川东北地区长兴组白云岩储层的成因研究

以岩石结构与白云石Mg/Ca比值和有序度分析为基础,结合Sr,Fe,Mn微量元素和C,O,Sr同位素地球化学特征,对川东北地区上二叠统长兴组白云岩成因进行研究,结果表明长兴组白云岩有准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型,储层只是埋藏白云岩化作用的产物,其形成过程可划分为早、中、晚3个成岩阶段,各成岩阶段埋藏白云岩化流体都来自于上覆地层飞仙关组的高盐度海源地层水,证据包括如下几个方面:①埋藏白云岩的岩石学特征明显地有别于准同生白云岩;②长兴组各类白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素特征表明埋藏白云岩作用发生在无大气水影响的封闭体系中;③白云岩的C,O同位素组成特征符合埋藏白云岩的δ13C和δ18O分布区间;④长兴组与飞仙关组埋藏白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素和Sr同位素地球化学特征基本一致。     

川东北元坝气田长兴组白云岩成因研究

上二叠统长兴组礁滩相白云岩是川东北元坝气田的主要储层。长兴组白云岩主要分布在长二段顶部礁盖、礁间滩、礁后滩等沉积相。通过层序地层学、岩石学、地球化学等方法对白云岩成因进行了研究,结果表明:不同类型的白云岩具有相似的87Sr/86Sr值(集中分布在0.7071~0.7075之间),并与晚二叠世海水及泥晶灰岩87Sr/86Sr值相似,指示白云岩化流体主要来自于同期海水;利用低温条件下白云石-水之间氧同位素温度分馏方程恢复的白云岩化流体温度在40~55℃之间,表明白云岩化作用发生于低温浅埋藏环境中。在浅埋藏白云岩化过程中,受沉积地貌和海平面升降的影响,不同沉积相带发生白云岩化作用时流体的性质有所不同:(1)礁盖残余生屑/砂屑中-粗晶白云岩具有明显偏负的δ18O值以及较高的Fe、Mn含量和白云石晶体缓慢结晶的特征,受大气淡水作用明显,属于混合水白云岩化;(2)礁间滩粉晶白云岩具有明显偏正的δ18O值,高Fe、Mn、Sr含量和较低的有序度值,白云岩化流体来源复杂,但整体与蒸发性卤水有关;(3)礁后滩细-中晶白云岩具有非常低的Fe、Mn和高MgCO3含量,白云石具有快速结晶的特点,为正常海水条件下的白云岩化。     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构与Sr同位素和Sr含量的证据

研究了川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩储层的岩石结构Sr的含量和Sr同位素组成,讨论了它的成因,飞仙关组优质储层为成岩期埋藏交代白云化作用的产物,来自岩石结构和Sr同位素和Sr含量的证据包括如下几个方面:(1)与准同生白云岩比较,埋藏白云岩的岩石结构和Sr同位素和Sr含量地球化学特征与前者有显著差别;(2)飞仙关组所有各类碳酸盐岩(或矿物)具有早三叠世海水Sr同位素组成特征,~(87)Sr/~(86)Sr比值变化范围为0.706588～0.708187,覆盖了全球早三叠世海水Sr同位素的变化范围(0.7076～0.7078),平均值0.707656与全球早三叠世平均值(0.707743)基本一致;(3)埋藏白云岩~(87)Sr/86Sr比值变化范围为0.707122～0.707419,平均值0.707421,都略低于全球早三叠世海水Sr同位素变化范围和平均值,但与已报道的川东北早三叠世飞仙关期海水Sr同位素变化范围(0.707330～0.707383)和平均值(0.707350)都非常接近,说明白云石化流体具有强烈的川东北地区早三叠世飞仙关期海水Sr同位素组成特征;(4)综合岩石结构、Sr同位素和Sr含量地球化学特征,证明飞仙关组白云岩储层为成岩期埋藏交代作用产物,白云石化流体来自地层中高Sr和高盐度的海源地层水.     

