(含)膏云岩岩心上呈灰色、土黄色块状, 硬石膏结核和晶体溶解后形成的结核模孔和晶体模孔(本文统称之为膏模孔)被局部或全部充填, 白云石晶粒细小, 多以泥晶— 细粉晶为主。膏云岩内缺乏广盐性生物, 但发育较丰富的菌藻类, 常见藻纹层。研究区膏云岩中常见潮上带沉积特有的相标志, 如鸟眼、干裂和示底构造等。膏模孔呈蜂窝状密集分布并常有微裂缝与之伴生发育( 图 3)。

图 3

Fig.3

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图 3 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段岩心中膏模孔发育的膏云岩 a— 桃35井3396.0 m$马五_{1}^{2}$小层, 膏云岩中的膏模孔局部被充填形成残余孔隙; b— 陕50井3490.2 m$马五_{4}^{1}$小层, 膏模孔被局部充填形成残余膏模孔; c— 桃34井3391.8 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩中极为发育的膏模孔, 大部分未充填; d— 桃35井3395.0 m$马五_{1}^{3}$小层, 密集分布的未充填或半充填膏模孔及微裂缝Fig.3 Dissolution pores of anhydrate crystals and nodules developed in gypsodolomite in cores of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin

(含)膏云岩自然伽马值最低(小鱼³0 API), 因此, 厚层膏云岩表现为呈“ 长弓型” , 薄层膏云岩呈“ 短弓形” ; 深、浅双侧向电阻率值最低(小鱼²00 Ω · m), 呈“ 长弓型” ; 声波时差中高值, 在150~180 μ s/m之间呈中、高幅波动; 中子密度较低, 因膏模孔含量和充填程度不同在2.65~2.8 g/cm³间波动( 图 2; 图 4)。

图 4

Fig.4

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	图 4 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段主要岩性的岩— 电关系对冲对比 a— 自然伽马(GR)和深侧向电阻率(RLLD)对冲图; b— 自然伽马(GR)和浅侧向电阻率(RLLS)对冲图; c— 深侧向电阻率(RLLD)和浅侧向电阻率(RLLS)对冲图; d— 中子密度(DEN)和深侧向电阻率(RLLD)对冲图Fig.4 Rock-electric relation contrast of main lithology of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin

(含)膏云岩的膏模孔、残余膏模孔及与之伴生发育的胀缩微裂缝为膏云岩的主要孔隙类型, 也是研究区的主要储集空间。(含)膏云岩的平均孔隙度在研究区最高, 达6%~12%。硬石膏结核模孔常被白云石粉砂、石英、泥质及重晶石、黄铁矿、天青石和萤石等矿物局部充填, 石膏晶体模孔常被淡水方解石全充填。各单井马五_1-4亚段内普遍发育3~8层膏云岩, 膏云岩与白云岩、含泥白云岩、岩溶角砾岩等呈互层分布; 单层(含)膏云岩厚度一般为2~3 m, 少数可达4~5 m, 层内显示出一定程度的均质性特征, 形成特有的受岩性制约的层状储集层。

研究区(含)膏云岩主要分布在每一个海平面降低旋回的上部潮上带, 形成潮上带膏云坪沉积。$马五_{1}^{3}$和$马五_{4}^{1}$小层膏云岩层最为发育, 平均厚度分别约为3.5 m和5 m, 硬石膏结核含量可高达20%~30%; $马五_{1}^{2}$小层(含)膏云岩厚约4 m, 上部以含硬石膏结核粉晶白云岩为主, 下部以细、粉晶白云岩为主, 因此其储集性能比$马五_{1}^{3}$和$马五_{4}^{1}$小层略为逊色; $马五_{1}^{4}$和$马五_{2}^{2}$小层的膏云岩所占地层厚度比相对更小, 因此其孔隙度和储集性能也随之降低。$马五_{2}^{1}$、$马五_{3}^{1}$、$马五_{3}^{2}$、$马五_{4}^{2}$和$马五_{4}^{3}$等小层储集性差, 这些小层主要以潮间或潮下带岩溶角砾岩和灰质白云岩、白云质灰岩为主, 不含或偶夹(含)膏云岩( 图 2; 表 1)。

