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。     

深成古岩溶不整合构造系统构造岩相学与金属成矿

古岩溶风化壳和岩溶构造与生态环境资源和地球演化关系密切,对深成的古岩溶构造系统识别属关键科学问题和技术难题。在滇黔桂地区地表水岩溶作用形成了山顶侵蚀面、岩溶侵蚀相系和砖红壤岩溶风化壳;地下水岩溶作用形成了垂向岩溶构造相带、缓倾斜的侧向岩溶构造相带、隐伏岩溶相带及隐伏岩溶前锋面,它们为表生岩溶构造的物质组成。进行大比例尺构造岩相学填图和解析研究认为云南个旧表生岩溶构造系统具有“顶面红土型岩溶风化壳、上部垂向岩溶构造带、中部缓倾斜的侧向岩溶构造带、底部不透水层(花岗岩和变海相火山岩顶面)”4个构造岩相学垂向分带模型,它们继承了先存多期次岩溶作用和岩浆热液岩溶作用。这种垂向分带模式有助于重建深成的古岩溶不整合构造系统。深成的古岩溶不整合构造系统由古气成热水、古火山热水、古火山喷发-岩浆侵位有关的复合热液岩溶作用等叠加在先存岩溶构造系统上形成,发育上覆岩性封闭层,经历了埋藏成岩、热液叠加成岩和层间滑脱构造叠加改造等,具有显著多期次的热流体叠加改造和再造作用。深成古岩溶不整合构造系统属重要油气储层、(非)金属矿产的储集层。对云南个旧地区中—新生代岩溶构造系统、新疆乌拉根地区古近纪热水岩溶不整合构...     

塔里木盆地塔中地区奥陶系古岩溶包裹体特征及古环境意义

碳酸盐岩古岩溶型储层是油气勘探开发的重点领域,具有极强的非均质性,是世界级难题。古岩溶发育期次的确定一直都是古岩溶储层地质建模的技术难题。现有判别古岩溶发育期次的方法多以地表裸露古岩溶充填物特征为依据。在塔里木盆地塔中地区地质构造复杂,具有多期次古岩溶作用的叠加改造。本次利用古岩溶充填方解石流体包裹体均一温度法,研究塔中地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用期次与古环境条件,揭示了4期古岩溶作用环境:加里东期古岩溶作用、海西晚期古岩溶作用、印支-燕山期古岩溶作用、喜马拉雅期古岩溶作用。该研究成果对后期岩溶储层预测具有重要意义。      

塔河油田4区奥陶系风化壳古岩溶作用标志及控制因素分析

奥陶系碳酸盐岩是塔河油田的重要勘探领域之一,其储层类型主要为风化壳古岩溶作用下形成的岩溶缝洞系统。通过对塔河油田4区岩心、钻井、录井、测井以及地震等资料进行系统分析,发现研究区内风化壳古岩溶发育,作用标志明显:岩心中具有与原岩岩性不一致的沉积充填物;钻进中常有放空、井漏、井涌等现象发生;测井曲线上各物性参数大幅度变化;地震反射剖面见杂乱反射、弱反射、串珠状反射等特征。研究区风化壳古岩溶发育主要受可溶性岩石、不整合面、风化壳古地貌及古气候等因素控制,其中可溶性岩石和不整合面控制了古岩溶的空间分布,古地貌决定了风化壳古岩溶的深度、范围及强度,古气候决定了古岩溶的总体发育程度,在各因素共同作用下,形成了一系列岩溶缝洞系统。      

华南与古岩溶有关铀矿床中角砾岩的成因特征

本文首次将华南地区与古岩溶有关铀矿床中的角砾岩分为古岩溶塌陷角砾岩和复成角砾岩两类,前者是一种岩溶溶塌机械堆积岩,后者是构造、岩溶多次复合、叠加改造的产物。两类角砾岩在角砾成分、胶结形式、溶蚀面发育程度、微观结构构造、角砾体空间形态等方面存在明显差异.铀成矿主要与复成角砾岩有关。复成角砾岩是该类铀矿床的重要找矿标志。      

塔里木盆地轮古东地区前石炭纪古岩溶微地貌及岩溶发育模式

以现代岩溶理论为指导,应用"印模与残厚组合法"恢复岩溶古地貌,在4种二级地貌类型(岩溶高地、岩溶陡坡地、岩溶缓坡地和岩溶盆地)划分的基础上,将塔里木盆地轮古东地区前石炭纪古岩溶地貌进一步划分为峰丛洼地、丘峰谷地、溶丘洼地、峰丛垄脊沟谷、峰丘洼地、丘丛垄脊沟谷、岩溶谷地、溶丘平原等8种三级地貌类型。并在垂向岩溶分带研究的基础上,明确了不同古岩溶地貌条件下的岩溶发育特征及充填机制。研究认为:岩溶高地为区域补给区,发育溶蚀裂缝和溶洞系统;岩溶陡坡地为补给-径流区,以高角度溶蚀裂缝为主;岩溶缓坡地为地下水径流区,发育暗河管道系统;岩溶盆地为排泄区,岩溶缝洞充填程度高。     

