碳酸盐矿物阴极发光性的控制因素分析

碳酸盐矿物的阴极发光性主要受其Mn^2＋和Fe^2＋含量,以及Mn^2＋／Fe^2＋值的综合控制,但Mn^2＋／Fe^2＋值的控制作用强一些。研究中充填裂缝的方解石胶结物样品主要采自北京西山寒武系和奥陶系的碳酸盐岩地层中。此外,还从北京石花洞中采集了现代溶洞的石笋样品。样品的阴极发光强度可分为不发光、暗、中等和亮,阴极发光颜色也相应地分为不发光、橙红色、橙黄色和亮黄色。通过对野外露头样品进行电子探针研究,测定其中的Mn^2＋和F^2＋’的含量,并结合样品的阴极发光颜色和强度,得出Mn^2＋含量要在0．01％以上,Fe^2＋含量至少在0．8％以下,Mn^2＋／Fe^2＋在0．05以上,方解石胶结物才能发光。经研究发现,充填裂缝中方解石胶结物的阴极发光性与Mn^2＋和Fe^2＋含量,以及Mn^2＋／Fe^2＋值之间存在如下关系：不含Mn^2＋,Fe^2＋微量,Mn^2＋／Fe^2＋为0时,不发光;0．05〈Mn^2＋Fe^2＋〈0．2时,发光强度暗,发光颜色为橙红色;0．2〈Mn^2＋／Fe^2＋〈2时,发光强度中等,发光颜色为橙黄色;Mn^2＋／Fe^2＋〉2时,发光强度亮,发光颜色为亮黄色。     

碳酸盐矿物的阴极发光性与其Fe,Mn含量的关系

根据不同地区和时代84件碳酸盐样品的阴极发光和Fe,Mn元素分析,在本次研究使用的仪器和实验条件下,方解石和白云石的阴极发光性与其Fe,Mn含量之间存在如下关系:Mn<40μg/g(ppm)时,其阴极发光性主要受Mn的绝对含量控制,当Mn<20μg/g时,不具阴极发光;Fe>5000μg/g时,其阴极发光性与Fe的绝对含关系更为密切,当Fe>10000μg/g时,不具阴极发光;Mn>40μg/g,Fe<5000μg/g时,其阴极发光性受Fe/Mn比值的显著控制,此时当Fe/Mn<7时,具强的阴极发光,30>Fe/Mn>7时,具中等强度的阴极发光,Fe/Mn>30时,具弱的阴极发光。两个热液碳酸岩中单晶白云石样品的阴极发光性和稀土元素含量间的关系说明,碳酸盐矿物的阴极发光性可能还与某些稀土元素的存在有关,它们可能是某些样品具低激活电压和长发光余辉的原因。     

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。     

碳酸盐造岩矿物中Mn^2＋中心的发光光谱

在室温和77K条件下测定了方解石、白云石、菱镁矿、锰方解石和菱锰矿中Mn^2＋的阴极发光发射谱和光激发谱。根据激发谱计算了配位场参数以反映被Mn^2＋占据的金属离子晶格的大小。光激发谱技术可以分别确定白云石中Mg和Ca格点上Mn^2＋的吸收分布。通过简单的模式阐明和讨论了白云石中Mg和Ca格点之间Mn^2＋分布变化的规律。结论表明，白云石中Mn^2＋的分布能够很好地提供关于形成条件及后来蚀变情况的资料。     

东营凹陷古近系砂岩透镜体钙质界壳形成机理及其对油气成藏的影响

砂岩透镜体 / 泥岩接触带钙质界壳是含油气盆地泥岩（烃源岩）－流体（油、气、水）－砂岩（储集岩）相互作用过程中的产物。烃源岩－地层水相互作用生成的有机酸促使烃源岩中矿物、特别是碳酸盐矿物的溶解。烃源岩中生成的烃类流体和地层水，在驱动力的作用下，向临近的砂岩透镜体内运移，同时携带含碳酸盐的有机酸一起运移。烃源岩－水溶液作用后的流体重新进入到一个新的储集岩，在新的物理化学环境中要与储集岩再次发生作用。流体与储集岩作用的直接结果是方解石和白云石沉淀到储集岩中，它们将占有原岩的部分孔隙空间，形成胶结物，进而形成钙质界壳。这样形成的碳酸盐胶结物为晚期胶结物，主要为含铁方解石和铁白云石。砂岩透镜体碳酸盐胶结物含量与孔隙度、渗透率和含油饱和度存在很好的负相关性。钙质界壳的存在使得孔隙结构也发生变化：原生孔隙被碳酸盐胶结物充填，发育的次生孔隙是碳酸盐胶结物的晶间和晶内微孔隙；压汞曲线较陡，排驱压力和中值压力高；喉道偏细，分选较差。东营凹陷牛35井沙三中段2 939 ～3 003 m井段6个主要砂层组的精细解剖表明，砂岩透镜体 / 泥岩接触带钙质界壳是控制砂岩透镜体成藏的重要因素。     

