四川盆地东部茅口组白云岩成因: 来自岩石学、矿物学和地球化学的证据*

四川盆地中二叠统茅口组白云岩中蕴藏丰富的天然气资源,但是这套白云岩的成因多年来一直存在争议。盆地东部茅口组白云岩储集层多发育在茅三段中下部,纵向上厚度介于3.0~46.8 m之间,平面上沿北西—南东向基底断裂呈带状展布。野外和钻井岩心观察发现,白云岩内发育交织状张性裂缝,将岩石切割呈角砾状,裂缝多被粗晶方解石、白云石充填或半充填。根据围岩和裂缝中白云石晶体形貌和产出状态,在显微镜下识别出4类不同组构的白云石: 第1类为灰泥基质中“星散状”自形粉晶—细晶白云石; 第2类为半自形面状组构细晶白云石,呈他形—半自形镶嵌状; 第3类为具“雾心亮边”的自形晶面状组构细晶—粗晶白云石,具糖粒状结构,晶间孔隙发育; 第4类为脉体充填的粗晶鞍状双晶白云石。背散射照片显示前3类白云石的“雾心”部分晶面混浊、表面分布方解石残斑及微孔, 而第3类白云石的“亮边”部分与第4类鞍状粗晶白云石脉则晶体明亮、洁净、致密,属新生矿物。上述4类白云石的成分均具有富Ca和贫Fe、Mn、Sr的特点,MgO含量变化较大,其中前两类白云石MgO含量总体低于白云石标准计量,而后两类白云石的MgO含量则接近或略高于标准计量。岩石学、矿物学和地球化学特征表明:茅口组白云岩主要经历了2期白云化作用,初次白云化作用形成第1类、第2类白云石及“雾心”白云石,二次白云化作用形成“亮边”白云石和粗晶白云石脉体; 2期白云化作用均发生得很早,可能始于同沉积期至浅埋藏期。白云石原位微量元素和原位锶同位素分析表明,白云化作用流体具有混源的特点,流体可能由富Ca地下水以及与火山活动有关的热液混合而成。推测中二叠世末期峨眉山地幔柱的喷发引起四川盆地内基底断裂再次活动,造成茅口组内张性构造裂缝发育,这为白云化流体混合及运移提供了通道。     

关于龙门山地区东吴运动的存在及其性质的认识

东吴运动是二叠纪的一次重要地壳运动,但对其位置、性质、发生时间历来都有不同的意见,而对于龙门山地区,更是很少有人专题涉及。近来,笔者等人对龙门山地区二叠系进行了实地考察,结合前人的研究成果,通过对该区地层缺失、不整合接触关系、沉积响应及火山岩分布等特征的分析,论述了龙门山地区东吴运动的存在及其性质。研究认为龙门山地区东吴运动主要表现为茅口组上部地层缺失;在茅口组和龙潭组之间普遍存在不整合面,并于不整合面的底界发现底砾岩;中、晚二叠世岩相古地理发生突变以及火山爆发等。其发生时间于晚二叠世早期至中期,即龙潭组沉积期,属于地壳的升降运动,并伴随龙门山南段玄武岩浆的爆发而结束。东吴运动结束了龙门山地区早二叠世以来的稳定地台沉积,使该区发生了强烈的岩相分异。     

黔西北毕节地区中二叠统碳酸盐岩岩石学、地球化学特征及意义

在剖面实测、薄片鉴定和阴极发光分析的基础上, 结合元素和同位素地球化学分析, 研究黔西北毕节地区中二叠统碳酸盐岩的岩石学和地球化学特征并揭示其地质意义。结果表明: 1)中二叠统栖霞和茅口组主要发育泥晶灰岩和颗粒灰岩, 不具阴极发光或显示弱阴极发光, 而白云石化作用主要发育于栖霞组上部和茅口组一段, 白云石具有暗玫红色阴极发光; 2)栖霞组—茅口组碳酸盐岩相对富集Ni、V、Cr、U, 贫亲铜元素, 具有稀土总量低(∑REE+Y为2.11~8.10 μg/g), 轻稀土相对亏损和重稀土相对富集的左倾型稀土分配特征; 3)易于在陆源组分中富集的Ti、Al、Zr、Th等元素含量均较低、具有低Mn含量(<50×10–6)和Mn/Sr比值(<1)、结合阴极发光和REE组成特征, 说明研究区中二叠统碳酸盐岩样品受陆源物质影响或改造的程度较小, 而极低的Re、Cd、Mo、U、Cu含量以及明显的Ce负异常表明, 中二叠世研究区以氧化环境为主; 4)碳酸盐岩样品的δ13CPDB为1.2‰ ~ 4.6‰(平均值3.6‰), δ18OPDB为–7.4‰ ~ –10.1‰(平均值–9.08‰), 碳氧同位素之间无明显相关性, 碳同位素的变化与区内的海侵—海退旋回相一致, 而氧同位素的偏负则反映的是渐进埋藏成岩作用的增温效应。     