依据白云石晶粒的粒径, 将白云岩划分为细晶、粉晶、微晶和泥晶白云岩。研究区粉晶和微晶白云岩常见。

粉晶、细晶白云岩呈灰色、灰褐色, 晶粒结构, 粒径一般在0.05~0.25 mm之间。白云石晶粒呈凹凸— 镶嵌状紧密接触, 岩性致密, 纹层状构造发育( 图 5)。粉晶白云岩和细晶白云岩自然伽马值中— 低值, 在30~80 API之间呈低幅锯齿状波动; 深、浅双侧向电阻率高于岩溶角砾岩和膏质白云岩, 在200~500 Ω · m间呈中低幅齿状波动; 声波时差中低值, 在150~175 μ s/m之间呈低幅弱锯齿波动; 中子密度较高, 依据孔隙充填程度不同而在2.75~2.85 g/cm³之间波动( 图 2; 图 4)。

图 5

Fig.5

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图 5 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段白云岩中他形白云石晶粒的凹凸镶嵌状接触导致晶间孔和晶间溶孔极不发育 a— 召88井3339.86 m$马五_{1}^{3}$小层, 细晶白云岩他形镶嵌状白云石晶体, 不见晶间孔和晶间溶孔; b— 陕225井3429.37 m$马五_{3}^{1}$小层, 粉晶白云岩极不发育的晶间孔和晶间溶孔, 混入的少许泥质进一步降低了岩石的物性; c— 桃35井3385.98 m$马五_{1}^{1}$小层, 泥晶白云岩岩性致密, 不见晶间孔和晶间溶孔。均为扫描电镜照片Fig.5 Concave-convex inlaid contact of dolomite grains resulted in indevelopment of intercrystalline pores and intercrystalline dissolution pores of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin

泥晶— 微晶白云岩的白云石晶粒细小, 呈他形镶嵌状结构, 块状构造, 岩性均匀致密( 图 5)。其自然伽马中、低值, 在20~80 API之间呈低幅小锯齿状波动; 深、浅双侧向电阻率值很高, 在500~800 Ω · m间变动, 仅低于灰岩, 高于岩溶角砾岩、膏质白云岩和粉晶白云岩等; 声波时差低值, 在145~170 μ s/m之间呈中低幅锯齿状波动; 中子密度相对较高, 在2.75~2.85 g/cm³之间波动( 图 4; 图 5)。

研究区白云岩广泛分布在马五_1-4亚段各小层中, 尤其在潮间带云坪发育。单层厚度大多数为1~2 m, 少数为3~5 m, 以薄层状为主, 局部为中— 厚层状, 分布范围较广且累计厚度较大( 图 2, 表 1)。

质纯白云岩, 无论是泥微晶白云岩、粉晶白云岩、还是细晶白云岩, 其晶间孔、晶间溶孔和微裂缝均不发育( 图 5)。桃53井、桃35井、陕225井、陕166井等4口井的细晶、粉晶和泥晶白云岩中, 半自形— 他形白云石晶体呈镶嵌状紧密接触, 不见晶间孔和晶间溶孔, 岩性致密。

桃2区块各井岩心中常见岩溶角砾岩, 由多成分白云质角砾、少许灰质角砾及粗粒(砂级)杂基构成。角砾成分复杂, 角砾间多为离散的碳酸盐砂、泥粉晶白云石或少量砂屑颗粒充填, 见少量残余溶孔和不规则状、网状微缝, 孔隙度平均值小于1%, 储集性较差。依据角砾岩组构特征将其分为砾状支撑角砾岩、网缝镶嵌角砾岩、泥质支撑角砾岩、方解石胶结角砾岩等( 图 6)。

图 6

Fig.6

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图 6 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段角砾岩 a— 陕50井3500.0 m马五$马五_{4}^{1}$小层, 位于季节性变化带下部的砾状支撑角砾岩, 白云石角砾之间被泥质充填; b— 桃34井3386.3 m$马五_{1}^{2}$小层, 垂直渗流带沿裂缝溶蚀形成的角砾岩, 进而形成的网缝镶嵌角砾岩; c— 桃34井3444.0 m$马五_{4}^{1}$小层, 滞流带岩溶流体沿裂缝下渗溶蚀形成的原位无明显位移网缝镶嵌状角砾岩; d— 桃53井3388.5 m$马五_{1}^{4}$小层, 底部泥质支撑角砾岩, 角砾在渗流带原地或者准原地被渗流泥质胶结充填; e— 桃35井3403.8 m$马五_{1}^{3}$小层, 方解石胶结角砾岩, 渗流带溶蚀及后期方解石胶结形成的角砾状白云岩, 砾间被方解石胶结充填。均为岩心照片Fig.6 Various types of karst breccia of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin

