锶同位素在古岩溶研究中的应用——以塔河油田奥陶系为例

为探讨锶同位素在古岩溶研究中的应用,系统分析了塔里木盆地塔河油田奥陶系岩溶缝洞方解石的87Sr/86Sr值。研究结果表明,加里东中期岩溶形成的方解石以低87Sr/86Sr值为特征,其锶同位素组成主要由围岩的重溶锶控制。而海西早期岩溶形成的方解石则以高87Sr/86Sr值为特征,锶同位素组成主要由壳源锶和重溶锶控制;同时,不同产状的方解石锶同位素比值也不相同,渗流岩溶带的方解石比潜流岩溶带富集87Sr,主要受控于岩溶系统的渗流机制和水岩反应。在平面上,桑塔木组覆盖区比北部地区富集87Sr,其主要原因是来源于围岩的重溶锶比重加大。87Sr/86Sr值在区域上的变化,结合区域地质背景,表明海西早期岩溶对北部地区和桑塔木组覆盖区均有重要的影响,是奥陶系岩溶缝洞型储层的主要形成时期。另外,极低的锶同位素比值可能与幔源锶有关,早二叠纪末的火山活动是提供幔源锶的主要时期。通过塔河油田奥陶系古岩溶作用的实例研究,锶同位素具有良好的流体示踪能力,在划分古岩溶期次方面具有明显的优势。     

塔河油田中——下奥陶统古岩溶洞穴巨晶方解石成因及演化

根据碳、氧、锶同位素和包裹体的系统分析,结合区域地质背景,探讨了塔河油田中-下奥陶统岩溶洞穴中巨晶方解石的成因和演化特征.巨晶方解石的δ(13C)和δ(18O)与中-下奥陶统背景值相比,两者均较低,表明巨晶方解石具有大气水岩溶特征;其N(87Sr)/N(85Sr)比值高于背景值,说明受到壳源锶的影响,海西早期是壳源锶的主要来源时期;巨晶方解石中出现单相水溶液包裹体和淡水盐度也表明其形成于地表岩溶环境中.根据碳、氧、锶同位素和包裹体的综合分析,洞穴巨晶方解石形成于海西早期潜流岩溶带环境中.巨晶方解石形成后,在海西晚期构造运动中受到洞穴塌陷作用改造,塔河油田东部的岩溶洞穴塌陷现象比西部严重,东部地区的巨晶方解石因上覆地层压力形成了缝合线.印支-喜山期构造运动在巨晶方解石中形成了裂缝和微裂缝;而且,巨晶方解石还经历了埋藏溶蚀作用,溶蚀作用与喜山晚期天然气的生成、运移关系较密切,且东部地区比西部地区强烈.     

塔河油田中下奥陶统储层裂缝方解石脉U-Pb同位素年龄及油气地质意义

塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层在构造活动的作用下发育多期方解石脉体,为研究储层流体演化和油气成藏过程提供了重要素材.通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光和微区元素分析在塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层中识别出3期裂缝方解石脉体,3期脉体在阴极发光颜色、稀土元素、碳氧锶同位素以及形成时间方面都存在差异.采用激光原位方解石U-Pb定年技术确定3期方解石脉形成的绝对年龄分别为466±11 Ma~458.6±8.8 Ma、329.7±1.6 Ma~308.1±4.1 Ma和249.3±2.6 Ma~220.5±7.3 Ma.第2期和第3期方解石成脉流体主要来源于深部地层成岩流体,并伴有成烃流体的影响.第3期方解石脉的成脉流体可能还有壳源锶的输入,导致其87Sr/86Sr比值高于第2期方解石脉.方解石脉体的绝对年龄可以用于约束多旋回叠合盆地断裂活动和油气成藏时间.在塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层中识别的3期方解石脉体形成时间分别对应于加里东中期Ⅰ幕、海西中期Ⅰ~Ⅱ幕和海西晚—印支期构造运动造成的断裂活动时间.方解石脉体与烃类流体包裹体的共生关系指示中下奥陶统储层在海西中期Ⅱ幕发生过一期原油充注,在印支期之后又存在两期原油充注.      

