南大巴山前缘黄龙组古岩溶储层锶同位素地球化学特征

南大巴山前缘黄龙组古岩溶储层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种类型,以非溶蚀岩为对比参照物,系统分析了各类岩溶岩的锶同位素组成.结果表明:岩溶过程中的87Sr/86Sr值,具有从渗流-活跃潜流带的正偏移,至静滞潜流带逐渐转化为强烈负偏移的演化趋势;在同一岩溶水流体的水-岩反应体系中,基质组分相比角砾对87Sr的富集作用更强,而次生灰质岩溶岩相比白云质岩溶岩缺乏富集87Sr的锶同位素分馏效应;不同成因类型和溶蚀强度的岩溶岩具有高87Sr/86Sr值特征,主要与参与古岩溶作用水-岩反应的古陆地下水富87Sr壳源锶的注入以及白云质基质岩对87Sr具有强富集作用有关.各类岩溶岩锶同位素特征,可为预测和评价研究区黄龙组古岩溶储层发育条件及时空展布规律提供地球化学信息.     

我国古岩溶分布特征研究

对中国境内古岩溶分布规律在时间上、空间上的差异性和相似性的研究,将古岩溶所赋存的介质分为前活动型古岩溶岩系、活动型古岩溶岩系、稳定型古岩溶岩系、再活动型古岩溶岩系,每一岩系按沉积旋回分为若干个岩组;将古岩溶期分为前活动期、活动期、稳定期、再活动期[1],每一期按构造运动[2]分为若干亚期.古岩溶分布特征(特别是相似性)的研究成果对于从事古岩溶相关领域(水文地质、石油地质、环境地质等)的研究将起到事半功倍的效果.     

油气田古岩溶与深岩溶研究新进展

项目来源:国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发”研究专题 起止时间: 1996年—2000年 项目负责人:夏日元 主要完成人:夏日元唐健生罗伟权邓自强关碧珠 承担单位:中国地质科学院岩溶地质研究所 古岩溶是指地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶;深岩溶则为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。近年来,鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地及塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破,在埋藏深度大于2000~3000m的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于储集空间主要为岩溶孔洞、裂缝等,非均质性明显,空间分布规律复杂,加之碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程(既有地质历史时期近地表环境下的古岩溶作用,又经历了长期逐渐被埋藏过程中深岩溶作用的叠加与改造),造成油气储集规律十分复杂,给勘探、开发带来了一定难度。为此,从1996年起,国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。 专题研究采用古水文地质综合方法、溶蚀作用地球化学物理和数学模拟、岩石地球化学测试、岩溶储层介质结构定量评价和预测等技术手段,系统研究了鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素和发育特征,揭示了不同时期岩溶作用的机制、发育演化特征及其与油气富集关系,识别出多种多样的古岩溶成因类型: (1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏溶”和晚期“断裂系统岩溶”三个发育演化阶段。“膏溶”作用起关键作用,古岩溶地貌形态对油气富集有明显的控制作用; (2)深岩溶包括压释水岩溶和热水岩溶两种类型。压释水岩溶是指在压力差驱动下,上覆煤系地层成岩压实过程中释放出来的酸性水,通过渗流窗口侵入古风化壳产生对流循环而形成的岩溶。具有“水平渗流”、“侧向渗流—对流循环”、“纵向对流循环”三种发育模式,与烃类运移、聚集的关系为:早期为烃类改善运移通道,中期改造贮存空间,晚期对储集体形成封闭; (3)热水岩溶为奥陶系古风化壳深埋藏后,受燕山运动构造热事件影响,古地温梯度明显增高,呈承压状态向上运移的具有溶蚀能力的深循环热水对可溶岩所产生的溶蚀作用。热水岩溶主要经历了深循环对流热水形成、溶蚀与白云岩化作用两大阶段,对油气藏的形成具有建设性作用; (4)渤海湾盆地黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩岩溶发育主要经历了三个演化阶段:①加里东晚期—海西早期裸露古岩溶;②印支—燕山早期裸露和浅埋藏古岩溶:③燕山晚期—喜山期埋藏深岩溶。通过研究,建立了向斜翼部侵蚀洼地排泄型、向斜轴部山间洼地排泄型、山前浅埋藏断陷盆地型等三种古岩溶发育模式,以及倾斜垒式断块压释水作用、深埋褶断凸起构造压释水作用、深大断裂带高位掀斜断块热水作用等三种深岩溶发育模式。 (5)建立了各类古岩溶和深岩溶发育演化模式,提出了岩溶型油气储层定量评价和预测的模拟勘探技术,预测了三处有利勘探块区,取得了一定社会经济效益。     

