鄂尔多斯盆地马家沟组共经历了6个沉积期, 其中一、三、五期为低海平面发育期, 盆地处在一个相对局限的发育期, 形成较多的石膏和盐岩; 马家沟组二、四、六期属于高海平面发育期, 沉积物一般多为灰岩、白云岩以及云质灰岩(冯增昭和鲍志东, 1999; 何自新, 2003)。马五期, 由于华北地块海平面整体降低, 沉积底质对海水的消能, 使鄂尔多斯盆地主体部位补给的海水相对较少, 循环性差, 含盐度增高。因“ L型” 中央古隆起阻隔, 海水对盆地的补给有限, 加之气候炎热干燥, 盆地内的蒸发量加大, 因此, 海水不断浓缩, 导致海水含盐度持续升高, 造成在盆地拗陷中心沉积了较厚的硬石膏岩、盐岩及少量白云岩, 发育为含白云岩的硬石膏岩、盐岩盆地(何自新, 2003)。

岩相古地理特征是决定储集层发育程度的重要物质基础。马五段沉积时期, 气候干热, 盆地基底抬升, 海平面下降, 表现为快速海侵和缓慢海退的特征(何自新, 2003)。在单井相和连井相分析的基础上(图 5), 主要考虑研究区沉积背景, 采用单因素分析多因素综合作图法(冯增昭, 2004), 结合“ 优势相编图法” , 以沉积相模式为指导, 研究马五段各亚段岩相古地理演化特征。

图 5

Fig.5

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	图 5 陕北地区马家沟组五段东西向沉积特征剖面Fig.5 Sedimentary feature section of the Member 5 of Majiagou Formation in east-west deriction in northern Shaanxi Province

马五₁₀亚段沉积时期, 处于初始海退阶段(谢锦龙等, 2013; 席胜利等, 2017), 气候干旱。在佳县、米脂、子洲、绥德和清涧一带发育蒸发台地亚相的膏盐湖微相, 沉积膏岩和盐岩。向西环绕膏盐湖在横山、子长、志丹、安塞、延安、延长和宜川等区域发育蒸发台地亚相的膏云坪微相, 岩性以膏质白云岩为主。再向西环绕膏云坪在靖边、甘泉等区域发育蒸发台地亚相的含膏云坪微相, 岩性以含膏白云岩及泥粉晶白云岩为主。至定边、吴起、富县、洛川和黄龙等区域相变为局限台地亚相的白云坪微相(图 6, 图 7-a)。

图 6

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	图 6 陕北地区马家沟组五段沉积演化模式Fig.6 Sedimentary evolution model of the Member 5 of Majiagou Formation in northern Shaanxi Province

图 7

Fig.7

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	图 7 陕北地区马家沟组五段沉积时期古地理演化(一) a— 马五10亚段沉积时期; b— 马五9亚段沉积时期; c— 马五8亚段沉积时期; d— 马五7亚段沉积时期Fig.7 Palaeogeographic evolution of the Member 5 of Majiagou Formation sedimentary period in northern Shaanxi Province(Ⅰ )

马五₉亚段沉积时期, 处于海侵沉积阶段。受短周期潮湿气候和相对海平面逐渐上升影响, 在绥德、子长、清涧、安塞、延川和延长等区域发育局限台地亚相的灰云坪微相, 沉积灰质白云岩及泥质白云岩。向西在横山、靖边、定边、志丹、延安、甘泉、富县、宜川、洛川和黄龙等区域发育广泛的局限台地亚相的白云坪微相沉积, 岩性以泥粉晶白云岩为主。在定边东部、吴起、富县西北和宜川西部发育局限台地亚相的台内颗粒滩微相, 岩性主要为砂屑白云岩和鲕粒白云岩(图 6, 图 7-b), 孔隙较为发育, 为储集层发育有利区。