伊朗Kashan区块库姆组含烃流体来源的地球化学示踪

通过对Kashan区块上库姆组碳酸盐围岩与裂缝或晶洞充填方解石的^87Sr／^86Sr,δ^18O和δ^13C对比研究,确定含烃流体的可能来源。裂缝或晶洞充填方解石的^87Sr／^86Sr,δ^18O／‰（PDB）和δ^18O／‰（PDB）分别为：0．7074～0．7087,-12．7～-6．214和0．630～1．883。方解石的。^87Sr／^86Sr,δ^18O特征和流体包裹体较高的均一温度（120℃～217℃）,说明舍烃流体为来自休罗系Shemshak组的贫锶贫氧流体（^87Sr／^86Sr=0．7074,δ^18OPDB=-12．17‰）、富锶富氧流体（^87Sr／^86Sr=0．7087,δ^18OPDB=-6．214‰）及这两种流体混合形成的混合流体。     

塔河油田加里东期岩溶储层特征及分布预测

岩溶储层是塔河油田奥陶系碳酸盐岩的主要储层，是海西早期与加里东期岩溶作用的结果。海西期岩溶储层主要发育在石炭系直接覆盖于中下奥陶统之上的地区，上奥陶统覆盖区的岩溶储层主要是加里东期岩溶作用形成的。地震剖面奥陶系反射波组底部上超、顶部削切特征，牙形剌化石带的缺失、志留系层序地层对比均证实奥陶系在加里东中期有过隆升剥蚀，说明塔河油田具备有加里东岩溶作用的地质条件，锶同位素特征证实了加里东期岩溶洞穴的存在。在上奥陶统覆盖区，岩溶储层主要发育于加里东不整合面(T47和T27)下300 m之内，岩溶储层中，岩溶洞穴高度主要为0～30 m之间，最大可达75 m，显然是加里东中期岩溶作用的产物。加里东期断裂控制了加里东岩溶储层的发育，由此预测了加里东期岩溶储层的发育区带。     

湖南香花岭锡多金属矿床C、O、Sr同位素地球化学

对湖南香花岭锡多金属矿床成矿早、晚两期方解石进行了系统的C、O、Sr同位素研究。结果表明,成矿早期方解石具有相对较低的δ13CPDB（-5.4‰ ~ -1.4‰）、δ18OSMOW（+6.1‰ ~ +13.9‰）和较高的87Sr/86Sr值（0.7101 ~ 0.7230）;而成矿晚期方解石则具有相对较高的δ13CPDB（+0.2‰ ~ +0.6‰）、δ18OSMOW（+19.4‰ ~ +21.5‰）和较低的87Sr/86Sr值（0.7101）。成矿早期方解石为岩浆热液与海相碳酸盐岩相互作用的产物,成矿流体中的碳源于岩浆碳和海相碳酸盐岩;模拟计算结果显示,成矿早期方解石为成矿溶液发生0.05-0.1摩尔分数的 CO2去气作用的产物。而成矿晚期方解石主要为矿区碳酸盐岩围岩低温淋滤的产物,流体中的碳主要源于矿区碳酸盐岩围岩。成矿流体中Sr源于矿区花岗岩和碳酸盐岩,从成矿早期到晚期,岩浆来源的Sr逐渐减少,而碳酸盐岩围岩提供的Sr比例不断增大。     

锶同位素地层学在奥陶系海相地层定年中的应用--以塔里木盆地塔中12井为例

根据锶同位素地层学的基本原理,从国际上已有的锶同位素演化曲线建立了奥陶系87Sr/ 86Sr比值 年龄数据库。利用塔里木盆地塔中 12井海相碳酸盐的锶同位素分析结果,确定了该井中、上奥陶统和中、下奥陶统的界线,两个界线分别位于井深 5 12 0m( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 88,年龄为 4 6 5Ma)和 4 880m处 ( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 82,年龄为 4 5 5Ma),中、上奥陶统的界线为本文首次确定,中、下奥陶统的界线与前人利用牙形石资料确定的界线一致。塔中 12井的锶同位素演化曲线说明,尽管构造运动造成的盆地抬升和近地表的大气水作用影响了上奥陶统顶部碳酸盐的锶同位素组成,但塔中 12井奥陶系与上覆地层的关系基本上是连续的,奥陶系顶界的井深在 4 6 5 0m附近 ( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 79,年龄为4 35Ma)。     