四川盆地开江-梁平台棚东侧长兴组礁白云岩沉积-成岩-成藏系统

长兴组礁白云岩是川东北地区最重要的天然气储层类型之一。通过对开江-梁平台棚东侧长兴组礁白云岩岩石组构、成岩演化序列、铁锰锶微量元素、碳氧锶稳定同位素、流体包裹体、油气性质及来源综合研究,认为古地貌格局控制了开江-梁平台棚东侧不同类型台缘生物礁的展布,古海平面的"升降"控制了生物礁形态及规模,台缘礁坪/礁盖滩微相及部分毗邻发育的骨架礁相带控制了优质储层发育位置和空间展布规律;可将长兴组白云岩划分为准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型,优质的礁、滩相白云岩储层仅与多期次埋藏白云石化作用有关,推测成岩流体主要来源于封存地层中的早-中三叠世蒸发岩溶解产生的具低Mn含量、较低Fe含量、高Sr含量、较高δ~(13)C值、较高~(87)Sr/~(86)Sr比值特点的高盐度埋藏循环海源孔隙水,并有长兴期同生卤水和深部有机酸热液混入;按水文体制,将长兴组白云岩成岩系统划分为4类,分别为海源同生卤水、封存卤水、混源热卤水和深源混合热卤水成岩系统,认为混源热卤水成岩系统埋藏白云石化和溶蚀作用是提高储层质量的关键;论证了开江-梁平台棚东侧长兴组存在同一流体输导体系控制的埋藏白云石化作用与油气充注成藏的统一"成岩-成藏"系统,揭示了长兴组白云岩沉积-成岩-成藏耦合关系,为该地区下一步天然气勘探目标优选提供地质依据。     

镁同位素示踪白云石化流体迁移路径——以四川盆地石炭系黄龙组为例

镁(Mg)是组成白云石的核心元素,直接参与了白云石化过程,因此白云岩Mg同位素能够用于示踪白云岩成因和白云石化流体迁移路径。四川盆地东部上石炭统黄龙组白云岩发育,也是重要储集层。通过对黄龙组连续取芯的七里53井开展详细的沉积学研究,系统选取样品开展元素地球化学和Mg同位素分析,发现Mg同位素波动变化与沉积旋回存在密切关联,旋回边界为白云石化流体迁移界面,即白云石化流体迁移通道;依据Mg同位素值垂向演化规律,识别出黄龙组白云岩5个流体交换界面通道,逐层白云石化。因此,厚层白云岩是由若干个薄层灰岩层逐层白云石化叠加而成。这一发现为预测白云岩成因及储层分布提供了重要理论依据。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五段白云岩的同位素地球化学特征

鄂尔多斯盆地中央气田奥陶系马家沟组马五段白云岩是重要的油气储集层,多年来,马家沟组白云岩的成因问题一直是地质研究者讨论的热点话题.对马五段白云岩的C、O、Sr同位素地球化学资料的分析表明,孔洞充填的白云石(含鞍状白云石)和白云岩的δ13C、δ18O值极其近似,且白云岩的δ18OPDB值比奥陶纪海水值要偏负1.752‰～4.395‰(平均2.911‰);成岩流体(水)的占δ18OSMOW平均值为+8‰,比当时海水值偏正;87Sr/86Sr比值比奥陶纪海水87Sr/86Sr比值要高.从C、O同位素数据上看,形成白云岩和沉淀于孔洞中的白云石(含鞍状白云石)的流体为同源流体;造成白云岩的δ18O值偏负的原因主要是埋藏条件的"温度效应";87Sr/86Sr比值偏高可能是交代流体来自或流经了富含放射成因Sr的铝硅酸盐基底或硅质碎屑岩.这些特征表明马五段白云岩很可能形成于埋藏环境.     

