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天 然 气 工 业Natural Gas Industry第41卷第４期2021年 ４月· 13 ·鄂尔多斯盆地西南部寒武系风化壳天然气成藏特征刘显阳1,2 魏柳斌1,2,3,4 刘宝宪1,2 张 雷1,2 郭 玮1,2 张建伍1,2 郑 杰1,21.中国石油长庆油田公司2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室3.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学4. 成都理工大学沉积地质研究院摘要：鄂尔多斯盆地早古生代中央古隆起及其周缘形成的寒武系风化壳一直都是该盆地油气勘探重点关注的目标，并取得了重要的油气勘探突破。
为了进一步加快该领域天然气勘探的进程，在系统分析该盆地西南部寒武系风化壳源储配置及圈闭类型的基础上，评价了该盆地西南部寒武系风化壳天然气勘探的潜力以及有利的勘探区带。
研究结果表明：①该盆地内上古生界煤系烃源岩是主要的气源岩，与寒武系储层形成“上生下储”型源储匹配关系；②寒武系风化壳储层的储集空间类型以白云岩晶间（溶）孔型及岩溶缝洞型为主，其发育分别受控于颗粒滩沉积微相和风化壳期岩溶作用；③寒武系风化壳圈闭类型主要为岩性—地层圈闭，形成于燕山期鄂尔多斯盆地东部抬升的构造背景，上倾方向存在着岩性及地层遮挡的地质条件，有利于天然气近距离运移与聚集成藏。
结论认为，该盆地西南部中央古隆起东侧环县—正宁地区是寒武系风化壳气藏的有利勘探区带，中寒武统张夏组及上寒武统三山子组是该区油气勘探的有利层段。
关键词：鄂尔多斯盆地；中央古隆起西南部；寒武系；风化壳；气藏形成；岩溶作用；上生下储；岩性—地层圈闭DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.04.002Characteristics of natural gas accumulation in the Cambrian weathering crust inthe southwestern Ordos BasinLIU Xianyang 1,2, WEI Liubin 1,2,3,4, LIU Baoxian 1,2, ZHANG Lei 1,2, GUO Wei 1,2, ZHANG Jianwu 1,2, ZHENG Jie 1,2(1. PetroChina Changqing Oilfield Company , Xi'an , Shaanxi 710018, China ; 2. National Engineering Laboratory of Low-permeability Oil & Gas Exploration and Development , Xi'an , Shaanxi 710018, China ; 3. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Ex-ploitation , Chengdu University of Technology , Chengdu , Sichuan 610059, China ; 4. Institute of Sedimentary Geology , Chengdu University of Technology , Chengdu , Sichuan 610059, China )Natural Gas Industry, Vol.41, No.4, p.13-21, 4/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: The Cambrian weathering crust formed in the Lower Paleozoic central paleouplift of the Ordos Basin and its periphery has always been a key target for oil and gas exploration in this basin, and important breakthroughs in oil and gas exploration have been made there. In order to further accelerate the process of natural gas exploration in this field, this paper systematically analyzes the source-reser-voir configurations and trap types in the Cambrian weathering crust in the southwestern Ordos Basin. Then, natural