四川盆地东部中二叠统茅口组顶部钙结壳的发现及其发育模式

对四川盆地东部涪陵地区角帮沟剖面中二叠统茅口组顶部钙结壳进行的岩石学和矿物学系统分析发现,该剖面中钙结壳的矿物组成和含量呈规律变化,可分为基岩带、过渡带及钙结带。岩石学分析表明,基岩带为灰白色中厚层泥晶生物灰岩,其内发育碳酸盐岩砂和岩溶角砾充填的岩溶系统;过渡带为黄白色、黄褐色、褐红色含燧石条带或团块状泥晶生物灰岩,其内发育钙质胶结的原地角砾充填的侵蚀漏斗;钙结带为局部钙结岩化的灰色亮晶生屑灰岩叠覆土黄色多孔块状钙结岩,其内发育多期裂缝、根模、肺泡结构和次生碳酸钙胶结物等典型钙结壳结构。矿物学分析表明,自过渡带至钙结带CaCO₃含量呈逐渐上升的趋势,推测内部次生碳酸钙逐步胶结富集是钙结岩形成的主要原因。结合四川盆地茅口组顶部以发育铝土质泥岩和铝土岩的岩石组合为特征,且其与中二叠世上扬子地区位于赤道附近的古地理背景相吻合,表明四川盆地东部地区茅口组顶部钙结壳形成于湿热气候条件下;并通过与经典钙结壳特征的比较,总结出湿热气候条件下的钙结壳发育模式。该研究成果不仅是对四川盆地中二叠统茅口组表生成岩作用产物的补充,而且还可为国内外同类型钙结壳研究提供详实的材料。     

川西北部地区中二叠统茅口组岩溶储层特征研究

川西地区中二叠统茅口组在多个构造获得突破,但前期受勘探程度及资料限制,对茅口组储层研究相对较少,这制约了下一步勘探工作,因此开展川西北部茅口组储层特征研究是有必要的。基于此,本文根据钻井、化验分析、地震等资料,结合动静态资料重新评价茅口组储集类型,取得了以下三点认识:①川西北部地区中二叠统茅口组储集岩类主要为亮晶生物(屑)灰岩、粒屑灰岩、含生屑泥晶灰岩、白云岩、白云质(豹斑)灰岩。具有孔、洞、缝等多种储集空间,它们在空间上相互有机搭配形成了孔洞缝相结合的储渗空间。②川西北部茅口组气藏并不只是单一的裂缝性气藏,应以裂缝—孔洞型气藏为主,只有找准缝洞系统发育区,才能获得较好储量规模及勘探开发效果。③有利滩相是储层发育的基础,受岩溶作用改造后的有利地貌区是控制储层分布的主要因素。     

四川盆地西南部储层有机包裹体组成和碳同位素特征及其对油气来源的指示

本文对四川盆地西南部气区震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组碳酸盐岩储层的有机包裹体特征、组成、碳同位素进行了研究，追索了研究区油气的演化、运移及油气的成因。结果表明，在震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组储层中，皆存在有三期以上的油气运移。不同储层中，相应各期的油气运聚特点及演化程度略有不同，灯影组中各期有机质的成熟度及油气演化程度均略高于二叠系；同储层中，各期油气运聚的特点及演化程度存在明显的差异，可划分为三个阶段：石油成熟阶段、高成熟凝析油一湿气阶段、过成熟干气阶段。研究区灯影组储层的天然气成因为油型气，二叠系的为多成因；各储层中的CO2主要为有机成因气，少量为无机成因气。     