桂林岩溶岩系(建造)

<正> 形成岩溶的可溶岩,前人有深入研究和确切分类。对岩溶作用过程中的洞穴化学沉积—堆积物、洞穴矿物也有研究和系统分类,但对其余形成物则研究不够或归类不当。我国广大岩溶区内,普遍存在一种以碳酸盐岩的角砾、岩(晶)屑为颗粒,由钙泥质充填胶结的岩石系列,以往称之为角砾状灰岩、底砾岩、膏溶角砾岩、构造岩等。从成因上看,这类岩石多数与岩溶作用有关。确切地说,这是一套混杂的岩石组合,可分为断裂作用、岩溶交代改造作用、岩溶作用形成的岩石类型。后者纯属岩溶沉积—堆积建造,其岩石特征、成岩环境、成矿特征都较特殊,它取决于岩溶发育期内的岩溶地貌、水文、地质、气候等条件。近来,在这方面,刘立钧等同志对湘中、湘南地区的岩溶角砾岩产状和岩溶作用旋回进行了有意义的探索。      

元坝地区雷口坡组顶部古岩溶测井相与储层特征分析

以构造背景分析为基础,结合古岩溶在钻井和测井上的显示特征,利用常规测井与成像测井组合对比,对古岩溶发育段进行测井相分析,得出古岩溶在测井上的识别标志特征。综合分析认为,古岩溶有效储集空间是由受古岩溶作用产生的溶蚀孔洞和由构造作用产生的裂缝共同构成。通过古岩溶测井识别与古岩溶剖面结构划分与对比,综合钻井地质剖面认为,元坝地区古岩溶剖面在垂向上主要发育地表岩溶带与渗流岩溶带,风化壳时期溶蚀作用强烈,但大部份空间均被后期沉积物所充填,呈现＂溶蚀强、充填强＂的现象,储集空间类型以孔隙～裂缝型为主。     

广西全州县两河源洞锌矿床地质特征及成因探讨

源洞锌矿床赋存于上泥盆统一下石炭统可溶性酸盐岩中被改造的古岩溶洞穴内，与属岩溶成因的钙质砂岩、溶塌角砾岩、白色粗－巨晶方解石团块共同组成古岩溶建造；矿体形态复杂，产状变化大，矿石具胶状、变胶状、溶蚀残余或痕迹状构造。据此认为源洞矿床属低温热液岩溶型矿床。     

川东南—黔西北桐湾Ⅲ幕岩溶古地貌恢复

通过对川东南—黔西北灯影组露头、钻井岩芯的详细观察分析,认为灯影组中上部发育一系列的古岩溶标志,包括岩溶角砾岩、充填的溶洞溶缝、含铁质古风化壳等。在结合前人对上扬子桐湾运动研究的基础上,认为川东南—黔西北大部分地区由Ⅲ幕和Ⅱ幕叠加形成了寒武系与震旦系之间的平行不整合面。采用"印模法"恢复桐湾Ⅲ幕岩溶古地貌,"印模"为下寒武统"牛蹄塘组+明心寺组+金顶山组";"印模"如果包括麦地坪组,"印模"底界将具明显穿时性。根据"印模"地层分布及古地貌指示,研究区岩溶古地貌主体呈南北向展布,具有东高西低的特征,东部发育岩溶高地,西侧为岩溶洼地,中部则发育岩溶斜坡。岩溶高地和岩溶斜坡可以进一步划分为残丘、平台以及上斜坡、下斜坡等次级岩溶古地貌单元。     

鄂东南古岩溶岩系的识别及其时空发育特点

古岩溶及其成矿作用的研究是鄂东南多金属成矿带沉积学和矿床学工作的较薄弱环节之一。作者依据大量野外观测资料,提出识别该区古岩溶岩系的地层、构造、形态和岩石学等四种标志及其古岩溶岩系的成因分类方案,对古岩溶在时间、空间上发育之强度、多期性及其优先发育部位亦作了分析,并阐述岩浆活动对该区古岩溶发育的影响。最后对古岩溶岩系的生成环境,形成作用和时间进行初步探讨。     

