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川中地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組白云巖儲(chǔ)層特征和成因

2022-01-07 07:45段軍茂鄭劍鋒沈安江姚倩穎
海相油氣地質(zhì) 2021年4期
關(guān)鍵詞:白云石棲霞石灰?guī)r

段軍茂,鄭劍鋒,沈安江,朱 茂,姚倩穎,郝 毅

1中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院;2中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院;3中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0前言

近年來,四川盆地下二疊統(tǒng)棲霞組不斷獲得勘探發(fā)現(xiàn),被認(rèn)為是四川盆地下一步勘探的重要接替領(lǐng)域[1]。四川盆地中部(簡(jiǎn)稱川中)地區(qū)也相繼在MX42井、MX31X1井、HS2井、HS4井等井鉆遇白云巖儲(chǔ)層并連獲高產(chǎn)工業(yè)氣流,揭示了棲霞組巨大的勘探潛力。前人主要對(duì)四川盆地棲霞組白云巖儲(chǔ)層的成因開展了大量研究,主要觀點(diǎn)包括準(zhǔn)同生白云石化[2]、埋藏成因[3]、淺埋藏期的構(gòu)造熱液白云石化[4-5]等,以及多期白云石化疊合作用,如回流滲透白云石化與斷控?zé)嵋喊自剖寞B合[6-7],準(zhǔn)同生白云石化、淺埋藏白云石化和熱液白云石化的疊合[8-9]。也有不少學(xué)者開展了白云巖儲(chǔ)層主控因素的相關(guān)研究,認(rèn)為白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育受控于沉積相帶[10-11]、構(gòu)造-熱液斷裂[12]、層序界面控制的早期巖溶[13]、快速埋藏[3]等等,其中以受控于沉積相帶為主流觀點(diǎn)。然而這些觀點(diǎn)卻難以進(jìn)一步解釋白云巖儲(chǔ)層單層厚度薄、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)等現(xiàn)象,而這種現(xiàn)象在川中地區(qū)尤為明顯。另一方面,前人針對(duì)棲霞組白云巖儲(chǔ)層的研究多為盆地尺度或集中于川西地區(qū),川中地區(qū)的相關(guān)研究相對(duì)較少?;诖?,本文將川中地區(qū)作為研究對(duì)象,選取MX42井、MX108井等9口井,共取巖心樣品402塊,結(jié)合鉆遇棲霞組的鉆井測(cè)井資料,進(jìn)行了巖心、薄片觀察及物性分析,指出了川中棲霞組白云巖儲(chǔ)層特征和分布規(guī)律;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合樣品白云石有序度、穩(wěn)定碳氧鍶同位素、主量元素、微量元素、稀土元素和陰極發(fā)光等地球化學(xué)分析和碳酸鹽巖激光U-Pb定年測(cè)試,對(duì)川中棲霞組白云巖成巖作用和儲(chǔ)層成因展開了系統(tǒng)分析,并指出了川中地區(qū)棲霞組白云巖儲(chǔ)層主控因素。所獲得的認(rèn)識(shí)不僅對(duì)川中地區(qū),也對(duì)盆地內(nèi)其他區(qū)域的棲霞組白云巖儲(chǔ)層的勘探有所裨益。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地在大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子板塊西北部,二疊紀(jì)處于赤道附近,構(gòu)造穩(wěn)定,為被動(dòng)大陸邊緣背景[14],滿足生物大量繁殖的濕熱環(huán)境。志留紀(jì)末的加里東運(yùn)動(dòng)促使了在晚震旦世就已初具雛形的樂山—龍女寺古隆起的最終形成,并持續(xù)影響到二疊紀(jì)沉積[15],從而控制了棲霞組西南高、東北低的沉積格局,也為盆地中部地區(qū)的臺(tái)內(nèi)灘和巖溶作用發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。

