羅清清，劉 波，姜偉民，于進(jìn)鑫，劉詩琦，王遠(yuǎn)翀，魏柳斌，蔡鄭紅

(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院, 北京 100871; 2.北京大學(xué) 石油與天然氣研究中心, 北京 100871;3.中國石油 長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地下古生界碳酸鹽巖地層是尋找大型海相油氣藏的目的層系，目前已在下古生界累計(jì)提交天然氣探明儲(chǔ)量6 547.10×108m3，預(yù)計(jì)可形成萬億立方米級的大氣區(qū)[1]。下古生界天然氣勘探的不斷發(fā)現(xiàn)，表明下古生界擁有優(yōu)質(zhì)的天然氣資源。

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組五段(馬五段)是盆地下古生界主要的含氣層系，近年來在盆地中部的Sh356井、Ta38井和T75井馬五段白云巖儲(chǔ)層段獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流，顯示出馬五段白云巖地層具有較大的天然氣勘探潛力[2]。但是馬五段白云巖經(jīng)歷的成巖作用多樣、儲(chǔ)層成因復(fù)雜，制約了天然氣進(jìn)一步勘探。目前在馬五白云巖儲(chǔ)層成因機(jī)制方面，主要?dú)w因于巖溶作用，并在巖溶地貌控儲(chǔ)模式指導(dǎo)下開展勘探[3-8]。但已有的勘探和研究揭示，無論是儲(chǔ)層整體的宏觀分布還是儲(chǔ)集空間的成因，都不僅僅受不整合相關(guān)的巖溶作用控制[9-11]。本文旨在通過盆地中部馬五段白云巖儲(chǔ)層成巖演化的系統(tǒng)研究,探討成巖作用對儲(chǔ)層孔隙的影響,為下一步天然氣勘探提供參考。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北地臺西部,形成于太古界和下元古界基底之上，現(xiàn)今盆地內(nèi)區(qū)域坳陷復(fù)合、地質(zhì)構(gòu)造平緩，總體上呈東高西低的區(qū)域性斜坡面貌[12]。根據(jù)盆地的地質(zhì)演化史及構(gòu)造特征,將鄂爾多斯盆地劃分為伊盟隆起、伊陜斜坡、渭北隆起、晉西撓褶帶、天環(huán)坳陷和西緣逆沖帶6個(gè)構(gòu)造單元[13-14]，研究區(qū)位于伊陜斜坡中部(圖1)。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造分區(qū)(a)和奧陶系馬家溝組五段綜合柱狀圖(b)(修改自文獻(xiàn)[1]和[22])Fig.1 Tectonic division of the Ordos Basin(a)and composite stratigraphic column of the 5th member of the Ordovician Majiagou Formation(b)(modified after references[1, 22])

奧陶系馬家溝組沉積期，近南北向展布的中央古隆起控制了盆地內(nèi)的相帶展布[15]。盆地中東部，馬家溝組為潮坪、鹽湖沉積以及開闊臺地沉積[16-18]。馬五段沉積時(shí)期，古氣候干旱炎熱,盆地內(nèi)蒸發(fā)量大,海水含鹽度高,盆地東部坳陷中心形成鹽湖，沉積了硬石膏巖、鹽巖及少量白云巖,圍繞鹽湖周邊發(fā)育含石膏的白云巖坪[19-22]。馬五段分為馬五1-馬五10共10個(gè)亞段，其中馬五1—馬五4、馬五6、馬五8和馬五10亞段處于短暫海退期，以發(fā)育膏鹽沉積和白云巖沉積為特征；馬五5、馬五7和馬五9亞段處于短暫海侵期，以發(fā)育灰?guī)r和白云巖沉積為特征[17-18,22](圖1)。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

本文所涉及的鄂爾多斯盆地馬家溝組白云巖樣品采自盆地中部23口鉆井巖心，部分鉆井見圖1。對233塊巖心樣品進(jìn)行了鑄體薄片鏡下鑒定、陰極發(fā)光和掃描電鏡分析。巖心樣品用瑪瑙研缽研磨成200目的粉末，用塑料樣品袋封裝，用于測量微量及稀土元素。陰極發(fā)光分析在中國地質(zhì)大學(xué)資源勘查實(shí)驗(yàn)室完成，掃描電鏡、微量元素和稀土元素分析在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。稀土元素測試數(shù)據(jù)采用北美頁巖(NASC)的稀土元素含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[23]。

