鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成岩相地球化学特征

白云岩是鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩层系最主要的岩石类型和天然气藏的主要储集层。文中探讨了鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩成岩相的岩相与地球化学特征及其识别方法。根据岩心及露头观察、薄片鉴定、全岩X衍射、元素分析和碳、氧、锶同位素测试数据,识别出8种白云岩成岩相类型(准同生云化相、膏盐溶角砾相、活跃回流云化相、隐伏回流云化相、海水云化相、表生岩溶角砾相、埋藏溶蚀相和埋藏重结晶相),其分别形成于蒸发海水、中等盐度海水、正常海水、早期淡水、表生淡水及地层水成岩环境,隶属于近地表、风化壳及中—深埋藏3个成岩系统。建立了Fe-Mn、Cs-Sc、(K×Tl)/Na-(Sc×Ni)/Sr、δ~(13)C-87Sr/86Sr成岩相判别模版。弱活动性元素Sc、Ni和稳定重同位素13C、18O富集于蒸发海水类成岩相,较活动性元素Cs富集于中等盐度及正常海水类成岩相;K、Tl富集于还原环境成岩相,Fe、Mn富集于氧化环境成岩相;表生类成岩相以富含大量吸附态分散元素和87Sr为特征。研究结果表明,近地表及风化壳成岩系统决定了研究区马家沟组白云岩的成岩相及其地球化学特征,且岩相学研究及地球化学实验是开展白云岩成岩机理研究的有效手段。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组豹皮灰岩特征及其成因

在野外剖面观察与勘测的基础上,应用岩石薄片鉴定、地球化学分析和包裹体测温等方法,开展了鄂尔多斯盆地马家沟组沉积与成岩序列、碳酸盐岩岩相及地球化学特征研究,并分析和探讨了马四段和马六段豹皮灰岩的特征及其成因。鄂尔多斯盆地南部金粟山剖面马六段B亚段可划分为3个准层序组,其中下部2个准层序组以豹皮灰岩为主,且自下向上云斑的连续性及白云化程度呈现增强的趋势。云斑由有序度较高的自形-半自形白云石构成,具有相对较高的δ¹³C值和相对较低的 δ¹⁸O 及 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 值,贫Fe、Mn等元素,包裹体均一温度及盐度较高。研究结果表明,鄂尔多斯盆地马四段和马六段的豹皮灰岩主要形成于埋藏阶段,是低海平面期渗入生物钻孔的蒸发海水在埋深和地温增加过程中白云化作用的结果。     

白云岩成岩相与地球化学特征--以鄂尔多斯盆地中东部马家沟组马五5-马五1亚段为例

白云岩成岩相研究对恢复其成岩环境具有重要意义。以鄂尔多斯盆地中东部马家沟组马五₅-马五₁亚段为例,利用岩芯及岩石薄片研究了白云岩的成岩相类型及岩相特征,并根据氧、碳稳定同位素、锶同位素以及主、微量元素等分析了各类成岩相的地球化学特征。结果显示,鄂尔多斯盆地中东部马五₅-马五₁亚段白云岩成岩相主要包括近地表环境下的膏盐溶蚀角砾相、活跃回流渗透云化相和隐伏回流渗透云化相,以及表生淡水环境下的风化岩溶角砾相等四类,其中受淡水或混合水影响的近地表环境下的膏盐溶蚀角砾相、活跃回流渗透云化相及隐伏回流渗透云化相白云岩样品具有相对奥陶纪海水"负偏"的δ18O和δ13C值,相对高Mn或低Fe含量,中等-强阴极发光,高于同期海水的87Sr/86Sr值以及相对较低的Al和Ti含量;而表生淡水环境下的风化岩溶角砾相白云岩样品因受表生期淡水以及大量陆源碎屑物的影响,呈现出低于同期海水的δ18O和δ13C值,相对高Mn和过高Fe含量,弱或无阴极发光,明显高于同期海水的87Sr/86Sr值以及明显较高Al和Ti含量。研究结果表明,氧、碳稳定同位素、锶同位素及主、微量元素等地化数据是识别白云岩成岩相的有效指标。     

