从准同生到埋藏环境的白云石化路径及其成储效应

以塔里木、四川和鄂尔多斯盆地多层系白云岩为研究对象,应用矿物岩石学分析、团簇同位素测温及U-Pb同位素测年等技术手段,开展白云石化路径及其成储效应研究。识别出保留原岩结构白云岩（微生物结构和泥晶结构）、埋藏交代白云岩Ⅰ（半自形—自形细、中、粗晶结构）、埋藏交代白云岩Ⅱ（他形—半自形细、中、粗晶结构）、埋藏沉淀白云石、粗晶鞍状白云石5种结构组分。前3者以岩石的形式存在,后两者以充填孔洞和裂缝的白云石矿物形式存在,并建立了5种白云岩结构矿物岩石学和地球化学特征识别图版。基于5种白云石结构组分的识别,建立了白云岩保持型、白云岩改造型和灰岩埋藏白云石化型等3类储集层的6种白云石化路径。白云石化前的原岩初始孔隙和白云石化路径是控制白云岩储集层发育的关键因素,白云岩保持型和白云岩改造型白云石化路径的成储效应最佳,且发育分布具有相控性和规模性特征,是深层碳酸盐岩油气勘探的首选对象。     

塔里木盆地永安坝剖面蓬莱坝组白云岩成因与形成过程——来自有序度和晶胞参数的证据

塔里木盆地巴楚地区永安坝剖面蓬莱坝组发育粉晶白云岩、细中晶白云岩和粗晶白云岩3类白云岩。结合研究区沉积背景、白云岩特征和XRD测试结果认为3种白云岩代表不同的形成环境和过程:粉晶白云岩具中等有序度,平均有序度为0.75,晶胞参数偏离理想白云石,为灰泥经准同生快速云化,在浅埋藏期发生重结晶而成;细中晶白云岩具中等有序度,平均有序度为0.79,晶胞参数接近理想白云石,原岩为孔隙型颗粒灰岩,在准同生期发生白云石化作用,后经埋藏期白云石化作用调整具有埋藏白云岩的特征;粗晶白云岩具高有序度,晶胞参数接近理想白云石,原岩为颗粒灰岩,在中埋藏期受持续、充足的云化流体供给,结晶速度较慢,云化时间较长。受云化发生时期差异的控制,细中晶白云岩最有利于孔隙保存,构成有效储层。     

华北地台中北部寒武系-奥陶系白云岩储层特征及主控因素

华北地台中北部寒武系-奥陶系发育白云岩,主要分布在府君山组、馒头组上部、毛庄组上部、张夏组中部、冶里组上部、亮甲山组上部、下马家沟组、上马家沟组以及峰峰组下部。通过野外露头、岩心等资料分析了白云岩储层的成因及控制因素。其岩石类型为具有原岩结构泥微晶白云岩和颗粒白云岩,以及无原岩结构的粉晶白云岩、细晶白云岩、中-粗晶白云岩等。白云岩储集空间类型有晶间孔、晶间溶孔、晶内溶孔、粒间孔、粒内溶孔、溶蚀孔洞以及少量溶蚀缝,并以晶间孔、晶间溶孔为主。寒武系-奥陶系白云岩主要形成于蒸发白云石化作用、渗透回流白云石化作用、埋藏白云石化作用、构造热液白云石化作用等过程中,有利的沉积环境、持续的白云石化作用和不同时期的溶蚀作用共同控制了研究区白云岩储层的形成。     

湖南石门中上寒武统白云岩成因

湖南石门中上寒武统白云岩极其发育,类型多样,不同类型的白云岩其成因机理和白云石化模式各不相同。泥晶白云岩和藻屑白云岩主要由泥晶白云石组成,白云石晶形差,有序度低,平均为0.71,富含碳、氧同位素值,微量元素 Sr²⁺含量高,为准同生期超咸水白云石化的产物。浅滩相的颗粒白云岩,其白云石晶体有序度高,平均为0.87,碳、氧同位素值低,盐度低,为浅滩混合水白云石化的产物。细晶白云岩由细晶白云石组成,白云石晶体具雾心结构和环带构造,部分见交代残余结构,其有序度低,碳、氧同位素值低,阴极发光显微镜下白云石晶体中心呈暗红色,边缘呈亮红色,为深埋藏白云石化的产物。     