gas exploration poten-tials and favorable exploration zones in the Cambrian weathering crust inf the southwestern Ordos Basin are evaluated. And the following research results were obtained. First, in the Ordos Basin, the Upper Paleozoic coal-measure source rocks are the main gas source rocks, which together with the Cambrian reservoir form a source -reservoir pattern of "upper source and lower reservoir". Second, the types of the reservoir spaces in the Cambrian weathering crust reservoir are mainly dolomite intercrystalline (dissolution) pores and karst fractures and vugs, whose development is controlled by grain shoal microfacies and karstification in the weathering crust stage, respectively. Third, the traps in the Cambrian weathering crust are mainly lithologic -stratigraphic traps, which are formed in the tectonic setting of the east-ern Ordos Basin uplifting in the Yanshanian. There are geological conditions of lithologic and stratigraphic barriers in the updip direction, which is beneficial to the short-distance natural gas migration and accumulation. In conclusion, Huanxian -Zhengning area on the east side of the central paleouplift in the southwestern Ordos Basin is a favorable exploration zone of Cambrian weathering crust gas reser-voirs, and Middle Cambrian Zhangxia Formation and Upper Cambrian Sanshanzi Formation are favorable intervals of oil and gas exploration.Keywords: Ordos Basin; Southwestern area of the central paleouplift; Cambrian; Weathering crust; Natural gas accumulation; Karstifica-tion; Upper source and lower reservoir; Lithologic -stratigraphic trap基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（编号：2016ZX05004-006）、中国石油天然气股份有限公司重大科技专项 “长庆油田5 000万吨持续高效稳产关键技术研究与应用”（编号：2016E-0514）。
鄂尔多斯盆地天然气地质特征主讲：马振芳长庆油田分公司勘探部一、盆地勘探概况（一）盆地概况：是中国第二大沉积盆地，盆地范围北起阴山，南抵秦岭，西至六盘山，东达吕梁山。
盆地面积37万km2,本部面积25万km2。
行政区划分：内蒙15万km2, 陕西11万km2。
地形地貌：北部为沙漠、草原及丘陵区，地势相对平坦，平均海拔1200-1350m ；南部为黄土塬。
（二）地质概况1. 盆地演化：是典型的克拉通盆地,基底为太古界及下元古界变质岩系。
盆地演化经历了五个阶段,天然气主要在晚古生代,石油主要在中生代。
2. 构造单元划分：主要依据白垩系划分六个二级构造单元。
主要特征为南油北气。
a. 伊盟隆起：主要发育构造油气藏。
b. 天环坳陷：主要发育构造、地层油气藏。
c. 伊陕斜坡：主要发育古地貌油气藏和岩性油气藏。
d. 渭北隆起：主要发育构造油气藏。
