鄂爾多斯盆地中部馬五7亞段顆粒灘沉積特征及空間分布

劉耘，譚秀成，劉顯巖，何為，熊鷹，劉靈，劉明潔，楊清宇

1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(西南石油大學)，成都 610500 2.中國石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室 西南石油大學，成都 610500 3.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745000 4.中國石油長慶油田分公司勘探事業(yè)部，西安 710018

0 引言

鄂爾多斯盆地靖邊氣田截至2013年底儲量規(guī)模超過1×1012m3，其中，下奧陶統(tǒng)馬家溝組碳酸鹽巖氣藏儲量占總探明儲量的80%以上[1]。近期在盆地中部馬五段鹽下(即馬五6—馬五10亞段)碳酸鹽巖油氣勘探中取得重大突破，統(tǒng)74井、統(tǒng)38井等一批探井相繼獲得高產天然氣流。同時，碳酸鹽巖臺地顆粒灘作為馬五段鹽下白云巖儲層的主要儲集相帶，也是世界油氣勘探領域的重要對象之一，加瓦爾油田、美國Yates油田[2-3]均為以顆粒灘為儲層的大型油田，塔里木盆地古城地區(qū)鷹山組[4]、四川盆地磨西地區(qū)龍王廟組[5-6]等地層也體現(xiàn)了碳酸鹽巖臺地顆粒灘儲集層的巨大勘探潛力。長期以來，對于馬家溝組勘探多集中于馬五1+2及馬五4亞段的風化殼巖溶型儲層研究之上[7-9]，而對馬家溝組深部的鹽下地層，由于鉆井少、層位深、整體勘探程度較低，其沉積特征及儲層成因尚缺乏深入研究[10-11]。近期對以馬五7亞段為主要儲集層位的鹽下天然氣勘探突破體現(xiàn)出馬五7亞段巨大的天然氣勘探潛力[10,12-13]。同時，有關馬家溝組的研究，前人多專注于白云巖化[14-15]、加里東期表生巖溶[1]等成巖作用方面的研究，僅少數(shù)學者著重于研究馬家溝組內部各亞段內細致的沉積環(huán)境及其對儲層的影響等方面[16-17]。本研究發(fā)現(xiàn)盆地中部馬五7亞段發(fā)育大量顆粒灘沉積，并與儲層的發(fā)育關系密切，表現(xiàn)出典型的相控特征。鑒于此，本文通過大量的系統(tǒng)取芯觀察、薄片鑒定，闡明馬五7亞段顆粒灘沉積特征及其空間展布規(guī)律，并對研究區(qū)沉積古地理格局及顆粒灘發(fā)育控制因素作進一步探討，以期為盆地馬家溝組古沉積環(huán)境的深化研究及下一步油氣勘探決策提供基礎依據。

1 區(qū)域地質背景

鄂爾多斯盆地位于華北板塊西南部，面積約37×104km2，根據盆地的構造演化史，將鄂爾多斯盆地現(xiàn)今構造劃分為六個一級構造單元：伊盟隆起、渭北隆起、西緣沖斷帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡和晉西撓褶帶。早奧陶世馬五段沉積期，由于南部秦嶺洋殼和北部興蒙洋殼的俯沖，造成了盆地內南北向地層的相向擠壓，盆地整體上表現(xiàn)為“震蕩性、間歇性”的海退過程[9,18]，此時中央古隆起暴露地表，將鄂爾多斯地區(qū)分隔成東西兩個沉積體系，即西部祁連海沉積體系和東部華北海沉積體系。馬五段沉積期，古隆起東側氣候干熱、沉積環(huán)境局限，為該地區(qū)最重要的一次膏鹽發(fā)育期，沉積相帶的發(fā)育則具有明顯的圍繞盆地東部洼陷區(qū)呈環(huán)帶狀展布的特點[9,16]，自東向西海水含鹽度逐步降低，依次發(fā)育膏鹽洼地、含膏白云巖坪和環(huán)陸白云巖坪沉積[17,19]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部，構造區(qū)上劃屬于伊陜斜坡(圖1)，大致范圍北至內蒙古烏審旗，南達甘肅華池縣，西抵中央古隆起，東至陜西橫山縣。區(qū)內馬五7亞段為馬五段整體海退背景下的次級海侵沉積，水體循環(huán)相對較好、能量較強，以兩套大范圍穩(wěn)定分布的顆粒灘沉積為特征，局部地貌洼地則以局限—蒸發(fā)潟湖沉積為主。