多参数综合识别塔里木盆地下古生界白云岩成因

塔里木盆地下古生界广泛发育白云岩,其成因主要可以用萨布哈白云石化、渗透回流白云石化、埋藏白云石化和热液白云石化4种模式来解释。萨布哈白云岩发育于潮间-潮上坪蒸发环境,以含膏泥晶白云岩为特征;渗透回流白云岩发育于蒸发台地(或潟湖)环境,以保留原岩结构的粉晶白云岩为特征;埋藏白云岩发育于埋藏环境的各个阶段,以细-中晶白云岩为特征;热液白云岩以伴生热液矿物的中-粗晶白云岩为特征。不同成因类型的白云岩形成于不同的成岩环境和阶段,具有不同的岩石学、地球化学和地球物理响应特征。通过大量岩心、薄片和主量元素、碳氧同位素、锶同位素、稀土元素等地球化学数据的细致研究,再结合测井、地震响应特征、古地理、古气候、构造背景等资料,系统总结了塔里木盆地下古生界4种成因白云岩的多参数识别特征,通过综合分析能较好地克服成因多解性问题。     

加拿大新斯科舍上侏罗统Abenaki地台碳酸盐岩Deep Panuke储集层的埋藏白云石化和溶解

1998年，在先前未产气的侏罗纪Abenaki碳酸盐岩边缘相发现了大型的储集层。大多数白云岩储集层孔隙发育。这些白云岩取代了与礁和邻近的沉积环境有关的原先的粒泥状灰岩、粒灰岩以及粒状灰岩。许多白云岩随后发生了重结晶或溶解，形成了保存下来的次生孔隙的大部分。后来产生的裂缝有助于提高储集层的渗透率。 先进的岩相研究技术确定这些先前的白云岩化结构的溶解，在这些白云岩中产生了大量的次生孔隙。衍射平面偏光展示了标准显微观察到的残余颗粒和结构。岩相学和地球化学观察同样确定在初期压力溶解之后在深埋条件下发生了溶解作用。 溶解作用不限于白云石化颗粒的中心，就如在交代白云石化作用初期阶段，当残余方解石颗粒溶解时，通常看到的那样。 换句话说，在残颗粒内白云石化是无序的，孤立的白云岩晶体同样受到不同程度的溶解。这些白云岩的地球化学特征和伴生的晚期方解石意味着盆地热流体和热水流体的沉淀作用。晚期的成岩流体（酸性或富钙），或许两者在不同的时期（基于伴随的矿化作用）看来都促进了白云岩的溶解作用。 构造裂缝和缝合线构造、氨气以及在地震资料上观察到的断层的出现都意味着沿Abenaki地台边缘发生的白云岩化和其后的溶解作用受与基底相连的活化转换断层所控制。在较小的规模上，成岩流体运移通过裂缝并压力溶解裂缝。 至今收集到资料支持了我们的白云石化作用和溶解作用论点，这两种作用在Abenaki储集层中产生了绝大部分的孔隙，是后缝合化作用和深埋藏成因。根据对这个区域的构造活动时间的确定以及推断与成岩作用相连系，至少部分的成岩流体是水热液性质的。     

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。     

塔东寒武系白云岩成因及储集层演化特征

通过岩心观察、薄片鉴定、地球化学分析.研究塔里木盆地东部地区寒武系白云岩岩石学特征和地球化学特征,综合分析白云岩成因及白云石化模式,揭示白云岩储集层演化特征及有利储集层发育机制.寒武系白云岩主要发育于上寒武统突尔沙克塔格组,主要分布在塔东西部的台地边缘带和东部的中缓坡.碳、氧、锶同位素分析和微量元素测试、流体包裹体测温等研究结果显示,研究区泥晶-粉晶白云岩与细晶-粗晶白云岩具有不同的地球化学特征,形成干超盐度、埋藏和高温热液3种白云石化环境,经历了渗透回流白云石化、埋藏白云石化和高温热液白云石化3种白云石化模式的叠加作用.研究区有利于优质储集层形成的白云石化作用叠加方式主要有准同生期渗透回流白云石化+埋藏自云石化、渗透回流白云石化+高温热液白云石化、埋藏白云石化+高温热液白云石化;不利的自云石化作用有单-白云石化和渗透回流白云石化+埋藏白云石化+高温热液白云石化.图14表3参39     

