准噶尔盆地西北缘北东段下二叠统风城组 白云质岩岩石学和岩石地球化学特征

白云质岩类是准噶尔盆地西北缘北东段乌尔禾—夏子街地区二叠系风城组最为重要的油气储层类型,已提交石油三级储量近亿吨。在前人研究基础上,本文采用岩石学和岩石地球化学相结合的分析手段,探讨这套特殊白云质岩的成因机制,为准噶尔盆地西北缘白云质岩致密油勘探、评价提供科学的地质依据。通过X衍射、阴极发光、扫描电镜观察及岩石薄片镜下鉴定认为,发生白云石化作用的母质为火山凝灰物质以及陆源的、细粒的凝灰岩碎屑。白云石普遍发育"雾心亮边"和"环带"等交代残余结构,非传统的沉积成因;从岩层厚度以及矿物组成等判断,不是热水成因。元素分析表明,随着白云石化成岩作用强度的增加以及外部流体的参与,岩石化学组分(包括主量元素如Fe、Mn和微量元素)或富集、或流失亏损,呈规律性变化。白云质岩中的Yb/Ca与Yb/La比值分布在岩浆成因的范围内。综合分析表明,研究区的白云质岩的交代原始物质为凝灰物质,堆积之后发生蚀变、方解石化,在镁离子参与下进而发生不均匀白云石化。     

乌尔禾-风城地区二叠系白云质岩类岩石学特征及成因分析

为了探讨准噶尔盆地西北缘乌尔禾-风城地区二叠系风城组白云质岩类的成因, 利用岩矿鉴定技术,地球化学分析技术等手段, 系统分析该套云质岩类的地球化学特征。研究表明,该区云质岩类有别于海相碳酸盐岩,受外物源的影响较大,成份复杂,多为过渡性岩类。以泥质白云岩和白云质泥岩和白云质粉砂岩为主,含有少量的凝灰质白云岩和白云质凝灰岩。岩石矿物学特征和地球化学分析数据均表明,研究区的云质岩类主要形成于水体安静、深度较大、盐度偏高的半封闭陆源近海湖湾环境。二叠系时期气候炎热,蒸发作用强烈与火山活动频繁,加之淡水补给相对匮乏,为该区的云质岩类形成提供了良好的镁离子来源和水动力条件。这时湖湾中沉积的富含文石或高镁方解石的泥岩或凝灰岩,在早成岩阶段经过渗透回流白云石化作用形成了大量泥质白云岩、白云质泥岩和白云质粉砂岩。在中晚成岩阶段,经过埋藏作用生成自形或半自形的细晶-中晶白云石。     

准噶尔盆地西北缘二叠系云质碎屑岩地球化学特征及成因机理研究

通过岩石学、碳氧同位素和元素地球化学等方法对准噶尔盆地西北缘二叠系云质碎屑岩特征进行了研究,分析了白云岩化机理并建立了白云岩化作用成因模式。结果表明,研究区岩石类型为白云质泥岩、白云质粉砂岩、白云化凝灰质粉砂岩和白云化凝灰质泥岩等,白云石化以交代湖相灰泥质和硅质（凝灰质）组分形成的自形或半自形的粉晶-细晶白云石为主,常见残余方解石和晚期方解石胶结物充填。岩石中 V/ Ni比（1.2～4.8）、Sr含量（95.5～782.2 μg/g）、Mg/Ca比（0.5～3.0）、有序度（0.36~0.98）、δ18O_PDB（-14.8‰～3.2‰）和δ13C_PDB（-1‰～5.2‰）的变化范围都较大。研究区云质岩类形成于水动力条件较弱、水体较深、相对安静的半闭塞陆相微咸-咸水湖湾环境,具多期次成因;二叠系时期构造运动复杂,断裂发育,火山活动频繁,不仅提供了白云石化过程中Mg2+的来源,且为富镁流体的快速流动和渗透提供了通道。综合研究认为本区的云质岩有准同生白云岩化、埋藏白云岩化和热液白云岩化三种成因类型。     

