鄂尔多斯盆地是中国重要的含油气盆地之一，属于典型的克拉通叠合盆地^[1]。多年的油气勘探已经证实，鄂尔多斯盆地发育中生界侏罗系含油系统、三叠系延长组含油系统、上古生界石炭系—二叠系含气系统和下古生界奥陶系含气系统，也陆续发现了多个油气田^[2]。奥陶系之下的寒武系同样发育着厚度较大、分布广泛的碎屑岩—碳酸盐岩沉积组合，寒武纪盆地内部还发育伊盟、乌审旗和庆阳^[3]3个古隆起，而古隆起往往是油气运移的有利指向区，如塔里木盆地塔北隆起和四川盆地川中古隆起周缘，已发现较为丰富的油气藏。因此，盆地深层寒武系是下一步鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩天然气勘探的重要层系。

鄂尔多斯盆地寒武系的天然气勘探可以分为两个阶段，第一阶段（1978—2014年），以探索盆地寒武系为主，未获得工业油气流；第二阶段（2015—2022年），以探索盆地西南部庆阳古隆起周缘前石炭系风化壳气藏为主要目的，钻穿和钻揭寒武系顶部风化壳钻井36口，其中6口井获得低产气流，试气产量大于1×10⁴m³/d。同时，L18、L51、L43三口井分别于2015年、2020年和2020年在上寒武统三山子组和中寒武统张夏组试气，计算无阻流量分别为10.7×10⁴m³/d、12.3×10⁴m³/d和5.3×10⁴m³/d。2024年，延长油田在延安地区寒武系首次获得天然气发现^[4]，揭示出鄂尔多斯盆地深层寒武系具有较好的天然气勘探前景。但整体上，鄂尔多斯盆地深层寒武系因为勘探程度较低，在一定程度上制约了对寒武系天然气形成地质条件的认识。

前人对鄂尔多斯盆地寒武系做过一些研究，但主要针对寒武系层序划分、岩相古地理分布等。在层序划分方面，苏中堂等^[5]认为寒武系经历了2次海进—海退旋回，利用可识别层序界面等划分出2个超层序和4个体系域；陈启林等^[6]根据不整合面、旋回变化等将寒武系划分为6个三级层序。在岩相古地理方面，李文厚等^[7]认为鄂尔多斯盆地早古生代沉积了一套海相碳酸盐岩夹碎屑为主的沉积建造，寒武纪发育深水斜坡—海槽、台地边缘、碳酸盐台地和海岸沉积；而张春林等^[8]根据厚度图法研究，提出鄂尔多斯盆地寒武系为“三槽二陆一洼”古构造特征，发育海槽、陆棚、开阔台地和滨岸四大沉积体系。近年来，关于鄂尔多斯盆地寒武系烃源岩发育特征方面也有报道。黄军平等^[9-10]通过对大量野外露头踏勘、实测、采样与分析，提出鄂尔多斯盆地南缘下寒武统发育一套高丰度烃源岩层系，并建立了烃源岩发育模式，预测了烃源岩的平面分布。总体看来，鄂尔多斯盆地深层寒武系虽然在层序划分、岩相古地理分布与烃源岩生烃潜力方面取得了一定进展，但关于寒武系天然气成藏地质条件和成藏模式方面仍不清楚。

为此，本文基于最新地震、钻井、野外露头和大量分析化验等资料，以鄂尔多斯盆地深层寒武系天然气成藏地质特征为重点，系统分析了寒武系隆洼格局、烃源岩分布特征、有利储层发育的岩相古地理和有利储盖组合类型，并建立了4种成藏新模式。同时，对比分析了鄂尔多斯盆地不同地区寒武系天然气的成藏差异性，明确了寒武系天然气的勘探方向，以期为下一步寒武系的天然气勘探提供科学依据。

鄂尔多斯盆地位于华北板块西部，寒武纪盆地南缘、西缘与秦祁海相连，盆地东部则与华北陆表海相连，受不同海域影响，盆地寒武纪沉积了一套碎屑岩—碳酸盐岩沉积组合。早寒武世，鄂尔多斯盆地南缘和西缘形成于被动大陆边缘的构造环境^[11]，发育深水海湾沉积。之后，海水从南部和西部两个方向入侵，在盆地边缘形成了滨海相碎屑岩沉积，向上逐渐过渡为碳酸盐岩沉积。中寒武世，鄂尔多斯盆地主体为潮坪与局限台地沉积，发育泥质云岩、泥页岩和鲕粒灰岩。徐庄组沉积期，海侵达到最大，徐庄组泥质沉积较为发育。张夏组沉积期，则大面积发育鲕粒灰岩。晚寒武世，仍然继承了中寒武世的沉积特征，以潮坪和局限台地为主，主要发育白云岩。与中寒武世不同的是，受加里东运动的影响，晚寒武世鄂尔多斯盆地曾短暂抬升为陆地^{[5, 12]}，仅在陆地周缘沉积了一套以白云岩为主的碳酸盐岩沉积。

