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鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏產(chǎn)狀類型與成因*

2022-04-06 08:28譚秀成張道鋒鐘壽康董國棟盧子興楊夢穎聶萬才
古地理學報 2022年2期
關(guān)鍵詞:云巖雞雛塊狀

鄧 偉 譚秀成 張道鋒 鐘壽康 董國棟 肖 笛 盧子興 楊夢穎 熊 鷹 聶萬才

1 西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室,四川成都610500

2 中國石油集團碳酸鹽巖儲層重點實驗室西南石油大學研究分室,四川成都610500

3 中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院,陜西西安710021

4 中國石油長慶油田分公司宜黃天然氣項目部,陜西延安716000

1 概述

膏鹽巖與碳酸鹽巖共生是一種非常普遍的沉積現(xiàn)象,同時也是一個重要的指相標志。20世紀60年代國外學者在波斯灣現(xiàn)代大陸邊緣發(fā)現(xiàn)大量硬石膏,由此掀起了繼上個世紀“沙洲說”和“沙漠說”爭論以來(張彭熹,1992)又一次蒸發(fā)巖成因的研究高潮,并將這一發(fā)現(xiàn)總結(jié)為薩布哈蒸發(fā)巖沉積和成巖模式。值得注意的是此模式中發(fā)育了一種結(jié)核狀(nodular)硬石膏,被解釋為薩布哈環(huán)境的柔軟基底遭受暴露蒸發(fā)、飽含CaSO4的流體在基底上沉積或交代基底而形成(Butler,1969;West et al.,1979),得益于波斯灣良好的潮坪序列發(fā)育特征和結(jié)核狀硬石膏特別的結(jié)構(gòu)(Warren and Kendall,1985),此形態(tài)的硬石膏常被作為潮上薩布哈的典型標 志(Peryt,1994;Becker and Bechst?dt,2006;Strohmenger et al.,2010;Aleali et al.,2013;Ye?ilova and G?kmen,2020),同時根據(jù)其含量差異可分出以下3種類型:一是少量、斷續(xù)分布的結(jié)核狀硬石膏,二是雞籠狀(chicken-wire)硬石膏,三是紋層狀(laminar)硬石膏(Shearman and Fuller,1969),分別與本研究的結(jié)核狀或團塊狀、雞雛狀或角礫狀、紋層狀硬石膏具一定相似性。但早在20世紀70年代,許靖華等(Hsu,1972)在地中海鉆探中發(fā)現(xiàn)了中新世Messinian期巨厚、廣泛分布、類型多樣的蒸發(fā)巖,就對這種模式提出了質(zhì)疑,陸續(xù)也有學者指出nodular硬石膏只是一種成巖標志(Dean et al.,1975;West et al.,1979),并不唯一地指向潮上薩布哈環(huán)境,在古老地層中存在時應(yīng)綜合實際情況,進行謹慎判斷(Quijada et al.,2020)。對于厚度大、連續(xù)性好、延伸遠的層狀硬石膏,多被解釋為深水盆地成因(Schmalz,1969;Dean et al.,1975),或在潮坪環(huán)境中水深大于5m以上的局部低洼地區(qū),由于鹽躍層的存在而形成(Warren,2006;Sorento et al.,2020),同時也存在一種泥晶云巖與硬石膏韻律互層,其極好的韻律,是氣候季節(jié)性或年度性周期變化的結(jié)果(Anderson et al.,1972;Vogel et al.,2010)。

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組是該區(qū)域的重要含膏鹽巖層系,前人對此開展了大量的研究,并給出了相應(yīng)的成因解釋。薛平(1985,1986)基于野外露頭資料,將華北中奧陶統(tǒng)的硬石膏細分為9類,并表示全區(qū)為一個陸表海淺水環(huán)境,不存在潮坪向陸過渡的古地理格局,膏鹽巖的鹽度補給來自于一種“向心補償流”的水體濃縮機制,提出了“陸表海臺地型蒸發(fā)巖成因模式”。由于當時對于盆地沉積古地理格局的認識程度有限,序列分析精度也相對不高,使得在部分硬石膏巖沉積環(huán)境劃分和成因解釋方面仍存在一些有待深入研究的問題。張吉森等(1991)針對米脂凹陷內(nèi)3口井鉆遇的巨厚蒸發(fā)巖,結(jié)合一系列的野外露頭資料,認為蒸發(fā)巖的沉淀是在隆坳相間的半封閉深水模式下形成的。包洪平等(2004)用障壁鹽坳體系、不斷“干化蒸發(fā)”來解釋蒸發(fā)巖的成因,認為海平面上升時,海水的“回灌重溶”導致了鉀鎂鹽層的缺失,殘留的不溶物質(zhì),防止了石鹽的進一步溶解。該模式給盆地東部巨厚的蒸發(fā)巖沉積提供了良好的解釋,并得到了后期石鹽流體包裹體的分析測試數(shù)據(jù)驗證(趙艷軍等,2016)。還有許多有關(guān)蒸發(fā)鹽巖的研究,更多地集中于膏(鹽)??仔纬蓹C制和儲集性能方面(姚涇利等,2010;劉新社等,2017;余浩杰等,2021),并不側(cè)重于膏鹽巖的成因和對環(huán)境的指示意義。

近年來,隨鄂爾多斯盆地馬家溝組中下組合勘探取得重大突破,碳酸鹽巖與蒸發(fā)巖共生地層取心資料日趨豐富,這為認識古老地層中膏鹽巖與碳酸鹽巖共生地層的古環(huán)境研究提供了絕佳的材料。有鑒于此,本研究基于系統(tǒng)的宏微觀巖石學與高頻旋回沉積序列解釋工作,研究高頻向上變淺序列內(nèi)硬石膏巖的產(chǎn)狀類型與共生組合類型,并討論不同產(chǎn)狀類型的硬石膏巖成因,進而建立起共生組合模式,其結(jié)果對重新認識馬家溝組中下組合沉積古環(huán)境具有重要的參考意義。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地隸屬于華北板塊,是一個穩(wěn)定沉降,凹陷遷移、扭動明顯的多旋回疊合盆地,盆地面積約2.5×105km2。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中東部地區(qū),即中央古隆起以東的區(qū)域,整體位于陜北斜坡之上,北部為伊盟古陸、東部和南部與呂梁、聞喜2個水下古隆起相連(圖1),繼續(xù)向西則為天環(huán)坳陷和西緣沖斷構(gòu)造帶(馮增昭和鮑志東,1999;張永生等,2015)。

