白云岩难题

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四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题

四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题

四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题刘树根1,黄文明1,张长俊1,赵霞飞1,戴苏兰2,张志敬1,秦川1(1.成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室;2.四川省产品质量监督检验检测院)摘要:四川盆地上震旦统到中三叠统主要是海相碳酸盐岩沉积,勘探已发现震旦系、寒武系等15个碳酸盐岩含气层系。

其中,上震旦统与寒武系碳酸盐岩基本上完全白云石化,其余层位也具有不同程度白云石化。

对四川盆地海相碳酸盐岩储层白云岩成因机理或模式,不同学者具有不同的解释,主要有原生、准同生、渗透回流、混合水、埋藏成因、热液成因、淋滤玄武岩成因及生物成因等8种模式。

白云岩储层是现今四川盆地碳酸盐岩最为重要的油气储集层之一,白云石化是四川盆地碳酸盐岩优质储层发育的必要条件。

四川盆地海相碳酸盐岩白云石化埋藏成因模式与混合水模式受到广泛质疑,可能为热液成因。

四川盆地海相碳酸盐岩中2次地裂运动及其导致的广泛的流体活动背景,致使热液白云石化可能比我们想象的更为普遍。

关键词:白云岩成因;碳酸盐岩;热液白云石化;四川盆地中图分类号:P581;P588.24+5文献标识码:AResearchstatusofdolomitegenesisanditsproblemsinSichuanBasinLIUShu-gen1,HUANGWen-ming1,ZHANGChang-jun1,ZHAOXia-fei1,DAISu-lan2,ZHANGZhi-jing1,QINChuan1(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.SichuanInstituteofProductQualitySupervisionandInspection,Chengdu610031,China)Abstract:TheformationsfromtheUpperSiniantoMiddleTriassicinSichuanBasinaremarinedepositsandmainlycomposedofcarbonaterocks.Through50yearspetroleumexploration,fifteencarbonategas-bearingbedshavebeenfoundinthebasin.Amongthem,carbonaterocksofUpperSinianandCambrianhavebeencompletelydolomitized,andtheothersalsohavedolomitizationmoreorless.TherearevariousexplanationsforthegeneticmodelofdolomiteinmarinecarbonatereservoirinSichuanBasin,mainlyincluding:protogene,penecontemporaneous,reflux,meteoric-seawatermixingwater,burial,hydrothermalfluid,leachingofbasaltandbiogenesis.Dolomitereservoirisregardedasoneofthemostimportantcarbonatereservoir,andthedolomitizationistheprerequisiteforthedevelopmentofhigh-qualitycarbonatereservoirsinSichuanBasin.Theburialdolomitizationandmeteoric-seawatermixingdolomitizationofmarinecarbonaterockshavebeenwidelyqueried,andtherearetwotaphrogenesiseventsandrelatedextensivefluidactivitiesinmarinecarbonaterocksinSichaunBasin,sohydrothermaldolomitizationcouldbemorewidespreadthanpreviouslythoughtinSichuanBasin.Keywords:dolomitegenesis;carbonaterocks;hydrothermaldolomitization;SichuanBasin文章编号:1673-8926(2008)02-0006-10收稿日期:2008-02-10;修回日期:2008-03-15基金项目:国家重点基础研究发展计划“973”项目(编号:2005CB422106)。

白云岩成因研究新进展及存在的主要问题

白云岩成因研究新进展及存在的主要问题

方解石与白云石之间的δ O 差异大部分小于 6%,芦沟
色泥岩、凝灰岩泥岩中常见有吐鲁番鳕、双壳类、龙骨
组的糊状岩分布不广,平均盐度指数 Z 为 124.43。借助
纲等化石,白云石主要是铁白云石,主要呈现出微粉矿
上述关于特征的研究成果,可以得出结论,三塘湖盆地
和粉状,由泥晶石英同一些有机质所构成;伴生水热矿
均属于“白烟”型热液矿物组合,并对其进行了区分。
以方沸石、白云岩铁、钠长石、重晶石、地石岩为主的六
种热液矿物组合类型,在此基础上,将喷出岩石的四种
成因类型划分为脉充型、水爆角砾岩型、盆地沉积型和
区域扩散型。酒西盆地主要是铁白云石的“白烟型”喷
口岩的发现,第一次构想出了喷口型热液沉积白云岩,
同时,它为相似盆地的湖相白云岩提供了新的成因类
2021 年第 4 期
西部探矿工程
107
·地质与矿业工程·
白云岩成因研究新进展及存在的主要问题
田现鑫*
(东华理工大学核资源与环境国家重点实验室 地球科学学院,
江西 南昌 330013)

