陳啟林，白云來，馬玉虎，劉曉光

1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020

2.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局107地質(zhì)隊(duì)，重慶 401120

0 前言

鄂爾多斯盆地是中國第二大沉積盆地，也是我國油氣勘探開發(fā)較早的地區(qū)之一[1-7]，現(xiàn)在不僅中生界石油產(chǎn)量名列我國前茅，而且古生界天然氣儲(chǔ)量超過1000×108m3的大氣田就有6個(gè)，也屬全國第一，其中蘇里格氣田儲(chǔ)量級(jí)別最高，是中國最大的氣田[4-5，7]。除上述豐富的油氣資源外，鄂爾多斯盆地還含有大量的煤、煤層氣、油頁巖及鈾礦等十幾種礦產(chǎn)，是一個(gè)名副其實(shí)的聚寶盆[8-10]①胡文瑞.鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)理論與技術(shù).西安：長慶油田公司，2002.?，F(xiàn)已查明，鄂爾多斯盆地天然氣主要賦存于上古生界及下古生界中上奧陶統(tǒng)中[2-7]，那么更深部的寒武系有無成藏的可能？這是目前鄂爾多斯盆地勘探家們非常關(guān)心的問題[7]，也是亟待解決的問題。早在2006年，長慶的勘探家們?cè)谂璧馗共烤高厷馓锶〉脷v史性突破之后，就及時(shí)提出了天然氣勘探要“甩出去，打下去”的戰(zhàn)略思想[7]。但甩要甩到哪里去？打要打多深？具體來說就是盆地深部寒武系有無勘探的地質(zhì)依據(jù)？針對(duì)這一重大理論和具體實(shí)踐問題，依托國家和中油公司重大專項(xiàng)（2008ZX05004-001，2008E-0702，2008E-0706），筆者近年來進(jìn)行了研究。在構(gòu)造控制沉積的思想指導(dǎo)下[11-26]，運(yùn)用層序地層學(xué)理論，以野外露頭觀察、巖心觀察、測(cè)井和地震剖面研究為基礎(chǔ)，以單因素分析-綜合編圖為方法[27]，以盆地寒武紀(jì)構(gòu)造-沉積演化為主線，以儲(chǔ)層-成藏研究為目標(biāo)，首次編制了三級(jí)層序地層格架下的鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)巖相古地理圖，為該區(qū)進(jìn)一步在盆地深部勘探提供了基礎(chǔ)和前提。對(duì)該區(qū)的巖相古地理研究，筆者研究并非首次。劉寶珺先生[28]在研究沉積作用時(shí)曾涉及過中國巖相古地理。王鴻禎先生[29]在“構(gòu)造分區(qū)控制沉積”理論指導(dǎo)下，強(qiáng)調(diào)構(gòu)造對(duì)古沉積古地理的控制作用，編制了全國巖相古地理圖，雖也涉及本區(qū)，但以造山帶為重點(diǎn)，內(nèi)容偏重于古構(gòu)造環(huán)境的恢復(fù)、古大陸邊緣的確定，有關(guān)油氣方面的研究較少。劉鴻允先生[30]曾利用古生物來確定本區(qū)古地理特點(diǎn)，但他的重點(diǎn)在于研究海陸分布而非巖相古地理。馮增昭等[31-36]長期致力于巖相古地理的研究，提出和倡導(dǎo)了單因素分析-綜合作圖法[27]，在上世紀(jì)后期多次研究本區(qū)早古生代的巖相古地理，提出了“陸外為坪，坪外有灘，灘外為海，海外為槽”，認(rèn)為早古生代該區(qū)以坪為主，進(jìn)而提出“坪中有膏、坪中有鹽、坪中有油、坪中有氣”[33]。這些觀點(diǎn)和結(jié)論是十分重要的。但由于條件所限，盆地打到基底的探井并不很多，馮增昭先生得到的深部資料有限，因此他偏重于研究奧陶系，對(duì)更深層的寒武系研究相對(duì)較少。除上述著名學(xué)者外，還有不同部門不同學(xué)者也不同程度地研究過鄂爾多斯盆地早古生代巖相古地理，并取得了許多成果，此不贅述。隨著勘探工作的進(jìn)行以及資料的不斷積累，本區(qū)早古生代巖相古地理研究不斷深化，全區(qū)打到寒武系的探井已由原來的幾口到目前的上百口，利用單因素分析-綜合定量作圖的條件日臻成熟，新的層序地層學(xué)及以巖石地層為核心的多重地層劃分理論和方法的運(yùn)用，使得筆者的研究更深入、更具體、更全面、更準(zhǔn)確、更具有動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 盆地的范圍