3 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組五段白云巖儲(chǔ)層類型主要有：泥晶-微晶白云巖、晶粒白云巖型和顆粒白云巖型3大類，其中晶粒白云巖型儲(chǔ)層按孔隙類型又可分為晶間孔型和溶孔型兩類。

3.1 泥晶-微晶白云巖型

該類儲(chǔ)層主要巖性為泥晶-微晶白云巖，膏?？装l(fā)育，呈圓形或橢圓形，直徑普遍在1～3 mm；孔隙往往呈半充填狀態(tài)，即孔隙下部為泥晶-微晶的白云石，上部為孔隙(圖2a，b)；也可見全充填孔隙，孔隙下部為泥晶-微晶的白云石，上部為塊狀方解石或白云石，呈示頂?shù)讟?gòu)造。

圖2 鄂爾多斯盆地中部奧陶系馬家溝組五段白云巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of the dolomite reservoir in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basina.微晶白云巖，膏?？装l(fā)育，L108井，埋深3 816.20 m，馬五2(2)；b.泥晶白云巖，膏?？装l(fā)育，T75井，埋深3 505.10 m，馬五3(3)；c.細(xì)晶白云巖，晶間孔發(fā)育，Ta38井，埋深3 631.06 m，馬五10；d.粉晶白云巖，溶孔發(fā)育，T99井，埋深3 160.03 m，馬五9；e.粉晶白云巖，殘余粒間孔發(fā)育，Sh367井，埋深3 947.60 m，馬五8；f.粉晶白云巖，殘余粒間孔發(fā)育，T99井，埋深3 159.07 m，馬五9；g.粉晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，L108，埋深3 966.15 m， 馬五6；h.細(xì)晶白云巖，方解石膠結(jié)物發(fā)育，Ta118，埋深3 100.43 m，馬五7；i.粉晶白云巖，Sh367井，埋深3 904.50 m，馬五6

3.2 晶粒白云巖型

馬五段廣泛發(fā)育晶粒白云巖，顏色主要為淺灰色和淺褐灰色，該類白云巖重結(jié)晶程度高，經(jīng)歷的白云巖化作用徹底，按照白云石晶粒的大小可分為細(xì)晶白云巖和粉晶白云巖。晶粒白云巖型儲(chǔ)層的主要孔隙類型為晶間孔和不規(guī)則膏溶孔。晶間孔發(fā)育的白云巖型儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)晶白云巖和粉晶白云巖，晶間孔分布不均，局部富集(圖2c)。不規(guī)則膏溶孔型發(fā)育的晶粒白云巖型儲(chǔ)層巖性主要為粉晶白云巖，溶孔呈團(tuán)塊狀、條狀和不規(guī)則狀，孔隙周緣較為光滑(圖2d)，可見少量的自形白云石沿孔隙壁分布。

3.3 顆粒白云巖型

馬五段顆粒白云巖型儲(chǔ)層具有顆粒結(jié)構(gòu)或殘余顆粒結(jié)構(gòu)，顏色多為灰褐色。具有顆粒結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層巖性主要為砂屑白云巖，砂屑大小介于0.3～2.0 mm，儲(chǔ)集空間主要為殘余粒間孔，可見少量的晶間孔(圖2e，f)。具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)的白云巖主要由粉晶到細(xì)晶的白云石組成，鏡下可見較清楚的顆粒外形或顆粒幻影。馬五段顆粒白云巖儲(chǔ)層主要為殘余顆粒結(jié)構(gòu)和殘余粒間孔發(fā)育的白云巖。

4 白云巖成巖作用特征

4.1 白云巖化作用

鄂爾多斯盆地馬五段白云巖可見明顯的白云巖化作用，巖性主要為泥晶白云巖、微晶白云巖、粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖。其中泥晶-微晶白云巖膏模孔發(fā)育(圖3a),粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖晶粒結(jié)構(gòu)明顯(圖3c，e)，細(xì)晶白云石多為平直晶面自形晶。部分粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖仍可見顆粒結(jié)構(gòu)、殘余顆粒結(jié)構(gòu)或者顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，殘余粒間孔發(fā)育，該類白云巖原巖應(yīng)為顆粒灰?guī)r。晶粒結(jié)構(gòu)明顯的粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖由于經(jīng)歷的白云巖化作用較強(qiáng)，原巖的結(jié)構(gòu)保存較差。從分布不均勻的晶間孔來看，這類白云巖儲(chǔ)層原巖很可能為顆粒灰?guī)r。