研究區(qū)位于四川盆地川中低緩褶皺帶中東部(圖1a)。研究區(qū)內(nèi)下二疊統(tǒng)由下往上依次包括梁山組、棲霞組,往上為中二疊統(tǒng)茅口組[16](圖1b)。梁山組與下伏地層呈不整合接觸,為一套濱岸—沼澤相砂泥巖夾煤線沉積;茅口組底部為一套富含泥質(zhì)的生物碎屑灰?guī)r和泥晶生物碎屑灰?guī)r,與棲霞組呈Ⅱ型不整合接觸。研究區(qū)內(nèi)棲霞組厚度介于100~150 m,分為棲霞組一段(簡(jiǎn)稱棲一段)和棲霞組二段(簡(jiǎn)稱棲二段)。四川盆地從晚泥盆世到二疊紀(jì)空谷階(即棲霞階)為持續(xù)性的晚古生代大冰期[17],棲霞階處于冰室期向溫室期過渡階段,受冰川消融、構(gòu)造活動(dòng)和海底擴(kuò)張等因素的影響,發(fā)生了2期三級(jí)海平面升降[18-19],因此棲霞組可劃分為兩個(gè)三級(jí)層序SQ1和SQ2,并分別對(duì)應(yīng)棲一段和棲二段,每一段又包括海侵體系域(TST)和高位體系域(HST)(圖1b)。進(jìn)入棲霞期后,盆地范圍內(nèi)海平面上升引發(fā)大規(guī)模海侵,使區(qū)內(nèi)由濱岸砂泥巖沉積演變?yōu)樘妓猁}臺(tái)地沉積[20],TST時(shí)期為開闊臺(tái)地沉積,發(fā)育深灰色—黑灰色含泥泥晶灰?guī)r與生物碎屑泥晶灰?guī)r,其中SQ1的TST沉積整合于梁山組之上;HST時(shí)期海平面下降,川中地區(qū)以臺(tái)內(nèi)顆粒灘和灘間海沉積為主[21-22],在海平面下降到一定程度后,易形成局限環(huán)境,為早期暴露溶蝕及白云石化作用奠定了基礎(chǔ)。另一方面,二疊紀(jì)也是泛大陸形成的時(shí)期[17],與之相伴生的中二疊世末期的峨眉山玄武巖噴發(fā)[23-24],其形成的斷裂系統(tǒng)和熱液流體為二疊紀(jì)地層提供了熱成巖背景。

2 儲(chǔ)層地質(zhì)特征

2.1 白云巖巖石學(xué)特征

川中地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組巖性以生物碎屑灰?guī)r和泥質(zhì)生物碎屑灰?guī)r為主,部分井段于HST時(shí)期發(fā)育儲(chǔ)集能力較好的白云巖,按晶體大小可分為泥粉晶白云巖、粉細(xì)晶白云巖和中粗晶白云巖,另外在部分溶蝕孔洞和裂縫中可見鞍狀白云石。研究區(qū)棲霞組儲(chǔ)層主要發(fā)育于粉細(xì)晶白云巖和中粗晶白云巖(粉—粗晶白云巖)中。

晶粒白云巖宏觀上呈現(xiàn)淺灰色—灰色,以中—薄層狀為主。顯微鏡下白云石晶體按晶形可分為他形晶和半自形—自形晶。他形晶以非平直晶面為主,晶面較臟,晶體形態(tài)和輪廓多不清晰(圖2a),部分需在正交光下方可識(shí)別顆粒形態(tài),多具有波狀消光的特點(diǎn);偶見殘余生物碎屑(圖2b),部分他形晶白云巖經(jīng)原巖恢復(fù)可以發(fā)現(xiàn)較為明顯的生物碎屑結(jié)構(gòu)(圖2c,2d),包括有孔蟲、類、棘屑、珊瑚等;陰極發(fā)光呈昏暗發(fā)光或不發(fā)光(圖2e,2f)。半自形—自形晶以平直晶面為主,多見于中粗晶白云巖;晶粒核心較臟而環(huán)邊顏色常較亮,晶形較好者可見較為明顯的亮邊霧心結(jié)構(gòu)(圖2g,2h);陰極發(fā)光具有核心昏暗發(fā)光和環(huán)邊明亮發(fā)光的特征(圖2i)。

本刊訊 12月5日下午,省人大常委會(huì)黨組理論學(xué)習(xí)中心組集體學(xué)習(xí)研討會(huì)在濟(jì)南舉行,集體學(xué)習(xí)《習(xí)近平談治國(guó)理政》第二卷和《習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想三十講》部分章節(jié),并結(jié)合學(xué)習(xí)體會(huì)和工作實(shí)際進(jìn)行研討交流。省人大常委會(huì)黨組書記、副主任于曉明主持會(huì)議并講話;黨組副書記、副主任王良,黨組成員、副主任齊濤,黨組成員、副主任王云鵬出席;副主任王隨蓮列席。

圖2 川中地區(qū)棲霞組二段白云巖微觀特征Fig.2 Microscopic characteristics of dolomite of of the Qixia Member 2 in central Sichuan Basin

研究區(qū)棲霞組除粉—粗晶白云巖外,還可見泥粉晶白云巖和鞍狀白云石。泥粉晶白云巖在研究區(qū)較少見,目前僅見于HS2井中上部,泥粉晶顆粒呈砂屑狀,并多為亮晶白云石環(huán)邊包圍(圖2j),緊鄰殘余生物碎屑的粉細(xì)晶白云巖,孔隙被瀝青充填或半充填。另外川中地區(qū)棲霞組于巖心和顯微鏡下均可見非平直晶面的鞍狀白云石充填于溶洞或溶縫中,白云石晶體粗大,晶面彎曲程度較大,正交偏光下具波狀消光等特點(diǎn)(圖2k)。

此外,筆者建議將高校法學(xué)院法律診所的學(xué)生吸納到社區(qū)矯正工作中。相較于其他的志愿者,法律診所的學(xué)生具備專業(yè)的法律知識(shí)背景,對(duì)社區(qū)矯正工作也有一定的了解,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。如果吸納他們參與社區(qū)矯正工作,他們定會(huì)快速地掌握工作流程和方法,負(fù)責(zé)相應(yīng)的工作。

