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1、鄂尔多斯盆地沉积构造演化及油气勘探新领域2002年9月教资材料a目 录前言一 地质背景与构造演化（一） 地质背景1（二） 构造演化2二鄂尔多斯盆地古生代中生代沉积演化（一）奥陶系沉积体系划分及岩相古地理演化4（二）石炭二叠纪沉积体系划分及岩相古地理演化10（三）中生界沉积体系划分及岩相古地理演化18三鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系生、储、盖特征及天然气富集规律（三） 烃源岩特征25（四） 储集岩特征33（五） 盖层特征44（六） 天然气富集规律四 尔多斯盆地上古生界生、储特征及天然气富集规律（一）烃源岩特征55（二）储集岩特征56（三）天然气富集规律69五 鄂尔多斯盆地中生界生、储特征及石油资源评
2、价（一）烃源岩特征（二）储集岩特征（三）石油成藏规律前 言本课题以新理论、新思路为指导，以收集、综合分析和总结已有成果为主，重点野外调查和岩芯观察为辅，深化、综合、总结前人研究成果，研究盆地沉积演化历史，确定生储盖组合、结合研究和总结石油地质规律和油气勘探新领域。为了完成有关研究内容，课题组成员自合同鉴定之后进行了大量的资料收集，露头剖面观测，钻井岩芯观察等工作，完成了大量工作量，具体见表1。表1 完成工作量一览表序号项目单位数量序号项目单位数量1前人研究报告资料收集本207蒲片鉴定片5002前人学术论文篇308粒度分析片2003露头剖面收集条509物性分析件1004钻井岩心剖面收集条2001
3、0报告插图幅5野外观测剖面条3011岩相古地理图幅6钻井岩芯观测井20012研究报告份1通过一年的工作取得了如下认识1确定了奥陶系、石炭二叠系、中生界三叠侏罗系沉积体系类型，其中奥陶系主要为碳酸岩沉积，包括4大沉积体系，石炭二叠系主要为陆源碎屑岩沉积，包括6大沉积体系，中生界侏罗系包括三大沉积体系。2详细讨论了各时期岩相古地理特征及演化3深入论述了奥陶系、石炭二叠系及中生界生储留特征，特别是详细讨论了各时代储集岩特征4在上述基础上分别讨论了奥陶系、石炭二叠系及中生界的油气有无勘探目标区，认为今后不同时代油气勘探具有重要的指导意义。一、地质背景与构造演化（一）地质背景鄂尔多斯盆地位于华北地区的西
4、部，地理位置处于东径1062011030，北纬354030，横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，构造位置处于我国东部构造域和西部构造域的过度带。东部以晋西挠褶带与吕梁古陆相接，西部经掩冲构造带与六盘山、银川盆地相邻；南部以渭北隆起带与渭河地堑分隔，北部以乌兰格凸起带与河套地堑云带，南、北长700km，东西宽400km，总面积25万km2（图1-1）根据盆地的地质演化史及其中生界地质构造特征，将盆地划分为伊盟起区、渭背挠褶区、伊陕斜坡、天环坳陷和缘掩冲带六个构造单元（图1-1）。图1-1 鄂尔多斯盆地古生界构造区划图（二）构造演化本区的地质发展史按其构造演化可划分为如下几个阶段。1盆地在中晚元古代时，