e. 晋西挠褶带：发育构造油气藏。
f. 西缘掩冲带：发育构造油气藏。
3. 地层：除缺失上奥陶系（0）、志留系（S）、泥盆系（D）外，其余地层均发育存在。
沉积岩厚度平均约6000m，纵向上具有“上油下气”的特征，即中生界产油，古生界产气,天然气主要分布在山西组、太原组和马家沟组。
部分地区本溪组也有。
4. 含气层系：主要有两套层系十八个地层组。
下古生界：以奥陶系（O）马家沟组顶部马五1~马五4白云岩气田为主。
上古生界：以二叠系（P）、石炭系（C）砂岩气田为主。
二叠系又以石盒子组盒8底部砂岩、山西组山2、太原组太1 砂岩为主要产气层；石炭系以本溪组底部砂岩为主要产气层。
（三）勘探历史阶段：1907 年第一口油井到现在近百年历史。
分六个阶段：1.1907 年~1949 年：延1 井发现油苗经历了清末官办期（1907年~1911 年）和中美合办期（1911 年~1919 年）。
2.1949 年~1969年：构造指导期,发现断层。
3.1970 年~1979 年：长庆油田会战阶段,第一个储量增长阶段。
鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律盆地基本概况，油气分布特征，构造特征、储层类型、烃源岩特征、油气藏类型及成藏主控因素分析。
鄂尔多斯盆地由于其具有与我国东、西部明显不同的地质构造背景，因而有着独特的油气聚集规律和分布特征。
主要表现在：①古生界以海相或海陆交互相沉积为主，烃源岩分布面积较广，且较稳定；②古生界以生气为主，而中生界以生油为主，油、气生成高峰时期趋于一致；③盆地主体部分地层平缓（地层倾角＜1°），构造简单，并少见断裂，储集岩物性较差，因此油气以短距离运移为主，而油藏以自生自储岩性----地层圈闭为主。
根据含油气系统的基本研究方法，结合鄂尔多斯盆地的地质特征，该盆地含油气系统研究的总体思路可以概括为定源（烃源岩评价）-定时（生烃高峰或关键时刻）-定灶（生烃中心或生油洼陷）-定向（油气运移方向）-定位（油气运聚单元），下面根据这一原则，对鄂尔多斯盆地含油气系统予以初步分析。
烃源岩基本特征鄂尔多斯盆地存在J2, T3, C—P，O2四套烃源岩，其中几湖相泥岩和C一P系煤系泥岩是两套主要的烃源岩。
1.下古生界气源岩下古生界碳酸盐岩残余有机质丰度一般在0.12 %—0.33 %之间，平均为0.21% —0.22 %。
泥岩、泥灰岩烃源岩主要产于中奥陶统平凉组和上奥陶统克里摩里组、桌子山组及乌拉力克组，分布于中央古隆起西缘或南缘。
泥岩有机碳含量一般为0.4%—0.5 % ;泥灰岩残余有机碳含量大多在0.2%—0.5 %，最高达1.11 %。
干酪根镜检、干酪根碳同位素及轻烃组成等研究表明，鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩原始有机质类型为海相腐泥型生烃母质，即以I—II ］型干酪根为主。
有机质成熟度大多已进人高成熟阶段，故以生气为主。
2.上古生界烃源岩石炭一二叠系气源岩主要是一套海陆过渡相及陆相含煤岩系，主要发育在下石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组，总体上分布较广。
煤主要分布于太原组和山西组。
鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏条件与勘探开发杨华;付金华;刘新社;孟培龙【摘要】Through lithological analysis of reservoirs, fluid inclusion test and simulation experiment, combined with geochemical, seismic, well logging and formation testing data, this paper studies the favorable geological conditions for tight gas accumulation in the Upper Paleozoic of the Ordos Basin, specifies the characteristics of tight gas reservoirs, and summarizes the key techniques for tight gas exploration and development. The gas source conditions of large area hydrocarbon generation and continuous hydrocarbon injection, widespread delta fecies sandstone reservoirs, and the accumulation mode of short-distance migration facilitate the