川西南地区中二叠统热液白云岩特征及勘探思路

热液白云石化可形成优质白云岩储层。通过岩石矿物学观察、地球化学分析以及地震资料解释,四川盆地西南地区中二叠统栖霞组-茅口组广泛发育的砂糖状白云岩为热液白云石化成因,具有如下特征:①白云岩出现频率较高,单层厚度较大,宿主灰岩主要为生屑灰岩和生屑泥晶灰岩;②中-粗晶白云岩发育残余生屑结构,生屑溶蚀后部分被自生石英和鞍形白云石充填,孔隙类型主要为晶间孔和溶蚀孔,平均孔隙度为6 % ~10 % ;③基质白云岩包裹体均一温度明显高于白云石化作用时的地层温度,具有偏负的δ¹⁸O值、高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值以及明显的正Eu异常;④白云岩产出井附近发育基底断裂,且在对应的地震剖面上见"下凹"反射特征。在紧邻基底断裂带,热液白云石化作用强,白云岩储层厚度大,横向连续性好,适合构造圈闭勘探;在远离基底断裂带,热液白云石化作用弱,白云岩储层厚度较小,横向连续性较差,适合岩性-构造圈闭勘探。     

四川盆地高石梯-磨溪地区震旦系灯影组热液白云岩证据

川中高石梯-磨溪地区震旦系灯影组为当前四川盆地天然气勘探热点层系之一,因其早期沉积组构遭受成岩作用影响严重,白云岩化成因机理不明确,结合已钻井取心的岩石学、地球化学特征等开展系统研究。岩石学特征分析表明,川中高石梯-磨溪地区灯影组见构造角砾岩及晶洞、裂缝中充填的鞍状白云石,含少量闪锌矿、方铅矿、硬石膏、黄铁矿、方解石、萤石、石英及长石等热液矿物。流体包裹体测温结果显示鞍状白云石胶结物均一化温度为132.6~218.7℃,平均为175.6℃,显著高于基质白云石包裹体温度(平均125℃)及地层正常埋深所经历的最高温度。鞍状白云石δ¹³C值为-2.16‰~2.94‰,平均值为0.63‰;δ¹⁸O值为-12.43‰~-6.8‰,平均值为-9.63‰,碳、氧同位素的负异常明显指示受热液作用影响。微量元素分析表明鞍状白云石及粗晶白云岩相对基质白云岩更富集Fe、Mn元素。在拉张性区域构造背景及上覆筇竹寺组泥页岩封闭层条件下,底部热流体沿基底断裂向上运移至灯影组,并在高石梯-磨溪地区断层附近产生热液交代作用形成热液白云岩。     

中国南方地区灯影组白云岩储层流体溶蚀改造机制

对南方地区震旦系灯影组未遭受溶蚀改造作用的泥粉晶白云岩、遭受溶蚀改造的富含溶蚀孔隙白云岩储层(包括粗晶砂糖状白云岩)以及孔洞中充填的粗晶白云石开展了碳、氧和锶同位素以及稀土元素分析,以判别白云岩储层发育经历的流体改造作用类型、过程和机制。未溶蚀白云岩的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为3.0‰、-3.5‰ 和0.708 779;稀土元素组成上无显著的Ce和Eu异常,属于正常的海水成因白云岩。溶蚀改造后的砂糖状白云岩的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为1.7‰、-7.7‰ 和0.709 579,与未溶蚀改造白云岩相比具有略偏轻的碳、氧同位素组成和较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值;稀土元素组成上,具有较高的REE含量和显著的Ce负异常,δCe平均值为0.5,表明多孔的砂糖状白云岩储层是大气降水和含油气流体溶蚀改造的产物。孔洞中充填的粗晶白云石的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为0.3‰、-11.3‰ 和0.710 334,具有显著偏轻的碳、氧同位素组成和显著高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值;稀土元素组成上,具有显著的Eu正异常,δEu平均值为3.0,最大达到9.8,表明孔隙充填白云石是从热液流体中沉淀出来的,并受地层中有机成因流体的影响。根据所确定流体作用类型并结合构造地质演化背景,探讨了灯影组白云岩储层流体改造过程和机制。南方地区在震旦纪灯影组沉积时期发育海水台地相泥粉晶白云岩沉积,局部见藻纹层结构。震旦纪末期遭受大气降水溶蚀改造,下渗至地下深处,促使白云岩溶蚀和重结晶作用;在此后的埋藏过程中,进一步遭受含油气流体的溶蚀改造作用,最终形成富含溶蚀孔隙和沥青的中粗晶白云岩储层。埋藏过程中,受盆地深部热液的改造作用,在孔隙中形成白云石充填,使白云岩储层发生了一定程度的致密化作用。     