要:通过观察内蒙古巴音戈壁盆地下的白垩统巴音戈壁组泥岩芯得出了其中的岩芯标本含有部
分灰白色的条纹和条带,以及灰白色的砂砾颗粒分散分布。通过野外观察和室内初步分析,推测可
能是热水喷流沉积白云质泥岩。因此,重点对比分析了酒西盆地青西凹陷下沟组、内蒙古二连盆地
下白垩统腾格尔组、新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组在白云岩以及其他地层的最新形成原因进行
归纳总结,探究白云岩成因模式及主要存在问题,以期为探究巴音戈壁组白云质泥岩寻找新的思路。
关键词:
白云石;热水沉积;巴音戈壁
中图分类号:P618.13 文献标识码:

白云石化作用及白云岩问题研究述评

白云石化作用及白云岩问题研究述评

# # 碳酸盐岩中赋存的油气资源已接近储量的 >%E , 产量更高达 &%E 以上, 其中又有一半是在白 云岩中; 先前存在的碳酸盐岩经白云石化作用 (均 质化效应) 后常可增加渗透率, 改善孔隙度, 使容积 增大, 这些次生孔隙是潜在的油气储集空间 ( 马永 生等, @""" ) , 因此, 白云岩在碳酸盐岩储集层中更 显重要, 而成为油气资源勘探的目标。白云石的理 想化学成分为 2FGH ( 2($ ) 但晶体结构复杂, 在地 !, 质时期中不均匀分布, 其成因及白云岩的产出特征 及形成模式等问题尚未圆满解决, 一直引起沉积学 家们的广泛注意和极大兴趣。 本文介绍古代白云岩的五种主要成因模式: 蒸 发作用模式、 渗流?回流模式、 混合白云石化模式、 埋藏白云石化模式及海水白云石化模式; 提出一直 未解决的问题及解决的可能方法和未来研究方向。
图 !5 白云石化作用模式示意图 ( 据梅冥相等, !334 修编) !"#$ !5 %&’()* +,- ./ +.0’1 2*.3"4# .5#,4.#’4") 0.1.+"("6,(".4 ( +.0"/"’0 /5.+ 789,’( ,1$ , !334 )
!6 75 混合白云石化作用 该模式是由 8’1.-’9 于 !34! 年在研究 :;<%0=’ >?@0A+% 三叠纪灰岩中的地下水及白云石化作用时 首先提出的, 他们认为在地下水之下的半咸水是一 种潜在的白云石化流体 ( 镁离子由海水提供) , 激烈 的地下水运动使之通过灰岩而形成白云岩, 常为含 明亮白云石和钙质残余的钙质白云岩。该模式的 特点是: 如果与淡水混合的海水的 BC D E’ ( 摩尔体 积比) 大于或等于 F6 ( , 则混合水对海水中的化学 动力障碍就会消除, 有利于白云石化作用 ( G’=0<H’2 I’10, !347 ) 。如 E’%0JJ+’12G’-’I’. 地 区, 上新世 至渐新世白云石广泛发育, 被认为是混合白云石化 作用的产物。 混合白云石化作用主要取决于白云石化流体 万方数据

白云岩成因研究

白云岩成因研究
她指出:自从35亿年前生命出现以来,微生物无疑已经改 变了地球上部岩石圈、水圈和大气圈。随着新的分子生物学 方法引入和显微技术的进步,沉积学家可在纳米级尺度上直 观地分析微生物作用和过程,这就使得从微生物窗口探索碳 酸盐岩世界和关注生物圈-沉积圈相互作用成为可能。甚至 预言:“一个新的碳酸盐岩沉积学的科学研究趋向已经开始”
(Davies,2006)
地球化学特征
3. 白云石化流体氧同位素值高: 西加拿大盆地泥盆系中交代白云石与孔
洞充填鞍状白云石的均一温度与氧同位素值交会图,表明鞍状白云石形成于 富含 18O 的流体中(+5‰~+16 ‰ ),这也是热液系统的典型特征。
据Davis,2006
地球化学特征
4. 锶同位素值高
热液白云岩成因模式
灰岩中发育热液白云岩储层,其顶部的构造洼陷形成机制:多种,与走 滑断层相关机制更为可信
(Davies,2006)
3.6 优质的热 液白云岩储 层实例
桂林石炭系热 液白云岩
桂林石炭系热 液白云岩
桂林石炭系优 质的热液白云 岩储层实例
3.7 热液白云岩的主要成因特点
①导致HTD广泛侵位的热液流体系统可能出现在拉张而 非强烈的收缩构造环境中,这种选择性可能扩展到汇聚盆 地演化的早期阶段;
3.1 热液白云岩成因观点的提出 加拿大西部沉积盆地泥盆系和密西西比系、加
拿大东部和美国东北部密执安和阿帕拉契盆地奥陶 系Ellenburgerh 和Arbuckle油田,南北大西洋边缘 裂谷中中生代碳酸盐岩、以及西班牙滨线和远滨白 垩系,阿拉伯湾地区的二叠-三叠系及侏罗-白垩 系,包括世界最大油田阿拉伯湾的北部气油田田中 的白云岩储层,以及其他地方的许多油田的白云岩 储层都被重新识别为构造控制的热液白云岩储层, 而这些储层以前都被解释为混合水成因的。