马五₈亚段沉积时期, 为海平面又一次下降阶段。佳县、米脂、子洲和绥德等区域再次发育蒸发台地亚相的膏盐湖微相, 沉积膏岩和盐岩。向西环绕膏盐湖在横山、志丹、安塞、延安、延长和延川等区域发育蒸发台地亚相的膏云坪微相, 岩性以膏质白云岩为主。再向西环绕膏云坪在靖边、甘泉、宜川等区域发育蒸发台地亚相的含膏云坪微相, 岩性以含膏白云岩夹泥粉晶白云岩和泥质白云岩为主。至吴起、富县、洛川和黄龙等区域相变为局限台地亚相的白云坪微相, 广泛发育泥粉晶白云岩及泥质白云岩沉积(图 6, 图 7-c)。

马五₇亚段沉积时期, 相对海平面再次上升, 且海进程度较马五₉亚段沉积时期大(谢锦龙等, 2013)。在绥德、清涧和延川等区域发育开阔台地亚相的灰坪微相沉积, 岩性以泥晶灰岩及泥质灰岩为主。在佳县、米脂、子洲、子长和延长等区域发育局限台地亚相的灰云坪微相沉积, 岩性以灰质云岩为主。再向西表现为隆洼相间的特点, 在横山、靖边、吴起、安塞、延安、甘泉、富县、宜川、洛川和黄龙等区域发育局限台地亚相的白云坪微相, 岩性以泥粉晶白云岩及泥质白云岩为主; 而在志丹东部、靖边南部、甘泉北部又有局限台地亚相的灰云坪微相夹于其中, 岩性以灰质云岩为主。在局限台地亚相内部, 广泛发育颗粒滩微相沉积, 颗粒滩为储集层富集有利区, 主要分布在横山、安塞、延安和宜川以及吴起、富县和洛川2个区域条带内, 呈北西向近似雁列式断续展布, 岩性以砂屑云岩和鲕粒云岩为主(图 6, 图 7-d)。

马五₆亚段沉积时期, 区域构造抬升, 海平面大幅下降(谢锦龙等, 2013; 雷涛等, 2020)。在佳县、米脂、横山、子洲、绥德、子长、清涧、延川和延长等区域发育蒸发台地亚相的膏盐湖微相, 岩性以厚层的膏岩和盐岩为主, 膏盐湖范围明显扩大。环膏盐湖在安塞、延安等区域发育蒸发台地亚相的膏云坪微相, 岩性以膏质白云岩为主。再向西环绕膏云坪在靖边、志丹、甘泉、富县等区域发育蒸发台地亚相的含膏云坪微相, 岩性以含膏白云岩、泥质白云岩为主。至吴起、富县、洛川和黄龙等区域相变为局限台地亚相的泥云坪微相, 岩性以泥质白云岩夹白云质泥岩为主。在吴起西部发育局限台地亚相的颗粒滩微相沉积, 岩性主要为砂屑白云岩和鲕粒白云岩(图 6, 图 8-a)。

图 8

Fig.8

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	图 8 陕北地区马家沟组五段沉积时期古地理演化(二) a— 马五6亚段沉积时期; b— 马五5亚段沉积时期Fig.8 Palaeogeographic evolution of the Member 5 of Majiagou Formation sedimentary period in northern Shaanxi Province(Ⅱ )

马五₅亚段沉积时期, 是马五期内部最大的一次相对海平面上升阶段。在佳县、绥德和清涧等区域发育开阔台地亚相的灰坪微相, 岩性主要为泥晶灰岩。在米脂、子洲、子长、延川和延长等区域发育局限台地亚相的灰云坪微相沉积, 岩性以灰质云岩和泥晶灰岩为主。再向西表现为隆洼相间的特点, 在横山、延安、甘泉、吴起、洛川和黄龙等区域广泛发育局限台地亚相的白云坪微相, 岩性为泥粉晶白云岩; 而在靖边、志丹局部发育开阔台地亚相的灰坪微相, 岩性以泥晶灰岩为主。在局限台地亚相内部, 发育颗粒滩微相, 颗粒滩分布在横山、安塞、延安和宜川以及吴起、志丹和富县, 呈北西向近雁列式分布, 岩性以颗粒白云岩为主(图 6, 图 8-b)。