川东邻水-渝北地区石炭系黄龙组白云岩成因

以岩石结构分析为基础,结合Sr同位素和Sr含量等资料,对川东邻水-渝北地区石炭系黄龙组广泛发育的白云岩成因进行了研究,从中识别出准同生期白云岩、成岩期埋藏白云岩、表生期淡水白云石和晚成岩期热液白云石等成因类型.其中具备储集意义的仅为成岩期交代成因的埋藏白云岩,其岩性主要为颗粒白云岩和晶粒白云岩.综合不同成因类型的白云岩Sr同位素和Sr含量地球化学特征,将白云石化过程划分为准同生期,早成岩期、中成岩期,古表生期和再埋藏晚成岩期五个成岩阶段.各阶段的白云岩(或白云石)在结构上有不同特征,其Sr同位素和Sr含量地球化学特征亦有显著差别.反映研究区白云化流体不仅来自同时期禁的海源地层水,而且受到古表生期岩溶过程中的淡水和再埋藏晚期热液的影响.根据岩石学特征和各种地化指标,结合研究区古地理背景,建立了黄龙组准同生、埋藏、淡水、热液白云岩(或白云石)化模式.     

塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云岩地球化学特征及白云石化流体演化规律*

以详细的岩石学研究为基础,综合利用碳、氧、锶同位素等地球化学资料,深入分析了塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云石化流体演化规律以及白云岩成因机制。结果表明,上寒武统白云岩主要由泥晶—粉晶白云岩、微生物白云岩和(残余)颗粒白云岩等原始结构保留较好的白云岩构成,其C、Sr同位素与同期海水相近,O同位素值偏正,属于同生/准同生期与轻微蒸发海水有关的白云石化的产物;下奥陶统白云岩以细晶自形—半自形白云石为主,原始结构保留差,其C、Sr同位素与同期海水近似,但O同位素值略微偏负,主要为浅埋藏期白云石化的产物。部分早期白云岩在中—深埋藏过程中受埋藏重结晶和构造—热液白云石化的影响,形成细晶—粗晶他形白云岩和缝洞鞍形白云石充填物,该阶段白云石化流体主要来自于地层内封存的海源流体、深部热液以及蒸发岩层间热卤水,多期多源流体的共同作用导致该类白云岩具有较宽的Sr同位素组成和明显负偏的O同位素值。总体上,研究区白云岩具有早期形成(近地表到浅埋藏期大规模交代)、中期加强(中—深埋藏期部分重结晶)、晚期改造(热液局部调整)的整体演化趋势。     

四川盆地东南地区林1井灯影组鞍形白云石成因及其意义

对四川盆地东南地区林1井上震旦统灯影组鞍形白云石的岩相学特征和碳、氧、锶同位素特征及流体包裹体成分与温度进行研究,认为它属热液成因。研究区热液活动在岩相学上表现为充填状鞍形白云石,发育鞍形白云石线状充填晶洞。鞍形白云石共生矿物包括石英、沥青等。鞍形白云石δ18O值和δ13C值异常偏负,87Sr/86Sr值异常偏高,与围岩差异明显。鞍形白云石原生流体包裹体均一温度为270～320℃,明显超过了该井最高埋藏温度;流体包裹体的气相部分以CO2、CH4和N2为主,液相部分以H2O和CO2为主。这些特征表明,形成鞍形白云石的流体来自于基底的热液,灯影组白云岩受热液溶蚀改造而发育热液改造型白云岩储层,并有过油气成藏过程。     

川中磨溪—高石梯地区栖霞组白云岩特征及成因机制

川中磨溪—高石梯地区栖霞组发育滩相白云岩,目前对滩相中差异白云石化机理不明确,导致难以预测优质白云岩储层的分布。在岩石学和地层特征研究基础上,通过分析不同类型白云岩的微量元素及碳、氧、锶同位素特征,结合颗粒滩类型和构造背景,系统研究了该区不同类型白云岩的成因机理及模式。结果显示:研究区栖霞组白云岩中白云石以细晶为主,中晶和粗晶次之,晶形多为半自形—自形。白云岩具有明显的残余颗粒结构,表明原始岩性为颗粒灰岩。细晶、细—中晶白云岩的阴极发光整体较暗,呈暗红色至红色,稀土元素配分模式与同期灰岩相似,白云岩的87Sr/86Sr比值大部分落于二叠纪海水的87Sr/86Sr比值范围之内,表明白云岩的成岩流体与海水沉积的灰岩具有同源性。白云岩的δ13C值（3.73‰~4.19‰）与同期灰岩δ13C值（3.61‰~4.93‰）相近,表明白云岩与灰岩具有一致的碳源。从灰岩到白云岩,Sr含量明显减少且Mn含量有所增加,说明灰岩经过一定的成岩作用被交代形成白云岩,该类白云岩为埋藏条件下地层中富Mg2+的流体交代孔隙型颗粒灰岩而成;中—粗晶白云岩的阴极发光呈红色,具明显环带特征,且具有高的Mn含量、低Sr/Ba比值及铕的正异常,87Sr/86Sr比值高于同期海水值,δ18O值在-8.06‰~-8.52‰,为颗粒灰岩在埋藏期受持续、充足的云化流体供给而成,较高的包裹体均一温度和δ18O值明显偏负均指示埋藏白云化作用过程还受到局部高温的影响。总体而言,埋藏白云岩化是该区白云岩的主要成因,地层中富镁的流体在压力和热对流的双重影响下进行迁移,促进白云岩化流体的运移,但局部地区鞍形白云石的形成遭受了后期不同程度的热液改造作用。     