鄂爾多斯盆地位于中國北方黃土高原腹地（圖1），早古生代屬陸表海環(huán)境，晚古生代屬濱淺海盆地（南部為古特提斯洋），中、新生代屬大型內(nèi)陸坳陷盆地，因此它本質(zhì)上屬疊合盆地[1-3，5-7，13，15，17-18]。 盆 地的基底為前寒武變質(zhì)結(jié)晶巖系，為剛性陸塊，是中國最為穩(wěn)定的地塊[37-50]。正是由于剛性基底的支撐作用，才使得不同時(shí)代所形成的原型盆地得以保存而免于被破壞。因此，現(xiàn)一般認(rèn)為鄂爾多斯盆地范圍北跨烏蘭格爾凸起及河套盆地與陰山山系為鄰，南越渭北隆起帶和渭北盆地與秦嶺山系相接，東起呂梁山，西至賀蘭山-六盤山，面積約40×104km2[48，50]。楊俊杰[5]提出鄂爾多斯盆地面積約25×104km2，未包括河套、銀川、渭河等分布于鄂爾多斯地塊周邊的新生代斷陷盆地（圖1綠色部分）。

圖1 中國含油氣盆地分布略圖Fig.1 Distribution outline of China petroliferous basin

1.2 盆地的構(gòu)造背景及演化

鄂爾多斯盆地構(gòu)造屬性本質(zhì)上屬于華北板塊的一部分（圖1）[48，50]，它的南部受秦嶺洋控制，西南部受古祁連洋及其派生的賀蘭古海洋控制，北部受古亞洲洋控制[15，17，29-30，32，37-54]。

區(qū)域研究成果表明：從太古宙起，經(jīng)元古宙到早古生代晚期，鄂爾多斯地塊和阿拉善古陸位于華北古陸西部（這里所說的為現(xiàn)今方位，并不代表當(dāng)時(shí)陸塊的方位，只是為了敘述方便，下同）。中、新元古代，阿拉善古陸和鄂爾多斯地塊之間、鄂爾多斯地塊及與華北古陸本部之間，曾出現(xiàn)過3大奧拉谷，它們分別是賀蘭山奧拉谷、晉陜奧拉谷、豫陜奧拉谷[7]。其中，晉陜奧拉谷實(shí)際上是從陜西岐山通向延安，有向山西發(fā)展的趨勢(shì)，這些奧拉谷一直延續(xù)到早古生代早期。早古生代晚期演變?yōu)楹抄h(huán)境。中寒武世以后，阿拉善地區(qū)出現(xiàn)親揚(yáng)子生物分子[55]，表明阿拉善、鄂爾多斯及華北等陸塊與揚(yáng)子、柴達(dá)木等“南方陸塊”已隔古祁連-古秦嶺洋而相望，并逐漸靠近，成為一個(gè)有內(nèi)在聯(lián)系的沉積構(gòu)造分區(qū)。到志留紀(jì)-泥盆紀(jì)，阿拉善古陸及鄂爾多斯古陸西南部與柴達(dá)木-中祁連板塊碰撞造山，連為一體，構(gòu)成西域板塊的一部分[42]。古生代晚期（早、中二疊世），包括鄂爾多斯陸塊在內(nèi)的西域板塊都拼貼到天山-興蒙碰撞帶南側(cè)[52-53]。到三疊紀(jì)，隨著秦嶺造山帶的碰撞形成，鄂爾多斯及華北地區(qū)形成沉積中心偏南的大型陸內(nèi)拗陷型盆地[50，56-57]。晚侏羅世，受東側(cè)燕山運(yùn)動(dòng)的影響，賀蘭山-六盤山地區(qū)發(fā)生逆沖推覆，形成褶皺沖斷帶，鄂爾多斯盆地第一次與六盤山盆地割開；早白堊世，鄂爾多斯盆地西部在發(fā)生夷平作用之后，繼續(xù)受擠壓，形成所謂“陸內(nèi)前陸盆地”（也稱類前陸盆地）[50，58]；古近紀(jì)早期，在近東西向壓力作用下，形成六盤山-賀蘭山等斷塊山，盆地南、北兩側(cè)發(fā)生斷陷，形成河套、渭河盆地；新近紀(jì)早期，主要在近南北方向壓應(yīng)力的作用下，鄂爾多斯東西兩側(cè)發(fā)生斷陷，形成汾河地塹及銀川地塹[50]。中更新世（0.78Ma）以來的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震活動(dòng)對(duì)盆地的總體面貌有一定的影響，四周分布有斷陷與高山，內(nèi)部大約以N38°線為界，南、北兩部分不論深部地幔還是地表地貌景觀，甚至油氣田的分布規(guī)律均有很大的不同[5-6]，所受構(gòu)造最大應(yīng)力方向是NE，它控制著盆地內(nèi)張性斷裂與高滲透帶的分布[50，59-60]。

1.3 鄂爾多斯盆地地層系統(tǒng)

