鄂尔多斯盆地马五_5亚段白云岩化成因模式(无全文)

作者:宁博;王起琮;李百强;朱云飞;靳程光;闫佐 刊名:新疆石油地质 上传者:吕海丽

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【摘要】用地球化学法分析探讨了鄂尔多斯盆地马五5亚段的成岩机制。兴县关家崖剖面马五5亚段岩性自上而下主要由粉晶白云岩、灰斑白云岩及白云斑灰岩构成,属一完整的沉积旋回,白云石的含量、粒径、有序度自上而下逐渐减小。粉晶白云岩的碳氧同位素明显偏负,白云斑以及灰岩基质的δ18O偏负,但δ13C与奥陶纪海水接近,87Sr/86Sr值明显升高。研究表明,马五5亚段的原始沉积序列为泥晶灰岩、含粒及泥粒灰岩、生物扰动灰岩、砂屑灰岩,最后到泥晶白云岩,随着海平面的降低,蒸发浓缩海水依次从潮上、潮下带,最后到浅埋藏环境进行各类白云岩化作用,粉晶白云岩和白云斑灰岩成因为浓缩海水的回流渗透作用。

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下奥陶统马家沟组马五5亚段是鄂尔多斯盆地近年天然气勘探与开发获得重大突破的主要层系,2010年苏里格气田苏203井马五5亚段产天然气104104m3/d,成为马五5亚段标志性的勘探与开发成果[1]。为进一步阐明马五5亚段独特的沉积与成岩特征,笔者对兴县关家崖剖面的马五5亚段进行了详细踏勘与测量。兴县关家崖剖面位于鄂尔多斯盆地东缘的晋西挠褶带中段(图1),是盆地东缘奥陶系重点剖面之一(图2)。文献[2]根据野外地质勘察资料,对兴县奥陶系露头剖面进行了系统研究,明确了该区奥陶系的发育情况,但有关关家崖剖面马五段的岩性特征介绍较少。本文根据野外观察测量数据、岩样显微光学和地球化学实验数据,论述马五5亚段白云斑灰岩的岩相及地球化学特征,重点探讨马五5亚段白云岩的成因机理。1地层特征鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组属于碳酸盐台地相沉积,根据岩性特征可划分为6段,马一、马三、马五段的岩性组合以蒸发台地亚相准同生泥晶白云岩夹蒸发岩为特征,马二、马四、马六段的岩性组合以开阔台地亚相的泥晶灰岩夹成岩白云岩为特征。马五段是盆地内天然气赋存的主要层位,根据岩性特征划分为10个亚段,马五10、马五8、马五6、马五4马五1亚段以准同生泥晶白云岩为主;马五9、马五7、马五5亚段以泥晶石灰岩为主;其中马五4马五1亚段是盆地内天然气赋存及生产的主要层段[3],而马五5亚段则是近年天然气增储上产的主要层段。山西兴县关家崖剖面出露马五7马五3亚段,马五2亚段马六段剥蚀殆尽,马五3亚段顶部为不整合面,上覆石炭系本溪组铝土岩(图2)。关家崖马家沟组实测剖面走向30,局部构造为一低缓背斜构造,背斜轴部走向300,背斜右翼倾角较大,平均20,背斜左翼地层倾角较小,平均5.背斜核部出露马五7亚段,向翼部依次出露马五6马五3亚段。其中马五7亚段及马五5亚段以白云斑灰岩及薄层粉晶白云岩为主,马五6、马五4和马五3亚段以泥晶白云岩、次生灰岩及泥质岩为主,马五3亚段上部为风化壳岩溶角砾岩,有溶洞发育,偶见小型石钟乳及石笋,岩溶角砾岩之上为本溪组底部的杂色铝土岩。2岩相特征关家崖剖面出露完整的马五5亚段,其厚度为26m,中部以白云斑灰岩及灰斑白云岩为主,顶、底部为厚度近1m的核形石灰岩。2.1岩石宏观特征白云斑灰岩又称豹皮灰岩[4-5],露头上泥晶灰岩基质呈灰色或深灰色,白云岩斑块呈浅黄色或灰黄色,图1兴县关家崖剖面构造位置形似豹斑;白云斑灰岩之上白云斑数量逐渐增多且连图2兴县关家崖剖面马家沟组实测剖面片分布,残余灰质呈斑状分布,形成灰斑白云岩。关家崖剖面马五5亚段发育8个形成于海平面下降及水体变浅的沉积旋回(图3),中部的沉积旋回厚度较大,平均5.5m,自下而上由泥晶灰岩、白云斑灰岩、灰斑白云岩及粉晶白云岩构成(图4a);顶、底部的沉积旋回厚度相对较薄,平均2m,自下而上由核形石灰岩、白云斑灰岩及细粉晶白云岩构成(图4b)。沉积旋回中的白云斑数量自下而上逐渐增多,连续性逐渐变好;旋回上部的白云斑多为水平延伸的不规则斑块,下部多为垂直延伸的斑块,层面上白云斑呈形态各异的条状。形态特征揭示出白云斑形成于生物潜穴中疏松灰质组分的白云岩化作用(图4c)。水平层面和沉积间断面上的各类虫孔构造以及层内大量的腕足、棘皮、三叶虫等生物碎屑(图4d,图4e)表明,沉积过程中伴随着频繁的生物扰动。层面上除了大量生物遗迹之外,还见浅水成因的小型波痕构造(图4f),同时在岩层中普遍发育大型的风暴丘状层理(图4a)。2.2岩相微观特征白云斑灰岩的岩石薄片中可见形态各异并相互连通的白云斑,其边缘平整或与基质过渡(图5a),具明显的生

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