四川盆地东部中二叠统茅口组热液白云岩发育模式及对储层的改造

针对四川盆地东部中二叠统茅口组异常白云岩分布，利用岩心岩石学特征描述、地化测试、地震和测井资料综合解释等方法，分析了热液白云岩化作用的识别标志和发育时间，探讨了其成因模式及对储层改造。研究结果表明：不规则白云岩分布、中-粗晶基质白云岩、早期张性裂缝和溶洞中以充填鞍形白云石和石英-鞍形白云石是主要识别标志，白云石流体包裹体均一温度（115~145℃）高于地层温度，偏负的氧同位素值[δ¹⁸O（VPDB）为-5.4‰~-7.1‰]，高锶同位素比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.707 947~0.708 458），是识别热液的主要地化指标。热液白云岩化作用主要发生在张性或扭张性断裂系统附近，其成层性受原始沉积相控制，在断裂破碎带附近灰岩地层也被热液改造。热液改造主要时期是在茅口组经历浅埋藏、抬升暴露岩溶作用和吴家坪组沉积之后的晚二叠世-中三叠世。峨眉山玄武岩喷发为热液提供了热源，断裂、沉积相和热液侵入时间等因素在时间和空间上组合，造就了热液白云岩形成的条件和不同的分布形式。热液白云岩化作用对储层的改造具有复杂性，低渗透性灰岩层热液云化后新增孔隙空间不明显，具有初始空隙的高能滩体受热液云化适度改造后可能存在一定孔渗性。     

四川盆地北部栖霞组-茅口组热液白云岩特征与成因

以四川盆地北部广元峡沟煤矿剖面白云岩为研究对象,剖面由下部地层向上,白云岩化程度逐渐增强,颜色由深到浅,岩性由生屑灰岩逐渐过渡到斑状白云岩,然后再到中-粗晶白云岩,上部覆盖茅口组泥灰(云)岩。中-粗晶白云岩发育于栖霞组顶部和茅口组底部,由中晶到粗晶的半自形-自形白云石组成,其中可见鞍状白云石。岩石中溶蚀孔洞发育,孔隙内有沥青充填。微晶灰岩的δ¹³C(PDB)值为3.23‰,δ¹⁸O(PDB)值为-5.03‰;白云石样品的碳、氧同位素具有一定的差异,δ¹³C(PDB)值为3.29‰~4.14‰,δ¹⁸O(PDB)值为-6.07‰~-6.75‰。流体来源可能为岩浆热液,或者是经历了深循环的大气降水。在断裂活动时,深部热液流体沿断裂向上运移,当运移到栖霞组和茅口组时,由于吴家坪组泥灰岩和泥云岩的封堵,流体的运移被减缓甚至停滞,促使围岩发生白云岩化,溶蚀作用也同时发生,产生溶蚀孔隙。由此,在栖霞组顶部和茅口组底部可能形成热液白云岩储层,该储层具有一定的储集意义。     

川西北地区中二叠统栖霞组白云岩形成机理——以车家坝剖面为例

以岩石学观察为基础,结合稳定同位素与团簇同位素分析,探讨了川西北地区中二叠统栖霞组白云岩形成机理。川西北车家坝剖面白云岩集中发育于栖霞组上段,可识别出基质白云石与白云石胶结物2种不同类型的白云石。基质白云岩呈灰白色,与灰岩接触界线截然,呈指状交错接触;白云石胶结物呈乳白色,局限分布于溶蚀孔洞的边缘。镜下可进一步划分为3种类型基质白云石,即漂浮状细晶直面自形—半自形基质白云石(Md1)、细—中晶直面自形—半自形基质白云石(Md2)、中—粗晶它形曲面基质白云石(Md3),以及一种鞍形白云石胶结物(Sd)。Md1沿缝合线呈漂浮状分布于灰泥基质中,可能为浅埋藏环境下压溶作用的产物。Md2与Md3具有与宿主灰岩相似的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,指示白云石化流体主要来源于二叠纪同期海水,而相对较高的成岩温度说明受二叠纪末大规模火山活动的影响显著。鞍形白云石及其后的方解石胶结物具有明显偏负的δ¹⁸O值和放射性⁸⁷Sr/⁸⁶Sr...     