砾状支撑角砾岩中角砾大小相对均一, 具有一定程度的磨圆, 角砾含量大于50%。角砾成分多为白云质, 上覆地层垮塌和所在岩层的破碎均可形成角砾。砾状支撑角砾岩以钙质胶结为主, 可见少量泥质及粉晶白云岩碎屑充填( 图 6-a), 多为准原地溶蚀垮塌成因, 在渗流带或季节性变化带常见。

网缝镶嵌角砾岩中角砾系白云岩因网状裂缝分割而形成, 角砾位移不明显, 大多数角砾彼此吻合并呈镶嵌状接触。其成因与岩溶水沿微裂缝渗滤关系密切, 一般未经垮塌和搬运, 为大气淡水沿微裂缝原地淋溶改造溶蚀而形成角砾化, 角砾间充填物以淡水方解石胶结为主。属岩溶改造岩( 图 6-b, 6-c), 在渗流带和滞留带常见。

泥质支撑角砾岩的角砾含量平均低于40%, 钙泥质和铝土质支撑。由泥质贯入而形成的泥质条纹或条带构成角砾间的充填物, 有时泥质纹层被角砾堵截或压弯( 图 6-d)。泥质支撑角砾岩多出现在渗流带, 一般被风化壳上部渗滤泥质充填。

局部方解石胶结角砾岩的砾石成分单一, 无分选和磨圆, 砾间以方解石胶结为主( 图 6-e), 无流水改造标志, 为原地溶解、固结成因, 为滞流带溶蚀作用不活跃、CaCO₃过饱条件下的溶积成因(王建民等, 2013)。

岩溶角砾岩因渗滤混入大量泥质, 其自然伽马值最高, 在50~120 API之间呈“ 高幅锯齿状” 或尖锐“ 燕尾状” 波动; 深、浅双侧向电阻率比膏云岩稍高, 低于粉晶和泥微晶白云岩, 在150~350 Ω · m之间呈“ 低幅齿状” 波动; 声波时差最高, 在160~210 μ s/m之间呈高尖“ 燕尾状” 波动, 尤其是$马五_{1}^{4}$小层和$马五_{4}^{1}$小层底部凝灰岩因高泥质含量而呈巨幅跳波。当声波时差值大于170μ s/m时, 在研究区往往并不意味着其孔隙度大, 很大程度上由高泥质含量引起, 声波时差的高幅跳波与自然伽马值高幅值对应关系极好, 也表明泥质含量对声波时差值具有极大影响; 岩溶角砾岩的中子密度高于膏云岩, 在2.7~2.8 g/cm³之间波动( 图 3; 图 4)。研究区岩溶角砾岩孔隙度极低, 绝大部分小于1%, 储集能力差, 为差储集层。

桃2区块(含)膏云岩中膏模孔的充填物包括渗滤白云石粉砂、方解石、铁/白云石、石英、萤石、黄铁矿、重晶石、高岭石、天青石、泥质及有机质等。依据充填物质形成的先后及充填顺序, 把上述各类充填物划分为9类充填组合:

1)微亮晶和亮晶淡水方解石充填( 图 9-a, 9-b)。这类充填组合在研究区内常见, 主要充填在石膏晶体模孔中, 石膏核模孔、晶模孔及盐模孔几乎全部被充填, 形成无效储集空间。

