何江 ，方少仙，侯方浩，閻榮輝，趙忠軍，姚堅(jiān)，唐秀軍，吳國(guó)榮

（1. 西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院；2. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；3. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司）

0 引言

中國(guó)與不整合面有關(guān)的古風(fēng)化殼巖溶型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層廣泛發(fā)育[1]，最早于1975年在冀中任丘中元古界和古生界寒武系、奧陶系碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了古風(fēng)化殼油氣藏，隨后在山東濟(jì)陽(yáng)坳陷下古生界發(fā)現(xiàn)了多期古巖溶作用疊加并受構(gòu)造裂隙控制的油藏，在鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組馬五段和川東石炭系黃龍組白云巖中發(fā)現(xiàn)了風(fēng)化殼氣藏，特別是近期在南疆塔里木盆地的塔河油田及塔里木油田奧陶系灰?guī)r中勘探出由多期巖溶作用形成的高產(chǎn)油氣藏，古風(fēng)化殼巖溶型碳酸鹽巖油氣勘探取得了一系列重大突破[2-14]。近年來(lái)，許多學(xué)者針對(duì)上述油氣藏進(jìn)行了詳細(xì)研究，普遍認(rèn)為“當(dāng)碳酸鹽巖經(jīng)構(gòu)造抬升裸露地表后，將遭受含 CO2為主的巖溶水不同程度的溶解、破壞，并伴隨不同強(qiáng)度的充填作用，垂向上顯分帶性，可成為油氣聚集場(chǎng)所”，取得了大量重要認(rèn)識(shí)，其中任美鍔等以大陸環(huán)境為研究對(duì)象，河流或湖泊水面作為排泄基準(zhǔn)面，將巖溶地下水按水動(dòng)力特征從上到下劃分為垂直滲流帶、季節(jié)變動(dòng)帶、水平流動(dòng)帶和深部緩流帶[15]。李漢瑜等也建立了一個(gè)理想的巖溶剖面，垂向上，潛水面之上為垂直滲流帶，之下為水平潛流帶；混合水帶之上為水平潛流帶，之下為深部緩流帶[16]。但針對(duì)風(fēng)化殼古巖溶垂向分帶與儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)尚無(wú)精細(xì)解剖實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)。筆者以鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)馬家溝組馬五5—馬五1亞段為例，通過(guò)大量巖心及薄片觀察，以地質(zhì)背景和古巖溶巖石學(xué)特征為主線，解剖了風(fēng)化殼古巖溶垂向分帶特征，并進(jìn)行了儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)。

1 風(fēng)化殼古巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景

早古生代，鄂爾多斯盆地南北受加里東地槽控制，西部為賀蘭裂谷，中奧陶世馬家溝組沉積期因賀蘭裂谷沉降擴(kuò)張引起的均衡作用，盆地西緣裂谷肩部翹升，發(fā)育一明顯的正向構(gòu)造單元，即中央古隆起。盆地東側(cè)因均衡調(diào)節(jié)伴生一負(fù)向構(gòu)造單元，即陜北坳陷（見(jiàn)圖1），二者相互協(xié)調(diào)，在中奧陶世—前石炭紀(jì)長(zhǎng)期并存，不僅控制了華北海和祁連海在鄂爾多斯盆地區(qū)的海域范圍和演變關(guān)系，同時(shí)也決定了奧陶紀(jì)巖相古地理格局[17-20]。馬家溝組沉積期經(jīng)歷了 3次海進(jìn)、海退旋回，沉積了一套碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的地層，自下而上可劃分為 6個(gè)巖性段，其中馬一、馬三、馬五段以白云巖、硬石膏巖和鹽巖為主，夾少量石灰?guī)r，馬二、馬四、馬六段則為石灰?guī)r和白云巖。