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組以發(fā)育海相碳酸鹽巖臺地為特征,由下至上可依次劃分為以下6個巖性段:馬一段、馬二段、馬三段、馬四段、馬五段、馬六段。其中,馬五段沉積期氣候干旱炎熱,受基底抬升的影響整體為一個海退的過程,根據(jù)次一級的海平面震蕩和巖性組合又可將馬五段分為10個亞段(圖1),其中馬五6亞段海退規(guī)模較大(席勝利等,2017),在整體海退的沉積背景下,亞段內(nèi)部可疊置數(shù)十個快速海侵、緩慢海退的高頻米級向上變淺旋回(圖2)。中央古隆起的分隔使得馬五6亞段的沉積呈現(xiàn)由西向東蒸發(fā)巖含量逐漸增高的趨勢,西緣沉積正常的淺水碳酸鹽巖,中部發(fā)育研究區(qū)最為常見的硬石膏巖與碳酸鹽巖的韻律共生地層,向東米脂凹陷內(nèi)則以鹽巖沉積為主。

圖1 鄂爾多斯盆地及鄰區(qū)奧陶系馬家溝組馬五段古地理圖(a)與研究區(qū)馬家溝組地層簡圖(b)(修改自張永生等,2015)Fig.1 Palaeogeography map of the Member 5 of Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin and its adjacent areas(a)and stratigraphic column of the Majiagou Formation in study area(b)(modified from Zhang et al.,2015)

圖2 鄂爾多斯盆地T112井奧陶系馬家溝組馬五6亞段綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive column of the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in Well T112,Ordos Basin

3 硬石膏產(chǎn)狀類型與特征

本研究在鄂爾多斯盆地中東部地區(qū)鉆遇馬五6亞段的上百口井中,觀察了53口取心井,并磨制了拋光薄片959件,使用徠卡DM4P光學顯微鏡進行觀察,充分考慮不同位置的硬石膏差異,在上部、中部、下部共選取了11口巖心資料較全、硬石膏發(fā)育情況較好的井進行系統(tǒng)觀測、描述和鏡下分析,主要依據(jù)硬石膏在地層中的產(chǎn)出狀態(tài),將研究區(qū)馬五6亞段內(nèi)產(chǎn)出的硬石膏劃分為星散狀(A1型)、紋層狀(A2型)、致密塊狀(A3型)、結(jié)核狀或團塊狀(A4-1和A4-2型)、雞雛狀或角礫狀(A5型)等6種不同產(chǎn)狀類型,它們主要賦存于泥粉晶白云巖類、顆粒白云巖類、微生物白云巖類、蒸發(fā)巖類等四大巖類內(nèi)(黃道軍等,2021)。下面分別描述不同產(chǎn)狀硬石膏的形態(tài)特征、主要賦存巖性、以及在高頻序列中的發(fā)育位置等。

3.1 星散狀硬石膏(A1型)

這種類型的硬石膏,當晶體較大時,在巖心上多呈星點狀分散分布,少見晶形極好的板條狀硬石膏呈層狀分布(圖3-a,3-b)。微觀下,針狀、板條狀的硬石膏被分散包裹于泥粉晶云巖內(nèi),被溶蝕后可形成膏???,為研究區(qū)內(nèi)一種重要的儲集空間類型(姚涇利等,2010;余浩杰等,2021),板條狀相對針狀自形更好,晶形更加粗大,常被后期改造為以假晶形式發(fā)育的“硬石膏”。除上述明顯可見晶體形態(tài)的硬石膏外,云巖中仍存在許多彩色小亮點,為十分細小的硬石膏晶體(圖3-c)。此類硬石膏主要與泥粉晶云巖共生,出現(xiàn)于高頻序列下部,發(fā)育頻率低,向上可過渡為紋層狀硬石膏。

圖3 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏的產(chǎn)狀類型與宏微觀特征Fig.3 Occurrence types and macro-and microscopic characteristics of anhydrite within the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in central and eastern Ordos Basin

3.2 紋層狀硬石膏(A2型)

這類硬石膏在巖心上以發(fā)育黑白相間的、膏巖與云巖呈韻律性頻繁交互的紋層為特征,紋層多為毫米級,亮色層與暗色層變化頻繁。暗色層為泥粉晶云巖,以灰—灰褐色為主,當泥質(zhì)含量較高時,暗色層會更偏黑。亮色層為膏巖,呈淺灰色—乳白色(圖3-d),經(jīng)機械壓實,易發(fā)生揉搓變形或錯裂斷位。硬石膏晶體在顯微鏡下較為細小,呈條狀、針柱狀,根據(jù)硬石膏晶體的含量和聚集狀態(tài)可識別出以下3種硬石膏紋層:(1)硬石膏晶體含量較低,呈星點狀分散分布,但略顯紋層(圖3-e);(2)硬石膏在垂向上具有明顯的漸變趨勢,下部硬石膏晶體呈分散狀,向上晶徑變大,硬石膏含量明顯增加,逐漸聚集為連續(xù)分布的紋層(圖3-e);(3)硬石膏含量較為穩(wěn)定,晶體密集聚集,形成硬石膏紋層,白云石含量較低(圖3-f)。紋層狀硬石膏在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育頻率高,主要賦存于紋層狀膏云巖和云膏巖中,常發(fā)育于高頻序列中部,下部為含膏泥粉晶云巖和泥粉晶云巖,上部可疊置顆粒巖類、微生物巖類、膏溶角礫巖等。

3.3 致密塊狀硬石膏(A3型)

該類型的硬石膏是塊狀或?qū)訝罡鄮r的主力組分,巖心表面一般為褐色或灰白色,新鮮斷面呈乳白色,成分單一,致密,均一塊狀,未見水平層理、交錯層理等沉積構(gòu)造(圖3-g)。顯微鏡下硬石膏一般呈針柱狀、纖維狀、板條狀等形態(tài),相互聚集交織在一起,無明顯的定向性。由于后期常遭受溶蝕改造,難以保存原始面貌,致密塊狀硬石膏出現(xiàn)頻率低、厚度小,通常分布于向上變淺序列的中上部。

3.4 結(jié)核狀或團塊狀硬石膏(A4型)