致密砂岩中多期碳酸盐胶结物形成机理——以鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系延长组长6_3为例

为明确致密砂岩中碳酸盐胶结物的类型、分布特征及其形成机理,以鄂尔多斯盆地华庆地区延长组长63致密砂岩为例,在铸体薄片、阴极发光、扫描电镜分析的基础上,从岩石学、地球化学的角度进行分析。研究表明,碳酸盐胶结物主要有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同地区分布类型差别较大,西南部含量较高,东北部含量较低,其含量、类型与物源及水介质中钙离子的来源有关,可分为内源及外源成因,由于晚期碳酸盐胶结物发育,较大规模地堵塞了孔隙,且后期溶解作用较差,成为长63砂岩致密化的一个重要因素。在绘制研究区铁方解石和铁白云石胶结物等值线图的基础上,认为研究区碳酸盐胶结物主要为碳酸盐岩屑溶解-再沉淀、长石溶解-再沉淀等形成机理。研究成果可为华庆地区延长组致密油储层有利区预测提供依据。     

饶阳凹陷沙河街组碎屑岩储层碳酸盐胶结物形成机制及其对储层质量的影响

通过薄片鉴定、扫描电镜和阴极发光观察对饶阳凹陷沙河街组碎屑岩储层的22口探井864个薄片样品的碳酸盐胶结物进行期次划分,再据各期胶结物的共生矿物研究、碳氧同位素分析、流体包裹体测温等对其形成机制进行研究。研究结果表明研究区共发育3期碳酸盐胶结物:第一期以粒状方解石为主,其形成于岩石充分压实之前的早成岩阶段,伴生少量的黄铁矿胶结;第二期以粒状细晶级为主,多发育方解石、白云石,以斑块状以及嵌晶式连生方式赋存,与前期的胶结物之间常形成一层黏土薄膜;第三期以柱状或粒状细晶级形式存在,以方解石、白云石、铁方解石以及铁白云石成分为主,充填长石等易溶性颗粒溶孔及交代早期碳酸盐胶结物。据胶结物碳氧同位素分析恢复古盐度Z值及测算古地温判断早期胶结物来源于古盐度较高的淡水成因流体;再根据胶结物流体包裹体均一温度判断方解石胶结物形成于中成岩A期,为有机酸脱羧基生成大量CO_2,使化学平衡向着生成碳酸盐的方向移动,表示其"碳"来源为有机碳。对储层质量影响方面,早期碳酸盐胶结物增加了砂体的抗压实能力,对研究区储层质量的影响是正面的,而中后期碳酸盐胶结物充填长石及岩屑溶蚀作用形成的孔隙,对储层质量的影响是负面的。     

佛罗里达大陆架更新世双矿物鲕粒的阴极发光性

在东佛罗里达外大陆架大约40m的海底，发现一种被钻孔和包壳的晚更新世鲕粒灰岩。鲕粒的包壳主要由两种矿物组成，通常情况下，内是放射状排殊镁方解石，而外层则是同心环状排列的文石。多数鲕粒的核心是磨圆的隐晶质颗粒，但也有一部分英颗粒和各种骨粒组成。鲕粒由块状方解石胶结物不完全胶结，部分粒间孔由微晶充填。放射壳层由具亮的阴极发光性的镁方解石组成，含大约12mol％的MбCO3和1000ppm的锶。在放射壳层中，铁和锰含量的一般变化范围分别为500－1000ppm和100－250ppm。同习环状壳层由不具阴极发光的文石组成，含大约11500ppm的锶和小于0．5mol％的MбCO3.心环状壳层中铁的含量范围一般为150－400ppm，而锰通常小于100ppm的检测限。作为次要伴生颗粒的棘皮动物碎片山镁方解石组成，具亮的阴极发光性。一些鲕粒的核心和块状方解石胶结物的薄外缘具阴极发光。微晶基质和大片的块状方解石胶结物不具阴极发兴。在鲕粒中，未见显示重结晶作用的结构迹象。这些鲕粒灰岩经历了大气淡水成岩作用阶段，但鲕粒壳层却未受其影响。我们认为，镁方解石层普在缺氧的海水中遭受成岩蚀变，这是一个尚未被人们认识的过程。在该过程中，镁推动而锰加入，但没有明显的结构蚀变，也没有发生矿物的稳定化作用，因此，我们认为其阴极发光性可能是海底的成岩蚀变造成的。     

