沉积学报  2017, Vol. 35 Issue (3): 527−539

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胡光明, 李国栋, 魏新善, 李雁冰
HU GuangMing, LI GuoDong, WEI XinShan, LI YanBing
靖边潜台西侧奥陶系马五4亚段岩相古地理特征
Lithofacies Paleogeography Research on Ordovician Majiagou 54 Sub-member in the West Jingbian Platform
沉积学报, 2017, 35(3): 527-539
ACTA SEDIMENTOLOGICA SINCA, 2017, 35(3): 527-539
10.14027/j.cnki.cjxb.2017.03.011

文章历史

收稿日期:2016-09-07
收修改稿日期: 2016-10-20
靖边潜台西侧奥陶系马五4亚段岩相古地理特征
胡光明1,2, 李国栋1, 魏新善3, 李雁冰4     
1. 长江大学地球科学学院, 武汉 430100;
2. 油气资源与探测国家重点实验室, 中国石油大学(北京), 北京 102249;
3. 中石油长庆油田分公司勘探开发研究院, 西安 710018;
4. 中石油大庆油田分公司第三采油厂, 黑龙江大庆 163000
摘要: 鄂尔多斯盆地中奥陶统马五4亚段是靖边气田重要的天然气勘探层段,目前相关的岩相古地理图多以段和亚段为单位、以盆地为尺度,作图精度不能满足油气勘探开发的需要。以靖边潜台西侧为研究区,根据该区的古地貌特征、标志性矿物(硬)石膏的类型及其环境意义,分马五43、马五42和马五41三个小层开展岩相古地理工作。根据沉积背景和地层等厚图将该区中部厚度较大、地形略陡的区域解释为洼地,将洼地周边厚度较小、地形平缓的区域解释为坪。目的层段(硬)石膏有块状、球状结核和晶体等三种类型,块状硬石膏与暗色泥质藻纹层白云岩互层,代表了一种浅水水下蒸发、间或遭海水漫侵的潮上环境;球状硬石膏结核分散于浅黄色泥粉晶白云岩中,为准同生成因,代表了蒸发、偏氧化、变盐度的潮上环境;石膏晶体相对较少,多为柱状,或与球状硬石膏结核混生,代表的沉积环境与球状硬石膏结核基本相同。块状硬石膏主要分布于洼地中,为潮上带硬石膏洼地,根据硬石膏的含量进一步细分为含块状硬石膏白云岩洼地、块状硬石膏质白云岩洼地和白云质块状硬石膏洼地;球状硬石膏结核及石膏晶体主要分布于古地貌的坪中,结合其局限蒸发潮上带的背景,将其命名为球状硬石膏结核白云岩潮坪。马五43、马五42和马五41的岩相古地理格局基本一致,但从下向上,硬石膏洼地范围逐渐收缩,块状硬石膏的含量也逐渐下降,反映了沉积过程中水体逐渐蒸发变浅的过程。
关键词鄂尔多斯盆地     马五4亚段     岩相古地理     球状硬石膏结核     洼地    
Lithofacies Paleogeography Research on Ordovician Majiagou 54 Sub-member in the West Jingbian Platform
HU GuangMing1,2, LI GuoDong1, WEI XinShan3, LI YanBing4     
1. School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan 430100, China;
2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
3. Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, Xi'an 710018, China;
4. The Third Production Plant, Daqing Oilfield Branch, PetroChina, Daqing, Heilongjiang 163000, China
Foundation: National Natural Science Foundation of China, No. 41472097); State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing, No. PRP/open-1608)
Abstract: The fourth sub-member, the fifth Member, Majiagou Formation (hereinafter referred to as Ma54) of Middle Ordovician is the important gas exploration layer in Ordos Basin, but many lithofacies paleogeographic maps about this layer are based on member or sub-member unit and is with a basin scale, and their resolution is far away from the requirement of gas exploration and development. In this paper, according to paleogeomorphology, anhydrite or gypsum type and its paleoenvironment significance, lithofacies paleogeography will be mapped in the Ma54 divided into Ma543, Ma542 and Ma541 in west Jingbian platform, which fills the gap of lacking high-resolution maps. On the base of sedimentary setting and stratum thickness contour diagram, the thick and slightly steep area in the center is interpreted as depression, and the thin and gentle area around the depression is interpreted as flat. There are massive anhydrite, spherical anhydrite concretion and gypsum crystal in Ma54. Massive anhydrite interbeded with dark muddy algae laminar dolomite represents a shallow and subaqueous evaporative environment which is located in supratidal zone and is sometimes flooded by tide water. Spherical anhydrite concretions, which are dispersed in light yellow micritic and slit-sized crystal dolostone, are formed during penecontemporaneous stage and indicate an evaporative and oxidizing environment with variational salinity. Comparison with the two types of anhydrite, gypsum crystals are not very common, and most of them show a columnar shape. Some crystals associate with spherical anhydrite concretion, so their environment is the same as spherical anhydrite concretion's. Massive anhydrite is distributed in the depression, so the lithofacies paleogeographic name is called anhydrite depression. According to the content of massive anhydrite, anhydrite depression is divided into massive anhydritic dolomite depression, massive anhydrite dolomite depression and dolomitic massive anhydrite depression. Spherical anhydrite concretion and gypsum crystal are mainly distributed in flat. Combined their distribution and sedimentary setting of restricted evaporative supratidal zone, they are called spherical anhydrite concretion dolomite tidal flat. The basic lithofacies paleogeographies of Ma543, Ma542 and Ma541 are almost the same, but from Ma543 to Ma542 and then Ma541, the anhydrite depression becomes smaller and smaller, and the content of massive anhydrite decreases gradually, which shows the process that supratidal evaporative water becomes shallower and shallower. This paper makes some relative high-resolution lithofacies paleogeographic maps, which is very helpful to the gas exploration and development in Lower Paleozoic in Ordos Basin.
Key words: Ordos Basin     Majiagou54 sub-member     lithofacies paleogeography     spherical anhydrite concretion     depression    

鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组是该盆地下古最重要的产气层段,长期以来,油气勘探工作者对其古地理环境进行了不懈的探索。张吉森等认为奥陶纪的贺兰裂谷和秦岭裂谷的扩张引起裂谷肩部翘升形成中央古隆起,中央古隆起东侧因均衡调节形成一个补偿性坳陷(即米脂坳陷)。冯增昭等通过单因素分析多因素综合作图法,进一步将上述基本古地理格局明确为“一隆三凹”(即西缘凹陷、南缘凹陷和东缘凹陷呈“U”字形包围着一个中部隆起),并认为该时期发育有马一~马二、马三~马四、马五~马六等三个海退海侵旋回[1-3]。在继承上述古地理格局的基础上,谢锦龙等将马五段划分为10个亚段开展岩相古地理工作,认为马五1+2、马五4、马五6、马五8、马五10等亚段为海退期膏盐沉积,马五3、马五5、马五7、马五9等亚段为海进期灰岩沉积[4],这一研究以亚段为成图单位,提高了古地理图的垂向精度,并明确马五沉积期内存在更高一级的海退海侵旋回。在作图单元的垂向精度不断提高的同时,平面上的古地理格局也逐步得以细化。侯方浩等提出的盆地海水浓缩沉积环境模式认为在马三、马四和马五时期,中央隆起东侧、城川以西存在一个狭窄的隆间洼地和水下凸起[5-6]。于洲等[7]通过膏盐岩地层厚度分布,将米脂坳陷划分为西部膏岩洼地和东部膏盐岩盆地两部分。然而所有这些研究几乎都是在盆地尺度上开展的,平面比尺较小,且除了于洲等[7]的工作外,都是以亚段、段等为作图单元的,不能反映亚段内部更精细的古地理面貌。因此无论是平面上还是垂向上,现有古地理图的精度都难以跟上该区目前油气勘探形势。

① 张吉森,张军,徐黎明.陕甘宁盆地油气地质构造及勘探目标选择.长庆油田公司,1995.