2 巖石學特征

綜合巖芯精細觀察和鏡下薄片鑒定表明，研究區(qū)內碳酸鹽巖顆粒灘巖性主要為晶粒白云巖及顆粒白云巖，其中，晶粒白云巖部分可見殘余砂屑結構，后者顆粒類型較為豐富，包括砂屑、鮞粒及藻砂屑。依據顆粒成分可劃分為砂屑灘、鮞粒灘和藻砂屑灘三種顆粒灘類型。

2.1 晶粒白云巖

2.1.1 具殘余砂屑結構的晶粒白云巖

具殘余砂屑結構的晶粒白云巖是指經歷后期白云巖化作用和重結晶作用強烈改造的顆粒巖[6]，此類顆粒結構在宏觀下難以識別，但在鏡下依稀可見殘余的顆粒痕跡及邊界，在熒光或陰極發(fā)光下，顆粒形態(tài)更為清晰[20]。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，受強烈而徹底的白云石化及重結晶作用影響，研究區(qū)大量的原始顆粒組構均遭到破壞而表現(xiàn)不明顯，僅部分結晶白云巖中可見模糊的殘余砂屑結構，多認為與顆粒灘亞相沉積相關[5-6,21]。殘余顆粒在鏡下為褐—深灰色，呈次棱—次圓狀，顆粒支撐為主，其間為泥粉晶白云石充填，發(fā)育規(guī)模中等(圖2c)。

2.1.2 難以恢復原始顆粒結構的晶粒云巖

宏觀上呈深灰色塊狀結晶白云巖特征，表面偶見花斑狀溶孔，鏡下可識別明顯的由顆粒結構后期重結晶而成的次生晶粒結構，晶體為粉—細晶，呈自形—半自形，晶間(溶)孔及小型晶間溶洞大量發(fā)育，多為后期自形方解石和白云石以及滲流粉砂半充填，偶見裂縫發(fā)育，為方解石或黑色泥質全—半充填，晶間孔、洞及裂縫連通性較好，面孔率可達5%～20%，少數(shù)情況可見晶體為他形鑲嵌接觸，致密無孔(圖2a，b，d，e,f)。從發(fā)育演化序列特征來看，該類晶粒云巖多與灘相旋回中的顆粒巖類相伴生，與之下的低能潟湖沉積及之上的頻繁暴露臺坪沉積等弱水動能組構特征區(qū)別明顯。推測此類晶粒云巖原巖為與顆粒灘相關的砂屑灰?guī)r，這些具有較高孔滲性能的原始顆粒結構在成巖早期保存有大量粒間(溶)孔，為后期成巖流體對原始組構的強烈改造提供了流動通道和有利空間。因而其原始的顆粒結構在后期強烈而徹底的白云石化和重結晶作用影響下變得模糊，從而顯示出現(xiàn)今的晶粒結構，在宏觀上難與結晶白云巖相區(qū)別。該巖類與四川盆地龍王廟組晶粒云巖[6]及華鎣山李子埡剖面細晶云巖[22]類似，具有明顯的灘相沉積旋回及成巖改造特征，后者于野外可見大型交錯層理，也表明該類晶粒云巖與顆粒灘的發(fā)育密切相關，在前人對顆粒灘的研究中，也多將此類晶粒云巖歸入顆粒灘亞相中[6,22]。此類巖石在研究區(qū)內分布穩(wěn)定而廣泛，經巖溶作用改造后溶孔及溶洞大量發(fā)育，為區(qū)內重要的儲集巖類型。

圖1 研究區(qū)位置、井位分布及馬五7典型地層剖面圖Fig.1 A map showing the study area with locations of major drilling wells and typical sedimentary profile of Ma57 sub-member grain bank sequence