5、正处于坳拉谷发育阶段，由于晋宁运动的影响，贺兰、秦晋坳拉谷充填粒合而关闭，从而奠定了盆地发展演化的基础。古构造反映为东北高，并向西南倾斜，中部相对平缓，发育隆坳相间分布的格架，接受了厚达1000m的裂谷沉积。此时的盆地实际上是一个被夹持于南北大洋与贺兰裂谷之间的陆块。2早古生代，盆地处于浅海台地发展阶段，由于南北受加里东地槽制，东西被残存的坳拉谷夹持，中部则发育一醒目的正向构造单位，即中古隆起。据不同学者研究（赵重远1993，张军1994，张庆龙1997），该隆起雏形于寒武纪，发育于奥陶纪，分布于盐池、定边、庆边、庆阳、黄陵一带，北端走向近南北，向南变为北西西，南端在宁县一带向东转折至黄陵，平
6、面呈“L”型，面积5000km2。其形成，普遍认为是由于奥陶纪裂谷扩张引起的均衡作用，导致裂谷肩处发生翘升而形成的一个大型隆起。相应在其东侧因均衡调节而伴生一南北向边侧坳陷，二者相互协调，长期并存，不仅控制了下古生界的沉积，而且对古岩深的发育及非构造气藏的形成也具有重要的影响（图1-2）。图1-2 裂谷发育过程中裂谷肩的均衡翘升及补偿性边侧盆地形成模式图（引自张吉森等，1995）图1-3 鄂尔多斯盆地中央古隆起从奥陶纪至二叠纪剖面几何形态图(引自张吉森等，1995)3晚古生代时，盆地进入滨海平原发展阶段。其古构造特征，基本继承了奥陶纪时的面貌，仍为西隆东坳格局，但构造细节变化较大，不同时期的隆
7、起形态，规模及分布均有差异（图1-3）。石炭纪南北隆起较高，而定边至铁格苏庙之间，由于西侧坳陷的楔入，相应出现鞍状特征。二叠纪，盆地转入陆相沉积，南部和北部的沉隆代替了前期（石炭纪）东部和西部的沉降，中部古隆起亦趋于消亡。4中生代时，盆地处于内陆盆地发展阶段，古构造特征仍然保持了西隆东坳格局。晚三叠世未，盆地西部发生了强烈的由西向东逆冲推覆，并在其前渊形成坳陷。相应在盆地东部形成志丹铜川坳陷，表现出隆、坳形态的位置明显西移。中侏罗世，强烈的燕山运动使盆地西冲东抬，南北隆升，内部则平缓向西倾斜的构造特征一直延续至今，构成了现今区域构造的基本格局。三、鄂尔多斯盆地古生代中生代沉积体系及岩相地理（一
8、）奥陶系沉积体系及岩相古地理演化1沉积体系类型依据沉积层序及岩石、古生物标志，结合测井、地震及区域地质特征，将本区奥陶系沉积体系划分为4大类，并可进一步划分为7亚类和40个微相类型（表2-1）。并在此基础上重塑了各期岩相古地理面貌。表2-1 奥陶系沉积体系类型划分沉积体系沉积相亚 相微 相滨岸体系滨 岸砾质滨岸白云质砾质滨岸潮 坪砾质潮坪白云质乐质潮岸陆棚体系陆棚清水陆棚砂屑浅水滩、生屑浅水滩、砂-生屑浅水滩、鲕粒浅水滩、介壳浅水滩砂屑较深水滩、生屑较水滩、砂-生屑较深水滩石膏盐盆地、石盐盐盆地、石膏石盐盐盆地盆缘云泥坪、盆缘灰泥坪、盆缘泥质坪、盆缘石膏坪泥质洼地、灰泥洼地、云泥洼地、石膏洼地
9、风暴滩碳酸盐缓坡浅缓坡、深缓坡、生物礁、砂屑滩、生屑滩、砂-生屑滩、风暴滩混积陆棚颗粒质浅滩、泥质浅滩、砂质浅滩、云质浅滩、灰质浅滩斜坡体系斜坡斜坡-海底扇上部扇、中部扇、下部扇、灰质斜坡盆地体系海槽-深水盆地海槽-深水盆地泥质海槽、灰泥质海槽2岩相古地理演化1）早奥陶世岩相古地理（1）早奥陶世岩相古地理寒武纪末的兴凯运动，使鄂尔多斯地区抬升为陆，直以早奥陶世冶里期，海水才从东、南、西三个方向入侵，开始了奥陶纪的沉积。但由于海侵范围仅局限在原先裂谷系的基础上，而鄂尔多斯广大地区仍为一个统一的古陆（附图2-13、14）。因此早奥陶世冶里期的沉积，主要分布于鄂尔多斯东、南缘和西部的贺兰山地区。其中