圖1 鄂爾多斯盆地現(xiàn)今構(gòu)造區(qū)劃及中部氣田區(qū)位置圖

馬五段沉積期，一方面因鄂爾多斯盆地基底抬升，來(lái)自盆地東部的補(bǔ)給海水減少；另一方面因盆地氣候干旱炎熱，蒸發(fā)量大，導(dǎo)致盆內(nèi)海水含鹽度不斷升高，發(fā)育為局限或半局限內(nèi)陸棚環(huán)境，進(jìn)入超鹽度蒸發(fā)鹽沉淀和高密度梯度發(fā)育階段，東部陜北坳陷中石膏層和石鹽的厚度可達(dá)數(shù)百米。本文研究區(qū)位于中央古隆起與陜北坳陷的過(guò)渡區(qū)，沉積古地貌平坦，大面積發(fā)育局限或半局限的盆緣（含）硬石膏白云巖坪相帶，沉積了微—粉晶白云巖、含硬石膏柱狀晶和小結(jié)核白云巖等巖類組合。中奧陶世末，華北地塊因晚加里東運(yùn)動(dòng)整體抬升，后經(jīng)歷了約130 Ma的沉積間斷。盆地主體缺失晚奧陶世—早石炭世沉積，中奧陶統(tǒng)馬家溝組經(jīng)受了長(zhǎng)期巖溶作用，最頂部的馬六段僅少量殘存，風(fēng)化殼主要發(fā)育在馬家溝組上部馬五5—馬五1亞段中，其溶蝕孔、洞、縫發(fā)育，伴有印支期和燕山期裂隙，成為鄂爾多斯盆地下古生界的主要天然氣儲(chǔ)、產(chǎn)層[21-23]。

2 風(fēng)化殼古巖溶的巖石學(xué)特征

碳酸鹽巖抬升裸露地表或近地表后將處于各種風(fēng)化營(yíng)力作用之下，當(dāng)攜帶氧、碳酸和有機(jī)酸等溶質(zhì)的巖溶水到達(dá)水-巖界面處或進(jìn)入到碳酸鹽巖巖體內(nèi)部后可發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，對(duì)巖體內(nèi)部介質(zhì)的 pH值、Eh值及化學(xué)組分等物理、化學(xué)條件起重要調(diào)節(jié)作用，使碳酸鹽巖內(nèi)部發(fā)生淋濾、水化、水解和氧化作用等，不僅形成了各種類型的孔、洞和巖溶古地貌，而且伴生以機(jī)械、重力、化學(xué)等各種方式發(fā)生的沉積作用，形成了各種類型巖溶巖，是鑒別古巖溶最為重要的標(biāo)志。通過(guò)對(duì)研究區(qū)87口探井巖心的宏觀觀察及426個(gè)鑄體薄片的系統(tǒng)分析，結(jié)合巖溶巖的成因，系統(tǒng)識(shí)別了風(fēng)化殼古巖溶的巖石學(xué)特征，將其細(xì)分為巖溶建造巖和巖溶改造巖兩大類。