图 9

Fig.9

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图 9 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段膏云岩膏模孔的特征及充填情况(Ⅰ ) a— 陕225井3429.14 m$马五_{3}^{1}$小层, 膏云岩硬石膏晶模孔被微亮晶和亮晶方解石全充填, 岩性致密, 10× 4(-); b— 桃35井3394.36 m$马五_{1}^{1}$小层, 膏云岩的盐模孔被微亮晶和亮晶方解石全充填, 岩性致密, 10× 4(-); c— 桃53井3381.55 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩的硬石膏结核模孔被渗滤白云石粉砂充填, 呈假示底构造, 残余膏模孔孔隙发育, 红色铸体, 10× 4(-); d— 桃47井3427 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂半充填, 见残余膏模孔孔隙, 蓝色铸体, 10× 10(-); e— 桃38井3410.3 m$马五_{2}^{2}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂和方解石半充填, 残余膏模孔大量保存, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 10(-); f— 陕50井3490.2 m$马五_{4}^{1}$小层, 膏云岩的膏模孔充填方解石和白云石粉砂, 见残余膏模孔孔隙, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 4(-); g— 桃53井3381.55 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩的石膏晶体模孔被自生石英和渗滤白云石粉砂充填, 显示假示底构造, 红色铸体, 10× 4(-); h— 召88井3327.3 m$马五_{1}^{2}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂、自生石英和方解石全充填, 孔隙不发育, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 4(-); j— 召88井3329.3 m$马五_{1}^{2}$小层, 膏云岩中膏 模孔被渗滤白云石粉砂、自生石英和方解石全充填, 岩性致密, 茜素红染色, 10× 4(-)Fig.9 Mould holes of anhydrate crystals and nodules in gypsodolomite of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin(Ⅰ )

2)渗滤白云石粉砂充填( 图 9-c, 9-d)。膏模孔局部被渗滤白云石粉砂不完全充填, 剩余有效核模孔和晶模孔孔隙空间, 残留孔隙为未充填部分及渗滤白云石粉砂中的粒间孔。

3)渗滤白云石粉砂+方解石充填组合( 图 9-e, 9-f)。这类充填矿物组合在研究区内常见, 膏模孔被渗滤白云石粉砂和方解石半充填, 剩余一定量的残余孔隙空间。

4)渗滤白云石粉砂+石英充填组合( 图 9-g)。这类充填物组合在研究区内也较常见, 膏模孔被局部充填, 充填程度在50%~95%, 残留一定量的有效储集空间, 孔隙主要为溶蚀膏模孔的剩余孔隙和渗滤白云石粉砂的粒间孔。

5)渗滤白云石粉砂+方解石+石英矿物充填组合( 图 9-h, 9-j)。这类充填矿物组合在研究区内较常见, 膏模孔基本被充填, 残余孔隙空间有限。

6)渗滤白云石粉砂+天青石(+方解石)充填矿物组合( 图 10-a, 10-b)。膏模孔被少量渗滤白云石粉砂、天青石和或含铁方解石的半充填, 保存有一定量的有效储集空间, 此类充填在研究区常见。

图 10

Fig.10

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图 10 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段(含)膏云岩膏模孔的特征及充填情况(Ⅱ ) a— 桃2井3397.50 m$马五_{3}^{2}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂、天青石局部充填, 残余膏模孔大量保存, 蓝色铸体, 10× 4(-); b— 桃53井3381.50 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩的膏模孔被渗滤白云石粉砂、重晶石半充填, 残余孔隙大量保存, 蓝色铸体, 10× 4(-); c— 陕50井3490.2 m$马五_{4}^{1}$小层, 膏云岩的膏模孔被渗滤白云石粉砂、方解石和萤石充填, 见少量残余膏模孔孔隙, 茜素红染色, 蓝色铸体, 有残余孔隙, 10× 4(-); d— 桃35井3402.1 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩的膏模孔被白云石粉砂、方解石和萤石充填, 有残余膏模孔孔隙, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 4(-); e— 召88井3327.3 m$马五_{1}^{2}$小层, 膏云岩的膏模孔被渗滤白云石粉砂、铁方解石和黄铁矿半充填, 见少量残余膏模孔孔隙, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 4(-); f— 召88井3327.3 m$马五_{1}^{2}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂、铁方解石和黄铁矿局部充填, 见少量残余膏模孔孔隙, 茜素红染色, 蓝色铸体, 10× 4(-); g— 桃47井3430.2 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂、萤石和黄铁矿充填, 见残余膏模孔或渗滤白云石粉砂粒间孔孔隙, 蓝色铸体, 10× 4(-); h— 桃47井3430 m$马五_{1}^{3}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云石粉砂和萤石半充填, 残余膏模孔孔隙大量保存, 蓝色铸体, 10× 4(-); j— 陕225井3455.3 m$马五_{4}^{1}$小层, 膏云岩中膏模孔被渗滤白云 石粉砂、铁白云石和萤石等不完全充填, 形成残余膏模孔, 白云岩基质中晶间孔少见, 岩性致密, 扫描电镜照片Fig.10 Mould holes of anhydrate crystals and nodules in gypsodolomite of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin(Ⅱ )