10、东、南缘沉积厚度3060m，最大120m；西部贺兰山地区厚度110m。沉积物主要以黄灰色，灰色薄层泥晶云岩、粉细晶云岩为主，间夹砂屑白云岩透镜体。底部起伏不平，代表了海侵初期的沉积特征。可分为三个主要相带，东部为白云岩陆棚环境，南部为向南倾斜的白云岩缓坡环境。西部贺兰山地区则为云灰坪环境，发育叠层石及水平纹层。（2）早奥陶世亮甲山期早奥陶世亮甲山期，几乎完全承袭了冶里期的古地理面貌。海侵范围大体相同，但水体深度略有增加，鄂尔多斯古陆依然存在，分布范围与冶里期基本一致（附图2-15、16）。东部沉积厚度50140m，南部沉积厚度20160m并且由古陆向海槽方向依次增厚；西部贺兰山地区沉积厚度约1
11、50m左右。岩性以含燧石和硅质条块为主要特征，沉积环境与治里期相似，东部为白云岩陆棚，南部为白云岩缓坡，西部贺兰山地区则为云灰坪环境。2）中奥陶世岩相古地理（1）中奥陶世马家沟一期亮甲山组沉积后，由于怀远运动的影响，使亮甲山期的沉积区露出水面而遭受风化剥蚀，至马家沟一期，又开始了奥陶纪的第二次海侵。这次海侵较前期规模增大，其前缘已延伸到鄂尔多期中东部地区的陕参1井，陕15井一带（附图2-17、18）。海侵主要来自东南方向，次为正东向。由于鄂尔多斯东侧补偿盆地的西部和北部均为陆地包绕，南部的宜探1井马一段底部白云岩中夹多层薄层砂岩，东边的柳林三川河剖面夹十多层薄层和透镜状细砂岩，粉砂岩和页岩，砂
12、岩成份除石英和硅质岩屑外，亦含一些再沉积的白云岩砂。向北至榆9井和向西到陕15井，富探1井和陕139井，马一段底只存在泥质白云岩或泥质含灰云岩。由此反映出砂和泥是向北和向西减少的。表明砂和泥的分布，是寒武纪未兴凯运动抬升后，造成的风化残余物。马一期再底海侵，这些残余物被改造、聚集成层或混入白云岩沉积物中的。这一现象也指示了海侵的主要方向是来自东南。但从整个鄂尔多斯地区的海侵特点来看，马一期仍然承袭了寒武纪以来的西、南、东等三个主体方向，尤以东南部海侵规模较大。古气候的研究表明，马一期整个华北地台为极度干旱炎热期，海水含盐度高。越向华北地台西部的鄂尔多斯地区，含盐度更趋增高，除白云岩沉积外，由于
13、中央古隆起的阻隔和消能作用，使进入边侧盆地的海水盐度不断浓缩，沉积了大量的硬石膏岩和盐岩。形成了含白云岩的硬石膏岩、盐岩盆地。而在边侧盆地的东侧偷11井、柳林一带，海水含盐度相对较低，发育为盆比硬石膏白云岩坪。环陆的北部和西部，由于海水循环受阻，虽在局部可有来自古陆的少量大气淡水注入，但不足以使海水含盐度有较大的改变，因此发育为盆缘白云岩硬石膏坪。鄂尔多斯西缘，紧贴古陆边缘，发育白云岩陆棚，其外侧为紧邻贺兰海槽的斜坡带。南部渭北地区仍然继承了缓坡环境。此地干旱炎热的古气候，使该区也形成了含硬石膏的白云岩缓坡。（2）中奥陶世马家沟二期在马家沟一期海侵的基础上，马家沟二期海侵更加扩大，鄂尔多斯古陆也相应缩小（附图2-19、20）。海水入侵方向与马一期一致，主要以东南方向为主。沉积中心位于米脂清涧一带，厚度为100m左右，其余地区则为5060m。淳探1井区沉积厚度92m，是马二时第二个沉积较厚的区带。马二时边侧盆地内海水的含盐度远比马一时低，但与华北地台区相比，仍属相对较高的地区。由于此时，来自开阔洋盆的海水因较长距离的运动而被沉积底质消能，使循环对流减弱。与华北地台其它地区相比，本区马二段中白云岩的含量增多，甚至在榆9井区含有硬石膏岩和盐岩。边侧盆地东侧的柳林剖面发育石灰岩及生物（屑）灰岩，夹少量白云岩及云质灰岩，为盆缘含白云岩的石灰岩坪环境。