鄂爾多斯盆地除志留系和泥盆系缺失外，其他時(shí)代地 層均 有 分 布[6，50，55，61-65]。 沉 積 蓋 層 平 均 厚 度5000m。中、上元古界以裂谷海相沉積為特征，厚度200～3000m；下古生界以海相碳酸巖為主，厚度為400～900m；上古生界為海陸交互相，以沼澤、三角洲、河流相為主，厚度600～1400m[5]；中-上三疊統(tǒng)延長組為陸相湖泊碎屑巖建造，厚度一般300～1000m，最厚約1500m；中侏羅統(tǒng)延安組屬陸相湖泊-三角洲碎屑巖建造，厚約136～415m；白堊系厚1600～1900m，主要在盆地中西部廣泛分布；而第三系厚約幾十米到上千米不等，僅在局部零星出露。白堊系在成油氣系統(tǒng)中的區(qū)域蓋層作用是十分巨大的，古生界是本區(qū)重要的生氣、產(chǎn)氣層系，中上三疊統(tǒng)延長組為重要的生油、含油巖系，中侏羅統(tǒng)延安組是本區(qū)重要含煤巖系和生烴地層，第四紀(jì)盆地南部主要為黃土覆蓋，而北部主要為沙漠景觀。鄂爾多斯盆地寒武系巖石地層的分布規(guī)律及劃分與對(duì)比見柵狀圖（圖2）及表1。

2 研究方法和結(jié)果

2.1 巖相古地理恢復(fù)的基本思路

從構(gòu)造控制沉積的觀念出發(fā)，以三級(jí)層序地層為格架，點(diǎn)-線-面相結(jié)合，以露頭-鉆井-地震沉積層序綜合分析為手段，以單因素分析-綜合編圖為方法，以盆地寒武紀(jì)構(gòu)造-沉積演化為主線，以儲(chǔ)層研究為目標(biāo)，編制三級(jí)層序地層格架下的鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)巖相古地理圖。

2.2 野外典型剖面研究

不論是地層與層序的劃分對(duì)比還是巖相古地理分析，野外露頭的研究是最基礎(chǔ)最根本性的工作。本次野外研究的露頭點(diǎn)見圖3。筆者在巖石地層研究的基礎(chǔ)上，對(duì)本區(qū)出露較好的地段進(jìn)行了剖面實(shí)測(cè)。東南部西硙口剖面野外實(shí)測(cè)結(jié)果見圖4。

圖2 鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)巖石地層分布Fig.2 Stratigraphy（lithostratic）distribution of Ordos，North China

表1 鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)地層對(duì)比格架Table1 Correlation framework of strata in Cambrian in Ordos，North China

從該剖面不難看出，霍山組以砂巖為特征，饅頭組紫紅色泥巖（頁巖、泥質(zhì)粉砂巖）是其對(duì)比標(biāo)志，張夏組的鮞粒灰?guī)r最為典型，而三山子組白云巖是最可靠的鑒別標(biāo)志。它們分別代表了砂灘相（霍山組）、潮坪相（饅頭組）、臺(tái)地邊緣鮞灘相（張夏組）及局限臺(tái)地瀉湖相（三山子組）。各層序地層界面標(biāo)識(shí)明確（表1）。另外同位素分布也具明顯的旋回性變化特點(diǎn)。值得一提的是，本次首次在野外露頭上測(cè)量了寒武系露頭剖面GR值（圖4）。所有這些都為本區(qū)正確劃分與對(duì)比地層提供了可靠的保證。

2.3 典型井研究

圖3 觀察點(diǎn)分布圖Fig.3 Distrbution map of observation point in Ordos，North China

在本次研究的上百口井里，盆地南部的平1井最富有代表性（圖5）。從圖5不難看出，平1井可劃分為2個(gè)明顯的中級(jí)層序：第一中級(jí)層序（MSQ1）僅包括1個(gè)三級(jí)層序；而第二中級(jí)旋回由6個(gè)三級(jí)層序組成。第一中級(jí)層序的三級(jí)層序低位體系域主要為辛集組灰綠色泥巖夾紫、紅色泥巖及蝌蚪狀灰白色砂質(zhì)條帶，具有水平紋層狀構(gòu)造，上部變?yōu)楹屹|(zhì)的泥巖，表明海水進(jìn)一步加深，測(cè)井GR曲線下部呈細(xì)脖子狀。海侵域主要為朱砂洞下部的白云巖，測(cè)井曲線呈鋸齒狀突起，這是本區(qū)灰質(zhì)增加的典型標(biāo)志，高位體系域主要由朱砂洞組上部白云巖組成，局部含石膏，巖石顏色由灰轉(zhuǎn)紅，環(huán)境氧化程度逐漸增加；測(cè)井曲線GR、AC明顯降低，淺、深側(cè)向電阻率值明顯增大，向上表現(xiàn)為明顯的旋回性特點(diǎn)，表明海水變淺形成瀉湖，晚期又有泥質(zhì)加入。平1井第二中級(jí)層序（MSQ2）的5個(gè)三級(jí)層序，無論從沉積旋回特征還是從測(cè)井曲線變化規(guī)律上，旋回性均十分明顯：∈SQ2主要由饅頭組下段白云巖組成，中部薄層深灰色泥質(zhì)灰?guī)r應(yīng)為該層序最大海泛面，其下部為海侵域，上部為高位體系域，測(cè)井曲線也表現(xiàn)為旋回變化特點(diǎn)?！蔛Q3由饅頭組中段灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖及泥巖組成。在深度3100m處，泥質(zhì)灰?guī)r段的測(cè)井GR曲線呈現(xiàn)明顯的旋回尖刺狀突變，為較為明顯的不斷退積的過程，應(yīng)是最大海泛面，其下部為海侵域，上部為高位體系域。海侵域主要為瀉湖相，高位體系域主要為泥坪相，后者顯示海水逐漸變淺的特點(diǎn)?！蔛Q4由饅頭組上段白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、鮞?；?guī)r及紫色泥巖組成，在深度2985m處的泥質(zhì)灰?guī)r段為最大海泛面，其下部為海侵體系域，上部為高位體系域。海侵體系域主要為瀉湖相及鮞灘相，高位體系域主要為泥坪相?！蔛Q5由張夏組鮞?；?guī)r、灰?guī)r組成，深度2925m處的泥質(zhì)灰?guī)r段應(yīng)為最大海泛面。其下部為海侵體系域，上部為高位體系域。海侵體系域主要發(fā)育鮞粒灰?guī)r，而高位體系域主要發(fā)育灰?guī)r，前者測(cè)井曲線呈起伏很大的鋸齒狀，表明有泥質(zhì)加入，后者測(cè)井曲線呈起伏不大的微鋸齒狀、箱狀，顯示深水盆地沉積特點(diǎn)?！蔛Q6主要由三山子組下部竹葉狀白云巖組成，在深度2690m處的泥質(zhì)云巖段為最大海泛面，其下部為海侵體系域，上部為高位體系域。高位體系域上部出現(xiàn)膏巖層，預(yù)示海水變淺，該層序結(jié)束?！蔛Q7主要由三山子組上部白云巖及硅質(zhì)白云巖組成，在深度2609m處，硅質(zhì)云巖首次出現(xiàn)，測(cè)井曲線也發(fā)生明顯變化，應(yīng)為最大海泛面，其下部為海侵體系域，上部為高位體系域。前者以泥質(zhì)云巖為主，后者以硅質(zhì)云巖為主，頂部為馬家溝組底部黃色泥巖?！蔛Q7在全區(qū)分布局限。

