（油气田开发工程专业论文）鄂尔多斯西南缘岐山地区奥陶纪岩相古地理研究.pdf

t h eo r d o v i c i a nl i t h o f a c i e sp a l e o g e o g r a p h i c a lr e s e a r c ho fq i s h a n r e g i o ni ns o u t h w e s to r d o s a b s t r a c t q i s h a nr e g i o nl i e so nt h es o u t he d g eo fo r d o s t e c o n i c a l l yi ts i t u a t e do nt h ec o n n e x i o n o fh e l a na u l a c o g e na n dq i n g q ig e o s y n c l i n e ，w e s ts e c t i o no fw e i b e iu p l i f t d u r i n gt h e o r d o v i c i a n ，t h er e g i o nd e p o s i t e dm a r i n ec a r b o n a t er o c k s h o w e v e r ，t h ef o r m e rr e s e a r c ho f t h i sp l a c ea r ef a u l t i n e s s ，t h em a i ne x i s t i n gp r o b l e m sa r el i k e ：t h er e a s o nw h yl i t h o l o g yo f m 旬i a g o uf o r m a t i o na n dp i n g l a i n gf o r m a t i o nb e t w e e nq i s h a nr e g i o na n di t sa d j a c e n ts t i l l h a v eg r e a t e rd i f f e r e n c e si sn o tc o n f i r m e d ；f r o mt h ed a t ao fo v e r s e a sa n dd o m e s t i c ，i tc a nb e e n s u r e dt h a tt h es t r a t u mo fm a j i a g o uf o r m a t i o ni nq i s h a nr e g i o ni sn o td i v i d e di n t os e c ta n d l i t h o f a c i e sp a l e o g e o g r a p h yi nt h i sp l a c en e e d sm o r ep a r t i c u l a ra n ds y s t e m a t i cr e s e a r c ha n d e x p a t i a t i o n a i m i n g a tt h e s e p r o b l e m s ，u n d e r t h e g u i d a n c e o f s e d i m e n t o l o g y , t e c t o n i c s ， s e q u e n c e s t r a t i g r a p h ya n dg e o p h y s i t s ，o nt h eb a s i co ff o r m e ri n v e s t i g a t i o na n dc o m b i n e d w i t he x p l o r a t i o no ff i e l ds e c t i o n s ，s a m p l i n g ，s l i c ei d e n t i f i c a t i o na n dd a t ac o l l e c t i o no f p a l e o n t o l o g ya n dw e l ll o g g i n g ，t h ep a p e rd i dt h er e s e a r c ho fr o c kc o m b i n a t i o n ，s e d i m e n t a r y c o n s t r u c t i o n ，l i t h o f a c i e sp a l e o g e o g r a p h ye v o l v e m e n ta n dd e p o s i tm o d ei no r d o v i c i a n i no r d o v i c i a np e r i o d ，n om a t t e rt r a n s g r e s s i o no rr e g r e s s i o n ，q i s h a nr e g i o nw a sa l w a y s u n d e rt h e s e a - l