2.1 巖溶建造巖

巖溶建造巖是巖溶溶洞中沉積并固化的機(jī)械沉積物、化學(xué)淀積物及其他搬運(yùn)至溶洞中再堆積的物質(zhì)。根據(jù)巖溶建造巖的形成機(jī)制，結(jié)合研究區(qū)油氣勘探實(shí)際，巖溶建造巖可細(xì)分為殘積巖、塌積巖、沖積巖、填積巖和淀積巖 5個(gè)亞類。①殘積巖，由風(fēng)化殼頂部巖溶作用產(chǎn)生的溶解殘余組分固結(jié)而成，如殘積角礫屑碳酸鹽巖（見(jiàn)圖2a），礫石為破碎的碳酸鹽巖角礫，礫間常被碳酸鹽巖細(xì)碎屑和鋁土質(zhì)泥巖填隙，常見(jiàn)呈團(tuán)塊狀、結(jié)核狀的黃鐵礦交代現(xiàn)象，殘余溶蝕空間多被石炭系下滲產(chǎn)物充填，基本不具儲(chǔ)集性能。在盆地內(nèi)部，除了剝蝕溝槽和零星區(qū)塊外，殘積巖以層狀、透鏡狀、不規(guī)則狀大面積分布于風(fēng)化殼頂部。②塌積巖，因巖層崩塌、滑陷導(dǎo)致巖塊發(fā)生破裂、搬運(yùn)并堆積而成的巖石。塌積巖中礫石成分較為單一，以白云巖、石灰?guī)r為主，呈不規(guī)則角礫狀，礫間常被不含孔隙的含泥白云質(zhì)細(xì)碎屑填隙，儲(chǔ)集性能差（見(jiàn)圖2b）。此外，還可見(jiàn)少量礫間被含粒間孔的滲流粉砂填隙的塌積巖，此類礫屑邊緣常有磨蝕、圓化現(xiàn)象，表明其塌積后又經(jīng)歷了地下徑流的簸洗、溶蝕作用，具備一定的儲(chǔ)集性能。特別是發(fā)育有硬石膏巖的馬五33、馬五41等小層，因石膏遇水極易溶蝕成洞穴，引起頂板巖石壓裂塌落，塌落角礫與殘留的石膏混合膠結(jié)成塌積膏溶角礫巖（見(jiàn)圖2c）。③填積巖，巖溶溶洞被近垂向下滲水流攜帶的沉積物充填形成的巖類（見(jiàn)圖2d），沉積物粒級(jí)一般為泥—粉砂，可以來(lái)自洞穴發(fā)育的同層，也可來(lái)自地表風(fēng)化殼之上再度海侵的早期沉積物（上覆上石炭統(tǒng)的炭質(zhì)泥巖、煤屑）。④沖積巖，由近水平方向地下管道水流（暗河）搬運(yùn)、沉積的沖積物質(zhì)堆積形成。沖積巖的規(guī)模、組構(gòu)等取決于巖性、地下暗河的規(guī)模和流速、地下徑流的水化學(xué)條件等。最常見(jiàn)的為砂屑和礫屑白云巖，碎屑顆粒顯定向性，同時(shí)，因地下徑流的流速相對(duì)地上明顯較緩，顆粒的分選、磨圓均較差，礫間一般被含泥質(zhì)白云巖細(xì)碎屑填隙（見(jiàn)圖2e），對(duì)儲(chǔ)集層主要起破壞性作用。⑤淀積巖，由巖溶水中析出的碳酸鹽溶質(zhì)沉淀形成的巖石類型，巖溶溶洞均是沿裂隙系統(tǒng)發(fā)育起來(lái)的，當(dāng)?shù)叵滤斎牒洼敵鲩g存在水力梯度時(shí)，地下水可在僅幾十個(gè)微米數(shù)量級(jí)的微型裂隙網(wǎng)絡(luò)中下滲，并使主裂隙不斷加寬。當(dāng)含有過(guò)飽和碳酸鈣的巖溶水下滲到溶洞成為洞穴水，隨著二氧化碳分壓的降低，碳酸鈣將析出形成方解石質(zhì)的淀積巖（見(jiàn)圖2f）。

