塔里木盆地柯坪地区寒武系微生物白云岩特征、成因及意义

生物礁(丘)碳酸盐岩是重要的油气储层.塔里木盆地关于生物礁的报道主要集中在奥陶系,而在寒武系中却少有发现.通过柯坪地区上寒武统丘里塔格下亚群中的叠层石白云岩和凝块石(礁)白云岩的野外产出特征和微观结构构造分析,认为凝块石白云岩主要形成于潮下带水动力条件较强的沉积环境,而叠层石白云岩则形成于潮坪-潮间水动力相对稳定的沉积环境.叠层石白云岩中发育纳米级球形颗粒及其组成的哑铃状、链状结构,并发育管状-片状结构.上述特殊的结构在成分上均为白云石,与微生物培养实验中沉淀的白云石在形态上基本一致,说明微生物调制作用是研究区寒武系白云岩重要的成因模式之一.丘里塔格下亚群中未见任何蒸发岩和黄铁矿,说明叠层石白云岩形成流体盐度未达到沉淀石膏的临界点,白云石沉淀流体中含有SO₄^2-,并且未发生明显的细菌硫还原作用.因此,前人提出的SO₄^2-抑制白云石沉淀的作用可能被夸大,结合白云岩成因研究新进展,认为白云石成因机理研究应更多考虑Mg²⁺的水合作用.此外,对叠层石白云岩和凝块石白云岩的储集特征初步研究发现,其有可能成为天然气的潜在储层,值得引起重视.     

微生物白云岩储集层特征、成因和分布——以四川盆地震旦系灯影组四段为例

基于岩心和薄片观察、单井资料及地球化学分析结果,剖析四川盆地震旦系灯影组四段(简称灯四段)储集层特征、成因和分布。微生物白云岩为灯四段主力储集层,球形白云石的发现揭示白云石化与微生物作用有关,属早期低温沉淀的原白云石;原生基质孔和准同生溶蚀孔洞构成储集空间的主体,而不是前人所认为的与桐湾运动相关的层间岩溶作用及埋藏-热液溶蚀作用成因。微生物丘滩复合体和准同生溶蚀作用是灯四段储集层规模发育和分布的主控因素。台内裂陷周缘的微生物白云岩储集层厚度大、连续性好、品质优,是重要的勘探对象。     

江汉盆地潜江凹陷古近系潜江组白云岩成因

潜江凹陷位于江汉盆地,其古近系潜江组以含有由富有机质白云岩和蒸发岩组成的193个韵律层为特征。然而,潜江凹陷古近系潜江组白云石的成因一直存在争议,限制了进一步对非常规油气的勘探工作。根据盐间层岩相与矿物特征研究潜江组盐间层富白云石岩相的沉积成因。根据沉积特征观测(岩心和薄片)和矿物组分数据,可识别出3种主要的岩相结合:薄层-纹层状泥晶白云岩、纹层状含云泥晶灰岩和夹钙芒硝层状泥晶白云岩。研究发现前两种岩相组合纹层特征明显,可见有机质纹层与无机纹层交互现象,说明形成于水体较深的还原环境。白云石与方解石晶体含有有机质降解孔,且白云石与黄铁矿和有机质薄膜共生,说明其成因与微生物诱导活动有关。浮游微生物和底栖藻分别控制了方解石和白云石的沉淀。这些岩相组合含有较高的有机质含量。最后一种岩相组合具有较高的蒸发矿物含量和陆源碎屑物质,说明其形成于相对浅水环境。高盐度和强烈陆源输入不利于有机质的保存。此次研究发现盐湖内白云石的形成受微生物活动和蒸发环境控制,不同的成因对岩相沉积特征和有机质富集产生重要影响。     

甲烷渗漏背景下硫酸盐还原对含铁自生矿物生成的影响

海底甲烷渗漏现象广泛分布于天然气水合物潜在区,甲烷渗漏区发生的甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原作用,不仅控制着甲烷的渗漏,还会促进自生矿物的形成,在铁含量较多的沉积层则呈现为含铁自生矿物的富集。利用低温高压反应釜模拟海底沉积层环境,对环境中甲烷-水-岩-微生物的相互作用进行了实验研究,探讨了甲烷渗漏环境中硫酸盐还原对含铁自生矿物生成的影响。实验结果显示：反应溶液中pH、ORP下降,HS^-和HCO₃^-离子浓度上升,指示反应釜内发生了硫酸盐还原和甲烷厌氧氧化作用。溶液中总铁含量实验前后减少了约7.5 mg/L,说明存在与铁有关的沉淀作用。扫描电镜观测到较多的铁硫化物及少量铁白云石和菱铁矿沉淀。自生矿物的生成和微生物作用密切相关,硫酸盐还原和甲烷厌氧氧化作用相互影响耦合,可以促进含铁自生矿物的生成。实验结果有助于深入认识海底甲烷渗漏区含铁自生矿物的形成以及其水合物指示意义。     