圖2 鄂爾多斯盆地中部地區(qū)馬五7晶粒白云巖特征a.花斑狀晶粒云巖，靳2井，3 591.67 m；b.粉細晶白云巖，結晶形態(tài)清晰，結構明顯，靳2井，3 592.15 m(-)；c.殘余砂屑泥晶白云巖，砂屑結構隱約可見，殘余顆粒間為粉晶白云石充填，靳探1井，3 690.02 m(-)；d.粉晶云巖受巖溶影響，晶間溶孔發(fā)育，見自形白云石，靳2井，3 590.65 m(-)；e.晶粒云巖，巖溶現(xiàn)象明顯，可清晰看出粒間孔分布受殘余組構控制，靳2井，3 591.3 m，鑄體薄片(-)；f.晶粒云巖，巖溶現(xiàn)象明顯，粒間孔、洞大量發(fā)育，靳2井，3 591.72 m，鑄體薄片(-)Fig.2 Characteristic of fine crystal grain dolostone of Ma57 sub-member in the central Ordos Basin

2.2 顆粒白云巖

2.2.1 砂屑云巖

宏觀上多呈淺灰—深褐色塊狀，單層厚度0.5 m至2 m不等，發(fā)育頻率中等，常見花斑狀針孔發(fā)育，部分砂屑云巖可見石膏或泥質全充填—半充填膏模孔，孔徑一般小于2 mm。鏡下砂屑顆粒形態(tài)清晰，含量為60%～75%，觀察可得顆粒粒徑由0.08～0.5 mm不等，為細—中砂級，分選相對良好，呈次圓—圓狀，磨圓較好，顆粒支撐，砂屑呈點接觸或漂浮狀，多見亮晶白云巖或硬石膏膠結物充填其間，粒間溶孔較為發(fā)育，面孔率為5%～12%，孔內可見白云石環(huán)邊呈馬牙狀膠結(圖3a，e)。

2.2.2 鮞粒云巖

鮞粒云巖在研究區(qū)發(fā)育頻率較低，宏觀上表現(xiàn)為淺灰—深灰色塊狀，鮞粒結構清晰可見，在鏡下可觀察到鮞粒顆粒為球狀或橢球狀，呈褐色，粒徑主要為0.3～0.5 mm，球度及磨圓較好，分選良好，亦少見較大鮞粒，粒徑為1～1.8 mm，呈次棱角—次圓狀。鮞粒內部在強烈的后期改造作用下已完全重結晶，內部圈層結構難以識別。粒內溶孔較為發(fā)育，粒間溶孔多為Ⅰ期膠結物呈馬牙狀環(huán)邊生長，面孔率為2%～5%(圖3b，f)。

2.2.3 藻黏結砂屑云巖

此巖類是由藍藻菌黏結、纏繞砂(粉)屑生長而成，具典型的砂(粉)屑結構[23]。砂屑顆粒呈次棱—次圓狀，顆粒支撐，成分為泥粉晶白云巖，含量為60%～85%，粒徑為0.15～0.5 mm，分選中等，磨圓較好。顆粒之間的藍藻菌黏結現(xiàn)象顯著，表現(xiàn)為顆粒邊緣被一層相互黏連的藍藻菌凝塊所黏合，使得顆粒之間界限較為模糊，砂屑間填隙物以亮晶白云石為主(圖3c，g)。該巖類在研究區(qū)內發(fā)育較為少見，常與砂屑云巖伴生，形成于正常浪基面之上的較高能丘灘環(huán)境。

圖3 鄂爾多斯盆地中部地區(qū)馬五7顆粒白云巖特征a.亮晶砂屑云巖，靳2井，3 586.66 m；b.土黃色鮞粒云巖，靳2井， 3587.83 m；c.藻黏結砂屑云巖，格架孔發(fā)育，靳4井，3 671.01 m；d.深灰色藻凝塊云巖，靳探1井，3 657.09 m；e.亮晶砂屑云巖，顆粒支撐，點—線接觸，顆粒間充填硬石膏膠結物，粒內孔及粒間孔發(fā)育，靳2井，3 586.66 m，鑄體薄片(-)；f.亮晶鮞粒云巖，粒間孔及粒內孔大量發(fā)育，靳2井，3 587.83 m，鑄體薄片(-)； g.藻黏結砂屑云巖，靳2井，3 671.9 m(-)；h.藻凝塊云巖，凝塊溶蝕孔洞發(fā)育，靳探1井，3 657.02 m，鑄體薄片(-)Fig.3 Characteristic of grain dolostone of Ma57 sub-member in the central Ordos Basin