准噶尔盆地乌—夏地区二叠系风城组云质岩特征及成因

云质岩储集层是准噶尔盆地乌—夏地区一套成因特殊的、富含油气的碳酸盐岩储集层。在分析乌—夏地区二叠系构造、沉积及火山活动等地质背景的基础上,根据风城组云质岩岩心宏观产状,将云质岩分为4种类型:波纹层状云质岩、团块状云质岩、丝絮状云质岩和星散状云质岩。镜下波纹层状云质岩晶粒细小,晶形差;团块状云质岩、丝絮状云质岩、星散状云质岩中白云石晶体以粉—细晶为主,普遍发育雾心亮边、环带交代残余结构。C、O同位素及微量元素等地化分析表明:白云岩化的成岩流体来自二叠系风城组半封闭湖湾的咸化沉积地层水以及下伏二叠系佳木河组、石炭系上涌的海相卤水。包裹体测温表明,蚀变方解石的形成温度为60～70℃,白云石的形成温度为85～105℃,白云石形成晚于蚀变方解石。波纹层状云质岩是准同生成因;团块状云质岩、丝絮状云质岩、星散状云质岩是后期成岩交代成因,交代的原岩是火山物质(凝灰岩)。成岩交代云质岩的成因机理是:火山凝灰物质中的火山玻璃容易发生水解蚀变,产物为蒙脱石、长石和石英;蒙脱石转化为伊利石、长石水解蚀变均可析出大量的Ca²⁺,结合CO₂或CO₃^2-形成蚀变产物方解石;方解石在富Mg²⁺流体交代下发生强烈白云岩化作用。     

川东北河坝地区嘉二段成岩作用特征及其与储层发育的关系

通过5口井岩心、400多薄片以及部分样品的电子探针成分、能谱、X衍射、阴极发光等分析,对河坝地区嘉二段储层的成岩作用特征、成岩演化进行了深入研究,建立了成岩作用序列,并对嘉二段各成岩作用与储层发育关系进行了讨论。认为:川东北河坝地区嘉二段储层经历了复杂的成岩作用及过程,主要成岩作用有泥晶化作用、胶结作用、白云石化作用、溶蚀作用、重结晶作用、充填作用,膏化、去膏化作用和压溶、压实作用等作用。其中对储层具建设性成岩作用主要为白云石化作用、重结晶作用、溶蚀作用。白云岩有序度分析表明,嘉二段粉晶白云石形成于埋藏或浅埋藏环境,细粒亮晶粉晶砂屑云岩中粉晶白云石砂屑归属于混合水白云石化成因,亮晶淡水粉晶白云石胶结物形成于未埋藏或浅埋藏环境。在成岩演化中,滩相沉积的白云化作用主要发生在混合水环境,非滩相沉积的白云化作用主要发生在大气淡水渗流带和潜流带。白云石化作用和溶蚀作用贡献的孔隙度在4.6%～8.5%。白云石化和溶蚀作用的叠加是形成储层的关键。     

二连盆地下白垩统湖相云质岩分布及控制因素

二连盆地下白垩统发育一套陆源碎屑成分和碳酸盐矿物组成的混合沉积,且近年来在其中发现大量油气显示,但目前对这套混合沉积的研究程度较低。通过岩心观察、薄片鉴定、测井等方法,对巴音都兰、阿南和额仁淖尔等多个重点凹陷内云质岩的岩石学特征、分布特征等进行研究,认为：云质岩分布主要受母源区岩性控制,为典型的母源混合类型;湖盆演化类型不同导致沉积相发育的差异性,进而决定云质岩纵向分布;火山玻璃脱玻化为埋藏白云化作用提供大量Mg^{2 +}、Fe^{2 +}离子,导致白云石中铁含量高;古气候对云质岩分布的影响较弱。     

准噶尔盆地乌夏地区二叠系风城组云质岩类成因研究

准噶尔盆地乌夏地区风城组发育的云质岩类是一套特殊成因的、重要的油气储层。岩石学、扫描电镜能谱和稳定同 位素分析表明,发生白云岩化作用的母岩是火山凝灰物质,白云岩化的流体来自风城组干旱气候条件下形成的咸化滨浅湖 卤水以及下伏佳木河组和石炭系残留的富镁海水。凝灰岩中富含大量的斜长石,其中的富钙长石在二氧化碳参与下水解蚀变, 沉淀方解石（即方解石化）。后期富镁卤水渗滤早期形成的方解石,成岩交代形成白云岩。富镁流体运移受火山喷发产生的 热流驱动,产生热对流环。同时,乌夏断裂同生逆掩活动加快深层富镁流体上侵,并使流体在层间快速渗透、流动。构造 作用产生的裂缝或断裂对白云岩的形成及优质储层分布起到决定性控制作用。     

