阴极发光显微镜在碳酸盐岩研究中的应用及其进展

本文介绍了阴极发光显微镜在碳酸盐岩研究中的主要应用及进展。内容包括影响碳酸盐岩阴极发光性质和强度的主要因素,应用阴极发光建立胶结物地层学以及确定成岩作用环境等几方面。     

碳酸盐岩中方解石胶结物的阴极发光环带与微量元素构成的关系——以塔河油田奥陶系碳酸盐岩为例

对塔河油田奥陶系碳酸盐岩中方解石胶结物的阴极发光性和微量元素构成研究发现,一些与大气水成岩环境有关的方解石胶结物显示出亮、暗相间阴极发光环带,微量元素含量与阴极发光环带之间具有良好的对应关系,亮带具有较高的Mn、Fe含量,暗带则具有较高的Sr、Na含量,显示方解石胶结过程中大气水作用强度的变化。这些碳酸盐矿物的阴极发光环带受元素构成变化控制,并反映成岩流体中元素含量的变化和/或结晶速率的变化,这在一定程度上与大气水环境相对开放的成岩条件有关。相对晚期的环带发光较亮,并具有较高的Mn和较低的Sr、Na含量,显示与加里东—海西期构造运动有关的古岩溶过程中大气水作用逐渐加强的总体成岩趋势。     

贵州紫云上石炭统叶状藻礁灰岩的成岩作用

贵州紫云县猴场镇扁平村的上石炭统中的叶状藻礁及其周边灰岩中发育强烈的成岩作用和胶结物,这些胶结物在猴场研究区内是显著的和有代表性的。通过观察、分析野外露头、光片、薄片、薄片的阴极发光和染色,来研究礁体岩石的成岩作用,确定了成岩作用序列、成岩环境、成岩阶段。成岩作用类型主要有泥晶化、溶蚀、胶结、新生变形、机械压实、剪切或...     

珠江口盆地东沙隆起珠江组灰岩成岩环境的恢复

本文主要在岩心观察和描述的基础上,借助于薄片分析、扫描电镜分析和阴极发光分析,通过不同成岩组构的识别及其成岩作用特征分析,结合区域地质背景,恢复珠江口盆地东沙隆起珠江组灰岩经历的成岩环境。结果表明:(1)整体的海侵背景和渐进埋藏过程使得珠江组灰岩中不发育表生成岩作用,但是频繁的海平面变化使得古地貌高部位生长的灰岩受到大气淡水的成岩改造,珠江组灰岩主要经历了海水潜流、大气淡水渗流、大气淡水潜流和埋藏环境等成岩环境;(2)不同成岩环境具有明显不同的成岩组构特征。海水潜流环境的成岩组构主要有广泛发育的藻的包壳作用和藻类-生物的相互包裹、生物钻孔的发育、泥晶化作用、海绿石的形成以及等厚纤维状环边胶结物、颗粒表面的刀刃状或叶片状胶结物、犬牙状胶结物和共轴生长方解石胶结物的发育;淡水潜流环境的主要成岩特征包括粒状亮晶方解石胶结物、棘皮多期共轴加大边和有限的溶解作用;淡水渗流环境中识别的成岩特征有非组构选择性溶解作用、示底构造、微型钟乳状胶结物和新月形胶结物;埋藏成岩环境的成岩作用主要包括压实、压溶作用、晚期溶蚀作用以及油气的侵位。     