受寒武纪岩相古地理格局的影响（图 1a），鄂尔多斯盆地不同地区寒武系发育的地层也有差异，自下而上依次发育下寒武统东坡组、辛集组（苏峪口组）、朱砂洞组与馒头组（五道淌组），中寒武统毛庄组、徐庄组与张夏组，上寒武统三山子组（图 1b）。盆地南缘和西缘寒武系发育完整，地层厚度最大（图 1a）。下寒武统东坡组为灰黑色—黑色泥页岩、泥板岩，主要分布在盆地南缘洛南—周家河一带^[9-10]。辛集组为含磷石英砂岩，朱砂洞组为紫灰色、灰色—浅灰色白云岩，主要分布在盆地南缘和西缘，呈“L”形分布^[8]。馒头组为混合沉积，下部发育泥页岩，上部发育白云岩、石灰岩沉积，主要分布在盆地南缘和西缘（图 1b）。中寒武统毛庄组、徐庄组主要发育泥页岩，局部见薄层石灰岩、泥灰岩等。与毛庄组、徐庄组不同的是，张夏组则发育大面积分布的灰色—深灰色鲕粒灰岩、鲕粒云岩，局部发育云质灰岩等。中寒武统在鄂尔多斯盆地本部及周缘均有分布。上寒武统三山子组为白云岩沉积，局部夹薄层泥岩，主要分布在鄂尔多斯古陆的两侧^[8]。

图 1

图 1 鄂尔多斯盆地寒武系残余地层厚度及油气显示平面分布图（a）与寒武系综合柱状图（b） Fig. 1 Thickness of residual strata and plane distribution of oil and gas displays in the Cambrian (a) and comprehensive stratigraphic column of the Cambrian (b) in Ordos Basin

早期的研究认为，鄂尔多斯盆地在寒武纪是统一的、平整的块体，属于稳定的克拉通盆地，总体处于陆表海沉积环境^{[6-7, 13-15]}。本文基于近几年最新的钻井、露头与地震资料，恢复了鄂尔多斯盆地寒武系张夏组沉积期和三山子组沉积期的岩相古地理分布。寒武纪，包括鄂尔多斯盆地在内的整个华北地区并不是简单的陆表海沉积环境，存在构造—沉积分异，具体表现为“大隆大洼”相间分布。即发育“三隆三洼”的古地貌格局，三洼分别为盆地南缘富平—洛川深水海湾、盆地西缘银川—中卫海湾和盆地东北部神木东台内洼地，三隆则分别为庆阳古陆、乌审旗古隆起和伊盟古陆（图 1a）。进一步研究认为，受中—新元古代发育近北东—南西向展布的甘陕裂陷槽、晋陕裂陷槽影响^[16]，鄂尔多斯盆地西缘和南缘在寒武纪分别发育银川—中卫海湾和富平—洛川深水海湾，海湾内寒武系厚度大，大于600m，盆地南部厚值区可达1000m以上；而盆地东北部则发育神木东台内洼地，台洼内寒武系厚度较大，为200~350m。而盆地其他地区为隆洼相间，寒武系厚度总体介于100~150m（图 1a）。3个古隆起核部分别为蓟县系—长城系、长城系和太古宇变质岩基底地层，可见为寒武系沉积前发育的继承性古隆起或古陆，其中伊盟古陆地层剥蚀程度最强，为上古生界直接覆盖在长城系之上，部分地区直接接触太古宇基底；乌审旗古隆起区剥蚀程度较强，为奥陶系马家沟组直接覆盖在长城系之上；庆阳古隆起区则是层层剥露，从古隆起核部往东西两侧分别是长城系、蓟县系、寒武系和奥陶系与上古生界接触。