這類硬石膏以其集合體具有結(jié)核狀或者團塊狀的形態(tài)為特征,多數(shù)呈獨立個體分布于巖層中,可大可小,可多可少,傳統(tǒng)上被稱為膏質(zhì)結(jié)核或者膏質(zhì)團塊。考慮到已有的習慣稱謂,暫且將它們歸為一類(A4型硬石膏),實際上它們的形態(tài)多種多樣,成因也比較復(fù)雜。并非都是成巖期交代形成的結(jié)核,因此將它們簡單地細分為A4-1型和A4-2型2種類型。

第1種A4-1型硬石膏,其集合體以結(jié)核狀形態(tài)為主,更接近于圓形或橢圓形,更像經(jīng)典的成巖結(jié)核,這種膏質(zhì)結(jié)核在區(qū)內(nèi)出現(xiàn)頻率低,在橫剖面上呈隨機、密集出現(xiàn)的特征,大小結(jié)核的分布具一定的規(guī)律性,每一個大的結(jié)核周緣往往伴生了許多小結(jié)核(圖4-c),在縱剖面上可見其主要沿著平坦的泥晶云巖紋層或藻紋層發(fā)育,隨著含量的增加具有逐漸連結(jié)成層的趨勢(圖4-f),在硬石膏間伴生有石鹽等氯化物(圖4-g)(由于取心工藝和后期保存問題造成石鹽等氯化物溶解產(chǎn)生了大量在巖心上明顯可見的假孔),未見明顯的溶蝕現(xiàn)象和干裂、鳥眼孔等暴露特征。

第2種A4-2型硬石膏常呈現(xiàn)相對孤立的乳白色結(jié)核狀或團塊狀,團塊破壞了原始的沉積結(jié)構(gòu),大小差異較大,邊緣凹凸不平,與周緣的巖性呈突變接觸,仿佛浮于巖心表面(圖4-a,4-h),可出現(xiàn)于顆粒白云巖、微生物白云巖和泥晶白云巖中,其中凝塊云巖是微生物巖中孔洞最為發(fā)育的巖性,常見花斑狀溶蝕,巖溶水以漫流的方式沿著先存的孔滲優(yōu)勢通道,可形成大量不規(guī)則的網(wǎng)狀溶蝕空間(圖4-b),而此種膏質(zhì)團塊在凝塊云巖中的出現(xiàn)頻率也最高。雖然泥晶云巖的孔隙發(fā)育程度低,但也偶爾可見溶蝕流體沿著優(yōu)勢巖溶通道將基巖切割成角礫狀,角礫間的孔隙被膏質(zhì)和瀝青充填(圖4-h,4-i),發(fā)育少許殘余溶孔(圖4-d,4-e)。硬石膏結(jié)核或團塊的大小具有一定的差異性,充填于溶孔和小型溶洞中的硬石膏團塊呈毫米級大小(圖4-a,4-b);產(chǎn)于溶溝或經(jīng)溶溝連通的溶洞中的硬石膏團塊,亦可達厘米—分米級大?。▓D4-d)。此種結(jié)核狀或團塊狀硬石膏在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育頻率中等,處于高頻序列中上部或頂部,下部為泥粉晶云巖或紋層狀云質(zhì)膏巖,上部有時疊置膏溶角礫巖,推測為孔洞充填成因。

圖4 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段團塊狀或結(jié)核狀硬石膏的產(chǎn)狀特征Fig.4 Occurrence characteristics of lumpy or nodular anhydrite within the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in central and eastern Ordos Basin

3.5 雞雛狀或角礫狀硬石膏(A5型)

雞雛狀或角礫狀硬石膏與泥質(zhì)泥晶白云巖和少量方解石等其他物質(zhì)構(gòu)成了膏溶角礫巖,此巖性在巖心上可見硬石膏集合體呈角礫狀,淺灰—乳白色,含量大于70%,角礫大小不一,礫徑范圍大,一般為5~6 cm。角礫間成分主要為云質(zhì),呈灰色、灰黑色充填于角礫間的溶縫、溶溝中(圖3-i)。受溶蝕強度的影響,角礫狀或雞雛狀硬石膏呈現(xiàn)2種不同的形態(tài),一種為巖心上硬石膏整體性較好,保留塊狀硬石膏均一連續(xù)特征,局部被高角度的溶溝所貫穿,溶溝內(nèi)充填泥質(zhì)云巖(圖5-a,5-b,5-e),鏡下溶蝕呈現(xiàn)明顯的分帶性:一是可見原始硬石膏特征保存較好的基巖帶,基巖整體性相對較好,邊緣受淡水影響逐漸被離解,呈港灣狀、鋸齒狀,若繼續(xù)溶蝕基巖會被切割成膏質(zhì)角礫;二是沿著溶縫流動的高鹽流體在基巖間的溶蝕孔隙(洞)中再次沉淀析出的再沉積帶,高鹽流體是由就近的塊狀膏巖(上部或側(cè)翼)溶蝕所產(chǎn)生的(圖5-b)。第2種類型,溶縫、溶溝呈網(wǎng)格狀分布,硬石膏已整體被切割成角礫狀,角礫邊緣可大致拼接(圖3-i,5-d),角礫間見泥質(zhì)、泥粉晶白云石、粉晶—細晶方解石充填物和溶蝕殘余(圖5-c,5-d)。同時由于石膏塑性強,埋藏期壓實作用使得硬石膏與充填物質(zhì)緊密接觸且具有橫向延伸的優(yōu)勢。雞雛狀或角礫狀出現(xiàn)頻率中等—高,主要發(fā)育于序列上部,頂部常見暴露面(圖5-f),下部可為紋層狀膏質(zhì)云巖、微生物疊層云巖、顆粒云巖或砂屑云巖。

圖5 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段雞雛狀或角礫狀硬石膏的產(chǎn)狀特征Fig.5 Occurrence characteristics of squiggly or brecciated anhydrite within the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in central and eastern Ordos Basin

4 向上變淺序列與硬石膏產(chǎn)狀類型的耦合關(guān)系

根據(jù)馬家溝組馬五6亞段豐富的巖心和薄片資料分析,發(fā)現(xiàn)該層位硬石膏巖與碳酸鹽巖的垂向共生組合發(fā)育良好,總體上呈現(xiàn)出快速海侵到緩慢海退的、向上變淺、變咸的米級高頻旋回沉積特征。下面優(yōu)選T112井、T105井、T112井和J5井,通過潮坪、潟湖、顆粒灘、微生物丘等向上變淺序列的沉積微相、海平面相對升降變化以及巖性序列的案例剖析,闡明不同產(chǎn)狀類型的硬石膏在米級高頻沉積序列中的分布樣式及其相互關(guān)系。