圖2 鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)馬家溝組馬五5—馬五1亞段巖溶巖特征

2.2 巖溶改造巖

凡經(jīng)巖溶作用過(guò)的巖石統(tǒng)稱為巖溶改造巖。巖溶改造巖因巖溶作用的方式及引起的物理化學(xué)變化的特征不同，可劃分為巖溶溶蝕巖、巖溶變形巖、巖溶交代巖 3個(gè)亞類。巖溶溶蝕巖最為常見(jiàn)，為巖溶作用使母巖部分溶解的同時(shí)，其余原巖組分保留下來(lái)形成的巖石類型，溶蝕標(biāo)志主要為溶孔、溶縫和溶溝。裸露風(fēng)化期，馬家溝組五段發(fā)育的硬石膏結(jié)核和柱狀晶受大氣淡水的淋濾作用大部分變成溶?？祝ㄒ?jiàn)圖2g），后期經(jīng)歷了細(xì)粉晶白云石、石英、方解石等礦物多期復(fù)雜的充填和交代-充填作用，溶?？紫抖仁Ｓ?～75%。值得注意的是，在硬石膏結(jié)核和柱狀晶溶解過(guò)程中，將首先水化轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，體積會(huì)增加 30%，對(duì)周圍基巖產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而石膏將繼續(xù)溶解形成溶?？?，周圍基巖釋放應(yīng)力，如此反復(fù)，在結(jié)核間或周邊基巖中會(huì)產(chǎn)生較為規(guī)則、網(wǎng)狀的裂碎縫，后期多被大氣淡水溶濾擴(kuò)溶（見(jiàn)圖2h）。而一般的溶縫、溶溝常不規(guī)則分布，越向上越發(fā)育，溶蝕空間多被細(xì)角礫屑碳酸鹽巖、泥巖充填，或被含粒間孔隙的滲流粉砂充填（見(jiàn)圖2i）。硬石膏結(jié)核殘余溶?？着c擴(kuò)溶的網(wǎng)狀裂碎縫一起構(gòu)成風(fēng)化殼儲(chǔ)集層最重要的儲(chǔ)滲網(wǎng)絡(luò)。巖溶變形巖為巖溶作用使母巖原始產(chǎn)狀發(fā)生變化的巖石類型，研究區(qū)普遍發(fā)育因巖溶作用使巖體張裂或假角礫化形成的張裂巖。特別是在部分含白云質(zhì)硬石膏巖的層位，受沿縱向構(gòu)造裂隙下滲巖溶水的作用，硬石膏層溶解由上向下沿著溶濾縫面向?qū)觾?nèi)推進(jìn)，即呈面式溶解。這樣，首先在硬石膏層上部形成溶蝕空間，隨著硬石膏的進(jìn)一步溶解，上覆白云巖層發(fā)生面狀卸荷失托作用，產(chǎn)生一系列沿層面或內(nèi)部紋層理的卸荷裂隙，形成張裂巖（見(jiàn)圖2j）。交代巖為巖溶水引起的交代作用所形成的巖石類型，奧陶系風(fēng)化殼巖溶體系中，最常見(jiàn)的交代作用為黃鐵礦化與次生灰?guī)r化（見(jiàn)圖2k）。

需注意的是，巖溶巖經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期的成巖改造，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均十分復(fù)雜，同一時(shí)代，同一成因類型的巖溶巖種類繁多，巖性變化復(fù)雜，分布極不穩(wěn)定；同時(shí)，不同成因類型的巖溶巖相互疊加，反復(fù)改造的現(xiàn)象也十分常見(jiàn)，因此上述巖溶巖的分類及其特征是本區(qū)巖溶產(chǎn)物的綜合反映。

3 風(fēng)化殼古巖溶的垂向精細(xì)劃分

表生成巖期的巖溶階段，受重力驅(qū)動(dòng)的巖溶水具有水動(dòng)力學(xué)的分帶性，在垂向剖面上與各帶相關(guān)聯(lián)的巖溶特征明顯不一致。筆者基于前人研究成果[15-16]，根據(jù)巖溶水動(dòng)力學(xué)特征及區(qū)域地質(zhì)背景，以河流為排泄基準(zhǔn)面，把含水層由地表到地下深處依次劃分為地表巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶與深部緩流帶（見(jiàn)圖 3、表 1），水平潛流帶進(jìn)一步細(xì)分為強(qiáng)溶蝕亞帶、中等溶蝕亞帶。

圖3 鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)中奧陶統(tǒng)馬家溝組頂部風(fēng)化殼古巖溶垂向分帶模式圖

3.1 地表巖溶帶

地表巖溶帶位于風(fēng)化殼表面，大氣淡水沿近垂直裂隙向下滲流，巖溶特征以形成一些近縱向溶縫/溶溝、溶蝕洼地和落水洞為主，充填物主要為鋁土質(zhì)泥巖或殘積角礫巖等地表殘積物。據(jù)目前的取心分析，常見(jiàn)的殘積巖有兩種：一種是處于古地貌較高處的赤鐵礦、褐鐵礦與鋁土巖、白云質(zhì)角礫巖等混雜堆積物；另外一種是處于古地貌較低處的黃鐵礦層與鋁土巖、風(fēng)化白云質(zhì)角礫巖等混雜堆積物，黃鐵礦一般呈層狀或大的團(tuán)塊狀產(chǎn)出。測(cè)井曲線上具有雙側(cè)向電阻率值低、自然伽馬值高的特征。