圖4 山西省河津縣西硙口寒武系實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面Fig.4 Cambrian measured geological section in Xiweikou，Hejinxian County，Shanxi Province，China

2.4 地層的劃分與對(duì)比

如上述，經(jīng)本次深入研究的典型剖面共4條，踏勘研究的剖面6條、井28口、地震剖面10條（300 km），基本控制了全盆地。在典型露頭剖面和探井資料研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震剖面上反映的信息，對(duì)本區(qū)寒武紀(jì)地層進(jìn)行了劃分對(duì)比，構(gòu)成了控制全盆地縱橫9條連井剖面（由于篇幅所限略去，9條剖面的位置見圖3），僅將分析對(duì)比結(jié)果列于表2中。

2.5 寒武紀(jì)主要沉積相類型與特征

本區(qū)寒武系可劃分為碳酸鹽巖臺(tái)地-較深水斜坡和盆地、碳酸鹽巖緩坡、碎屑巖型濱岸等3個(gè)沉積環(huán)境，識(shí)別出8個(gè)沉積大相及若干亞相，詳見表2。

2.6 單因素圖

根據(jù)單因素分析-綜合作圖原理，筆者具體分析了不同層序內(nèi)地層、泥巖、鮞粒、白云巖分布特點(diǎn)及厚度，作了寒武紀(jì)典型層段單因素圖（圖略）。這些單因素圖件是恢復(fù)巖相古地理的基礎(chǔ)。而地層厚度圖是其中最重要的單因素圖件，已表示于巖相古地理圖上（見后文）。

表2 鄂爾多斯寒武系沉積相類型劃分簡(jiǎn)表Table2 Simple table of dividing sedimentary facies types in Cambrian in the Ordos

2.7 寒武紀(jì)巖相古地理圖

圖5 平1井寒武系地層綜合柱狀圖Fig.5 General stratigraphic column of Ping 1well in southern Ordos basin

在上述典型剖面和井沉積特征研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)所識(shí)別和確定的沉積相特點(diǎn)，通過單因素分析，結(jié)合地震剖面和區(qū)域上所反映的地層厚度及接觸關(guān)系、構(gòu)造界面特征、地層層序發(fā)育特征等，重建了鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)不同層序的巖相古地理（圖6）。該套圖不僅比較客觀而全面地反映了早古生代寒武紀(jì)鄂爾多斯地區(qū)海水進(jìn)程及海陸變遷，而且生動(dòng)地反映了該地區(qū)構(gòu)造演變歷程。

3 討論

鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)海水進(jìn)程和巖相古地理變化具有明顯的旋回性。以黔東世南皋期與都勻期之交為界，上下各有一個(gè)完整的海侵旋回。早期旋回以高能碎屑海岸相為特點(diǎn)，晚期旋回以碳酸鹽巖緩坡（清水與渾水交替出現(xiàn)）向臺(tái)地演變?yōu)樘攸c(diǎn)。

圖6 寒武紀(jì)鄂爾多斯地區(qū)巖相古地理圖Fig.6 Lithofacies palaeogeography maps in Cambrian period in Ordos

3.1 寒武紀(jì)黔東世南皋期層序1巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

3.1.1 寒武紀(jì)黔東世南皋早期層序1低位體系域和海侵體系域巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