川东三叠系飞仙关组碳酸盐岩的阴极发光特征与成岩作用

四川盆地东部三叠系飞仙关组是近年来我国发现的重要天然气储层, 高孔隙度、高渗透率的碳酸盐储层都分布于白云岩地层中, 因而碳酸盐的成岩作用, 尤其是白云岩化作用和白云岩的成因为石油地质学家和沉积学家高度关注.对四川盆地东部罗家寨构造三叠系飞仙关组42个碳酸盐岩样品进行了阴极发光分析, 结合与之有关的Mn、Fe、Mg元素分析和岩石学研究, 讨论了包括白云岩化作用在内的碳酸盐岩成岩过程中可能的成岩流体性质及来源.四川盆地东部三叠系飞仙关组碳酸盐岩普遍具有很弱的阴极发光性, 这与其很低的Mn、Fe含量有关, 说明沉积期后非海相流体对飞仙关组碳酸盐岩的影响非常有限, 海源流体在成岩过程中发挥了主导作用; 不同石灰岩类型和不同白云岩类型仍然具有不同的阴极发光性, 成岩组分含量越高的碳酸盐岩, 或者说与沉积期后流体(主要是孔隙流体) 关系越密切的碳酸盐岩的阴极发光强度越低, 说明随着埋藏成岩作用的进行, 四川盆地东部三叠系碳酸盐岩孔隙流体受海源流体的影响是逐渐增强的; 阴极发光分析结果表明, 作为四川盆地东部主要储集岩的结晶白云岩形成机制与埋藏过程中的深循环流体有关, 这种深循环流体没有或很少穿越铝硅酸盐地层, 但穿越了三叠系内部的某些海相地层, 这些海相地层可能是广泛存在于四川盆地三叠系的蒸发盐地层, 由蒸发盐成岩过程提供的海源流体参与了结晶白云岩的白云岩化作用.      

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。     

西藏南羌塘坳陷昂达尔错地区侏罗系布曲组碳酸盐岩阴极发光特征与成岩阶段划分

通过岩石学特征研究和阴极发光分析,结合Fe、Mn、Sr元素特征及氧同位素资料,研究西藏南羌塘坳陷昂达尔错地区侏罗系布曲组碳酸盐岩阴极发光特征并进行成岩阶段划分。结果表明:(1)布曲组碳酸盐岩阴极发光强度总体较低,这与其较低的Fe、Mn含量有关,说明沉积期后非海源流体对碳酸盐岩的影响较小,海源流体在成岩过程中起主导作用;(2)伴随着成岩作用增强,不同岩石类型中的Mn含量逐渐增加、Sr含量逐渐降低,氧同位素值总体上向高负值方向偏移,对应的阴极发光强度逐步增加;(3)泥-微晶白云岩具有最强的阴极发光性和最高的Mn含量,在白云岩化过程中可能与近地表弱还原环境有关,蒸发泵和渗透回流作用可能是这些岩石白云石化作用的主要机理;而结晶白云岩则具有较弱的阴极发光性和较低的Mn含量,孔隙流体可能远离大气淡水,包裹体均一温度显示其白云岩化作用是在深埋藏环境中发生的;(4)布曲组碳酸盐岩经历了准同生-同生阶段的海水成岩环境→早成岩阶段的近地表-浅埋藏弱还原成岩环境→中-深成岩阶段的中-深埋藏深循环温压水和高盐度地层水成岩环境的连续改造→晚白垩世末期—古近系早期构造热事件热液改造阶段→表生成岩阶段的演化过程。     