碳酸盐岩白云岩化作用实验地质学研究

根据碳酸盐岩溶解与沉淀动力学机制,设计了反复升降温和对流循环2套白云岩化模拟方法,利用多种手段对反应产物进行表征,结果表明2种实验方案均可得到白云石晶体。结合热力学分析及实验研究,探讨了Mg/Ca原子比值、温度以及硫酸根离子对白云石生成的影响。研究表明,白云石之所以难以在实验室生成,主要是晶牙生长困难,一旦长出晶牙,白云石生长的速度将大于方解石。该文从实验的角度解释了为何自然界没有年轻的白云岩的现象,为白云岩化机理的探讨及白云岩优质储层的预测提供了新思路。      

塔里木盆地西北部下寒武统白云岩特征及多重白云石化模式

塔里木盆地下寒武统白云岩储层研究尚处于起步阶段,开展白云石化模式系统研究对于明确白云岩储层特征具有重要意义。基于露头观察、岩石薄片鉴定、主量元素、微量元素、稀土元素和碳、氧、锶、镁同位素等资料,对塔里木盆地西北部下寒武统白云岩特征和成因模式进行了系统分析。塔里木盆地西北部阿克苏露头区下寒武统发育微生物白云岩、泥晶白云岩、粉晶—细晶白云岩和中—粗晶白云岩4类白云岩。微生物白云岩属于典型微生物白云石化成因模式,白云石化流体以海水为主。泥晶白云岩、部分粉晶—细晶白云岩和少量中—粗晶白云岩属于典型蒸发泵与回流渗透白云石化成因模式,白云石化流体以回流卤水和海水为主。绝大多数中—粗晶白云岩和部分粉晶—细晶白云岩属于埋藏热液白云石化成因模式,白云石化流体为与烃类充注相关的地层卤水及陆源水。早成岩阶段微生物白云石化作用和蒸发泵与回流渗透白云石化作用是塔里木盆地西北部阿克苏露头区下寒武统微生物白云岩和粉晶—细晶白云岩孔隙发育的基础。     

地质微生物对海洋天然气水合物的影响

在有天然气水合物产出的海底环境中,甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌十分发育,它们主导着海底天然气(主要是甲烷)的缺氧氧化作用,并在海底碳循环和生物种群繁衍中发挥着重要作用.主要评述近年来地质微生物在天然气水合物成因研究中所取得的一些重要进展,同时指出目前需要深入研究的几个问题,如甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原菌在沉积物中原位空间分布的特点,甲烷氧化古细菌与硫酸盐还原菌耦合共生的机制,甲烷氧化古细菌的生理生化机理及可能的分子遗传调控对天然气水合物保存的影响等.     

川东北地区飞仙关组成岩晚期白云石溶解作用

对川东北地区飞仙关组储层进行了岩石薄片观察及碳、氧、锶同位素和流体包裹体综合分析。结果发现,开江-梁平陆棚东北侧优质储层并不发育方解石白云石化后所应该产生的晶间孔,相反主要发育白云石粒间溶孔或粒间扩大溶孔。这些溶孔可与轻碳同位素的方解石紧密共生,并且分布在储层沥青与白云石晶体之间,应该是在沥青形成后白云石的溶解所致。而西南侧缺乏白云岩,这一成因的孔隙也不发育。在酸性条件下,东北侧的白云石与硬石膏或天青石发生溶解作用,产生MgSO₄中间产物。而MgSO₄易于被烃类所还原产生H₂S,进一步促使白云石、硬石膏和天青石的溶解,沉淀了孔洞的充填巨晶嵌晶方解石,并在局部位置净增大了孔隙。这一成因机理很好地解释了东北侧与西南侧储层物性的差异,MgSO₄很可能是自然界中硫酸盐热化学还原反应(TSR)的主要中间反应物。     

白云岩成因类型、识别特征及储集空间成因

针对白云岩成因、原生白云石沉淀、白云岩孔隙成因等问题,在前人认识的基础上,补充四川和塔里木盆地典型案例的岩石学和地球化学特征分析工作,取得3项进展:(1)提出基于岩石特征、形成环境和时间序列的白云岩成因分类,不同成因白云岩之间的成岩域、特征域界线清晰,演化线索清楚,更具系统性和连续性;(2)建立不同成因白云岩的岩石学和地球化学特征识别标志,白云岩之间的岩石学和地球化学特征的变化具有规律性,是连续时间序列上形成环境变迁的响应;(3)重新评价白云石化作用对孔隙的贡献,阐明白云岩中的孔隙主要来自原岩的沉积原生孔、部分来自表生溶蚀和埋藏溶蚀作用,早期白云石化有利于孔隙的保存。这些认识对白云岩成因的理解、不同成因白云岩的判识具重要的理论意义,同时对白云岩储集层预测具有重要的指导意义。     