川东北下侏罗统大安寨段陆相页岩方解石成因

为分析陆相页岩中方解石的成因及其对储层的影响,以四川盆地下侏罗统大安寨段的介壳泥岩与灰岩夹层为主要研究对象,利用X-射线衍射、普通薄片、岩芯观察、阴极发光及电子探针测试手段,识别出文石转化方解石、胶结物方解石和重结晶作用形成的方解石。在同生期和成岩早期,生物介壳中的文石转化为泥晶无铁方解石,阴极发光为橙黄色。成岩早期,生物介壳边缘可形成纤维状第一世代无铁方解石胶结物。在成岩晚期,岩石孔隙中形成颗粒状铁方解石胶结物,阴极发光为暗色。同时,部分介壳中的泥晶方解石新生变形为斑块状细晶方解石或柱状方解石。根据方解石的存在形式可知,方解石在成岩演化过程中,经历了转化、压实、溶解、胶结和重结晶作用。其中,溶解作用改善储层的物性。压实、胶结和重结晶作用破坏储集空间。统计裂缝密度发现,元坝地区大安寨段层理缝最为发育,涪陵地区大安寨段以层理缝和溶蚀缝为主。结果表明,方解石介壳有利于大安寨段内岩石层理缝和溶蚀缝的产生。     

贵州紫云上石炭统叶状藻礁灰岩胶结物特征

贵州紫云县猴场镇扁平村的上石炭统叶状藻礁及其周边灰岩中广泛发育大量的各类胶结物。通过对胶结物的形态、结构和阴极发光特征以及胶结物间的接触关系的研究,可以确定成岩作用的先后并识别成岩环境。浅海海底同生成岩阶段大的孔隙中形成等厚环边针状胶结物、葡萄状胶结物,小的孔隙里形成微晶胶结物。早成岩阶段形成微亮晶和斑块状亮晶方解石胶结物和放射纤维扇状胶结物,表生成岩阶段的溶蚀作用和胶结作用强烈,胶结物类型有斑块状或等粒的方解石胶结物和等厚环壁柱状胶结物,等厚环壁柱状胶结物在所有胶结物中体积是较大的。早期胶结作用使叶状藻礁灰岩孔隙度大为降低。中、晚成岩阶段,孔隙被等厚环壁刃状胶结物和晶簇或斑块状亮晶方解石所充填,有些先成的胶结物被热液改造。后生作用阶段发生的主要是构造破裂作用,其中少数裂隙被红褐色含Fe2O3微晶层和晶体粉砂及渗流豆粒充填。叶状藻礁灰岩的孔隙在晚成岩阶段前或中被胶结而之后没有创造出大且连通的孔隙,是它没能成为油气储集层的原因之一。     

西非多哥海岸碳酸盐胶结的全新世海滩岩的阴极发光性

沿100多公里长的多哥和贝宁海岸，有碳酸盐胶结合的全新世海滩岩零星出露。海滩砂主要是硅质屑，其次是碳酸盐骨骼碎片和内碎屑。^14C年龄测定表明，这些砂质沉积是在最近5000年内形成的。海滩岩在渗流环境中石化，而后又经历了数次埋藏和地表暴露阶段。阴极发光（CL）是查明海滩复杂胶结过程的有效工具。根据阴极发光分析，可将胶结作用划分为3个阶段：1）镁方解石沉淀于活跃的海水潜流带，它是一种等厚环边的针状晶体和球粒状微晶（CL1－组构），具极暗橙色和极暗蓝色的阴极发光，反映沉积环境中不同的Eh、pH沉淀条件。2）针状的和等轴的亮晶胶结物（CL2－组构），具亮黄到橙色的阴极发光性，本文信为它们形成于温合潜流带。3）出现在海滩岩向陆部分的胶结物，并伴随有早期海水胶结物的新生变形作用，该胶结物为CL3－组构的等厚亮晶，具暗蓝色、中等橙色的阴极发光性，它们是大陆淡水潜流带的典型产物。这种自海水向淡水发展的孔隙充填过程是与海平面稳定时期砂坝的推进作用相伴随的，最后发生砂坝的侵蚀作用，并导致了海滩岩的地表暴露和部分侵蚀。通过对全新世海滩岩早期成岩期间海岸线重复推进作用的判别，说明可借助于成岩作用研究，鉴别地质历史中的海退与海侵作用。     