重庆南川三汇场寒武系碳酸盐岩中不同期次大气淡水作用的证据

多期构造叠加及多种成岩环境下的早古生代碳酸盐岩储集层形成机理十分复杂。重庆南川三汇场剖面寒武系碳酸盐岩出露完整,是研究沉积与成岩史的理想解剖点之一。研究表明,三汇场剖面寒武系白云岩分别经历了早期海水胶结、大气淡水淋滤、准同生白云岩化、中浅层埋藏、中期构造大气水作用、中晚期埋藏及热液作用和构造晚期表生大气水成岩作用,不同期次的大气淡水作用特征不同。在早成岩期,沿向上变浅的高频层序界面附近发育了鲕模孔、窗格溶孔等组构性溶孔,胶结物和充填物的δ¹⁸O、δ¹³C值均比同期海水负偏,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与同期海水相近,不发光(CL),含有较小的液相包裹体;加里东晚期—海西期,发育了非组构扩溶孔洞缝,伴有氧化沥青,不发光充填物的δ¹⁸O、δ¹³C负偏、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值正偏,发育含烃的低温不混溶包裹体,并叠加后期的深埋藏及热液成岩作用;燕山期和喜马拉雅期, 发育孤立的非组构溶蚀孔洞、缝洞,多被巨晶方解石或黏土充填,方解石中δ¹⁸O、δ¹³C强烈负偏($\delta^{13}C_{PDB}$=-4.6‰~-23.4‰,$\delta^{18}C_{PDB}$=-8.6‰~-17.8‰)、含有低温不混溶包裹体(<28.5℃),是有机质或生物甲烷(细)菌参于下的表生大气水成岩作用产物。     

四川灯影组白云石化流体多样化特征及白云岩差异性成因

灯影组白云岩是四川盆地超深层油气勘探的重点领域,但目前人们对该套白云岩成因争议仍较大,且缺乏系统研究.通过对四川盆地灯影组白云岩C-O-Sr同位素和稀土元素数据的系统分析来研究白云石化流体的化学性质和成因,进而约束白云岩的差异性成因机制.研究表明：(1)灯影组白云岩碳同位素值较均一,δ¹³C值基本分布在0‰～+5.0‰之间,而氧同位素值变化较大.近地表环境基质白云岩和早期白云石胶结物δ¹⁸O均大于-8.0‰,埋藏环境白云石胶结物δ18O均小于-8.0‰,而热液白云石化胶结物δ¹⁸O均小于-10.0‰.(2)基质白云岩和早期白云石胶结物具有与同期海水相似的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值(0.708～0.709),指示其继承于海水流体;而埋藏环境白云石胶结物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值明显大于同期海水,指示其为地层流体和深部热液流体来源.(3)灯影组白云岩稀土元素均亏损轻稀土元素、富集重稀土元素.基质白云岩和早期白云石胶结物可见Ce负异常、未见Eu明显异...     

鲁西豫东地区奥陶系顶部岩溶储集层特征及有利控制因素*

基于野外露头、岩心、薄片和测录井等地质及地球物理资料分析,并结合区域地质背景,深入研究了鲁西豫东(东濮)地区奥陶系顶部峰峰组和上马家沟组岩溶储集层发育特征、演化过程,并进一步分析优质储集层形成的主控因素,预测了有利储集层分布区。结果表明,奥陶系顶部储集层主要岩性为颗粒石灰岩、云质石灰岩、泥晶石灰岩、粉细晶白云岩、含膏白云岩和藻粘结白云岩等,裂缝和溶洞是主要储集空间类型。白云岩类储集层平均孔隙度为2.5%,平均渗透率为7.43×10^-3μm²;石灰岩类储集层平均孔隙度为2.2%,平均渗透率为2.72×10^-3μm²。储集层经历了沉积—准同生期成孔(寒武纪—中奥陶世)→风化淋滤(晚奥陶世—早石炭世)→矿物充填(晚石炭世—白垩纪末期)→溶蚀改造(古近纪)4个演化阶段。沉积相、成岩作用及构造应力控制了研究区优质储集层的形成。颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶、表生岩溶、埋藏岩溶作用6项叠合区储集层质量最优;颗粒滩及潮坪相带、白云石化作用和准同生岩溶作用、表生岩溶作用4项叠合区,以及断裂发育带、表生岩溶作用、埋藏岩溶作用3项叠合区储集层质量次之;颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶作用、埋藏岩溶作用5项叠合区储集层质量一般。     

鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳岩溶储层孔洞充填特征及机理

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组风化壳岩溶储层是盆地重要的储集类型,但后期成岩及埋藏期对溶蚀孔洞的充填,造成不同地区有效储层发育具有很大差异。对显微薄片观察及地球化学测试等研究表明,充填物主要以白云石、方解石、石英、石膏、硅质等为主,并常以组合形式出现,其中以白云石为主的充填最有利于孔洞的保存。孔洞充填主要经历了早表生期(风化壳期),浅埋藏期和深埋藏期三个阶段。认为孔洞充填主要受控于后期构造格局的转变。     

岩溶作用对鄂尔多斯盆地中部气田马五段储集层的控制作用

鄂尔多斯盆地中部气田储集层为奥陶系马家沟组五段白云岩风化壳,以古岩溶型储集层为主。其储集空间的形成是岩溶作用和其他成岩作用相互作用的结果。根据盆地发展演化阶段的不同,大致可划分出四期岩溶作用,即近地表成岩早期大气淡水淋蚀作用、表生期古岩溶作用、浅埋藏期压实溶解作用和深埋藏期深埋溶解作用,其中表生期古岩溶作用对储集层的形成起了关键的控制作用。岩溶作用对储集层的控制主要表现在对储集空间形成类型、储集岩     

鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系马五1层的古岩溶作用与天然气富集

鄂尔多斯盆地中部气田的储层为奥陶系马家沟组白云岩风化壳,马五１层为其主力气层,该层可分为四个小层,沉积相为分布稳定的蒸发潮坪环境,经历了表生期和浅、深埋藏期岩溶作用,天然气主要聚集在岩溶孔洞缝中。     

川东南中二叠统茅口组白云岩特征与成因机理

近期川东南多口钻井在中二叠统茅口组白云岩储层获得了油气突破，但具有很强的非均质性，白云岩化机理不明确，难以预测优质白云岩储层的展布规律。本次研究基于区域地质背景和峨眉山大火成岩省热事件，通过岩石学和地球化学等综合分析，系统总结了不同类型白云岩的特征及成因机理。研究认为：川东南茅口组白云岩以细-中晶白云岩为主，泥-粉晶白云岩和白云石胶结物次之；綦江地区主要发育层状细-中晶白云岩，白云石呈自形-半自形晶，多具有雾心亮边结构和明显的颗粒幻影，阴极发光下晶体内部呈棕色-红色，由内向外过渡为暗红色，细-中晶白云石的δ¹⁸O_V-PDB、δ¹³C_V-PDB和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值均表明白云岩化流体主要为海水，白云石可能为浅埋藏期中等盐度回流渗透白云岩化作用生成，后期经历重结晶或海源流体的热调整改造；泰来地区主要发育斑块状泥-粉晶、细-中晶白云岩以及裂缝内充填的白云石胶结物，原始岩石较致密，晶粒结构不明显，白云石胶结物以具波状消光的鞍形白云石为主，阴极发光下可见多期环带状特...     

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。     

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下沉积环境与海平面变化*

鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组赋存有丰富的天然气资源,前人研究多集中于顶部与风化壳相关的储集层。文中基于岩心、薄片及阴极发光分析,将鄂尔多斯盆地中部奥陶系马五盐下碳酸盐岩-蒸发岩划分为10种岩石类型。根据各岩类的宏观、微观特征以及它们在纵横向上的组合与分布特点,利用岩石类型组合的方法,将研究区划分为局限-蒸发潟湖、台内滩、滩间海、微生物丘和台坪5种沉积环境。根据各亚段岩石类型发育的差异性及统计结果发现,研究区马五盐下具有蒸发岩与碳酸盐岩间互的旋回性沉积演化与海平面升降特征,每个亚段都代表一次海侵或海退的旋回沉积。其中,马五6、马五8和马五10亚段为海退期沉积,以纹层状云质膏岩、泥晶云岩构成的局限-蒸发潟湖沉积为主,蒸发岩矿物含量高,反映沉积环境相对闭塞、能量较低且盐度较高;马五7和马五9亚段为海进期沉积,以相对高能的台内滩或微生物丘沉积为主,并与相邻的局限-蒸发潟湖和台坪沉积构成较完整的向上变浅米级沉积旋回,表明该阶段水体循环相对更好,整体沉积环境开阔且能量较高。     

Testing Sr/Sr as a paleosalinity indicator on mixed marine, brackish-water and terrestrial vertebrate skeletal apatite in late Paleocene-early Eocene near-coastal sediments, Mississippi

Mixed marine, brackish-water and terrestrial vertebrate skeletal apatite is found in the late Paleocene-early Eocene Tuscahoma and Bashi Formations of Mississippi. The co-Occurrence in these near-coastal marine deposits of skeletal apatite with different provenances offers a unique opportunity for unraveling the effects of diagenesis on apatite ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr composition, with bearings on the use of this isotope pair as paleosalinity indicator. The results show that the Sr isotopes of all originally poorly ordered phases of skeletal apatite have extensively re-equilibrated with pore water with significantly lower ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios than late Paleocene-early Eocene seawater. For example, marine shark and ray teeth from the Bashi Formation all have clearly nonmarine ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, 0.7073-0.7075, compared with a coeval seawater ratio in the range 0.7077-0.7078. However, separated shark tooth enamel, with a high original crystallinity, appears to have retained all or most of its in vivo Sr isotopic signature until the present. Here we also show that ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr results on recent vertebrate skeletal material from different environments are in good agreement with expected values for respective habitat.

Earlier analyses of calcite material from the Bashi Formation indicated the existence of a shift in seawater ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr to a lower value at the Paleocene-Eocene boundary. The strong influence of pore water with low, nonmarine ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr on the apatite in the Bashi Formation suggests that the proposed isotopic shift may be an artifact related to diagenetic processes.     