湖北兴山大峡口剖面二叠系岩石特征及沉积环境分析

湖北兴山大峡口剖面二叠系自下而上可以分为栖霞组、茅口组、吴家坪组和长兴组,总厚度为43372 m。该剖面岩石以石灰岩为主,含少量的白云岩、硅岩和页岩。石灰岩可进一步分为生屑石灰岩、生屑质石灰岩、含生屑石灰岩、泥（粉）晶石灰岩和眼球状石灰岩。眼球状石灰岩主要分布于栖霞组下部和茅口组中下部,为沉积作用和成岩作用的共同产物。白云岩主要是呈斑块状分布的石灰质白云岩,主要分布于长兴组上部,其可能为石灰岩经埋藏白云化作用而形成。硅岩呈结核状、团块状、条带状,为交代成因。根据岩性、古生物化石、沉积构造等相标志分析,划分出了滨岸、碳酸盐岩台地、盆地边缘和盆地等4种沉积环境,其中碳酸盐岩开阔台地内局部出现浅滩环境。沉积演化表明,该地区二叠纪发生了两次较大规模的海进、海退旋回,第1次海侵始于中二叠世栖霞组沉积初期,结束于茅口组沉积末期;第2次海侵始于吴家坪组沉积初期,直至长兴组沉积期末结束。初步分析表明,研究区二叠系具有良好的烃源岩条件和储集条件。     

四川盆地东北部地区长兴组碳酸盐岩成岩作用及储层孔隙演化

以四川盆地东北部长兴组碳酸盐岩为研究对象,应用薄片、铸体、阴极发光和X射线衍射等室内分析技术,对其成岩作用、成岩演化序列、储层孔隙演化及其特征进行了详细研究。研究区常见的成岩作用有：压实压溶作用、胶结作用、充填作用、交代作用、白云化作用、重结晶作用、溶蚀作用、破裂作用等成岩作用。其中对储层孔隙发育影响较大的主要是胶结作...     

滨里海盆地东缘北特鲁瓦地区白云岩特征及其储层发育机制

白云岩是滨里海盆地盐下石炭系碳酸盐岩的重要储层类型。在岩芯、薄片、物性与地球化学等资料分析的基础上,对研究区KT-Ⅰ油组的白云岩类型与储集性能进行了分析,并探讨了其储层发育的控制因素与模式。结果表明,白云岩类型与其储集物性具有较明显的相关性,以生屑铸模孔及溶蚀扩大孔为主的残余生屑白云岩物性与含油气性最好,以晶间（溶）孔为主的粉细晶白云岩和以生屑铸模孔及晶间孔为主的泥粉晶白云岩次之,而以晶间微孔为主的泥晶白云岩最差,难以成为有效储层。原生孔隙发育的相对高能生屑滩环境是该区优质白云岩储层发育的相带基础。晚石炭世准同生期大气淡水溶蚀作用与以渗透回流白云化（白云石有序度分布于0.32～0.67,δ13C介于-0.22‰～5.94‰,δ18O介于-1.09‰～2.45‰）为主的早期白云化作用为白云岩储层早期孔隙的发育与保存奠定了坚实的基础;早二叠世以来埋藏期各类裂缝的发育及酸性流体的溶蚀作用则对储层的晚期扩孔改造至关重要。     