靖边气田位于鄂尔多斯盆地中北部,马五4亚段是其重要的产气层段,勘探程度较高,钻井资料比其他区域和层段丰富,且马五4的沉积特征与马五1+2、马五6、马五8、马五10等亚段较为相似,广泛发育海退膏盐沉积[4],具有一定的代表性。本文以盆地中北部(图 1)为作图范围,以马五43、马五42和马五41小层为作图单元,根据各类(硬)石膏的分布及其环境意义,开展精细岩相古地理研究,为深入开展鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探提供参考。

图 1 鄂尔多斯盆地构造分区、马五沉积期古地貌与研究区位置图 (马五沉积期古地貌据文献[15-16],略有改动) Figure 1 Tectonic division in Ordos Basin, paleogeomorphology of Ma5 and the study area
1 地质背景

中奥陶世,华北地台是一个被北部的古亚洲洋、西部的祁连洋和南部的北秦岭洋环绕的浅海台地,洋壳向华北地台的俯冲,导致地台周缘隆起形成古陆、地台内部相对坳陷[8-9]。现今的鄂尔多斯盆地在中奥陶世处于华北地台的最西端,其北部为伊盟古陆,西部和南部为“L”形的庆阳隆起,中部是以米脂为中心的台内坳陷(图 1)。在周边古陆对台地海水的限制下[10],处于低纬度干旱带的鄂尔多斯盆地[11-13]发生了多次海退海侵[2, 4, 14-15],海退期为“陆外为坪,云坪广布,坪中有湖,湖中有膏,湖中有盐”,海侵期则为开阔海广布,各种滩发育[2]

① http://www.scotese.com/mlordcli.htm

研究区北到乌审召、南至高桥、西至王洼子、东至横山的区域(图 1),面积约3.8×104 km2,在构造上属于伊陕斜坡,在奥陶系古地貌上,主要处于伊盟古陆与庆阳隆起之间,涵盖米脂坳陷西部。研究层位从下到上分别为马五43、马五42和马五41,白云岩、(硬)石膏广泛发育,为典型的局限蒸发潮坪环境[15-17]

2 宏观古地貌特征

印模法和残余厚度法是恢复古地貌的两种基本方法,其关键一是找到一处接近水平的等时沉积界面,二是将该界面以下或者以上的厚度恢复到沉积时的数值。

马五5亚段沉积时发生海侵,研究区广泛发育石灰岩坪、白云质石灰岩坪,研究区西则为颗粒坪,再向西为白云岩坪[4],分别相当于陆表海模式的X带、Y带和Z带,为宽缓的陆表海环境,因此,马五5沉积结束时形成的古地形高差并不大。后续的马五4为海退蒸发潮坪[15-17],蒸发作用主导了沉积过程,沉积主要发生在地形相对低洼的区域,对马五5沉积后、五4沉积前的古地形有一定的填平补齐作用,据此推测马五4沉积结束时古地形高差应比马五5结束时更小,其顶界面可以被近似看作是接近水平的等时沉积界面。

鄂尔多斯盆地在早中奥陶世的沉积是相对连续,中奥陶世末加里东运动形成的构造抬升使华北地区的沉积中断了130 Ma[18],导致研究区西部地层剥蚀,中东部未剥蚀区域部分发生了不同程度的岩溶,这是研究区地层厚度损失的两个主要因素。由于加里东运动表现为整体性的构造抬升,研究区内各处的抬升幅度大致相当,因此古地貌中的隆起区最先被剥蚀,据此反推,西部剥蚀区即为古地貌的隆起区。为了克服中东部未剥蚀区岩溶对恢复古地貌的影响,尽可能选择没有发生岩溶和岩溶较弱较小的井作图,减少岩溶的影响。

通过以上分析,根据印模法的基本原理,结合马五4的残余厚度等值线图(图 2)可以恢复马五4沉积前的宏观古地貌:

图 2 马五4亚段残余地层等厚图 Figure 2 The thickness contour diagram of residual Ma54 sub-member

(1) 以马五4的顶界面为近水平的等时沉积界面,马五4地层厚度较大的区域代表马五4沉积前的古地形为洼地,即将厚度>40 m巴音来登—杨桥畔—张渠—高桥解释为洼地(相当于文献[7]中米脂坳陷西部相对独立的膏岩洼地),而将洼地周边厚度 < 40 m、地形平缓(考虑到向西地层剥蚀量增加直至尖灭,35 m线以西的等值线应该比图 2中显示的更为稀疏,即实际坡度比图 2中显示的更平缓)的区域解释为坪。

(2) 马五4亚段与马五5亚段为继承性沉积,马五4残余地层等厚图上零线以西的剥蚀区与马五5差别不大,即可以认为图 2中零线以西的区域大致相当于马五4沉积前的隆起区。