麦盖提斜坡奥陶系热液溶蚀流体对内幕白云岩储层的改造作用

塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系深部白云岩发育优质热液溶蚀储层,主要特征有：①岩溶孔洞、缝充填鞍状白云石以及石英、黄铁矿、天青石、硅质充填等热液矿物;②热液溶蚀作用形成的溶蚀孔洞明显改善了白云岩储层物性。通过研究区断裂性质分析,结合钻井热液溶蚀特征,对与深部热流体相匹配的断裂活动特征及对白云岩储层的改造作用进行研究,探讨了热液流体在剖面上的活动特征。研究认为,多期活动的深大断裂带有利于埋藏热液流体活动,研究区群苦恰克断裂带、玛扎塔格断裂带以及玛东冲断带均是热液白云岩储层发育有利区;远离断裂带的广大区域,二叠纪小型张性走滑断裂同样可以作为热液流体活动的运移通道,形成的白云岩储层在地震剖面上表现为“串珠”状,平面上呈星点状大面积分布。结合研究区油气成藏条件分析,认为群苦恰克断裂带的热液白云岩储层是斜坡区较为现实的勘探领域;受控于小型张扭断裂的白云岩储层分布面积广,资源潜力大,具有较好的勘探前景。     

构造-热液白云岩化作用与白云岩储层

热液白云岩储层的岩石特征与密西西比 Pb-Zn 硫化矿床的白云岩容矿层相似,以广泛发育的基质交代型和孔-缝充填的鞍形白云石为标型特征,同时含有少量其他热液矿物如闪锌矿、方铅矿、石英、黄铁矿、重晶石以及萤石等,另外还经常可见被鞍形白云石充填的因剪切应力形成的微裂缝、斑马纹构造和白云岩角砾。由于热液流体对原碳酸盐岩(主要是灰岩)的差异性溶蚀,往往保留了未被充满的孔洞、缝,为油气的充注提供了空间。输导热液流体的断裂系统通常为张性或扭张性断裂系统,白云岩化作用主要发生在断裂系统的上盘,并沿着孔渗性相对较好的原岩侧向推进。借助于高分辨率地震属性分析和成像技术,可以对热液白云岩储层进行表征和预测,从而为油气勘探决策提供依据。     

川西—北地区中二叠统白云岩热液作用研究

川西—北地区中二叠统白云岩内广泛发育热液成因的岩石组构和热液矿物。地球化学分析显示,鞍状白云石具有较高的包裹体均一化温度,主要在96~250℃之间,平均值为156℃,明显高于研究区中二叠统地层所经历的最高温度;同时测得鞍状白云石包裹体盐度是同时期海水盐度的两倍左右。中二叠统白云石δ13C值与微晶灰岩δ13C值背景值非常接近,细—中晶白云石与鞍状白云石的δ18O值偏负,综合分析得出细—中晶半自形—它形脏白云石以及鞍状白云石都是在高温、高盐度的热液流体条件下形成的。中二叠统白云石87Sr/86Sr值变化范围较大,揭示热液流体来源具有多样性。热液作用受峨眉山地幔柱的影响,热液作用促使白云岩孔隙、孔洞及裂缝的发育,为油气聚集提供良好的储集空间,可形成优质白云岩储层。     