达县—宣汉地区长兴组礁滩白云岩成岩作用与成岩环境研究

达县—宣汉长兴组礁滩白云岩主要成岩作用类型有压实作用、压溶作用、胶结作用、白云石化作用、新生变形作用、溶蚀作用、破裂作用和充填胶结作用等,对研究区储层贡献最大的成岩作用主要是溶蚀作用、新生变形作用和破裂作用。根据岩石中所形成的大量溶蚀孔隙、晶间溶孔和晶间孔以及裂缝的特征,该套礁滩白云岩储层的良好物性主要形成于中—深埋藏环境。     

达县—宣汉地区长兴组礁滩白云岩成岩过程中的孔隙演化

川东北达县—宣汉长兴组礁滩白云岩具有良好的油气储集潜力。作者通过大量岩石常规薄片、铸体薄片观察研究,发现该礁滩白云岩储层储集空间主要为次生成因的晶间孔、晶间溶孔、粒间粒内溶孔、生物体腔内溶孔和生物格架间溶孔。这些孔隙的形成和演化除了受沉积作用、构造作用和有机质热演化史的影响外,还受成岩作用的控制。首先在海底-暴露-浅埋藏环境下,压实及胶结使原生孔隙基本消失;而准同生混合水白云石化及早期暴露溶蚀作用改变了沉积物内部结构,形成众多微小孔隙的网络及溶孔,为后期形成大量孔隙创造了条件。其次在中—深埋藏环境下,强烈的重结晶作用和溶蚀作用使得岩石形成大量的次生孔隙,大大提高了礁滩白云岩的储集性能。     

环开江—梁平海槽长兴组台缘礁滩相储层特征及成岩作用

通过岩心观察、薄片鉴定、电镜扫描、阴极发光、物性分析,对四川盆地东部环开江—梁平海槽上二叠统长兴组礁滩相储层特征、储层成岩作用进行研究,并初步建立成岩演化序列。储层特征研究发现,长兴组储层发育良好,储集岩以"花斑状"生屑云岩和生物礁云岩为主,粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔较为发育,孔隙度总体介于2%~6%,渗透率集中在0.1~1 m D,结合孔渗相关关系将其划分为4种储层类型:"低孔高渗"型、"中孔中渗"型、过渡型、"高孔低渗"型。储层成岩作用研究发现,储层在成岩阶段经历了多期胶结、压实、白云岩化、溶蚀、构造破裂等成岩作用。由于成岩作用对孔隙结构的改造,孔隙演化整体上呈减小趋势。胶结作用及压实作用使得原生孔隙大幅度减少,对储层的形成具有破坏性作用,溶蚀及白云岩化作用对储层的形成具有建设性作用,构造破裂对储层进一步优化改造。研究表明原生粒间孔和早成岩期岩溶及热液白云岩化作用形成的早期次生孔隙不仅是现今储层储集空间的雏形,也基本决定了储层的最终面貌。     

川西地区中二叠统栖霞组中—粗晶白云岩成因

通过野外剖面、岩心、薄片的观察及地球化学分析等手段,对川西地区栖霞组中—粗晶白云岩成因进行了研究。结果表明,中—粗晶白云石晶形呈自形、半自形及他形,可见残余生物(碎屑)幻影,裂缝发育,白云石被缝合线切割,储集空间以溶蚀孔洞和晶间孔为主,孔洞内充填有自形白云石及鞍状白云石。中—粗晶白云岩的碳同位素值处于二叠系海相碳酸盐岩的范围;川西的南部地区中—粗晶白云岩氧同位素相对于川西的北部地区更偏负;川西的北部中—粗晶白云岩锶同位素比值处于二叠系海相碳酸盐岩的范围,而川西的南部则高于此范围;稀土元素配分模式显示白云岩基本继承了石灰岩特点;白云岩Ce显示正异常,Eu无明显正异常,川西的南部地区具有较明显的La负异常。综合研究得出:颗粒滩相是白云石化作用发生的有利相带,浅埋藏阶段的海水白云石化作用是中—粗晶白云岩的主要成因,后期局部遭受热液改造作用,孔洞内充填的自形白云石也为浅埋藏阶段的海水白云石化作用所形成,而鞍状白云石为后期热液成因。     