受古隆起和台地（或台洼）边缘控制，鄂尔多斯盆地寒武系主要发育中寒武统张夏组颗粒滩和上寒武统三山子组岩溶风化壳2类有利储层。

张夏组沉积期，鄂尔多斯盆地及周缘整体构造格局为西缘和南缘低、其余地方高。自西向东依次发育陆棚、斜坡、开阔台地、局限台地和古陆（古隆起）的古地理环境，自南向北依次发育陆棚、斜坡、开阔台地、局限台地和古陆（古隆起）的古地理环境。鄂尔多斯盆地本部以碳酸盐局限台地—开阔台地为特征，西缘和南缘发育台缘颗粒滩沉积，如盆地西部青龙山与阴石峡剖面、南部的二郎沟剖面，岩性主要为鲕状灰岩，夹少量薄层石灰岩、竹叶状石灰岩、泥质灰岩等，局部夹页岩，向上见薄层、薄板状石灰岩夹绿色页岩及竹叶状石灰岩，含海绿石，顶部出现藻灰岩，为鲕滩相；TS1井附近为鲕粒滩和砾石滩沉积，见竹叶状石灰岩。盆地本部广大地区发育台内颗粒滩沉积，如NT1井、L29井、YT1井为鲕粒滩沉积。盆地东北部清水河—神木以东发育泥质洼地沉积（图 2）。虽然颗粒滩沉积形成于动荡、高能的水体环境，但张夏组的颗粒滩储层还受白云岩化强度控制，经过白云岩化的颗粒滩储层物性好、溶蚀孔隙发育，而未经过白云岩化的颗粒滩则较为致密，如盆地南缘LT1井为鲕粒云岩，溶蚀孔隙发育，而盆地东南部西磑口剖面主要为鲕粒灰岩，较为致密。

图 2

图 2 鄂尔多斯盆地寒武系张夏组岩相古地理分布图 Fig. 2 Lithofacies paleogeographic distribution of the Cambrian Zhangxia Formation in Ordos Basin

三山子组沉积期，在广泛海退背景下，古隆起面积显著扩大，原先伊盟古陆、乌审旗古隆起及庆阳古隆起全部上升，连成一片形成了近南北向分布的中央古隆起。东侧的吕梁低隆则沉没水下而消失，从而形成了中间高、东西两侧低的构造格局。自西向东依次发育陆棚、斜坡、开阔台地、局限台地和古隆起等古地理环境。在近南北向中央古隆起的控制下，使得大面积分布的白云岩沉积基本围绕中央古隆起分布；盆地东北部仍发育局限台内洼地沉积，主要为泥灰岩和白云岩沉积；之后向南为砾屑滩—洼地内发育的竹叶状云质灰岩、竹叶状白云岩及泥岩沉积。青龙山剖面为薄层泥灰岩、瘤状石灰岩与砾屑灰岩互层分布的斜坡相沉积，苏峪口剖面为深灰色泥质条带状灰岩及砾屑灰岩发育的陆棚相沉积（图 3）。此外，本次研究发现，三山子组风化壳储层受岩相古地理及怀远与加里东两期构造运动形成的不整合面双重控制，主要分布在中央古隆起东西两侧。

图 3

图 3 鄂尔多斯盆地寒武系三山子组岩相古地理图 Fig. 3 Lithofacies paleogeographic distribution of the Cambrian Sanshanzi Formation in Ordos Basin

研究发现，鄂尔多斯盆地及邻区发育下寒武统东坡组与中寒武统徐庄组两套烃源岩层系，其中东坡组烃源岩主要分布在鄂尔多斯盆地南缘富平—洛川一带，推测盆地南缘存在生烃中心；徐庄组烃源岩则主要分布在盆地南部正宁以南、富平—洛川一带和盆地东北部神木以东地区。

下寒武统东坡组烃源岩为一套深水沉积的泥页岩组合，总体评价为一套优质气源岩。其中烃源岩总有机碳含量（TOC）较高，介于0.07%~13.75%（平均为3.38%），91%的样品TOC值在1%以上，表明该套烃源岩达到了好—很好的评价标准^[17]。但烃源岩生烃潜量（S₁+S₂）和氢指数（I_H）均较低，S₁+S₂均小于1mg/g，I_H介于0.21~66.29mg/g，平均为4.31mg/g（表 1），揭示出该套烃源岩经历了较高的热演化程度。烃源岩母质类型总体较好，主要为低等浮游藻类^[10]。烃源岩等效镜质组反射率（VR_eqv）为2.25%~4.57%（表 1），进一步揭示了该套烃源岩经历了较高的热演化过程，达到了过成熟阶段。