3 (硬)石膏的特征及其环境意义

马五4亚段中(硬)石膏白云岩是最主要的岩石类型。(硬)石膏以块状、球状结核和晶体等三种形式赋存于泥粉晶白云岩中,形成于沉积期和准同生期,具有重要的环境指示意义。

3.1 块状硬石膏

本文所指块状硬石膏包括层状、透镜状、鸡雏状、铁丝鸡笼状、瘤状等多种形态,主要为白色、浅棕色(图 3),为了便于叙述,在本文中统称块状硬石膏。

图 3 马五4亚段的块状硬石膏 A.透镜状、薄层状硬石膏与暗色泥粉晶云岩互层,P1井,马五41,3 476.1 m;B.瘤状、薄层状硬石膏与暗色藻纹层白云岩互层,P2井,马五41,3 224.4 m;C.暗色藻纹层泥质白云岩中的鸡雏状、瘤状硬石膏,P3井,马五41,3 241.7 m;D.铁丝鸡笼状硬石膏,P4井,马五41,3 102.3 m。 Figure 3 Massive anhydrite in Ma54 sub-member

此类硬石膏的初始形态多为层状和透镜状,在后期发生塑性变形,形成鸡雏状、铁丝鸡笼状、瘤状等。层状硬石膏与泥质藻纹层白云岩互层,透镜状硬石膏也无切穿上下沉积层的现象,因此块状硬石膏为沉积期形成,指示蒸发环境。

相对于硬石膏结核和石膏晶体而言,含块状硬石膏的岩层中硬石膏含量是最高的,代表水体相对较深环境下的蒸发,或者是有偶有海水补充的浅水蒸发。考虑到层状硬石膏与藻纹层白云岩互层,且单层硬石膏厚度较小,因此海水间或补充的浅水蒸发成因更为合理。

与块状硬石膏共生的藻纹层白云岩富含泥质、有机质,藻纹层主要为层状,少数略显微波状,相当于欧文模式的“Z带”、拉波特模式和杨等模式低能的潮上带典型产物[19],但颜色为黑色、灰黑色,说明其形成于还原环境。综合起来可解释为:潮上带局部低洼处,蒸发作用使盐度增大、水体变浅,但偶有风暴、大潮侵入补充,使低洼处能保持一定的水量,形成“水下”环境;另外,低洼处蒸发形成的高盐度水体发生分层,水体内部上下对流不畅,在一定程度上阻隔了空气与沉积物的接触,形成相对还原的环境。

综合以上分析,块状硬石膏及其伴生岩层的沉积环境相当于“萨布哈”上的潮沼,地形相对低洼,为低能、水下、还原的蒸发环境。

3.2 硬石膏结核

硬石膏结核为小球状,直径约1~5 mm,分散于泥粉晶白云石中。多数球状硬石膏结核已经溶解,形成球形溶模孔,被半充填或者完全充填,充填物包括泥粉晶白云石、方解石、黄铁矿、石英等,常见示顶底构造(图 45),是球状硬石膏结核被成岩改造的结果。

图 4 镜下球状硬石膏结核特征及其溶模孔中的充填物 A.未溶解的球状硬石膏结核中泥粉晶白云石呈分散状,P5井,马五41,3 037 m,正交光;B.硬石膏结核溶模孔中下部为泥粉晶白云石,上部为蓝色树胶充填的孔隙,呈示顶底构造,P6井,马五41,3 066.47 m,正交光;C.硬石膏结核溶模孔中充填的分散状白云石晶体和方解石胶结物,水红色为树胶充填的孔隙,浅红色为方解石胶结物,P7井,马五41,3 378.33 m,正交光;D.硬石膏结核溶模孔中下部为有机质和白云石晶体被方解石胶结,上部为中粗晶方解石,二者构成示顶底构造,溶模孔右下侧为针状硬石膏假晶,P8井,马五43,3 581.8 m,正交光;E.硬石膏结核溶模孔中下部为方解石胶结的白云石晶体,上部为方解石结晶,上下略显示顶底构造,黑色颗粒为黄铁矿,P9井,马五41,3 400.85 m,正交光;F.硬石膏结核溶模孔中下部充填泥粉晶白云石,上部充填石英,显示顶底构造,P10井,马五41,3 682.2 m,正交光。 Figure 4 Spherical anhyrite concretion characteristics and the fillings in concretion model pore in thin sections
图 5 岩芯中球状硬石膏结核特征 A.硬石膏结核溶模孔中充填物白云石,从下向上,硬石膏结核粒径由小变大再变小,P11井,马五41,3 723.59 m;B.硬石膏结核下部充填白云石上部为方解石,形成示顶底构造,从下向上,硬石膏结核的粒径由大变小,P12井,马五41,3 872 m。 Figure 5 Spherical anhydrite concretion characteristics in cores
3.3 石膏晶体