4.1 序列Ⅰ:潮溝→泥云坪→膏云坪→藻云坪序列

這種潮坪向上變淺序列可以J5井3538.80~3540.40m井段巖心為代表,厚1.60m(圖6)。底部沖刷面之上為含礫屑的砂屑云巖,代表相對高能的潮溝沉積,厚約20 cm,未見膏質(zhì)結(jié)核(圖6-E)。向上過渡為潮間帶泥云坪微相的泥質(zhì)泥晶云巖,厚約20 cm,泥質(zhì)與云質(zhì)混雜沉積,發(fā)育水平層理,頂部可見少量灰白色膏質(zhì)結(jié)核,大致呈次圓形—橢圓形,個體小,直徑幾毫米,順層發(fā)育(圖6-D)。中部膏云坪微相,以沉積紋層狀含膏和膏質(zhì)泥晶云巖為特征,厚80 cm,隱約可見斷續(xù)分布的藻紋層,發(fā)育許多順層分布的小型膏質(zhì)結(jié)核和石鹽等氯化物(已因工藝問題被水洗掉了),形態(tài)多種多樣,有的逐漸連結(jié)成層(圖6-B,6-C)。上部為藻云坪微相,主要沉積疊層石云巖,厚40 cm,灰白色膏質(zhì)結(jié)核明顯比下伏層減少(圖6-A)。

圖6 鄂爾多斯盆地中東部J5井奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏與碳酸鹽巖共生序列Fig.6 Symbiotic sequence of anhydrite and carbonate rocks in the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in Well J5 in central and eastern Ordos Basin

這個以潮坪相為主的向上變淺序列,在研究區(qū)出現(xiàn)較少,但仍然顯示出硬石膏與潮坪相泥粉晶云巖的共生關(guān)系。其中的硬石膏主要呈結(jié)核狀(A4-1型),灰白色,個體普遍較小,發(fā)育位置不固定,分布具有隨機性。下部膏質(zhì)結(jié)核數(shù)量較少,以次圓形—圓形為主;中部的膏質(zhì)結(jié)核大量增加,基本上沿紋層分布,有逐漸連結(jié)成層的趨勢;上部硬石膏含量減少。該序列中硬石膏結(jié)核的發(fā)育特征與傳統(tǒng)的薩布哈交代成因的膏質(zhì)結(jié)核具有一定的相似性。

4.2 序列Ⅱ:云質(zhì)潟湖→云膏質(zhì)潟湖→膏質(zhì)潟湖序列

這種潟湖相向上變咸序列可以 T112 井3345.10~3346.10m井段巖心為代表(圖7),整體表現(xiàn)為向上變淺、變咸的高頻沉積序列,厚約100 cm。序列底界面為泥晶云巖與下伏鮞粒云巖的巖性界面,實際上也是鮞粒云巖頂部的高頻暴露面。序列下部的泥晶云巖,厚約20 cm,隱約見水平層理,可見少量乳白色的點狀凹坑,為星散分布的針狀—板條狀硬石膏(A1型),推測為高頻快速海侵期云質(zhì)潟湖的沉積產(chǎn)物(圖7-C)。向上過渡為序列中部的紋層狀膏質(zhì)云巖和云質(zhì)膏巖的薄韻律互層(A2型),厚約30 cm,韻律層理發(fā)育良好,推測為膏云質(zhì)和云膏質(zhì)潟湖沉積(圖7-B)。序列上部為角礫狀硬石膏巖(A5型),厚約50 cm,頂部可見凹凸起伏的暴露面,導致原來在膏質(zhì)潟湖中沉積的致密塊狀硬石膏巖(A3型)遭受溶蝕,改造成膏溶角礫巖,巖心中可見小型溶縫、溶溝,并被殘余石膏與下一個序列的細粒海侵沉積物混雜充填(圖7-A)。由此可見,夾于上、下2個高頻暴露面之間的這個沉積序列,為一個較為完整的潟湖向上變淺、變咸的沉積序列,這是對高頻快速海侵到緩慢海退變咸再到最終暴露的沉積響應(yīng),伴隨潟湖逐漸咸化,硬石膏的產(chǎn)狀從星散狀變?yōu)榧y層狀再變?yōu)橹旅軌K狀,最終因暴露溶蝕而變成角礫狀,組成A1-A2-A5產(chǎn)狀序列。如果序列頂部未暴露,上部的膏質(zhì)潟湖微相的致密塊狀硬石膏保存完好,則可見A1-A2-A3產(chǎn)狀序列,例如T105井3720.35~3720.95m井段巖心(圖8)

圖7 鄂爾多斯盆地中東部T112井奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏與碳酸鹽巖共生序列Fig.7 Symbiotic sequence of anhydrite and carbonate rocks in the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in Well T112 in central and eastern Ordos Basin

4.3 序列Ⅲ:云質(zhì)潟湖→鮞粒灘序列

T112井3346.10~3347.0m井段巖心,為云質(zhì)潟湖→鮞粒灘組成的向上變淺序列。如圖7所示,序列下部為云質(zhì)潟湖微相的泥粉晶云巖,厚約30 cm,與上一個沉積旋回的膏溶角礫巖呈不平整接觸(圖7-F),代表著快速海侵的低能沉積。上部鮞粒灘主要發(fā)育鮞粒云巖,厚約60 cm,鮞粒大多為同心鮞,受云化的影響,內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)均已模糊化,微亮晶白云石緊密膠結(jié),為海退早期微地貌高勢帶形成的中—高能沉積。此序列上部明顯可見大量的團塊狀硬石膏(A4-2)充填于鮞粒云巖的孔洞內(nèi)(圖7-D,7-E),且充填的硬石膏呈現(xiàn)一定的分異性。鮞粒灘上部暴露時間較長,巖溶強度較強,因此膏質(zhì)團塊的分布表現(xiàn)出由上至下數(shù)量減少、半徑逐漸減小,同時在發(fā)育膏質(zhì)團塊的鮞粒云巖局部總是可見少量的泥晶云巖,指示能量的相對降低。研究區(qū)內(nèi)的砂屑灘和微生物丘沉積體中也存在此類相似的現(xiàn)象,推測這與丘灘翼部更加靠近潟湖一側(cè)、孔隙(洞)內(nèi)可先得到高鹽流體供給有關(guān),使得出現(xiàn)膏質(zhì)團塊的序列往往都是在丘灘翼部,展現(xiàn)出丘灘體與膏質(zhì)團塊的良好耦合關(guān)系,因此,丘灘體是膏質(zhì)團塊的主要發(fā)育場所,反之,丘灘組合中膏質(zhì)團塊的大量出現(xiàn)可指示丘翼、灘翼環(huán)境。