千米桥古潜山岩溶地貌演化及古岩溶洞穴发育特征

运用印模法和残厚法以及地震相位追踪对比等古地貌分析法研究揭示,千米桥古潜山岩溶地貌的演化形成先后经历了加里东—海西暴露发育期、印支—燕山暴露改造期、喜马拉雅埋藏定形期等演化阶段。古岩溶洞穴的发育和分布不仅受地貌形态及潜水面的控制,而且与岩性组合、古水文环境及断裂构造密切相关。加里东—海西暴露期地壳的持续抬升和区域潜水面的不断下移,造成古岩溶洞穴的多旋回层状分布,孔洞多被砂泥质充填,有效孔洞保存较少;印支—燕山暴露期发育的古岩溶洞穴受断裂体系影响,分布具有一定随机性,并且多被埋藏期化学半充填,成为目前古潜山油气储层的主要储集空间。利用钻井和测井信息及洞穴充填物,可在生产现场识别古岩溶洞穴的存在及分布,为古潜山油气储层的综合评价提供依据。     

四川盆地东南部茅口组古岩溶特征及识别

以野外观察结合地球化学方法可以对四川盆地东南部茅口组的古岩溶进行较好的识别。该区茅口组主要发育四种类型的古岩溶,分别为沉积期岩溶、表生期岩溶、埋藏期岩溶和褶皱期岩溶,这四种类型的古岩溶在宏观特征、微观特征、包裹体均一温度、阴极射线下及碳同位素和锶同位素上都表现出了一定的差异性,这些差异性综合起来可作为研究区茅口组不同类型古岩溶的识别标志。沉积期岩溶具有发育规模小,以选择性溶蚀为主及在阴极射线下不发光的特征;表生期岩溶发育规模大,且主要出现在茅口组的中上部,可见大量的方斑及溶塌角砾,溶蚀孔洞充填物以中-粗晶方解石为主,局部可见少量渗滤砂,阴极射线下发暗褐色光或暗橙红色光,或两者共有而具环带结构,胶结充填物的碳同位素介于0.26‰～3.43‰之间,锶同位素介于0.7044～0.7049之间,包裹体均一温度为57～65℃;埋藏期岩溶发育规模不大,溶蚀孔洞中的胶结充填物被有机质侵染严重,常与残存的沥青共存,胶结充填物多为细-中晶方解石,阴极射线下发暗褐色光,碳同位素介于-1.44‰～-0.92‰之间,锶同位素介于0.7037～0.7049之间,包裹体均一温度为108～135℃;褶皱期岩溶的发育具有普遍性,常以裂缝或与裂缝沟通的方斑或裂缝溶蚀扩大缝的形式出现,溶蚀孔洞充填物以细-中晶方解石为主,阴极射线下不发光或发暗褐色光,碳同位素介于1.58‰～4.07‰之间,锶同位素介于0.7050～0.7082之间,包裹体均一温度为58～110℃。正确判断不同区域的古岩溶类型,对理解储层的形成机制及油气勘探部署具有重要的意义。     

千米桥古潜山岩溶地貌演化及占岩溶洞穴发育特征

运用印模法和残厚法以及地震相位追踪对比等古地貌分析法研究揭示．千米桥古潜山岩溶地貌的演化形成先后经历了加里东-海西暴露发育期、印支-燕山暴露改造期、喜马拉雅埋藏定形期等演化阶段。古岩溶洞穴的发育和分布不仅受地貌形态及潜水面的控制,而且与岩性组合、古水文环境及断裂构造密切相关。加里东-海西暴露期地壳的持续抬升和区域潜水面的不断下移,造成古岩溶洞穴的多旋回层状分布．孔洞多被砂泥质充填,有效孔洞保存较少;印支-燕山暴露期发育的古岩溶洞穴受断裂体系影响,分布具有一定随机性,并且多被埋藏期化学半充填,成为目前古潜山油气储层的主要储集空间。利用钻井和测井信息及洞穴充填物,可在生产现场识别古岩溶洞穴的存在及分布,为古潜山油气储层的综合评价提供依据．     

塔河油田中下奥陶统顶面岩溶古水系对接现象及其意义

塔河油田中下奥陶统,从加里东中期到海西期,经历多期构造运动及其引起的多期岩溶作用的叠加改造,岩溶缝洞系统非常发育。岩溶作用的发生,除地层的可溶性,主要依赖于岩溶水补给-径流-排泄过程中对岩石的溶解作用和侵蚀作用。因此,判断岩溶水的运动轨迹是一种非常重要的研究方法。基于三维地震资料,利用第三代相干体技术,刻画中下奥陶统顶面的岩溶古水系,发现上奥陶统覆盖区下部依然有许多地表水系存在,并且大多与上奥陶统缺失区的古水系对接。根据现代岩溶理论,划分奥陶系岩溶层组,厘定水文地质条件,分析两种不同时期岩溶古水系的形成和消亡过程,这对恢复古岩溶发育环境,划分古岩溶发育阶段,揭示古岩溶的发育规律具有重要的意义。     