岩芯和薄片显示,石膏晶体已经溶解,形成晶体印痕,有的被方解石充填成为假晶(图 6)。从印痕和假晶来看,石膏晶体边缘平直,自形程度高,以柱状为主,也可见短柱状、针状、板状,晶体截面长0.2~5 mm,宽0.1~1.5 mm(图 6)。石膏晶体可以呈薄层状单独产出,也可以分散于泥粉晶白云岩、含硬石膏结核的泥粉晶白云岩中。呈薄层集中产出说明,沉积物之上的水体达到一定盐度以后石膏晶体直接沉淀于沉积物与水体的界面处,形成于沉积期。而分散于基质白云岩中的石膏晶体则可能是由于粒间孔隙水的蒸发浓缩导致石膏在已经沉积下来的松散基质中结晶,特别是有些石膏晶体分散于球状硬石膏结核的基质白云岩中(图 4D图 6AC),说明其与球状硬石膏结核有共同的形成环境,形成于准同生期。

图 6 石膏晶体特征 A.浅黄色泥粉晶白云岩中有分散的针状、柱状石膏晶体印痕,岩芯下部隐约可见球状石膏结核,硬石膏结核与石膏晶体混生,向上石膏结核和石膏晶体均减少,P13井,马五,3 523.4 m;B.浅黄色泥粉晶白云岩中的柱状、短柱状石膏晶体印痕,石膏晶体呈分散状或呈薄层状分布,P14井,马五42,3 483.9 m;C.染色大薄片中球状硬石膏结核与针状、柱状石膏晶体混生,P8井,马五43,3 581.9 m;D.泥粉晶白云岩中的石膏晶体假晶,内部充填物为方解石,石膏晶体为柱状、短柱状,P16井,马五41,3 254.5 m。 Figure 6 The characteristics of gypsum crystals

无论形成于沉积期还是准同生期,石膏晶体都可指示蒸发环境,而石膏晶体的基质白云岩多为浅黄色(图 6AB),也佐证了其形成环境偏氧化,反映了经常性暴露的环境。

3.4 递变规律

根据岩芯和测井解释绘制的马五41东西向连井剖面(图 7)显示,从下向上,岩性有从块状硬石膏白云岩向硬石膏结核白云岩过渡的趋势,说明随着蒸发的进行,水体越来越浅,处于水下的洼地逐渐干涸以致暴露。从西向东,硬石膏结核白云岩过渡到块状硬石膏白云岩,再过渡到硬石膏结核白云岩,这一变化与研究区中部为洼地的古地貌特征有关。

图 7 P17—P21 马五41段东西向连井剖面 Figure 7 The connecting well section of Ma541 sublayer from Well P17 to P21
4 岩相古地理图的编制

根据测井解释和岩芯,统计块状硬石膏所在的井和分布层位,计算其在各小层中百分含量;根据岩芯统计小球状硬石膏结核和石膏晶体所在的井和分布层位。然后按照层位将块状硬石膏、球状硬石膏结核和石膏晶体分别标注于马五43、马五42和马五41所在的井上,并绘制块状硬石膏含量等值线图(图 8910)。

图 8 马五马五43岩相古地理图 Figure 8 The lithofacies paleogeographic map of Ma5马五43 sublayer
图 9 马五42岩相古地理图 Figure 9 The lithofacies paleogeographic map of Ma542 sublayer
图 10 马五41岩相古地理图 Figure 10 The lithofacies paleogeographic map of Ma541 sublayer

马五43、马五42和马五41中块状硬石膏分布于研究区中央呈南北向展布,分布范围大致与古地貌中的洼地一致(图 28910)。结合古地貌和块状硬石膏的环境意义,将其称为硬石膏洼地。根据块状白云岩的含量,将硬石膏洼地进一步划分为含块状硬石膏白云岩洼地、块状硬石膏质白云岩洼地和白云质块状硬石膏洼地(表 1)。