3 顆粒灘垂向沉積序列

根據巖芯及薄片觀察可知，研究區(qū)馬五7顆粒灘單灘體總體呈下細上粗的向上變淺逆粒序沉積特征，單灘體沉積厚度較小，大多為0.5～2.5 m，具有典型的陸表海臺地顆粒灘沉積特征[22]。同時，受頻繁的海平面周期性震蕩變化，研究區(qū)顆粒灘的發(fā)育常表現(xiàn)為垂向上重復疊置特征，并與相鄰微相構成多種不同類型的向上變淺沉積序列(圖4)，不同微相序疊合構成馬五7亞段內兩次快速海侵和緩慢海退形成的旋回。

3.1 潟湖—顆粒灘—微生物丘—臺坪

該沉積序列在研究區(qū)發(fā)育較為廣泛，反映一個較完整的向上變淺單一旋回。旋回底部以低能沉積的潟湖亞相為主，巖性為粒度較小的深灰色泥晶云巖或灰—深灰色膏質云巖，伴隨緩慢海退，沉積界面接近于浪基面，水動力增強，巖性過渡為深灰色粉—中晶云巖、深灰—褐色砂屑云巖以及鮞粒云巖，構成顆粒灘，單灘體厚度一般小于2.5 m。同時，由于顆粒灘對向海側波浪擾動作用的遮擋，背海側的灘后部位逐漸演變?yōu)榈湍艹练e，其水動力相對減弱，有利于藻類、細菌等微生物的生長，發(fā)育大量深灰色藻凝塊云巖，并與相鄰各類型顆粒云巖構成丘灘復合沉積，具有良好的儲集意義。在持續(xù)的海平面下降過程中，顆粒灘向上加積至海平面附近時，其頂部可容空間減小，能量降低，顆粒灘將發(fā)生側向遷移[24]。其之上則發(fā)育臺坪亞相，巖性以乳白—灰白色膏溶角礫巖為主，次為薄層藻紋層云巖，厚度多小于1 m。在此序列中，沉積物粒度由下向上呈現(xiàn)細—粗—細的變化特征，反映了沉積體生長與水體深度增大的交互關系。

3.2 潟湖—顆粒灘—灘間海—顆粒灘

底部是以深灰色泥晶云巖或灰白—深灰色膏質云巖組成的低能潟湖沉積物，伴隨著水體下降，水動力條件逐漸增強，向上轉變?yōu)橐陨靶荚茙r和粉晶云巖為主的顆粒灘沉積物。在兩個單體顆粒灘沉積間常常出現(xiàn)一套以深灰色泥晶云巖為主的相對靜水沉積物，厚度多為幾十厘米，這表明在顆粒灘沉積歷史中曾有過水體能量減弱的過程，馬騰等[6]曾提出過原地水體能量減弱的原因可能是高頻海平面上升的速率大于沉積物的沉積速率，或向海一側的灘體在垂向加積為主的高速堆積作用下，灘后由于外側的遮擋，波浪減弱，致使背海側逐漸演變?yōu)榈湍艹练e。因此，兩套單體顆粒灘間所夾靜水沉積體可能為灘間海沉積物。此類“細—粗—細—粗”的沉積物粒度變化表明在水體變淺的總趨勢下，至少一次水面上升及顆粒灘沉積間斷的過程。

圖4 鄂爾多斯盆地中部馬五7顆粒灘典型相序Fig.4 Typical sedimentary sequences of grain bank of the Ma57 sub-member in the central Ordos Basin