表 1

表 1 鄂尔多斯盆地寒武系东坡组与徐庄组烃源岩生烃潜力参数统计表 Table 1 Statistics of hydrocarbon generation potential parameters of source rocks in the Cambrian Dongpo Formation and Xuzhuang Formation in Ordos Basin 地区 层系 井名/露头 岩性 TOC/% S1+S2/(mg·g-1) 氢指数/(mg·g-1) Tmax/℃ VReqv/% 资料来源 盆地南缘 东坡组 周家河剖面 灰黑色页岩 0.17~9.68*(2.54) 0.03~0.45(0.10) 0.38~66.29(6.03) 2.25~3.67 本文 后碥村剖面 灰黑色泥板岩 0.07~11.29(3.24) 0.04~0.37(0.12) 0.88~13.65(4.03) 3.52~4.57 本文 葫芦沟剖面 灰黑色页岩、泥板岩 0.84~13.75（4.37） 0.01~0.47(0.09) 0.21~21.50(2.86) 2.87~4.02 本文 盆地本部 徐庄组 T59 泥质灰岩 0.10~0.34(0.23) 0.03~1.06(0.14) 8~175(36.20) 402~580(516.80) 本文 CC1 0.18~0.96(0.35) 0.26 本文 盆地南部 L1 泥质云岩 0.21~0.31 0.09~0.30 467~526 文献[18] NT1 泥质云岩 0.27 0.26 574 XT1 泥质云岩 0.16~0.41 0.12~0.24 534 盆地西缘 Li1 泥质灰岩 0.04~0.16 0.02~0.04 12.50~45.10 479~501 本文 牛心山 浅灰色—紫色泥岩 0.04 0.04 74.30 429 本文 阴石峡 灰绿色泥岩 0.01~0.06 0~0.01 15.80~123.20 475~484 本文 注：*最小值~最大值（平均值）。

表 1 鄂尔多斯盆地寒武系东坡组与徐庄组烃源岩生烃潜力参数统计表 Table 1 Statistics of hydrocarbon generation potential parameters of source rocks in the Cambrian Dongpo Formation and Xuzhuang Formation in Ordos Basin

区域构造—岩相古地理—地球化学综合分析表明，东坡组烃源岩的分布受古秦岭洋深水陆棚环境与富平—洛川深水海湾的共同控制^[9]。为进一步查清东坡组烃源岩的平面分布，笔者基于露头、最新钻井与地震剖面，编制了东坡组烃源岩厚度图，东坡组烃源岩主要分布在鄂尔多斯盆地南缘西安—富平—洛川和洛南—信阳一带，厚度介于20~60m，富平—洛川深水海湾内东坡组烃源岩厚度更大，大于80m，为东坡组烃源岩的生烃中心（图 4a）。

图 4

图 4 鄂尔多斯盆地寒武系烃源岩厚度图 Fig. 4 Thickness of the Cambrian source rocks in Ordos Basin

中寒武统徐庄组发育一套区域性分布的烃源岩，岩性主要为泥页岩、瘤状含灰泥岩，局部夹泥灰岩、泥云岩等。泥质岩TOC介于0.01%~0.96%，生烃潜量S₁+S₂较低，为0~1.06mg/g，氢指数较低，为8~175mg/g。但有机质类型好，以Ⅰ—Ⅱ₁型干酪根为主^[18]，且经历了较高的热演化过程，最高热解峰温T_max介于402~580℃，平均为503℃，达到高—过成熟阶段（表 1）。徐庄组烃源岩平面分布受徐庄组沉积期的古地貌控制，主要分布在深水海湾与台内洼地内（图 4b）。结合钻井岩心、测井等资料，编制了徐庄组泥质岩厚度图，累计厚度为5~45m，盆地南部深水海湾内徐庄组泥质岩厚度大，为20~50m，TOC为0.16%~0.41%，S₁+S₂为0.09~0.30mg/g。盆地西部徐庄组有机质丰度更低，TOC为0.01%~0.16%，S₁+S₂为0~0.04mg/g，氢指数为12.5~123.2mg/g。而盆地本部T59井和CC1井所在台内洼地内，局部泥质岩TOC最高可达0.96%。盆地东北部S131井—MT5井—Y9井一带，泥质岩厚度为12~20m，盆地中部中阳地区徐庄组见薄层瘤状含灰泥页岩沉积，推测神木以东应该为台洼中心，徐庄组泥质岩厚度更大、生烃品质更好。

受岩相古地理格局影响，张夏组颗粒滩可进一步分为台缘颗粒滩和台内颗粒滩2个亚类。通过S131、LT1等井岩心样品的物性实验分析发现，张夏组颗粒滩储层物性分布范围较窄，孔隙度为0.03%~3.39%，水平渗透率为0.0019~26.5374mD。其中，台缘颗粒滩储层孔隙度为0.33%~3.39%，渗透率为0.0041~ 26.5374mD；台内颗粒滩储层孔隙度为0.03%~1.90%，渗透率为0.0019~1.0670mD（图 5a）。