從陰極發(fā)光特征來看，泥晶白云巖、微晶白云巖、粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖基質(zhì)均為暗紅色，弱發(fā)光(圖3b，d，f)。碳酸鹽巖的陰極發(fā)光強(qiáng)度與Fe和Mn的含量有關(guān)。Mn是碳酸鹽礦物陰極發(fā)光最重要的活化劑，碳酸鹽礦物陰極發(fā)光的有無,首先取決于礦物晶體中Mn含量；Fe則是最重要的猝滅劑，其含量達(dá)到15 000×10-6時(shí)，不管Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多高，碳酸鹽礦物都不具陰極發(fā)光[24-25]。微量元素分析表明，馬五段基質(zhì)白云巖Fe和Mn含量較低，F(xiàn)e含量范圍為907.97×10-6～2 904.22×10-6，Mn含量范圍為30.59×10-6～104.66×10-6，均低于15 000×10-6(表1)，與前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似[17,26-30]，因此，馬五段基質(zhì)白云巖具有較弱的陰極發(fā)光很可能與由較低的Mn和Fe含量有關(guān)。

較低的Mn和Fe含量一般指示氧化的成巖環(huán)境。此外，馬五段白云巖的Fe，Mn和Sr的含量與同期灰?guī)r的Fe，Mn和Sr含量相近，表明馬五段白云巖形成于準(zhǔn)同生期海水環(huán)境；從稀土元素特征來看，馬五段白云巖的稀土配分模式都與泥晶灰?guī)r相近(圖4)，也表明白云巖化流體與海水相關(guān)[29]。前人研究表明，在低溫、堿性環(huán)境中，Eu3+被還原成相對易溶的Eu2+而被遷移貧化進(jìn)而出現(xiàn)負(fù)異常(δEu<1)[29-32]。由圖4可以看出，馬五段白云巖的稀土配分模式表現(xiàn)為Eu負(fù)異常，說明兩類白云巖都形成于Mg/Ca相對較高的偏堿性環(huán)境。

從穩(wěn)定同位素特征來看，馬五段基質(zhì)白云巖氧同位素值偏重，比同期灰?guī)r高[29,33]；從流體包裹體特征來看，馬五段基質(zhì)白云石中的流體包裹體為單一液相包裹體，均一溫度低于50℃[34]。綜上，馬五段白云巖化作用主要發(fā)生在近地表-淺埋藏成巖環(huán)境，白云巖化作用類型主要為準(zhǔn)同生白云巖化作用。

4.2 膠結(jié)作用

鄂爾多斯盆地馬家溝組五段白云巖中的膠結(jié)作用可以分為兩類，一類是顆粒間的膠結(jié)，另一類是溶孔的充填。顆粒間的膠結(jié)主要發(fā)育在具有顆粒結(jié)構(gòu)或者殘余顆粒結(jié)構(gòu)的白云巖中，顆粒周圍的等厚環(huán)邊膠結(jié)物為較自形的白云石(圖3g)，相比于基質(zhì)白云石更明亮，晶粒大小和基質(zhì)白云石相似，陰極發(fā)光特征和基質(zhì)白云石一樣發(fā)暗紅色(圖3h)，為準(zhǔn)同生期較早的等厚環(huán)邊方解石膠結(jié)物，經(jīng)白云巖化形成；等厚環(huán)邊膠結(jié)物形成之后會(huì)形成第二期和第三期的塊狀方解石膠結(jié)物，后經(jīng)過白云巖化后形成顆粒間粗晶的白云石膠結(jié)物(圖3i，k)，這類白云石膠結(jié)物為自形平直晶面結(jié)構(gòu)，陰極發(fā)光與基質(zhì)白云石一致為暗紅色(圖3j)。顆粒間還有一類粗晶自形白云石膠結(jié)物，在陰極發(fā)光特征為亮紅色(圖3l)，與基質(zhì)白云石的暗紅色呈鮮明對比，指示較高的Mn和Fe含量，為埋藏成巖環(huán)境的產(chǎn)物。此外，單偏光下呈光滑的孔隙壁，在掃描電鏡下可見晶粒直徑小于60 μm的白云石膠結(jié)物，表明在埋藏條件下，孔隙流體更趨向沉淀而非溶蝕圍巖(圖2g)。