西湖凹陷平湖组碳酸盐胶结物形成机制及其对储层的影响

碳酸盐胶结物是西湖凹陷平湖组储层砂岩中含量最多,对储层质量影响最大的自生矿物。通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光、元素成分分析及碳氧同位素分析结果表明,西湖凹陷平湖组储层砂岩中碳酸盐胶结物的主要矿物类型是方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,偶见菱铁矿。碳酸盐胶结物的碳同位素(δ13C)值分布范围较集中,为-7.80‰～1.40‰,平均值-2.11‰,氧同位素(δ18O)值整体偏负,为-19.26‰～-9.99‰,平均值-13.79‰。据胶结物碳氧同位素分析恢复古盐度Z值及测算古地温判断碳酸盐胶结物的成岩流体主要为淡水水体,存在部分海水的影响;碳主要来自湖相碳酸盐岩溶解的产物和有机质成熟过程中排放的有机酸。不同类型和时期形成的胶结物对储层影响不一,白云石和大部分方解石形成在中成岩B期堵塞喉道,对储层起破坏作用,但成岩早期靠近不整合面受到了大气淡水影响的方解石对储层影响是保持性的;而埋深较浅,形成温度低的铁白云石对储层起建设性作用。     

黄陵背斜南翼牛蹄塘组二段页岩岩心裂缝脉体成岩环境演化与页岩气保存

岩心观察鄂西黄陵背斜南翼下寒武统牛蹄塘组二段黑色页岩中发育构造挤压成因的高角度裂缝和顺层裂缝.选取不同产状的典型裂缝脉体样品,薄片镜下观察发现高角度裂缝中充填方解石脉,顺层裂缝中充填方解石-白云石复合脉.通过阴极发光、流体包裹体分析以及微区原位元素测定,开展了裂缝脉体成岩环境演化研究,分析了不同产状裂缝对页岩气层局部封闭性的影响.阴极发光结果表明,高角度方解石脉和顺层方解石-白云石复合脉均为2期流体活动形成.根据流体包裹体分析,高角度方解石脉早期成脉流体主要为变质较深的地层卤水,晚期成脉流体混入了低矿化度流体,而顺层方解石-白云石复合脉2期成脉流体均未受低矿化度流体的改造.利用不同阴极发光的裂缝脉体碳酸盐矿物的微区原位微量元素测定结果,对铁锰含量、稀土元素（REE）和氧化还原判别参数分析显示,高角度方解石脉成岩环境经历了由还原环境向氧化环境转化,而顺层方解石-白云石复合脉的成岩环境长期保持了较为还原的环境.因此认为,高角度裂缝对页岩气层的局部封闭条件可能产生破坏作用,从而造成页岩气一定程度的散失,而顺层裂缝对局部封闭条件的破坏作用相对有限,裂缝发育特征及其经历的成岩演化过程研究可为页岩气层自封闭和页岩气微观保存条件的评价提供依据.      

东营凹陷中央隆起带沙河街组碳酸盐胶结物发育特征及其形成机制

碳酸盐胶结物是东营凹陷中央隆起带砂岩储层中重要的自生矿物,但其形成机制目前尚无深入研究.首先在岩相观察下针对东营凹陷中央隆起带沙河街组的碳酸盐胶结物进行期次划分并归纳其发育特征,再依据各期碳酸盐胶结物的共生矿物、碳氧同位素组成、流体包裹体温度、元素化学成分等信息对其形成机制进行研究.研究结果表明:研究区碳酸盐胶结物的碳不仅受到有机质成熟过程中排放的有机酸的影响,还受到沙四段沉积的湖相碳酸盐岩溶解的影响.研究区沙河街组主要发育四期碳酸盐胶结物:第一期碳酸盐胶结物以白云石为主,其形成过程与甲烷细菌对有机质的分解作用有关;第二期碳酸盐胶结物以方解石为主,与第一期碳酸盐胶结物之间夹有一层绿泥石薄膜,胶结物的形成与孔隙流体的浓缩导致的Ca、HCO₃-过饱和现象相关;第三期碳酸盐胶结物主要为方解石、白云石和铁白云石,以充填长石溶孔和原生孔隙为特征,其物质来源于长石的溶蚀及泥岩的脱水作用;第四期碳酸盐胶结物多为铁方解石和铁白云石,以充填早期碳酸盐溶蚀后形成的次生孔隙为特征,物质来源于粘土矿物的转化,多与黄铁矿颗粒共生,其形成过程受到烃类流体活动的影响.      

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.     