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。     

川东黄龙组古岩溶储层微量和稀土元素地球化学特征

通过对川东黄龙组古岩溶储层的微量和稀土元素研究，表明不同岩石结构、成分和不同溶蚀强度的岩溶岩及其胶结物的地球化学特征有显著差异，尤其是微量和稀土元素的迁移、富集和分馏效应不仅可用以判别岩溶过程中的流体性质和古水文条件，同时也可作为评价和预测古岩溶储层的重要标志之一。     

川东邻水-渝北地区石炭系古岩溶储层稀土元素地球化学特征

石炭系黄龙组岩溶岩系是川东邻水-渝北地区天然气藏最重要的储层类型之一,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次生灰质岩溶岩等4种类型.岩溶岩中发育有淡水方解石和淡水白云石2种胶结物类型,以及再埋藏期沉淀的热液异形白云石.稀土元素分析结果表明,不同岩石结构、成分和不同溶蚀强度的岩溶岩及其胶结物的地球化学特征有显著差异,证明稀土元素的迁移、配分、富集和异常效应不仅可以判别岩溶过程中的流体性质和古水文条件,同时也可作为评价和预测古岩溶储层的重要标志之一.     

古环境对河北古岩溶发育影响

碳酸盐岩的岩溶发育过程是诸多因素综合作用的结果。古气候环境对河北古岩溶发育起到控制作用。喜山期早第三纪河北南部显示了热带—亚热带气候特征,根据古地磁测得的磁矢量值推算河北邢台内邱一带古纬度值为20.6°,要比现今纬度靠南16°左右。早第三纪是河北古岩溶发育形成的主要时期,该期形成的数层溶洞分布于太行山,燕山区和河北平原几千米深的古潜山。河北存在古岩溶而且发育的还很强烈,因此,不能用现代气候去否认北方曾有过古岩溶的事实,也不能把古岩溶与现代岩溶混为一谈。      

古岩溶油气储层研究进展

古岩溶对可溶性岩石的改造作用表现为形成溶蚀孔洞等储集空间,特别是对于碳酸盐岩地层,古岩溶发育会极大地改善了地层的储集性能,形成具有良好孔渗性的岩溶储层。作为碳酸盐岩地层中重要储层类型之一,岩溶储层的发育与分布对于碳酸盐岩油气藏的形成具有重要意义。文章系统地总结了前人在不同类型岩溶储层以及断溶体等方面的研究成果,并对古岩溶油气储层研究的最新进展进行了梳理归纳,这对于认识我国含油气盆地中岩溶储层的发育与分布具有重要参考价值。总结认为古岩溶油气储层研究主要存在以下问题：（1）早成岩岩溶储层研究实例较少,且利用测井、地震资料对该类型储层的分布进行预测缺少相应实践;（2）表生岩溶储层的研究主要集中于古地貌恢复以及垂向分带方面。但目前的古地貌恢复方法,均具有一定的局限性,无法对古地貌实现定量恢复。垂向分带的方案众多,尚未形成一个统一的分类方案,且在垂向上带与带之间的界线不明确,无法进行准确地划分;（3）埋藏岩溶储层的研究主要集中在硫酸盐热还原作用以及热液溶蚀方面,对于受有机酸影响的埋藏岩溶储层缺少相应的研究;（4）断溶体的识别、刻画与预测主要依赖于地震资料,受地震资料分辨率影响显著;（5）岩溶储层发育的影响因素众多,仅靠单一地质或者地震资料无法实现对岩溶储层的精准预测。     

皖北奥陶系稀土元素地化特征及其古岩溶环境标志

用等离子光谱仪(ICP)方法,对安徽北部肖县下奥陶统顶部14个岩溶岩样品的稀土元素(15个项目)含量进行了测定分析。在阐明REE总量和配分模式及LREE和HREE、δEu和δCe特征及相互关系的基础上,讨论了稀土地球化学特征与古岩溶发育环境的关系,并初步探讨了岩溶岩溶蚀程度和岩溶岩形成环境的定量识别标准。     

古岩溶塌陷的成因特点与研究手段

古岩溶发育过程中的塌陷是一种普遍现象,其形成的古岩溶塌陷体是重要的油气储集体。借鉴现代岩溶塌陷的成因机理,归纳了古岩溶塌陷与现代岩溶塌陷的相似之处,并从形成机理、联合塌陷体的成因及其储集意义等方面梳理了古岩溶塌陷的成因特点。对于古岩溶塌陷体,可通过钻井、岩心、探地雷达、地震、常规测井和FMI成像测井等技术手段来识别、研究。由于不同地质背景下古岩溶塌陷体发育模式不尽相同,使得研究过程中存在诸多问题。针对这些问题,提出了下一步亟待开展的3点工作建议。     

