川东北地区长兴组白云岩储层的成因研究

以岩石结构与白云石Mg/Ca比值和有序度分析为基础,结合Sr,Fe,Mn微量元素和C,O,Sr同位素地球化学特征,对川东北地区上二叠统长兴组白云岩成因进行研究,结果表明长兴组白云岩有准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型,储层只是埋藏白云岩化作用的产物,其形成过程可划分为早、中、晚3个成岩阶段,各成岩阶段埋藏白云岩化流体都来自于上覆地层飞仙关组的高盐度海源地层水,证据包括如下几个方面:①埋藏白云岩的岩石学特征明显地有别于准同生白云岩;②长兴组各类白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素特征表明埋藏白云岩作用发生在无大气水影响的封闭体系中;③白云岩的C,O同位素组成特征符合埋藏白云岩的δ13C和δ18O分布区间;④长兴组与飞仙关组埋藏白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素和Sr同位素地球化学特征基本一致。     

川东邻水-渝北地区石炭系黄龙组白云岩成因

以岩石结构分析为基础,结合Sr同位素和Sr含量等资料,对川东邻水-渝北地区石炭系黄龙组广泛发育的白云岩成因进行了研究,从中识别出准同生期白云岩、成岩期埋藏白云岩、表生期淡水白云石和晚成岩期热液白云石等成因类型.其中具备储集意义的仅为成岩期交代成因的埋藏白云岩,其岩性主要为颗粒白云岩和晶粒白云岩.综合不同成因类型的白云岩Sr同位素和Sr含量地球化学特征,将白云石化过程划分为准同生期,早成岩期、中成岩期,古表生期和再埋藏晚成岩期五个成岩阶段.各阶段的白云岩(或白云石)在结构上有不同特征,其Sr同位素和Sr含量地球化学特征亦有显著差别.反映研究区白云化流体不仅来自同时期禁的海源地层水,而且受到古表生期岩溶过程中的淡水和再埋藏晚期热液的影响.根据岩石学特征和各种地化指标,结合研究区古地理背景,建立了黄龙组准同生、埋藏、淡水、热液白云岩(或白云石)化模式.     

塔中-巴麦地区下古生界不同结构类型白云岩元素地球化学特征

在岩芯观察、薄片分析、阴极发光分析、全岩微量元素测试以及微组构电子探针分析的基础上,对塔里木盆地塔中-巴麦地区下古生界不同结构类型的基质白云岩和缝洞充填白云石的成因进行了详细研究。结果表明,泥-粉晶白云岩具有较高的Sr、Na含量和低的Fe、Mn含量,结合其多与蒸发岩相伴生的特征认为,该类白云岩主要形成于蒸发海水成岩环境中。颗粒白云岩的Na、Fe、Mn含量与泥粉晶白云岩相似,说明两者形成环境相近,但其Sr含量较低,可能与微生物作用有关。晶粒白云岩中具有平直晶面结构的细晶、自形白云岩和细晶、半自形白云岩的Sr、Na含量相对较低,而Fe、Mn含量略有升高,表明其形成于成岩温度相对较低的浅埋藏阶段;而具有非平直晶面特征的中-粗晶、他形白云岩的Sr、Na含量最低,Fe、Mn含量增加,但Fe-Mn相关性较差,且明显低于其他地区典型深埋藏白云岩的Fe、Mn含量,因此认为其形成环境为温度逐步升高的中埋藏阶段。鞍形白云石充填物Sr含量较低、Fe、Mn、Ba和Zn含量明显增高,反映深部热液活动影响,但由于流体来源不同和后期构造活动存在差异,不同地区鞍形白云石充填物的形成机制各异。     

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。     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构与Sr同位素和Sr含量的证据