白云岩地区岩溶渗漏问题评述

白云岩地区岩溶渗漏问题评述

件在弱可溶的白云岩中找到 / 相对隔水层0 作为防 渗依托, 从而大大节省工程费用。
4 结语
由于白云岩的物质组分以白云石为主, 其晶格 的内能远大于方解石的, 因此其可溶 性弱于石灰 岩。白云岩在溶蚀过程中, 可分解为白云岩粉和易 使地下水中的 CaCO3 达到饱和 状态。当径流条件 差时, 白云岩粉与次生方解石则将岩体中的孔、隙 堵塞, 促 使白云岩岩溶 不发育。只有 在垂直渗流 带、水平循环带的断裂 发育部位才能 使水交替强 烈, 带走白云岩粉和饱和的 CaCO3, 而发育一些溶 洞或管道。所以, 白云岩地区岩溶普遍不发育, 但 有地表水系, 且小泉水普遍, 岸坡地下水水力比降 较大。在距岸坡一定深度和水平循环带以下无张宽 裂隙时, 岩溶不发育, 可成为防渗依托的 / 相对隔 水层0。从而, 白云岩地区的岩溶渗漏一般不复杂, 要处理的范围与深度也有 限, 防渗处 理工程可节 省, 这已为不少水利水电工程所证实, 在新的工程 中应大胆借鉴与采用。
( 见表 1) : 当岩石中含有 50% 以上的方解石或文石 的属石灰岩类; 含有 50% 以上白云石的属白云岩 类; 介于两者之间的为过渡类型。
表 1 碳酸盐岩的分类
岩石名称
石灰岩 含白云质石灰岩 白 云质 石 灰 岩 石 灰质 白 云 岩 含石灰质白云岩 白云岩
碳酸盐岩成分/ %
方解石
白云石
95~ 100 75~ 95
第 18 卷第 2 期
贵州水力发电 GU IZHOU WAT ER PO WER
2004 年 4 月
白云岩地区岩溶渗漏问题评述
谢群
( 深圳市水利规划设计院, 深圳 518036)
摘 要: 白云岩地区水 库渗漏问题不严重, 处理较 简单, 其理 由是岩 溶不发 育及水 文地质 条件较简 单。岩溶 不

白云岩成因探讨及分布预测

白云岩成因探讨及分布预测

节浮
tm 少
岩性
感 稳定同位素 (}o) Z值
因 613C FlIB O
5203.5
细晶云岩
-0.116 -4.521 124.81
.f(℃ )
27.4 9
塔中 12 5224.4
细晶云岩
-1.051 一5.3 122.51 31.71
塔中 12 5246
细晶云岩
一1.314 -6.514 121.37 38.68
岩的成因可能不止一种。实际上,本区在延续几千万年的早奥陶世期 间形成的白云岩,结构类型繁多,厚度可达 1000多米,分布范围几万 平方公里,不可能也不应该仅仅由一种云化作用类型所形成的。那么, 如何利用碳氧同位素这一标志来判别白云岩的成因呢?首先,必须确 定早奥陶世海水的碳氧同位素组成以及白云岩碳氧同位素的成因边界 值与变化范围。但是,古代海水的碳氧同位素组成与现代海水不同, 并且不可能直接测定,通常是以古代无脊椎动物化石和海水胶结物的 碳氧同位素组成来反映当时海水的碳氧同位素特征。据文献报道,早 奥陶世海水胶结物的 6" C=-1.5^ -0.5% , 8" 0=-6.5 ^--4.5% 。这与塔 里木盆地下奥陶统 10块泥晶灰岩样品的813C平均值为一1.44 %和 8180 平均值为一7.33%o大致吻合,实际上, 塔里木盆地下奥陶统碳酸盐岩 碳氧同位素的组成,与中上奥陶统 ( 6" C=1.15 %, 618 0二一5.52%o) 比较,存在明显的负向偏移特征 (陈景山等,1994,1 997;王大锐等, 1998),尤其是 61℃ 值比中上奥陶统偏移了一2.5990o。再从图 4-1中的 白云岩样品碳氧同位素组成的分布来看,它们的确存在着比较明显的 变化边界,6'3c和 6'8 0值的变化界线分别大致在一1.80060和-6.60%, 据此可划分出四个不同成因区。它们分别反映不同成岩环境中白云岩 的成因特征。