e v e l ，b e l o n g e dt oe p i c o n t i n e n t a l s e ad e p o s i t i o n i ne a r l yo r d o v i c i a n y e l i l i a n g ji a s h a np e r i o d ，t h er e g i o nw a si nr e s t r i c t e dm a r i n ep l a t f o r mf a c i e sw h i c hw a s m a i n l yo fd o l o m i t ed e p o s i t i nm i d d l eo r d o v i c i a nm a j i a g o up e r i o d ，h e r ew a sas u i to f l i m e s t o n eb e l o n g e dt oo p e n s e ap l a t f o r mt op l a t f o r mm a r i n es l o p ez o n e t h el i t h o l o g yi nt h i s p l a c ed i d n tc o m p o s es e d i m e n t a r yc y c l e sl i k eo t h e rr e g i o no fb a s ea n di t s s o r t he d g e t h e r e f o r e ，t h ep a p e rd i v i d e dm a ji a g o uf o r m a t i o ni n t ol o w e rm a ji a g o uf o r m a t i o n ，u p p e r m a j i a g o uf o r m a t i o na n df e n g f e n gf o r m a t i o n i nl a t eo r d o v i c i a np i n g l i a n gp e r i o d ，h u a b e i m e s aw a sw h o l l yu p l i f t e db e c a u s eo fc a l e d o n i a nm o v e m e n t f r o mt h i sp e r i o do r d o sa n c i e n t c o n t i n e n tb e c a m em u c hl a r g e r , t e r r i g e n o u sm a t t e rm a i n l yo fc a l c a r e o u sm u d s t o n ea n ds h a l e w e r em a n i f o l d e di nq i s h a nr e g i o n s oi nt h i sp e r i o d ，r e s e a r c ha r e aw a si np l a t f o r mm a r g i n s l o p ez o n e i nb e i g u o s h a np e r i o d ，q i s h a nr e g i o nm a i n l yd e p o s i t e db r e c c i ad o l o s t o n e ，p e b b l y i i i m u d s t o n e ，c o n g l o m e r a t ea n ds o m es a n d s t o n e ，d e v e l o p e dd e b r i sf l o wa n dt u r b i d i t yc u r r e n t w h i c hb e l o n g e dt of o r e s l o p ef a c i e so fp l a t f o r md e p o s i t t i l lt h i sp e r i o d ，q i s h a nr e g i o nm a i n l y e x p e r i e n c e d t h r e e s e d i m e n t a r y e n v i r o n m e n tl i k er e s t r i c t e ds e a p l a t f o r m - - - - o p e n s e a p l a t f o r m - - f o r e s l o p e f a c i e so fp l a t f o r m ，t w or e g r e s s i o n p e r i o d l i k e y e l i l i a n g j i a s h s a n ， p i n g l i a n g b e i g u o s h a np e r i o da n dm a ji a g o up e r i o dt r a n s g r e s s i o n s y n t h