基于激光原位U—Pb定年和元素面扫描的白云岩储层关键成岩期次定量研究——以塔东古城地区鹰山组为例

塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组三段（鹰三段）白云岩储层在形成过程中经历了多期成岩流体的叠加改造,使得储层表现出较强的非均质性,不同产状白云岩的白云石化路径及储层孔隙演化过程存在较大争议。为了明确鹰三段白云岩储层孔隙演化过程中各个期次成岩作用发生的相对次序及其与储层孔隙的耦合关系,精准锁定关键成岩作用的期次是揭示储层孔隙演化过程的关键。基于激光原位U—Pb同位素定年技术、激光原位元素面扫描及成像技术等,对4个样品的围岩基质（粉晶白云石、细—中晶白云石）、孔洞壁中—粗晶白云石和孔洞内充填物（方解石、云化渗流粉砂）等结构组分开展系统的激光原位U—Pb定年分析。结果表明,塔里木盆地古城地区鹰三段高能滩相原始沉积年龄约为475.35Ma,奠定了储层发育的物质基础。在储层孔隙演化过程中,先后经历了两期白云石化作用和一期钙质流体充填作用。其中第一期白云石化流体作用时间约为470.1Ma,造成了围岩细—中晶白云岩及局部渗流粉砂的白云石化。第二期白云石化流体作用时间约为452.1Ma,造成了围岩白云石晶体的进一步加大变粗,并形成了第二期孔洞壁中—粗晶白云石。钙质流体的充填不晚于448Ma,造成了局部储集...     

塔里木盆地奥陶系孔隙型白云岩储层成因

塔里木盆地下奥陶统存在大量基质孔隙发育的深埋白云岩,是一类优质储层。岩心、薄片观察和阴极发光分析表明该类白云岩的发育具有明显的相控特征,以滩相颗粒灰岩为原岩。岩石学特征和微量元素、有序度及包裹体均一温度特征研究表明,该类白云岩形成于埋藏环境中,属埋藏白云石化作用的产物。由微量元素、稀土元素及锶同位素特征判断白云石化流体为受改造的海水,很可能与深部封存的蒸发台地相海水有关。推断塔里木盆地二叠纪大规模火山活动是台地相区白云石化作用的主要驱动机制,寒武系蒸发台地中富含镁离子的海水在广泛的热作用驱动下交代其上覆灰岩而形成白云岩。      

四川盆地下寒武统豹斑灰岩成因机理及其对储层的影响

豹斑灰岩（云岩）的广泛发育引起了地质学者的关注,目前其成因机理存在很大争议,因此研究豹斑灰岩（云岩）的特征、成因,以及与储层的关系,对于油气勘探具有重要意义。通过对4条基干剖面豹斑发育层段的宏观沉积相分析和镜下描述,结合X-射线衍射分析、扫描电镜、电子探针和同位素等分析手段,详细解剖了四川盆地下寒武统龙王庙组和天河板组豹斑灰岩的岩相及地球化学特征,并探讨了其成因机理。四川盆地下寒武统豹斑发育的基质灰岩主要有（含颗粒）泥微晶灰岩和砂屑亮晶灰岩,不同基质灰岩内的豹斑在斑块形态、泥质含量、白云石大小晶形方面具有较大差异,故可将豹斑分为3类：泥质云斑、含泥云斑和云斑。泥质云斑和含泥云斑主要发育于（含颗粒）泥微晶灰岩中,云斑内部由他形至半自形的泥粉晶白云石晶体组成;云斑主要发育于砂屑亮晶灰岩中,内部由自形-半自形粉细晶（部分中粗晶）白云石组成。（含颗粒）泥微晶灰岩的豹斑灰岩形成于海侵期潮下浅水低能环境,是交替沉积的灰泥质和云泥质软泥受后期风浪扰动或负载压实,再经历埋藏改造,形成纵向上具有韵律特征的云斑。亮晶砂屑灰岩的豹斑主要形成于浅埋藏期,与富镁高盐地层水沿孔渗较好的部位渗透至固结成岩地层中发生渗透回流白云化有关。豹斑内部粉细晶白云石的晶间孔十分发育,该类灰岩能否形成优质储层受控于豹斑在全岩中的含量。     

鄂尔多斯盆地南缘下奥陶统马家沟组马六段成藏条件分析

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马六段在盆地南缘广泛分布,从北向南厚度增大。岩性为含藻石灰岩、云斑灰岩、粉晶白云岩和颗粒白云岩。从早奥陶世华北地台南缘大地构造背景出发,分析了鄂尔多斯盆地南缘下奥陶统马家沟组马六段的沉积环境和沉积模式。综合露头剖面与井下岩心分析资料及岩性组合特征,探讨了马六段成藏要素及其空间配置关系,指出马六段以局限洼地和白云质石灰岩台坪沉积为主,局部层段发育礁滩相沉积,经后期成岩白云岩化可形成有效的白云岩储层,与上覆富含泥质的平凉组共同形成上生下储型成藏组合,具有一定的资源潜力。     

