)振幅反射特征為主。橫跨鄂爾多斯地區(qū)的南北向地震大剖面表現(xiàn)出西緣地區(qū)由北而南發(fā)育多個(gè)小型拗拉槽，槽體向中東部地區(qū)延伸的范圍不同，但延伸方向基本呈近北東向和北北東向(圖3a)；南部向地震大剖面表現(xiàn)為中部地區(qū)地層厚度較薄、向南部地區(qū)厚度急劇增加，自耀參1-黃深1-陜139井一帶應(yīng)存在一個(gè)沉積厚度相對(duì)較大的深水拗拉槽沉積，向盆內(nèi)延伸距離較遠(yuǎn)(圖3b)。除此之外，連井地層對(duì)比剖面同樣呈現(xiàn)出西緣和南緣的拗拉槽發(fā)育部位沉積厚度大，沉積厚度為500～1 300 m,局部達(dá)1 500 m以上，而中東部總體沉積厚度小，沉積厚度為100～400 m。

2.2 地層展布特征

圖1明顯呈現(xiàn)出寒武系在鄂爾多斯地區(qū)呈現(xiàn)分布廣泛、厚度差異較大的特征，整體上表現(xiàn)為鄂爾多斯地區(qū)的北部和西南部長(zhǎng)期發(fā)育兩個(gè)大小不一的古陸——伊盟古陸和鎮(zhèn)原古陸。西緣和南緣呈現(xiàn)拗拉槽沉積特征，沉積厚度大；中東部呈現(xiàn)隆洼相間，沉積厚度小的古地貌格局。在鄂爾多斯西緣和南緣地區(qū)拗拉槽發(fā)育部位，寒武系的沉積厚度大于500 m，最厚達(dá)1 500 m以上，而在拗拉槽之間的隆起部位的沉積厚度小于300 m；鄂爾多斯地區(qū)中東部的準(zhǔn)格爾旗-榆林一帶發(fā)育臺(tái)內(nèi)洼地，沉積厚度大于400 m，而其它部位呈現(xiàn)隆起形態(tài)，沉積厚度介于100～300 m。

總體上，鄂爾多斯地區(qū)寒武系呈現(xiàn)“三槽”——西緣賀蘭拗拉槽、定邊-固原拗拉槽和南緣富縣-淳化拗拉槽；“二陸”——伊盟古陸和鎮(zhèn)原古陸；“一洼”——準(zhǔn)格爾旗-榆林洼地?！叭鄱懸煌荨痹炀土硕鯛柖嗨沟貐^(qū)寒武紀(jì)古構(gòu)造的基本格局。此古構(gòu)造格局對(duì)該區(qū)寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)的沉積環(huán)境具有重要的控制作用。

3 沉積類(lèi)型及特征

基于鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)古構(gòu)造格局的研究，依據(jù)野外剖面與鉆井巖心的巖石學(xué)、沉積構(gòu)造特征及測(cè)錄井資料與區(qū)域地質(zhì)等資料，將鄂爾多斯寒武系劃分為濱岸、碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地、陸棚緩坡和海槽4種沉積類(lèi)型(圖4)。

3.1 濱岸沉積

濱岸沉積主要分布于下寒武統(tǒng)的辛集組、朱砂洞組和饅頭組，高能量的水體對(duì)砂體淘洗作用強(qiáng)烈，石英砂巖含量高，分選性和磨圓度較好。巖性主要包括紫紅色、淺褐色石英粗砂巖、含礫石英砂巖、含磷砂礫巖與含磷灰質(zhì)粉砂巖等，局部夾泥晶灰?guī)r與白云質(zhì)灰?guī)r等。發(fā)育波痕、透鏡狀潮汐層理、沖洗交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、人字形交錯(cuò)層理及平行層理等，含有三葉蟲(chóng)、腕足類(lèi)等生物化石。

圖3 鄂爾多斯盆地地震大剖面解釋[剖面位置見(jiàn)圖1(10)，(14)]Fig.3 Regional seismic cross seetion interpretation of the Ordos Basin

圖4 鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)沉積相模式Fig.4 Depositional model of the Cambrian in the Ordos Basin