formation of the large-scale tight gas reservoirs in the Upper Paleozoic of the Ordos Basin. The Upper Paleozoic tight gas reservoirs in the Ordos Basin cover a large area and have many gas-bearing formations and multiple pressure systems. The tight reservoirs, which were formed before gas accumulation, are of high heterogeneity. Full digital seismic prediction technique for thin reservoirs, fine logging evaluation technique for tight gas reservoirs, and integrated supporting techniques for gas development provide technical support for further exploration and development.%通过储集层岩性分析、流体包裹体测试、模拟实验等手段,结合地球化学、地震、测井、试油相关资料,详细研究鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏的有利地质条件及致密气藏基本特征,总结致密气勘探开发的关键技术.广覆式生烃和持续性充注的气源条件、大面积分布的三角洲相砂岩储集层与近距离运聚的成藏模式等地质要素的有效配置、共同作用,形成了鄂尔多斯盆地上古生界大型致密气藏.鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏含气层组多、面积大,存在多个压力系统,储集层非均质性强,具有先致密后成藏的特点,储量丰度低.全数字地震薄储集层预测技术、致密气层测井精细评价技术与开发集成配套技术为致密气的进一步勘探开发提供了技术保障.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2012(039)003【总页数】9页(P295-303)【关键词】鄂尔多斯盆地;致密气;成藏条件;关键技术【作者】杨华;付金华;刘新社;孟培龙【作者单位】中国石油长庆油田公司;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;中国石油长庆油田公司;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;中国石油长庆油田公司;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;中国石油长庆油田公司;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室【正文语种】中文【中图分类】TE122.1鄂尔多斯盆地大规模的天然气勘探始于 20世纪80年代，经历了4次重大转变，天然气勘探不断取得新的突破与进展：①20世纪80年代中期勘探主战场由盆地周边向盆地腹部转移，发现了以镇川堡为代表的多个上古生界气藏；②20世纪80年代末勘探思路从寻找构造圈闭向岩性地层圈闭转变，发现了以靖边气田为代表的奥陶系古风化壳气田；③20世纪90年代中期勘探重点从下古生界碳酸盐岩转向上古生界碎屑岩岩性圈闭，发现了以榆林气田为代表的碎屑岩岩性气藏；④2000年以来，向上古生界砂岩致密气勘探转变，发现了以苏里格气田为代表的致密气田[1]。
鄂尔多斯盆地（内蒙古境内）天然气资源勘探潜力探讨摘要：在分析研究鄂尔多斯盆地沉积和构造特征基础上，系统阐述了鄂尔多斯盆地（内蒙古境内）天然气烃源岩特征、储集条件、封盖条件和勘探开发程度，探讨了天然气资源具有多层系、复合连片、源储紧邻、互层叠置、储盖良好的独特组合模式，勘探潜力巨大。
对下一步内蒙古天然气资源勘探具有重要的指导意义。
关键词：鄂尔多斯盆地；内蒙古境内；天然气资源；潜力；探讨1.引言鄂尔多斯盆地横跨蒙、陕、甘、宁、晋五省（区），总面积约37×104km2，是我国第二大沉积盆地。
盆地具有地域面积大、资源分布广、能源矿种齐全、资源潜力大、储量规模大等特点。
其天然气、煤层气、煤炭、铀矿四种资源探明储量均居全国首位，石油资源居全国第四位。
内蒙古位于鄂尔多斯盆地中北部，占盆地总面积近1/3。
根据烃源岩特征、储集条件、封盖条件等多角度、多方位分析鄂尔多斯盆地（内蒙古境内）天然气时空分布特征及成藏规律，探讨天然气勘探潜力，对下一步内蒙古天然气资源勘探具有重要的指导意义。
2.区域地质背景2.1沉积特征鄂尔多斯盆地是一个典型的多旋回、复合型盆地，太古代和元古代基底构造控制着沉积盖层和构造形态。