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马五段去白云石化过程的地球化学示踪

高Ca/Mg值流体与白云石反应的去白云石化作用在较多地层中可见,但对其形成过程的探讨甚少。本文运用碳、氧、锶同位素及锶元素的示踪原理,对鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马五段去白云石化作用的两类不同颜色的次生方解石形成过程进行示踪,结果显示:红色次生方解石具低Sr元素含量、高87Sr/86Sr值及负偏的δ13C特征;白色次生方解石呈现出高Sr元素含量、低87Sr/86Sr值及明显负偏的δ18O特征。结合去白云石化次生方解石岩石学特征,推测去白云石化作用可能有两个阶段:近地表时期,受大气淡水淋滤发生去白云石化作用,形成不彻底灰化的棕红色、红色次生方解石;中-深埋藏期,受温度、压力及海源性流体影响与叠加进一步发生去白云石化作用,形成白色次生方解石。      

湖北徐家山锑矿床方解石C、O、Sr同位素地球化学

湖北通山的徐家山锑矿床产在上震旦统陡山沱组和灯影组的海相碳酸盐岩中.对该矿床中成矿前和成矿期方解石进行了较系统的C、O、Sr同位素地球化学研究,结果表明,成矿前方解石具相对较高的δ13CPDB(-0.7‰～ 2.0‰)、δ18OSMOW( 18.6‰～ 19.6‰)和Sr含量(2645-8174 μg/g,平均5656μg/g),及较低的87Sr/86Sr比值(0.7096～0.7097);而成矿期方解石具相对较低的δ13CPDB(-3.9‰～-2.1‰)、δ18OSMOW( 11.5‰～ 15.3‰)、Sr含量(785～2563μg/g,平均1571μg/g),和较高的87Sr/86Sr比值(O.7109～0.7154,平均0.7141).分析认为,成矿前方解石的C、O和绝大部分Sr来源于赋矿围岩--震旦系海相碳酸盐岩;而成矿流体为富H2CO3的溶液,它来自或流经富放射成因87Sr的下伏基底碎屑岩--中元古界冷家溪群浅变质岩;该流体与围岩发生水.岩反应导致成矿期方解石和辉锑矿的沉淀.     

塔河油田12区海西早期岩溶作用

通过沉积学、地震学、地球化学等研究表明,塔河油田12区发育了海西早期岩溶作用,表现为中下奥陶统碳酸盐岩与下石炭统巴楚组不整合接触、溶塌角砾岩与暗河沉积的存在以及溶洞充填物Sr/Ba值存在的差异特征等识别标志,该期岩溶地貌可划分为岩溶高地、岩溶Ⅰ及Ⅱ级斜坡和岩溶盆地4类地貌单元,研究区主要处于岩溶Ⅱ级斜坡区。由于海西早期运动具有脉动式抬升的特点,因而发育了3套岩溶旋回,研究区主要发育第Ⅱ和第Ⅲ套洞穴层;该期岩溶平面上发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北的地区,纵向上发育在中下奥陶统质地较纯的碳酸盐岩中,古地貌和断裂对该期岩溶具有根本的控制作用,同时岩溶作用所形成的裂缝和溶蚀孔洞是影响储层储渗性能的关键;最后综合上述成果建立了海西早期岩溶发育模式,并将其发展进程划分为快速抬升剥蚀阶段、三幕抬升岩溶发育阶段及下降改造阶段。     

渝北—川东地区黄龙组古岩溶储层稳定同位素地球化学特征

石炭系黄龙组碳酸盐岩古岩溶储层是渝北—川东地区最重要的天然气储集类型之一。依据岩溶岩的结构特征,将黄龙组岩溶岩系划分为弱溶蚀岩溶岩、中等溶蚀多孔状岩溶岩、强溶蚀角砾状岩溶岩和强溶蚀交代的次生灰质岩溶岩等4种岩溶岩类型,和淡水方解石与白云石两种胶结物类型。以基质岩为对比参照物,对各类岩溶岩和胶结物的碳、氧、锶稳定同位素分析对比研究结果表明,不同成因类型、溶蚀强度、结构和成分的岩溶岩与胶结物的碳、氧、锶稳定同位素地球化学特征各异,其形成、演化和分布规律明显受古地理背景、流体性质、流体来源以及同位素分馏效应控制。依据岩溶岩系的结构和地球化学特征的差异性,可总结出4个主要特征:(1)伴随岩溶强度加大,δ13C表现向低值方向弱偏移,而δ18O负偏移较强烈;(2)87Sr/86Sr比值出现由渗流-活跃潜流带的正偏移,至静滞潜流带转化为强烈负偏移的演化趋势;(3)对应古岩溶系碳、氧、锶稳定同位素演化,古岩溶储层的物性出现由差变好至重新变差的对应变化关系;(4)淡水白云石结晶沉淀过程中可能具有对87Sr有很强"捕获"能力的锶同位素正偏移分馏效应。     