邓春英—白云岩成因探讨要素

邓春英—白云岩成因探讨要素

6 20162011基本概念2研究进程3白云岩化成因及动力目录4白云岩化模式 1基本概念2研究进程3白云岩白云岩化化成因及动力4白云岩化模式目录5总结0引言白云岩(dolomite),自法国博物学家Deodat de Dolomieu1791年首次描述以来,一直是众多地质学家研究的课题之一。

与石灰岩不同,白云岩不仅有沉积成因的,更多的是次生交代成因的,因此,白云岩的分类命名与石灰岩有同也有异。

1基本概念•白云岩:一种沉积碳酸盐岩。

主要由白云石组成,常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。

•白云岩化:指灰泥或灰岩中的方解石、文石、高镁方解石被白云石交代的作用。

2研究进程•自从1791年,法国博物学家Deodal de Dolomieu首次对白云石这种矿物进行了描述后,二百多年来科学家们一直没有停比对白云石的研究。

•20世纪60年代,基于对波斯湾、巴哈马等地白云岩的研究,提出了蒸发白云石化模式和卤水回流渗透白云石化模式。

•70年代发展了毛细管蒸发浓缩模式,并总结了萨布哈准同生白云岩化模式,形成了混合水白云石化理论。

•80年代人们对海水模式和埋藏白云石化有了一定的认识;•90年代的主要研究成果是对热液白云石化进行了总结,以及对埋藏白云石化有了进一步的认识。

•目前对于白云岩的成因解释,萨布哈和渗透回流白云石化得到了广泛的认同和应用。

•在常温、实验室条件下人工无法合成理想的白云石,因此,白云石化的机理以及白云岩的成因问题也一直是岩石学家关注的焦点。

化成因及动力白云岩化3白云岩3白云岩化成因及动力——化学反应白云岩化式•对于原生或次生白云石的形成,可以通过以下3个化学反应式来表示:•反应式(1)代表的是离子在溶液中直接结合生成白云石,形成原生白云石。

•反应式(2)和(3)分别作为开放体系和封闭体系下的白云石化反应。

化成因及动力——Mg2+的主要来源白云岩化3白云岩•根据上述反应式可知,白云石化反应需要有大量的Mg2+与Ca2+作用。

白云岩(石)化和研究实例

白云岩(石)化和研究实例

细晶白云岩(具剩余鲕粒结构,粒间溶孔较发育)
细晶白云岩(晶间孔和晶间溶孔较发育)
中晶白云岩(晶间孔、晶间溶孔和超大溶孔非常发育)
碎裂化不等晶白云岩(晶间孔和晶间溶孔非常发育)
(3)长兴组和飞仙关组中白云岩储层成因 ①渗滤回流模式(成矿所,2005)
飞仙关组和长兴组中丰富多彩的优质白云岩储层成因, 大多数被认为与早期暴露和大气水、混合水流体有关的白 云岩化作用结果,并提出了众多成因模式,其中被最广泛 应用的模式是渗透回流和混合水白云岩化模式。
长兴组和飞仙关组中常见 的礁白云岩和颗粒白云岩、晶 粒白云岩等,普遍具很好的储 集性,部分为优质储层
①长兴组白云岩储层特征
普光6井长兴组生物礁白云岩 储层沉积剖面结构
毛坝3井长兴组生物礁白云岩 储层剖面结构
川东北地区长兴组碳酸盐缓坡和生物礁有利 储层发育相带沉积模式示意图
长兴组溶孔海绵礁白云岩
浅埋藏混合水白云岩化流体条件:1. 10-90%的海水与90-10% 的淡水混合;2.Mg/Ca>3.4;3.具备白云石生长的成核条件
近地表--海水混合水模式(据Tucker,1991)
浅埋藏混合水白云岩化流体条件: 1. 10-90%的海水与90-10%的淡水混合;2.Mg/Ca>3.4;3.具 备白云石生长的成核条件
亮晶鲕粒白云岩(粒间和粒内溶孔非常发育)
亮晶鲕粒白云岩(粒间和粒内溶孔非常发育)
粉-细晶鲕粒白云岩(粒间、粒内和超大溶孔非常发育)
亮晶鲕粒白云岩(粒间、粒内溶孔非常发育,具示底构造)
(2)飞仙关组 白云岩同位素分布特征示意图
Z:盐度指数 Z=2.048(δ 13C+50)+0.498 (δ 18O+50)(PDB‰)标准
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白云岩难题
白云岩作为含油沉积层序的一部分受到行业的专注,并且白云岩与一些铅锌矿床有关,在20世纪50年代,这两个因素在很大程度上成为人们广泛开展白云岩研究的推动力。