四川盆地高石梯东部地区震旦系灯影组微生物白云岩储层特征及成因

四川盆地高石梯东部地区上震旦统灯影组微生物碳酸盐岩是重要的天然气产层。结合区域地质研究,通过岩心观察、镜下鉴定,对研究区微生物碳酸盐岩岩石学、成岩作用类型及序列展开系统研究,明确了储集空间特征,探讨了储层发育主控因素。上震旦统灯影组微生物碳酸盐岩以白云岩为主,岩石类型主要包括叠层石、球粒岩、凝块石和泡沫绵层白云岩。微生物白云岩储层主要发育于灯四上段、灯四下段和灯二段,储集空间类型以发育窗格孔、空腔溶洞、粒间溶孔、晶间溶孔和铸模孔为特征,优质储层段孔隙度一般在1%~6%之间,渗透率一般小于1×10-3μm2。微生物白云岩储层发育的控制因素主要包括原始岩石类型和成岩作用。原始沉积岩石中的微生物结构决定了储层的储集空间类型和孔隙结构特征;成岩作用是储层是否发育的关键因素,建设性成岩作用包括早期微生物白云石化作用、埋藏溶蚀作用与岩溶作用;破坏性成岩作用主要包括过度白云石化作用和硅化作用。     

MICROBIAL DOLOMITES FROM CARBONATE-EVAPORITE SEDIMENTS OF THE COASTAL SABKHA OF ABU DHABI AND THEIR EXPLORATION IMPLICATIONS

Detailed petrographic studies of Recent dolomites from the coastal sabkha of Abu Dhabi using SEM and Energy Dispersive X-ray (EDX) analyses indicate that most of the dolomite started to form in “micro-niches” (i.e. small isolated pore spaces) within the carbonate sediments. These micro-niches tend to retain connate waters, becoming anoxic and supporting specific microbial activity which ultimately results in the formation of dolomite. This novel concept may help to explain the origin of many dolomite types, since recently deposited carbonate sediments have high porosities (up to 60%) and the pore spaces may serve as nucleation sites or “stations” for dolomite formation. The combination of neighbouring micro-niches in a porous carbonate may result in dolomitization of an entire stratum. Six dolomite types were reported from the studied sediments in the Abu Dhabi sabkha. These were pustular and cluster dolomite; dolomites associated with clay minerals and with evaporites; and dolomites associated with microbial mats and foraminiferal tests.     

鄂尔多斯盆地马五1⁃4亚段风化壳储层的相控作用——以苏里格气田桃2区块为例

鄂尔多斯盆地苏里格气田桃2区块下古生界中奥陶统马家沟组五段经历风化岩溶作用,形成以（含）膏云岩为主的风化壳岩溶储层。通过对该区块马五_1?4亚段的取心观察,发现其表现出与传统碳酸盐岩风化壳截然不同的岩溶作用特征。通过显微观察分析（含）膏云岩的孔隙发育特征,借助海平面变化识别出不同的沉积旋回,以及基于沉积微相分析研究风化壳储层的相控作用并探讨了相控储层的成因机理。结果表明：研究区马五_1?4亚段属于潮坪沉积环境。膏质、白云质和灰质沉积共生发育,形成了5个海平面降低、海水变浅的沉积旋回,自下而上分别为潮下带灰云坪和云灰坪,潮间带云坪和泥云坪,潮上带膏云坪。优质储层发育层位恰好与潮上带膏云坪的发育位置一致,风化壳储层具有明显的相控特征。潮上带（含）膏云岩在岩溶作用过程中形成独特的“小孔微缝”型孔隙结构。储层类型为层状相控岩溶成因地层圈闭气藏,有利微相为潮上带膏云坪,风化壳储层在平面上受（含）膏云岩展布的制约成层分布,层内孔隙分布和物性具有明显的均质性。     

泌阳凹陷白云岩区油气成藏特征

针对泌阳凹陷白云岩层系油气生成和油气成藏特点,从有机地球化学特征、流体包裹体特征等方面入手．分析了Eh2段白云岩有机质的成熟程度和成藏机理,证实了本区“自生自储式”成藏模式,并在“油—岩”对比的基础上划分出4种含油气系统。     