基于LA-ICP-MS的微量元素分析对白云岩成岩流体性质的示踪研究——以川西南P1井栖霞组白云岩为例北大核心CSCD

四川盆地西南部P1井在中二叠统栖霞组钻遇厚层优质白云岩储层。在显微岩石学分析、阴极发光研究基础上,基于LA-ICP-MS手段对不同类型碳酸盐矿物进行原位微量元素分析。结果表明灰岩中方解石Sr含量高达254×10^(-3)~823×10^(-3)、Mn/Sr比值低至0.02~0.07,较低的总稀土含量(0.067×10^(-3)~2.100×10^(-3))与较低的LREE/HREE比值(1.43~4.56)。各类白云石具有较低的Sr含量(16×10^(-3)~48×10^(-3))与较高的Mn/Sr比值(0.54~3.70),随着白云石晶体增大Mn/Sr比值总体增大。粉晶白云石具有最高的总稀土含量(2.364×10^(-3)~3.950×10^(-3))与较高的LREE/HREE比值(7.11~9.55),而细晶白云石与中晶白云石的总稀土含量与LREE/HREE比值相对偏低。鞍形白云石Fe含量高达708×10^(-3)~1217×10^(-3)、最大的LREE/HREE比值(6.61~15.00)与明显的正Eu异常。白云岩至少经历了两期白云石化过程,白云石化流体均具有强烈的轻重稀土分异特点。早期白云石化过程导致Sr的流失与Mn/Sr比值的增加,随着重结晶等成岩作用的加强进一步导致Mn/Sr增加、稀土元素的流失等。晚期白云石作用形成了标志性热液矿物—粗晶鞍形白云石胶结物。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系碳酸盐储层的胶结作用

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马家沟组主要由原始沉积的碳酸盐岩和岩溶角砾岩组成.储集空间以次生孔隙为主.中奥陶世沉积作用之后不久,即发生了溶解作用、白云石沉淀、干化脱水作用、机械压实作用、岩溶作用和胶结作用.胶结作用很普遍,主要发生在中石炭世之后的埋藏条件下,是对储层重要的破坏作用.充填于硬石膏结核溶模孔和非组构选择性溶蚀孔、洞、缝的方解石和白云石是最常见的胶结物.这些方解石和白云石胶结物具泥晶、嵌晶状或粒状晶粒结构.泥晶白云石基质的δ18O值-10.98‰～-0.8‰,平均-5.54‰;δ13C值-4.76‰～5.77‰,平均1.51‰.充填于溶蚀孔、缝中的白云石的δ18O值-12.54‰ ～-2.67‰,平均-7.34‰; δ13C值-5.56‰～3.48‰,平均0.28‰.充填于溶蚀孔、缝方解石的δ18O值-15.42‰ ～-6.02‰,平均-9.51‰;δ13C值-12.44‰～1.33‰,平均-3.20‰.总的来说,白云石和方解石胶结物的δ18O和δ13C值低于泥晶白云石基质的,原因是形成晚,受淡水淋滤、埋藏作用和有机质影响较大.泥晶白云石基质的Na含量0～ 350 μg/g,平均59μg/g; Sr含量0～380 μg/g,平均10 μg/g;Fe含量0～ 14 570 μg/g,平均1 040 μg/g; Mn含量0～4 670 μg/g,平均183 μg/g.充填于次生孔隙中的胶结物的Na、Sr、Mn含量与泥晶白云石基质的差别不大,因这些元素含量均低.充填于次生孔隙的碳酸盐胶结物较泥晶白云石基质有明显高的Fe含量.胶结物包裹体的均一温度在90℃ ～ 140C范围内.胶结物沉淀于埋藏较深,温度较高的还原条件下.流体包裹体的气相成分以CH4最为普遍,液相成分以H2O占绝大多数.早期胶结物形成于天然气形成前,晚期胶结物形成于天然气形成之后.岩溶洼地是胶结作用最发育的地带.     

莱州湾凹陷北洼沙三段砂岩碳酸盐胶结物特征及地质意义

碳酸盐胶结特征不仅反映了成岩环境,而且可表明成岩阶段及其对储层质量的影响。综合运用岩石学、矿物学和地球化学等方法,对莱州湾凹陷北洼古近系沙三段砂岩中碳酸盐胶结物的分布规律、形成环境、物质来源、沉淀温度以及其对储层物性的影响进行了系统研究。结果表明：沙三段发育两期碳酸盐胶结物,分别为形成于埋藏早期的菱铁矿和隐晶方解石,以及成岩作用中后期形成的方解石、白云石、铁方解石和铁白云石,其中方解石是最主要的胶结物类型。碳酸盐胶结物形成于埋藏作用中后期的高盐度流体环境,与有机质脱羧作用相关,有机碳是最主要的碳来源,Ca2+是长石的溶蚀和粘土矿物转化的产物。包裹体均一温度研究结果表明,碳酸盐胶结物在油气充注的同时或之后形成。形成于成岩作用早期的碳酸盐胶结物在一定程度上增强了岩石骨架颗粒固结和抗压实能力,同时也是后期有机酸溶蚀的主要对象,对储层物性起到促进作用;溶蚀作用之后形成的碳酸盐胶结物占据粒间孔隙和部分溶蚀孔隙,对储层物性起到破坏作用。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系碳酸盐储层的胶结作用