3.2 碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地沉積

碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地沉積在層位上和地域是鄂爾多斯地區(qū)較為發(fā)育的一個(gè)沉積類(lèi)型，發(fā)育層位包括中、上寒武統(tǒng)，主要位于鄂爾多斯中東部地區(qū)。在水體相對(duì)較淺的近岸地區(qū)，巖性以淺灰色鮞粒白云巖、鮞粒灰?guī)r、礫屑白云巖和砂屑白云巖等高能的顆粒碳酸鹽巖沉積為主。遠(yuǎn)離海岸，水體加深，波浪作用減弱，沉積物逐漸過(guò)渡為灰色、深灰色的泥晶白云巖、粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖夾灰褐色、紫灰色的泥頁(yè)巖等。生物種類(lèi)較豐富，常見(jiàn)的主要有腕足類(lèi)、腹足類(lèi)和藻類(lèi)等碎屑片狀。發(fā)育紋層構(gòu)造、水平層理、交錯(cuò)層理與弱變形層理等構(gòu)造。依據(jù)沉積物特征，可將開(kāi)闊臺(tái)地進(jìn)一步劃分為潮坪、臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)內(nèi)洼地等亞相。

3.3 陸棚緩坡沉積

陸棚緩坡沉積從層位上來(lái)說(shuō)是鄂爾多斯地區(qū)最發(fā)育的一個(gè)沉積類(lèi)型，由下寒武統(tǒng)饅頭組至上寒武統(tǒng)的層位均發(fā)育，且主要呈“L”型分布于鄂爾多斯地區(qū)的西緣和南緣。依據(jù)古構(gòu)造特征，認(rèn)為其為均勻緩坡，由淺海到深海依次劃分為淺緩坡和深緩坡。巖性以灰色、深灰色鮞粒灰?guī)r、風(fēng)暴礫屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖和泥質(zhì)條帶灰?guī)r為主，夾薄層灰綠色與紫灰色泥頁(yè)巖。巖層中常見(jiàn)水平層理、變形層理、沙紋層理、丘狀層理和交錯(cuò)層理等。生物種類(lèi)主要見(jiàn)頭足類(lèi)、腕足類(lèi)、腹足類(lèi)和三葉蟲(chóng)等。按沉積物特征，可將陸棚緩坡細(xì)分為灘間海、鮞粒灘和礫屑灘。

3.4 海槽沉積

位于陸棚緩坡的外側(cè)，主要發(fā)育于鄂爾多斯的西緣賀蘭山、定邊—固原和南緣的銅川—淳化地區(qū)。沉積物主要由深?；虬肷詈３练e和重力流沉積相間組成。巖性主要為灰色厚層狀的泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、角礫灰?guī)r和厚度較大的薄層狀灰綠色泥頁(yè)巖等，垂向上與陸棚緩坡沉積物共生。巖層中見(jiàn)水平層理、包卷層理和底膜構(gòu)造。生物化石主要見(jiàn)三葉蟲(chóng)和腕足類(lèi)等碎片。

4 巖相古地理

由于下寒武統(tǒng)辛集組和朱砂洞組僅局限分布于鄂爾多斯地區(qū)的西緣和南緣，厚度較薄，介于10～60m。巖性主要以含磷碎屑巖的濱岸和含砂泥白云巖的陸棚緩坡沉積為主，與前人的研究認(rèn)識(shí)無(wú)較大差異，因此本文把饅頭組—三山子組作為巖相古地理的重點(diǎn)研究層位。筆者研究認(rèn)為鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)巖相古地理總體特征表現(xiàn)為古陸之外為濱岸，濱岸之外為臺(tái)地，臺(tái)地內(nèi)部有洼地，臺(tái)地外部為緩坡，緩坡邊緣見(jiàn)海槽。

4.1 早寒武世饅頭期

早寒武世饅頭期，相較于辛集期和朱砂洞期，海域范圍向北、向東有所擴(kuò)大，西緣海水由西向東侵入到平羅—同心青龍山—平?jīng)鲆粠В喜亢Ｓ蚍秶虮毖由熘翆幙h—黃深1井—澄城—吉縣一線，平面上呈“L”型的沉積。饅頭期的沉積范圍僅局限于鄂爾多斯西緣和南緣，中東部和北部的地區(qū)為古陸，向外地層厚度逐漸增加，介于20～140 m，依次發(fā)育濱岸、潮坪和陸棚緩坡相沉積(圖5a)。