殘余粒間孔中的膠結(jié)物還有少量的方解石、石英和螢石。方解石分布于白云石晶粒之間，不具晶粒形態(tài)；石英顆粒較小，較自形，分布于白云石晶粒之間，陰極發(fā)光呈暗色；螢石晶粒較小，在背散射掃描電鏡下為白色它形粒狀，分布于微晶白云石晶粒之間(圖2i)。

圖3 鄂爾多斯盆地中部馬家溝組五段白云巖陰極發(fā)光特征Fig.3 Cathodoluminescence characteristics of the dolomite of the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basin a,b.微晶白云巖，膏?？装l(fā)育，Ta77井，埋深3 679.80 m，馬五6，a為單偏光，b為陰極發(fā)光；c,d.粉晶白云巖，Ta112井，埋深3 385.39 m，馬五6，c為單偏光，d為陰極發(fā)光；e,f.細(xì)晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，殘余粒間孔發(fā)育，Sh367井，埋深3 963.90 m，馬五10；e為單偏光，f為陰極發(fā)光；g,h.顆粒白云巖，Sh367井，埋深3 947.60 m，馬五8，g為單偏光，h為陰極發(fā)光；i,j.粉晶白云巖，孔隙中為粗晶白云石膠結(jié)物，L108井，埋深3 966.15 m，馬五6，i為單偏光，j為陰極發(fā)光；k,l.粉晶白云巖，孔隙中為兩期粗晶白云石膠結(jié)物，L108井，埋深3 966.73 m，馬五6，k為 單偏光，l為陰極發(fā)光

表1 鄂爾多斯盆地中部馬家溝組五段白云巖微量元素和稀土元素含量
Table 1 The content of trace elements and REE of the dolomite in the 5th member of the Majiagou Formationin the central Ordos Basin

樣品編號深度/m巖性微量元素含量/10-6稀土元素含量/10-6FeMnSrLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuΣREEδEuδCeL108-33 886.52泥晶灰?guī)r1 231.7043.70117.001.993.620.381.300.290.050.200.030.150.030.080.010.070.018.210.243.06Ta112-93 311.66泥晶灰?guī)r2 291.0040.90101.001.913.450.361.240.270.050.200.030.160.030.080.010.080.017.900.253.04L92-303 986.96粉晶白云巖964.0630.6092.500.941.980.220.750.170.030.140.020.110.020.060.010.050.014.500.233.43Sh367-553 964.40細(xì)晶白云巖907.9734.0084.000.711.170.110.390.080.010.060.010.050.010.020.000.020.002.640.182.86Ta112-543 385.39粉晶白云巖2 904.2048.7095.901.042.080.230.810.180.030.140.020.110.020.060.010.050.014.790.223.28Ta13-143 638.70粉晶白云巖1 860.1069.1082.800.420.790.090.320.070.010.060.010.060.010.040.010.040.011.920.263.13Ta38-83 631.06細(xì)晶白云巖1 106.7039.70123.001.051.860.200.680.140.020.110.020.100.020.050.010.040.014.310.232.98Ta77-713 625.80泥晶白云巖1 757.60105.0084.601.412.610.280.980.230.040.170.030.140.030.070.010.070.016.080.233.08T99-253 158.54粉晶白云巖1 914.8062.0081.200.761.630.190.680.150.030.110.020.100.020.050.010.060.013.800.243.43T99-143 103.40細(xì)晶白云巖1 176.7034.1071.600.801.730.200.700.160.030.150.020.130.020.070.010.060.014.100.273.49