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马家沟组主要由原始沉积的碳酸盐岩和岩溶角砾岩组成。储集空间以次生孔隙为主。中奥陶世沉积作用之后不久,即发生了溶解作用、白云石沉淀、干化脱水作用、机械压实作用、岩溶作用和胶结作用。胶结作用很普遍,主要发生在中石炭世之后的埋藏条件下,是对储层重要的破坏作用。充填于硬石膏结核溶模孔和非组构选择性溶蚀孔、洞、缝的方解石和白云石是最常见的胶结物。这些方解石和白云石胶结物具泥晶、嵌晶状或粒状晶粒结构。泥晶白云石基质的δ18O值-10.98‰~-0.8‰,平均-5.54‰;δ13C值-4.76‰~5.77‰,平均1.51‰。充填于溶蚀孔、缝中的白云石的δ18O值-12.54‰~-2.67‰,平均-7.34‰;δ13C值-5.56
‰~3.48‰,平均0.28‰。充填于溶蚀孔、缝方解石的δ18O值-15.42‰~-6.02‰,平均-9.51‰;δ13C值-12.44‰~1.33‰,平均-3.20‰。总的来说,白云石和方解石胶结物的δ18O和δ13C值低于泥晶白云石基质的,原因是形成晚,受淡水淋滤、埋藏作用和有机质影响较大。泥晶白云石基质的Na含量0~350 μg/g,平均59 μg/g; Sr含量0~380 μg/g,平均10 μg/g;Fe含量0~14 570 μg/g,平均1 040 μg/g;Mn含量0~4 670 μg/g,平均183 μg/g。充填于次生孔隙中的胶结物的Na、Sr、Mn含量与泥晶白云石基质的差别不大,因这些元素含量均低。充填于次生孔隙的碳酸盐胶结物较泥晶白云石基质有明显高的Fe含量。胶结物包裹体的均一温度在90℃~140℃范围内。胶结物沉淀于埋藏较深,温度较高的还原条件下。流体包裹体的气相成分以CH4最为普遍,液相成分以H2O占绝大多数。早期胶结物形成于天然气形成前,晚期胶结物形成于天然气形成之后。岩溶洼地是胶结作用最发育的地带。     

鄂尔多斯盆地渭北地区上三叠统延长组长7油层组碳酸盐结核中自生碳酸盐矿物的特征

早期形成的碳酸盐结核在埋藏期间会经历多种碳酸盐矿物相沉淀的复杂胶结作用,岩石学研究是探究结核成因的关键。通过野外剖面观察、岩石学观察和阴极发光技术,分析了鄂尔多斯盆地渭北地区上三叠统延长组长7油层组泥页岩中各种形状的方解石和白云石结核中自生碳酸盐矿物的特征。这些结核为成岩早期的产物,构成结核的自生碳酸盐矿物特征显著:(1)球粒方解石结核中,方解石呈纤维状或刃片状,球粒间充填晶粒方解石或因压实呈贴面结合,纤维状方解石发桔红色和暗红色2种光,刃片状方解石发暗红色光;(2)粉晶方解石结核中,方解石呈他形粒状,含有机质包裹体或纤维状晶形残余,晶间含沥青和纤维状方解石残余,主要发暗红色光;(3)白云石结核有泥晶和粉晶2种晶体类型,粉晶白云石结核含较多泥质,泥质条带或有机质条带处常见纤柱状白云石;(4)沿裂缝充填的方解石和白云石常呈纤维状或纤柱状结构,发暗红色光或不发光。研究区长7油层组碳酸盐结核中的方解石和白云石具有不同的成因类型和复杂的胶结作用:球粒方解石和泥晶白云石代表了结核开始形成时的胶结作用,可以准确地反映结核的成因;粉晶方解石、粉晶白云石反映了交代成因;裂缝中纤维状、纤柱状方解石和白云石集合体则为结核经历了较强压实作用之后充填裂缝而成。