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1 引言

鄂尔多斯盆地作为我国重要的海相碳酸盐岩含油气盆地，其寒武系海相碳酸盐岩与下奥陶统马家沟组共同构成了深层油气勘探的核心层系。多年来，海相碳酸盐岩构造—岩相古地理研究成果为盆地油气勘探提供了重要支撑，但随着勘探向深层延伸，原有沉积相图已难以满足精准勘探需求。寒武系中统张夏组、上统三山子组发育的海相碳酸盐岩，经多期构造运动和成岩改造，形成了具有勘探潜力的储集体。目前针对该套地层的沉积演化过程、储层控制机理及发育模式仍需深化研究。

2 鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩沉积特征

2.1 岩石学特征

鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩岩石类型以白云岩为主，夹少量石灰岩，主要包括鲕粒云岩、粉—细晶云岩，局部发育泥晶灰岩、砾屑灰岩等[1]。岩石矿物成分中白云石含量较高，方解石含量较少，部分岩石含少量陆源碎屑矿物。

鲕粒云岩是最主要的岩石类型之一，鲕粒粒径差异明显，台缘滩鲕粒粒径介于0.7～1.5mm，分选较好，台内滩鲕粒粒径相对较细，一般小于0.8mm。鲕粒形态多为圆形或椭圆形，部分鲕粒边缘保留颗粒幻影，少量可见放射状和圈层结构。粉—细晶云岩晶体结构均匀，颗粒形态清晰，岩石中发育微裂缝及针状孔，局部可见似燧石条带和铁质侵染现象。

石灰岩主要分布于盆地边缘及坳陷区，以泥晶灰岩为主，夹砂屑灰岩和生屑灰岩，单层厚度较薄，多与白云岩呈互层状产出。泥晶灰岩质地致密，陆源碎屑含量较低，部分层段含三叶虫等生物化石碎片。

2.2 沉积相类型及特征

寒武系海相碳酸盐岩主要发育局限台地、开阔台地、台缘斜坡及盆地等沉积相带，其中台地相带内的颗粒滩是最具意义的沉积亚相，包括台缘滩和台内滩两种类型。

台缘滩发育于华北地台向秦祁海槽过渡地带，沿布1井—李华1井—定边1井—沙探1井—牛心山—麟探1井—淳探1井—平1井—西磴口一带展布，受定边裂谷和晋陕裂谷影响，台缘带向台内延伸[2]。台缘滩厚度大，一般大于150m，以上韩剖面为例，张夏组厚度300m，其中鲕粒滩厚度达260m，底部为灰色泥岩、深灰色薄层泥晶灰岩或夹砾屑灰岩，向上过渡为厚层块状鲕粒云岩，中上部基本白云石化。

台内滩主要受古隆起和台洼控制，围绕镇原古隆起、横山凸起以及临县台洼和黄陵—宜川台洼边缘发育。台内滩单层厚度和总厚度较台缘滩变薄，总厚度一般不足100m。围绕古隆起的台内滩完全白云石化，而环洼地发育的台内滩仅部分白云石化。

局限台地相主要分布于古隆起周围及台内洼地区域，岩性以泥质云岩、砂质云岩为主，发育潮坪微相，水平层理发育。开阔台地相位于台缘滩外侧及盆地边缘地带，岩性以泥晶灰岩、含石英砂灰岩为主，水体能量中等，生物化石相对丰富。台缘斜坡—盆地相分布于盆地边缘深水区，岩性以薄层泥晶灰岩、“疙瘩”状石灰岩为主，夹重力流成因的中厚层颗粒灰岩和砾屑灰岩。

2.3 沉积环境演化特征

寒武纪早期，盆地范围内海侵范围有限，仅在坳陷区接受少量沉积，岩性以泥质灰岩、泥岩为主。中寒武世徐庄期，大规模海侵发生，盆地范围内广泛接受沉积，隆坳格局开始凸显，沉积相带分异逐渐明显。

张夏期是寒武系沉积的关键时期，盆地呈现“三隆四坳”的古地理背景，“三隆”为镇原古隆、横山凸起和柳林低隆，“四坳”为贺兰坳陷、定边坳陷、临县坳陷和黄陵—铜川坳陷，古地理格局受前震旦系裂陷影响，呈北东向展布[3]。该时期隆起区演化为碳酸盐岩台地，坳陷区演化为深水海湾或台内洼地，隆坳转折带和古隆起周围水体能量适宜，成为颗粒滩发育的有利区域。