3.3 潟湖—顆粒灘—微生物丘

此相序組合在研究區(qū)內發(fā)育廣泛。旋回下部潟湖亞相發(fā)育局限潟湖及蒸發(fā)潟湖微相，相對靜水沉積，在水動力條件下，深灰色泥晶云巖或膏質云巖向上逐漸過渡為灰色砂屑云巖，與藻黏結砂屑云巖共同構成較高能的顆粒灘亞相。灘頂部常伴生有以藻凝塊云巖為主的微生物丘，這種在較強水動力條件下形成的丘灘復合沉積體，受海平面頻繁波動的影響，部分丘灘頂部常常出露海面發(fā)生沉積間斷并遭受大氣淡水淋濾改造，形成相應的選擇性或非選擇性巖溶組構，表現(xiàn)為典型的花斑狀溶蝕孔洞特征(圖3d，h)[25]，目前，丘灘復合體儲集層在四川盆地震旦系燈影組[26]、塔里木盆地寒武系肖爾布拉克組[27]均展現(xiàn)出了巨大的勘探價值。而在盆地馬家溝組的油氣勘探中也逐漸發(fā)現(xiàn)了該類儲集體的存在[28]，具有良好的油氣儲集意義，因此有必要進一步加強對該類丘灘復合體儲層的勘探重視。

4 顆粒灘空間分布特征

4.1 橫向展布特征

研究區(qū)馬五7為馬家溝期整體海退背景下的次級海侵沉積，以大量顆粒灘發(fā)育為特征。同時，受更高級別海平面及其水體能力的周期性頻繁振蕩變化，馬五7亞段在垂向上表現(xiàn)為兩套與顆粒灘密切相關的向上變淺旋回的疊置，而其橫向分布的差異性則往往與微地貌的差異和起伏有關。近南北向(A—A’，圖5)剖面，地層厚度介于8～14 m，總體向南增大，厚度在研究區(qū)中部達到最大。顆粒灘及局限潟湖較為發(fā)育，上下兩套灘體連續(xù)性均較好。顆粒灘巖性包括砂屑云巖、粉—細云巖及少量鮞粒云巖，常見準同生期暴露形成的花斑狀溶蝕孔洞，表明多為處于微地貌高地且沉積速率較快的暴露型淺灘。灘間海、膏坪及微生物丘發(fā)育相對較少；近東西向(B—B’，圖5)剖面，地層厚度介于8～12 m，由西向東厚度先減小后增大，呈東西厚中間較薄趨勢，整體發(fā)育兩套顆粒灘，頂部薄層顆粒灘連續(xù)性較好，底部顆粒灘厚度較大，連續(xù)性較差。顆粒灘以砂屑云巖，藻砂屑云巖及鮞粒云巖為主，桃10井及靳4井之間微生物丘發(fā)育較好。巖相變化表明，研究區(qū)東部近中央隆起區(qū)顆粒灘發(fā)育規(guī)模及厚度較大、鹽度正常，而東部近陜北凹陷膏鹽湖區(qū)域則顆粒灘發(fā)育規(guī)模較小，沉積水體鹽度較大，以蒸發(fā)潟湖沉積為主。

圖5 鄂爾多斯盆地中部馬五7顆粒灘測井響應特征及縱橫向演化規(guī)律Fig.5 Log responses and spatial evolution laws of grain bank of the Ma57 sub-member in the central Ordos Basin

總體來看，馬五7亞段以局限—蒸發(fā)潟湖、顆粒灘及微生物丘為沉積主體，發(fā)育兩期較穩(wěn)定的薄層顆粒灘，單灘體厚度均小于5 m。南北向顆粒灘發(fā)育程度及規(guī)模較穩(wěn)定，橫向連續(xù)性較好；而東西向顆粒灘的發(fā)育則表現(xiàn)出明顯的差異性，自西向東灘體發(fā)育規(guī)模整體減小，水體鹽度逐漸增大，由局限潟湖逐漸過渡為蒸發(fā)潟湖。

4.2 平面展布特征

在顆粒灘縱橫向分布規(guī)律研究的基礎上，結合顆粒灘的測井識別與解釋(將GR<30、DEN<2.88以及CNL>6的巖類劃為顆粒巖)，對區(qū)內分布均勻且資料相對完整的70余口代表井進行顆粒巖厚度及顆粒巖含量統(tǒng)計(表1)，編制馬五7亞段顆粒灘分布平面圖(圖6)。同時，參照前人[29-30]對碳酸鹽巖臺地巖相古地理單因素作圖劃分標準，將本區(qū)馬五7顆粒巖厚度介于2.2～5.6 m(顆粒巖含量為30%～50%)的區(qū)域劃為顆粒灘灘翼，將厚度大于5.6 m(顆粒巖含量大于50%)的區(qū)域劃為顆粒灘灘核，顆粒巖厚度小于2 m的區(qū)域為局限—蒸發(fā)潟湖或灘間海，兩者不同之處在于潟湖較灘間海分布范圍及面積更廣。