研究了川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩储层的岩石结构Sr的含量和Sr同位素组成,讨论了它的成因,飞仙关组优质储层为成岩期埋藏交代白云化作用的产物,来自岩石结构和Sr同位素和Sr含量的证据包括如下几个方面:(1)与准同生白云岩比较,埋藏白云岩的岩石结构和Sr同位素和Sr含量地球化学特征与前者有显著差别;(2)飞仙关组所有各类碳酸盐岩(或矿物)具有早三叠世海水Sr同位素组成特征,~(87)Sr/~(86)Sr比值变化范围为0.706588～0.708187,覆盖了全球早三叠世海水Sr同位素的变化范围(0.7076～0.7078),平均值0.707656与全球早三叠世平均值(0.707743)基本一致;(3)埋藏白云岩~(87)Sr/86Sr比值变化范围为0.707122～0.707419,平均值0.707421,都略低于全球早三叠世海水Sr同位素变化范围和平均值,但与已报道的川东北早三叠世飞仙关期海水Sr同位素变化范围(0.707330～0.707383)和平均值(0.707350)都非常接近,说明白云石化流体具有强烈的川东北地区早三叠世飞仙关期海水Sr同位素组成特征;(4)综合岩石结构、Sr同位素和Sr含量地球化学特征,证明飞仙关组白云岩储层为成岩期埋藏交代作用产物,白云石化流体来自地层中高Sr和高盐度的海源地层水.     

塔北地区寒武系下丘里塔格群白云石化模式

针对塔北上寒武统下丘里塔格群复杂的白云石化作用,通过岩石学和地球化学分析认为下丘里塔格群埋藏后主要经历3期白云石化流体作用：早期浅埋藏环境下高浓度卤水在台缘带的迁移促进了渗透回流白云石化作用发生,形成残余颗粒幻影结构的粉晶白云岩,具有碳氧同位素负偏和微量元素Fe、Mn、Sr、Ba元素质量分数较低的特征;第二期流体主要为地层孔隙残余高盐度海水,在埋藏压实作用下白云岩发生重结晶作用,晶粒结构广泛发育,具有同位素碳正氧负和微量元素呈现富Mn贫Fe及低Sr高Ba的特征,该时期是晶间孔和晶间溶孔发育的主要时期;第三期流体主要为沿基底断裂上涌的高温富镁热液流体,发育构造-热液白云石化作用形成大量鞍状白云石,具有富Mn贫Fe和氧同位素负偏明显等特征。     

川东北元坝气田长兴组白云岩成因研究

上二叠统长兴组礁滩相白云岩是川东北元坝气田的主要储层。长兴组白云岩主要分布在长二段顶部礁盖、礁间滩、礁后滩等沉积相。通过层序地层学、岩石学、地球化学等方法对白云岩成因进行了研究,结果表明:不同类型的白云岩具有相似的87Sr/86Sr值(集中分布在0.7071~0.7075之间),并与晚二叠世海水及泥晶灰岩87Sr/86Sr值相似,指示白云岩化流体主要来自于同期海水;利用低温条件下白云石-水之间氧同位素温度分馏方程恢复的白云岩化流体温度在40~55℃之间,表明白云岩化作用发生于低温浅埋藏环境中。在浅埋藏白云岩化过程中,受沉积地貌和海平面升降的影响,不同沉积相带发生白云岩化作用时流体的性质有所不同:(1)礁盖残余生屑/砂屑中-粗晶白云岩具有明显偏负的δ18O值以及较高的Fe、Mn含量和白云石晶体缓慢结晶的特征,受大气淡水作用明显,属于混合水白云岩化;(2)礁间滩粉晶白云岩具有明显偏正的δ18O值,高Fe、Mn、Sr含量和较低的有序度值,白云岩化流体来源复杂,但整体与蒸发性卤水有关;(3)礁后滩细-中晶白云岩具有非常低的Fe、Mn和高MgCO3含量,白云石具有快速结晶的特点,为正常海水条件下的白云岩化。     

塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组白云岩类型及成因

塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组发育粉-细晶自形白云岩、中晶自形-半自形白云岩、粗晶自形-他形白云岩三种白云岩类型。粉-细晶白云岩具纹层状构造,稀土元素配分模式、总稀土含量与同期灰岩相似,氧同位素组成与同期海水成因的白云岩相近,表明白云岩化流体为同期海水,较高的盐度指数指示了相对浓缩的海水条件,较低的有序度值反应出快速的白云岩化过程,为准同生白云岩化的产物,白云石晶间均匀充填富Fe、富Si及高~(87)Sr/~(86)Sr比值的陆源物质,表明玉北地区在蓬莱坝组粉-细晶白云岩沉积期由于相对海平面较低从而受到陆源物质混入的影响。中晶白云岩和粗晶白云岩的稀土元素配分模式、总稀土含量、~(87)Sr/~(86)Sr比值等与同期海水特征相似,表明白云岩化流体为海水,可见残余颗粒结构,成岩温度较低,埋藏较浅,为埋藏的海水以及沿原始颗粒灰岩的粒间孔及可能存在的裂缝等通道向下运移的海水提供的Mg~(2+)导致的白云岩化,后期重结晶作用破坏了粗晶白云岩中的残余颗粒结构并导致其Fe、Mn含量及成岩温度、有序度值高于中晶白云岩,Sr含量及δ~(18)O值低于中晶白云岩。部分中-粗晶白云石边缘可见加大边,表明后期存在少量他源流体导致的次生加大作用。     

四川盆地开江-梁平台棚东侧长兴组礁白云岩沉积-成岩-成藏系统

长兴组礁白云岩是川东北地区最重要的天然气储层类型之一。通过对开江-梁平台棚东侧长兴组礁白云岩岩石组构、成岩演化序列、铁锰锶微量元素、碳氧锶稳定同位素、流体包裹体、油气性质及来源综合研究,认为古地貌格局控制了开江-梁平台棚东侧不同类型台缘生物礁的展布,古海平面的"升降"控制了生物礁形态及规模,台缘礁坪/礁盖滩微相及部分毗邻发育的骨架礁相带控制了优质储层发育位置和空间展布规律;可将长兴组白云岩划分为准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型,优质的礁、滩相白云岩储层仅与多期次埋藏白云石化作用有关,推测成岩流体主要来源于封存地层中的早-中三叠世蒸发岩溶解产生的具低Mn含量、较低Fe含量、高Sr含量、较高δ~(13)C值、较高~(87)Sr/~(86)Sr比值特点的高盐度埋藏循环海源孔隙水,并有长兴期同生卤水和深部有机酸热液混入;按水文体制,将长兴组白云岩成岩系统划分为4类,分别为海源同生卤水、封存卤水、混源热卤水和深源混合热卤水成岩系统,认为混源热卤水成岩系统埋藏白云石化和溶蚀作用是提高储层质量的关键;论证了开江-梁平台棚东侧长兴组存在同一流体输导体系控制的埋藏白云石化作用与油气充注成藏的统一"成岩-成藏"系统,揭示了长兴组白云岩沉积-成岩-成藏耦合关系,为该地区下一步天然气勘探目标优选提供地质依据。     

深层白云岩储层油充注对孔隙保存作用研究

受震旦纪末期桐湾运动影响,四川盆地震旦系灯影组白云岩因遭受大气降水岩溶作用而发育了丰富的溶蚀孔隙。虽然经历了漫长的埋藏成岩演化过程,深层灯影组白云岩中仍见有丰富的储集空间未被成岩矿物充填而保存下来。通过对钻井及野外剖面进行系统岩石矿物学研究发现,储集空间保存段是灯影组上部的沥青显示段;而没有沥青的下部白云岩中的孔隙空间多被白云石等成岩矿物所充填。对林1井研究发现,上部沥青发育段白云岩储层孔隙度多大于3.0%,最高可达10.6%,平均为4.0%;但下部沥青不发育的自生白云石充填段孔隙度一般都小于3.0%,平均为1.95%。下部白云岩段溶蚀孔洞中自孔洞边缘向中心,所充填的白云石中流体包裹体均一温度从120℃逐渐增加至238℃;电子探针分析Fe、Mn平均含量从0.063%和0.025%逐渐升高至0.35%和0.108%;氧同位素组成δ18 OVPDB从-6.8‰逐渐降低至-11.2‰;表明了下部沥青未充填段成岩充填作用在埋藏过程中持续进行。油气充注改变了白云岩储层中的成岩流体环境并抑制了成岩矿物的形成;在后期埋藏过程,油逐渐转变成沥青覆盖在孔洞壁周围,也抑制了成岩矿物的沉淀形成;因而在现今沥青存在的深层白云岩储层中仍有丰富的孔隙空间保存下来。     

阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层地球化学特征和成岩流体分析

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩为土库曼斯坦阿姆河盆地主力天然气产层,以储层岩石学分析为基础,结合Fe、Sr、Mn微量元素和C、O、Sr同位素及流体包裹体地球化学特征,分析了储层成因和成岩流体性质,得出以下几点认识:(1)由厚壳蛤壳体测定的87Sr/86Sr比值在全球锶同位素地层曲线上可标定的年龄为157.2Ma,储层发育层位属于卡洛夫-牛津阶;(2)卡洛夫-牛津阶为一持续海侵-海退旋回,持续海侵期是礁、滩相储层形成期,而持续海退期为致密盖层发育期;(3)较高的Fe和Sr及较低的Mn含量,以及伴随成岩强度加大δ13C变化不大而δ18O向负值方向偏移的演化趋势,证明成岩作用发生在缺乏大陆淡水影响和以温度为主控因素的还原性封闭系统中;(4)综合同位素地球化学与流体包裹体和镜质体反射率特征,可确定洛夫-牛津阶碳酸盐岩仍处在中成岩阶段;(5)礁、滩相灰岩的溶蚀、埋藏白云化和充填缝、洞的方解石是不同成岩阶段的水-岩反应产物,成岩流体主要来自于深部富Sr的地层热卤水。     

冀北坳陷高于庄组含锰岩层地球化学特征

冀北坳陷中元古界长城系高于庄组下部发育一套含锰岩层,厚60～80m,主要为深灰色—黑色含锰白云岩,多含泥质。文章对高于庄组82件碳酸盐岩样品进行了微量元素分析,结合地史演化、沉积特征以及地球化学特征,表明研究区内Mn主要来源于串岭沟—大红峪期的海底火山喷发活动,一部分锰质随海底火山作用向海水中迁移,另一部分随岩浆喷溢冷却形成火山岩熔岩系,经风化作用后、搬运至区内,在闭塞、滞留和缺氧的碳酸盐岩潮下坪环境富集成岩。     

Geochemistry and specific features of manganese ore formation in sediments of oceanic bioproductive zones

Processes of authigenic manganese ore formation in sediments of the northern equatorial Pacific are considered on the basis of study of the surface layer (<2 mm) of ferromanganese nodule and four micronodule size fractions from the associated surface sediment (0–7 cm). Inhomogeneity of the nodule composition is shown. The Mn/Fe ratio is maximal in samples taken from the lateral sectors of nodule at the water-sediment interface. Compositional differences of nodules are related to the preferential accumulation of microelements in iron oxyhydroxides (P, Sr, Pb, U, Bi, Th, Y, and REE), manganese hydroxides (Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Mo, Tl, W), and lithogenous component trapped during nodule growth (Ga, Rb, Ba, and Cs). The Ce accumulation in the REE composition is maximal in the upper and lower parts of the nodule characterized by the minimal Mn/Fe values. The compositional comparison of manganese micronodules and surface layers of the nodule demonstrated that the micronodule material was subjected to a more intense reworking during the diagenesis of sediments. The micronodules are characterized by higher Mn/Fe and P/Fe ratios but lower Ni/Cu and Co/Ni ratios. The micronodules and nodules do not differ in terms of contents of Ce and Th that are least mobile elements during the diagenesis of elements. Differences in the chemical composition of micronodules and nodules are related not only to the additional input of Mn in the process of diagenesis, but also to the transformation of iron oxyhydroxides after the removal of Mn from the close association with Fe formed in the suspended matter at the stage of sedimentation.     