e s i z i n ga b o v ea l l o u t c o m e s ，t h ep a p e rf i n a l l yb u i l tc a r b o n a t es e d i m e n t a r ym o d eo fq i s h a nr e g i o na n di t s a d j a c e n ta r e a k e yw o r d s ：s e d i m e n t a r ys y s t e m ，l i t h o f a c i e sp a l e o g e o g r a p h y , s e d i m e n t a r y m o d e ， o r d o v i c i a n ，q i s h a nr e g i o n i v 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 壶l 医 指导教师签名：军粤缢益 如护年汐月7日矽矽年多月乡日 l| 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 ：坛 恧。 学位论文作者签名： 办f 凄 p ，鸭：莎月尸日 西北大学硕t 学位论文 1 1 选题依据及意义 第一章绪论 本次研究课题的研究重点为岐山地区及其邻区奥陶系地层。研究区位于鄂尔多斯南 部，构造上位于贺兰拗拉槽和秦祁海槽交汇处下部。 鄂尔多斯盆地地跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，是我国第二大沉积盆地，面积约 2 5 x1 0 4 k m 2 ，可供勘探的面积l o x1 0 4 k m 2 以上，也是目前中国发现1 0 1 1 m 3 以上储量大气 田最多的盆地。它是一个发育多时代，多层系的复合性还油气盆地，从下古生界至中生 界侏罗系有多层含油气层系发育。其中古生界以天然气藏为主。下古生界奥陶系发育一 套以白云岩为主的碳酸盐岩层系，中奥陶统马家沟组含硬石膏的细晶和粉晶白云岩是目 前盆地内时代最老也是最主要的天然气储层和产层，迄今已钻井四百余口，己探明天然 气储量丰富，加上上古生界的天然气储量，鄂尔多斯盆地已成为我国天然气储量最大的 盆地之一，也是近年来天然气储量增长最快的盆地之一。随着近年来对盆地本部的认识 程度和工程工艺技术水平的提高，盆地内石油天然气的储、产量呈现大幅度增长的态势。 鄂尔多斯盆地也已经成为我国重要的油气勘探开发基地之一，相对而言，鄂尔多斯西南 部下古生界的研究还处在探索阶段。目前，盆地的资源探明率仅为1 6 7 ，勘探领域还 甚为广阔。 从近几年的勘探实践说明：针对鄂尔多斯盆地，用简单、常规的勘探方法( 找构造、 查圈闭) 是不可能很快找到油气田的，更重要的是了解鄂尔多斯盆地不同地区的构造、 沉积演化，掌握其不同时期的主控因素，寻找地层、岩性等隐蔽型油气田，而针对其特 殊的发育背景，进行沉积体系和沉积相研究就至关重要。鄂尔多斯盆地发育和保存了最 完整的下古生界海相碳盐岩和上古生界海陆交互相含煤碎屑岩系。它们不仅构成了盆地 古生界双层烃源结构，而且在天然气生成、运聚和成藏方面更具特色。目前，在盆地底 部的奥陶系碳酸盐岩地层中发现了大气田，随着勘探的深人，奥陶系内幕含气显示不断 出现，预示了盆地下古生界天然气资源仍具有较大的勘探潜力。岐山地区位于鄂尔多斯 西部和南部的交汇处，因此，通过建立岐山地区在奥陶系的典型剖面，可以对鄂尔多斯 西南部地层有个整体上的把握，通过沉积相的研究可以对西南部地区的岩相古地理有个 深入的了解。从而判断在此地区有没有可能出现有利的沉积相带。 第一章绪论 1 2 国内外研究现状 由于世界范围内碳酸盐岩油气藏的发现，在2 0 世纪5 0 年代中后期，人们对碳酸盐 岩的了解和认识发生过一次革命性的进步，从而引发了人们对现代碳酸盐岩沉积物的深 入研究，到了2 0 世纪6 0 年代晚期和7 0 年代，碳酸盐岩微相分析已成为石灰岩沉积相 分析和古环境解释的基本研究内容。2 0 世纪8 0 年代，人们为了进行碳酸盐岩成岩作用 研究和储油物性预测建模，逐渐大量应用了地球化学技术。直至今日，在碳酸盐岩储层 描述及储量评估中越来越重视层序地层学理论的应用 马永生，2 0 0 6 。 鄂尔多斯南缘在奥陶系时，处于秦祁海槽交汇处，平凉期时由于加里东运动的作用， 秦岭板块向华北板块俯冲，华北地台大面积抬升，盆地本部风化剥蚀，南缘形成了陆缘 海深水沉积 冯增昭，1 9 9 1 。 地层划分方面，虽然南缘奥陶系各组的地层格架差别较大，但是前人仍根据区域构 造，岩石组合以及古生物等各方面资料，将其进行了划分，冯增昭根据岩性上灰岩和白 云岩的旋回将马家沟组划分为马一至马六六段，王学平根据马家沟组岩性变化特征，将 南缘马家沟组地层分为三段 王学平，2 0 0 2 。 在岩相古地理方面，前人的研究认为鄂尔多斯南缘沉积岩性从海相碳酸盐岩到陆源 碎屑岩均有发育。岩性以灰岩为主，伴有生物礁( 滩、层) 沉积特征、宽缓的地貌特征以及 向南部秦岭海槽方向发育坡折和斜坡等特征，表明该区应为碳酸盐缓坡环境，并属r e a d 划分末端变陡的碳酸盐缓坡沉积环境 r e a d ，1 9 8 5 。