塔里木盆地塔河油田TH12402井区中下奥陶统古岩溶洞穴发育模式*

塔里木盆地塔河油田TH12402井区位于志留系覆盖区,发育典型的古岩溶缝洞型储集层,是塔河油田西北部奥陶系主要的产建阵地之一。基于三维地震数据、测井和钻井资料,并结合地震属性提取技术,对该区下奥陶统岩溶发育条件和储集层发育特征进行了研究,探讨了岩溶洞穴的控制因素和发育模式。结果表明: TH12402井区处于北西向次级鼻状构造的南翼,该区发育加里东中期Ⅲ幕古岩溶作用,岩溶地形以低幅度的溶丘和洼地为主,地表水系呈南北向汇流且分支水系相对欠发育;岩溶储集空间以大型迷宫状岩溶管道和分散的孤立状洞穴为主,主要分布在不整合面以下40~100m,且以未充填为主;近东西向的走向断层、次级鼻状构造以及上奥陶统地层尖灭线联合控制了古岩溶洞穴的发育,形成了平缓岩溶地貌区走向断裂汇流型岩溶洞穴模式。上述成果为相似井区的古岩溶储集层预测和井位部署提供了理论依据。     

塔里木盆地北部塔河油田奥陶系加里东期岩溶作用及其油气地质意义

详细的钻井地质学、地球物理和地球化学研究表明,塔河油田南部奥陶系内部和顶部发育多幕次的加里东期岩溶作用,主要表现在奥陶系内部牙形石带缺失、钻井放空和泥浆漏失、地震剖面上奥陶统反射波组底部上超和顶部削截,以及溶洞充填方解石的Sr同位素特征等方面。加里东期岩溶储层主要受不整合面、断裂、岩性和古地貌等因素控制,表现出明显的断控和层控特征。由此预测该储层发育区位于古风化壳剥蚀区、加里东期断裂发育区和滩相储层发育区的叠合部位,主要位于阿克库勒凸起的轴部倾没端和塔河西南部、东南部的北东向、近南北向断裂发育区。     

The Origin of Paleokarst in the Huanglong Formation of the Eastern Sichuan Basin: Evidence from δ13C, δ18O and 87Sr/86Sr

Karst rocks from the Huanglong Formation exposed at the margin of the Eastern Sichuan Basin can be divided into four types:slightly corroded, moderately corroded porous, intensely corroded brecciated and intensely corroded and replaced secondary calcic karstic rocks. The carbon, oxygen and strontium isotope compositions of the various karst rocks are analyzed systematically and compared to rocks without karst corrosion. The results indicate that(1) the Huanglong Formation in the eastern Sichuan Basin was a restricted bay supplied and controlled by freshwater in which mudmicrite and mud-dolomicrite exhibit low δ13C and δ18O values and high 87Sr/86 Sr ratios;(2) all types of karstic rocks in the paleokarst reservoirs of the Huanglong Formation in the research area are affected by atmospheric freshwater with the δ13C and δ18O values and 87Sr/86 Sr ratios in the original formation approaching those of atmospheric freshwater, which reflects ancient hydrological conditions, fluid properties, isotopic source and the fractionation effect;(3) the intensely corroded and replaced secondary limestone is affected by a variety of diagenetic fluids, often reflected by δ13C and δ18O values, while the 87Sr/86 Sr ratios exhibit the strong degree of the corrosion;(4) after comparing the 87Sr/86 Sr ratios of each type of karst rock, the diagenetic fluids are determined to be mainly atmospheric freshwater, and depending on the strength of corrosion, and the low 87Sr/86 Sr ratio fluids in the layer will participate in the karst process. The carbon, oxygen, and strontium isotopes of different karstic reservoirs can provide meaningful geochemical information for forecasting and evaluating the development and distribution rules of the Huanglong Formation at the margin of the eastern Sichuan Basin in time and space.     