濱岸環(huán)境主要環(huán)鄂爾多斯古陸的西緣與南緣發(fā)育，近岸沉積環(huán)境，陸源碎屑物質(zhì)含量較高。巖性以淺紫紅色石英砂巖夾薄層粉砂巖、泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)頁(yè)巖為主，底部含礫(圖6a,b)。向外逐漸過(guò)渡為潮坪沉積，巖性逐漸變?yōu)樽献厣⒒疑百|(zhì)白云巖、泥-粉晶白云巖夾薄層灰質(zhì)泥巖和白云質(zhì)灰?guī)r。最外側(cè)陸棚緩坡的沉積，巖性以灰綠色、紫灰色、灰色的白云巖、鮞?；?guī)r、生屑灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r為主，夾中-薄層的灰綠色、紫灰色泥頁(yè)巖，靈1井區(qū)發(fā)育鮞粒灘沉積。

4.2 中寒武世毛莊期

在饅頭期沉積的基礎(chǔ)上，隨著海侵的持續(xù)進(jìn)行，毛莊期沉積范圍向中東部主體地區(qū)擴(kuò)大，陸地面積大為縮小，鄂爾多斯古陸被分割成“伊盟古陸”、“呂梁古陸”和“鎮(zhèn)原古陸”。鄂爾多斯西緣、南緣與中東部地區(qū)厚度差異巨大，中東部地區(qū)厚度一般約40 m，南緣的銅川—淳化地區(qū)發(fā)育一個(gè)沉積中心，厚度較兩側(cè)地層大，最大可達(dá)280 m以上(圖5b)。

沿古陸周?chē)l(fā)育條帶狀潮坪相沉積，底部巖性以灰色白云巖為主，夾淺灰色泥質(zhì)白云巖和淺紅色、灰色粉-細(xì)砂巖，中上部巖性為深灰色白云巖與泥質(zhì)白云巖。古陸之間廣闊的海域主要發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，巖性主要為淺灰色、灰色白云巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾少量鮞狀灰?guī)r與砂質(zhì)泥巖等，慶深1井區(qū)發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘沉積(圖6c)。受古構(gòu)造控制，伊盟古陸和呂梁古陸之間發(fā)育臺(tái)內(nèi)洼地，水體流動(dòng)性較弱，環(huán)境相對(duì)較局限，巖性以灰色泥巖和白云質(zhì)泥巖為主。鄂爾多斯西緣與南緣仍為呈“L”型沉積的臺(tái)地緩坡相，相比饅頭期的沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。巖性主要為灰色泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥晶灰?guī)r、粉晶白云巖夾少量鮞?；?guī)r以及砂質(zhì)泥巖等(圖6d)，烏海摩爾溝和隴縣牛心山發(fā)育鮞粒灘沉積。銅川—淳化地區(qū)為海槽相沉積，巖性主要為灰色、灰綠色粉砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖夾薄層鮞?；?guī)r與礫屑灰?guī)r，局部含硅質(zhì)白云巖。

圖5 鄂爾多斯盆地早寒武世巖相古地理Fig.5 Lithofacies paleogeography of the Early Cambrian,Ordos Basin

4.3 中寒武世徐莊期

隨著持續(xù)海侵，徐莊期沉積范圍在毛莊期基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大，古陸面積明顯縮小。中東部地區(qū)的地層厚度普遍較薄，介于20～60 m；西緣與南緣地區(qū)發(fā)育3個(gè)沉積中心，西緣石嘴山—銀川—同心青龍山地區(qū)的沉積厚度介于120～180 m，南緣的銅川—淳化地區(qū)沉積厚度介于120～280 m。在鄂爾多斯地區(qū)中東部，環(huán)古陸周?chē)l(fā)育濱岸相和潮坪相沉積，濱岸相主要分布于呂梁古陸周邊和伊盟古陸東側(cè)的伊13—召探1井一帶，古陸之間為廣闊的開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，局部地區(qū)發(fā)育臺(tái)內(nèi)洼地相；西緣與南緣地區(qū)繼續(xù)發(fā)育陸棚緩坡相和海槽相沉積，且海槽的范圍有所擴(kuò)大(圖7a)。