受阿森提運(yùn)動(dòng)的影響，包括鄂爾多斯古陸在內(nèi)的整個(gè)華北古陸在震旦紀(jì)及寒武紀(jì)早期屬于隆升構(gòu)造背景，缺失與南方相對(duì)應(yīng)的震旦紀(jì)及紐芬蘭世相應(yīng)沉積，僅在其邊部有冰水沉積（大陸冰川）。在北秦嶺震旦紀(jì)主要為火山巖。到寒武紀(jì)黔東世南皋期，海水才從古陸南部和西部緩慢侵進(jìn)，形成辛集組及其上部的朱砂洞組。從圖6A可看出：∈SQ1低位體系域和海侵體系域主要分布于盆地的西部和南部。在西部，它是祁連海沿賀蘭奧拉谷向鄂爾多斯古陸海侵的結(jié)果；在南部，它是秦嶺海沿岐山-延安奧拉谷向鄂爾多斯古陸海侵的結(jié)果。在盆地東南山西河津西硙口，該體系域基本缺失，僅見霍山組海侵砂巖直接覆于涑水雜巖之上。這里的霍山組砂巖層位可能與朱砂洞相當(dāng)。在南部中端伸向古陸內(nèi)部，顯示了奧拉谷分布特征。當(dāng)時(shí)的巖相古地理特點(diǎn)為陸-坡-海。這里的陸，指的是鄂爾多斯古陸。它經(jīng)過晉寧-興凱運(yùn)動(dòng)長期隆升，不僅分布范圍廣，而且地形地貌差異大，夷平程度差，有較充足的陸源物質(zhì)注入大海，因此形成環(huán)繞古陸的濱岸沉積，無論是在古陸西南隴縣周家渠、西北蘇峪口，還是在南部岐山一帶，均可見到巨大的（1m左右）礫石分布（圖7）。另外濱岸沉積普遍含磷，這是中國磷礦的特點(diǎn)[28]。一般國外磷礦多形成于淺海環(huán)境，多是洋底上升流成因，與我國的磷礦成因并不相同。我國含磷層位往往在潮間帶。但無論是洋底上升流成因還是濱岸成因，含磷表明當(dāng)時(shí)環(huán)境是一個(gè)相對(duì)溫暖的穩(wěn)定環(huán)境。綜上所述，當(dāng)時(shí)的巖相古地理特點(diǎn)是以陸為主，沿古陸形成較窄的含磷砂礫質(zhì)濱岸，向外側(cè)迅速過渡為深水陸棚相環(huán)境。受先期古奧拉谷的影響，古陸西部和南部的形態(tài)也不是規(guī)則的“L”形，而是西部和南部中段呈三角形凹向古陸內(nèi)部，海岸線呈不規(guī)則狀展布。

圖7 盆地南緣岐山澇川二郎溝含磷礫巖Fig.7 Phosphoric conglomerate in Qishan，South Ordos

3.1.2 寒武紀(jì)黔東世南皋晚期層序1高位體系域巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

寒武紀(jì)黔東世南皋晚期層序1（∈SQ1）高位體系域（HST）地層分布見圖6B，與之相當(dāng)?shù)膸r石地層是朱砂洞組。其分布范圍與低位體系域及海侵域基本相同，也沿古陸邊部呈蜿蜒的帶狀分布。與低位體系域和海侵體系域相比，高位體系域（HST）巖相古地理雖同為濱岸環(huán)境，且分布范圍相差不大，但陸源物質(zhì)明顯減少，主要形成碳酸鹽巖建造，本質(zhì)上屬低能的清水碳酸鹽巖緩坡，這與低位體系域和海侵域主要為渾水砂礫質(zhì)占主導(dǎo)的高能環(huán)境明顯不同。砂質(zhì)海岸向凈水碳酸鹽巖緩坡轉(zhuǎn)變的原因是隨著陸地夷平作用的進(jìn)行，古陸地形明顯準(zhǔn)平原化，陸源物質(zhì)明顯減少，碳酸鹽巖明顯增多的緣故，顯示了一個(gè)完整的沉積旋回，而海平面沒有明顯的升降變化，具體表現(xiàn)為古陸東南部西硙口霍山砂巖為濱岸砂灘沉積。平1井朱砂洞組為瀉湖沉積。岐山北崛山溝朱砂洞組顯示陸棚深水相特點(diǎn)。在隴縣牛心山，朱砂洞組顯示中內(nèi)緩坡潮坪相及潮下鮞灘相特點(diǎn)。在隴縣周家渠，朱砂洞組為內(nèi)緩坡云砂坪相。在西緣北部蘇峪口，朱砂洞組為內(nèi)緩坡云坪相。綜上所述，寒武紀(jì)黔東世南皋晚期層序1（∈SQ1）高位體系域（HST）巖相古地理主要發(fā)育碳酸鹽低能緩坡及深水陸棚相，局限內(nèi)緩坡相對(duì)比較發(fā)育。沉積相沿古陸邊部呈不規(guī)則帶狀分布。在西部和南部中端也伸向古陸內(nèi)部，受奧拉谷控制。