7)渗滤白云石粉砂+方解石+黄铁矿充填矿物组合( 图 10-c, 10-d)。这类矿物充填组合在研究区内偶尔见到, 膏模孔基本被填充, 仅剩余少量残余储集空间。

8)渗滤白云石粉砂+萤石+黄铁矿充填矿物组合( 图 10-e, 10-f)。膏模孔被少量渗滤白云石粉砂、萤石及黄铁矿半充填, 保存有大量有效的残余孔隙空间。该类矿物充填组合在研究区常见。

9)渗滤白云石粉砂+铁白云石+萤石+高岭石(+石英)矿物充填组合( 图 10-g, 10-h, 10-j)。这类充填矿物组合研究区可见。膏模孔充填程度约85%, 孔隙主要为铁白云石晶体和自生石英及萤石晶体的晶间孔和渗滤白云石粉砂的粒间孔。

通过对硬石膏、方解石和白云石3种矿物的化学溶解度和力学稳定性的分析和对比, 可以更好地理解以膏云岩为主的风化壳储集层孔隙的成因机制及其岩溶作用特征。

常温常压条件下, 硬石膏和石膏均不稳定, 具有极强的亲水性, 溶解度极高, 硬石膏溶解度约为6300 mg/L, 石膏的溶解度2080 mg/L。即使在略微潮湿的空气中, 硬石膏也能吸水转化为半水石膏。常温常压条件下, 方解石的溶解度为12.28 mg/L, 白云石的溶解度为14.32 mg/L; 随着二氧化碳的分压增加, 方解石和白云石的溶解度会有所增加; 当二氧化碳的分压高至0.01 bar时, 方解石和白云石的溶解度分别增加至164.75 mg/L和184.78mg/L(黄思静等, 1996; Liu et al., 2005; 闫志为等, 2009)。硬/石膏的力学稳定性极差, 纵向易裂离, 横向易断裂, 徒手能碾碎; 白云石受力较易破裂, 风化易破裂成刀砍纹; 方解石的物理稳定性在3种矿物中相对最强, 受力不易破裂。当海平面降低或台地隆升使萨布哈环境中沉积的膏云岩处于大气淡水作用体系时, 硬石膏以其强亲水性和高于方解石和白云石约450倍的溶解度, 极易率先吸水发生溶解。溶解后的硬石膏结核和晶体自然留下石膏结核膜孔和晶体模孔(亦即膏模孔), 形成“ 组构选择性” 溶蚀孔隙。膏云岩遇淡水发生溶蚀的过程中要首先吸水转化为石膏, 该过程使其体积增大30%。硬石膏吸水膨胀会对基岩施压, 随之而来的石膏溶解形成膏模孔的过程又形成对基岩的释压。施压和释压过程促使膏云岩自身破碎产生胀缩微裂缝, 这也是研究区潮上坪(含)膏云岩在风化壳岩溶作用过程中, 胀缩微裂缝常与膏模孔伴生发育的根本原因。研究区膏云岩层的胀缩微裂缝发育较为普遍, 但一般不穿层分布, 仅局限分布在膏云岩层内。有学者认为这些膏云岩的胀缩微裂缝为构造或成岩微裂缝(杨华等, 2013), 但又不能合理解释其不能穿层分布的原因。此外, 硬石膏的溶解过程向岩溶介质中释放 SO42-和Ca²⁺。岩溶介质中 SO42-浓度升高促使白云石溶解度大大提高(闫志为, 2008), 促使膏模孔和胀缩微裂缝的进一步扩溶; Ca²⁺的加入则使岩溶介质的Mg/Ca值降低, 导致白云岩发生去云化作用形成致密的次生灰岩(方少仙和侯方浩, 2013), 因此研究区次生灰岩一般发育在厚层膏云岩段之下, 导致层间物性的非均质性增强。上述3方面因素导致膏云岩在岩溶作用过程中极易产生细缝小洞型共生孔隙组合, 形成马五_1-4亚段潮上膏云岩层的“ 小孔微缝” 型优质储集层。研究区马五_1-4亚段的膏模孔经历了4期溶蚀— 充填过程。