深部埋藏条件下砂岩中碳酸盐胶结物的成因及储层改造——以济阳坳陷始新统孔店组为例

济阳坳陷始新统孔店组深部碎屑岩中普遍发育碳酸盐胶结物。依据普通薄片、扫描电镜、X衍射、阴极发光、流体包裹体测温和碳氧同位素等实验结果,对济阳坳陷始新统孔店组深部砂岩中的碳酸盐胶结物进行了深入研究。结果表明:碳酸盐胶结物类型有方解石、铁方解石、铁白云石和菱铁矿等,胶结方式有早期基底式胶结、成岩期点状胶结、成岩后期裂缝充填,胶结物的纵向上和横向上分布具有一定的规律性;早期基底式胶结主要形成于原始沉积水介质的化学沉积分异作用,这种沉积分异作用主要发生在湖盆沉积的同生期,由于化学物质的饱和度分异造成;成岩期胶结物主要跟成岩演化过程中流体的自由流动、粘土矿物转化、有机质的演化和地质环境的变化有关,断裂构造活动形成的深部热液也是形成部分碳酸盐胶结物的主要原因;碳酸盐胶结物对储层具有明显的改造作用,早期基底式胶结沉淀作用对岩石储层具有强烈胶结作用和抗压实作用,成岩期碳酸盐的沉淀作用对储层空间具有明显的堵塞作用,成岩过程中的碳酸盐矿物的溶解作用提高了深部地层的储层质量。     

乍得南部Bongor盆地下白垩统碎屑岩储层成岩作用及其对物性的影响

综合利用铸体薄片、X射线衍射、阴极发光、扫描电镜、物性分析及镜质体反射率和包裹体温度等资料,结合岩心观察法,对Bongor盆地下白垩统碎屑岩储层基本特征及成岩作用进行了研究。依据胶结物的体积分数及形态、黏土矿物组分的分布、岩石结构镜下特征及孔隙演化、有机质热演化等证据划分了岩石成岩阶段,并分析了成岩作用对物性的影响。结果显示：该区储层岩石类型以长石砂岩为主,胶结物以碳酸盐和黏土矿物为主;溶孔-粒间孔组合型储集性最好,粒间孔-溶孔组合型次之;成岩作用是控制储层物性的主要因素,成岩作用主要包括压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用;压实作用和胶结作用是破坏性成岩作用,二者分别使原始孔隙度损失54.93%和31.30%,岩石颗粒中长石、碳酸盐胶结物等易溶物质发育,溶蚀作用是主要建设性成岩作用;目的层成岩阶段以中成岩A期为主,成岩作用弱-中等。     

鄂尔多斯盆地余兴庄—子洲地区上古生界山_2~3储层砂岩成岩作用与成岩相

鄂尔多斯盆地余兴庄—子洲地区上古生界山23亚段岩石类型主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,目前储层正处于晚成岩阶段B期甚至C期,储集层经历了压实、压溶、硅质胶结、碳酸盐胶结交代、高岭石胶结以及溶蚀等多种成岩作用。在成岩作用研究的基础上,通过大量的岩芯观察和薄片鉴定,结合阴极发光、X衍射、扫描电镜等方法,将研究区划分...     

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...     

黄骅坳陷千米桥地区奥陶系胶结物地层学及其在裂缝研究中的应用

在不同时期，由于埋藏深度不同，成岩环境的氧化还原性不同，形成的胶结物的特征也就不同。有些情况下，胶结物期次之间是连续沉淀的，即呈“整合接触”。而有些情况下，两个期次之间曾发生过溶蚀，形成“不整合接触”。有些孔隙和裂缝形成早，其内胶结物的期次齐全，而有些孔隙和裂缝形成晚，就会缺失一些期次。因此，胶结物可以像地层一样进行划分和对比。据此可以分析成岩环境的变化，判断孔隙和裂缝形成的时期等。由于成岩环境的变化常与构造运动有关，因此胶结物地层学的研究可以间接地分析构造运动发生的时期。黄骅坳陷千米桥地区奥陶系碳酸盐岩的裂缝和孔隙中，充填了5期胶结物，每期胶结物阴极发光的特征不同，其中第二期与第三期胶结物之间存在溶蚀不整合。根据胶结物的特征，可划分出5期裂缝，形成于三叠纪、中晚白垩世、古近纪末、新近纪末等。     

