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。     

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.     

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组含片钠铝石砂岩自生矿物共生序列

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组发育含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光 仪、Ｘ射线衍射等多种技术手段,对含片钠铝石砂岩的碎屑成分、胶结物类型及自生矿物共生序列等特征进行 了研究。该区含片钠铝石砂岩为岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩,胶结物有次生加大长石、次生加大石英、自生 石英微晶、黏土矿物、片钠铝石、方解石、铁方解石及铁白云石。方解石的形成分为两期,第１期方解石为原 始生物碎屑颗粒溶蚀溶解的产物,第２期方解石可能与ＣＯ^２ 充注后钙长石及早期碳酸盐矿物的溶蚀溶解有关。 含片钠铝石砂岩的自生矿物共生序列为：次生加大长石、早期次生加大石英-自生石英微晶-早期高岭石、第１ 期方解石、片钠铝石-晚期次生加大石英-晚期高岭石、第２期方解石、铁方解石、铁白云石。其中ＣＯ^２ 注入 后的矿物共生组合为：片钠铝石-晚期次生加大石英-晚期高岭石、第２期方解石、铁方解石、铁白云石。     

莺歌海盆地乐东区碳酸盐胶结物成因及地质意义

为探讨乐东区碳酸盐胶结物的分布规律、成因机制及其对储层质量的影响,应用铸体薄片、碳氧同位素、包裹体对碳酸盐胶结物岩石学、地球化学等特征进行综合分析.研究结果表明,从斜坡带往凹陷中心,碳酸盐含量由18.0%降至5.0%;其δ13C值分布在-4.78‰~+1.03‰,δ18O值分布在-10.99‰~-6.34‰,Z值分布在111.27~123.59,古海水温度分布在11.36~32.02℃,古盐度分布在3.24%~6.91%;碳酸盐胶结物的形成主要与碳酸盐岩或高钙质砂岩母岩的溶解再沉淀有关,其受控于水介质温度、成岩温度与盐度,由斜坡带往凹陷中心,水介质温度降低、盐度增高,胶结变弱.低含量的早期（铁）方解石与高温热流体溶解高含量早期（铁）方解产生的低或高含量的晚期（铁）白云石区均可发育中渗“甜点”储层.      

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.     

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.      

华庆长8油层砂岩中碳酸盐胶结物特征及形成机理

碳酸盐胶结物是鄂尔多斯盆地华庆地区砂岩储层中最重要的自生矿物,其发育严重影响储层质量。通过测试分析,该砂岩中碳酸盐胶结物主要为不含铁的微晶方解石和含铁的亮晶方解石;前者形成于早期,后者形成于晚期。无铁方解石主要是从沉积物饱和的碱性孔隙水中直接析出沉淀;含铁亮晶方解石演化发育较复杂。通过该方解石碳氧同位素分析,δ⁽¹⁸⁾OPDB值为-22.5‰(18)OPDB值为-22.5‰^-19.4‰,大部分为-8.4‰-19.4‰,大部分为-8.4‰^-4.6‰。通过碳氧同位素计算古盐度和古温度,确定方解石胶结物形成环境为淡水,含铁的亮晶方解石形成温度在97℃-4.6‰。通过碳氧同位素计算古盐度和古温度,确定方解石胶结物形成环境为淡水,含铁的亮晶方解石形成温度在97℃¹21℃之间,与碳酸盐包裹体测出的均一温度大致相符。碳同位素偏负的原因则可能是因为有机轻碳的加入,而有机物在高温高压下脱羧产生的有机酸与粘土矿物反应产的钙离子则为碳酸盐胶结物提供了成岩作用的Ca121℃之间,与碳酸盐包裹体测出的均一温度大致相符。碳同位素偏负的原因则可能是因为有机轻碳的加入,而有机物在高温高压下脱羧产生的有机酸与粘土矿物反应产的钙离子则为碳酸盐胶结物提供了成岩作用的Ca⁽²⁺⁾来源。     

柴北缘西段鄂博梁构造带储层碳酸盐胶结物成因及其油气地质意义——来自碳、氧同位素的约束

碳酸盐胶结物是古流体活动的产物,蕴含着成岩环境、成岩流体演化等方面的有益地质信息。综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,对柴北缘西段鄂博梁构造带侏罗系、古近系、新近系储层中普遍存在的碳酸盐胶结物的成因机制进行了研究。结果表明,研究区碳酸盐胶结物以方解石和含铁方解石为主。鄂博梁I号构造主要见方解石,其碳、氧同位素分布范围较大:-13.47‰ <δ13C_PDB <2.54‰,-15.93‰ <δ18O_PDB <-4.74‰,成因多种多样,与有机质脱羧、同生-准同生、甲烷生成等作用有关;鄂博梁III号-鸭湖构造则主要见含铁方解石,其碳、氧同位素分布集中:-4.24‰ <δ13C_PDB <-1.99‰,-11.17‰ <δ18O_PDB <-9.41‰,为沉积压实水沉淀而成。碳酸盐胶结物的成因揭示了鄂博梁构造带无机-有机流体的活动信息,从而为该地区油气成藏研究提供了重要依据。     