湖南慈利晚二叠世长兴期珊瑚礁白云石化及其成岩环境

笔者对近期在湖南慈利发现的长兴期珊瑚礁的白云石化作用及成岩环境进行了研究。通过对礁灰岩白云石化的分布、岩石结构构造、微量元素和碳、氧稳定同位素成分的测试研究,对白云石化的环境进行了分析。主要有:①潮上蒸发形成的高盐度交代白云石化;②深埋藏高盐度热水条件下白云石化;③区域抬升埋藏变浅,大气水渗入淡化的热水条件下发生的白云石化。据各类白云石化在礁岩成岩序列中的位置,从早到晚分别命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个世代,并分析了埋藏白云石化的物源,建立了Ⅱ、Ⅲ两个世代埋藏白云石化的概略模式。最后通过实例说明了研究礁岩埋藏白云石化作用对油气、铅锌矿产勘探的实用意义。     

二连盆地阿南凹陷下白垩统腾格尔组湖相云质岩成因

二连盆地阿南凹陷下白垩统腾格尔组发育一套湖相的富含致密油云质岩段,包括云质泥岩、云质沉凝灰岩和云质砂岩,但这类云质岩中的白云石岩石学特征及成因尚不明确.通过岩心、薄片、扫描电镜及碳氧同位素分析,将云质岩中的白云石分为两类:(1) 分布在纹层状和星点状云质泥岩或云质沉凝灰岩的非平直晶面、半自形微粉晶白云石;(2) 分布在块状云质沉凝灰岩或云质砂岩的非平直-平直晶面、自形粉细晶白云石.两类白云石的成因机制不同:(1) 半自形微粉晶白云石具偏高的δ13C_PDB值(平均为5.4‰),主要受产甲烷菌的代谢活动影响,其δ18O_PDB值负偏移量较小(平均为-13.0‰),计算形成温度约50~75 ℃,推测为成岩早期成因白云石,Mg2+离子主要来源于富火山灰的凝灰物质大量水解.(2) 自形粉细晶白云石晶体较大、晶形好,其δ13C_PDB值偏低(0.2‰~0.7‰),受产甲烷菌的代谢活动和深层有机质热催化共同影响,其δ18O_PDB值较低(平均为-19.4‰),计算形成温度约119 ℃,推测为成岩晚期埋藏成因白云石,Mg2+离子可能与粘土矿物水解及深部流体上涌有关.      

中国中西部盆地海相白云岩主要形成机制与模式

塔里木、四川及鄂尔多斯盆地是中国中西部海相白云岩的主要发育地区。三大盆地重点层系海相白云岩新近的成因研究表明,大规模准同生白云岩和埋藏成因白云岩的发育均与蒸发台地密切相关。蒸发台地中由海水浓缩形成的富Mg~(2+)卤水一方面在准同生期,通过蒸发泵和下渗机制交代碳酸钙沉积物而形成与蒸发岩共生的准同生白云岩,另一方面作为富含Mg~(2+)的地层孔隙水,在准同生-浅埋藏期乃至中、深埋藏期,通过侧向渗透、侧向与垂向压实排挤和垂向热对流机制与粗结构的碳酸钙沉积物发生交代反应,在蒸发岩系周边和上下形成广泛分布的埋藏成因白云岩。与热流体作用有关的白云石化主要依靠构造断裂、裂缝、不同级次的层序界面、孔洞层等输导体系发生,分布较局限。热流体云化常表现为对先期白云岩进行叠加改造而形成热水改造白云岩。热流体性质不一,可以是深埋藏混合热水、深部循环水、地幔深部的岩浆热液等。白云石(岩)的生物成因不仅表现为微生物作用导致白云石直接沉淀,还表现为生物的存在与活动为白云石化作用提供Mg~(2+)和云化流体通道。由微生物和宏观藻释放出Mg~(2+),在埋藏期对方解石进行交代是各种富含藻类的灰岩中部分白云石的重要形成机制。生物扰动可明显改善岩石的孔渗性,从而显著促进白云石化作用的发生。     