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。     

地幔流体化学组成与成烃

采用分步加热质谱法测定了中国东部和美国西部的二辉橄榄岩捕虏体的流体组成,探讨了上地幔流体化学组成特征及对成烃的作用。指出:超临界态的地幔流体具有很强的溶解和扩散能力,是地球内部能量与物质向外传输的重要载体,其化学组成随地幔演化过程的不同而具有明显的差异;可划分出上地幔原始流体和交代作用流体等,上地幔原始流体组成与地幔源区密切相关,似原始地幔源区以CO为主,其次为CO2、H2,亏损地幔源区以CO2为主,其次为CO、H2,富集地幔源区含有较高的H2;中国东部上地幔交代作用过程中存在以CO2为主的再循环地壳交代流体;地幔流体自身含有一定数量的CH4和C2H6等烷烃组分及重烃组分,包括一定数量的原始烷烃组分;地幔流体含有较高的H2和热量,可为有机质生烃作用提供充足的氢源、热源及运移源动力。     

羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪

在岩石学分类基础上,通过获取不同世代碳酸盐矿物的C,O和Sr同位素,对白云岩成因流体进行示踪,结果表明:①研究区布曲组白云岩经历了多期白云石化流体的叠加改造,保留先驱灰岩原始组构的白云岩和晶粒白云岩的成因流体为同期海水,C,O和Sr同位素组成具有对先驱灰岩具有一定的继承性;②随着埋藏深度的增加,白云石晶体结构逐渐变化,δ¹⁸O(PDB)值相应逐步负偏:微粉晶白云岩(-3.81‰)—细晶、自形白云岩(-4.34‰)—细晶、半自形白云岩(-6.10‰)—中-粗晶、它形白云岩(-7.36‰);③鞍形白云石的成因流体为大气淡水深循环至深部地层,再流经下伏地层碎屑岩地层进入布曲组中,78～64 Ma的构造热时间提供热源;④细-中晶、自形白云石胶结物、白云岩晶间孔胶结的方解石,形成于浅埋藏末期,成因流体为埋藏的同期海水,裂缝中充填方解石脉发育在鞍形白云石之后,其成因流体主要为大气淡水,且与青藏高原隆升有关。多期次白云石化流体的叠加改造及大气淡水淋滤、溶蚀,影响布曲组白云岩储层的形成与分布,并制约着白云岩储层的质量。     

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鄂尔多斯盆地西部的天环地区，奥陶系处在华北海与祁连海东西两大海域的交汇处，其沉积特征与其西部（祁连海域）的开阔海碳酸盐岩和盆地中东部（华北海域）的局限海蒸发台地碳酸盐岩均有较大差异，以滨浅海的高能颗粒滩相和生物礁相碳酸盐沉积为其主要特征，经成岩期的云化改造，形成了厚层的以粉—细晶白云岩为主的地层。近年来对该区下古生界的天然气勘探表明，该区白云岩孔隙发育，具有较好的储渗性能，因而引起了勘探工作者们的广泛关注。文章从白云岩储集体的沉积及成岩演化机理和成藏地质特征分析入手，初步探讨了该区白云岩储集体的天然气成藏地质条件和勘探潜力。     

伊拉克哈勒法耶油田中、上白垩统碳酸盐岩储层岩石类型及特征

伊拉克哈勒法耶油田中、上白垩统碳酸盐岩储层是重要的产油层系。综合利用岩心、薄片、物性测试、压汞数据及扫描电镜分析资料,以典型取心井为研究对象,开展研究区岩石类型及特征研究。结果表明,岩石矿物成分主要为方解石和泥质,局部含少量白云石。岩石组分多样,各组分相对含量差异明显。在岩石组分类型及特征研究基础上,以泥晶基质、有孔虫骨架和生屑/砂屑为三端元,提出研究区岩石类型划分方案。将研究区岩石划分为泥晶灰岩、有孔虫灰岩和生屑/砂屑灰岩3大类,并进一步根据颗粒含量的多少将岩石类型划分为9小类。不同岩石的孔隙类型、孔隙结构和物性特征均不相同,是不同沉积环境的产物,储集性能差异较大。总体来看,平面上不同岩石类型分布明显受沉积环境控制。纵向上,有孔虫灰岩集中分布在上白垩统碳酸盐岩储层,厚度较大,生屑/砂屑灰岩分布较为局限,中白垩统碳酸盐岩储层多为生屑/砂屑灰岩。泥晶灰岩以薄层状分布在生屑/砂屑灰岩之间,有孔虫灰岩类罕见。     