表1 鄂爾多斯盆地中部馬五7亞段鉆井地層厚度、顆粒巖含量及顆粒巖含量

圖6 鄂爾多斯盆地中部馬五7亞段顆粒灘分布平面圖Fig.6 Distribution planar graph of grain bank of the Ma57 sub-member in the central Ordos Basin

結果表明，區(qū)內顆粒巖厚度整體呈現(xiàn)出中西部較厚而東部薄的趨勢，這與沉積期西高東低的古地貌格局相吻合。同時，顆粒灘的發(fā)育具有明顯的南北向展布特征，并沿東部凹陷環(huán)帶狀分布于盆地中部較為寬緩的伊陜斜坡構造帶上。其中，中西部地區(qū)顆粒灘最為發(fā)育，平面連續(xù)性較好，顆粒巖累計厚度總體較大。受伊陜斜坡內部微地貌起伏的影響，局部洼地顆粒巖厚度相對較小，表現(xiàn)為灘間海沉積。東部地區(qū)除小范圍區(qū)域顆粒巖厚度大于6 m之外，其他地區(qū)厚度均較小，以局限—蒸發(fā)潟湖沉積為主。

5 討論

5.1 馬五7亞段沉積古地理格局

奧陶系鹽下碳酸鹽巖是鄂爾多斯盆地重要的勘探領域，多年來大量學者專注于鹽下的沉積古地理背景研究，并提出了多種沉積模式，現(xiàn)有研究多以馮增昭等[31]提出的臺地蒸發(fā)潮坪說[32-34]為主，并有學者認為在潮坪邊緣局部發(fā)育潮緣灘[32]，另有蒸發(fā)陸架盆地說[35]、障壁潟湖沉積模式[33]、局限—蒸發(fā)臺地模式[36]等。結合本研究區(qū)內馬五7亞段的巖相特征及其展布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，馬五7亞段各沉積旋回底部大量發(fā)育紋層狀膏質云巖，由相對較深水低能條件下沉積的深灰色泥晶云巖與灰白色云質膏巖頻繁薄互層而顯現(xiàn)出來，無法滿足大范圍潮坪的發(fā)育條件；此外，典型潮坪相的礫屑坪沉積應具有底沖刷和正粒序層理[37]，而本區(qū)內馬五7亞段沉積序列表現(xiàn)為由(含膏)泥晶云巖向各類型顆粒巖云巖過渡的典型逆粒序特征，且未見潮道及相應沖刷面標志，與典型潮坪沉積特征有所出入；同時，由A—A’沉積剖面可看出，僅部分顆粒灘頂部小規(guī)模發(fā)育膏坪，此類膏坪是在整體干旱蒸發(fā)的氣候背景下，因沉積環(huán)境水體循環(huán)受限形成的，具有雞籠鐵絲狀膏巖以及膏溶角礫等指示經常暴露的典型淺水潮坪相沉積特征，但其發(fā)育規(guī)模及厚度均較小，研究區(qū)沉積主體仍以大范圍的顆粒灘及局限—蒸發(fā)潟湖為主。因此，綜上推測馬五7亞段沉積環(huán)境更加符合局限—蒸發(fā)臺地特征。