由于研究区内不同时期海平面高低 及气候条件具有较大的差异，因而导致了相应时期沉积模式和沉积产物的变化【董兆雄， 2 0 0 2 】。 鄂尔多斯盆地目前发现的气田主要集中在盆地中北部地区，天然气勘探的重点也基 本上局限于已发现气田的外围及周边区域，但是，随着天然气勘探的不断深入，寻找新 领域、提供天然气后备区块已成为人们共同关注的问题，根据第三次全国油气资源评价 结果表明，鄂尔多斯盆地南部古生界有1 5 万亿m 3 天然气资源量，勘探前景十分巨大， 与鄂尔多斯盆地中北部地区相比，南部地区勘探研究工作程度低，目前钻遇上古生界的 探井仅2 0 余口。因此，开展对盆地南部地区天然气地质研究，是拓展新领域，加快天 然气勘探步伐的战略性工作。 1 3 研究内容 2 西北大学硕士学位论文 本论文在前人研究成果和已有资料的基础上，确定了以下研究内容： 1 研究范围：鄂尔多斯南部岐山地区及其邻区 2 研究层位：下古生界奥陶系 3 研究任务：在前人基础上，通过地面露头与钻井岩心观测，建立区域性地层对比 格架，开展岐山地区及其邻区下古生界奥陶系岩相古地理研究。 4 详细研究内容： ( 1 ) 岩石学研究：通过对岐山地区及其邻区野外剖面及钻井的研究，查清研究区 下古生界奥陶统各组主要岩石类型、岩石组合及平面分布特征。 ( 2 ) 地层划分与对比研究：利用地表露头及钻井剖面，通过岩性特征、生物化石 组合、时空展布、地层对比等分析手段，搞清奥陶系地层的层位组合、地层时代，以及 纵横向分布关系和特征。 ( 3 ) 沉积相研究：通过地表露头、单井相分析，建立各类沉积相的标准剖面，进 行微相研究和划分。突出本区沉积相特点，尤其是奥陶系沉积相演化规律，收集、利用 现有资料，编制较精确的下古生界奥陶统各组岩相古地理图及沉积岩相图。结合区域地 质特点，利用岩芯观察、薄片鉴定等方法，分析物源特征，建立沉积体系； ( 4 ) 沉积模式及沉积演化研究：通过以上研究，结合扬子板块秦岭微板块发展历 史过程，进行岐山地区奥陶系地层的沉积演化史研究，并与鄂尔多斯盆地本部进行对比。 最后建立适合研究区碳酸盐岩地层的沉积模式。 1 4 研究思路与方法 1 4 1 研究方法 本课题采用地层划分对比与沉积体系、沉积相研究，应用沉积学、构造、地球物理 等学科相结合的方法，结合现代的分析测试方法与分析手段，在前人已经进行的已有的 勘探和研究成果基础上，深入研究岐山地区下古生界奥陶系地层、沉积相及沉积模式特 征。 为使研究工作更具科学性、实用性，应注意采用宏观与微观相结合，区域资料与单 井资料相结合，地质研究与地球物理研究相结合的方法，对研究区地层和沉积相进行系 统分析。以露头、岩心、测井曲线为基础，结合地震资料分析，通过区域地层对比标志 层和层序界面的确定，划分对比地层。以沉积学原理为指导，通过野外及岩心的观察描 述，结合薄片鉴定，参考测井曲线和地震资料，搞清研究区沉积相带类型、特征及展布 3 第一章绪论 格局，划分出各主要统组沉积微相，探讨研究区沉积环境演化，建立沉积相模式。 1 4 2 技术路线 综合上述研究内容，本次研究工作流程如图1 1 ： 资料搜集已有成果消化，开题论证l 上 上1 ll上 l l 野外露头 吉生物地震资料测井资料地层特征 分析测试资料 i iri。i o t 上 ， 上 上。 上 l 地层序列ll 沉积( 微) 相ii 沉积演化史分析i 岩矿特征 上1 l i 相序列 上 、 j i r l 上n 目- + w i 沉枳午甘展币特征r 上 沉积模式 i _ 1 5 完成工作量及主要成果 图1 - 1 工作流程图 1 5 1 完成工作量 通过上述各项研究及对现有大量资料的整合，完成工作量如下： 1 收集、查阅已发表的关于鄂尔多斯盆地本部及西南缘科研论文文献近8 0 篇，相 关专著和科研报告2 0 多部以及关于研究区及其邻区沉积相研究、沉积学原理等文献及 报告2 0 余份。 2 2 0 0 7 年至2 0 0 9 年对研究区及其周边地区进行野外地质调查和踏勘，观察剖面1 4 条( 平凉太统山、二道沟、陇县龙门洞、景福山、岐山曹家沟、凤翔麟游、永寿好畴 河、礼泉东庄、泾阳铁瓦殿、东陵沟、富平赵老峪、灵殿沟、耀县桃曲坡、老石旦) ， 其中岐山曹家沟为野外实测剖面。观察并采集相应样品2 6 4 块，拍摄野外地质剖面照片 上千张。 3 磨制、观察岩石薄片2 1 0 张，照相4 7 6 张 4 划分野外及岩性岩相柱状综合图6 幅。 4 西北大学硕上学位论文 5 绘制单井及野外地质剖面地层横向对比图1 幅，小层对比图4 幅。 6 绘制各组地层厚度等值线图6 幅，沉积相平面图7 幅。 7 绘制各组沉积相演化模式图6 幅。 1 5 2 主要成果 1 通过对已有资料的查阅与理解，结合大量野夕v 音t j 面观察、测井资料收集以及薄片 鉴定等手段，对岐山地区与盆地本部、西缘及南缘其他地区地层进行对比分析，建立了 岐山地区及其邻区的奥陶系地层年代单位对比划分表。 2 通过对岐山地区及其邻区的岩石组合、沉积构造等分类研究，结合古生物、测井 等资料，将研究区奥陶系沉积体系进行了划分。 