表 1 靖边潜台西侧马五4亚段岩相古地理类型及特征 Table 1 Lithofacies paleogeography type and characteristics of Ma54 in the west Jingbian platform
亚相 微相 典型特征
白云岩潮坪 硬石膏结核白云岩潮坪 见球状硬石膏结核、石膏晶体,泥粉晶白云岩为浅黄色
含块状硬石膏白云岩洼地 块状硬石膏 < 30%,暗色富泥的藻纹层白云岩
硬石膏洼地 块状硬石膏质白云岩洼地 块状硬石膏30%~50%,暗色富泥的藻纹层白云岩
白云质块状硬石膏洼地 块状硬石膏 > 50%,,暗色富泥的藻纹层白云岩

尽管马五41小层许多井上的标注显示同一口井既有块状硬石膏也有球状硬石膏结核,但连井剖面显示,同一口井中球状硬石膏结核层一般处于块状硬石膏之上而不是与之同层混生,是在洼地逐渐蒸发变浅、夷平之后形成的,而不是形成于块状硬石膏所在的洼地中。所以平面图上硬石膏结核全区分布与中部为洼地两侧为坪的古地貌没有关系,而连井剖面下部同层的两侧为球状硬石膏结核中部为块状硬石膏的特征与古地貌是对应的(图 27),即洼地中形成块状硬石膏的同时,两侧的坪中发育球状硬石膏结核。基于硬石膏结核的分布与古地形的关系以及潮上带的背景,将其称为硬石膏结核白云岩潮坪(表 1)。

需要说明一点,硬石膏结核主要是通过岩芯观察到的,无相应的测井解释,而马五41的取芯远多于马五43和马五42,因此在平面图上马五43和马五42标注的硬石膏结核较少,但考虑到马五43、马五42和马五41沉积环境的连续性和相似性,马五43、马五42中块状硬石膏分布区之外也应该有不少的球状硬石膏结核,即洼地之外分布的也是球状硬石膏白云岩潮坪。

当石膏晶体在岩层中单独产出时,无论是呈层状还是分散于基质白云岩中,其代表的(硬)石膏含量较含球状硬石膏结核的地层小得多,相应地其盐度应该比后者更小,因此其在潮上带的位置应该比硬石膏结核更接近陆地。另一方面石膏晶体往往与球状硬石膏结核共生,说明二者的形成环境有很大的共性,前述分析也说明了这一点。再者,在岩芯和薄片上见到石膏晶体的概率也远不及球状硬石膏结核(图 8910),不具有统计意义,将其单独作为一种沉积环境指标也不现实。考虑这些因素,将石膏晶体和硬石膏结核归为同一环境下的沉积,不再单列,其标志性指相矿物为球状硬石膏结核。

5 岩相古地理特征

整体上看,马五43、马五42、马五41中硬石膏洼地处于研究区中央,呈南北向展布,以暗色泥质藻纹层白云岩为主,富含块状硬石膏,洼地被潮坪环绕,白云岩潮坪地形较平坦,为浅黄色富含硬石膏结核泥粉晶白云岩,部分可见石膏晶体。不仅马五43、马五42、马五41中洼地和潮坪的分布范围大致相当,而且洼地中块状硬石膏含量较高的区域有巴音来登—可可盖、统万城—雷龙湾、杨桥畔—天赐湾、杏河、高桥,代表局部的沉积中心,在马五43、马五42、马五41的岩相古地理格局中,这些沉积中心的位置基本一致。这些共性说明马五43、马五42、马五41的沉积具有很好的连续性和继承性。

但具体来看,马五43、马五42、马五41的古地理面貌又有一定的区别。马五43时洼地面积最大,到马五42时略有缩小,但仍呈南北向展布,马五41时洼地的面积明显缩小,呈南北向展布,略显弧型;马五43时中部和南部发育有白云质块状硬石膏洼地,马五42时仅在南部发育白云质块状硬石膏洼地,到马五41时已经没有白云质块状硬石膏洼地。这些差异说明从马五43到马五42再到马五41,沉积水体逐渐变浅,洼地范围逐渐收缩。

6 结论

详细分析了研究区马五4亚段的古地貌、硬石膏的类型及其环境意义,并绘制了马五43、马五42、马五41的岩相古地理图,得到以下结论:

(1) 马五4亚段的地层等厚图显示,研究区整体地势较为平缓,中部为一洼地,南北向展布并向东南延伸,周围地势相对较高。整体上构成一个相对独立古地貌单元,有利于局限水体环境的形成和蒸发矿物的沉淀。

(2) 马五4亚段中(硬)石膏极为发育,其在白云岩中有块状、球状结核和晶体三种赋存形式。块状硬石膏包括层状、透镜状、鸡雏状、铁丝鸡笼状、瘤状等多种形态,与暗色泥质藻纹层白云岩互层,代表了一种浅水水下蒸发、间或遭海水漫侵的潮上环境。球状硬石膏结核分散于泥粉晶白云岩中,为准同生成因,部分硬石膏结核的粒径在垂向上发生变化,基质白云岩为浅黄色,代表了蒸发、偏氧化、变盐度的潮上环境。石膏晶体相对较少,多为柱状,或略成薄层产出,或分散于泥粉晶白云岩中,或与球状硬石膏结核混生,有沉积期沉淀和准同生期沉淀两种,代表的沉积环境与球状硬石膏结核基本相同。

(3) 在平面上,块状硬石膏主要分布于古地貌的洼地中,为块状硬石膏白云岩洼地,根据块状硬石膏含量又进一步细分为含块状硬石膏白云岩洼地、块状硬石膏质白云岩洼地和白云质块状硬石膏洼地;球状硬石膏结核和石膏晶体主要分布于洼地外围平缓地带,为硬石膏结核白云岩潮坪。