2.2 儲(chǔ)集空間特征

研究區(qū)棲霞組晶粒白云巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間以晶間(溶)孔、溶蝕孔洞為主,同時(shí)發(fā)育少量殘余粒間/內(nèi)孔、微裂縫、溶蝕擴(kuò)大縫等。

晶間(溶)孔存在于各類晶粒白云巖中,是晶粒白云巖最重要的儲(chǔ)集空間類型??紫吨睆綖?.02~0.5 mm,一般孔隙周緣晶粒越大,晶間孔趨向于越大;晶粒自形程度越高,孔隙分布均質(zhì)性越強(qiáng)。因此晶間孔在半自形—自形中粗晶白云巖中最為發(fā)育(圖2g),而一些鑲嵌狀白云巖則基本不發(fā)育孔隙(圖2b,2e),或僅發(fā)育少量殘余粒間/內(nèi)孔(圖2a)。宏觀上晶間孔呈針孔狀,鏡下面孔率為2%~8%,局部可大于10%。粉細(xì)晶白云巖中的晶間孔較小,并多被瀝青充填或半充填(圖2b)。中粗晶白云巖中的晶間孔或者被顏色明亮的白云石顆粒部分占據(jù)而呈平直狀(圖2g),推測(cè)這些白云石為孔隙形成后在孔隙空間內(nèi)自由生長(zhǎng)而成,或者內(nèi)邊緣具明顯溶蝕加大痕跡(這種又可稱為晶間溶孔,圖2l)。

此篇文章主要是講述了馬鈴薯脫毒種薯的情況,分析存在的不足,從而提出增強(qiáng)種薯生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理,規(guī)范脫毒種薯生產(chǎn)情況,健全種薯繁育、推廣和質(zhì)量保證,從而增強(qiáng)建設(shè)種薯檢測(cè)體系,改良檢測(cè)方法,確保種薯質(zhì)量的建議等。

3.2.1 白云石有序度

圖3 川中地區(qū)棲霞組白云巖巖石學(xué)宏觀特征Fig.3 Macroscopic petrological characteristics of dolomite of Qixia Formation in central Sichuan Basin

2.3 物性特征

對(duì)川中地區(qū)MX42井、MX117井等9口取心井的387個(gè)棲霞組樣品進(jìn)行物性分析(其中部分白云巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[13]),結(jié)果顯示:棲霞組石灰?guī)r孔隙度最大值為13.29%,最小值為0.04%,小于2%的樣品占據(jù)石灰?guī)r的85.7%;滲透率最大值為3.85×10-3μm2,最小值趨近于0,小于0.1×10-3μm2的樣品占石灰?guī)r的92.8%。少量鄰近白云巖的石灰?guī)r顯示出較好的孔滲特征,但石灰?guī)r整體致密,幾乎沒有儲(chǔ)滲能力。白云巖孔隙度最大值為10.05%,最小值為0.42%,平均值為4.07%;滲透率最大值為24.37×10-3μm2,最小值趨近于0,平均值為3.12×10-3μm2。白云巖整體呈現(xiàn)為中等孔隙度、中高滲透率的特點(diǎn)??紫抖群蜐B透率變化范圍較大,非均質(zhì)性較強(qiáng),孔滲相關(guān)性較弱(圖4),反映除了晶間(溶)孔外,溶蝕孔洞和裂縫也是非常重要的儲(chǔ)集和滲濾空間。

圖4 川中棲霞組巖石孔隙度與滲透率交會(huì)圖(部分白云巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[13])Fig.4 Crossplot of rock porosity and permeability of Qixia Formation in central Sichuan Basin(part of dolomite data from reference[13])

2.4 白云巖分布特征

測(cè)井曲線特征及巖心特征顯示棲霞組白云巖主要發(fā)育于2個(gè)三級(jí)層序的HST內(nèi)(如MX42井,圖5a),每個(gè)HST又劃分為若干個(gè)高頻層序,單一高頻層序在巖心上表現(xiàn)為由上往下能量逐漸減弱。以MX42井4 651.85~4 653.90 m段為例(圖5b),該段包括了頂部1.55 m的晶粒白云巖(圖5b的照片①和②)和底部0.5 m的生物碎屑泥晶灰?guī)r(圖5b的照片③),越靠近頂部,溶蝕孔洞越發(fā)育,往下則逐漸減弱,至底部生物碎屑泥晶灰?guī)r基本不發(fā)育溶蝕孔洞,整體構(gòu)成了一個(gè)典型的高頻旋回。需要注意的是,并不是每一次的高頻旋回頂部都會(huì)發(fā)育白云巖,但白云巖均發(fā)育于高頻旋回的頂部。這使得川中地區(qū)棲霞組白云巖在縱向宏觀上呈現(xiàn)為單層厚度?。▎螌雍穸葹?~9 m),與石灰?guī)r疊置發(fā)育(總厚度3~20 m)的特點(diǎn)。如MX42井棲霞組自下往上發(fā)育了6層白云巖,但累計(jì)厚度卻僅約17 m(圖5)。