马五₄亚段沉积时期, 相对海平面再次下降。在米脂、子洲、绥德、清涧和延川一带再次发育小范围的膏盐岩洼地, 沉积白云质膏岩和盐岩; 在横山、靖边、安塞和延安一带发育膏质白云岩坪和含膏白云岩坪微相, 岩性主要为膏质白云岩、含膏白云岩夹泥质白云岩; 围绕环带向西, 在吴起、志丹和甘泉一带发育含硬石膏结核白云岩坪微相, 沉积含硬石膏结核或假晶溶模孔泥粉晶白云岩, 是储集层发育的有利相带(图 6, 图 9-a)。

图 9

Fig.9

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	图 9 陕北地区马家沟组五段沉积时期古地理演化(三) a— 马五4亚段沉积时期; b— 马五3亚段沉积时期; c— 马五2亚段沉积时期; d— 马五1亚段沉积时期Fig.9 Palaeogeographic evolution of the Member 5 of Majiagou Formation sedimentary period in northern Shaanxi Province(Ⅲ )

马五₃亚段沉积时期, 相对海平面发生小幅度上升。在子长、安塞、延安、延长、延川和清涧一带发育膏质白云岩坪和含膏白云岩坪微相, 岩性主要为角砾状膏质云岩和含膏云岩。在其外围发育广泛的泥质白云岩坪微相, 岩性为泥质角砾白云岩、泥晶白云岩、灰质白云岩及白云质泥岩等(图 6, 图 9-b)。

马五₂亚段沉积时期, 南部构造抬升作用明显, 相对海平面下降, 沉积中心向西北部掀挟式挪移。在靖边、子长和志丹一带发育硬石膏结核或含硬石膏结核白云岩坪微相, 岩性为含硬石膏结核或泥粉晶云岩, 在沉积中心外围的米脂、绥德、吴堡和富县、甘泉、宜川发育云坪。另外, 在古沟槽发育处马五₂亚段被冲刷缺失(图 6, 图 9-c)。

马五₁亚段沉积时期, 相对海平面继续下降, 沉积中心向东南部转移。硬石膏结核或含硬石膏结核白云岩坪微相沉积范围向北扩大。吴堡、延川和延长一带发育含灰质白云岩坪微相; 西部发育膏岩坪、含膏云坪微相, 岩性为膏云岩及含膏云岩。在古沟槽发育处马五₁亚段被冲刷缺失(图 6, 图 9-d)。

1)陕北地区马五₁₀— 马五₁各亚段以海相碳酸盐岩台地沉积为主, 包括开阔台地、局限台地和蒸发台地3种亚相, 并进一步细分为: 云坪、膏云坪、含膏云坪、泥云坪、灰云坪、灰坪、颗粒滩、云灰坪、泥灰坪、膏盐湖等10种沉积微相。

2)从马五₁₀到马五₁岩相古地理单元整体表现为自东向西的环带状分布特征, 环带中心主要位于延长、延川和清涧一带, 值得注意的是, 马五₂沉积时期由于受较强的构造抬升作用影响, 马五₂亚段古地理单元环带呈现出向西北挪移的特征, 环带中心位于靖边— 子长一带。

3)马家沟组五段各亚段沉积相带分布受海平面升降影响, 表现出一定的沉积韵律。蒸发台地、局限台地以及开阔台地亚相在空间上彼此相邻, 纵向上相互叠置, 局限台地亚相环绕蒸发台地亚相与开阔台地亚相, 且随着气候以及海平面升降变化, 三者此消彼长。开阔台地主要分布在马五₅、马五₇、马五₉亚段, 主要发育灰岩、灰云岩、云灰岩, 颗粒滩也主要分布于这3个亚段; 蒸发台地亚相主要分布在马五₁、马五₂、五₃、马五₄、五₆、马五₈、马五₁₀亚段, 主要发育膏岩、盐岩、膏云岩、含膏云岩; 局限台地主要分布在马五₁— 马五₇、马五₉亚段, 主要发育云岩、泥云岩、泥岩等。马家沟组的旋回性沉积为储集层叠合发育奠定了基础, 云坪、膏云坪、含膏云坪、颗粒滩微相易于形成有利储集空间。