全球二叠系顶部白云岩与沉积相关系统计及其白云石化机制的意义

本文对全球范围内23个典型的研究程度较高的晚长兴期露头进行了研究,逐一检查了晚长兴期白云岩前身沉积的沉积相,结果发现所有白云岩的前身都是浅水相的(除汉中梁山一个剖面外)。相反,目前已经研究的深水相上二叠统碳酸盐沉积物都没有发生白云岩化。这一结果表明,世界范围内上二叠统顶部白云岩的形成机制可能都与海平面下降有关,很可能是蒸发成因的浓缩卤水使沉积物发生白云岩化。据此推断,四川盆地东北部长兴组白云岩也应当是此种成因。     

四川盆地川中地区盐亭-潼南海槽台缘带二叠系长兴组储层特征及成因探讨

四川盆地长兴组发育优质生物礁滩储层,是重要的勘探层系.目前,缺少对其储层特征和成因的研究.以岩石特征分析为基础,结合区域地质研究、镜下鉴定、阴极发光、Sr、Fe、Mn元素和C、O、Sr同位素等地球化学特征分析,对盐亭-潼南海槽台缘带礁滩体储层岩石学特征、地球化学特征等展开了系统研究.受盐亭-潼南海槽台缘带控制,川中地区礁滩体呈规律性展布.海槽东侧广安-公山庙台缘带主要发育生物礁,以生物礁滩复合体中的礁顶滩及礁内滩白云岩为主要储集岩,储集空间主要为粒间孔及生物格架孔,白云岩化程度高;其单层厚度薄,分布广.海槽西侧生物礁不发育,以生屑滩为主,储层以生屑灰岩为主,孔隙主要为粒间溶孔、晶间孔、溶缝等;储层单层厚度较薄,累计厚度较大,分布范围比较广.埋藏白云石化是盐亭-潼南海槽台缘带白云岩储层的主要成因,埋藏期封存于长兴组地层中被淡水改造了的海水及来自于飞仙关组底部泥页岩的压实水是礁滩储层白云石化的主要流体来源;长兴末期存在的区域性暴露剥蚀叠加埋藏溶蚀改造是岩溶储层的主要成因.盐亭-潼南海槽台缘带优质储层受海槽台缘带、埋藏白云石化、长兴末期暴露剥蚀叠加埋藏溶蚀改造多因素共同控制,储层累计厚度较大,分布广,为规模有效储层.      

中国南方地区奥陶系热液-岩溶改造型白云岩储层发育机理——以黔中地区下奥陶统为例

以黔中地区下奥陶统为例,通过野外剖面观测、实验分析等工作,揭示了白云岩的热液-岩溶改造特征,并探讨了其发育机理。研究区下奥陶统红花园组和桐梓组以白云岩为主,在白云岩构造裂缝和溶蚀孔洞中见白云石、方解石、沥青的充填,具有典型的斑马纹状构造。充填白云石为粗晶粒状的鞍形白云石,具有弯曲晶面和波状消光的特征,阴极发光呈现较强的红色。充填白云石的碳同位素δ~(13)C在-2.2‰~-0.8‰之间,平均值为-1.47‰,氧同位素δ~(18)O在-12.2‰~-7.6‰之间,平均值为-9.4‰,与围岩白云石相比明显偏轻。充填白云石的稀土元素具有典型的Eu正异常特征,δEu最高达91.9。根据地质演化背景和流体作用类型,奥陶系白云岩储层发育过程为:早奥陶世沉积过程中发生同生/准同生白云石化作用;中晚奥陶世至早志留世,受都匀运动影响,白云岩暴露至地表遭受岩溶作用,形成岩溶孔洞型白云岩储层;中泥盆世遭受构造热液进一步对白云岩进行的溶蚀改造,所形成的溶蚀孔洞为天然气的主要储集空间。