4.4 序列Ⅳ:云質(zhì)潟湖→砂屑灘→膏質(zhì)潟湖序列

序列Ⅳ可以T105井3720.95~3722.95m巖心為代表,厚2m(圖8)。序列的底界面是膏溶角礫巖(圖8-H)到泥粉晶云巖的巖性突變面,由下至上巖性依次為泥粉晶云巖、砂屑云巖、膏溶角礫巖,厚度分別為40 cm、140 cm、20 cm,依次對應(yīng)向上變淺的云質(zhì)潟湖、砂屑灘、膏質(zhì)潟湖微相。序列中部的砂屑灘發(fā)育上、下2套砂屑云巖沉積。下部的灘相砂屑云巖,砂屑粒徑一般為70~150μm,粒徑相對較小,泥晶—微亮晶膠結(jié)(圖8-E,8-F),發(fā)育逆粒序?qū)永砗蜕餄撗?,普遍可見毫米級大小的團塊狀硬石膏(A4-2型),但主要集中于上部。上部的灘相砂屑云巖受云化改造嚴重,整體巖性已變?yōu)榉劬г茙r,厚度比下部的小,顯微鏡下可見殘余顆?;糜啊⑿螒B(tài)奇特的石膏充填其中(圖8-D)。序列上部代表膏質(zhì)潟湖沉積的薄層膏溶角礫巖疊置在砂屑云巖之上,結(jié)束了砂屑灘的發(fā)育,頂部可見暴露面(圖8-C)。

該序列中與白云巖共生的硬石膏,主要有A4-2型和A5型2種類型,前者集中分布于砂屑灘體內(nèi),后者與致密塊狀硬石膏巖暴露溶蝕有關(guān)。砂屑灘體內(nèi)團塊狀硬石膏的分布樣式,可能因巖溶系統(tǒng)的不同而有所差異。下部灘相砂屑云巖中的膏質(zhì)團塊在巖心上多呈斑點狀分布(圖8-E),也許是硬石膏充填孤立小溶孔的結(jié)果;上部灘相砂屑云巖中的膏質(zhì)團塊,形態(tài)較為特殊(圖8-D),推測與硬石膏充填復(fù)雜的縫洞系統(tǒng)有關(guān)。

圖8 鄂爾多斯盆地中東部T105井奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏與碳酸鹽巖共生序列Fig.8 Symbiotic sequence of anhydrite and carbonate rocks in the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in Well T105 in central and eastern Ordos Basin

4.5 序列Ⅴ:云質(zhì)潟湖→云膏質(zhì)潟湖→微生物丘→膏質(zhì)潟湖序列

此類向上變淺序列以其中發(fā)育有微生物丘為特征,可以T112井3377.35~3379.85m井段的巖心為代表,厚2.5m(圖9)。序列底部為云質(zhì)潟湖微相的泥質(zhì)泥晶云巖,厚約20 cm,為高頻初始海侵沉積物,巖心上未見藻紋層,但可見星散狀硬石膏(A1型)。向上膏質(zhì)增多,發(fā)育云膏質(zhì)潟湖微相的紋層狀膏質(zhì)云巖和云質(zhì)膏巖,厚約20 cm,紋層相對平滑,雖存在一定的彎曲,但始終處于連續(xù)的狀態(tài),云質(zhì)與膏質(zhì)部分自然過渡,組成紋層狀硬石膏(A2型)。再向上,為厚達1.9m的微生物丘發(fā)育段,主要由疊層云巖和凝塊云巖組成。丘體下部為平直狀疊層云巖,厚20 cm,發(fā)育亮暗間互的紋層,暗色紋層密集分布,相對更細,顏色更深,存在一定的微起伏(圖9-E),指示微生物丘發(fā)育早期環(huán)境能量相對較低。丘體中部為中—高能環(huán)境下沉積的凝塊云巖,厚約130 cm,凝塊在局部連結(jié)為格架(圖4-a),格架孔隙遭受溶蝕改造后演變?yōu)槿軘U孔隙或孔洞,孔洞內(nèi)充填乳白色的硬石膏形成A4-2型膏質(zhì)團塊,個體一般不大,數(shù)量也不多,形態(tài)與孔洞基本一致,呈分散狀分布(圖9-C,9-D),丘體上部衍生出小段的丘狀疊層云巖,厚約40 cm,相較于下部的順層狀疊層石,紋層起伏更大,具有丘狀疊層石的特征,紋層間充填少量硬石膏。序列頂部為20 cm厚的膏溶角礫巖,頂部可見暴露面,受溶蝕—充填作用影響,形成雞雛狀或角礫狀硬石膏(A5型)(圖9-A)。膏巖整體性較差,已角礫化,角礫間細粒物質(zhì)混雜充填,具有殘余塊狀石膏的特征,原始的塊狀石膏均質(zhì)性較好,無顆粒結(jié)構(gòu)和藻紋層,反映潟湖水體淺、鹽度高、能量低。

圖9 鄂爾多斯盆地中東部T112井奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏與碳酸鹽巖共生序列Fig.9 Symbiotic sequence of anhydrite and carbonate rocks in the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in Well T112 in central and eastern Ordos Basin

在這個向上變淺序列中,順層狀疊層石發(fā)育在紋層狀膏質(zhì)云巖(丘基)之上,凝塊云巖并未整體形成抗浪格架,加之頂部膏溶角礫巖的發(fā)育,整體為一個早期低能—中期中能—晚期低能的演化序列,未出現(xiàn)高能的沉積物,表明其可能處于丘核向丘翼過渡的位置。與之共生的硬石膏可見A1、A2、A4、A5共4種類型,是所研究的5個向上變淺序列中硬石膏產(chǎn)狀類型最多的一個。