黔南坳陷平塘甘寨二叠系茅口组沉积相与储层特征分析

通过铸体薄片、物性测试、扫描电镜等资料,对黔南坳陷平塘甘寨二叠系茅口组沉积相与储层特征进行深入分析,认为贵州平塘甘寨茅口组主要的岩石类型为亮晶-微晶生屑灰岩、生物灰岩、微晶灰岩、内碎屑亮晶灰岩、硅质岩、瘤状灰岩和含燧石灰岩等。茅口组生物种类较多,有介形虫、腹足、腕足、三叶虫、藻类、棘屑、蜒、珊瑚、海百合茎等。上述岩石学特征和生物组合指示平塘甘寨地区中二叠统茅口组为开阔碳酸盐台地沉积环境,包括台内滩和滩间两个亚相。储层特征分析结果表明,茅口组储集空间以晶间溶孔和晶间孔为主,具有明显的低孔低渗特征。局部溶蚀孔、构造裂缝相对较发育,对改造储层的孔渗性有重要的贡献。储层类型为碳酸盐岩裂缝-孔隙型储层,储层质量及发育部位受沉积相、成岩作用和构造活动多因素的控制。     

蜀南地区茅口组气藏气水分布特征及其控制因素

蜀南地区位于四川盆地南部,勘探面积为5.03×104km2。该区茅口组为一套碳酸盐岩沉积,基质岩块具有低孔低渗的特征。在对工区地质、钻井、生产等资料分析和总结的基础上,对气水关系的复杂性进行了探讨,认为复杂的气水关系表现为:同一背斜构造范围内无统一的气水界面;同一缝洞系统也通常存在多个气水界面;一些缝洞系统在开发过程中经历了产纯气、气水同产、产纯气到再次气水同产等多个反复过程。根据气藏储层特征、开发动态和地层水演化分析,归纳出3种气水分布模式:似构造圈闭的整装气藏类型,背斜-缝洞复合圈闭类型,缝洞圈闭类型,并以宋家场、荔南桐、荷包场茅口组气藏为例加以说明。结合地质背景分析认为,不同的岩溶区域的水动力条件是控制气水分布的决定因素;构造运动控制了气水分布的调整;流体势特征指示了水体的活跃程度。     

南盘江盆地茅口组生物礁碳酸盐岩成岩特征

生物礁油气藏是油气勘探的一个重要目标,其储集性能的好坏是控制它能否成藏的关键。中二叠世南盘江盆地发育以海绵类为主要骨架的生物礁,其经历了海底潜流、淡水、埋藏、表生等成岩环境,最后抬升出露地表遭受侵蚀。所发生的成岩作用主要有:胶结、溶蚀、白云化、硅化以及压实、压溶作用。在前两种环境中,主要是胶结作用,伴随溶蚀,这一阶段储层孔隙性遭到了一定程度的破坏;浅埋藏阶段的胶结最终填满孔隙;而中-深埋藏环境下的有机流体充注溶蚀以及相应发生的白云岩化作用有效改造了储层的孔隙性,该区处于埋藏条件下的台缘生物礁是有利的油气勘探目标。     

中二叠统茅口组白云岩发育机理:以川中-川东地区为例

白云岩储层是茅口组一种重要的储层类型,其成因是研究重点。为此,以川中-川东地区茅口组白云岩为例,通过露头观测、岩心观察、岩石薄片鉴定及岩石地球化学分析的方法,分析了茅口组白云岩(石)的成因。结果表明:茅口组白云岩(石)可划分为层状粉晶白云岩、层状细-中晶白云岩、灰岩中零散分布的白云石、透镜状中-粗晶白云岩和鞍形白云石胶结物5种类型。其中,层状粉晶白云岩原始结构保存较好,地球化学特征与原始灰岩相似,是早期埋藏环境下形成的产物;层状细-中晶白云岩与层状粉晶白云岩相伴生,δ¹⁸O值较灰岩偏负,包裹体均一温度大于正常地层埋藏温度,部分样品可见Eu正异常,是由层状粉晶白云岩在热液作用下重结晶形成;灰岩中零散分布的白云石则与矿物的稳定化有关;透镜状中-粗晶白云岩和鞍形白云石胶结物镜下可见白云石晶面弯曲和波状消光,其δ¹⁸O值可达-10‰,包裹体均一温度高于正常地层埋藏温度,Eu正异常明显,是典型的热液白云岩(石)。