白云岩形成的化学动力学及其成因模式

白云岩成因问题由来已久,至今仍然存在很大争议。运用化学动力学理论,通过研究温度、浓度、压力、以及催化剂等不同因素对白云石反应速率和反应机理的影响,解释自然环境下无法产生大量原生白云岩和次生交代白云石的原因。介绍了经典的白云岩生成模式,并从化学动力学角度解释了白云岩的形成原因。认为催化剂是研究“白云岩问题”的一个很好的途径。     

自生“加大”含铁白云石胶结物特征及对致密砂岩储层的影响——以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组4+5段为例

随着油气勘探的不断深入,致密砂岩储层越来越受到人们的关注,特别是关于致密化的成因及油气充注的时间。利用岩石学、岩石地球化学以及储层物性资料,综合分析鄂尔多斯盆地陇东地区延长组4+5段中含铁白云石胶结物产出特征、成因及其对储层质量的影响。研究表明：自生含铁白云石主要以白云岩岩屑的“次生加大边”形式出现,其形成与早成岩晚期碎屑白云岩的压溶和Fe质交代有关;少量含铁白云石交代长石颗粒。岩石粒度、黑云母碎屑含量、沉积微相控制含铁白云石胶结物的含量与分布,进而控制储层质量。在镇原和环县地区含铁白云石胶结物的含量高于华池和白豹地区;在水下分流河道中上部和河口坝中部,含铁白云石胶结物含量有增加的趋势。黑云母等碎屑的蚀变可能是最主要的Fe质来源。在水下分流河道底部砂体中,含铁白云石胶结物的含量一般小于3%,孔渗性整体较好;在水下分流河道顶部砂体中,这种胶结物的含量通常大于3%,储层质量一般较差。该研究成果将对相似地质条件下致密储层形成机理的分析提供一定的依据。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云石有序度研究

在鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩的X射线衍射、包裹体测温、薄片分析等资料的基础上,讨论了影响马家沟组白云石有序度的因素,以及与各因素间的关系。研究表明:白云石化越彻底,白云石有序度越好;白云石结晶程度好,晶形较粗大的白云石有序度好于泥晶、泥微晶白云石;CaCO3摩尔分数越接近理想摩尔分数50%,白云石有序度就越高;Fe2+、Mn2+离子的增多使白云石有序度则明显降低;相对较高温度条件下形成的白云石有序度好于相对低温条件下形成的白云石;从云化机制而论,准同生白云石化形成的白云石有序度最低,次之为渗透回流白云石化形成的白云石有序度,混合白云石化形成的白云岩中白云石有序度较好,埋藏白云石化形成的白云岩中白云石有序度最好。     

从岩石学及微区同位素探讨四川盆地灯影组皮壳-葡萄状白云石成因

四川盆地灯影组中的“皮壳、栉壳及葡萄状”白云石是一种非常特殊结构白云石。对四川盆地灯影组葡萄-皮壳状及基岩岩石学、碳氧与锶同位素等研究表明：皮壳-葡萄状白云石早期由内纤状（AC）、外为束状-放射状海底纤柱状（RFC）的文石及犬牙状高镁方解石或粒状方解石构成。不同尺度"球状-哑铃"或菱形的泥微晶白云石沿C轴呈台阶式相向生长,反映了海水潜流带为主的生长模式。微区同位素揭示了环带中的粉细晶白云石要比黑、白相间纤状白云石中的δ¹³C,δ¹⁸O负偏明显;黑色纤状又较白色纤状白云石δ¹³C,δ¹⁸O正偏。环带至少有3种变化情形：①δ¹⁸O（PDB）,δ¹³C（PDB）负偏,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr较高,较宽的明、暗阴极条带,指示了周期性弱氧化与弱还原环境的变化海水并叠加了大气淡水作用;②有序度变化大,从环带核部至边缘,δ¹³C（PDB）缓慢下降,δ¹⁸O（PDB）缓慢升高,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr接近同时代的海水平均值,核部中等橙红向外为不发光-暗淡发光,反映了核部弱还原向外变为弱氧化、海水并有持续大气淡水的补给;③有序度较低、从环带核部至边缘,δ¹³C（PDB）缓慢上升,δ¹⁸O（PDB）先升后降,边缘稍为偏负,中等橙红色、间隔有相对暗淡阴极发光,推测为停滞浓缩海水为主、后有弱氧化大气淡水补给。据此推断,皮壳-葡萄状白云石是在新元古南华纪冰期的特殊海水背景下,经历了过饱和海水中微生物中细菌参于下成核、准稳态含镁矿物沉淀（AC-RFC）、大气淡水下水岩作用粒状方解石（RFC-PC）和浓缩海水中的准同生云化作用过程。