蓟县早寒武-新元古不整合界面处风化壳碳酸盐碳、氧同位素组成特征

由于土壤中有机质降解产生的CO₂ 和淡水成岩作用的影响,在蓟县早寒武世和晚元古代景儿峪组不整合界面处古风化壳中碳酸盐的δ¹³C值和δ¹⁸O 值明显偏负,从风化壳向下往原岩的方向,δ¹³C和δ¹⁸O 数值逐渐增加;此外,与风化壳上、下碳酸盐岩地层的δ¹³C和δ¹⁸O 数值具有明显的差别。上述同位素组成特征可以用于其它古风化壳剖面及地层不整合界面的判识。     

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。     

渤中凹陷北部陡坡带热液活动及其对湖相碳酸盐岩储层的影响

渤海海域渤中凹陷北陡坡带沙一段发育湖相碳酸盐岩及相关的混积岩类油藏,探明储量超亿方,产量高,埋深超过3 200~3 800 m.分析表明:湖相碳酸盐岩段及混积岩段发生了强烈的白云岩化作用,溶蚀作用强,储层物性好,孔隙度可超过25%.早期研究认为生屑的溶蚀是储层物性改善的重要因素.进一步研究表明,除了上述因素外,储层还受到了深部热流体的影响.通过包裹体激光拉曼分析证实,储层中存在大量含CO₂、N₂、H₂S、H₂的包裹体,CO₂最高含量超过70%;研究区多个构造富含CO₂,碳同位素及氦同位素显示其为幔源成因;对储层中大量的自生黄铁矿分析表明,大部分黄铁矿Co/Ni比值大于1,显示了热液成因;在缝洞及大孔隙内沉淀典型微晶鞍形白云石,具弧形晶面,波状消光,扫描电镜下鞍形白云石内见密集的生长纹.综合分析表明,富CO₂深部幔源热液侵位时间为3 Ma以来,侵位后造成了白云石晶间残余方解石的大量选择性溶解;酸性流体对粒内长石也产生了强烈的溶蚀作用,形成了大量砾石及岩屑的铸模孔并沉淀高岭石,流体上述溶解作用对储层段物性改善起到了决定性影响.随着方解石及长石的溶解,流体PH值的升高,盐度的增加,储层出现明显的白云岩化作用,晚期白云石的较高的均一温度及鞍形白云石证实了深部热液对白云岩化的贡献.幔源流体主要来自深大断裂及早期火山后期的排气、排液作用.      

准噶尔盆地陆1井砂岩成岩作用及其对储层的影响

本文探讨了陆1井岩屑砂岩的成岩作用及其对砂岩储层的影响.研究表明,压实作用使岩屑砂岩的孔隙度随埋深迅速减小,成岩早期的胶结物使大部分原生孔隙被充填。水化作用在成岩早期及有机质半成熟和成熟期成岩作用过程中,制约着各个阶段的成岩作用特点。在水化作用和有机质热演化作用的共同影响下,使得方解石胶结物发生选择性溶蚀形成了深部(上乌尔禾组)次生孔隙发育带。     

四川东北寨微细浸染型金矿床的同位素组成特征及其成因意义

东北寨金矿床是我国迄今为止发现的规模最大的浅成热液形成的微细浸染型金矿床。对矿床的同位素组成的研究表明,成矿溶液主要来自大气降水,矿化和蚀变作用是在水/岩比值较低的体系中进行的;硫来自围岩中的还原硫;碳酸盐岩地层是提供金属组分的主源层。地下热液在环流过程中,从围岩中萃取金属矿质,并迁移到黑色岩系地层的破碎带中成矿。     

基于反向地球化学模拟的地下水形成作用: 以安徽省泗县为例

在了解安徽省泗县水文地质条件基础上,分析了区域水文地球化学特征及类型,探讨了其空间分布特征。根据开采条件下的地下水动力场条件,选择了3条模拟路径,采用PHREEQC软件进行了水文地球化学模拟研究,定量分析了地下水的形成机理及演化。结果表明,路径Ⅰ发生了岩盐、石膏以及伊利石的溶解,高岭土、石英、白云石、萤石发生了沉淀;钙蒙脱石、方解石不参与反应,NaX解吸,CaX_2被吸附;路径Ⅱ发生了岩盐、石膏、伊利石、石英等的溶解以及钙蒙脱石、方解石的沉淀,NaX解吸,CaX_2被吸附;路径Ⅲ发生的反应基本与路径Ⅰ相同,不同之处在该路径上的白云石发生了溶解,其原因可能是地下水在径流过程中溶解CO_2,使其继续溶解白云石以及受沉淀滞后的影响。研究结果表明地下水开采条件下,泗县地下水化学组分主要受到了岩盐和石膏等矿物的溶解作用、钙钠离子交换作用以及钙蒙脱石、方解石沉淀作用的控制。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系马五段去白云石化成因及模式

通过研究马五段去白云石化作用的成因及发生模式,可进一步了解鄂尔多斯盆地南部奥陶系碳酸盐岩储集层成岩和物性的演化.通过岩心与薄片的观察,结合地球化学方法,和对白云岩的碳、氧同位素与微量元素的测定,分析了去白云石化作用成因及成岩演化过程,并结合物性资料分析去白云石化作用对储集层的影响,建立了研究区去白云石化的作用模式.结合...     