孔隙的充填作用主要表現(xiàn)為不規(guī)則膏溶孔和膏?？椎某涮睿灰?guī)則膏溶孔和膏?？拙鶠闇?zhǔn)同生期的石膏團(tuán)塊或石膏結(jié)核溶解后形成，充填物主要為方解石、白云石、石英和黃鐵礦。不規(guī)則膏溶孔中的方解石充填物直徑較大，直徑最大能達(dá)到500 μm，呈菱面體形態(tài)(圖2h)，陰極發(fā)光呈橙紅色，較基質(zhì)白云石亮，應(yīng)為埋藏條件下的成巖產(chǎn)物。膏?？字邪自剖涮钗锓植加诳紫渡喜浚瑸閴K狀較明亮的粗晶白云石，正交偏光下可見波狀消光；下部為微晶白云石，可見殘余的孔隙，整體類似示頂?shù)讟?gòu)造(圖3a)；從陰極發(fā)光特征來看，孔隙上部粗晶白云石為微弱的暗光(圖3b)；下部微晶白云石部分發(fā)微弱的暗光，部分發(fā)亮紅色光，亮紅色光分布于微晶白云石晶體周緣，該類白云石沿孔隙壁呈環(huán)帶分布。石英膠結(jié)物分布于不規(guī)則膏溶孔和膏?？字?，直徑0.1～0.3 mm，石英晶體不發(fā)光。黃鐵礦和螢石晶體分布于不規(guī)則膏溶孔和膏?？字械奈⒕О自剖Яｉg，在背散射掃描電鏡下呈白色，不規(guī)則粒狀，局部可見正方形黃鐵礦晶粒。

前人研究表明，膏?？字械拇志О靶伟自剖哂袠O高的Fe含量[26,33,35]，因此陰極發(fā)光呈微弱的暗光。同時(shí)，膏?？字械拇志О靶伟自剖难跬凰刂迪啾扔诨|(zhì)白云巖明顯偏負(fù)[26,33]，表明為埋藏期的成巖產(chǎn)物。前人一般認(rèn)為石英和螢石為熱液成因[36-37]，馬五段溶孔中的鞍形白云石、石英和螢石可能指示熱液作用的存在。

4.3 溶蝕作用

前人普遍認(rèn)為鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組上組合膏?？装l(fā)育的儲(chǔ)層為表生期巖溶成因，現(xiàn)有的研究資料表明，馬家溝組上組合膏?？仔蛢?chǔ)層可能受表生期巖溶影響較小，主要證據(jù)如下：①風(fēng)化殼附近膏模孔發(fā)育的白云巖儲(chǔ)層的上覆地層未見巖溶特征，以L108井為例，距風(fēng)化殼5.67 m處發(fā)育膏?？祝细驳貙訋r石為粉晶白云巖和白云質(zhì)泥巖，原巖結(jié)構(gòu)完整,可見水平層理，未見巖溶特征(圖5)，具有同樣現(xiàn)象的井還有Ta38井、T57井、Ta13井、Ta118井、Sh379井和M74井6口井；②表生期巖溶作用時(shí)間長，規(guī)模較大，巖溶儲(chǔ)層層厚較大；而準(zhǔn)同生期溶蝕作用規(guī)模相對較小，對應(yīng)儲(chǔ)層層厚相對較?。虎鄹嗄？装l(fā)育的白云巖儲(chǔ)層受高頻旋回的控制，儲(chǔ)層發(fā)育段一般對應(yīng)一次旋回的晚期，即淺水位暴露時(shí)期(圖5)。因此，本文主要討論馬家溝組五段白云巖的準(zhǔn)同生溶蝕作用和埋藏溶蝕作用。

圖5 鄂爾多斯盆地中部L108井馬家溝組五段上組合綜合柱狀圖Fig.5 The composite stratigraphic column of the upper 5th member of the Majiagou Formation in Well L108 in the central Ordos Basin

準(zhǔn)同生溶蝕作用主要表現(xiàn)為潮坪環(huán)境的石膏在海平面下降期間，受大氣淡水影響，水體對硫酸鈣不飽和，石膏結(jié)核或者團(tuán)塊被選擇性溶解。鄂爾多斯盆地馬五4(1)白云巖普遍發(fā)育膏?？祝擃惸？壮蕡A狀或橢圓狀，下部可見溶蝕殘留物(圖6a，b)，形成示頂?shù)讟?gòu)造，為準(zhǔn)同生期的產(chǎn)物。馬五9和馬五10亞段可見不規(guī)則膏溶孔發(fā)育的白云巖儲(chǔ)層，該類溶孔呈長條狀、不規(guī)則斑塊狀，與現(xiàn)今馬五6亞段膏質(zhì)白云巖中的硬石膏分布類似。沿壁有白云石膠結(jié)物發(fā)育，這類白云石陰極發(fā)光與基質(zhì)白云石一致，發(fā)暗紅色光，表明沿壁分布的白云石與基質(zhì)白云石為同一期白云巖化作用的產(chǎn)物；同時(shí)由于部分孔隙邊緣白云石為尖棱角狀(圖6c，d)，表明在該期白云巖化作用之后沒有明顯的溶蝕作用發(fā)生，這類溶孔主要為斑狀的石膏在準(zhǔn)同生期溶解形成。