寒武纪晚期，受区域构造运动影响，华北地台整体隆升，盆地普遍遭受剥蚀，沉积间断明显。该时期海平面下降，盆地内沉积环境由开阔海向局限海过渡，蒸发作用增强，部分地区发育膏盐沉积，为后期成岩改造提供了物质基础。整个寒武纪沉积环境演化受控于构造运动和海平面变化，呈现出“海侵—海退”的旋回性特征，沉积相带随古地理格局动态迁移。

3 鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩储层特征

3.1 储层岩石类型

寒武系海相碳酸盐岩储层岩石类型主要为鲕粒云岩和粉—细晶云岩，其中鲕粒云岩是最主要的储层岩石类型，主要发育于台缘滩和台内滩相带。台缘滩鲕粒云岩白云石化程度高，颗粒结构保存完好，残余粒间孔和溶蚀孔洞发育；台内滩鲕粒云岩白云石化程度存在差异，古隆起周缘白云石化强，储集性能相对较好。

粉—细晶云岩储层主要分布于台地内部及古隆起周围，岩石晶体结构均匀，发育晶间孔和微裂缝，部分层段经岩溶改造后形成溶蚀孔洞，储集性能得到改善。少量泥晶云岩和含膏云岩也具备一定储集潜力，主要分布于膏盐湖周缘，石膏晶体和结核经淡水溶蚀后形成晶模孔和膏模孔。

3.2 储集空间类型及特征

储层储集空间类型多样，主要包括孔隙和裂缝两大类，其中孔隙以残余粒间孔、溶蚀孔洞和晶间孔为主，裂缝主要为构造微裂缝和溶蚀裂缝。

残余粒间孔主要分布于鲕粒云岩中，是颗粒胶结后未被完全充填的粒间空隙，形态多为三角形或多边形，孔径介于20～100μm，连通性中等，是储层原生储集空间的主要类型。溶蚀孔洞是储层最重要的次生储集空间，包括粒内溶孔、粒间溶孔和溶洞，孔径差异较大，小者数微米，大者可达数毫米，主要由大气淡水淋滤溶蚀和埋藏溶蚀作用形成，在台缘滩顶部和古隆起周围最为发育。

晶间孔主要发育于粉—细晶云岩中，为白云石晶体生长过程中形成的晶间空隙，孔径较小，一般小于20μm，分布均匀，连通性较差，但总体积较大，对储层孔隙度有一定贡献。微裂缝多为构造运动形成，部分为溶蚀扩大缝，宽度介于1～50μm，延伸长度较短，主要起到连通孔隙的作用，可显著改善储层渗透率[4]。

3.3 储层物性特征

寒武系海相碳酸盐岩储层总体表现为低孔隙度、低渗透率特征。据568个样品测试结果统计，孔隙度分布主要介于2.5%～7.5%，占总样品的60%，其中孔隙度大于5%的样品占比约30%，小于2.5%的样品占比约10%。渗透率分布相对集中，126个样品测试结果显示，渗透率介于0.1～1.0mD的样品占总样品的62%，大于1.0mD的样品占比仅8%，小于0.1mD的样品占比30%[5]。

不同沉积相带储层物性差异明显，台缘滩储层物性最佳，平均孔隙度可达4.5%～6.0%，平均渗透率介于0.5～1.0mD；台内滩储层平均孔隙度为3.0%～4.5%，平均渗透率介于0.1～0.5mD；局限台地和开阔台地储层物性较差，平均孔隙度多小于3.0%，渗透率小于0.1mD。

储层物性在纵向上也存在差异，主要分布在张夏组上部，即颗粒滩顶部，反映储层形成受高频海平面变化及表生岩溶改造影响。平面上，有利储层主要围绕古隆起周围和沿台缘带展布，与沉积相带分布规律基本一致。

表 1 鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩储层物性统计

Table 1 Statistical properties of cambrian marine carbonate reservoirs in the Ordos Basin