塔里木盆地北部塔河油田奥陶系加里东期岩溶作用及其油气地质意义

详细的钻井地质学、地球物理和地球化学研究表明,塔河油田南部奥陶系内部和顶部发育多幕次的加里东期岩溶作用,主要表现在奥陶系内部牙形石带缺失、钻井放空和泥浆漏失、地震剖面上奥陶统反射波组底部上超和项部削截,以及溶洞充填方解石的Sr同位素特征等方面.加里东期岩溶储层主要受不整合面、断裂、岩性和古地貌等因素控制,表现出明显的断控和层控特征.由此预测该储层发育区位于古风化壳剥蚀区、加里东期断裂发育区和滩相储层发育区的叠合部位,主要位于阿克库勒凸起的轴部倾没端和塔河西南部、东南部的北东向、近南北向断裂发育区.     

塔里木盆地塔中西部加里东中、晚期构造-层序结构与奥陶系碳酸盐岩储集体分布

不同级序层序界面与构造不整合面对碳酸盐岩储层发育与分布起主要控制作用。通过对塔中西部加里东中、晚期不整合面、晚奥陶世台缘结构、奥陶系碳酸盐岩Ⅲ-Ⅳ级以上层序与岩性段划分、32口区探井储层发育特征及11口探井碳酸盐岩及其少量缝洞充填物的碳氧、锶同位素的综合研究,提出了奥陶系碳酸盐岩多类型储集体发育的地质模式。其中,加里东中、晚期第一幕(T47)构造导致了台缘向台内发育顶部削截,发育高位体系和强烈的表生岩溶作用,后期为上超的海侵体系,构成了一个构造-岩性复合转换面。第二幕(T27)总体为海侵上超(角度)淹没不整合,局部高处有小规模剥蚀。中、上奥陶统台缘带向台内由垂向加积向进积作用增强,台缘带大的坡角有利于残厚较大的一间房组与良里塔格组发育与分布。塔中西北部奥陶系碳酸盐岩Ⅲ级以上高频层序和沉积旋回特征较为相似。奥陶系碳酸盐岩缝洞中方解石与其围岩的碳氧、锶同位素有较强的继承性,鹰山组灰岩或云(灰)岩及缝洞方解石中的δ13CPDB和δ18OPDB负偏变化较明显,与不同构造部位中的地层剥蚀强度或岩溶强度成正比。与良里塔格组灰岩与缝洞方解石中低锶特征不同,鹰山组中锶同位素87Sr/86Sr相对较高,受壳源锶影响相对较大,反映了其与良里塔格组沉积环境不同且其岩溶作用更广泛。鹰山组储集体发育主要受控于构造挤压断层相关褶皱控制下的地层(剥蚀)-不整合面分布,构成了继承性构造带、断层上盘等地貌高的"抬升剥蚀-潜流带残留型-强烈的多期岩溶叠加改造型"岩溶模式和构造带间或断裂下盘带等其他部位"抬升剥蚀-淋滤与潜流带分带不明显(局部充填)平缓弱改造型"的岩溶模式。     

塔河油田十区西碳酸盐岩缝洞型油藏的宏观油水分布控制因素

塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞型油藏的储层非均质性强,油水分布状况复杂。弄清其在区域尺度上(10 km×10 km)的宏观油水分布规律,对于缝洞型油藏开发过程中的控水稳油意义重大。本文以塔河油田十区西为研究区,在全方位高精度三维地震数据处理、解释和反演的基础上,对岩溶古构造和开发过程中的油水动态进行综合分析,探讨研究区碳酸盐岩缝洞型油藏的油水宏观平面分布格局的控制因素。结果表明:研究区在加里东中期第I幕岩溶发生期形成了相对均匀的古岩溶含水层,在海西早期油气充注进古岩溶含水介质以后,海西晚期发生的深部热液活动对缝洞体进行了封闭定容,造成缝洞分隔,并且奠定了目前油水在平面上的宏观分布格局。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶发育模式的测井分析

构造运动控制着岩溶发育的期次。塔河油田奥陶系主要发育了加里东中期岩溶和海西早期的两期岩溶。加里东中期岩溶保留于本区南部下奥陶统,岩溶较弱,以发育小的溶孔为特征;海西早期的两期岩溶发育于北部下奥陶统,岩溶较强,以大型溶洞、地下暗河为特征。各期岩溶在纵向上可分为三个带：地表岩溶带、垂直渗沈岩溶带和水平潜流岩溶带。利用各岩溶带自然伽玛测井、井径测井、双侧向电阻率、密度测井、中子孔隙度测井、声波副井和地层檄电阻率成傈测井的响应特征,对两口典型井岩溶带进行划分。以“双峰灰岩”为标准,对两口井的岩海带进行横向对比,建立加里东中期和海西早期岩溶空间分布与发育强度的模式。