皖北奥陶系碳酸盐岩稀土元素地球化学特征及其古岩溶意义

依据安徽北部刘桥二矿奥陶系碳酸盐岩隐伏剖面 (下奥陶统顶部 ) 17个碳酸盐岩样品的稀土元素 (15个项目 )的测试资料 ,针对不同岩性 ,分类阐述了它们的REE总量和配分模式、LREE和HREE、δEu和δCe的地球化学特征及其剖面变化特点。在此基础上 ,详细讨论了碳酸盐岩稀土地球化学特征成因机理与古岩溶发育环境的关系 ,为在岩溶岩地球化学特征与其形成环境及溶蚀程度间建立定量识别标准提供了依据。     

雷波地区古岩溶发育特征及古环境

雷波地区的古岩溶主要指下二叠统灰岩顶部在其形成后并在其上覆玄武岩沉积前,由于环境影响而发育的古岩溶现象。因其分布广泛,对水利枢纽工程岩溶水渗漏评价有重要意义。通过典型剖面沉积特征的综合对比,总结了本区古岩溶发育的一般特征,并在分析、恢复古地理、古气候环境的基础上,讨论了研究区古岩溶发育较微弱的原因     

塔里木盆地北部露头区与井下古岩溶充填物包裹体特征对比研究

塔里木盆地奥陶系储层经历多期水-岩作用改造,其分布发育规律异常复杂,古岩溶充填物中包裹体特征对古岩溶作用环境和期次具有较好的指示性。本文通过对塔里木盆地北部露头区和井下古岩溶充填物中包裹体进行测试,系统总结了两个地区包裹体的物理、化学特征,从一个新的角度开展露头区和井下岩溶发育规律对比研究。结果表明,研究区以单液相、气液相的盐水包裹体为主,仅塔河主体区井下样品中含有少量烃质包裹体;包裹体的物理特征反映了埋藏期岩溶作用的环境特征;按盐度与均一温度的交互关系划分出5种包裹体类型;根据古地温梯度计算出包裹体形成于浅埋藏、中埋藏、深埋藏3种环境;奥陶系碳酸盐岩经历了风化壳期岩溶、浅埋藏期岩溶、中埋藏期岩溶(早、晚)、深埋藏期岩溶等4期岩溶作用,岩溶储层的充填主要发育在中埋藏期。     

塔河油田中下奥陶统岩溶缝洞方解石碳、氧、锶同位素地球化学特征

为了探讨塔河油田中下奥陶统古岩溶产物的地球化学特征以及评价不同期次古岩溶作用的影响区域, 系统分析了中下奥陶统岩溶缝洞方解石的碳、氧、锶同位素.不同产状的方解石碳、氧同位素具有明显的大气水岩溶特征, 早期岩溶产物以富集13C和低87Sr/86Sr比值为特征, 而海西早期岩溶产物以δ13C分布较宽和高87Sr/86Sr比值为特征, 两者的δ18O值分布均较宽.桑塔木组覆盖区比北部地区富集13C, 来自围岩的13C比重加大, 另一个原因是早期岩溶产物的δ13C值较高; 桑塔木组覆盖区岩溶产物具有高87Sr/86Sr比值特征, 说明有壳源锶的注入, 主要是受海西早期岩溶作用的影响, 并且高87Sr/86Sr比值特征比北部地区低, 其原因是来源于围岩的重溶锶比重加大.δ13C和87Sr/86Sr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, 是塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩的主岩溶期, 也是其储层的主要形成时期.      

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。     

Manganese deposits in a Carboniferous paleokarst profile,Um Bogma region,west-central Sinai,Egypt

The Carboniferous carbonates of the Um Bogma Formation of the west-central Sinai include two rock successions. The lower succesion consists of karstic carbonates, intrakarstic products, weathering varieties, manganese deposits, and soil cover. The lower karstic rocks and the associated soil cover are preserved under a rhythmic alternation of dolostone and shale forming the upper rock succession of the Um Bogma Formation. The all over congruent relations between the manganese deposits and the fossilized karst profile, karst products, and the associated pedogenesis demonstrate the role of weathering in the accumulation of these deposits during Carboniferous karstification. It is clear that the manganese oxides were deposited during the mature stage of Carboniferous karstification, i.e., during the soil formation, preceeding initial diagenetic change of the karstic rocks and final deposition of the related late-diagenetic caliche cement. The geochemical behavior of Mn during the karstification and the microbiological processes involved in pedogenesis played an essential role in the concentration of the manganese ore in the subsoil horizon of the paleokarst profile. The Um Bogma Formation has been subjected to another episode of karstification during the Quaternary and resulted in lowering of the landforms of the Carboniferous carbonates and destruction of the Carboniferous karst and the associated manganese deposits in some localities.