3 在前人对鄂尔多斯南缘古地理研究基础上，结合以上研究成果，对研究区奥陶纪 各期岩相古地理进行研究，做出沉积相平面图。在层序地层学理论指导下，结合所收集 的下古生界全球构造运动资料，对研究区奥陶系沉积演化史进行总结与说明。 4 根据研究区岩相古地理研究成果，结合前人所建立的碳酸盐岩沉积模式，建立了 理想的研究区沉积模式。 5 第二章区域地质概况 2 1 区域构造背景 第二章区域地质概况 鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，位于华北陆块西南缘，面积2 5 万平方公 里，东以吕梁山，南以金华山、嵯峨山、五峰山、岐山，西以桌子山、牛首山、罗山， 北以黄河断裂为界，轮廓呈矩形，位于东经1 0 6 0 2 0 1 1 0 0 3 0 ，北纬3 5 0 4 0 0 3 0 地区，跨 陕、甘、宁、蒙、晋五省区，是一个古生代地台及台缘坳陷与中新生代台内坳陷叠合的 克拉通盆地，已知沉积岩累计厚度5 1 8 公里 翟光明等，1 9 9 0 。 鄂尔多斯盆地在古生代是被称为鄂尔多斯陆块，其西南缘即渭北隆起西段地区，西 起千阳，向东经麟游、永寿至嵯峨山。西邻贺兰六盘山构造带，并与祁连构造带末端 图2 1 鄂尔多斯西南缘及其邻区前新生代构造单元划分略图( 据周鼎武，1 9 9 4 ) 卜一华北陆块( 吕梁期基底) ；2 一扬子陆块( 晋宁期基底) ；3 秦祁构造带( 前震旦基底) ； 4 一断层和推测断层：5 一研究区范围；6 一主要断层及编号【( 1 ) 贺兰山青龙山固原断层 带、( 2 ) 桌子山马家滩平凉断层带，( 3 a ) 龙首山北缘断层带，( 3 b ) 草碧老龙山圣人桥 断裂带，( 3 c ) 潼关宜阳舞阳断层带，( 4 a ) 乌鞘岭靖远断层带，( 4 b ) 宝鸡洛阳栾川断层 带，( 5 a ) 临夏天水断层带，( 5 b ) 商丹断层带，( 6 ) 玛曲略阳断层带，( 7 a ) 北川洋县断 层带，( 7 b ) 城口房县襄樊断层带】 6 西北大学硕上学位论文 相接；南隔新生代渭河地堑与秦岭构造带相望( 图2 1 ) 。南部上古生界普遍出露寒武系、 奥陶系地层，并经历了加里东运动 周鼎武，1 9 9 4 。 岐山地区位处鄂尔多斯盆地南缘，构造区划上位于贺兰拗拉槽和秦祁海槽交汇处下 部，研究区范围以岐山地区为中心，东到洛川，西至平凉，南到岐山，北到西峰，位于 宝鸡洛南栾川断裂以北地区，构造线方向近东西。早古生代时期为鄂尔多斯地台边缘 坳陷。 2 2 区域地质演化 从中、晚元古代开始，在陆核增生、陆壳固化的基础上形成的华北地台成为稳定的 沉积区，其南部为狭长的秦岭海槽，此时，由于地壳热点活动，产生秦祁裂谷，贺兰拗 拉谷产生，整个华北陆块水体北浅南深，沉积物北粗南细，地层北薄南厚。 早古生代，沿鄂尔多斯地块西南缘的秦祁贺拗拉谷再度活动，秦岭、祁连两支拉开 较大形成海槽，贺兰一支被遗弃成坳拉槽，秦祁贺海槽呈“l 形包围鄂尔多斯地块 陈 刚，1 9 9 4 ；李春昱等，1 9 7 8 ；林畅松，1 9 9 1 ，1 9 9 5 。鄂尔多斯广大范围处于陆表海环 境，发育了一套以碳酸盐岩为主的浅海沉积，厚度1 0 0 0 3 0 0 0 m 。在定边一庆阳一带有 一个南北向的古隆起，隆起顶部仅有中寒武统一下奥陶统马家沟组沉积，厚度小于 3 0 0 m 。鄂尔多斯地块西缘及南缘处于大陆边缘斜坡地带，沉积了很厚的碳酸盐岩夹碎屑 岩沉积，厚度可达3 0 0 0 m 以上。 依据区域地层组合特征分析，鄂尔多斯地块早古生代沉积实际上是在震旦纪拉张断 陷，其南部的秦岭区裂陷扩张向洋发展的基础上形成的。 寒武世开始，海水自南向北侵入，地层依次向北超覆，至中寒武世末，华北海侵达 到高潮，华北的陆表海沉积由陆源碎屑沉积为主，转变为清水碳酸盐岩沉积，陇县、岐 山、铜川一线为潮间带及潮下带沉积。晚寒武世后期，华北陆块整体海退，一直延续到 早奥陶世亮甲山期末，至此华北陆块整体经历了一个大的沉积旋回，但是在陆块西缘及 南缘，始终处于潮间带及潮下带，保持了最大厚度的沉积。亮甲山期末、马家沟期初， 秦岭海及祁连海再次海侵，马家沟期华北陆块本部主要是开阔台地、局限台地和蒸发台 地沉积。而西缘及南缘下马家沟为一套开阔台地相沉积，上马家沟组开始水体逐渐加深 形成斜坡环境。至峰峰期后，盆地本部抬升剥蚀，华北陆块大面积结束早古生代海相沉 积历史，仅在西南缘陇县岐山富平一线保留狭长海槽，形成一套深水斜坡碎屑岩、碳 酸盐沉积。受加里东运动影响，秦岭海槽关闭，地块随之隆起，使鄂尔多斯大部分地区 7 第二章区域地质概况 缺失中上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。中、晚奥陶世华北陆块的上述差异，是 由于受到秦岭和祁连海向北俯冲消减作用的影响，在陇县岐山富平一带显示继承陆缘 海盆的弧后扩张盆地特征，并与鄂尔多斯地块西缘的贺兰早古生代坳拉槽相连通 周鼎 武，1 9 9 4 。 8 西北大学硕士学位论i 第三章地层划分与对比 地层划分是把正常地层顺序下的岩层和共生的岩体，系统地组织成单位。地层单位 是以某种致的特征和属性为特征，并区别于相邻岩层或岩石体的一个岩层、一组岩层 或者岩石体。 