盆地经历了元古代张裂型裂陷槽（坳拉谷）、早古生代复合型克拉通坳陷、晚古生代近海型坳陷、中生代内陆湖盆坳陷及新生代周缘断陷5个演化阶段。
2.1构造特征鄂尔多斯盆地经历了复杂的地质发展历史。
盆地发育早期，沉积中心位于盆地中部的直罗、定边一带。
燕山运动早中期，盆地内强烈的水平运动形成了西缘逆冲和南缘隆起，燕山运动中晚期盆地东部形成的吕梁山使盆地东部抬升，与华北地台分离，形成现在的构造格局。
3.成藏条件及勘探潜力3.1成藏条件3.1.1生气条件内蒙古位于鄂尔多斯盆地中北部，主要烃源岩地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，其特点是分布范围广、厚度大、生气条件优越。
此外奥陶系中统马家沟组是靖边气田的主力烃源岩。
（1）上石炭统太原组鄂尔多斯盆地内蒙古境内测试的有机地球化学特征显示，太原组泥岩层系有机碳含量整体位于1.00～3.00%之间，平均2.46%。
鄂尔多斯盆地油气的分布特征及富集规律盆地基本概况,油气分布特征,构造特征、储层类型、烃源岩特征、油气藏类型及成藏主控因素分析。
鄂尔多斯盆地由于其具有与我国东、西部明显不同的地质构造背景,因而有着独特的油气聚集规律和分布特征。
主要表现在:①古生界以海相或海陆交互相沉积为主,烃源岩分布面积较广,且较稳定;②古生界以生气为主,而中生界以生油为主,油、气生成高峰时期趋于一致;③盆地主体部分地层平缓(地层倾角< 1°,构造简单,并少见断裂,储集岩物性较差,因此油气以短距离运移为主,而油藏以自生自储岩性----地层圈闭为主。
根据含油气系统的基本研究方法,结合鄂尔多斯盆地的地质特征,该盆地含油气系统研究的总体思路可以概括为定源(烃源岩评价→定时(生烃高峰或关键时刻→定灶(生烃中心或生油洼陷→定向(油气运移方向→定位(油气运聚单元,下面根据这一原则,对鄂尔多斯盆地含油气系统予以初步分析。
烃源岩基本特征鄂尔多斯盆地存在J2,T3,C-P,O2四套烃源岩,其中几湖相泥岩和C一P系煤系泥岩是两套主要的烃源岩。
1.下古生界气源岩下古生界碳酸盐岩残余有机质丰度一般在0.12 %-0.33 %之间,平均为0.21% -0.22 % 。
泥岩、泥灰岩烃源岩主要产于中奥陶统平凉组和上奥陶统克里摩里组、桌子山组及乌拉力克组,分布于中央古隆起西缘或南缘。
泥岩有机碳含量一般为0.4%-0.5 % ;泥灰岩残余有机碳含量大多在0.2%-0.5 % ,最高达1.11 %。
干酪根镜检、干酪根碳同位素及轻烃组成等研究表明,鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩原始有机质类型为海相腐泥型生烃母质,即以Ⅰ-Ⅱ1型干酪根为主。
有机质成熟度大多已进人高成熟阶段,故以生气为主。
2.上古生界烃源岩石炭一二叠系气源岩主要是一套海陆过渡相及陆相含煤岩系,主要发育在下石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组,总体上分布较广。
煤主要分布于太原组和山西组。
174引言鄂尔多斯盆地平均每年的天然气产量大约为452×108m 3，大约为全国天然气总生产量的35.42%，是中国天然气年产量最多的地区。
现阶段国内针对鄂尔多斯盆地下古生界的产气源于何处问题产生了较大的争议，主要表现在下古生界马沟组地层样品的有机度分析，仅有3%的样品的总有机碳（TOC）值达到0.5%。
对于那些认为下古生界具备产气能力的观点来说，有效的烃源岩的最低TOC值应为0.2%。
TOC值高的烃源岩有更大的潜力生成可燃气体，如煤成气或油型气。
然而，在该地区的下古生界马沟组地层中，仅有少数样品的TOC值达到0.5%的阈值。
根据这些样品的有机度分析结果，可以推断出下古生界的烃源岩在产气能力上存在一定的限制。
有效的烃源岩通常具备较高的TOC值，而该地区的样品中只有少数样品达到0.5%的标准。
对于持有“下古生界具备产气能力”的观点的人来说，这个发现可能需要进行重新评估。
他们认为有效的烃源岩的最低TOC值应为0.2%。
但是从古至今均没有在下古生界发现过含有机质较为丰富的烃源岩[1]。
由于早期的地质勘探技术较低，对能够分析地下含烃能力的样品较少，导致分析结果不准确。
本文通过对最近几年在鄂尔多斯盆地新设置的勘探井的天然气地球化学特征进行分析，对下古生界天然气的成因进行讨论，对下古生界烃源岩的产烃能力进行评价。
1 天然气成因分类 根据对鄂尔多斯盆地下古生界和上古生界150口天然气井的碳同位素测试分析，结合天然气的物性特征，本研究采用了排水收集法在井口测试过程中对天然气进行采集，并使用德国ISO-PRIME 100气体同位素质谱仪进行测试，执行标准为PDB。
通过对天然气的烷烃气碳同位素组成的分析。
通过采取下古生界马家沟组地层岩芯740个，进行TOC检测。
测试仪器为法国热解有机碳分析仪ROCK-EVAL6。
测试环境温度为300℃，保持恒温3min，接着以10℃/min的速度升温至900℃。