表1 研究區(qū)馬家溝組頂部風(fēng)化殼古巖溶垂向分帶特征

3.2 垂直滲流帶

垂直滲流帶分布于地表與地質(zhì)記錄最高的地下潛水面之間，其上部含CO2等的大氣水沿構(gòu)造裂隙下滲，下滲的大氣淡水流速快、未飽和，并與所流經(jīng)的碳酸鹽巖發(fā)生物理、化學(xué)乃至生物和生物化學(xué)的溶解作用。垂直滲流帶下部的巖溶水仍以垂直運(yùn)動(dòng)為主，但與上部相比逐漸減弱，只在開(kāi)放裂隙或落水洞中較強(qiáng)烈。滲流帶的深度取決于氣候條件，濕熱氣候條件下可達(dá)百米以上。研究區(qū)馬家溝組較好的儲(chǔ)集層段馬五11（見(jiàn)圖4）多分布在此帶中，巖溶特征以近縱向的溶縫、溶溝和少量小規(guī)模溶洞、含硬石膏結(jié)核溶?？诪橹鳎罢叱１幌聺B的鋁土質(zhì)泥巖等地表殘積物和碳酸鹽巖細(xì)碎屑充填，影響了儲(chǔ)集層發(fā)育，后者以細(xì)粉晶白云石充填—半充填為主，殘余一定的儲(chǔ)滲空間。

圖4 鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)中奧陶統(tǒng)馬家溝組馬五11地層縱向?qū)Ρ绕拭鎴D

3.3 水平潛流帶

水平潛流帶是含水層的主體部分，位于地質(zhì)記錄最高地下潛水面與地質(zhì)記錄最低排泄基準(zhǔn)面之間，受構(gòu)造變動(dòng)、季節(jié)、氣候變化情況和當(dāng)?shù)嘏判够鶞?zhǔn)面的控制可分為強(qiáng)溶蝕亞帶和中等溶蝕亞帶。

強(qiáng)溶蝕亞帶在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定分布在排泄基準(zhǔn)面附近，巖溶水作水平流動(dòng)，且流體壓力增加，使溶解和侵蝕作用增強(qiáng)，因此為巖溶作用最活躍的一個(gè)帶。鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)風(fēng)化殼表面出露層位以馬家溝組近頂部馬五11、馬五12為主，能夠大面積較好地保存上述地層只有一種可能性，即當(dāng)時(shí)這一矩形區(qū)塊內(nèi)的地層傾角小于10°，幾乎水平[24]。因?yàn)槿缒骋粚佣卧谙鄬?duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)停滯在受當(dāng)?shù)嘏判够鶞?zhǔn)面控制的水平潛流帶，即可產(chǎn)生大面積、同層位的巖溶溶洞并形成巖溶建造巖，發(fā)育為強(qiáng)溶蝕亞帶。但穩(wěn)定是相對(duì)的，隨脈動(dòng)式的加里東構(gòu)造抬升，當(dāng)?shù)嘏判够鶞?zhǔn)面位置發(fā)生變動(dòng)，可使強(qiáng)溶蝕亞帶再向下部層位移動(dòng)，形成多個(gè)巖溶旋回。研究區(qū)馬五1—馬五5亞段可劃分出 3個(gè)水平洞穴層（見(jiàn)圖5），可代表先后發(fā)育的3期強(qiáng)溶蝕亞帶，大致分布在馬五21、馬五31—馬五33、馬五42—馬五43地層位置處，巖溶特征以大面積分布的近水平巖溶溶洞為主，普遍可見(jiàn)溶洞塌積角礫屑白云巖和沖積角礫屑白云巖普遍發(fā)育，其厚度常占剖面厚度的1/3～2/3。尤其是研究區(qū)馬五33小層，其大部分地層均發(fā)育巖溶建造巖，僅底部和頂部原巖保留，如陜51井馬五33小層厚10.2 m，巖溶建造巖達(dá)9.2 m；陜73井馬五33小層厚 10.6 m，巖溶建造巖 9.4 m；蓮 3井馬五33小層厚9.2 m，巖溶建造巖5.6 m，且均表現(xiàn)為若干期塌積巖和沖積巖的疊置層。