第1期溶蚀— 充填发生在准同生期早表生成岩阶段。海平面间歇性下降导致马五_1-4亚段受潮汐影响的台地相沉积暴露至海平面以上, 从而受CaCO₃-H₂O-CO₂地表淡水体系的影响和作用。淡水介质对石膏、硬石膏、文石和高镁方解石表现为强烈不饱和, 亲水性强且溶解度极高的硬石膏晶体和结核在大气淡水淋滤溶蚀作用下容易溶蚀形成晶模孔和核模孔。大部分膏模孔也随即逐渐被文石和高镁方解石因Mg²⁺出溶而形成的微亮晶和亮晶淡水方解石充填, 形成第1种矿物充填类型(方少仙和侯方浩, 2013)( 图 9-a, 9-b)。总体上该期硬石膏结核和晶体的溶蚀规模有限, 但石膏晶体和结核一旦溶蚀很快就被淡水方解石充填, 因而对有效储集空间的形成意义不大。

第2期溶蚀— 充填发生在晚表生成岩阶段, 即风化壳岩溶作用阶段。加里东运动末期区域构造抬升使研究区马五_1-4亚段经历了140 Ma的大气淡水岩溶作用改造和风化壳岩溶作用过程。大气渗流环境及潜流带上部CaCO₃不饱和带具有如下主要特征: (1)大量的硬石膏晶体和结核及极少量的生物屑和鲕粒进一步发生组构选择性溶蚀, 形成膏模孔及极少量鲕模孔。(2)淡水渗流介质长期对白云岩的渗滤、溶蚀作用, 形成渗滤白云石粉砂( 图 9-c, 9-d)。(3)高镁方解石、文石等亚稳定矿物进一步发生Mg²⁺出溶并转化为方解石(方少仙和侯方浩, 2013)。因此, 该阶段膏云岩被溶蚀形成大量膏模孔的同时, 也会被岩溶作用过程中形成的渗滤白云石粉砂和方解石局部充填, 形成膏模孔的渗滤白云石粉砂和方解石充填组合( 图 9-e, 9-f)。

第3期溶蚀— 充填发生在中、浅埋藏成岩阶段。海西期末, 随着盆地发生沉降并持续接受沉积, 在上覆上石炭统— 二叠系负荷作用下, 马五_1-4亚段进入快速持续中、浅埋藏压实阶段。该阶段古地温逐渐升高至约85 ℃, 有机质处于未成熟— 半成熟期。中、浅埋藏阶段主要发生以下成岩变化: (1)细菌活动使分散在沉积物中的有机质氧化分解, 形成的碳酸根及碳酸氢根离子一方面逐步促进介质中 CO32-和 HCO3-浓度的增加并逐渐沉淀, 尔后呈晶粒状或连晶状充填在各类残余孔隙内; 另一方面使亚稳定矿物进一步发生溶蚀或扩大溶蚀, 形成各类溶模孔、非组构溶孔和溶洞, 但往往还可以看到原岩的残余组构。(2)来自晚石炭世— 二叠纪沉积地层压释水的SiO₂、Al₂O₃、K⁺等物质也逐步形成石英、高岭石, 使得石英胶结和硅化作用开始出现, 并局部充填于残余孔隙中(魏丽等, 2015)。(3)该阶段发生埋藏调整白云石化作用, 导致灰泥基质或细晶碳酸盐沉积物重结晶转化为细晶— 中晶白云岩。白云岩晶粒的镶嵌结构使其晶间孔和晶间溶孔均极不发育( 图 5)。受上述多种因素的制约和影响, 中、浅埋藏成岩阶段形成前述第4、5种矿物充填组合。