图 5

图 5 鄂尔多斯盆地寒武系储层孔隙度与渗透率散点交会图 Fig. 5 Cross plot of porosity and permeability of the Cambrian reservoirs in Ordos Basin

颗粒滩储层的储集空间均以次生溶蚀孔隙为主（图 6a—e），其中台内颗粒滩储层发育粒间溶孔（图 6a）、粒内溶孔（图 6b、c）2种类型，铸体薄片下还可观察到残余鲕粒（图 6a、c）。台缘颗粒滩储层则主要发育粒间溶孔（图 6d、e）和粒内溶孔（图 6e）2种类型，鲕粒直径明显较台内颗粒滩大（图 6e、f），这是由于台缘颗粒滩发育处水体能量较台内颗粒滩发育处强。此外，白云岩化强度是控制颗粒滩储层发育的另一个重要因素，经白云岩化作用后，颗粒滩储层粒间溶孔（图 6a、d、e）和粒内溶孔发育（图 6b、c、e）；未经过白云岩化作用的颗粒滩，则整体较为致密，不能成为有利的储层（图 6f）。

图 6

图 6 鄂尔多斯盆地寒武系张夏组颗粒滩与三山子组风化壳储层显微特征图 Fig. 6 Microscopic characteristics of Zhangxia Formation granular beach reservoir and Sanshanzi Formation weathered crust reservoir in Ordos Basin （a）L1井，3983.7m，张夏组，台内颗粒滩，细晶白云岩，粒间溶孔发育；（b）YT1井，3087.2m，张夏组，台内颗粒滩，鲕粒云岩，粒内溶孔和粒间溶孔发育；（c）L29井，4189.6m，张夏组，台内颗粒滩，鲕粒云岩，粒间溶孔和粒内溶孔发育；（d）CT1井，4135.2m，张夏组，台缘颗粒滩，鲕粒云岩，溶蚀孔隙发育；（e）XT1井，4104.1m，张夏组，台缘颗粒滩，鲕粒云岩，粒内溶孔和粒间溶孔发育；（f）YC1井，2177.2m，张夏组，台缘颗粒滩，鲕粒灰岩；（g）XT1井，4104.1m，三山子组，风化壳，粉晶白云岩，晶间溶孔发育；（h）L17井，4138m，三山子组，风化壳，细晶白云岩，溶蚀孔发育；（i）L23井，3932m，三山子组，风化壳，细—粉晶白云岩，微裂缝发育

三山子组风化壳储层总体较为致密，孔隙度介于0.03%~4.40%，渗透率分布范围较广，为0.0002~33.5000mD，呈现出低孔、中低渗特征（图 5b）。由于风化壳储层中微裂缝发育，导致部分样品渗透率较大。

受古隆起控制，鄂尔多斯盆地三山子组主要发育风化壳储层，岩性主要为粉晶白云岩、细晶白云岩和含灰云岩。古隆起方向，寒武系剥露，除经历了怀远期短暂（3~18Ma）^[19]的暴露外，还经历了加里东期长达1.4亿年^[20]风化剥蚀，风化淋滤作用时间长、强度大，溶蚀孔洞（图 6g、h）和微裂缝（图 6i）发育。由于岩溶垮塌作用，在岩心样品与露头剖面中常见溶蚀孔洞或微裂缝被充填的现象（图 6i）。

依据地层接触关系、盖层岩性及年代等，可以将鄂尔多斯盆地寒武系储盖组合划分成以下4类（图 7）。

图 7

图 7 鄂尔多斯盆地寒武系储盖组合分布图 Fig. 7 Distribution of reservoir–cap rock combinations in the Cambrian in Ordos Basin

石炭系本溪组（或二叠系太原组）泥岩和煤岩封盖：这类储盖组合主要分布在盆地西南部庆阳古隆起周缘、盆地北部伊盟古陆东南部，由于古隆起之上奥陶系缺失或不发育，导致上古生界石炭系或二叠系煤系地层直接覆盖在寒武系之上，有利于寒武系天然气的富集，如寒武系获得工业气流L18井、L51井就是这种储盖组合。

奥陶系马家沟组膏盐岩封盖：盆地中东部榆林—延安地区奥陶系马家沟组盐洼大面积分布，寒武系之上直接覆盖较厚的膏盐岩类，为寒武系天然气的成藏创造了非常好的封盖与保存条件。勘探证实，鄂尔多斯盆地中东部地区马一段、马三段和马五段均发育膏岩、盐岩等蒸发岩类，其中膏盐岩叠合发育区累计厚度为70~360m，分布面积超过5×10⁴km^2[20]。一般来说，膏盐岩孔隙度、渗透率很低，塑性强，是较优质的盖层。