采用美国LECO公司的CS-230碳/硫分析仪进行试验，利用红外吸收法开展进行实验。
149在全球范围内，目前在中亚、北非等地区的元古界-寒武系已经取得油气重大发现，国内早在上世纪 70-80 年代就开展了元古界油气地质研究，近年四川盆地震旦系-寒武系安岳特大型气田的发现证明国内大型克拉通盆地内元古界油气勘探具有广阔前景。
鄂尔多斯盆地中元古界发育宁蒙、甘陕、晋陕、秦豫四大裂陷槽，裂谷呈北东向展布，与华北克拉通各期裂谷的发育及展布规律相一致，地层西南厚东北薄。
目前已有的大量露头及钻井显示，盆地内部裂陷槽范围内可能发育元古界规模可观的烃源岩。
鄂尔多斯盆地西南缘的岩溶高地区，高地-台地外缘马二、毛庄-徐庄-张夏组岩溶风化壳领域天然气多口探井已获勘探突破，气源主体来源于上古煤系地层，已取得天然气突破。
鄂尔多斯西南缘位于中上元古界裂陷槽、古生界隆起的核部区域，中上元古界地层厚度大，整体上处于潮坪环境，具有广阔的纵向勘探空间[1]。
1 地层赋存特征探区内的三维地震资料显示，在上古生界底界T9不整合面之下、蓟县系底界Tjx之上存在一个角度不整合界面（下称为Tx）。
该界面与上、下同相轴呈明显的角度不整合接触，并且该界面对应的波谷同相轴连续性好，在三维地震工区内可广泛追踪。
通过对Tx界面的全区追踪发现（图1）：在三维地震工区的中北部， T9-Tx间地层的时间厚度由西向东逐渐增加逐渐变厚；探区南北向剖面显示，由北向南，T9-Tx间地层的时间厚度具有“由厚变薄再增厚”的变化趋势，而Tx-Tjx间地层的时间厚度则具有完全相反的变化趋势，即存在“跷跷板”现象；同样，探区北西-南东向剖面显示，T9-Tx间地层表现为“西北薄东南厚”的特点，Tx-Tjx间地层则表现为“西北厚东南薄”的特点。
Tx界面是一个可跨区追踪的广泛发育的反射界面，其位于T10界面（奥陶系底）、T11界面（寒武系底）之下，Tjx（蓟县系底）之上。
通过结合探区周缘的区域地质资料，可进一步明确Tx界面的地质意义。
前人研究发现：鄂尔多斯盆地西南缘豫西地区的露头内中元古界官道口群杜关组底界与下伏巡检司组为角度不整合接触，并且官道口群内各组（冯家湾组，杜关组，巡检司组，龙家园组）在地层年龄、沉积环境上可与华北地台蓟县系各组进行对比。
鄂尔多斯盆地油气发现历史回顾与经验教训(二)——从盆地风格看盆地油气勘探前景孙肇才【摘要】鄂尔多斯(陕甘宁)盆地是中国近代找油最早的地区之一.因长期不认识前陆盆地结构特点,加之主要勘探目标层三叠系延长组超低孔渗,因而油气勘探工作长期处于"孔孔见油,孔孔不流"的苦恼中.近二十年来,伴随着压裂技术及三角洲认识的开辟,前陆找油气相继在中国西部几个大盆地中都取得了进展.不过中国对前陆盆地的研究尚处于中早期阶段,应从前陆共性进一步加强研究,中国西部前陆油气勘探进一步繁荣是理所当然的趋势.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2010(016)003【总页数】9页(P237-245)【关键词】盆地风格;三叠系延长组;油气勘探;鄂尔多斯盆地【作者】孙肇才【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏,无锡,214151【正文语种】中文【中图分类】TE132.1从历史上看，在认识鄂尔多斯盆地地质结构上容易发生分歧，这是有一定“原因”的。
如:地球物理学家容易从盆地引人瞩目的志丹—麒麟沟重磁力异常带出发，一下钻到“基底”里去，并提出寻找大庆式的长垣①1961年第三普查大队建队于延安，主攻目标就是“志丹—麒麟沟长垣”。
;而地质人员，如果仅仅从中生界的盖层去处理问题，那么在盆地除边缘以外的广大地区就只能看到一个“简单的、呆板的和平缓的西倾大单斜”。
历史的经验告诉我们，按照实际情况决定一个地区的工作方针，是所有地质家必须牢记的最基本的工作方法。
根据笔者对鄂尔多斯盆地资料的反复理解，这个“实际”，就是鄂尔多斯盆地以其本身的结构和历史演化所铸成的以下8项风格。
继“从鄂尔多斯漫长找油气历史看李四光1968年底谈话的历史意义”一文［1］后，本文再从盆地风格看鄂尔多斯盆地的油气勘探前景。
对一个盆地地质结构的整体认识，并由此对它进行正确的地质结构分区，是涉及对它进行正确选区部署的大事。
鄂尔多斯盆地中新元古界—下古生界天然气成藏地质条件及勘探新领域杜金虎; 李相博; 包洪平; 徐旺林; 王雅婷; 黄军平; 王宏波; 完颜容; 王菁【期刊名称】《《石油勘探与开发》》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】16页(P820-835)【关键词】天然气勘探领域; 成藏地质条件; 中新元古界; 下古生界; 鄂尔多斯盆地【作者】杜金虎; 李相博; 包洪平; 徐旺林; 王雅婷; 黄军平; 王宏波; 完颜容; 王菁【作者单位】中国石油勘探与生产分公司北京100007; 中国石油勘探开发研究院西北分院兰州730020; 中国石油长庆油田公司西安710018; 中国石油勘探开发研究院北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.20 引言鄂尔多斯盆地作为中国陆上沉积面积最大的含油气盆地之一，拥有丰富的油气资源。