岩石地层单位是以某种岩石类型为主，或几种岩石类型联合、或者由具有其他明显 和一致的岩石特征构成的种地层单位。单位的决定性条件是显著的岩性相似程度。然 而岩层呈现的诸多岩性变化结划分特定单位的界线带来多样的选择余地，而耍选择最有 效表现地质剖面岩石地层发育的界线，将会相当地受到诸如侧向追踪程度、地貌形态、 化石内容、成岩作用、并录性质等其他因素所影响 赫德伯格，1 9 7 8 。 本文通过参考国际地层表、中国地层指南以及中国地质调查局地层古生物研究中心 2 0 0 5 年1 1 月出版的中国各地质时代地层划分与对比 孙肇才，2 0 0 2 ；张二朋，1 9 9 8 ；汪 啸风等，1 9 9 6 ，结合对研究区进行研究过程中取得的认识，完成了鄂尔多斯南缘歧山 地区及其邻区的奥陶纪地层单位划分对比 王学平，2 0 0 2 。 3 1 岩石地层单位及其特征 鄂尔多斯盆地南缘奥陶系地层分布广泛，厚度一般1 0 0 0 m 左右最大厚度达2 0 0 0 m 以上，地层以碳酸盐岩沉积为特征。从盆地南部南北向地震剖面上可以看出，寒武系地 层厚度较为稳定，但奥陶系地层向南逐渐增厚的特征较为明显，推测地台南缘奥陶纪发 育一系列南倾同沉积正断层，形成断阶状，并以此种方式逐渐向秦岭海槽过度，并由此 形成了槽、台之间的斜坡过渡带( 图3 一1 ) 。奥陶系地层自下而上划分为下统冶里组、亮 漂鬟黧鍪 鬻 一 l k m 1 9 a “，* 固 2 _ i _ x m 图3 - - 1 鄂尔多斯盆地南缘地震舅线t c ( 上古生界底) 层拉平翻面( 据长庆研究院2 0 0 7 ) t o p ；平凉组底；t o m ；马家沟组底；t o ：奥陶系底：t ：寒武系底：t z j ： 蓟县系底；t z c ：长城系底 第三章地层划分与对比 甲山组、中统马家沟组、上统平凉组和背锅山组( 表3 1 ) 陕西省区域地层表编写组， 1 9 8 0 ，1 9 8 3 ；陕西省地质矿产局，1 9 8 9 ；陈晋镳等，1 9 9 7 。 表3 1 鄂尔多斯盆地南缘岐山地区及邻区奥陶系地层划分对比表 系统岐山平凉永寿一礼泉铜川富平 背锅山组背锅山组唐王陵组 赵 上 平平 平 老 统 凉凉 凉 峪 组组组 组 奥 峰峰组( 马六)峰峰组( 马六) 峰峰组( 马六)峰峰组( 马六) 马五段 上马家沟上马家沟上马家沟 陶 马四段 中 马马马马 家家家 家 统马三段 沟 沟沟沟 组组组组 马二段 系 下马家沟下马家沟下马家沟 马一段 下 亮甲山组 亮甲山组亮甲山组亮甲山组 统 冶里组冶里组冶里组 冶里组 寒 上 武 统 三山子组 三山子组三山子组三山子组 系 ( 1 ) 冶里组 冶里组是早奥陶世初期海侵的第一套沉积产物，厚度和分布局限，仅限于盆地的东 南缘即晋西和渭北一带的岐山、礼泉、韩城、河津等地，盆地本部沉积缺失，岐山地区 冶里组岩性上为一套白云岩组合，普遍含泥质，颜色主要为灰、黄灰色、褐色薄至中层 白云岩、泥质白云岩( 图3 2 ，3 ) ，厚度6 0 - - , 1 6 0 m 。为潮上泥云坪环境。盆地南缘淳探 1 井、旬探1 井均钻遇该套地层，岩性为深灰色、紫红色泥质白云岩，地层厚度分别为 6 6 m 、6 5 m ，地层厚度由北向南渐厚( 图3 4 ，5 ，6 ) 。 1 0 西北大学硕学位论立 图3 7 亮甲山组。硅质岩。蛀山曹家沟 图3 8 亮甲山组硅质结核，岐山曹家沟 期的冶里组泥质含量较少，且本组普遍含硅质条带或结核燧石白云岩在区内较稳定， 可作为亮甲山组的标志层。由于怀运运动，使亮甲山组顶部遭受不同程度的剥蚀。盆地 南缘沉积厚度4 0 - 1 5 0 m ，岐山地区最厚达到约15 4 m 。永参1 井、淳探1 井、甸探1 井 均钻遇该套地层，岩性为灰色、深灰色白云岩、棕红色泥质白云岩、灰色灰质白云岩等。 其中，永参 井该地层含硅质条带或结核，旬探1 井本组顶部夹滓层紫色泥岩。地层厚 度分别为4 4 9 m ( 未穿) 、7 4 m 、6 0 m ，地层厚度由南向北变薄。 ( 3 ) 马家沟组 由于海侵范围及地壳升降运动的不均衡性，马家沟组在盆地各地分布均有一定差 第三章地层划分与对比 异。马家沟组的6 个组在岩石特征上构成了3 个明显的沉积旋回，其中，马一组和马二 组构成第一旋回；马三组和马四组构成第二旋回；马五组和马六组构成第3 旋回，系一 完整的海平面升降旋回条件下的产物。马一段至马家沟六段岩性变化很明显，马一组、 马三组、马五组岩石相似，主要为灰色一黄灰色含泥准同生白云岩、溶塌角砾岩、石灰 岩、膏岩和盐岩。马二组、马四组、马六组( 峰峰组) 以块状石灰岩为主，夹云斑石灰 岩、灰斑白云岩及砂糖状白云岩。 马一段，主要分布于盆地的东部和南部渭北地区，西南部地区以泥粉晶白云岩为主， 含较多泥质。沉积厚度2 0 - 6 0 m ，淳化一带厚度达1 2 0 余米，与下伏亮甲山组假整合接 触。岩电特征表现为自然伽玛一般呈高幅尖峰锯齿状。 马二段，沉积范围在马一段的基础上向盆地中心略有推进，盆地中东部主要分布于 城川l 井以东和南部的渭北地区。沉积厚度4 0 , - - 6 0 m ，最厚大于1 0 0m 。