奥陶系马家沟组碳酸盐岩封盖：盆地西部、东北部地区奥陶系膏盐岩不发育，马家沟组白云岩、泥质云岩、石灰岩、泥质灰岩等碳酸盐岩直接覆盖在寒武系之上，也可以形成较好的封盖。

奥陶系冶里组—亮甲山组碳酸盐岩封盖：受沉积期岩相古地理格局与古隆起的控制，奥陶系冶里组—亮甲山组主要分布在鄂尔多斯盆地东缘、南缘和西南缘，地层厚度介于90~300m^[21]，岩性以白云岩、石灰岩为主，其中亮甲山组还发育燧石条带及燧石薄层。故在盆地东缘、南缘和西南缘地区冶里组—亮甲山组白云岩、石灰岩也可作为寒武系天然气的直接盖层封盖。

相比较而言，煤—泥岩封盖和膏盐岩封盖最好，其次是致密的碳酸盐岩封盖。

根据钻井、录井、测井和试气结论，将寒武系探井的油气显示分为工业气流井、低产气流井、气显示（气产量不足，达不到低产气流）和气测异常4种类型。本文结合最新探井油气显示情况，综合分析了鄂尔多斯盆地深层寒武系不同层位天然气的分布规律。

从纵向分布特征看（图 8），鄂尔多斯盆地寒武系探井的天然气显示主要分布在毛庄组、徐庄组、张夏组和三山子组4个层系中，其中，张夏组和三山子组油气显示最为活跃，30口探井见到气测异常或气显示以上的油气显示，3口探井（L18井、L51井、L43井）获得工业气流。这一结论进一步证实了张夏组发育颗粒滩储层、三山子组发育岩溶风化壳储层的认识。

图 8

图 8 鄂尔多斯盆地寒武系不同层位钻井天然气显示类型分布图 Fig. 8 Statistics of gas display levels in various formations in the Cambrian in Ordos Basin

从平面分布看（图 1），盆地南部富平—洛川深水海湾西侧探井的天然气显示最为活跃，且探井数量相对集中与密集。其次，是盆地东北部神木东台洼周缘寒武系探井的气测也较为活跃。

虽然鄂尔多斯盆地寒武系探井的油气显示分布受到勘探程度影响，但仍然能发现寒武系的天然气平面分布规律，平面上分布在盆地南部富平—洛川深水海湾和盆地东北部神木东台洼周缘，即近源分布。

综合岩相古地理分布、烃源岩生烃潜力、有利储层分布和油气显示等，可以将鄂尔多斯盆地寒武系划分为自生自储型、下生上储型及上生下储型3种成藏组合类型和深水海湾、台内洼地、台缘斜坡与古隆起周缘4种成藏模式（图 9）。

图 9

图 9 鄂尔多斯盆地寒武系天然气成藏模式图（剖面位置见图 1a） Fig. 9 Natural gas accumulation pattern in the Cambrian in Ordos Basin (section location is in Fig. 1a) （a）深水海湾成藏模式（上生下储、自生自储、下生上储）；（b）台内洼地成藏模式（上生下储、自生自储）；（c）台缘斜坡成藏模式（自生自储、下生上储）；（d）庆阳古隆起东侧成藏模式（上生下储、自生自储）；（f）伊盟隆起东南侧成藏模式（上生下储、自生自储）

深水海湾成藏模式主要发育在鄂尔多斯盆地南部富平—洛川深水海湾及周缘，该成藏模式具有丰富的成藏组合类型，既发育自生自储型、下生上储型成藏组合类型，也发育上生下储型成藏组合类型（图 9a）。首先，富平—洛川深水海湾内除发育寒武系东坡组或徐庄组烃源岩外，还位于长城系裂陷槽附近^[22]，长城系烃源岩发育。此外，深水海湾西侧靠近庆阳古隆起周缘上古生界二叠系煤系烃源岩发育。其次，深水海湾周缘张夏组颗粒滩储层和三山子组风化壳储层发育。再者，深水海湾周缘生—储—盖组合配置好，长城系烃源岩生成油气可以通过断层向上运移至寒武系储层中形成下生上储型成藏组合，寒武系东坡组烃源岩与徐庄组烃源岩生成油气可以向构造高部位运聚形成自生自储型成藏组合，上古生界煤系烃源岩生成油气也可以通过古隆起周缘供烃窗口向寒武系储层中运聚并成藏形成上生下储型成藏组合，丰富的成藏组合利于形成构造—岩性、地层—岩性等复合气藏。虽然目前还未发现成功的勘探实例，但深水海湾周缘寒武系油气显示十分活跃（图 1）。