经过50多年的勘探，围绕三叠系延长组低渗透油藏、上古生界致密砂岩气藏及奥陶系风化壳天然气藏等勘探领域先后发现了5个（15～20）×108 t级的大油区，1个3×1012 m3级、2个1×1012 m3级的大气区，目前已成为国内产量最高的油气生产基地[1]。
伴随着油气勘探的发展，人们对鄂尔多斯盆地油气勘探潜力与下一步勘探方向非常关注，尤其是近年来四川盆地新元古界—寒武系安岳大气田获得重大发现以来[2]，与四川盆地同处欧亚板块的鄂尔多斯盆地中新元古界—寒武系勘探前景如何，下古生界奥陶系除已发现的风化壳气藏外是否还有新的领域类型等。
最近，赵文智等[3]通过对中国3大克拉通的研究，认为华北、扬子和塔里木中新元古界—寒武系都发育有规模优质烃源灶、有效储集层，存在原生和次生两类成藏组合。
事实上，在鄂尔多斯盆地奥陶系与寒武系已获得了一些勘探新发现，如盆地西缘奥陶系多口井（如忠4井等）见到低产气流；盆地南部麟探1井、旬探1井、耀参1等井在寒武系—奥陶系见含气显示；盆地中央古隆起庆阳附近陇17井、陇26井在寒武系发现了低产气藏。
此外，位于盆地北部伊盟隆起的桃59井揭示了盆地内部中新元古界发育青白口系崔庄组烃源岩，总有机碳含量最高达5.5%[1]，同时在该地区的锦13井中元古界长城系（3 527～3 530 m）见明显气测异常，中途测试获23 970 m3/d天然气流[4]。
所有这些成果充分说明鄂尔多斯盆地中新元古界—下古生界是一个值得关注的天然气勘探新领域。
由于鄂尔多斯盆地是华北巨型克拉通盆地的一部分，其成藏地质条件必然受华北克拉通演化与盆地周缘古海槽演化的影响或控制。
鉴于此，本文从华北克拉通裂解演化、祁连—秦岭洋盆开合演化角度出发，对鄂尔多斯盆地中新元古界—下古生界海相烃源岩发育特征、有利储集相带分布、油气运移方向及成藏组合进行研究，并在此基础上分析潜在有利勘探领域和区带，以期为鄂尔多斯盆地古老层系的油气勘探提供借鉴。
1 区域构造-沉积演化特征鄂尔多斯盆地发育在华北克拉通古老基底之上，是华北板块的一部分（见图1a），经历了中晚元古代拗拉谷演化阶段、古生代克拉通拗陷沉积阶段（其中早古生代为海相沉积阶段、晚古生代为海陆过渡沉积阶段）及中上生代内陆盆地演化阶段[5]，形成了相对完整的中新元古界—下古生界海相沉积层序（见图1b）。
鄂尔多斯盆地的形成和演化与华北板块的构造发展演化紧密相关，是华北板块与周缘古亚洲洋、古祁连洋、古秦岭洋及特提斯洋相互作用的结果[6-8]，尤其中晚元古代以来华北克拉通裂解及古祁连—秦岭洋闭合隆升造山等事件对鄂尔多斯盆地海相烃源岩发育及成藏有重要影响。
1.1 华北克拉通裂解演化及其对沉积的控制中晚元古代，以鄂尔多斯地块、燕辽地块、冀鲁地块为主体的华北克拉通基本形成，其北侧为广阔的蒙古洋、南侧为秦祁海槽[5]（见图2）。
在华北克拉通南缘发育一系列向北和北东方向插入克拉通内部的裂陷槽（拗拉谷），早期认为主要发育贺兰、豫陕晋及皖苏鲁3个规模较大的裂陷槽[5]，最近，有学者利用最新的重磁、地震和钻探资料[1,3,9]，重新预测了华北克拉通上裂陷槽的空间展布（见图1a），其中南缘有5支，自东向西分别是皖豫、豫晋、晋陕、甘陕及贺兰裂陷槽等。
这些裂陷槽大多具有向北和北东方向收敛、向南及西南方向敞开的楔形轮廓（见图1a）。
位于现今鄂尔多斯盆地范围内的晋陕、甘陕及贺兰裂陷槽整体呈北东—南西向延伸，其中盆地中部的甘陕裂陷槽向东北延伸，可能与北缘兴蒙裂陷槽连通；盆地南部的晋陕裂陷槽向东延伸，进入沁水盆地并进一步东延与燕辽裂陷槽相连通。
这些裂陷槽一般经历了初始裂陷、主体断陷和后期拗陷3个发育阶段，总体上控制了中新元古界分布，相应的建造类型有陆相火山岩-碎屑岩建造、巨厚的河流-浅海碎屑岩建造及后期广覆式碳酸盐岩建造[1,10]。
图1 华北克拉通内裂陷槽分布（a）与鄂尔多斯盆地中新元古界—下古生界沉积层序（b）（据文献[3,5]编制）鄂尔多斯盆地正是在这些裂陷槽或基底断裂夹持的背景下开始沉积发展演化的。
虽然经过晋宁运动后，上述裂陷槽关闭，形成了统一的华北板块，包括鄂尔多斯盆地在内的整个华北板块进入了一个新的沉积期，但这些古裂陷槽或基底断裂的长期隐性活动直接或间接影响着上覆沉积盖层的发育甚至油气分布[11]。
就寒武系而言，其沉积格局与中晚元古代的沉积格局具有一定继承性[12]。
在早寒武世早期（相当于梅树村期与筇竹寺期），可能受中晚元古代裂陷槽或基底断裂影响，沿华北板块西南缘形成了隆凹相间的古地貌格局，发育了多个深水海湾（见图2）。
位于现今鄂尔多斯盆地西缘与南缘的贺兰海湾与洛川海湾围绕庆阳古陆外围呈“L”形分布，并发育了一套在全球范围内可对比的早寒武世标志性沉积——含磷细碎屑岩沉积；早寒武世晚期海侵有所扩大，在盆地西南缘环陆发育了泥砂坪、泥云坪等滨岸沉积。