5.2 顆粒灘分布主控因素

5.2.1 海平面頻繁升降對顆粒灘垂向發(fā)育的影響

碳酸鹽巖臺內灘體發(fā)育要求具有較高能量的沉積環(huán)境，而沉積界面是否位于浪基面附近的高能界面則取決于海平面升降變化引起的海水深度、動蕩程度和水動力條件的變化，它們綜合控制著臺內灘體發(fā)育特征[38]。譚秀成等[39]認為陸表海碳酸鹽巖臺地海平面升降變化一般表現(xiàn)出快速海侵到持續(xù)緩慢海退，并具有多旋回高頻震蕩的特點。多年來研究表明，馬五時期盆地整體為海退的過程，其間馬五3、馬五5、馬五7、及馬五9亞段為其間短期海侵形成的碳酸鹽巖沉積[36]，而每個亞段內部又存在多個次級的周期性海平面振蕩變化過程。其中，快速海侵階段會使水體沉積能量相對變低，此時有利于沉積如泥晶云巖等細粒沉積物，若水體鹽度較大，大量硬石膏等蒸發(fā)礦物也隨之析出，組成旋回底部的局限—蒸發(fā)潟湖；而緩慢海退階段則使水體變淺且在沉積界面處能量升高，微地貌高地將有利于顆粒灘發(fā)育并快速垂向加積直至灘體頂部可容空間減小而停止生長或發(fā)生暴露進入沉積間斷，構成旋回上部(圖4，靳2井)。整個海平面快速震蕩的過程最終形成一個向上變淺的米級沉積序列，馬五7亞時共有兩期次級海侵—海退過程，由此形成兩套較為穩(wěn)定的灘體，多期次的小規(guī)模海平面震蕩性則導致了馬五7亞段單灘體上的多個單旋回薄灘體在縱向上的頻繁疊置(圖4，統(tǒng)76井)。

5.2.2 古地貌條件對顆粒灘平面分布差異性的控制

微地貌控制了沉積物的類型，而構造運動決定了微地貌的形成基礎。鄂爾多斯盆地為一多期疊合的復合型盆地，于早元古代末的呂梁運動后進入相對穩(wěn)定的克拉通演化階段，中晚古生代及早古生代以碳酸鹽巖沉積為主，中元古代末再次隆起，直到寒武紀開始再次海侵，成為克拉通盆地。早奧陶世馬家溝期鄂爾多斯地塊內部構造分異明顯，地塊內部地貌演化為北部的伊盟隆起、中部的中央隆起和中東部的陜北坳陷，地塊邊緣的西緣坳陷帶和渭北坳陷帶進一步發(fā)育[40]。受中央古隆起及陜北凹陷的伴生與相互協(xié)調作用的影響，研究區(qū)整體表現(xiàn)為西高東低的古構造格局，同時，研究區(qū)東部由于靠近陜北凹陷，其沉積水體相對較深且鹽度較大，以大量低能蒸發(fā)巖礦物沉積為主；而研究區(qū)中西部則水體循環(huán)相對較好，能量較強，這也決定了研究區(qū)中西部顆粒灘的發(fā)育明顯優(yōu)于東部的平面展布特征。而在西高東低的整體大背景下，研究區(qū)內部各井區(qū)之間同樣也存在一定的微地貌起伏，微地貌高地利于顆粒灘、灰泥丘等淺水高能建造生長，微地貌洼地則表現(xiàn)為灘間海或潟湖沉積。整體看來，研究區(qū)西高東低的古地貌格局決定了顆粒灘集中于中西部發(fā)育的平面分異性，而其內部微地貌的起伏和差異則是各井區(qū)之間顆粒巖發(fā)育分布差異的主要原因。

6 結論

(1) 鄂爾多斯盆地中部馬五7亞段發(fā)育大面積顆粒灘，巖石類型由晶粒白云巖和顆粒云巖構成。前者包括具有殘余砂屑結構的晶粒云巖以及結晶形態(tài)結構清晰的晶粒云巖，顆粒云巖包括砂屑云巖、鮞粒云巖及藻砂屑云巖。

(2) 顆粒灘發(fā)育具有向上變淺、粒度變粗的垂向序列特征，共識別出潟湖—顆粒灘—微生物丘—臺坪、潟湖—顆粒灘—灘間海—顆粒灘和潟湖—顆粒灘—微生物丘三種相序組合。馬五7亞段整體發(fā)育兩套垂向疊置的薄層顆粒灘，中西部地區(qū)顆粒灘厚度最大，南北向灘體連續(xù)性相對東西向較好，在平面上呈南北向發(fā)育并沿東部凹陷環(huán)帶狀展布。顆粒巖最有利發(fā)育區(qū)域為北東—南西連線一帶。

(3) 研究區(qū)為陸表海局限—蒸發(fā)臺地沉積體系，海平面的周期性升降變化控制了顆粒灘的垂向分布和疊置樣式，而沉積期西高東低的古地貌格局和微地貌起伏則決定了顆粒灘的橫向連續(xù)性和平面展布形態(tài)，顆粒灘優(yōu)先發(fā)育于海底古隆起區(qū)和相對地形高地。