台内洼地成藏模式主要发育在鄂尔多斯盆地东北部地区，该类成藏模式除发育寒武系自生自储型成藏组合外，还发育上生下储型成藏组合，即除了发育寒武系徐庄组烃源岩外，还发育奥陶系盐下烃源岩。燕山期构造反转后，鄂尔多斯盆地为向西倾的单斜。奥陶系盐下烃源岩生成的油气能够沿着奥陶系底部怀远运动形成的不整合面向东运聚至寒武系张夏组、三山子组中并成藏。值得一提的是，寒武系台洼之上为奥陶系盐洼，发育巨厚的膏盐层，可以对寒武系的天然气藏起到较好的封盖作用。盆地东北部寒武系台内洼地内徐庄组烃源岩发育，台洼边缘张夏组颗粒滩储层物性较好，利于形成地层—岩性、岩性气藏。该地区除了可以对寒武系天然气进行探索外，还可兼顾对奥陶系盐下天然气进行立体勘探（图 9b）。

台缘斜坡成藏模式主要发育在盆地南缘台缘斜坡部位，成藏组合类型丰富，既发育寒武系自生自储型成藏组合，还发育长城系生寒武系储的下生上储型成藏组合（图 9c）。盆地南缘构造演化表明，寒武纪盆地西南部庆阳古隆起及以南地区寒武系向南倾斜，晚三叠世后北秦岭地区抬升，之后构造反转，形成了现今南高北低的构造格局，故印支运动以前，鄂尔多斯盆地南缘为向南倾的单斜，寒武系东坡组烃源岩生成的油气能够向盆地西南部庆阳古隆起方向运聚并成藏^{[10, 22]}。事实上，位于盆地西南部的L18井、L51井、L43井3口工业气流井及盆地南部寒武系发现的多处储层沥青^[23]，证实了盆地南缘是寻找寒武系原生、内幕型岩性和风化壳型天然气藏的主要领域。

古隆起周缘成藏模式发育在盆地西南部庆阳古隆起东侧、盆地北部伊盟隆起东南侧和盆地中部乌审旗古隆起周缘。由于庆阳、伊盟和乌审旗古隆起的形成演化差异，使得3个古隆起之上寒武系分布或接触的地层有较大差异。庆阳古隆起东侧和伊盟隆起东南侧较为相似，寒武系之上为上古生界石炭系—二叠系煤系地层（图 9d、e），而乌审旗古隆起之上为奥陶系马家沟组（图 9b），故发育上生下储型成藏组合。燕山期，构造反转后，鄂尔多斯盆地形成了东高西低的单斜构造^[20]，使得上古生界石炭系—二叠系煤系烃源岩和奥陶系马家沟组盐下烃源岩生成的油气能够在庆阳古隆起东侧、伊盟古陆东南侧和乌审旗古隆起东侧发育的颗粒滩或风化壳储层中运聚并成藏。此外，盆地南部和东北部还发育徐庄组烃源岩，在庆阳古隆起、乌审旗古隆起东侧还能形成自生自储型成藏组合类型（图 9d、e）。因此，庆阳、伊盟和乌审旗3个古隆起（或古陆）东侧易于形成上倾尖灭岩性、地层—岩性等风化壳型气藏。

寒武系是鄂尔多斯盆地深层重要的战略接替领域，前期的油气勘探主要围绕盆地西南部陇东地区前石炭系风化壳开展，获得了工业气流突破。综合本次对鄂尔多斯盆地寒武系成藏地质特征的深入分析，提出未来需要重点关注盆地南部富平—洛川深水海湾周缘的高能颗粒滩、神木东台洼边缘的高能颗粒滩，同时继续加强对庆阳古隆起东侧的高能颗粒滩、岩溶风化壳和伊盟古陆东南侧岩溶风化壳有利区带的天然气勘探。

富平—洛川深水海湾周缘寒武系残留地层厚度大，盆地南缘寒武系东坡组、徐庄组烃源岩生烃潜力好，且处于长城系裂陷槽发育区，长城系烃源岩发育，供烃条件好。LT1井、二郎沟等钻井和露头揭示，盆地南部深水海湾周缘张夏组颗粒滩相储层发育（图 2、图 6），深水海湾北部、庆阳古隆起东南侧叠加了寒武系顶部岩溶作用，还发育岩溶风化壳储层。此外，周缘钻井及露头揭示寒武系储层沥青发育^{[10, 23]}，证明早期发生过油气充注。但后期由于渭北隆起抬升，构造变形复杂，故寻找构造稳定区的构造—岩性圈闭是下一步勘探的关键。围绕近源勘探思路，同时考虑构造特征、有利储层分布、储盖组合及源储配置等关键成藏要素，优选出洛川—延安一带为有利区，面积约5753km²（图 10）。