埋藏溶蝕作用主要是指在中-深埋藏環(huán)境下的有機(jī)酸溶蝕作用，主要形成溶蝕擴(kuò)大孔，這類溶孔周圍可見殘余瀝青和溶蝕港灣(圖6e，f)。前人的研究表明，馬家溝組烴源巖的生烴高峰期在侏羅紀(jì)末期-白堊紀(jì)早期[38-41]，烴源巖大量生烴后會(huì)發(fā)生烴類的排出、運(yùn)移和充注，馬五段白云巖埋藏期有機(jī)酸溶蝕很可能發(fā)生在侏羅紀(jì)末期-白堊紀(jì)早期。

4.4 壓實(shí)和壓溶作用

從淺埋藏至深埋藏過程中，碳酸鹽巖壓實(shí)、壓溶作用是機(jī)械壓實(shí)與化學(xué)壓實(shí)相互作用的綜合結(jié)果。機(jī)械壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為顆粒白云巖中顆粒間的點(diǎn)接觸和線接觸，以及生屑顆粒的破碎和變形。壓溶作用主要表現(xiàn)為縫合線，馬五段白云巖中的縫合線呈鋸齒狀，縫合線中富集黑色有機(jī)質(zhì)，縫合線的出現(xiàn)表明沉積物進(jìn)入中-深埋藏階段。

4.5 成巖序列

根據(jù)馬五段白云巖儲(chǔ)層成巖作用特征，總結(jié)出儲(chǔ)層成巖演化序列，將研究區(qū)馬五段白云巖儲(chǔ)層成巖作用分為近地表-淺埋藏成巖環(huán)境階段和中-深埋藏環(huán)境階段。

近地表-淺埋藏成巖環(huán)境的溫度和壓力接近地表?xiàng)l件，成巖流體是大氣水、海水和二者的混合物，也可以是鹽度超過海水的超咸水[42]。沉積物沉積后首先經(jīng)歷的是脫水和壓實(shí)，表現(xiàn)為顆粒接觸關(guān)系的變化和顆粒的破碎。同時(shí)，在準(zhǔn)同生期海水環(huán)境中，顆粒沉積物表面形成等厚環(huán)邊膠結(jié)和塊狀膠結(jié)以及組構(gòu)選擇性溶蝕。馬五段白云巖中可見顆粒周緣第一期等厚環(huán)邊膠結(jié)物和第二期顆粒間塊狀膠結(jié)物，顆粒之間的接觸關(guān)系為點(diǎn)接觸-線接觸。近地表環(huán)境中，薩布哈環(huán)境的碳酸鹽巖沉積物由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用將形成高鹽度的水體環(huán)境，導(dǎo)致石膏的沉淀及石膏結(jié)核的形成。當(dāng)海平面下降時(shí)石膏溶解，形成膏?？缀筒灰?guī)則膏溶孔。碳酸鹽巖沉積物進(jìn)入淺埋藏期時(shí)，蒸發(fā)強(qiáng)烈的薩布哈環(huán)境和潟湖環(huán)境會(huì)形成高鎂鈣比的流體，進(jìn)入下覆淺埋藏地層，發(fā)生白云巖化作用(圖7)。

中-深埋藏環(huán)境階段，成巖流體不受大氣水或海水的直接影響，自由氧基本不存在，上覆壓力在成巖過程中具有重要的影響[42]。馬五段白云巖在該階段壓溶作用表現(xiàn)明顯。膠結(jié)作用表現(xiàn)為塊狀的方解石和白云石膠結(jié)物；此外還可見石英、螢石和黃鐵礦等熱液礦物。馬五段白云巖在中-深埋藏環(huán)境階段經(jīng)歷烴類的充注，時(shí)間在侏羅紀(jì)末期-白堊紀(jì)早期，有機(jī)酸溶蝕形成擴(kuò)大孔。中-深埋藏環(huán)境馬五段白云巖局部還發(fā)育裂縫(圖7)。