鄂尔多斯盆地祁连海域奥陶纪岩相古地理特征及演化

根据鄂尔多斯盆地西部及南部奥陶纪露头勘察结果,尤其是中奥陶统平凉组页岩在盆地的西部及南部普遍存在,结合地表露头及盆内钻孔资料,系统分析研究了鄂尔多斯盆地祁连海域早古生代奥陶纪不同时期沉积环境特点,分析了各沉积期的岩相古地理特征。受中央古隆起形成和祁连海向东逐渐海侵影响,马家沟组一期到五期,地形坡度较缓,鄂尔多斯盆地古地理格局由祁连海向盆地内部分别发育开阔海台地、局限海台地到蒸发台地相沉积。马家沟组六期和平凉期以及其上的上奥陶统沉积时期,主要为开阔海台地、斜坡相和深水盆地相沉积,在台地向斜坡的转换部位发育一些生物碎屑灰岩及由珊瑚组成的生物礁滩相沉积,斜坡部位发育平凉组笔石页岩斜坡相沉积,构成了华北盆地边缘中—上奥陶统一套特殊的局部天然气勘探组合。鄂尔多斯祁连海域奥陶纪岩相古地理研究具有重要的地质意义和实际生产意义。     

塔河地区鹰山组灰岩白云石化成因及其对储层的影响

白云石化是碳酸盐典型的成岩作用类型之一,中-下奥陶统鹰山组浅海碳酸盐岩是塔河地区重要的含油气储层,普遍发育多种类型的白云石化作用。本文针对塔河地区鹰山组灰岩中沿缝合线分布这一特定类型的白云石化进行了研究。岩石学基础上的阴极发光分析、⁸⁶Sr/⁸⁷Sr比值以及δ¹³C-δ¹⁸O 的研究表明,这种类型的白云石化发育于相对还原的浅埋藏成岩环境,孔隙中的残留海水是主要的白云石化流体来源,碳酸盐矿物(主要是高镁方解石)稳定化过程中释放的Mg²⁺ 可能是白云石化主要的物质来源,而埋藏过程中逐渐升高的温度一定程度上也促进了白云石化的发生。成岩流体及Mg²⁺ 有限的供给量限制了白云石化作用的整体规模。显微结构与岩石物性分析表明,该类白云石化对储层物性参数的绝对贡献相对有限,但可能成为小规模油气运移以及深部热流体活动的潜在通道。     

蒸发背景沉积序列精细刻画及沉积学解译:以鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马五6亚段为例*

云膏共生组合是受化学沉积分异作用控制而形成的岩石组合,对其沉积序列精细刻画,有利于揭示诸多蒸发环境下的沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组五段6(简称“马五₆亚段”)亚段钻井、岩心资料,开展了岩石宏观和微观观察、典型沉积序列刻画等工作。研究结果表明: (1)鄂尔多斯盆地中部马五₆亚段普遍发育碳酸盐岩与蒸发岩共生组合,主要由10种岩石类型构成;(2)主要发育5种沉积序列,下云上膏的岩性组合和序列顶部多发育暴露面等特征表明单个序列具有向上变浅、变咸的演化特征,是蒸发台地叠合海水渐次补给作用的结果;(3)在局限—蒸发台地环境下,主要发育潟湖/滩间海、颗粒滩、灰泥丘、台坪4种沉积亚相及11种沉积微相,与经典的蒸发潮坪序列在岩性组合与沉积构造方面存在明显的差异;(4)马五₆亚段沉积期发育2次海平面升降,沉积环境可分别对应于云(膏)质潟湖—灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖和灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖—台坪。该研究结果可为鄂尔多斯盆地马五₆亚段沉积环境与海平面变化研究提供系统的岩石学证据。     

川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据

新型杂卤石钾盐矿是近年来发现于四川盆地东北部早—中三叠世的一种可溶性海相固体钾盐,因其可利用性及低成本可开采特征,及其对海相找钾实现突破性进展提供的指示意义,引起了工业界及学术界的广泛关注。但当前以新型杂卤石钾盐矿为载体的海相成钾理论研究尚处于探索阶段,本文聚焦川东北普光地区中下三叠统新型杂卤石钾盐矿,将锶、硫同位素研究方法应用于杂卤石碎屑、石膏及"绿豆岩"等样品,以探讨新型杂卤石钾盐矿中不同组分的物源特征。分析结果显示,杂卤石碎屑和矿层底部硬石膏样品具有相似的δ³⁴S和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,δ³⁴S分布在27.9‰~28.9‰之间,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.70826~0.70829之间。该研究结果与同时期全球海相硫酸盐的δ³⁴S和全球海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的可对比性表明上述组分的主要物源应为同时期海水。该研究结果为进一步新型杂卤石钾盐矿成矿模型的建立及海相成钾理论的补充和完善提供了一定的参考。