3.2 寒武紀(jì)黔東世都勻期層序2巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

寒武紀(jì)黔東世都勻期層序2（∈SQ2）主要由寒武紀(jì)黔東世都勻期地層組成，與之相當(dāng)?shù)膸r石地層是饅頭組下段（原饅頭組）。層序2雖然也沿古陸邊部呈帶狀分布，但范圍在西部略有擴(kuò)大，海水自西向古陸進(jìn)一步海侵。在南部范圍變化相對(duì)復(fù)雜（圖6C），早先的奧拉谷范圍明顯向東遷移，而海侵作用不是十分明顯。這表明在都勻期古陸西南側(cè)祁連洋初步發(fā)生擴(kuò)張，而南側(cè)的秦嶺洋擴(kuò)張作用并不明顯，這對(duì)祁連洋與秦嶺洋的歷史對(duì)比在細(xì)節(jié)上提供了限制?？偟奶攸c(diǎn)是內(nèi)緩坡相為主，南部局部為盆地相。

3.3 寒武紀(jì)武陵世臺(tái)江早期層序3巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

寒武紀(jì)武陵世臺(tái)江早期形成的巖石地層是饅頭組中段（原毛莊組）。此時(shí)本區(qū)巖相古地理發(fā)生了明顯的變化，海侵范圍明顯擴(kuò)大，海水已侵入鄂爾多斯古陸腹地。原來的鄂爾多斯古陸被海水淹沒，僅剩下伊盟古陸、呂梁古陸及鎮(zhèn)原古陸。在盆地南部，除鎮(zhèn)原古陸與伊盟古陸分開，但仍然露出水面外，其他地區(qū)均被海水侵沒，中部沉積厚度明顯大于兩側(cè)，奧拉谷依然存在，且形態(tài)與∈SQ2相比，向北有分叉現(xiàn)象，既有向東北延伸的趨勢(shì)，又有向西北延伸的趨勢(shì)。在盆地北部，古陸被海水第一次分開，主體部分被稱作伊盟古陸，東側(cè)隆起范圍較小，稱作呂梁古陸。這時(shí)西部古祁連海水通過環(huán)縣海峽與古秦嶺洋初步相通，古亞洲洋通過子洲海峽也與古秦嶺洋初步相通，表明三大洋最早相連通的時(shí)間是臺(tái)江早期，即“鄂爾多斯海（AOS）”形成最早形成時(shí)間為臺(tái)江早期。

3.4 寒武紀(jì)武陵世臺(tái)江中晚期層序4巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

寒武紀(jì)武陵世臺(tái)江中晚期所形成的巖石地層是饅頭組上段（原徐莊組）。與臺(tái)江早期相比，海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大（圖6D），3個(gè)古陸面積進(jìn)一步縮小。在盆地南部，除鎮(zhèn)原古陸依然露出水面外，其他地區(qū)均被海水侵沒，中部沉積厚度大于兩側(cè)，奧拉谷形態(tài)已不明顯而呈現(xiàn)海灣的特點(diǎn)，層序厚度仍然大于兩側(cè)。古祁連洋海水、古秦嶺海水、古亞洲洋海水完全相互溝通。在北部伊盟古陸西側(cè)桌子山一帶海水相對(duì)較深，主要為中外緩坡-盆地相，伊盟古陸東側(cè)主要為砂灘、砂泥坪、泥云坪及泥灰坪，盆地中部以瀉湖相為主，環(huán)繞盆地西緣、南緣及東緣出現(xiàn)鮞粒灘、灰質(zhì)礫灘、泥坪及灰坪、云坪。緩坡鮞灘的大量出現(xiàn)，表明寒武紀(jì)緩坡已明顯向臺(tái)地相過渡。

3.5 寒武紀(jì)武陵世王村期層序5巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

寒武紀(jì)武陵統(tǒng)王村期主要形成層序5（∈SQ5），與之相對(duì)應(yīng)的巖石地層是張夏組。該期巖相古地理與前述發(fā)生了根本性的變化。前已述及，因受祁連洋俯沖作用的影響，不僅只是海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，古陸面積進(jìn)一步縮?。▓D6E），關(guān)鍵是古陸的展布趨勢(shì)有了很大的變化。早先古陸的分布格局總體上是南海北陸，但到王村期，北部的伊盟古陸被海水分開，形成新的伊盟古陸和烏審旗古陸，二者之間為新形成的海峽所分割。早先形成的環(huán)縣海峽和子洲海峽已被廣闊的海域取代。東北部海水進(jìn)一步加深顯示了古亞洲洋海侵作用的加強(qiáng)[52-53]。鎮(zhèn)原古陸與烏審旗古陸之間沉積相對(duì)較薄（圖6E），顯示了水下古隆起的特征。這樣，盆地就由近南北分異的構(gòu)造格局變?yōu)榻鼥|西分異的構(gòu)造格局。如果把呂梁古陸與其向西南延伸的水下隆起連在一起，上述的近東西分異就會(huì)更明顯。古祁連洋海水、古秦嶺海水及古亞洲洋海水繼續(xù)相互溝通。從上述不難看出，伊盟古陸-烏審旗古陸-環(huán)縣、吳旗水下隆起-鎮(zhèn)原古陸基本上是嗣后“鄂爾多斯盆地中央古陸”的雛型?？梢哉f，鄂爾多斯盆地中央古陸最早始于寒武紀(jì)鼓山期，其地球動(dòng)力學(xué)本質(zhì)是西南側(cè)的祁連洋殼向鄂爾多斯古陸俯沖的結(jié)果。古祁連海水和古秦嶺海水此時(shí)與古亞洲洋也完全溝通。