陆相断陷湖盆层序对成岩演化控制作用探讨——以东营箕状断陷湖盆古近系沙河街组为例

以层序地层研究为基础,根据铸体薄片、扫描电镜、镜质体反射率、X衍射及地球化学等分析,对东营凹陷沙河街组层序与成岩的关系进行了系统研究。研究结果表明:不同层序部位具有不同的成岩响应,低位体系域主要发育微晶方解石胶结、硬石膏胶结、黄铁矿胶结等,湖盆扩张体系域主要发育有铁碳酸盐胶结、粘土矿物胶结等;高位体系域主要发育有白云石胶结、铁白云石胶结、溶蚀作用、粘土矿物胶结等;层序界面附近主要发育溶蚀现象和铁碳酸盐岩胶结现象。层序发育过程中,原始水介质条件及元素富集规律是引起早期成岩响应的主要因素,并对早期的成岩物质组分造成强烈影响;讨论了层序对成岩演化的控制作用,主要体现在3个方面:a.层序发育控制了原始成岩组分,进而控制后期成岩改造;b.早期成岩作用对层序发育过程具有一定的响应关系,后期成岩改造掩盖了部分成岩响应;c.层序界面通过河流作用、沉积间断减缓压实作用、后期成岩流体的侵入作用对成岩演化造成影响。     

黔南晚石炭世叶状藻礁灰岩的成岩作用

通过偏光显微镜研究和阴极发光技术, 对黔南晚石炭世叶状藻礁灰岩的成岩作用做了详细研究, 认为礁灰岩主要成岩作用类型有: 生物黏结障积作用、泥晶化作用、胶结作用、压实压溶作用、破裂作用、重结晶作用和溶解作用等。根据岩石薄片阴极发光测试结果的观察、分析, 将成岩过程划分为4个阶段: 准同生成岩阶段、早期成岩阶段、埋藏成岩阶段和后生成岩阶段。通过各种成岩作用的标志性特征及它们在阴极发光下的特征, 推测藻礁灰岩主要经历了海底成岩环境、大气淡水成岩环境和埋藏成岩环境。     

致密砂岩储集层成岩相定量划分及其测井识别方法

为研究鄂尔多斯盆地长8油层组储集层的岩石学、成岩作用类型和强度等特征,本文对该储集层开展了普通薄片、铸体薄片、阴极发光、扫描电镜分析等工作。结果显示,在视压实率、视胶结率和视溶蚀率定量计算的基础上,根据成岩作用强度及其组合特征对成岩相分类命名,将储集层划分为强压实强胶结中等溶解、强压实强胶结弱溶解、中等压实中等胶结弱溶解和强压实弱胶结弱溶解4种不同的成岩相,并选取成岩综合系数作为不同成岩相的定量表征参数。选取声波时差、密度等对成岩相响应较灵敏的测井曲线,通过岩心薄片刻度测井的方法建立了视压实率、视胶结率和视溶蚀率的测井定量识别模型,并对池46等井的测井资料进行了处理,以验证模型的准确性。     

阴极发光技术在沉积学中的应用

某些物质受能量激发会产生发光现象。由于激发能源不同而有类型不同的发光,由阴极射线激发而使矿物发光,叫做阴极射线致发光现象,简称阴极发光(Cathodoluminescence)。阴极发光曾被用来研究宝石和考古等,在沉积学领域内,主要是用来研究碳酸盐的成岩变化和碎屑岩的物源区。随着仪器的完善和理论的深入,目前阴极发光技术的运用范围已大为扩展。一、物质阴极发光的基本原理对于矿物的阴极发光原理,不少人用配位场理论和量子理论进行了比较合理的解释。但     