中寒武世海侵持续扩大，广大的鄂尔多斯中东部逐渐由砂泥坪发展为局限-开阔台地沉积，在其西南缘发展为台地边缘-深水海槽沉积；晚寒武世开始海退，中东部主体演变为局限台地云坪沉积，而西南缘的深水斜坡-海槽则继续发育[13]。
早奥陶世，鄂尔多斯主体为一古陆，仅在东南缘形成环陆泥云坪和云灰坪相沉积；中奥陶世，华北海大面积海侵，在盆地中东部形成局限海膏岩沉积，向外依次发育局限台地和开阔台地沉积；中奥陶世晚期，盆地西南缘再次沉陷发育台地前缘斜坡-深水海槽沉积；晚奥陶世的加里东运动使鄂尔多斯整体抬升为陆，但盆地南缘与西缘持续深陷，围绕古隆起形成“L”形秦祁海槽（后文简称“L”形海槽），发育深水斜坡-海槽沉积及陆缘海型镶边台地沉积[13-14]。
上述构造沉积演化特征表明，鄂尔多斯盆地中新元古界与下古生界具有一定继承性，早期中晚元古代为裂陷槽沉积，晚期早古生代时裂陷槽关闭，沿“L”形海槽边缘和原先“楔形”裂陷槽位置处发育了拗陷或深水海湾沉积。
不同时期的裂陷槽、海湾与陆棚环境控制了各时期烃源岩分布。
1.2 祁连—秦岭洋盆闭合演化对沉积的控制作用位于鄂尔多斯盆地南缘与西缘的“L”形海槽（祁连-秦岭造山带）主体属于特提斯构造域。
长期以来，有关特提斯洋盆的闭合时间（即华北与扬子两个板块的拼接时间）存在晚加里东—早海西期[15-16]与印支期[17-18]两种不同观点。
但大部分学者支持印支期碰撞造山这一认识，认为在晚加里东—早海西期，介于华北与扬子两个古板块之间的特提斯洋属于多岛洋体系，陆块间为软碰撞，并没有发生强烈的造山活动。
例如殷鸿福[19]指出“虽然华北与扬子在晚加里东阶段开始拼合，但并未立即导致全面碰撞造山，而是在秦岭微板块内存在多次幕式张合及拉分，从晚泥盆世至中三叠世早期，秦岭成为东连古太平洋、向西喇叭状开向古特提斯洋的深海盆”[19]。
同时，前人在鄂尔多斯盆地南缘的渭北地区下三叠统刘家沟组中发现了大量海相瓣鳃类和蛇尾类化石，从岐山到铜川一带绵延上百千米[20]。
由此推测，至少在早三叠世时渭北地区是秦岭—特提斯洋的边缘海湾，当时的渭北以南到北秦岭的广大地区地势较低，秦岭尚未崛起。
图2 华北克拉通寒武纪原型盆地格局（a）与鄂尔多斯盆地寒武系厚度分布（b）诸多资料表明[19,21-22]，秦岭洋盆最终以由东向西的“剪刀式”方式拼合，即大别—合肥地区大致于早二叠世末—中三叠世即已发生对接，而西部三门峡地区可能至中三叠世末—晚三叠世才拼接，到西秦岭区则延迟至晚三叠世后期—早侏罗世才完全碰撞。
古地磁资料进一步证实[21]，秦岭—大别洋的“剪刀式”碰撞闭合还引起了华北板块的逆时针旋转，继而导致华北板块南缘碰撞造山与裂陷下沉交替出现，直到晚三叠世晚期秦岭洋最终关闭，华北与扬子克拉通拼接，秦岭地区才实现全面碰撞造山。
由于秦岭洋盆闭合造山时期（尤其北秦岭造山带形成时期）关系到鄂尔多斯盆地南缘下古生界油气能否成藏，本文系统研究了北秦岭—华北板块南缘元古宙—早古生代构造-沉积演化史。
首先分析了研究区上、下古生界接触关系，参考前人研究成果[23-29]，编制了地层接触关系图（见图3）。
图3显示，除岐山西方后沟与泾阳嵯峨山九顷垣等个别露头剖面外，沿北秦岭—华北板块南缘的广大地区（东到河南信阳、鲁山，西到陕西铜川及甘肃平凉）上下古生界接触关系均以平行不整合为主，这充分说明奥陶纪末期的加里东构造运动在研究区主要表现为“平起平落”的构造隆升，而不是褶皱造山运动，这与上述秦岭—特提斯洋陆块间为“软碰撞”、秦岭地区印支期造山的认识完全一致。
至于岐山—泾阳地区上下古生界呈角度不整合接触的现象可以这样解释：由于岐山—泾阳地区位于鄂尔多斯陆块西南角向祁连—秦岭海槽凸出的位置，在洋盆闭合过程中容易形成构造应力集中区，因而率先发生褶皱造山运动，但这仅仅是局部地质现象。
基于上述分析，结合前人相关资料[10,30-31]，编制了“L”形海槽——鄂尔多斯盆地构造沉积演化剖面（见图4）。
该剖面揭示，寒武纪—奥陶纪，“L”形海槽的西段与南段均为向海槽深部倾斜的构造斜坡，在西缘冲断带与南缘渭北—秦岭地区发育了陆棚-台缘斜坡相沉积；志留纪—泥盆纪，加里东运动使得整个鄂尔多斯盆地寒武系—奥陶系遭受抬升剥蚀，古隆起渐趋夷平，但庆阳古隆起及以南地区寒武系—奥陶系的地层产状没有改变，总体仍然保持向南倾伏；石炭纪—早中三叠世，鄂尔多斯盆地南部及西部地区稳定沉降并接受海陆过渡相沉积；此时，虽然由于秦岭地区的局部隆升而向北部陇东地区供给了一定规模的碎屑物质，但地层整体保持了“平起平落”与向南倾伏的产状（见图4a），这或许就是研究区大部分地区上下古生界之间呈平行不整合接触的原因。
晚三叠世以后，盆地南缘秦岭海槽完全关闭，北秦岭崛起（见图4a）；盆地西缘开始冲断、天环坳陷逐步形成（见图4b），盆地内部南北向古隆起完全消失，整个盆地进入陆相湖盆发育阶段。
北秦岭地区于晚三叠世以后闭合造山的认识有利于解释来自“L”形海槽下古生界烃源岩的油气在早期阶段（二叠纪末期—早中三叠世）向庆阳古隆起方向运移聚集成藏，详见下文。