然而挑戰(zhàn)同時(shí)存在,這一年Wine-Searcher經(jīng)歷了變革:網(wǎng)站創(chuàng)始人馬丁·布朗(Martin Brown)不再參與公司運(yùn)營(yíng)?!拔覀儞碛胁簧賰?yōu)秀的員工,經(jīng)歷了這件事情后,還要確保大家能像往常一樣高標(biāo)準(zhǔn)地工作,對(duì)我而言是很大挑戰(zhàn)?!盌avid說道。現(xiàn)在,他們也在期盼著新的團(tuán)隊(duì)可以對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行一系列的完善與推進(jìn)。

圖5 川中MX42井棲霞組綜合柱狀圖及取心段特征Fig.5 Comprehensive stratigraphic column of Qixia Formation of Well MX42 in central Sichuan Basin

前人研究普遍認(rèn)為四川盆地棲霞組白云巖橫向分布連續(xù)性較差[25]。但是,在川中地區(qū),如GS112井、GS113井、HS2井、HS4井等井所在區(qū)域,以及GS001-X3井、GS1井、GS2井、GS18等井所在區(qū)域,棲霞組均發(fā)育數(shù)米到十幾米的白云巖(圖1a)。連井對(duì)比剖面(圖6)顯示,GS18井、GS16井、HS2井等井于SQ1的HST發(fā)育白云巖,其一般位于棲霞組中部;HS4井、MX31X1井等井則于SQ2的HST發(fā)育白云巖,一般位于距離棲霞組頂部10~20 m的位置。相鄰井位白云巖發(fā)育的位置相對(duì)穩(wěn)定,可對(duì)比性較強(qiáng),表明川中地區(qū)棲霞組白云巖橫向上在一定區(qū)域內(nèi)仍具較好的連續(xù)性。

習(xí)近平指出:我們要建設(shè)的現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化,既要?jiǎng)?chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富以滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要,也要提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長(zhǎng)的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。

圖6 川中地區(qū)棲霞組白云巖分布連井對(duì)比剖面圖(連井剖面位置見圖1a)Fig.6 Correlation section of the dolomite distribution of Qixia Formation in central Sichuan Basin(section position is shown in Fig.1a)

3 儲(chǔ)層地球化學(xué)特征

3.1 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

U-Pb同位素測(cè)年被認(rèn)為是目前唯一能用于測(cè)試碳酸鹽巖礦物絕對(duì)地質(zhì)年齡的方法[35],尤其是近年來隨著各種國(guó)際標(biāo)樣的建立而興起的激光原位U-Pb同位素測(cè)年技術(shù),以其高分辨率、高精度、快速等優(yōu)勢(shì)在解決多個(gè)地區(qū)的成巖演化問題中發(fā)揮了重要作用[26,36]。本次研究挑選了MX108-2樣品(圖9a),分別對(duì)其白云巖圍巖和孔隙充填鞍狀白云石膠結(jié)物進(jìn)行了年齡測(cè)試,得到的白云巖圍巖年齡為274.5±9.9 Ma(圖9b),對(duì)應(yīng)前人研究的棲霞階年齡[16];孔隙充填鞍狀白云石膠結(jié)物年齡為262.7±7.5 Ma(圖9c),與前人研究的茅口末期的峨眉山玄武巖噴發(fā)時(shí)期[37]為同一時(shí)期。

3.2 測(cè)試結(jié)果

鉆井巖心中可見川中棲霞組中上部白云巖層段發(fā)育不同尺度的溶蝕孔洞,這是棲霞組另一種主要的儲(chǔ)集空間。溶蝕孔洞孔徑差異較大,主要孔徑在0.2~5 cm之間不等。毫米級(jí)針狀溶蝕孔洞局部均勻分布(圖3a);厘米級(jí)溶蝕孔洞則主要呈不規(guī)則狀非均質(zhì)分布,孔洞中多充填有巨晶方解石、中粗晶白云石、鞍狀白云石、石英及瀝青等(圖3b)。成像測(cè)井揭示大溶蝕孔洞沿裂縫發(fā)育,以似水平狀為主(圖3c)。

白云石有序度與白云石形成環(huán)境的溫度、鹽度、Mg2+/Ca2+及成巖流體的其他性質(zhì)等都密切相關(guān),不同環(huán)境下白云石結(jié)晶的速度不同。白云石結(jié)晶速度越慢,有序度越高,反之則越低,故準(zhǔn)同生白云巖具有較低的白云石有序度,而埋藏和熱液環(huán)境下形成的白云石具有較高的有序度[27]。研究區(qū)棲霞組白云石有序度介于0.58~0.67,平均為0.62,白云石有序度整體較低。