圖5 鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)中奧陶統(tǒng)馬家溝組馬五4—馬五1亞段及風(fēng)化殼古巖溶垂向分帶劃分示意圖

中等溶蝕亞帶指相鄰兩期強(qiáng)溶蝕亞帶間的過(guò)渡帶，此帶中潛水面位置隨季節(jié)性氣候、降雨量等因素變化而頻繁移動(dòng)，地下水流隨之脈動(dòng)式升降，在一處停留時(shí)間較短，溶蝕作用中等，順層分布的硬石膏結(jié)核溶?？祝鼨M向的炭泥質(zhì)充填溶縫、溶溝發(fā)育，僅局部見(jiàn)小規(guī)模溶洞。與強(qiáng)溶蝕亞帶相對(duì)應(yīng)，區(qū)內(nèi)可以劃分出3個(gè)中等溶蝕亞帶，自上而下分別位于馬五12—馬五14、馬五22和馬五41小層處（見(jiàn)圖5）。

3.4 深部緩流帶

深部緩流帶位于地質(zhì)記錄最低排泄基準(zhǔn)面以下，運(yùn)移到深部緩流帶中的大氣淡水經(jīng)途中地下礦物質(zhì)的不斷補(bǔ)給，已處于飽和—過(guò)飽和狀態(tài)，溶蝕能力極弱，同時(shí)，水中的溶解物質(zhì)在適當(dāng)條件下可沉淀下來(lái)充填于早期形成的孔、洞、縫中。

需要重視的是，在加里東運(yùn)動(dòng)的影響下，構(gòu)造脈動(dòng)性隆升將引起區(qū)域排泄基準(zhǔn)面多期次下降，造成不同巖溶帶的反復(fù)改造和疊加。隨對(duì)應(yīng)構(gòu)造隆升和各期次巖溶旋回逐漸向地層深處擴(kuò)展，近地表處的早期巖溶旋回將伴隨地層的侵蝕削薄過(guò)程不斷消失，現(xiàn)今可識(shí)別的巖溶旋回僅代表保存在地質(zhì)記錄中的幾個(gè)較晚期巖溶旋回，并以期次越晚的巖溶旋回溶蝕深度越大、保存越好為顯著特征。對(duì)地下巖溶帶的定量劃分十分復(fù)雜，本區(qū)風(fēng)化殼古巖溶垂向帶精細(xì)劃分僅為定性劃分，主要反映最終巖溶產(chǎn)物的綜合特征，以優(yōu)勢(shì)巖溶標(biāo)志為主要?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)。實(shí)際工作中，地表巖溶帶以鋁土質(zhì)泥巖或殘積角礫巖等地表殘積物發(fā)育為鑒別特征，垂直滲流帶中近垂直狀態(tài)發(fā)育的溶溝、溶縫和溶洞占優(yōu)，且多見(jiàn)地表殘積物的下滲產(chǎn)物。水平潛流帶中順層分布的溶孔、縫、洞大量發(fā)育，同時(shí)，強(qiáng)溶蝕亞帶中同層位、大面積的巖溶建造巖可間接識(shí)別保存在地質(zhì)記錄中的巖溶旋回期次。深部緩流帶以大面積的弱溶蝕、強(qiáng)充填為標(biāo)志。

4 儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)