四川盆地震旦系灯影组白云岩成因

基于岩芯观察、薄片鉴定、地球化学分析,结合区域地质背景,系统研究了四川盆地震旦系灯影组白云岩成因。岩石学特征分析发现,灯影组白云岩可分为泥粉晶云岩、粒屑云岩、微生物云岩、岩溶角砾云岩4类,其结构类型一般为泥晶—粉晶,说明白云岩化时间较早,为准同生期。地球化学分析表明,灯影组白云岩δ^13C平均值与震旦纪原始海水较为接近,δ^18O值呈现中—高负偏的特征,有序度和Fe、Mn含量相对偏低,Na含量相对较高,稀土元素配分模式则与海水配分曲线类似,表明白云岩化主要受到海源流体的影响。盆地周缘的古陆和水下隆起使盆内海水极易封隔浓缩,盆内发育的富Ca^2+菌藻类可间接提高海水的Mg^2+/Ca^2+比值,加之灯影期干旱炎热的古气候让盆内蒸发作用强烈,可伴生石膏等蒸发性矿物,促进白云石化。综合上述特征,四川盆地灯影组白云岩成因为微生物参与的蒸发海水回流渗透白云石化。     

太原西山七里沟剖面本溪组铁质鲕粒成因探讨

著名的“山西式”铁矿几乎分布于整个华北地区,其成因曾是一个古老的地质问题。本文在前人研究的基础上,通过野外露头观察,并结合镜下鉴定与能谱分析对太原西山七里沟剖面本溪组铁质层中铁质鲕粒结构及其特征进行了详细研究。研究表明,大部分铁质鲕粒具有放射结构,并能隐约看到同心圈层,同时,在鲕粒内部及其周围发现了大量的似蓝细菌丝状体,以及铁质凝块和球粒,具有明显的微生物成因特征。因此,认为铁质鲕粒的形成与微生物密切相关,微生物参与了铁矿的形成。     

川东北地区下三叠统飞仙关组白云岩成因分析

在川东北地区下三叠统飞仙关组沉积相模式研究成果的基础上,详细研究了区内鲕粒白云岩、具残余鲕粒结构的粗粉晶-细晶白云岩、泥微晶白云岩、藻纹层白云岩、粗粉晶-细晶白云岩的岩石学特征,并结合碳氧同位素、微量元素、流体包裹体3种地球化学特征资料认为:鲕粒白云岩和具残余结晶鲕粒白云岩为混合水白云石化作用形成;泥微晶白云岩和藻纹层白云岩为回流渗透白云石化作用形成;粗粉晶-细晶白云岩为埋藏白云岩化作用形成。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马五_5亚段白云岩地球化学特征及成因模式

依据岩心、薄片以及实验分析资料,表明鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马五_5亚段白云岩碳同位素分布区间与泥晶灰岩的分布区间类似,均介于-1.40‰~0.14‰,分布在同期海水值区间内;氧同位素组成介于-7.51‰~-5.98‰,较泥晶灰岩的偏正,但整体均较同期海水值偏负;稀土元素的配分模式与泥晶灰岩的相似,具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的特征;锶同位素也和泥晶灰岩的分布范围大致相当,且具有少数正常、多数偏正的特征。综合古气候、古沉积格局和海平面升降变化的特征,认为:(1)马五_5亚段白云岩主要由渗透回流白云石化作用形成,部分由蒸发泵白云石化作用形成;(2)白云岩空间分布受海平面升降变化与沉积古地貌背景的共同控制,古地貌较高的中央古隆起—靖西台坪和靖东隆起带这两个区域上白云岩在相对海退期更为发育;(3)白云石的岩石结构组分之间的差异性与其形成的沉积背景有关,粉晶白云岩在中央古隆起—靖西台坪和靖东隆起带上均广泛发育,颗粒白云岩和含硬石膏结核粉晶白云岩仅零星分布在中央古隆起—靖西台坪带上,而白云石化不彻底的灰质粉晶白云岩和白云质泥晶灰岩主要分布在洼地中心和边缘地带。     