岩性主要为石 灰岩与白云岩。岩电特征表现为声速较高，自然伽玛较高。 马三段，盆地南部主要为一套白云岩、硬石膏岩和盐岩组合。马三期海水收缩，水 体变浅，盆地西南缘仍然保持着开阔台地的灰岩沉积。岩电特征表现为声速低、自然伽 玛尖峰状突起，低密度。 马四段，因处于最大海侵期，分布范围最广，沉积厚度一般1 8 0 3 0 0 m ，最厚4 1 0 m 。 岩性为一套泥一粉晶石灰岩，砂屑一颗粒石灰岩，南部与中央古隆起区则为含膏白云岩 与泥晶白云岩。岩电特征表现为自然伽玛曲线平直或呈低幅锯齿状，声波时差曲线平直。 马五段，因处于海退期，岩性纵向变化频繁，主要为泥一粉晶白云岩、硬石膏岩、 盐岩夹3 层泥一粉晶石灰岩，沉积厚度一般9 0 - 3 2 0 m 。岩电特征表现为低密度、自然伽 玛高。 马六段( 峰峰组) ，南缘凹陷包括淳化一旬邑一带的次级凹陷在内，最大厚度大于 3 0 0 m 。岩性为含藻石灰岩和粉晶白云岩，颗粒白云岩，顶部可发育风化壳。岩电特征表 现为自然伽玛低值，较平直 张传禄等，2 0 0 1 。 岐山地区的马家沟组沉积特征明显不同于本部及南缘其它剖面的特征，由于马家沟 组时期，岐山地区始终处于陆缘海环境，水体一直较深，发育有碎屑流、浊流等典型深 水建造，因此其岩性上分段性不明显，没有白云岩与石灰岩的旋回。从纵剖面上看，马 家沟组底部为灰色、深灰色细粉晶白云岩、泥质白云岩，属云坪沉积；向上出现厚层灰 岩、薄层灰岩，含鹦鹉螺化石( 图3 - 9 ) ，说明水体已经较深；而后则发育纹层状灰岩、 厚层砾屑灰岩、水平纹层白云岩及砾屑白云岩( 图3 - 1 0 ，1 1 ) ，属深水斜坡相沉积体； 1 2 豇丑智噬帮嚼叠球磐将稳粗l来_鞲瓣l帐一鞯晕(婊h鞭蕞l霹*粗鲁蜉lrl骠喊晡基呷n照 第二幸地层划分j 对m 制 t ，i * - j 飘 副1 图3 - 5 陇县景福山一歧山曹家沟永参1 井旬探i 井淳探1 井一言平赵老峪冶里亮 甲山组地层对比图 l 2 ：已：j 一 翻3 歧山地区及其邻区冶里击甲山组地层厚度等值线图 顶部以厚层灰岩、砾屑灰岩与平凉组不整合接触( 图3 - 1 2 ) 。因此，本文根据观察到的 马家沟组现状及前人的研究，将马家沟组分为下马家沟、上马家沟与峰峰组。从马家沟 组底部白云岩至碎屑流沉积层段底部划分为下马家沟组碎屑流层段为上马家沟组，碎 屑流顶部至马家沟组顶部厚层灰岩划分为峰峰组( 图3 1 3 ，1 4 ，1 5 ，1 6 ) 。 歧山地区马家沟组碳酸盐岩重力流沉积的主要类型为碎屑流和浊流，与纹层状碳酸 盐岩交互出现( 图3 1 7 ) 。薄层碎屑流的单层厚度一般为1 - 5 e r a ，个别可3 0 e r a ，底部具 冲刷砾石成分主要为内碎屑，颗粒大者可辨具明显的水平纹层，即为下伏纹层状碳酸盐 岩( 图3 - 1 8 ) 不同层位中的砾屑含量变化较大。另外，曹家沟剖面还发育大量的厚层 霖 目品 粤露印 目h 西北又学颐士学位论史 砾屑荻岩和白云岩，砾屑多在厘米级，粗细混杂，含量多变，颗粒一杂基支撑，与砂屑 及纹层状碳酸盐岩共生，显然也是在斜坡区沉积的碎屑流沉积。碳酸盐岩浊流沉积的层 序发育不全，多见a 、 b 层序，以a 段递变层段最为发育，底部含砾，粒度下粗上细， 递变清晰，底面有冲刷构造。a 段向上可递变为b 段平行层理段。 马家沟组碳酸盐岩重力流及与其共生的纹层状碳酸盐岩表明本区在经历了早期短 暂的浅水云坪相沉积以后水体快速加深达到深水斜坡相。由于秦祁贺三叉裂谷在奥陶纪 的强烈扩张，在鄂尔多斯盆地周缘发生沉降形成斜坡带。岐山地区在奥陶纪马家沟期沉 积开始不久就形成了这种古地理格局，沉积了一套厚度巨大的深水斜坡沉积。 ( 4 ) 平凉组 鄂尔多斯南缘平凉组岩性以浅黑、黄绿色薄层页岩及粉砂岩为主，夹有细砂岩、砾 状灰岩、灰岩及凝灰质砂岩，富含笔石、三叶虫、牙形石等化石。在层位上相当于桌子 山赁兰山地区的乌拉力克组、拉什仲组和公乌素组。底部以粉砂岩及细砂岩的出现作底 界与下伏马家沟组厚层碳酸盐岩呈连续沉积，与上覆背锅山组厚层角砾状扶岩整合接 触。平凉组主要分布在盆地的南缘盆地本部未见沉积。区域上主要为一套深水笔石页 岩与钙屑浊积岩和碎屑浊积岩夹获绿色砂质泥岩，沉积厚度较大，岩性在横向上多变。 在歧山扶风地区，平凉组岩石为黄绿色、灰绿色薄层泥岩，深灰色、灰色泥灰岩 夹凝灰岩和砂岩( 图31 9 ，2 0 ) ，泥岩部分千枚理化说明曾经受到构造应力的作用， 地层厚度为7 4 l m ( 图3 2 1 2 2 ) 。 平凉一陇县一带平凉组岩性为黑灰色、灰色页岩、粉细砂岩、泥晶石灰岩、夹角砾 石灰岩、凝灰岩，富含重力流沉积，含丰富的笔石化石，平凉太统山厚1 1 6 m ，龙门洞 圈3 _ 9 马家沟组。鹦鹉化石，岐山曹家沟圈3 1 0 马家沟组，纹层状衷岩，岐山曹寡沟 第三章地层划分j ，对k 圈3 1 l 马家沟组，砾屑白云岩，岐山曹家沟图3 1 2 马家沟组，厚层灰岩岐山曹家沟 厚1 3 2 m ，陇县景福山厚5 8 0 m 。近年来，随着深水牵引流沉积研究的开展在平凉银峒 官庄剖面和陇县段家峡村一带的甲凉组地层中发现了碳酸盐岩等深流沉积及其堆积体 一等深岩丘，主要由3 种碳酸盐等深岩组成，即砂屑等深岩、粉屑等深岩和灰泥等深岩。 