5 討論:不同產(chǎn)狀類型硬石膏成因與形成模式

5.1 不同產(chǎn)狀類型硬石膏的成因

5.1.1 星散狀及紋層狀硬石膏

星散狀硬石膏多數(shù)發(fā)育于高頻垂向沉積序列的下部,形成于高頻海侵后不久,主要賦存于泥粉晶云巖中,此時處于化學沉積分異中后期,水體鹽度相對于碳酸鹽是飽和的,硬石膏含量低,僅在泥粉晶云巖上部出現(xiàn)少量的此類硬石膏,說明此時的海水條件初步受限,仍不足以形成具一定規(guī)模的硬石膏。該類硬石膏的發(fā)育頻率較低,在許多垂向序列下部并不發(fā)育,與區(qū)內(nèi)的早期微地貌存在一定的關(guān)系,在地貌的低洼區(qū)水體相對循環(huán)不暢,加之馬五段沉積時期氣候干燥炎熱,蒸發(fā)量大,使得在海侵期間,局部形成了零散分布的硬石膏。硬石膏晶體形態(tài)多呈0.1mm×0.4mm的長方形,且自形程度高(圖3-c),在假設(shè)溫度和有機質(zhì)富集程度基本不變的情況下,高自形的晶體形態(tài)可能與初期海水鹽度變化小,以及低鹽度的海水導致沉積速率較小有關(guān)(Cody and Cody,1988)。

上述的星散狀硬石膏數(shù)量增加后會逐漸成層,同時紋層狀硬石膏也明顯具有從星散狀逐漸過渡而來的特征,反映海水向上逐漸封隔濃縮和咸化。在潟湖水體已整體達到石膏沉積的鹽度時,此時海平面較高,特大風暴和季節(jié)變化可對潟湖內(nèi)水體進行周期性的補給,使得碳酸鹽與硫酸鈣交替沉積(Anderson et al.,1972;王澤中和翟永紅,1992;Vogel et al.,2010)。總體來說,對于紋層狀硬石膏,雖有學者指出其發(fā)育于潮上膏泥坪環(huán)境(Dean et al.,1975;薛平,1985),可在研究區(qū)內(nèi)紋層狀硬石膏,并不與藻紋層緊密共生,也未見鳥眼孔、泥裂等典型的潮上暴露標志,而是由硬石膏與云泥組成密集交互的毫米級紋層,紋層平直且連續(xù)性好,說明其與潮上斷續(xù)分布的層狀石膏不同,為典型的水下沉積的產(chǎn)物(Schmalz,1969;Schreiber et al.,1976),處于一個水體能量低、安靜穩(wěn)定的環(huán)境,后生動物干擾少,且出現(xiàn)頻率較高,可能與化學沉積過程中晶體的相互聯(lián)固和膠結(jié)等因素也存在一定的聯(lián)系(Warren,2006)。

5.1.2 致密塊狀硬石膏

關(guān)于塊狀膏巖的成因,前人的觀點較為一致,大多認為是水下環(huán)境的沉積產(chǎn)物,Warren和Kendall(1985)認為塊狀膏巖是在浪基面以下的平坦表面上,石膏定向生長而形成的;根據(jù)塊狀石膏不存在藻疊層石和其他相應(yīng)的潮坪沉積標志,薛平(1985)認為塊狀石膏屬于浪基面下洼地中的靜水沉積。王澤中和翟永紅(1992)所分析的垂向序列中塊狀膏巖和紋層狀膏質(zhì)云巖的疊置關(guān)系與研究區(qū)內(nèi)的相同,都是塊狀膏巖疊置在紋層狀膏質(zhì)云巖之上,并指出此2類石膏皆是靜水環(huán)境下原生沉積的,只是前者沒有受到淡水注入或淡水與蒸發(fā)量保持平衡。上述的沉積分析也得到了相應(yīng)現(xiàn)代沉積的支撐(Katz and Starinsky,2009)。綜合區(qū)內(nèi)塊狀膏巖具有致密均一、質(zhì)純、未見明顯的沉積構(gòu)造的特征,以及相應(yīng)的縱向巖性疊置慣性,認為其應(yīng)形成于受外界干擾少、能量低、蒸發(fā)量大、鹽度高而穩(wěn)定的膏質(zhì)潟湖環(huán)境。

5.1.3 結(jié)核狀或團塊狀硬石膏

前述的第1種結(jié)核狀或團塊狀硬石膏(A4-1型),在平面上雖為隨機發(fā)育,但形態(tài)上相對規(guī)則,單個膏質(zhì)結(jié)核為橢圓形,多個結(jié)核組成的集合體在形態(tài)會有一定的差異,與A4-2型硬石膏整體形態(tài)特征規(guī)律性差以及無固定形態(tài)有所不同。其在形成過程中始終沿著泥晶云巖或藻紋層的基底順層發(fā)育,向上不正常鹽度的流體越來越充足,交代現(xiàn)象越來越突出,因而結(jié)核逐漸連結(jié)成層,縱向上因膏質(zhì)含量的變化和成層性的好壞而呈現(xiàn)3個階段:沿紋層分散分布,未成層;大量沿層分布,具成層趨勢;相互連結(jié)成薄層狀的夾層,局部斷續(xù)分布;這一演化過程與傳統(tǒng)薩布哈交代成因的膏質(zhì)結(jié)核相似,同時其總是伴生有石鹽等氯化物,水體鹽度極高,下部還出現(xiàn)了小段的潮溝砂礫屑沉積,具有一定的環(huán)境指示意義?;谏鲜鎏卣?,認為此種硬石膏應(yīng)是在藻紋層或泥晶云巖軟質(zhì)基底之上,在高濃度的、氯化物含量很高的孔隙水內(nèi)交代或直接沉積的硬石膏。但此類硬石膏在區(qū)內(nèi)發(fā)育頻率低,存在近期有學者提出來的結(jié)核狀硬石膏連續(xù)相關(guān)性差、發(fā)育位置不固定等問題(Quijada et al.,2020)。