3.6 寒武紀(jì)武陵世古丈期-芙蓉世層序6（∈SQ6）巖相古地理及構(gòu)造特點(diǎn)

在寒武紀(jì)武陵世古丈期到芙蓉世，形成的巖石地層是三山子組，在部分地區(qū)，三山子組可向上延續(xù)到早奧陶世道保灣中期，形成另外一套層序。與層序5相比，雖然也表現(xiàn)為近東西分異，但分布格局有本質(zhì)上的不同，主要表現(xiàn)在廣泛海退背景下，古陸面積顯著擴(kuò)大（圖6F）。原來伊盟古陸、烏審旗古陸及鎮(zhèn)原古陸之間的水下隆起全部上升，中央古陸初具規(guī)模，而東側(cè)的呂梁古陸則沉沒水下而消失。在近南北向中央古陸控制下，古陸東北為局限臺(tái)地瀉湖相，局限臺(tái)地礫灘-瀉湖相基本上是圍繞中央古陸及東北部的瀉湖相呈半環(huán)帶狀分布，為臺(tái)緣相。古陸西部為盆地-斜坡相，南部為盆地相。

4 鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)巖相古地理-構(gòu)造演化與沉積模式

鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)早期為以渾水與清水交替出現(xiàn)的碳酸鹽巖緩坡環(huán)境為主，中、晚期以臺(tái)地相和局限臺(tái)地相為特征?？偟膩碇v，有一個(gè)從高能碎屑濱岸、具環(huán)陸砂灘的局限內(nèi)緩坡-渾水和清水交替出現(xiàn)的緩坡向開闊臺(tái)地演化，然后再變?yōu)榫窒夼_(tái)地的過程（圖8）。

區(qū)域研究表明，鄂爾多斯古陸受阿森提運(yùn)動(dòng)影響普遍發(fā)生隆升，盆地內(nèi)缺乏新元古代青白口紀(jì)、震旦紀(jì)及寒武紀(jì)紐芬蘭世（滇東世）相應(yīng)沉積。嗣后北側(cè)受古亞洲洋的作用[53]，為主動(dòng)大陸邊緣，而南側(cè)的古秦嶺洋處于擴(kuò)張階段，為被動(dòng)大陸邊緣[51]。后者在道保灣期（弗洛期）由被動(dòng)陸緣轉(zhuǎn)化為主動(dòng)大陸邊緣。這一海陸分布狀況及動(dòng)力學(xué)背景與現(xiàn)今的北美大陸十分相似，只不過鄂爾多斯古陸南側(cè)比北美大陸東部被動(dòng)陸緣更加復(fù)雜而已。西部為主動(dòng)大陸邊緣。在這種大陸動(dòng)力學(xué)背景條件下，鄂爾多斯盆地在寒武紀(jì)早期-黔東世南皋期，不論是祁連海還是秦嶺海均發(fā)生向鄂爾多斯古陸的海侵作用。但這種海侵是有限的，僅僅是環(huán)陸分布（北側(cè)和東側(cè)除外）。需說明的是，南側(cè)岐山一帶由于存在奧拉谷，其沉積范圍受其影響而伸向古陸內(nèi)部。南皋早期主要是含磷碎屑巖濱岸沉積，南皋晚期為瀉湖沉積（局限內(nèi)緩坡）和砂灘沉積（海侵前鋒，盆地東南），總的屬碎屑巖濱岸沉積和碳酸鹽巖內(nèi)緩坡。古陸向西、向南延向古祁連洋和古秦嶺洋。從平1井所發(fā)現(xiàn)的辛集組灰綠色泥巖來看，當(dāng)時(shí)的古氣候相對(duì)潮濕。

圖8 鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)沉積構(gòu)造演化Fig.8 Sedimentation-tectonic evolution in Cambrian in Ordos，China

到黔東世都勻期，盆地西、南部繼續(xù)發(fā)生海侵，但范圍基本與南皋期相同，西部略有擴(kuò)大，南部奧拉谷范圍略向東遷移，表明此時(shí)鄂爾多斯古陸主要受西南部古祁連洋的擴(kuò)張作用影響，而南部古秦嶺洋的作用不是很明顯；更具意義的是此時(shí)不僅是以碎屑沉積為主、碳酸鹽沉積為輔，關(guān)鍵是出現(xiàn)紫紅色泥質(zhì)沉積，表明沉積環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，為干旱的氣候條件，這種環(huán)境一直持續(xù)到饅頭組沉積結(jié)束-臺(tái)江末期。