塔里木盆地轮南古岩溶

累南地区奥陶系古岩溶包括风化壳岩溶、构造岩溶和埋藏岩溶三种类型,可划分为四套。风化壳岩溶是轮南地区古岩溶的主体,也是本区主要含油气储集体。古岩溶表现为地震低速带,各类岩溶和岩溶带在约束反演地震剖面上都有明显识别标志。轮南古岩溶具有两个基本特征（１）岩溶体系的主体风化壳岩溶是在海进过程中形成的;（２）岩溶期后经过了挤压碎裂变形改造,形成地垒、断块林立的景观格局。它既不同于海退过程中形成的风化壳岩溶,     

新疆阿克苏地区震旦系风化壳古岩溶特征及其发育模式

阿克苏露头区多条震旦系地质剖面研究揭示震旦系风化壳古岩溶作用识别标志主要有区域性不整合面、大型洞穴垮塌角砾岩、溶洞、溶孔及高角度溶沟、溶缝等。震旦系风化壳古岩溶垂向分带结构以水平潜流带和深部缓流带为主,垂直渗流带发育较弱或不发育。水平潜流带以发育大型洞穴垮塌堆积体及蜂窝状溶洞群为特征,深部缓流带以发育孤立溶洞为特征。区域古岩溶特征及垂向分带结构对比表明,阿克苏露头区震旦系风化壳古岩溶模式为高潜水面缓坡型古岩溶。     

豫西地区岩溶作用在铝土矿成矿中的意义

文中讨论了豫西地区中,晚石炭世含铝岩系底板碳酸盐岩的岩溶特征和岩溶在铝土矿化中的作用。笔者认为岩溶作用主要发生在古地形有利的构造交叉部位,并讨论了溶斗、溶洼、溶盆和溶原的演化过程及其与铝土矿的产状和品位规模的关系。文中也分出了地表岩溶化、同生岩溶化和潜岩溶化三个岩溶作用阶段。碳酸盐岩的钙红土化是成矿物质来源之一;后期岩溶水的作用是形成富矿体的主要因素。岩溶作用造成含铝岩系及其上覆地层的向心倾斜状特征可以作为区内寻找富矿体的标志。      

塔里木盆地北缘古岩溶充填物包裹体特征

塔里木盆地北缘露头区奥陶系碳酸盐岩中的古岩溶发育经历了从裸露到埋藏、从淡水作用到热液作用以及从湿润气候到干燥气候的变化,多期次古岩溶作用的叠加导致了充填物地球化学特征的差异性。古岩溶充填物主要有机械沉积充填物、化学淀积充填物和塌积充填物三大类。方解石和萤石包裹体的物理特征、化学相、盐度、均一温度和化学成分均具有多样性,其综合化学特性可划分为四种类型: ①低温、低盐度、NaCl-H2O型; ②低温、高盐度、NaCl-H2O-CaCl2 型;③中温、中盐度NaCl-H2O-MgCl2 型;④高温、中盐度、CO2-NaCl-H2O型。      

中国油气田古岩溶与油气储层

在我国油气田勘探中,与不整合面有关的碳酸盐岩古岩溶储层普遍发育,并占有十分重要的地位。着重讨论我国鄂尔多斯盆地奥陶系、塔里木盆地轮南潜山奥陶系和四川盆地震旦系等典型油气田古岩溶储层发育特征与油气关系,指出我国油气田古岩溶储层具有以下几个特征:(1)古岩溶垂向分带明显,地表残积带、垂直渗流-水平潜流带等发育齐全。(2)储集空间主要由岩溶作用形成的半充填或未充填残余溶蚀孔洞缝组成。优质储层类型以裂缝溶蚀孔洞型储层为主,为各大油气田高产、稳产的最重要储层和主力产气层。(3)储层受古岩溶地貌和断层裂缝的控制明显。古岩溶斜坡和断裂发育区,古岩溶发育强烈,是溶蚀孔洞层和储层发育的有利地区。(4)埋藏有机溶蚀作用形成的次生孔隙为有效孔隙,它的发育与烃类的形成、演化和运聚相匹配。(5)古风化壳岩溶作用和埋藏有机溶蚀作用的多期次叠加和改造,是古岩溶储层及油气藏形成的最佳组合模式。古岩溶储层为中国深层油气勘探提供了一个新的勘探领域。