3.2.2 微量元素、稀土元素

穩(wěn)定碳氧同位素分析顯示:棲二段石灰?guī)r的δ13C值為2.85‰~5.33‰,均值為3.97‰;δ18O值為-7.05‰~-5.57‰,均值為-6.30‰。棲二段白云巖的δ13C值為3.84‰~5.35‰,均值為4.79‰;δ18O值為-8.34‰~-7.83‰,均值為-8.08‰。整體而言,白云巖和石灰?guī)r的δ13C值均位于早二疊世海水范圍[32]內(nèi),而δ18O值大致位于或略低于同期海水(圖8)。

一個(gè)國(guó)家的制度安排與制度設(shè)計(jì),只有深深植根于該國(guó)的文化歷史與社會(huì)現(xiàn)實(shí)中,才能夠具有旺盛的生命力。同樣,一個(gè)國(guó)家的審計(jì)體制也必須與該國(guó)的政治體制、歷史文化傳統(tǒng)以及現(xiàn)實(shí)社會(huì)實(shí)踐等相適應(yīng)。中國(guó)特色國(guó)家審計(jì)制度是國(guó)家審計(jì)與中國(guó)特色社會(huì)主義制度相結(jié)合的產(chǎn)物,不僅要合乎審計(jì)的本質(zhì)要求,而且要符合中國(guó)國(guó)情,體現(xiàn)中國(guó)特色社會(huì)主義政治制度的本質(zhì)要求。組建中央審計(jì)委員會(huì),為黨統(tǒng)一指揮審計(jì)工作提供了制度依據(jù)和體制保障,是加強(qiáng)黨的全面領(lǐng)導(dǎo)這一政治原則在審計(jì)工作的體現(xiàn),是符合新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義政治制度本質(zhì)要求的審計(jì)制度創(chuàng)新。〔本文受到南京審計(jì)大學(xué)首批政府審計(jì)學(xué)院中標(biāo)課題(GASA161001)資助〕

表1 川中棲二段白云巖和石灰?guī)r部分微量元素、稀土元素分析結(jié)果Table 1 Analysis results of trace and rare earth elements in dolomite and limestone of the Qixia Member 2 in central Sichuan Basin

圖7 川中地區(qū)棲霞組石灰?guī)r、白云巖稀土元素配分模式圖Fig.7 REE distribution patterns of limestone and dolomite of Qixia Formation in central Sichuan Basin

δCe和δEu能較為準(zhǔn)確地反映流體來源和成巖環(huán)境。因?yàn)長(zhǎng)a元素會(huì)明顯影響δCe值,因此可結(jié)合δPr值判斷Ce值異常的真實(shí)性[30]。研究區(qū)白云巖和石灰?guī)r均具有δPr>1、δCe<1的特征,代表La元素正異常,Ce元素為輕微的負(fù)異常[30]。研究區(qū)白云巖δEu值為0.97~1.98,平均值為1.22,因此認(rèn)為棲霞組白云巖存在δEu輕微正異常。

巖石中Y/Ho值與δGd值可以用來反映巖石成巖流體來源。海水中由于Y元素和Ho元素絡(luò)合行為不同導(dǎo)致Y/Ho值較高,處于44~74之間,而受熱液影響或近岸大氣淡水影響的碳酸鹽巖會(huì)顯著低于該值[31]。研究區(qū)棲霞組白云巖Y/Ho值為43.41~67.65,平均值為56.66;石 灰?guī)rY/Ho值為45.86~80.70,平均值為64.56。白云巖的δGd值為0.97~1.29,平均值為1.05;石灰?guī)r的δGd值為0.93~1.33,平均值為1.14。二者基本符合海水成巖流體的特征,白云巖的Y/Ho值、δGd值略低于石灰?guī)r。

3.2.3 穩(wěn)定碳氧同位素

不同的成巖流體具有不同的微量元素、稀土元素特征,后期成巖作用的影響會(huì)導(dǎo)致海相碳酸鹽巖微量元素、稀土元素的變化[28]。研究區(qū)棲霞組白云巖稀土元素值(∑REE)為0.86~3.75μg/g,平均值為1.85μg/g,輕、重稀土元素比值∑LREESN/∑HREESN(SN表示經(jīng)過PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土值,下同)為0.49~0.91,平均值為0.63(表1);石灰?guī)r的∑REE為0.58~2.20μg/g,平均值為1.37μg/g,∑LREESN/∑HREESN為0.32~0.69,平均值為0.51。整體而言,白云巖和石灰?guī)r∑REE均偏低,白云巖呈現(xiàn)和石灰?guī)r大體一致的稀土元素(REE)配分模式(圖7),石灰?guī)r∑REE和∑LREESN/∑HREESN值略低于白云巖(石灰?guī)r表現(xiàn)為更明顯的HREE富集)。

4.2.1 微古地貌高部位的顆粒灘是儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

在天然濕度狀態(tài)下的土層中開挖溝槽,且地下水位低于槽底時(shí)可開直槽,不設(shè)支撐,但對(duì)槽深有限制要求:砂土和砂礫土土層的深度不大于1.0 m;亞砂土和亞黏土土層的深度不大于1.25 m;黏土土層的深度不大于1.5 m。