多种流体作用下的白云岩储层发育过程和机制

震旦系灯影组白云岩储层经历了多种类型的流体溶蚀作用,与构造演化相结合,从构造-流体耦合角度能够更好地研究白云岩储层流体改造过程和机理。对四川盆地野外和钻井岩心灯影组白云岩开展了详细的岩石学、矿物学观测、流体包裹体和微区碳氧同位素分析。结果表明,灯影组白云岩依次遭受了地表岩溶、环边放射状白云石胶结、晶粒状白云石胶结、方解石胶结、石英充填、油气充注、埋藏溶蚀和黄铁矿充填等成岩改造作用。晶粒状白云石主峰温度区间为190.0～200.0℃及220.0～230.0℃;石英中流体包裹体主峰温度区间为150.0～160.0℃。晶粒状白云石δ¹⁸O_VPDB值均低于-10‰,具有热液白云石的特征。构造-流体耦合改造作用制约着灯影组白云岩储层的发育过程和机制,依次为,桐湾期构造抬升环境的大气降水岩溶作用,灯影末期构造沉降环境海水充填作用,早寒武世兴凯期以及二叠纪峨嵋期构造拉张环境下富Ca-Mg和富Si质热液流体溶蚀及相关晶粒状白云石和石英的充填作用,志留纪末期开始油气流体充注、埋藏溶蚀作用及黄铁矿充填作用,直至燕山-喜马拉雅阶段天然气的充注。     

四川盆地西部雷口坡组非热液成因鞍形白云石的发现及意义

鞍形白云石通常由热液作用形成,四川盆地西部雷口坡组广泛发育的鞍形白云石也被许多学者归为热液作用成因,并由此将雷口坡组白云岩储层归为热液成因储层。为了进一步认识这些鞍形白云石的成因,并为储层研究提供指引,本文通过对四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石的岩石学及地球化学特征分析,较深入地开展了雷口坡组鞍形白云石研究。研究指出区内雷口坡组存在两种成因类型的鞍形白云石;构造裂缝内的鞍形白云石在阴极射线下发亮桔红色光或不发光,氧同位素值相对较高、富集稀土元素、并具负Eu异常、锶-钾-铁-锰含量较高,明显不同于围岩,可能是深部与中酸性岩浆活动有关的岩浆期后热液作用的产物;灰岩中的鞍形白云石斑块、白云岩溶蚀缝孔洞内鞍形白云石沉淀物在阴极射线下发玫瑰红色光,氧同位素值相对较低、贫稀土元素、缺乏Eu异常、锶-钾-铁-锰含量较低,与白云岩围岩极其相似,代表了白云石化流体及物质来源于地层本身,是非热液成因的鞍形白云石,是中-深埋藏条件下,白云岩地层内部流体白云石化作用的产物。区内雷口坡组热液成因鞍形白云石发育分布有限,广泛发育分布的是非热液成因鞍形白云石,指示了雷口坡组储层并非热液作用成因;埋藏条件下,地层流体及热液流体活动较弱,大量的有效储集空间得以保存下来。     

断裂-层序双控机制下的热液活动及成储效应——以塔里木盆地塔河、玉北地区下奥陶统为例

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩广泛发育,是油气勘探的重要领域。以塔里木盆地塔河、玉北地区下奥陶统为例,通过岩心观察、薄片鉴定、电子探针、C、O、Sr同位素以及REE元素分析,结合测井及地震资料,探讨了断裂系统和层序地层格架中的热液活动及成储效应。研究认为：中-细晶白云岩遭受富硅质热液流体改造强烈,表现为热褪色现象、鞍状白云石充填和充填白云石、方解石、玉髓、黄铁矿等多种矿物组合沉淀,以及较高的SiO₂、FeO、MnO、BaO含量、较低的SrO含量和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值、偏负的δ¹⁸O值、较低的∑REE含量、明显的Eu正异常和Ce负异常。热液流体对白云岩储层的改造主要表现为溶蚀作用、重结晶作用和充填作用三个方面,溶蚀作用形成的次生溶蚀孔隙成为最重要的储集空间。不同尺度断裂和三级层序甚至更短周期层序界面共同构成深部热液流体运移的输导体系,对热液活动及储层发育起到强烈的控制作用,并建立了塔里木盆地塔河、玉北地区下奥陶统蓬莱坝组断裂-层序双控机制下的热液活动及成储效应的概念模型。     