普光气田长兴组白云岩地球化学特征及其成因意义

普光气田区长兴组白云岩的矿物组成与地球化学特征研究表明,自东南向西北方向,由普光8井至普光5井至普光6井,长兴组白云岩白云石颗粒的结晶程度和有序度总体上逐渐变高,其Fe、Mn、AI、K、Na、Sr含量及Mg^2＋／Ca^2＋比值总体呈降低的趋势;而氧同位素值逐渐降低,碳同位素值略增高,两者具负相关关系,这反映出白云石化作用与混合水无关;普光6井结晶白云岩87Sr／86Sr比值高于晚二叠世末古海水,说明白云石化流体并非长兴期古海水。研究认为长兴组泥-微晶白云岩由长兴期蒸发浓缩形成的高镁卤水交代灰泥丘而形成,属准同生白云石化作用成因,为非-差储层;结晶白云岩及碎裂化白云岩的白云石化流体应来自二叠纪高盐度海源地层水。属埋藏成因,可为优质储层。     

塔里木盆地卡塔克隆起中下奥陶统鹰山组白云岩储集层特征及主控因素*

塔里木盆地卡塔克隆起中下奥陶统鹰山组白云岩储集层主要由灰质粉晶—细晶白云岩和粉晶—细晶白云岩构成,储集空间以晶间孔、晶间溶孔和针状溶孔为主,所占比例大于85％。地质、地球化学综合分析表明,鹰山组白云岩储集层受多种因素控制。去白云石化形成大量晶间孔并为后期溶蚀流体提供了运移通道。表生岩溶过程中形成大量晶间溶孔,并使白云岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值随深度增加而降低,同时其Fe、Mn含量下降、阴极发光变弱,并使局部发生去白云石化,在测井曲线上表现为“三高二低”。沥青充注作用表现为缝合线中充填沥青,同时部分样品晶间孔中也有荧光显示。埋藏溶蚀作用的非选择性强,形成大量针状溶孔,其产状与岩石组构无明显相关关系,部分针状溶孔被方解石充填。     

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、δ¹³C-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。     

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。     

白云石形成过程中的热力学与动力学基础及白云岩形成环境划分

CaMg(CO3)2在现代海水中是过饱和的,但是前人的研究发现在实验室标准状态下(25℃,1atm)无法从海水中直接沉淀出白云石,所以,白云石的形成不是一个单纯的热力学问题,而是一个动力学问题。依据白云石形成的热力学和动力学特征,将白云岩的形成环境划分为表生成岩环境与埋藏成岩环境。表生成岩环境按白云岩发育位置又分为:潮坪-澙湖蒸发环境、环礁潜流面与深?粱肪场B癫爻裳腋萘魈褰胩逑?的方式又分为:与裂缝相关的埋藏成岩、与缝合线相关的埋藏成岩、与岩溶相关的埋藏成岩和与渗透回流相关的浅埋藏成岩。分别对所划分的各成岩环境进行了详细的岩石学与地球化学特征分析与讨论。     

鄂尔多斯盆地天环北段白云岩体成因及储集性能

鄂尔多斯盆地西缘天环北段白云岩体总面积约1×104km2,最大厚度431m。马家沟组中每个地层段均不同程度地发育有白云岩。富晶间孔的粉细晶白云岩及其充填物中Fe、Mn含量显著高于其它碳酸盐岩,而Sr含量平均值低于其它碳酸盐矿物。δ18O的值出现较大负值,并且跨度较大,说明白云岩体的成因并非单一模式。据碳氧同位素值计算的古盐度指数均小于120,说明在白云岩形成期间有淡水的加入。该白云岩体的成因应具有双重因素,即早期的混合水成因和晚期的热水成因。据推测:热水成因白云岩约占60%,混合水成因白云岩约占40%。