第4期溶蚀— 充填作用发生在中深埋藏成岩阶段。随着盆地中、新生代沉积作用的持续进行, 马五_1-4亚段的埋藏深度进一步加大, 成岩温度也不断升高(古地温在85~175 ℃之间), 有机质处于成熟— 高成熟阶段, 除了重结晶、深埋藏白云石化和硅化作用持续发生之外, 孔隙流体介质中Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等离子浓度明显升高, 方解石及白云石分别达到平衡及过饱和状态, 缓慢持续沉淀并充填在膏模孔内。该阶段充填的方解石和白云石中铁离子含量逐渐升高, 天青石、黄铁矿、萤石、重晶石等低温热液矿物也相继沉淀, 意味着马五_1-4亚段在深埋藏期受到低温热液的影响(沈扬等, 2018), 发生深埋藏期低温热液作用(王玉萍等, 2014; 覃小丽等, 2017), 形成前述第6、7、8、9种矿物充填组合类型。

硬石膏与白云石和方解石溶解度和力学稳定性的巨大差异, 使得膏云岩在岩溶作用过程中表现出与碳酸盐岩区不同的岩溶作用特征。研究区下古生界近水平展布, 地势相对平坦, 由于硬石膏的强亲水性、高溶解度和率先溶蚀特征, 使得膏云岩层成为膏模孔密集分布的强渗透性岩层, 雨水或地表岩溶水因此以弥散性的分散流形式, 经由表层率先形成的膏模孔向下渗滤并对下伏岩层进一步溶解。碳酸盐岩地区的岩溶水则以水道化流和管道化流的强水动力冲刷、溶蚀为主。硬石膏优先溶解形成多孔结构、膏云岩岩层的强渗透性、弱水动力的弥散性分散流是研究区大洞大缝不发育的主要原因。研究区主要的孔隙类型为膏模孔及与之伴生的胀缩微裂缝, 孔隙大小受硬石膏结核和石膏晶体大小的制约, 胀缩微裂缝与之伴生发育并进一步联通不同的膏模孔, 孔隙大小表现出明显的自限性、孔隙分布表现出明显的均质性和成层性特征。岩溶古地貌对研究区的储集层分布不再具有优先控制作用, 岩性(膏云岩)及沉积微相(膏云坪)是储集层发育的先天制约条件。

桃2区块马五_1-4亚段的12个小层内, 膏云岩层一般发育在每一个海平面向上变浅旋回的最上部潮上带( 表 1)。马五₄亚段中的$马五_{4}^{3}$、$马五_{4}^{2}$和$马五_{4}^{1}$小层为海平面变浅的沉积旋回, $马五_{4}^{1}$小层主要为潮上带膏云坪沉积; 马五₃亚段的$马五_{3}^{3}$、$马五_{3}^{2}$、$马五_{3}^{1}$小层为海平面变浅沉积旋回, $马五_{3}^{1}$小层为潮上带膏云坪沉积; 其上沉积的马五₂和马五₁亚段海平面升降频繁, 形成多个海平面持续低位沉积期, $马五_{2}^{2}$、$马五_{1}^{4}$、$马五_{1}^{3}$和$马五_{1}^{2}$小层均形成潮上带膏云坪沉积( 表 1; 图 2; 图11)。因此导致$马五_{1}^{2}$、$马五_{1}^{3}$、$马五_{2}^{2}$、$马五_{3}^{1}$和$马五_{4}^{1}$小层的厚层膏云岩在全区稳定分布, 井间可对比性强, 残余膏模孔发育, 因而形成优质储集层; $马五_{2}^{1}$、$马五_{3}^{2}$、$马五_{4}^{2}$小层以粉晶和泥晶白云岩为主, 偶夹薄层膏云岩, 也具有一定的储集性; $马五_{3}^{3}$小层、$马五_{4}^{3}$小层以云灰岩和灰云岩为主, 且多发生角砾岩化, 形成岩渗流带和潜流带溶角砾岩层, 岩性致密, 储集性差( 图 11)。

图 11

Fig.11

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	图 11 鄂尔多斯盆地桃2区块马五1-4亚段南北向岩性和沉积微相连井对比剖面Fig.11 Lithology and sedimentary microfacies linked well profiles of the sub-members 1-4 of Member 5 of Majiagou Formation in Tao 2 block, Ordos Basin