濱岸相沉積的巖性以灰紫色石英砂巖為主，夾灰紫色、灰色的泥巖、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖等。潮坪相主要沿著伊盟古陸的東南緣分布，巖性主要以灰色的泥晶白云巖、粉晶白云巖和泥質(zhì)白云巖為主。中東部廣泛發(fā)育的開(kāi)闊臺(tái)地相巖性為厚層灰色白云巖和泥質(zhì)白云巖，夾薄層鮞?；?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和泥巖等，代表水深較淺、海水與外海暢通、海水循環(huán)能量中等的環(huán)境。臺(tái)內(nèi)洼地的沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，發(fā)育一套以泥巖為主的沉積建造，中、上部為灰色泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖和灰質(zhì)白云巖;下部為深灰色泥巖、白云質(zhì)泥巖和灰質(zhì)泥巖。西緣與南緣的陸棚緩坡相沉積范圍進(jìn)一步向中東部地區(qū)擴(kuò)展。淺緩坡沉積范圍內(nèi)的烏海摩爾溝、鎮(zhèn)探2井、隴縣牛心山、寧探1井、合探1井和宜5-宜6井等地區(qū)發(fā)育鮞粒灘沉積(圖6e)。深緩坡沉積范圍內(nèi)的同心青龍山發(fā)育礫屑灘沉積，巖性主要為灰色、灰綠色頁(yè)巖、灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、生屑灰?guī)r和礫屑灰?guī)r，夾薄層深灰色泥質(zhì)白云巖和含粉砂泥質(zhì)白云巖等。相較于中東部地區(qū)而言，泥質(zhì)含量增加。巖心觀察發(fā)現(xiàn)巖層表現(xiàn)出“似斷非斷，藕斷絲連，斷而未亂”的現(xiàn)象，體現(xiàn)為水體較深、受重力作用導(dǎo)致滑動(dòng)的緩坡沉積特征。西緣與南緣海槽相巖性主要為大套的灰綠色、灰色的泥頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰質(zhì)泥巖(圖6f)，夾薄層的鮞粒灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r。在岐山二郎溝和禮泉上韓野外剖面中發(fā)育斜坡背景下形成的重力垮塌沉積物，巖性特征為大小混雜的角礫灰?guī)r塊，具有包卷層理構(gòu)造，表明上述地區(qū)在徐莊期位于海槽兩側(cè)的斜坡部位。

圖6 鄂爾多斯盆地寒武系巖石類(lèi)型Fig.6 Rock types of the Cambrian in the Ordos Basin

4.4 中寒武世張夏期

中寒武世張夏期為鄂爾多斯地區(qū)的最大海侵期，中東部廣大地區(qū)為海水所覆蓋，伊盟古陸和鎮(zhèn)原古陸的范圍最小。地層呈現(xiàn)出西緣、南緣、東北部較厚，中部較薄的規(guī)律。中部地層厚度為100 m左右，最薄處為志丹—慶城一帶，為70 m左右，較大區(qū)域均位于盆地西緣的烏?！y川—固原和盆地南緣銅川—淳化地區(qū)，厚度最大可達(dá)300 m以上。張夏期鄂爾多斯地區(qū)主要發(fā)育潮坪、開(kāi)闊臺(tái)地、陸棚緩坡和海槽相，且全區(qū)海水由渾水沉積轉(zhuǎn)為清水沉積為主，氣候溫暖潮濕，海水能量強(qiáng)，發(fā)育大規(guī)模的鮞粒灘沉積(圖7b)。

潮坪相分布于伊盟古陸的東南側(cè)，巖性以淺灰色的粉晶白云巖與泥質(zhì)白云巖為主。開(kāi)闊臺(tái)地相分布于中東部的廣大地區(qū)，巖性為鮞?；?guī)r、泥粉晶灰?guī)r、白云巖夾薄層竹葉狀灰?guī)r和泥質(zhì)條帶等。本區(qū)東北部的臺(tái)內(nèi)洼地繼承了徐莊期的特征，持續(xù)發(fā)育。陸棚緩坡相的沉積特征與徐莊期類(lèi)似，主要區(qū)別在于本期發(fā)育了大量的鮞粒灘和礫屑灘(圖6g,h)。海槽相沉積范圍受沉積物填平補(bǔ)齊作用控制，沉積范圍相較于徐莊期有所減小。

4.5 晚寒武世三山子期

晚寒武世三山子期，受古祁連洋對(duì)華北板塊西部俯沖作用，鄂爾多斯地區(qū)中西部開(kāi)始抬升，海退開(kāi)始，伊盟古陸和鎮(zhèn)原古陸連為一體形成鄂爾多斯古陸，呈南北向的條帶狀分布于中部，致使鄂爾多斯地區(qū)呈“凹”字形沉積(圖8)。西緣與南緣地區(qū)分布3個(gè)沉積中心，厚度為80～140 m，東部地區(qū)地層厚度整體較薄，厚度小于80 m。三山子期主要發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相和陸棚緩坡相。開(kāi)闊臺(tái)地相主要分布于東部地區(qū)，巖性為淺灰色、灰色泥質(zhì)白云巖、粉細(xì)晶白云巖、竹葉狀白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r(圖6i,j)。陸棚緩坡相分布于鄂爾多斯地區(qū)西緣和南緣，巖性為灰色、深灰色薄板狀或中厚層白云巖、泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r間互成層，且發(fā)育竹葉狀與鮞粒構(gòu)造，具斜層理。總體上，三山子期沉積物的主要特征是普遍發(fā)育風(fēng)暴沉積，形成以竹葉狀白云巖與竹葉狀灰?guī)r組成的沉積建造。