渤中凹陷北部陡坡带热液活动及其对湖相碳酸盐岩储层的影响

渤海海域渤中凹陷北陡坡带沙一段发育湖相碳酸盐岩及相关的混积岩类油藏,探明储量超亿方,产量高,埋深超过3 200~3 800 m.分析表明:湖相碳酸盐岩段及混积岩段发生了强烈的白云岩化作用,溶蚀作用强,储层物性好,孔隙度可超过25%.早期研究认为生屑的溶蚀是储层物性改善的重要因素.进一步研究表明,除了上述因素外,储层还受到了深部热流体的影响.通过包裹体激光拉曼分析证实,储层中存在大量含CO₂、N₂、H₂S、H₂的包裹体,CO₂最高含量超过70%;研究区多个构造富含CO₂,碳同位素及氦同位素显示其为幔源成因;对储层中大量的自生黄铁矿分析表明,大部分黄铁矿Co/Ni比值大于1,显示了热液成因;在缝洞及大孔隙内沉淀典型微晶鞍形白云石,具弧形晶面,波状消光,扫描电镜下鞍形白云石内见密集的生长纹.综合分析表明,富CO₂深部幔源热液侵位时间为3 Ma以来,侵位后造成了白云石晶间残余方解石的大量选择性溶解;酸性流体对粒内长石也产生了强烈的溶蚀作用,形成了大量砾石及岩屑的铸模孔并沉淀高岭石,流体上述溶解作用对储层段物性改善起到了决定性影响.随着方解石及长石的溶解,流体PH值的升高,盐度的增加,储层出现明显的白云岩化作用,晚期白云石的较高的均一温度及鞍形白云石证实了深部热液对白云岩化的贡献.幔源流体主要来自深大断裂及早期火山后期的排气、排液作用.      

靖边潜台奥陶系马五4亚段白云化作用研究

从靖边潜台奥陶系马五段主要岩石类型出发,综合分析沉积特征和地球化学特征,认为靖边潜台奥陶系存在三种白云化作用:（1）泥粉晶云岩与硬石膏共生,形成于盐度较高的局限蒸发潮坪,为准同生白云化所形成;（2）粗粉晶云岩分布较局限,夹于与硬石膏共生的泥粉晶云岩层之间,不与硬石膏共生,但低有序度和略富钙的特征表明其为回流渗透白云化成因;（3）岩溶风化壳较发育区的孔洞缝中大量次生方解石的残余组构表明,去白云化之前的白云石以细砂晶为主,多为自形、半自形菱面体,部分具有环带构造和“亮边雾心”,形成温度为52.30℃~78.05℃,碳氧同位素特征与典型的埋藏白云石较接近,说明其为浅-中埋藏环境下形成的白云石。这三种白云化作用中,准同生白云化是最主要最普遍的白云化类型,其次是浅-中埋藏白云石,回流渗透白云化分布较局限。明确马五₄亚段的白云化类型,对于重建岩相古地理、研究储层的形成机理、提高勘探的成功率有重要意义。     

江汉盆地潜江凹陷古近系盐湖沉积盐韵律及其古气候意义

盐湖沉积具有成盐多期性和长期性、沉积连续性、淡化-咸化周期性等特色,因而成为在恢复古气候环境、进行全球变化研究的重要研究对象之一。本文以我国东部独具特色的古近纪古盐湖盆地--江汉盆地潜江凹陷潜江组盐韵律为例,通过对王平1等3口井连续取心段的精细研究,在前人划分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级盐韵律的基础上,首次划分出组成含盐层系基础韵律单元--Ⅳ级盐韵律,弄清了其沉积过程基本遵循从盐岩→（含泥）钙芒硝岩→含云泥岩（含泥云岩）→泥岩→白云岩→钙芒硝岩→盐岩的淡化-咸化序列和盐类矿物的析出顺序;解析了Ⅳ级盐韵律及其沉积组合记录与水体古盐度波动和短尺度（0.05ka -1.0ka）古气候干-湿变化之间的对应关系。根据典型暖相盐类矿物原生钙芒硝及其薄层在潜江组中广泛发育,可以推断江汉盆地流域在晚始新世-早渐新世潜江组沉积期间,所出现的干旱古气候背景属于暖旱型而非寒旱型。     

