4.5亿年前的陕西是一片汪洋大海，你家乡有灰岩么？

陕西版图有80%位于鄂尔多斯盆地，事实上，在4.5亿年的奥陶纪，陕西大部分地区是一片汪洋大海。你家乡发现灰岩了么？你家乡有天然气资源么？

一、鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地地域辽阔，横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省(区)，为我国第二大沉积盆地，面积约为37×104km2。盆地范围北起阴山，南抵秦岭，西至六盘山，东达吕梁山，轮廓呈矩形。根据现今的构造形态，可划分为伊盟隆起、渭北隆起、天环坳陷、西缘冲断带、晋西挠褶带及陕北斜坡等6个一级构造单元(图1)。

图1，陕西在鄂尔多斯盆地的位置（路萍，2021）

鄂尔多斯盆地不但以石油、天然气及煤炭等矿产资源蕴藏丰富而闻名于国内外，而且其内部地质结构稳定，周缘露头发育、地层出露齐全而著称。

图2，鄂尔多斯盆地野外剖面

二、奥陶纪

奥陶纪（Ordovician Period），地质年代名称，是古生代的第二个纪（原始的脊椎动物出现），开始于距今4.8亿年~4.4亿年前，延续了4400万年。

图3，奥陶纪的海星化石

奥陶纪气候温和，浅海广布，世界许多地区（包括我国大部分地区）都被浅海海水掩盖，海生生物空前发展，较寒武纪更为繁盛。化石以三叶虫、笔石、腕足类、棘皮动物中的海林檎类、软体动物中的鹦鹉螺类最常见。

图4，奥陶纪三叶虫化石

牙形石是什么?科学家在近140年的时间里一直在问这个问题。牙形石的化石很小，只能在显微镜下研究。它们大多数形状像细长的圆锥，一些看起来像带尖的耙子或梳子，另一些像锯齿状的小棒或凹凸不平的刀刃，甚至还有的像树叶。它们是微小动物的壳还是稍大一些动物的牙齿?

图5，宝鸡岐山崛山剖面奥陶纪牙形石（戴霜，2020）

三、陕西奥陶纪的古环境

华北地区奥陶系主要是碳酸盐沉积，下奥陶统发育齐全，岩相稳定；中、上奥陶统发育不全，仅在少数地区有沉积。鄂尔多斯盆地奥陶系有三种碳酸盐台地沉积模式：盆地西部为窄陆棚碳酸盐台地沉积模式，盆地南部为宽陆棚碳酸盐台地沉积模式，盆地中东部为封闭—半封闭的潟湖沉积模式（图6）。

图6，陕西奥陶纪古环境图

鄂尔多斯盆地位于华北地块西南部，长期处于华北海与祁连海的交汇区，因而两海的演变关系是多年来研究中的一大难题。鄂尔多斯块体在早奥陶世又一次处于隆起状态，在东、南缘分布的狭窄的亮甲山组说明整个鄂尔多斯地块在整体隆起的同时发生了西北翘升、东南倾下的类掀斜运动。

图7，陕西奥陶纪古环境（郑绪平，2016）

在早奥陶世，鄂尔多斯古陆贯通盆地南北，仅在古陆东南缘和西部的贺兰山地区发育了冶里期、亮甲山期沉积。

图8,4.6亿年的湖北恩施灰岩

中奥陶世，在鄂尔多斯地区，由于多期次的海侵海退旋回和古气候的变化，使岩相古地理面貌经历了6次较大规模的演变。其中马一、马二、马四、马六三次为海进，马三、马五两次为海退，盆地西部以开阔海为主，中、东部以云坪为主，含膏沉积主要位于陕北一带。

图9，苏里格气田奥陶系马家沟组灰岩（谢康，2020）

在中奥陶世马家沟早期，海水再次入侵鄂尔多斯地区。马家沟二期海水升涌盆地中东部，造成了下马家沟期首次较强的海平面上升。马家沟三期，海平面的总趋势略有下降，但在盆地中东部边侧坳陷的基础上发育了广阔的陆棚蒸发盆地环境。

图10，榆林大牛地气田奥陶纪马家沟期沉积模式（付金华，2017）

中奥陶世马家沟中晚期，为鄂尔多斯盆地最大海侵期。海平面的大幅度上升，使鄂尔多斯古陆退缩至北部伊盟一带，区内广大地区被海水淹没，中央古隆起区已沦为水下隆起，形成了广阔的陆棚盆地环境。也发育了大量的天然气资源。

图11，陕西榆林大牛地气田

四、主要证据

从图6，图7可以看到，当时的海洋中间有一个隆起。在中央古隆起部位上，有厚达1000m的碳酸盐岩存在，当鄂尔多斯盆地基底发生整体隆升的时候，由于比重的差别，在地壳、地幔均衡作用的调节下，这部分整体性较强的碳酸盐岩沉积体自然会高出盆地的其他部分，形成所谓的中央古隆起。

图12，奥陶纪石灰岩

这个碳酸盐岩沉积体，在形成时，是由西南向东北超覆的，加上后期庆阳——西峰青白口纪的碳酸盐岩沉积体的叠加，这一古隆起的形状就形成了所谓以南北向为主体的“L”形。

图13，奥陶纪海洋的海底环境

综上所述，奥陶纪的陕西是一片汪洋大海，沉积了厚层的石灰岩，还保存有丰富的化石。其中碳酸盐岩储层是鄂尔多斯盆地天然气的主要储层，已经在陕北小壕兔、乌审旗苏里格有天然气产出。