(4) 从马五43到马五42再到马五41,白云质块状硬石膏洼地逐渐向南退出,块状硬石膏洼地的范围逐渐缩小,代表了潮上带水体逐渐变浅的过程。

致谢: 感谢审稿专家提出的宝贵意见。
参考文献
[1] 冯增昭, 鲍志东, 张永生, 等. 鄂尔多斯奥陶纪地层岩石岩相古地理[M]. 北京: 地质出版社, 1998: 122-129. [ Feng Zengzhao, Bao Zhidong, Zhang Yongsheng, et al. Stratigraphy, petrology lithofacies paleogeography of Ordovician in Ordos[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1998: 122-129. ]
[2] 冯增昭, 鲍志东. 鄂尔多斯奥陶纪马家沟期岩相古地理[J]. 沉积学报, 1999, 17 (1): 1–8. [ Feng Zengzhao, Bao Zhidong. Lithofacies paleogeography of Majiagou age of Ordovician in Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(1): 1–8. ]
[3] 冯增昭, 鲍志东, 康祺发, 等. 鄂尔多斯奥陶纪古构造[J]. 古地理学报, 1999, 1 (3): 83–94. [ Feng Zengzhao, Bao Zhidong, Kang Qifa, et al. Palaeotectonics of Ordovician in Ordos[J]. Journal of Palaeogeography, 1999, 1(3): 83–94. ]
[4] 谢锦龙, 吴兴宁, 孙六一, 等. 鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段岩相古地理及有利区带预测[J]. 海相油气地质, 2013, 18 (4): 23–32. [ Xie Jinlong, Wu Xingning, Sun Liuyi, et al. Lithofacies palaeogeography and potential zone prediction of Ordovician Majiagou Member-5 in Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2013, 18(4): 23–32. ]
[5] 侯方浩, 方少仙, 赵敬松, 等. 鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层图集[M]. 成都: 四川人民出版社, 2002: 8-18. [ Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Zhao Jingsong, et al. Atlas of carbonate rock reservoirs of Ordovician in Ordos Basin[M]. Chengdu: Sichuan People's Publishing House, 2002: 8-18. ]
[6] 侯方浩, 方少仙, 赵敬松, 等. 鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组沉积环境模式[J]. 海相油气地质, 2002, 7 (1): 38–46. [ Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Zhao Jingsong, et al. Depositional environment model of Middle Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2002, 7(1): 38–46. ]
[7] 于洲, 丁振纯, 孙六一, 等. 鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马五4亚段沉积演化及岩相古地理[J]. 古地理学报, 2015, 17 (6): 787–796. [ Yu Zhou, Ding Zhenchun, Sun Liuyi, et al. Sedimentary evolution and lithofacies palaeogeography of the 4th sub-member of Member 5 of Majiagou Formation in Ordovician of central and eastern Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2015, 17(6): 787–796. DOI: 10.7605/gdlxb.2015.06.064 ]
[8] 黄建松, 郑聪斌, 张军. 鄂尔多斯盆地中央古隆起成因分析[J]. 天然气工业, 2005, 25 (4): 23–26. [ Huang Jiansong, Zheng Congbin, Zhang Jun. Origin of the central paleouplift in E'erduosi Basin[J]. Natural Gas Industry, 2005, 25(4): 23–26. ]
[9] 许效松, 门玉澎, 张海全. 古陆、古隆与古地理[J]. 沉积与特提斯地质, 2010, 30 (3): 1–10. [ Xu Xiaosong, Men Yupeng, Zhang Haiquan. Old land, old uplift and palaeogeography[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2010, 30(3): 1–10. ]
[10] 辛勇光, 周进高, 邓红婴. 鄂尔多斯盆地南部下奥陶统马家沟组沉积特征[J]. 海相油气地质, 2010, 15 (4): 1–5. [ Xin Yongguang, Zhou Jingao, Deng Hongying. Sedimentary features of Lower Ordovician Majiagou Formation in the southern part of Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2010, 15(4): 1–5. ]
[11] 吴汉宁, 常承法, 刘椿, 等. 华北和华南块体古生代至中生代古地磁极移曲线与古纬度的分布变化[J]. 西北大学学报, 1991, 21 (3): 99–105. [ Wu Hanning, Chang Chengfa, Liu Chun, et al. Revised and synthetic apparent polar wander paths of the North and South China Blocks from the Cambrian to Cretaceous[J]. Journal of Northwest University, 1991, 21(3): 99–105. ]
[12] 陈旭, 阮亦萍, BoucotA J, 等. 中国古生代气候演变[M]. 北京: 科学出版社, 2001: 21-34. [ Chen Xu, Ruan Yiping, Boucot A J, et al. Paleozoic climate change in China[M]. Beijing: Science Press, 2001: 21-34. ]
[13] BoucotA J, 陈旭, ScoteseC R, 等. 显生宙全球古气候重建[M]. 北京: 科学出版社, 2009: 34-38. [ Boucot A J, Chen Xu, Scotese C R, et al. Phanerozoic global paleoclimate reconstruction[M]. Beijing: Science Press, 2009: 34-38. ]
[14] 姚泾利, 赵永刚, 雷卞军, 等. 鄂尔多斯盆地西部马家沟期层序岩相古地理[J]. 西南石油大学学报:自然科学版, 2008, 30 (1): 33–37. [ Yao Jingli, Zhao Yonggang, Lei Bianjun, et al. Sequence lithofacies paleogeography of western Ordos Basin in Majiagou stage, Ordovician[J]. Journal of Southwest Petroleum University: Science & Technology Edition, 2008, 30(1): 33–37. ]
[15] 郭彦如, 赵振宇, 付金华, 等. 鄂尔多斯盆地奥陶纪层序岩相古地理[J]. 石油学报, 2012, 33 (S2): 95–109. [ Guo Yanru, Zhao Zhenyu, Fu Jinhua, et al. Sequence lithofacies paleogeography of the Ordovician in Ordos Basin, China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(S2): 95–109. DOI: 10.7623/syxb2012S2009 ]
[16] 郭彦如, 赵振宇, 徐旺林, 等. 鄂尔多斯盆地奥陶系层序地层格架[J]. 沉积学报, 2014, 32 (1): 44–57. [ Guo Yanru, Zhao Zhenyu, Xu Wanglin, et al. Sequence stratigraphy of Ordovician system in the Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(1): 44–57. ]
[17] 苏中堂, 陈洪德, 欧阳征健, 等. 鄂尔多斯地区马家沟组层序岩相古地理特征[J]. 中国地质, 2012, 39 (3): 623–633. [ Su Zhongtang, Chen Hongde, Ouyang Zhengjian, et al. Sequence-based lithofacies and paleogeography of Majiagou Formation in Ordos Basin[J]. Geology in China, 2012, 39(3): 623–633. ]
[18] 杨俊杰. 鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律[M]. 北京: 石油工业出版社, 2002: 35. [ Yang Junjie. Tectonic evolution and oil-gas reservoirs distribution in Ordos Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002: 35. ]
[19] 朱筱敏. 沉积岩石学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008: 399-400. [ Zhu Xiaomin. Sedimentology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008: 399-400. ]