川西北地区中二叠统栖霞组热液作用及其对储层的影响

深部热液流体对川西北地区碳酸盐岩的储集性具有一定的改善作用。为研究川西北地区中二叠统栖霞组热液作用及其对储层的影响,开展了岩心观察、薄片鉴定、微量元素测试和锶同位素研究。结果表明：①川西北地区中二叠统栖霞组储层受到了深部热液流体改造,岩石中发育溶蚀孔洞,部分孔洞中充填鞍状白云岩、黄铁矿、绿泥石、石英等热液矿物,常可见热液角砾碳酸盐岩,为热液活动证据之一;②研究区栖霞组热液改造后形成的中晶白云岩、缝洞中的鞍状白云岩与未受热液改造的泥晶灰岩相比,具有"δ¹⁸O偏负、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr偏正和高Mn-低Sr"的特征;③研究区晚二叠世-三叠纪曾发生过多期岩浆-构造作用,大量深部热液流体通过深大断裂进入沉积地层,对裂缝围岩产生了显著的溶蚀作用,形成了良好的储集空间。该研究成果对深层寻找优质白云岩储层具有重要意义。     

川中地区中二叠统茅口组白云岩特征及成因机理

川中地区茅口组白云岩主要位于茅口组二段中、上部和茅口组三段下部,根据岩石学特征可分为含灰质细—中晶白云岩、细—中晶白云岩、角砾白云岩,且以后两者为主。对比泥晶灰岩与不同类型白云岩样品地球化学特征后发现,白云岩相对于同层灰岩具有较低的Fe含量、较高的Mn含量和较低的Sr含量;泥晶灰岩与不同类型白云岩具有相似的稀土配分特征,均表现为LREE亏损、轻微正La异常和负Ce异常,且白云岩样品具有微弱的Eu正异常;细—中晶白云岩与角砾白云岩δ~(18)O值均明显低于原始灰岩,而~(87)Sr/~(86)Sr比值则明显高于原始泥晶灰岩。不同类型白云岩与灰岩相似的稀土配分特征表明茅口组白云岩形成过程中保留了原始灰岩的部分地球化学特征,而白云岩微弱Eu正异常及其与灰岩同位素差异性可能是由于白云岩化过程中高温地质热流体的参与而引发的。茅口组白云岩化作用受多种因素控制:地层残余海水和岩浆活动伴生的热液流体为白云岩化作用中Mg的主要来源;峨眉山大火成岩省热效应为白云岩化提供异常高的古地温背景;断裂系统为异常地温对流和白云岩化流体提供了快速运移通道;颗粒滩相灰岩较好的孔、渗性使之比泥晶灰岩更易发生白云岩化。峨眉山大火成岩省伴生的异常地温和充足Mg供给是茅口组发生白云岩化的关键,不同类型白云岩形成于白云岩化过程的不同阶段。     

新疆若羌县红柳沟新元古界平洼沟组原生白云岩特征、沉积环境及年代厘定

新元古界白云岩是反映全球气候和生态环境等重要承载体之一,具有重要的理论意义及应用价值。本文报道了以原定为青白口系硝尔库里群中的平洼沟组含沥青微生物白云岩为代表的原生白云岩的特征、沉积环境及年代厘定等研究成果。通过岩相学、地球化学分析并结合锆石年代学等资料研究表明：平洼沟组是一套藻鲕粒-团粒云岩,绵层状、纹层状细粒、纹层-粗粒状胶结波纹状、锥状、穹窿、柱状叠层石和球粒黏结状微生物岩为主的原生白云岩,夹有风暴岩,属于潮间至潮下浅水沉积。平洼沟组发育了2个向上变浅-变深旋回的内-中缓坡微生物丘、滩相。广泛发育了葡萄状、纤状及纤柱状、放射-束状等海底胶结物,具有较高Mg/Ca、“帽型”为主的稀土配分模式,属于典型的文石海及原白云石沉积。综合叠层石圆锥-柱状的形态结构、正高漂移δ¹³C（PDB）（平均值7.80‰）、δ¹⁸O（PDB）（-1.82‰）和比当时海水稍高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（0.708 07）以及下覆碎屑岩中锆石U-Pb年龄数据,将其厘定为Sturtian冰期后的成冰纪（685~635 Ma）的一套温暖气候下,富镁、富硅的海水以及海底热液参与的原生白云石沉积。平洼沟组虽历经漫长地质演化史,仍能保留一定的储集性,与下覆冰沟南组泥质烃源岩构成了一套生储组合,有一定油气勘探意义。