圖8 川中地區(qū)棲霞組石灰?guī)r、白云巖碳氧同位素特征Fig.8 Carbon and oxygen isotopic characteristics of limestone and dolomite of Qixia Formation in central Sichuan Basin

需要注意的是,白云巖的Mn/Sr平均值為1.45(表1),平均值小于2,指示其更多保存的是原始海水的信息[40],但遠(yuǎn)大于石灰?guī)r(均值為0.12)的Mn/Sr值,指示其輕微受到后期成巖流體的改造。白云巖較石灰?guī)r更低的δ18O值和更高的87Sr/86Sr值同樣證明了這一點(diǎn)。研究區(qū)白云巖的δEu值呈現(xiàn)僅在極端還原高溫環(huán)境下才會(huì)出現(xiàn)的正異常[41],指示后期改造流體為熱液流體。而白云巖陰極發(fā)光特征(圖2i)和定年年齡表明,熱液來自于茅口末期的峨眉山火山巖事件,且并沒有對(duì)白云巖圍巖造成重結(jié)晶程度的影響,僅于先存孔隙中形成亮色白云石環(huán)邊(圖2g,2h)和鞍狀白云石(圖2k)。

鍶同位素87Sr/86Sr值不受溫度、壓力和微生物作用影響,其長(zhǎng)期不變且容易辨別,因而在推斷碳酸鹽巖成巖流體來源中得以廣泛應(yīng)用[33]。川中地區(qū)棲二段石灰?guī)r的87Sr/86Sr值在0.707 1~0.708 0之間,平均值為0.707 5;白云巖的87Sr/86Sr值在0.707 7~0.708 7之間,平均值為0.708 0(部分白云巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[5])。通過對(duì)比全球二疊紀(jì)海水87Sr/86Sr值[34]發(fā)現(xiàn),石灰?guī)r87Sr/86Sr值落于同期海水范圍內(nèi),白云巖則基本落于或略高于同期海水范圍。

“裂縫”夫妻中有很多都是這樣的情況:妻子早年跟隨丈夫吃過很多苦頭,到晚年丈夫仍沒有任何回報(bào)的表示,讓妻子繼續(xù)為自己忙上忙下,因此,妻子對(duì)丈夫的不滿有點(diǎn)外力就會(huì)爆發(fā)。所以,男士要對(duì)糟糠之妻常懷感恩之心,時(shí)不時(shí)地在生日時(shí)買點(diǎn)禮物,在家庭聚餐時(shí)當(dāng)眾表達(dá)感謝之情等。雙方不要都暴躁,這樣的局面不好控制。

3.2.5 碳酸鹽巖U-Pb同位素年齡

本次地球化學(xué)分析測(cè)試樣品取自于研究區(qū)MX42井、MX108井、NJ井等9口取心井。為方便對(duì)比,對(duì)白云巖和石灰?guī)r都進(jìn)行了地球化學(xué)測(cè)試。所有分析測(cè)試均完成于中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。其中,陰極發(fā)光:樣品數(shù)23,儀器型號(hào)為CL8200 MK5(配以Leica偏光顯微鏡),工作條件為9~11 kV和400~450 mA;白云石有序度:樣品數(shù)13,全巖樣品,測(cè)試儀器為X射線衍射儀X’pert Pro,在溫度25℃、濕度40%RH的環(huán)境下測(cè)試完成;微量元素和稀土元素:石灰?guī)r樣品數(shù)8,白云巖樣品數(shù)9,全巖樣品,分析儀器為PANalytical Axios XRFX射線熒光光譜儀,所有樣品稀土值采用后太古宙澳大利亞頁(yè)巖(PASS)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化;碳氧穩(wěn)定同位素:石灰?guī)r樣品數(shù)9,白云巖樣品數(shù)8,全巖樣品,儀器為同位素比質(zhì)譜儀Delta V Advantage,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)100%磷酸法測(cè)試,并通過白堊紀(jì)Pee Dee組箭石(VPDB)標(biāo)準(zhǔn)化,測(cè)試精度為δ13C<0.01‰、δ18O<0.02‰;鍶同位素:石灰?guī)r樣品8,白云巖樣品數(shù)2,全巖樣品,儀器為熱電離同位素比質(zhì)譜儀TRITON PLUS,檢測(cè)環(huán)境溫度為22℃、相對(duì)濕度為66%,誤差范圍為0.000 014~0.000 084。上述地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品均不包含裂縫和溶洞礦物。激光U-Pb定年分析測(cè)試采用激光微區(qū)選點(diǎn),單一組構(gòu)內(nèi)進(jìn)行70次單點(diǎn)剝蝕,具體儀器、方法和流程見文獻(xiàn)[26]。

圖9 川中地區(qū)棲霞組白云巖圍巖和孔隙充填鞍狀白云石U-Pb年齡Fig.9 U-Pb age of dolomite of surrounding rock and pore-filling saddle dolomite of Qixia Formation in central Sichuan Basin