第1種硬石膏(A4-2型),其發(fā)育頻率相對前者更高,主要出現(xiàn)于灰泥丘、顆粒灘等儲集性能較好的高能環(huán)境,在泥晶云巖中出現(xiàn)頻率低,巖心發(fā)育花斑狀等早成巖期溶蝕特征(譚秀成等,2015)。在強蒸發(fā)的環(huán)境下,若先期的孔隙(洞)系統(tǒng)內(nèi)存在高鹽度的流體來源,可充填一定數(shù)量的石膏(Luo et al.,2019),而通過大量的高頻序列分析發(fā)現(xiàn),區(qū)內(nèi)潟湖水體的高鹽度時期與丘灘體遭受早成巖期暴露巖溶的時間耦合較好,為結(jié)核狀或團塊狀石膏的充填提供了良好的孔隙空間和流體供給,流體可經(jīng)側(cè)翼回流滲透,游離于丘灘體中并逐漸蒸發(fā),遇孔隙壓力釋放,使得CaSO4達到過飽和大量沉淀析出,并未見石鹽等更高鹽度的沉積物,推測硬石膏化可能發(fā)生在埋藏成巖期。石膏形態(tài)受孔洞發(fā)育狀況和其縱向展布特征的控制,大小變化大,由上至下半徑降低,數(shù)量逐漸減少。同時在局部發(fā)現(xiàn),充填過程中硬石膏優(yōu)先充填于較大的孔洞中,部分小孔得以保存(圖4-d),可能與小孔中的界面張力和礦物晶體曲率更大從而導致有效溶解度更高有關(guān)(熊鷹等,2020)。

實質(zhì)上研究區(qū)內(nèi)的2種結(jié)核狀或團塊狀硬石膏雖在形態(tài)上具有一定的相似性,但在大小、縱向分布和發(fā)育環(huán)境上都存在一定的差異,成因上也有所區(qū)別,因此將兩者區(qū)分開來定名是十分有必要的,前者與傳統(tǒng)的薩布哈成因相對應(yīng),稱為結(jié)核狀硬石膏,結(jié)核的形態(tài)相對固定,鹽度向上增加時,硬石膏的演化特征也具一定的規(guī)律性。后者則可區(qū)別性命名為團塊狀硬石膏,但其形態(tài)不局限于團塊狀,而是由溶蝕形成的孔隙空間的形態(tài)所決定。

5.1.4 雞雛狀或角礫狀硬石膏

雞雛狀或角礫狀硬石膏是成巖期的產(chǎn)物,這一點是得到學者們的一致認同的,但對于其具體的形成時間和形成機制還存在一定的爭議,國外主要存在薩布哈成因和埋藏成因2種解釋。Shearman和Fuller(1969)認為此類硬石膏是先在潮上環(huán)境形成分散分布的硬石膏晶體,以此作為基礎(chǔ),后期大量的交代白云巖形成雞雛狀(或雞籠狀)硬石膏,在這期間由內(nèi)而外生成的硬石膏晶體,不斷地對前期硬石膏晶體的移動和破壞,同時他們指出硬石膏的邊緣會較內(nèi)部呈現(xiàn)更加純白、近平行排列的特征,許多雞雛狀硬石膏內(nèi)含多個這樣的邊緣,表明其由數(shù)個更小的雞雛狀硬石膏聚集而來,區(qū)內(nèi)的雞雛狀或角礫狀硬石膏與上述薩布哈成因的硬石膏相似,主要發(fā)育于高頻旋回序列頂部,但卻很少看到類似的特征。而埋藏成因的解釋則是憑一種“硬石膏幻影”現(xiàn)象,推測古老硬石膏的雞雛狀或角礫狀形態(tài)為深埋藏(>500m)作用下石膏脫水形成的(Warren and Kendall,1985)。

具體到研究區(qū)內(nèi),越來越多的學者意識到傳統(tǒng)的薩布哈交代作用難以較好地解釋雞雛狀或角礫狀硬石膏的形成。薛平(1985)曾指出存在一類與薩布哈成因不同的、疊置在塊狀膏巖之上的雞雛狀硬石膏,但未進一步的論述,僅歸結(jié)為壓實變形的產(chǎn)物。包洪平等(2004)認為雞雛狀硬石膏可能與含石鹽石膏中石鹽被淡化溶解有一定的關(guān)系。而臺地內(nèi)米級旋回頻繁發(fā)育,既具有連續(xù)的、不同產(chǎn)狀的星散狀—紋層狀—雞雛狀的硬石膏疊置方式,也存在相對高勢、高能的顆粒云巖穿插于雞雛狀硬石膏之下,說明區(qū)內(nèi)膏質(zhì)潟湖中極可能存在高頻海退驅(qū)動的早期暴露。而雞雛狀或角礫狀硬石膏具塊狀硬石膏的殘余結(jié)構(gòu)(圖5-e),巖溶呈現(xiàn)分帶性,高鹽流體就近再次沉淀(圖5-b),頂部見不平整的暴露面、下部膏巖呈現(xiàn)近原地角礫化的現(xiàn)象(圖5-f),角礫間方解石、泥質(zhì)含量較低,多被下期海侵的云泥所充填(圖5-c,5-d),準同生期溶蝕現(xiàn)象明顯(Xiao et al.,2019;謝康等,2020),則證實了上述推測。因此我們認為雞雛狀或角礫狀硬石膏是由膏質(zhì)潟湖內(nèi)沉積的塊狀膏巖演化而來,在膏質(zhì)潟湖水體極淺或蒸干的情況下,塊狀膏巖遭受了反復(fù)的溶蝕與沉淀,鑄就了硬石膏雞雛狀或角礫狀的形態(tài),角礫間再被緊隨而來的細粒碳酸鹽沉積物充填,從而形成了膏溶角礫巖。該解釋也得到了研究區(qū)內(nèi)地球化學數(shù)據(jù)的驗證,有學者通過S同位素數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),海退階段封閉環(huán)境上部的硬石膏具有較低的δ34S,表明硫酸鹽礦物受到了后期的淡水溶蝕改造(趙海彤等,2018)。而埋藏作用可能主要使得塑性的雞雛狀硬石膏具有一定橫向延伸的優(yōu)勢。

為便于對比,表1列出了研究區(qū)馬五6 亞段不同產(chǎn)狀類型硬石膏的巖石學特征、在高頻旋回中的產(chǎn)出位置、發(fā)育頻率及可能的成因。

表1 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段不同產(chǎn)狀類型硬石膏特征Table 1 Characteristics of anhydrite of different occurrence types within the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in central and eastern Ordos Basin

5.2 碳酸鹽巖與硬石膏共生序列演化模式

基于上述詳細的巖石學和高頻旋回分析,將6種不同產(chǎn)狀類型硬石膏的成因與向上變淺沉積序列進行關(guān)聯(lián),提出了馬五6亞段碳酸鹽巖與硬石膏共生序列的演化模式(圖10),從早到晚大致可以劃分為以下4個演化階段。