经典等深岩层序剖面上构成颇具特征的细一粗一细层序，自下而上由分别由：灰泥等 深岩，粉届等深岩， 砂屑等深岩，粉屑等深岩扶泥等深岩5 个段组成，反殃 等深流活动的弱一强一弱周期性变化。这种层序可以是5 段完整的，也可以是不完整的， 常见缺失第2 段或第4 段。平凉陇县一带等深岩层序有以下4 种样式：五段完整的等 深岩层序，不完整的等深岩层序， 由中层状砂屑等深岩叠置构成的层序，由厚层 状砂屑等深岩叠置构成的层序 何幼斌1 9 9 8 ；李日辉，1 9 9 7 ；高振中，1 9 9 5 ，1 9 9 6 。 雷 田3 - 1 3 陇县景福山一蚊山曹家沟永参i 井旬探l 井淳撩1 井一富平赵老峪马家沟组地层对 比图 一蓬壤壤滢j墨 一j、 西北人学硕上学位论文 等值线 图3 1 4 岐山地区及其邻区下马家沟组地层厚度等值线图 等值线 图3 - 1 5 岐山地区及其邻区上马家沟组地层厚度等值线图 圉 黻 e 剥口| 量 黔粤一嘉夏：； 图例 鼠 馘 i ，j 一剥 - 面i | 删厂l 一野粤一嘉夏； 图例 = 地划n i 对 图3 一“歧山地区爰其邻区峰峰组地层厚度等值线圈 圈3 - 1 7 马家沟组，角砾灰岩与纹理状灰岩接 圈3 1 8 马薯【掏组，痒晨漉中砾屑鞭粒，岐山曹 触，岐山曹家沟寒沟 在南部泾阳地区，本组又称为西陵沟组，岩性已极不相同，为一套灰白色厚层块状 砂屑灰岩、介壳灰岩、泥晶灰岩和凝灰岩。永参1 井钻遇这套地层，岩性为深灰、灰色 灰岩、泥质灰岩、云质扶岩夹白云岩、灰质白云岩。上部灰岩大部分为团粒灰岩，部分 为砂屑灰岩和藻团粒灰岩。局部夹灰黑色泥质条带。化石较为丰富，见有介形虫、腕足、 瓣鳃类、藻类等化石。淳探1 井、旬探l 井岩性以黑色、深灰色灰岩、泥质灰岩、云质 灰岩为主夹白云岩，旬探l 井含有较多的块状砾屑灰岩，厚度大于5 0 0 m 上被背锅山 组整合覆盖或太原组不整合覆盖。 西北大学碰学位论立 图3 1 9 平蔼c 组，灰黑色衷质泥岩。蛀山曹家圈3 - 2 0 平凉组，泥岩、砂岩复理石髓，砂岩 沟具粒序层理，蛀山曹家沟 富平赵老峪剖面本组野外特征明显，发育深水碳酸盐碎屑流。岩石类型包括杂乱角 砾石扶岩、薄板状泥晶灰岩、粒序层碎屑石灰岩、页状石灰岩、板状交错层里细粒砂屑 灰岩、含漂浮砾的薄板状石灰岩等。杂乱角砾灰岩砾石大小混杂，可从细砾级至厚数米、 长数十米的巨大岩块常与透镜状具粒序层理的砂屑灰岩及薄板状或页状泥晶灰岩自下 而上组成共生的岩石序列，代表了深水碳酸盐岩重力流沉积。 在陕西永寿一礼泉一带，出露一套以页岩、白云岩和杂砾岩组合为特征的陆源碎屑 夹碳酸盐岩的沉积建造，沉积厚度较大，达1 6 0 0 余米。 ( 5 ) 背锅山组 背锅山组以灰色、肉红色中厚层一块状灰岩为主，夹黄绿色页岩，上部夹泥质砾状 灰岩( 或灰质砾岩) ，产珊瑚、三叶虫、头足类等化石。其下以砾屑灰岩的出现与下伏 平凉组整合接触，其上多被上古生界不同层位不整合覆盖 马润华等，1 9 9 8 。 馐鼠1 i 圈3 - 2 1 陇县景福山一蛙山曹家沟一永参1 井幻搛l 井淳撵1 井一富平赵老峪平璩组地层对 比圈 第三章地层划分1 0 对 图3 - 2 2 岐山地区及其邻区晚奥陶统平凉组地层厚度等值线圈 本组分布局限，仅限盆地南缘的陇县、岐山、泾阳、耀县和西缘的固原一带。在南 缘该组岩性为浅灰色、灰白色块状泥一粉晶灰岩、藻荻岩、砾屑灰岩、生物灰岩，夹页 岩和重力流成因的角砾状石狄岩、含荻岩角砾泥岩( 图3 2 3 ) ，一般为3 0 0 4 5 0 m ( 图3 2 4 ， 2 5 ) 。 图3 2 3 背锅山组，滑塌角砾灰岩，陇县龙门洞 圈3 - 2 6 背锅山组，砾岩，上部为砂泥互层，向 上砂岩减少，泥岩增加，水平纹层发育。岐山曹 家沟 在岐山一麟游带，本组底部为角砾白云岩，中上部为灰色、灰黑色泥岩、含砾泥 岩夹砾岩及少量砂岩( 图3 - 2 6 ) 。砾石成分有硅质条带白云岩、白云岩、泥岩、钙质泥 西北夫学顾e 学位论文 岩、页岩等，上段的砾岩中砾石以下伏层位的灰黑色泥岩为主，见纹层变形 埔 目： 尉j 卧。：7 警1 - - - 了 图3 - 2 4 陇县景福山一歧山曹寡沟一永参1 井句探1 井淳探1 井一富平赵老峪背锅山组地层对 比圈 l ：j l 自一 圈3 - 2 5 岐山地区及其邻区晚臭陶统背锅山组地层厚度等值线圈 3 2 年代地层单位及生物组合特征 3 21 奥陶纪年代地层单位划分 中国奥陶纪年代地层研究主要集中于地层和化石序列发育完好的华南地区。1 9 2 4 年，李四光、赵亚曾 l e e c h a o ，1 9 2 4 研究宜昌南津关一前坪一带地层，将扬子贝层 以下的地层称为宜昌石灰岩，将扬子贝层和宝塔石灰岩命名为艾家山统。1 9 4 8 年，许杰、 2 l 第三章地层划分与对比 马振图将宜昌石灰岩的含义作了修订，并改称为宜昌组，将其范围缩小，仅包括了 t r e m a d o c i a n 期的地层。以此为基础，杨敬之、穆恩之正式建立了宜昌统，其范围与许、 马的宜昌组相同。1 9 5 9 年卢衍豪首次将我国的奥陶系划分为宜昌、艾家山和钱