4 鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩储层发育控制因素

4.1 沉积因素的控制作用

沉积相带决定了储层的物质基础和分布格局。颗粒滩相带是有利储层的核心发育区，该相带水体能量较强，颗粒分选磨圆较好，原生粒间孔隙发育，为后期成岩改造提供了有利条件。台缘滩相带颗粒堆积厚度大，岩石结构疏松，原生孔隙保存相对较好；台内滩相带虽厚度较小，但围绕古隆起分布，为白云石化和岩溶作用提供了良好基础。

沉积环境的水动力条件直接影响颗粒的分选性和磨圆度，进而控制原生孔隙发育程度。强水动力条件下形成的鲕粒云岩，颗粒分选磨圆好，粒间孔隙发育；而弱水动力环境下形成的泥晶灰岩、泥质云岩，颗粒细小，泥质含量高，原生孔隙不发育，储集性能差。

古地理格局控制了沉积相带的展布，“三隆四坳”的古地理背景使隆起区和隆坳转折带成为颗粒滩发育的有利区域。古隆起周围水体浅，水动力条件适宜，有利于颗粒堆积和白云石化作用发生；坳陷区水体深，水动力弱，以泥质沉积为主，难以形成有效储层。

4.2 成岩作用的控制作用

白云石化作用是改善储层物性的关键成岩作用。高镁钙比值流体的参与是白云石化发生的重要条件，这种流体形成于局限、蒸发的浅水环境。古隆起及周围地貌高、水体浅，海水经蒸发作用迅速浓缩，形成高镁钙比值卤水，促使颗粒滩发生准同生白云石化。白云岩的形成使岩石颗粒支撑结构得以保存，原生粒间孔不易被充填，同时白云石晶体间可形成晶间孔，显著改善储层孔隙度。

岩溶作用对储层物性的提升具有重要意义。寒武纪末华北板块整体抬升，造成大面积沉积间断，古隆起及斜坡上部地区三山子组大多被剥蚀殆尽，张夏组直接暴露遭受淡水淋滤溶蚀，形成大量溶蚀孔洞，有效改善储集性能。岩溶作用的发育程度与岩相密切相关，颗粒滩相、含膏云坪相岩石中可溶矿物含量高，岩石渗透性较好，岩溶改造强烈；而致密灰岩相、泥质云岩相岩溶改造微弱。

胶结作用和压实作用对储层物性具有破坏作用。早期胶结作用使部分原生粒间孔被方解石胶结物充填，降低储层孔隙度；深埋压实作用使岩石颗粒紧密排列，原生孔隙进一步减少。但晚期溶蚀作用可部分抵消胶结和压实的破坏影响，形成次生溶蚀孔隙。

4.3 构造作用的控制作用

构造运动控制了古地理格局的演化，前震旦系裂陷的多期活动对寒武系沉积产生重要影响。盆地长城系发育的贺兰裂谷、定边裂谷、晋陕裂谷等北东向展布的裂谷，控制了“三隆四坳”古地理格局的形成，使隆坳转折带成为颗粒滩发育和储层富集的有利区域[6]。

构造抬升运动为岩溶作用提供了必要条件。寒武纪末的区域抬升运动使寒武系碳酸盐岩暴露地表，接受大气淡水淋滤溶蚀，形成风化壳岩溶储层。古隆起区因抬升幅度大，剥蚀强烈，岩溶作用改造彻底，储层物性最佳；而坳陷区抬升幅度小，岩石埋藏较深，岩溶作用影响有限。

构造裂缝的发育改善了储层的连通性。多期构造运动形成的微裂缝，虽不能显著增加孔隙度，但可有效连通孤立的粒间孔和溶蚀孔洞，形成完整的储集体系，提高储层渗透率。构造裂缝主要分布于古隆起周围和断裂带附近，与有利沉积相带叠合区域，往往形成优质储层。

5 鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩储层发育模式

5.1 储层发育模式构建依据

储层发育模式的构建基于沉积相带展布、成岩作用演化及构造背景分析，核心依据包括：一是“三隆四坳”的古地理格局控制了沉积相带的分布，颗粒滩沿隆坳转折带和古隆起周围发育，构成储层物质基础；二是白云石化作用和岩溶作用是储层物性改善的关键成岩过程，古隆起周围和颗粒滩相带是这两种作用的强烈改造区；三是构造运动控制了储层的分布范围和改造强度，构造抬升导致的风化剥蚀的影响范围决定了岩溶储层的分布边界；四是储层发育呈现明显的分带性，平面上围绕古隆起和台缘带展布，纵向上集中于颗粒滩顶部。