到武陵世臺(tái)江期，不論是古祁連洋還是古秦嶺洋均大規(guī)模向鄂爾多斯古陸侵進(jìn)，另外還有來自北方古亞洲洋從古陸東北方向侵入。不僅古祁連洋和古秦嶺洋通過環(huán)縣海峽相通，而且臺(tái)江早期古亞洲洋也在古陸腹地通過子洲海峽與古祁連洋和古秦嶺洋連成一片，到臺(tái)江晚期海泛規(guī)模幾近最大，昔日的“鄂爾多斯古陸（AOL）”變?yōu)椤昂浼o(jì)鄂爾多斯海（AOS）”，“寒武紀(jì)鄂爾多斯?！币恢毖永m(xù)到鼓山期（王村期），古祁連海水和古秦嶺海水此時(shí)與古亞洲洋完全溝通。臺(tái)江晚期的海陸格局是：北部伊盟古陸向西隔賀蘭海與阿拉善古陸相望，向東隔榆林-子洲海域與呂梁古陸相鄰，環(huán)縣海峽和子洲海峽已被大片海域所取代。而呂梁古陸和鎮(zhèn)原古陸孤自漂浮在“寒武紀(jì)鄂爾多斯海”之中。該時(shí)段沉積的主要特點(diǎn)是在緩坡背景下，渾水碎屑與清水碳酸鹽沉積交替進(jìn)行，主要形成泥坪、砂坪、灰坪及鮞灘相內(nèi)緩坡沉積，并且從早到晚，清水碳酸鹽巖逐漸居于主要地位。但干旱的環(huán)境并未改變，在晚期還有紫紅色泥質(zhì)形成。但賀蘭海一帶的氣候與南部有所不同，局部出現(xiàn)了灰綠色頁巖，表明北部氣候相對(duì)潮濕一些。

到鼓山期（王村期），本區(qū)沉積環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，不僅氣候由干熱轉(zhuǎn)化為相對(duì)潮濕，出現(xiàn)黃綠色粉砂質(zhì)泥巖，而且沉積能量明顯增大，出現(xiàn)厚層碳酸鹽沉積（鮞?；?guī)r），更重要的是沉積背景由緩坡演變?yōu)榕_(tái)地。臺(tái)地邊緣形成了環(huán)帶狀的鮞粒灘，而臺(tái)地內(nèi)部多形成臺(tái)內(nèi)洼陷沉積及云坪、瀉湖相沉積。臺(tái)地向外出現(xiàn)深水沉積，如南部平1井等處。海陸分布與臺(tái)江晚期基本相同，但前者基本是南北向分異（南海北陸），后者轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|-南西向分異（古陸和水下隆起走向呈北北東-南南西向）。鼓山期海泛達(dá)到最大。寒武紀(jì)芙蓉世-奧陶紀(jì)弗洛世，本區(qū)海陸格局發(fā)生了根本性變化。由于受古祁連洋的俯沖作用，本區(qū)中西部普遍隆起，北部伊盟古陸通過中間隆起與南部的鎮(zhèn)原古陸連在一起，形成近南北向的“中西部隆起”（前人習(xí)慣稱之為中央古隆起），盆地從早先的南北分異演變?yōu)闁|西分異。古地理構(gòu)造格局演變?yōu)槟媳毕虻摹耙宦砂肌?。“中西部隆起”西邊?jīng)斜坡延向賀蘭淺海，東面主要為潮坪環(huán)境。

“中西部隆起”本質(zhì)上可以說與后來的“鄂爾多斯中央古隆起”一脈相承。另外三山子組沉積的最大特點(diǎn)是底部發(fā)育風(fēng)暴沉積，形成竹葉狀白云巖，以局限臺(tái)地為特征。南部岐山一帶形成紋層狀白云巖，含硫較高，w（TOC）也較高，顯示海水相對(duì)較深。

5 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地寒武紀(jì)沉積環(huán)境從早到晚經(jīng)歷了碎屑濱岸-渾水與清水交替出現(xiàn)的碳酸鹽巖緩坡-開闊臺(tái)地-局限臺(tái)地的演化過程，以坪灘相為主。

2）地理格局由早期的南海北陸演變?yōu)橐浴岸鯛柖嗨购！蔽鞑砍霈F(xiàn)近南北向的“中央古陸”為特征。早期南部存在奧拉谷，晚期因秦嶺洋向北海侵被淹沒而呈現(xiàn)海灣。早期南北分異，晚期東西分異。

3）古祁連洋的俯沖作用是鄂爾多斯寒武紀(jì)海陸變遷的主要地球動(dòng)力。

在研究過程中，中石油長慶油田公司楊華教授級(jí)高工、付金華教授級(jí)高工、孫六一高工、包洪平高工及任軍峰工程師指導(dǎo)和幫助；在具體工作中，中石油研究院鄂爾多斯分院郭彥如副院長指導(dǎo)和幫助；中石油研究院西北分院楊杰院長、劉省奎書記對(duì)整個(gè)研究工作都十分關(guān)心，并給予多方支持。筆者在此深表謝意！

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