4 討論

4.1 白云巖成因

綜合白云巖宏觀、微觀特征及地球化學(xué)與定年分析,認(rèn)為川中棲霞組白云巖主要形成于準(zhǔn)同生期,淺埋藏期受到熱液作用改造。

首先,從巖石學(xué)特征來講,可見白云巖和石灰?guī)r截然接觸的現(xiàn)象,如MX42井取心段4 653.46 m處(圖5b),這說明白云石化作用至少發(fā)生在大規(guī)模壓溶之前。在HS2井4 537~4 538 m井段,發(fā)育有代表準(zhǔn)同生環(huán)境的泥粉晶白云巖[38](圖2j),雖然泥粉晶白云巖在川中棲霞組中少見,但它指示川中地區(qū)存在準(zhǔn)同生白云巖發(fā)育環(huán)境。從地球化學(xué)角度來看,川中地區(qū)棲霞組白云巖有序度整體較低,符合準(zhǔn)同生白云石化的特點(diǎn)。白云巖和石灰?guī)r的稀土含量整體較低,且均為HREE富集,整體表現(xiàn)為與海水大體一致的稀土元素配分模式(圖7),另外白云巖、石灰?guī)r均與海水的La富集、Ce虧損、Gd輕微富集、Y顯著富集等典型稀土元素特征相吻合[39],反映石灰?guī)r的成巖流體和白云石化的成巖流體來源相同,都來源于海水?;韭溆诙B紀(jì)海水范圍的δ13C值和87Sr/86Sr值特征也能很好地證明這一點(diǎn)。另外海源流體因?yàn)樨欶e和Mn(表1),形成的巖石以昏暗發(fā)光或不發(fā)光為主[28],研究區(qū)白云巖的陰極發(fā)光特征與其相吻合(圖2f)。在年代學(xué)方面,白云巖圍巖定年年齡為(274.5±9.9)Ma,棲霞階年齡為(283.5±0.6)Ma~(272.95±0.11)Ma[16],白云巖年齡落于棲霞階內(nèi),這是白云巖圍巖形成于準(zhǔn)同生期的最直接證據(jù)。

3.2.4 鍶同位素

4.2 白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素

XRF法測(cè)定硅鈣合金中Si、Ca、Fe、Al已有報(bào)道,本文結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件和Si、Ca、Fe、Al的XRF分析報(bào)道[10,12]的實(shí)驗(yàn)條件,對(duì)各元素的分析條件進(jìn)行了選擇,所確定的分析條件見表1。

由于白云石化作用以準(zhǔn)同生為主,白云石化持續(xù)時(shí)間較短,部分生物碎屑難以白云石化,使得其在白云巖中得以殘留(圖2b),而完全白云石化的白云石在一定的透射光處理后也能恢復(fù)其生物碎屑和砂屑結(jié)構(gòu)(圖2c,2d),指示白云巖原巖為顆粒灘生物灰?guī)r。顆粒灘生物灰?guī)r具有較高原始孔隙度和大量不穩(wěn)定礦物溶蝕孔隙,這些孔隙是成巖流體進(jìn)入的通道[42],白云巖晶間(溶)孔也繼承自這些孔隙(圖2a,2c),因此顆粒灘是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。另一方面,沉積時(shí)期微古地貌高部位因其水體能量較高,因而是顆粒灘發(fā)育的優(yōu)勢(shì)地形。

4.2.2 高頻層序界面控制了準(zhǔn)同生巖溶作用和早期白云石化

白云巖單層厚度薄、層數(shù)多,與石灰?guī)r交替疊置發(fā)育,整體構(gòu)成多個(gè)旋回,單一旋回對(duì)應(yīng)四級(jí)乃至更高級(jí)次的海平面升降(圖5)。高位域海平面下降期間,微古地貌高部位顆粒灘容易暴露,接受大氣淡水溶蝕,形成孔隙發(fā)育層[43]和似水平狀發(fā)育的溶蝕孔洞(圖3c),并呈現(xiàn)層序界面頂部溶蝕孔洞較大,往下逐漸變小的特點(diǎn)(圖5b)。白云巖較石灰?guī)r偏負(fù)的δ18O值較好地證實(shí)了這一點(diǎn)。同時(shí),海平面下降必然導(dǎo)致古地貌高部位水體逐漸受限,因蒸發(fā)作用海水中的Mg2+逐漸富集,富Mg2+流體沿著先存溶蝕孔洞進(jìn)入顆粒灘灰?guī)r,引發(fā)顆粒灘灰?guī)r的滲透回流白云石化(圖10a),這也是研究區(qū)溶蝕孔洞主要存在于白云巖中的原因。因此是先存孔隙的存在導(dǎo)致白云石化更易發(fā)生,而不是白云石化作用形成孔隙[44]。

涉眾型經(jīng)濟(jì)犯罪指的是在經(jīng)濟(jì)案件中涉及的受害人比較多,而且受害群體并非特定性,其中包括傳銷、集資詐騙等犯罪行為。這種犯罪行為影響范圍廣,造成的損失大,所以必須要加強(qiáng)對(duì)犯罪的防控措施進(jìn)行分析。