鄂爾多斯盆地在晚加里東期受全球構(gòu)造事件的影響發(fā)生基底變形，北、西、南3面凸起，中心部位下凹，呈向東開(kāi)口的馬蹄形抬升，并經(jīng)受了130余百萬(wàn)年的風(fēng)化剝蝕及淋濾作用，風(fēng)化殼古巖溶發(fā)育。研究區(qū)自西向東可主要?jiǎng)澐譃?種巖溶古地貌單元：巖溶高地、巖溶斜坡、巖溶盆地（見(jiàn)圖6）。巖溶高地位于蘇里格—安邊一線以西，古地勢(shì)高且較平，馬五41以上地層幾乎被剝蝕殆盡。巖溶斜坡位于巖溶高地東側(cè)，主要由潛臺(tái)西斜坡和潛臺(tái)兩類二級(jí)地貌單元組成。潛臺(tái)西斜坡位于巖溶高地以東、補(bǔ)兔—桃利廟—靖邊—永寧一線以西，地層向西翹傾，巖溶剝蝕面自東向西地層由新到老呈有序分布，馬五41以上殘余地層厚0～50 m；潛臺(tái)地勢(shì)相對(duì)較低且較平緩，在東西方向70～120 km的平面距離范圍內(nèi)，同一小層地層的海拔高差僅10 m左右，并在多個(gè)小層的相似部位均發(fā)育巖溶建造巖，表面出露層位以馬五11、馬五12為主。巖溶盆地地勢(shì)低，來(lái)自四周的地表徑流經(jīng)溝槽邊緣斜坡匯聚于主溝槽內(nèi)，古巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，風(fēng)化殼表面出露層位以馬五14、馬五21為主，在主溝槽的中心部位出露層位最深可達(dá)馬五32[24-26]。

圖6 鄂爾多斯盆地中部前石炭紀(jì)巖溶古地貌分布圖

儲(chǔ)集層平面展布上，鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)主要分布于巖溶斜坡的潛臺(tái)二級(jí)古地貌單元中，其儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵因素在于古地貌平坦，巖溶作用方式以慢速擴(kuò)散流溶蝕為主，最有利的儲(chǔ)集層發(fā)育層位馬五2—馬五1在構(gòu)造抬升期未遭受大范圍的大氣淡水溶解、淋濾、剝蝕或侵蝕，巖溶建造巖規(guī)模相對(duì)較小。而巖溶高地及巖溶盆地巖溶作用方式以快速管道流溶蝕為主，上述有利層位大多已剝蝕或侵蝕殆盡。

儲(chǔ)集層縱向分布上，鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)內(nèi)最有利儲(chǔ)集層發(fā)育的巖溶作用帶為水平潛流帶中等溶蝕亞帶，此帶中巖溶水的作用方式以層狀溶蝕為主，順層分布的硬石膏結(jié)核溶?？状罅堪l(fā)育，因長(zhǎng)期處于非飽和水帶，沉淀、充填作用較弱，溶模孔僅被細(xì)粉晶白云巖部分—半充填，使該帶成為重要的風(fēng)化殼天然氣儲(chǔ)集層段。其次，儲(chǔ)集層巖溶的發(fā)育程度還受巖性控制，如馬五12和馬五13優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層段硬石膏結(jié)核發(fā)育，有利于巖溶作用進(jìn)行，儲(chǔ)集層物性好。而馬五14和馬五22、馬五41良好儲(chǔ)集層段硬石膏結(jié)核含量相對(duì)較少，巖溶發(fā)育相對(duì)較弱，儲(chǔ)集層物性較前者差（見(jiàn)表2）。次有利儲(chǔ)集層發(fā)育帶為垂直滲流帶。雖然近縱向溶縫、溶溝常被碳酸鹽巖細(xì)碎屑和下滲的鋁土質(zhì)泥巖充填，影響了儲(chǔ)集層發(fā)育，但此帶中仍發(fā)育一定數(shù)量的硬石膏結(jié)核溶?？?，僅被粉晶白云石半充填—充填，有一定的儲(chǔ)滲空間，馬五11良好儲(chǔ)集層段多分布在此帶中。地表巖溶帶和水平潛流帶強(qiáng)溶蝕亞帶、深部緩流帶的儲(chǔ)集性能差：地表巖溶帶儲(chǔ)集層巖溶強(qiáng)度大，殘積巖溶巖儲(chǔ)滲空間被碳酸鹽巖細(xì)碎屑及風(fēng)化殘余黏土滲流充填后，又有來(lái)自石炭系的沉積物下滲充填；水平潛流帶強(qiáng)溶蝕亞帶巖溶溶洞發(fā)育，巖性以角礫支撐結(jié)構(gòu)的塌積角礫巖、沖積巖占優(yōu)勢(shì)，前者被不含孔隙的含泥白云質(zhì)細(xì)碎屑填隙，而后者因地下徑流流速相對(duì)較緩，礫間被含泥白云巖細(xì)碎屑填隙，同樣以破壞性作用為主；深部緩流帶中以強(qiáng)充填作用占優(yōu)，儲(chǔ)集層基本不發(fā)育。