圖6 鄂爾多斯盆地中部馬家溝組五段白云巖溶蝕作用特征Fig.6 Characteristics of dolomite dissolution in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basina.粉晶白云巖，膏?？装l(fā)育，L92井，埋深3 993.45 m，馬五7；b.粉晶白云巖，膏?？装l(fā)育，Ta77井，埋深3 679.80 m，馬五6；c.粉晶白云巖，溶孔發(fā)育，L108井，埋深3 966.73 m，馬五6；d.粉晶白云巖，溶孔發(fā)育，T99井，埋深3 160.03 m，馬五9；e.細(xì)晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，溶孔發(fā)育， Sh367井，埋深3 904.50 m，馬五6；f.粉晶白云巖，溶孔發(fā)育，L108井，埋深3 966.15 m，馬五6

圖7 鄂爾多斯盆地馬家溝組五段白云巖成巖演化序列(修改自文獻(xiàn)[9])Fig.7 The diagenetic sequence of the dolomite in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basin (modified after reference[9])

5 孔隙演化

5.1 泥晶-微晶白云巖型儲(chǔ)層孔隙演化

含石膏結(jié)核的泥晶-微晶白云巖為潮間-潮上帶薩布哈環(huán)境中的沉積物，石膏結(jié)核中含泥晶-微晶的方解石雜質(zhì)(圖8a)，在準(zhǔn)同生期近地表成巖環(huán)境下，海平面在短時(shí)間內(nèi)下降導(dǎo)致沉積物暴露，受大氣淡水影響，水體環(huán)境對石膏不飽和，石膏溶解，形成膏?？?圖8b)；孔隙下部殘留石膏溶解后的泥晶-微晶方解石，形成示頂?shù)捉Y(jié)構(gòu)(圖8d)。經(jīng)白云巖化作用后，巖石整體轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗑?微晶白云巖，孔隙中殘留的泥晶-微晶方解石轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗑?微晶白云石(圖8c)。中-深埋藏階段，形成塊狀白云石、石英和黃鐵礦等膠結(jié)物(圖8d，e)，可能與熱液流體相關(guān)，侏羅紀(jì)末期—白堊紀(jì)早期發(fā)生烴類充注(圖8f)，有機(jī)酸溶蝕形成溶蝕擴(kuò)大孔。

5.2 晶粒白云巖型儲(chǔ)層孔隙演化

5.2.1 晶間孔發(fā)育型

晶間孔發(fā)育的白云巖中，白云石晶粒較粗，為粉晶-細(xì)晶級別，原巖可能為滲透性較好的顆?；?guī)r(圖9a)，在淺埋藏期經(jīng)滲透回流白云巖化形成。粒間孔發(fā)育的顆粒灰?guī)r滲透性好，能提供較大的高鎂流體通量。白云巖化早期-中期，巖石具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)(圖9b，c)；白云巖化作用晚期，原巖顆粒結(jié)構(gòu)難以保存，巖石具有顆?；糜盎蚓Я＝Y(jié)構(gòu)(圖9d，e)，殘余粒間孔以晶間孔的形式存在。中-深埋藏期發(fā)生壓實(shí)、壓溶作用和石英、黃鐵礦膠結(jié)，石英、黃鐵礦膠結(jié)物晶粒較小，充填于白云石晶粒間，石英、黃鐵礦膠結(jié)可能與熱液活動(dòng)相關(guān)(圖9f)。

圖8 鄂爾多斯盆地馬家溝組五段泥晶白云巖型儲(chǔ)層孔隙演化示意圖Fig.8 The schematic diagram showing the pore evolution of micritic dolomite reservoir in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basina.沉積期形成含石膏結(jié)核灰?guī)r，石膏結(jié)核含微晶方解石雜質(zhì)；b.近地表成巖階段，海平面短暫下降，沉積物暴露，受大氣淡水影響，石膏溶解，殘留微晶方解石，形成膏?？?；c.巖石經(jīng)歷白云巖化作用；d.中-深埋藏期鞍形白云石充填；e.中-深埋藏期石英和黃鐵礦充填；f.中-深埋藏期 烴類充注，殘余瀝青侵染孔隙中的白云石晶粒