不同温度条件下CO2水溶液对碳酸盐岩的溶蚀作用

普遍认为酸性流体的溶蚀作用是碳酸盐岩储层形成的重要制约因素。本文以一个全新的模拟实验方式对不同类型碳酸盐岩在CO2水溶液中的相对溶蚀能力进行了研究,结果发现随温度从常温至200℃,碳酸盐岩的溶蚀能力由弱变强再变弱,在60～90℃区间内溶蚀能力最强。白云岩不管在低温还在高温环境下,总比灰岩更难溶蚀,过渡类型的岩类介于二者之间,当温度大于150℃后,CO2对碳酸盐岩的溶蚀能力变得越来越弱。灰岩与白云岩的溶蚀差异也变得越来越小。这暗示碳酸盐岩在早成岩晚期—中成岩早期,CO2水溶液对灰岩的溶蚀作用有重要影响,而对白云岩的溶蚀作用影响较小,白云岩优质储层的形成可能与碳酸盐岩中钙质的流失或白云岩化作用有关。     

宁夏卫宁北山金场子金矿床流体来源及矿床成因:来自流体包裹体和C⁃H⁃O同位素证据

卫宁北山地区是宁夏境内最有望实现找矿突破的多金属矿成矿区之一,已发现众多Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Co等矿点或矿化点.金场子金矿是该地区已发现的最大的金矿床,矿体主要赋存在前黑山组及中宁组内的层间断裂破碎带中,呈东西向带状分布,产状与地层近乎一致.区域上除少量闪长玢岩脉出露外,岩浆岩不发育.为了探讨金场子金矿成矿流体性质、来源和矿床成因,对研究区流体包裹体和C-H-O同位素进行了研究.金场子金矿床成矿热液期可划分为4个成矿阶段,从早到晚分别是绢云母-黄铁矿-石英阶段（Ⅰ）、黄铁矿-重晶石-石英阶段（Ⅱ）、多金属硫化物-碳酸盐-石英阶段（Ⅲ）和黄铁矿-碳酸盐阶段（Ⅳ）,其中Ⅲ阶段为主成矿阶段.不同成矿阶段的流体包裹体有4种类型,分别是水溶液包裹体、纯CO₂包裹体、CO₂-H₂O包裹体和含子晶多相包裹体.显微测温结果显示,成矿流体的完全均一温度介于171~396 ℃,主要集中于180~270 ℃,盐度介于1.30%~10.99% NaCl equiv,密度为0.24~0.78 g/cm3,为中低温、低盐度、低密度的CO₂-H₂O-NaCl体系,含有少量N₂.热液期石英的δD值为-66.0‰~-32.0‰,δ18O_V-SMOW值为+19.7‰~+22.6‰,指示成矿流体为变质流体.C同位素显示,晚阶段（Ⅳ）方解石和菱铁矿的δ13C介于-2.540‰~-0.736‰,表明成矿流体中的C具有混合来源的特点,奥陶系-石炭系陆源碎屑岩和碳酸盐岩的变质脱水作用形成的流体可能是金成矿流体的主要来源.成矿过程中流体发生了明显的不混溶现象,是造成金沉淀的重要因素.矿床成因类型属造山型金矿.      

煤基CO2地质封存对顶板裂缝导流能力影响实验研究

煤基CO₂地质封存是温室气体减排的重要方式,但也存在地下CO₂泄露的安全风险。为了评估煤基CO₂地质封存的安全性,采集沁水盆地南部胡底矿3号煤顶板泥质粉砂岩样品,模拟实验研究“CO₂-H₂O-岩”反应中柱状试样人工裂缝形貌、全岩矿物组成与CO₂导流能力变化。结果表明:方解石脉溶蚀、次生矿物充填与外部有效应力共同影响试样裂缝导流能力。原始渗透率为0.016×10–3μm2的低渗试样,方解石脉溶蚀导致实验前期渗透率升高;随着反应进行,有效应力主导下裂缝闭合,渗透率呈“先升后降”变化趋势;原始渗透率为3.785×10–3μm2的高渗试样,H₂CO₃不断溶蚀裂缝壁面长石等矿物,并产生高岭石等次生矿物混合充填于裂缝中,使渗透率持续降低。煤基CO₂地质封存过程中,较高的注入压力导致顶板产生人工裂缝;CO₂注入施工结束后,次生矿物充填及有效应力增大使裂缝导流能力快速下降,因此,煤中封存CO₂沿顶板裂缝长期泄露的风险较低。