图 10

图 10 鄂尔多斯盆地寒武系天然气勘探区带综合评价图 Fig. 10 Comprehensive evaluation results of favorable exploration zones of the Cambrian gas reservoirs in Ordos Basin

乌审旗古隆起东侧发育寒武系神木东台洼，台洼内徐庄组烃源岩发育、生烃潜力较好，台洼周缘MT5、MT8等井见到气测异常进一步证实了这一结论。三维地震资料揭示，神木东台洼周缘发育大面积连片分布的边缘颗粒滩相带，拉平寒武系底界后，台洼边缘颗粒滩呈底平顶凸丘形反射特征，与台内洼地内平行连续的强波峰反射区分（图 11）。神木东台洼之上为奥陶系盐洼，发育巨厚的膏盐岩层，能对寒武系内幕天然气形成良好的封盖作用。基于近源勘探思路，综合考虑台洼边缘滩分布、有利储盖组合，优选出神木—佳县—米脂一带为有利勘探区带，面积约2360km²（图 10）。

图 11

图 11 过神木东台洼东西向边缘颗粒滩相地震响应图（剖面位置见图 2） Fig. 11 E-W direction seismic response of granular beach facies reservoir cross Shenmu East platform depression (section location is in Fig. 2)

庆阳古隆起东侧具有高能颗粒滩相与岩溶叠加控储的有利条件，L18井、L51井和L43井3口工业气流井与6口低产气流井岩心证实了盆地寒武系发育岩溶风化壳与颗粒滩两类有利储层，故庆阳古隆起东侧发育颗粒滩+岩溶风化壳双重作用的碳酸盐岩储层。盆地北部伊盟古陆东南侧与庆阳古隆起东侧具有相似构造—古地理背景，也具有发育岩溶风化壳储层基础，值得关注。受加里东和怀远运动影响，往庆阳古隆起核部方向，寒武系层层剥露，之上直接覆盖上古生界二叠系煤系地层，故二叠系煤系烃源岩生成的油气可以沿着供烃窗口运移至寒武系颗粒滩或风化壳储层中运聚并成藏。此外，印支运动以前，庆阳古隆起及以南为向南倾的单斜，是油气早期运聚的有利指向区。综合古隆起、烃源岩、有利储层分布及储盖组合配置，优选出正宁西—华池南—庆阳东一带为有利区带，面积约2406km²（图 10）。

（1）寒武纪，鄂尔多斯盆地具有“三隆三洼”古地貌格局，盆地南部富平—洛川深水海湾内发育东坡组和徐庄组两套烃源岩，其中东坡组烃源岩在富平—洛川深水海湾内厚度为20~60m，最厚可达80m以上，综合评价为优质气源岩。盆地东北部地区发育神木东台洼，台洼内发育徐庄组烃源岩，厚度为20~40m，烃源岩整体处于高成熟—过成熟演化阶段。

（2）受古隆起、台地边缘或台洼边缘控制，鄂尔多斯盆地寒武系发育张夏组颗粒滩和三山子组风化壳两类有利储层。其中颗粒滩储层可以分为台缘颗粒滩和台内颗粒滩两类，台缘颗粒滩主要分布在盆地南部与盆地西部斜坡带，台内颗粒滩主要分布在神木东台内洼地西侧与定边—正宁—延安一带的开阔台地内。三山子组风化壳储层主要分布在中央古隆起东侧神木和正宁—洛川一带。

（3）盆地深层寒武系发育深水海湾、台内洼地、台缘斜坡与古隆起周缘4种成藏模式。其中深水海湾、台缘斜坡成藏组合类型丰富，既发育自生自储型、也发育下生上储层型。台内洼地成藏模式以自生自储型成藏组合为主，而古隆起周缘模式还发育上生下储型成藏组合。

（4）综合评价认为盆地深层寒武系具有较好的天然气勘探潜力，盆地南部富平—洛川深水海湾周缘高能颗粒滩与岩溶风化壳、乌审旗古隆起东侧台洼边缘的高能颗粒滩，及庆阳古隆起东侧高能颗粒滩与岩溶风化壳是天然气勘探的有利区带，但盆地南部东坡组烃源岩能否延伸至鄂尔多斯盆地内部及徐庄组泥质岩生烃潜力仍然存在一定风险。

致谢: 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院包洪平、张才利、王红伟、张建伍等和中国石油勘探开发研究院赵振宇、徐旺林等参加了相关研究工作，在此一并表示诚挚谢意！