歧口凹陷歧北斜坡沙三段成岩作用及其对储层影响分析

根据常规薄片、铸体薄片、扫描电镜、X衍射、阴极发光等资料分析,对歧口凹陷歧北斜坡沙三段岩石学特征、成岩作用类型、成岩阶段划分及其对孔隙的影响进行了研究。结果表明,研究区沙三段储层岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩。现今主要处于早成岩B期、中成岩期,部分埋深较大的地区进入晚成岩期。经历的成岩作用有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用、破裂作用。其中,压实作用、胶结作用是主要的破坏性成岩作用,溶蚀作用是主要的建设性成岩作用,特别对长石、岩屑和碳酸盐胶结物的溶蚀是储层物性变好的重要的成岩控制因素。     

姬塬地区长8油层组层序地层格架内成岩相展布特征

通过岩心观察并充分利用普通薄片、铸体薄片、阴极发光、X-衍射和扫描电镜等资料,对姬塬地区长8油层组储层的成岩作用、成岩矿物、成岩阶段和成岩演化序列特征等进行了研究。根据成岩作用类型及强度、成岩矿物等将储层划分为绿泥石衬边弱溶蚀、不稳定组分溶蚀、压实致密、高岭石充填和碳酸盐胶结5种成岩相。并通过岩心薄片资料刻度测井归纳出不同成岩相在GR、AC等测井曲线及其组合上的响应特征,由此实现各单井储层成岩相的连续划分。对长8油层组层序界面和基准面旋回与成岩相展布的关系进行了研究,结果表明层序界面附近不稳定组分溶蚀相及高岭石充填相较为发育,且各井之间对比性良好,同时层序界面也控制了碳酸盐胶结;中期基准面旋回的最大湖泛面处均发育井间可对比的压实致密相,长82中期基准面下降半旋回砂体一方面易于遭受溶蚀产生次生孔,另一方面由于受沉积驻留和碎屑组分影响导致压实强度较弱,因此物性总体比长81砂体好。     

准噶尔盆地腹部永进地区砂岩储层中碳酸盐胶结物特征及其成因意义

准噶尔盆地腹部永进地区不整合面附近砂岩储层中次生孔隙和碳酸盐胶结物相对发育.通过薄片观察、阴极发光、扫描电镜/能谱分析,认为碳酸盐胶结物是研究区砂岩最主要的胶结物成分,其主要类型为(铁)方解石和铁白云石,垂向上含量随深度增加而增加,多集中分布在白垩系和侏罗系之间的不整合面之下约100 m的范围之内.碳、氧同位素分析以及泥岩中各元素测试结果表明,大气淡水通过永进地区白垩系和侏罗系之间存在的角度不整合对其下伏地层物性作用不明显,晚期含铁碳酸盐胶结物和孔隙发育主要与有机酸关系密切.在有机酸作用下,早期发育的碳酸盐胶结物、长石碎屑颗粒以及粘土矿物为晚期碳酸盐胶结物的发育提供了物质基础,而且溶解的物质在酸性流体作用下运移至不整合面附近重新沉淀,造成高孔隙度和高含量碳酸盐胶结物在深度上具有重叠的特征.由于含铁碳酸盐胶结物形成时代晚而且储层未受到其他建设性成岩作用的明显改造,晚期碳酸盐胶结物含量和面孔率呈互相补偿的关系, 表明了晚期碳酸盐胶结物对储层物性的破坏作用.     

砂西油田低渗透储层成岩储集相及储集空间演化模式

综合应用取心井的岩石铸体薄片、图像分析、扫描电镜、电子探针能谱、阴极发光、粘土矿物X衍射分析和镜质体反射率等实验测试资料,研究了E₃1储层的成岩作用、成岩演化序列和成岩阶段划分。通过分析低渗透储层成岩作用对储集物性的影响,认为造成本区储层砂岩较低渗透率的主要成因机理是成岩期各种自生矿物的充填和胶结作用。根据成岩作用及其特有的储集空间组合,将E₃1储层划分为4种成岩储集相类型:A相——不稳定组分中强溶解次生孔隙成岩储集相、B相——中等胶结中强压实残余粒间孔成岩储集相、C相——碳酸盐强胶结成岩储集相、D相——早期硬石膏强胶结成岩储集相。详细阐述了低渗透储层中各类成岩储集相的特征及其形成机制,并探讨了其储集空间类型及演化模式。