圖8 鄂爾多斯寒武世三山子期巖相古地理Fig.8 Lithofacies paleogeography of the Sanshanzi period of the Late Cambrian in the Ordos Basin

5 結(jié)論

1) 應(yīng)用厚度圖法恢復(fù)了鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)古構(gòu)造，全區(qū)存在構(gòu)造分異，整體呈現(xiàn)“三槽二陸一洼”沉積格局, 西緣和南緣均發(fā)育向盆內(nèi)延伸的坳拉槽，北部與西南部發(fā)育兩個(gè)大小不一的古陸——伊盟古陸和鎮(zhèn)原古陸，中東部準(zhǔn)格爾旗—榆林地區(qū)發(fā)育臺(tái)內(nèi)洼地。

2) 以組為單位編制鄂爾多斯地區(qū)寒武紀(jì)巖相古地理圖，全區(qū)寒武紀(jì)經(jīng)歷了海進(jìn)—海退的古地理演化過(guò)程，早寒武世開(kāi)始接受海侵，鄂爾多斯廣大地區(qū)仍未古陸，古陸向外依次發(fā)育濱岸相和臺(tái)地緩坡相；中寒武世海侵范圍擴(kuò)大，古陸被分割、面積逐漸萎縮，潮坪、開(kāi)闊臺(tái)地、陸棚緩坡和海槽相發(fā)育；晚寒武世海退開(kāi)始，鄂爾多斯古陸重新出露、范圍擴(kuò)大，發(fā)育碳酸鹽臺(tái)地相和陸棚緩坡沉積。

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(編輯 董 立)

New understanding of the Cambrian palaeotectonic and lithofacies palaeogeography in the Ordos Craton Basin

Zhang Chunlin1,2,Zhang Fudong1,2,Zhu Qiuying1,2,Liu Ruie1,2,Xin Ming3

(1.LangfangBranchofPetroChinaResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,Langfang,Hebei065007,China;2.KeyLaboratoryofGasReservoirFormationandDevelopment,CNPC,Langfang,Hebei065007,China;3.No.1OilProductionPlant,PetroChinaQinghaiOilfieldCompany,Dunhuang,Gansu816400,China)

A study was carried out on the Cambiran paleotectonic and lithofacies paleogeography of Ordos craton basin based on relevant outcrops,drilling and seismic data.Isopach showed that the Cambrian sedimentary framework inherited the Meso-Neoproterozoic sedimentary framework and can be described as “three troughs,two lands and one depression”.Based on this understanding and guided by carbonates sedimentology,we divided the Cambrian into four sedimentary systems:the shoreland,the open carbonate platform,the shelf slope and the trough;and compiled 5 lithofacies paleogeographic maps.The overall lithofacies paleogeographic outlook may be described as the following:in the direction from ancient land to sea successively occurring shoreland,platform with depression,ramp and trough.The Ordos area had experienced a complete transgression-regression process in the Cambrian.A massive ancient land still existed in the Early Cambrian with only a set of shoreland and an open platform sedimentary facies around southwestern margin.During the Middle Cambrian,ancient land shrunk and was segmented into three isolated ancient lands along with transgression of sea.After the Luliang ancient land finally disappeared in Zhangxia Stage,the central and eastern part was featured by open platforms and the southwestern part contained mainly shelf slopes and through.During the Later Cambrian,with the beginning of regression of sea,the ancient land wound southnorth-ward in central Ordos area.

lithofacies palaeogeography,aulacogen,paleotectonic,Cambrian,craton,Ordos Basin

2016-02-18;

2016-02-17。

張春林(1979—)，男，高級(jí)工程師，石油與天然氣地質(zhì)。E-mail:mike_zcl@163.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2016ZX05007-002)； 中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技攻關(guān)項(xiàng)目(2011B-0602)。

0253-9985(2017)02-0281-11

10.11743/ogg20170208

TE121.2

A