1)高頻海侵早期(圖10-a)。海平面快速相對上升,海水迅速淹沒前一個高頻旋回頂部的暴露面,總體上以繼承性發(fā)育干旱炎熱氣候背景下的潮坪—潟湖體系為特征,環(huán)境受限,能量較低,主要沉積(泥質(zhì))泥粉晶云巖,局部可晶出少量的星散狀硬石膏散布于泥粉晶云巖內(nèi)(A1型)。

2)高頻快速海侵至緩慢海退早期(圖10-b)。沉積環(huán)境發(fā)生明顯分異,在早期云質(zhì)潟湖沉積的基礎(chǔ)上,顆粒灘和微生物丘優(yōu)先在局部海底高地上生長,成為該演化階段的一大特色。伴隨丘灘的逐步向上建造,處于灘間或丘間的潟湖,受限程度不斷增加,水體逐漸變咸,原來的云質(zhì)潟湖相繼演變?yōu)楦嘣瀑|(zhì)和云膏質(zhì)潟湖,該期間潟湖水體鹽度經(jīng)常發(fā)生周期性變化,時常可達到有利于CaSO4沉淀的高鹽度水平,周期性沉淀析出數(shù)量不等的硬石膏,其發(fā)育特征也逐漸由分散的針狀—板條狀硬石膏過渡為紋層狀硬石膏(A2型),以沉積薄韻律互層狀膏云巖和云膏巖為特征。相鄰的潮坪相以藻紋層云巖、泥晶云巖等低能沉積為主。

圖10 鄂爾多斯盆地中東部奧陶系馬家溝組馬五6亞段硬石膏與碳酸鹽巖共生演化模式Fig.10 Symbiotic evolution model of anhydrite and carbonate rocks within the Ma56 submember of Ordovician Majiagou Formation in central and eastern Ordos Basin

3)高頻緩慢海退晚期(圖10-c)。海平面進一步發(fā)生周期性緩慢相對下降,碳酸鹽巖臺地上的丘灘體因其相對高隆的地形,頂部間歇性出露海面,暴露于大氣環(huán)境下,遭受大氣淡水差異性溶蝕改造,在微生物巖和灘相顆粒巖中形成了為數(shù)不少、大小不一、形態(tài)各異的溶蝕孔洞(肖笛,2017),隨后被下滲的重鹵水所析出的硬石膏充填,形成大小不等、形態(tài)奇特的膏質(zhì)團塊(A4-2型),并與丘灘相微生物巖和顆粒巖緊密共生。處于灘間或丘間的潟湖,進一步受限、變淺、變咸,演變?yōu)楦噘|(zhì)潟湖。在強烈的蒸發(fā)作用影響下,潟湖水不斷蒸發(fā)濃縮,沉積出成層的塊狀膏巖(A3型)。伴隨海平面進一步相對下降,丘灘停止發(fā)育,逐漸消亡,代之以極淺水膏質(zhì)潟湖盛行,塊狀膏巖沉積呈披蓋層覆蓋在地形相對較低的部分丘灘體之上。

在此演化階段,相鄰的潮坪環(huán)境,地勢相對平緩,無長期穩(wěn)定的水體覆蓋、間歇性的大潮和風暴潮為潮坪帶來了咸化海水,強烈的蒸發(fā)作用使流經(jīng)潮坪沉積物的、富含CaSO4的下滲鹵水交代泥晶云巖或藻云巖基底,形成順層狀發(fā)育的結(jié)核狀硬石膏(A4-1型)。

4)高頻海退末期(圖10-d)。為臺地高頻暴露階段,位于高頻向上變淺序列上部和頂部的潟湖相塊狀膏巖,遭受大氣淡水淋濾改造,形成雞雛狀或角礫狀硬石膏(A5型),同時溶蝕產(chǎn)生的重鹵水可從上部或側(cè)翼下滲到孔隙性丘灘體中,沉淀析出的硬石膏進一步充填其中的孔洞。緊隨而來的下一次海侵作用結(jié)束了臺地的暴露,導致雞雛狀或角礫狀硬石膏中的孔縫被大量的細粒海侵碳酸鹽沉積物充填。因此,從向上變淺序列及其共生的硬石膏產(chǎn)狀來看,馬五6亞段的雞雛狀或角礫狀硬石膏,并非傳統(tǒng)的薩布哈交代成因,很可能是層狀膏巖沉積期后以溶蝕—充填為主的準同生期巖溶改造作用的產(chǎn)物。

從上述的演化特征可以看出,與海相碳酸鹽巖緊密共生的硬石膏,形態(tài)多種多樣,成因也比較復(fù)雜。并非都是薩布哈成因。高頻向上變淺序列下部的硬石膏,以潟湖相原生化學沉積成因為主,產(chǎn)狀類型包括A1、A2和A3型;序列上部的硬石膏,既有成巖期膏化作用形成的A4-1型硬石膏,也有富含CaSO4的下滲鹵水在溶蝕孔洞中沉淀形成的A4-2型硬石膏,還有潟湖相層狀膏巖因高頻暴露、經(jīng)過準同生期巖溶改造作用形成的A5型硬石膏。

6 結(jié)論

1)馬五6亞段硬石膏可以區(qū)分為星散狀、紋層狀、致密塊狀、結(jié)核狀、團塊狀、雞雛狀或角礫狀等6種不同的產(chǎn)狀類型。

2)馬五6亞段發(fā)育與潮坪、潟湖、鮞粒灘、砂屑灘、微生物丘等有關(guān)的5種向上變淺序列,其中的共生硬石膏在產(chǎn)狀類型、產(chǎn)出位置和分布形式等方面與向上變淺序列有很好的耦合關(guān)系。

3)硬石膏的產(chǎn)狀類型和分布樣式與多種控制因素有關(guān),星散狀、紋層狀、致密塊狀硬石膏主要受沉積環(huán)境控制,屬于原生化學沉積成因;結(jié)核狀硬石膏主要為成巖期交代(膏化)成因;團塊狀硬石膏主要由富含CaSO4的下滲鹵水在溶蝕孔洞中沉淀形成;雞雛狀或角礫狀硬石膏與層狀膏巖沉積期后以溶蝕—充填為主的準同生期巖溶改造作用密切相關(guān)。

4)馬五6亞段發(fā)育完整的單個高頻旋回,大致經(jīng)歷了高頻快速海侵、高頻快速海侵晚期至緩慢海退早期、高頻緩慢海退晚期和高頻海退末期暴露4個演化階段,形成了與之耦合的海相碳酸鹽巖與硬石膏共生序列。

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