Burial dolomitization of the Woo Dale Limestones Formation (Lower Carboniferous), Derbyshire, England

Dolomite occurs in open-shelf packstones and grainstones of the Vincent House Member of the Woo Dale Limestones Formation (Lower Carboniferous) in the Wye Valley area, east of Buxton, Derbyshire, Central England. Two stages of dolomitization can be recognized. Stage 1 consists of limpid, non-luminescent dolomite lacking detectable iron and manganese. Stage 2 comprises cloudy, inclusion-rich, orange-red luminescing dolomite with significant iron and manganese. The contact between the two stages is irregular and suggests a hiatus between dolomite growth stages. Dolostones lacking any unreplaced limestone may contain up to 35% calcite cement rilling intercrystal porosity. This cement shows a characteristic zonal sequence and is normally in optical continuity with the surrounding dolomite crystals. In some cases, precementation compaction of the dolomite mosaic caused fracturing of the crystals. Sherds of dolomite on the floors of pore-spaces then provided the nucleus for growth of calcite cement. The petrographic character and stratigraphic distribution of the dolomite suggest that dolomitization occurred at depth, during burial of the Woo Dale Limestones in the Late Carboniferous. Dolomitizing solutions, expelled from basinal shales, moved up-dip along permeable limestones or along the sub-Carboniferous unconformity. Fluids responsible for the generation of stage 2 dolomite may have been contaminated by ions such as iron and manganese released from the alteration of volcanic rocks which occur beneath the Carboniferous Limestone in the Wye Valley area.     

东地中海黎凡特盆地白垩纪阿尔布期白云岩成因研究

“白云岩问题”一直是碳酸盐岩研究的热点问题。镁作为白云石的主量元素之一,其同位素组成包含了白云岩化过 程和白云岩沉积环境的信息。本文以以色列黎凡特盆地早白垩世末阿尔布期（~100 Ma）Givat Ye’arim组和Soreq组白云岩 为研究对象,在岩石学、微量元素和C-O-Sr同位素地球化学研究基础之上,开展了高密度镁同位素分析。结果显示白云岩 主要由半自形-自形的泥微晶白云石组成,岩性致密,后期成岩改造作用较弱,因此元素及同位素组成基本可以反映原始 白云岩化流体的地球化学特征;C-Sr同位素组成与Albian期海水保持一致,表明同期咸化海水是白云岩化流体并为白云石 形成提供镁离子;白云岩δ26Mg值稳定在-2.0‰左右,没有明显的垂向差异,表明白云岩化过程中咸化海水供应充足,流体 以渗流方式而不是以扩散方式在松散沉积物中运移,孔隙水化学组成相对均一,白云岩镁同位素组成得以与同期海水相平 衡。白云岩中陆源风化指示元素Rb和ΣREE以及海水盐度指标Na元素含量表现出多期旋回性变化,反映半封闭体系对周期 性气候和环境变化的响应,然而垂向上稳定的白云岩δ26Mg值表明区域性的气候变化不会显著改变沉积盆地体系中的镁同位 素组成,因此对于地质历史时期在半局限海洋环境中沉积的巨厚白云岩而言,其镁同位素组成可以用来示踪全球海水镁同 位素波动。     

CO2矿物捕获能力的研究进展

全球碳存储的研究表明, CO2最稳定的存储方式是 CO2的矿物捕获, 即将 CO2注入到地下,使其以方解石、菱铁矿、白云石及片钠铝石等碳酸盐矿物的形式存在.适合 CO2矿物捕获的岩石类型主要有火山岩、砂岩和火山碎屑岩.分析了3种岩石类型的金属元素含量、金属元素的释放能力、与 CO2反应生成的矿物类型及对 CO2的捕获量,并比较了3种岩石类型对 CO2矿物捕获能力的差异.其中玄武岩等火山岩的金属离子含量高,但其孔隙空间有限,制约了成岩反应,且 CO2注入后具有逸散的风险;砂岩分布广泛,有足够的孔隙利于流体注入,但是金属离子含量相对较低,对 CO2的矿物捕获所需时间相对较长;火山碎屑岩则结合了前2种岩石类型在矿物捕获方面的优势,是一种理想的 CO2矿物捕获的岩石类型.