热液白云岩发育模式——以扎格罗斯盆地白垩系A油田为例

针对扎格罗斯盆地白垩系A油田Kometan组异常白云岩分布特征,利用岩心岩石学特征描述、裂缝统计、地震、测井资料综合解释及与其他实例对比等方法,分析了研究区热液白云岩化作用的识别标志、发育时间与范围,探讨了其成因模式及对储层的改造。热液白云化作用主要改造Kometan组和Shiranish组底部,基质灰岩被热液改造为连晶、半自形、粗晶白云石,早期张性裂缝中充填鞍形白云石和硬石膏,天青石-鞍形白云石-硬石膏为主要热液矿物组合。热液白云岩化作用主要发生在张性或扭张性断裂系统的上盘（地堑内）,具有成层性,在断裂破碎带附近的灰岩地层也被热液改造,热液活动的主要时期是生长断层活动期。热液白云岩化作用对储层的改造具有复杂性,在主断层附近由于发生过度白云岩化作用,储层质量无明显改善,而热液改造适中的层段基质孔隙度可提高。同时由于白云岩化作用提高了裂缝发育密度,进而改善了储层的渗流能力。基于对热液白云岩的这些认识,有利于研究区油藏储层建模与生产部署。     

湖相碳酸盐岩—混积岩储层有利相带分析——以柴达木盆地古近系为例

湖相碳酸盐岩广泛发育于中国各陆相含油气盆地,与海相碳酸盐岩相比,湖相碳酸盐岩沉积规模较小,受多物源陆相碎屑体系干扰,易于发育湖相碳酸盐岩—混积岩。近年来,随着油气勘探的深入,湖相碳酸盐岩—混积岩作为一种致密油储层得到重视。干旱气候封闭-咸化湖盆碳酸盐岩致密油储层分布区,以青海古近系、四川侏罗系为典型,称之为内源沉积湖相碳酸盐岩储层沉积有利相带。通过野外露头剖面和钻井岩心、测井资料,对柴达木盆地柴西南地区上干柴沟组进行了横向、纵向的层序地层学和沉积相研究,探索了湖相碳酸盐岩—混积岩的沉积模式及其石油地质意义。研究认为湖侵体系域—高位体系域的演化为湖相碳酸盐岩—混积岩致密油储层提供了有利相带,从滨浅湖到半深湖—深湖区,存在湖相混积滩坝、滨湖白云岩化泥灰坪/泥云坪、浅湖叠层石礁滩和半深湖相裂缝性泥灰岩有利微相带,对柴达木盆地及其相类似盆地湖相碳酸盐岩—混积岩致密油储层油气勘探具有一定的参考价值。     

塔里木盆地古生代海相碳酸盐岩储集岩特征

通过对塔里木盆地古生代碳酸盐岩储集岩的勘探和研究,较系统地阐述了储集岩类型、储集空间类型、储集性能以及碳酸盐岩成岩作用等,并进行了评价。塔里木盆地古生代碳酸盐岩储集岩类型主要有古岩溶风化壳型、礁滩型、鲕粒滩型及白云岩型4类。5期构造运动形成了5期古岩溶储集体,即下寒武统—上震旦统、中奥陶统—上奥陶统、志留系—奥陶系、石炭系与下伏地层、三叠系—前三叠系之间的古岩溶。碳酸盐岩储集空间类型主要分为孔隙—孔洞和裂缝2大类型。孔隙-孔洞包括微孔隙、晶间孔隙、溶蚀孔隙和溶蚀孔洞;裂缝主要有成岩裂缝、与区域构造有关的裂缝、与褶皱有关的裂缝、与断裂有关的裂缝、与深部地层负荷和孔隙压力有关的裂缝等。碳酸盐岩储层主要成岩作用有压实、压溶、胶结、白云化、重结晶、硅化和溶蚀等。储集岩主要有白云岩和灰岩2大类,白云岩以裂缝-孔洞型为主,而灰岩主要为裂缝型,仅有少量孔洞-裂缝型及裂缝-溶洞型,因此白云岩储层的储集性能明显好于灰岩。