4.2.3 準(zhǔn)同生白云石化作用有利于孔隙保存

石灰?guī)r發(fā)生白云石化作用后,其成分和結(jié)構(gòu)組成均被改變,并變得更加抗壓實(shí)、抗壓溶,故準(zhǔn)同生白云石化作用能有效保存原生孔隙和次生溶孔。另外前人研究表明,深埋藏時(shí)期白云巖較石灰?guī)r更易溶從而更容易進(jìn)一步改善孔滲[45]。前文敘及,研究區(qū)白云巖形成于準(zhǔn)同生時(shí)期,這也是棲霞組自沉積后經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用和構(gòu)造作用,白云巖晶間(溶)孔和溶蝕孔洞仍能得以保存的原因。這些孔隙也為茅口末期的熱液進(jìn)入棲霞組提供了通道,形成了以破壞孔隙為主的白云石環(huán)邊和鞍狀白云石(圖10b)。

圖10 川中棲霞組白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.10 Development model of dolomite reservoir of Qixia Formation in central Sichuan Basin

4.3 白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律

基于前文論述,沉積時(shí)期微古地貌高地是顆粒灘發(fā)育的優(yōu)勢(shì)地形,高位域海平面下降期間,高部位顆粒灘最容易暴露被溶蝕形成早期孔隙,這些孔隙為早期白云石化提供了通道,而早期白云石化又有利于早期孔隙的保存。另一方面,沉積時(shí)期微古地貌高部位水體能量高,其沉積厚度會(huì)顯著高于周圍,因此棲霞組高位域沉積厚值區(qū)是白云巖儲(chǔ)層有利勘探區(qū)。

以川中地區(qū)的合川三維地震工區(qū)為例,分別采用棲霞組內(nèi)部最大波峰振幅平面屬性圖和頂界最大波峰振幅平面屬性圖來預(yù)測(cè)棲霞組SQ1和SQ2兩個(gè)三級(jí)層序高位域時(shí)期的白云巖儲(chǔ)層?;谧畲蟛ǚ逭穹綇?qiáng),地層厚度越小的原則[46],棲霞組內(nèi)部最大波峰振幅平面屬性圖(圖11a)指示棲霞組沉積厚值區(qū)位于GS18井、MX31X1井、GS16井附近以及HS4井以東區(qū)域,即這些區(qū)域在沉積時(shí)期為微古地貌高部位,據(jù)此認(rèn)為這些區(qū)域是棲霞組SQ1高位域白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域。同理,SQ2高位域白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于HS4井和MX31X1井附近(圖11b)。實(shí)際鉆井結(jié)果也證實(shí),這些井發(fā)育多層數(shù)米厚、累厚達(dá)十多米的白云巖(圖6),其中,GS18井棲霞組日產(chǎn)氣41.74×104m3,MX31X1井棲霞組日產(chǎn)氣70×104m3,GS16井棲霞組日產(chǎn)氣5.46×104m3,HS4井棲霞組日產(chǎn)氣45.65×104m3。鉆探結(jié)果證實(shí)了棲霞組通過尋找沉積厚值區(qū)從而預(yù)測(cè)白云巖儲(chǔ)層的勘探思路的可靠性,該思路也從另一個(gè)角度解決了棲霞組白云巖儲(chǔ)層單層厚度薄,地震相上難以識(shí)別的局限性。

圖11 川中棲霞組最大波峰振幅屬性平面圖(三維工區(qū)位置見圖1a)Fig.11 Seismic attribute maps of maximum peak amplitude of Qixia Formation in central Sichuan Basin(the 3D seismic survey is shown in Fig.1a)

5 結(jié)論

(1)川中地區(qū)棲霞組晶粒白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于棲霞組高位體系域,白云巖單層厚度小、層多,與石灰?guī)r交替疊置發(fā)育,整體構(gòu)成多個(gè)旋回;橫向上,白云巖在一定區(qū)域內(nèi)具有較好的連續(xù)性。

(2)川中棲霞組白云巖儲(chǔ)層巖石類型主要包括細(xì)晶白云巖和中—粗晶白云巖;儲(chǔ)集空間以晶間(溶)孔、溶蝕孔洞為主;儲(chǔ)層孔隙度平均值為4.07%,滲透率平均值為3.12×10-3μm2,呈現(xiàn)中等孔隙度、中高滲透率、孔滲弱相關(guān)的特點(diǎn)。

(3)川中棲霞組白云巖成因以準(zhǔn)同生白云石化作用為主,茅口末期受熱液輕微改造。微古地貌高部位顆粒灘是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ),高頻層序界面控制了早期孔隙的形成,早期白云石化作用則有利于這些孔隙的保存?;谠撜J(rèn)識(shí)預(yù)測(cè)了川中合川三維地震工區(qū)的儲(chǔ)層分布,預(yù)測(cè)結(jié)果與已鉆井吻合,為該地區(qū)的勘探提供了依據(jù)。

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