5.2 典型储层发育模式描述

鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩储层发育模式为“镶边台地—多期改造”模式，该模式具有以下特征。

（1）台地边缘带储层发育模式。位于华北地台向秦祁海槽过渡的台缘带，以台缘滩鲕粒云岩为核心储集体。沉积期受强水动力作用影响，形成厚层块状鲕粒堆积，原生粒间孔发育；准同生期受古隆起蒸发环境影响，发生强烈白云石化，保存原生孔隙并形成晶间孔；表生期因构造抬升暴露，遭受大气淡水淋滤溶蚀，形成大量溶蚀孔洞；深埋期构造裂缝发育，连通各类孔隙，形成优质储层。该类储层厚度大、分布稳定，是最有利的储层类型。

（2）古隆起周缘台内滩储层发育模式。围绕镇原古隆、横山凸起等古隆起分布，以台内滩鲕粒云岩和粉—细晶云岩为储集体。沉积期受古隆起地貌控制，形成环绕古隆起的颗粒滩带，原生孔隙相对发育；准同生期海水蒸发浓缩，形成高镁钙比值流体，促使岩石完全白云石化；表生期古隆起抬升剥蚀，储层接受岩溶改造，形成溶蚀孔洞；晚期构造裂缝进一步改善连通性。该类储层分布范围广，虽厚度小于台缘滩储层，但整体勘探潜力较大。

（3）台洼边缘储层发育模式。位于临县台洼、黄陵—宜川台洼边缘，以台内滩鲕粒云岩为主要储集体。沉积期水体能量中等，颗粒堆积厚度较小，原生孔隙发育一般；白云石化作用仅部分发生，岩石白云石化程度不均；表生期岩溶作用影响较弱，溶蚀孔洞不发育；储层物性总体较差，但局部受裂缝改造区域可形成相对优质储层。

该模式明确了寒武系发育三类潜在油气成藏组合：镇原古陆西南侧裂陷型台盆下寒武统烃源岩与张夏组台缘滩构成的自生自储成藏组合；伊金霍洛旗—神木地区坳陷型台洼下寒武统烃源岩与张夏组台内滩构成的自生自储成藏组合；镇原古隆东侧石炭系—二叠系煤系烃源岩与张夏组台内滩构成的新生古储成藏组合。

6 结语

研究区鄂尔多斯盆地寒武系海相碳酸盐岩沉积特征受“三隆四坳”古地理格局控制，主要发育台缘滩、台内滩等有利沉积相带，岩石类型以鲕粒云岩、粉—细晶云岩为主。储层总体表现为低孔隙度—低渗透率特征，储集空间以残余粒间孔、溶蚀孔洞和晶间孔为主，有利储层主要分布于台缘滩和古隆起周缘台内滩相带。沉积相带、成岩作用和构造运动共同控制了储层的发育与分布：沉积相带奠定了储层物质基础，颗粒滩相带是有利储层发育的核心区域；白云石化作用和岩溶作用是改善储层物性的关键成岩过程；构造运动控制了古地理格局演化和岩溶作用范围，构造裂缝改善了储层连通性。建立的“镶边台地—多期改造”储层发育模式，明确了台缘滩、古隆起周缘台内滩和台洼边缘三类储层发育类型，揭示了三类潜在油气成藏组合。

参考文献

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[2] 王怡帅，贾连奇，范立勇，等．鄂尔多斯盆地寒武系——奥陶系碳酸盐岩储层固体沥青特征、成因及其油气地质意义［J］．天然气工业，2024，44（12）：50-62．

[3] 胡晨林．鄂尔多斯盆地寒武系碳酸盐岩台地相模式及其对古气候的响应［J］．地质论评，2023，69（S1）：17-18．

[4] 周进高，付金华，于洲，等．鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩主要储层类型及其形成机制［J］．天然气工业，2020，40（11）：20-30．

[5] 陶文星，梁积伟，杨光，等．鄂尔多斯盆地西南缘寒武系辛集组碳酸盐岩地球化学特征及古环境重建［J］．非常规油气，2020，7（3）：8-15．

[6] 周进高，席胜利，邓红婴，等．鄂尔多斯盆地寒武系—奥陶系深层海相碳酸盐岩构造—岩相古地理特征［J］．天然气工业，2020，40（2）：41-53．