5.2.2 溶孔發(fā)育型

潮間-潮上帶薩布哈環(huán)境中形成的含石膏團(tuán)塊的碳酸鹽巖沉積物(圖11a)在近地表成巖階段，海平面短暫下降導(dǎo)致沉積物暴露，石膏溶解形成不規(guī)則膏溶孔(圖11b)，后期經(jīng)歷白云巖化作用，形成晶粒白云巖(圖11c)。中-深埋藏階段，局部孔隙發(fā)生方解石或白云石的膠結(jié)作用，現(xiàn)今白云石/方解石膠結(jié)物也可能是去膏化的產(chǎn)物。

圖10 鄂爾多斯盆地馬家溝組五段溶孔發(fā)育型白云巖儲(chǔ)層孔隙演化示意圖Fig.10 The schematic diagram showing the pore evolution of dolomite reservoir with dissolved pores in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basina.沉積期形成石膏團(tuán)塊；b.近地表成巖階段，海平面短暫下降，沉積物暴露，受大氣淡水影響，石膏團(tuán)塊溶解，形成溶孔；c.準(zhǔn)同生期白云巖化

圖11 鄂爾多斯盆地馬家溝組五段顆粒白云巖型儲(chǔ)層孔隙演化示意圖Fig.11 The schematic diagram showing the pore evolution of grained dolomite reservoir in the 5th member of the Majiagou Formation in the central Ordos Basina.沉積期形成原始粒間孔；b.近地表成巖階段海水環(huán)境方解石膠結(jié)；c.淺埋藏期白云巖化；d.深埋藏期有機(jī)酸溶蝕；e.深埋藏期鞍形 白云石、石英和螢石膠結(jié)；f.中-深埋藏期壓實(shí)壓溶

5.3 顆粒白云巖型儲(chǔ)層孔隙演化

顆粒白云巖型儲(chǔ)層原巖為顆?；?guī)r，顆粒灰?guī)r在近地表成巖環(huán)境經(jīng)歷壓實(shí)作用(圖11a)，沉積物脫水和海水潛流環(huán)境方解石膠結(jié)(圖11b)，孔隙度由30%～40%減少至10%～15%；顆?；?guī)r在淺埋藏期經(jīng)滲透回流白云巖化后轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒白云巖，原來較細(xì)的泥晶方解石變?yōu)橄鄬^粗的白云石，一方面改善了白云巖的孔隙結(jié)構(gòu)，另一方面增強(qiáng)了巖石的抗壓性，為早期的殘余粒間孔的保存提供了有利條件(圖11c)。顆粒白云巖在中-深埋藏期發(fā)生壓實(shí)、壓溶以及鞍形白云石膠結(jié)(圖11d，e)，鞍形白云石膠結(jié)物可能與熱液活動(dòng)相關(guān)，侏羅紀(jì)末期—白堊紀(jì)早期發(fā)生烴類充注，有機(jī)酸溶蝕形成溶蝕擴(kuò)大孔(圖11f)，最終儲(chǔ)層以殘余粒間孔和少量的晶間孔保存至今。

6 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組五段白云巖按巖石類型將儲(chǔ)層分為3類：泥晶-微晶白云巖型、晶粒白云巖型和顆粒白云巖型。其中晶粒白云巖型又可按孔隙類型分為晶間孔型和溶孔型2類，泥晶-微晶白云巖型儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以膏模孔為主，顆粒白云巖型儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以殘余粒間孔為主。

2)準(zhǔn)同生期近地表環(huán)境中的溶蝕作用是馬五段儲(chǔ)層孔隙形成的重要基礎(chǔ)。馬五段白云巖主要的成孔階段為準(zhǔn)同生期近地表成巖階段，含膏泥微晶白云巖及顆粒白云巖是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，準(zhǔn)同生期膏溶作用是儲(chǔ)層孔隙形成的關(guān)鍵，早期白云巖化有利于顆粒白云巖原始粒間孔的保存；早期孔隙構(gòu)成了馬五段儲(chǔ)層主要的儲(chǔ)集空間，早期成巖作用對孔隙發(fā)育有明顯的控制作用，晚期深埋藏環(huán)境是早期孔隙保存并局部調(diào)整的場所。