表2 鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)馬家溝組馬五5—馬五1亞段不同巖溶分帶物性對(duì)比

5 結(jié)論

巖溶巖是鑒別古巖溶最為重要的標(biāo)志，根據(jù)成因、發(fā)育特征可劃分為巖溶建造巖和巖溶改造巖兩大類：巖溶建造巖以殘積巖、塌積巖、填積巖、沖積巖和淀積巖為主，其中殘留的孔隙常被鋁土質(zhì)泥巖、碳酸鹽巖細(xì)碎屑或炭質(zhì)泥巖等全充填，對(duì)儲(chǔ)集層主要起破壞性作用；巖溶改造巖可分為溶蝕巖、變形巖和交代巖，其中巖溶溶蝕巖中硬石膏結(jié)核殘余溶?？着c擴(kuò)溶的網(wǎng)狀裂碎縫發(fā)育，構(gòu)成儲(chǔ)集層主要的滲儲(chǔ)空間。

風(fēng)華殼古巖溶垂向自上而下可劃分為地表巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶4個(gè)巖溶作用帶，其中水平潛流帶又可細(xì)分為強(qiáng)溶蝕亞帶和中等溶蝕亞帶。針對(duì)鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)馬家溝組馬五5—馬五1亞段儲(chǔ)集層，各巖溶帶中巖溶作用強(qiáng)度對(duì)于改善儲(chǔ)集層的儲(chǔ)滲空間而言并非越大越好，適度即可。巖溶作用強(qiáng)度太大，如水平潛流帶強(qiáng)溶蝕亞帶，則形成大面積分布的巖溶溶洞，充填了基本上無(wú)孔隙的含泥質(zhì)的巖溶建造巖，破壞了儲(chǔ)集層；巖溶作用強(qiáng)度太小，如深部緩流帶，則不能形成有效的孔滲空間。最有利儲(chǔ)集層發(fā)育的巖溶作用帶發(fā)育在巖溶強(qiáng)度適度的范圍內(nèi)，如水平潛流帶中等溶蝕亞帶、垂直滲流帶，既形成了有效的儲(chǔ)滲空間，又不至于使儲(chǔ)集層溶蝕崩塌遭到破壞。

鄂爾多斯盆地前石炭系巖溶古地貌自西向東可劃分為巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶盆地。不同的地貌單元，其巖溶作用方式和垂向巖溶分帶特征亦不同，儲(chǔ)集層發(fā)育程度也有所差異。巖溶高地與巖溶盆地等地貌單元，巖溶作用方式以快速管道流溶蝕為主，風(fēng)化殼上部地表巖溶帶、水平潛流帶強(qiáng)溶蝕亞帶發(fā)育，形成大面積的巖溶建造巖，破壞了原有儲(chǔ)集層。而鄂爾多斯盆地中部氣田區(qū)位于巖溶斜坡中潛臺(tái)地貌單元，地形平緩，巖溶作用方式以慢速擴(kuò)散流溶蝕為主，風(fēng)化殼上部水平潛流帶中等溶蝕亞帶和垂直滲流帶發(fā)育，有利儲(chǔ)集層得以保存，合適的巖溶強(qiáng)度形成了多個(gè)硬石膏結(jié)核溶?？讓樱瑯?gòu)成了主要的儲(chǔ)滲空間，是儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵。

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