然而,在1957年,随着一篇题为“白云岩难题”文章的发表,迅速出现了许多围绕白云岩成因问题的争议[1]。

在此之前,针对白云岩的争议已不是什么新鲜事,自法国地质学家Déodat de Dolomieu(1750-1801年)发现白云岩以来,有关这种岩石的讨论就一直是一个饱受争议的话题。

在Dolomieu所处的年代,所有岩石的成因都是争议的根源,存在着两种极化的观点,即James Hutton的火成论观点和Abraham Werner的水成论观点,前者认为火山作用形成岩石,而后者则认为洪水是结晶作用的原因。

这对解决白云岩的成因问题并没有帮助,白云岩常常会违背其中一个最早的地质学原则:虽然已经很明确沉积岩是按层序沉积的,同样也会明显发现白云岩并不遵守这一叠覆规则,而通常是穿过沉积边界。

截至1916年,至少提出了十多种解释白云岩成因的流行理论。

部分问题在于,早期的矿物稳定性实验表明,与沉积层序中通常存在的环境条件相比,白云岩应该形成于更高的温度和压力环境下。

后续的研究否定了这一观点,并指出事实上与白云岩形成有关的海水处于极度过饱和状态,并且理论上白云岩应该能在地球表面通常存在的较低温度环境下形成。

遗憾的是,根本无法用实验来证明结晶原理。

据Land在1998年的报道,研究人员花费32年的时间进行了一系列实验,实验温度约为25°C(77°F),并处于1000倍过饱和状态,但并未成功形成任何白云岩[2]。

令研究人员更为困惑的是,他们发现在现代沉积层(如澳大利亚东南部Coorong的沉积层)中,类似白云岩的矿物沉积物(原白云岩)明显会形成准同生白云岩。

正如Land指出的那样,这一问题很可能是一个动力学问题,并且根据地质年代表测量的时间跨度是人工合成白云岩所需的关键因素。

尽管如此,关于白云岩的成因问题,人们仍在不断推出各种模式,包括最近提出的微生物反应介导作用。

这些化学不确定因素在一定程度上使得白云岩的形成环境仍是一个饱受争议的问题。

白云岩以不同的方式与蒸发岩、叠层石和岩溶等联系在一起,形成模式涉及蒸发抽汲、渗透回流、混合层及大规模台地循环等。

白云岩的岩相特征可在很大程度上反映白云岩的经济重要性。

由于白云岩的密度高于其通常置换的文石和方解石的密度,因此许多研究人员认为这一过程会导致体积缩减,从而表现为孔隙度和渗透率的增加。

然而,许多白云岩是由晶体组成,这些晶体不带有其前身所留下的痕迹,白云岩甚至会包含堵塞孔隙的白云石胶结物(请参见“白云岩油气藏评价”,第31页)。

多年来,行业内曾多次召开各种会议来探讨“白云岩难题”,国际沉积学家协会、经济古生物学家和矿物学家协会以及伦敦地质学会均出版了许多相关刊物。

这些会议及其出版物反映了人们在白云岩问题上的最新思路,正如Land所指出的那样,虽然这一过程很缓慢,但我们还是不断向前迈进[3]。

也许假设存在一个单一的解决方案正是我们的错误所在。

提出的各种白云岩形成机理和环境是以证据为基础的,但在个别岩层露头或小的岩石组中,这些机理和环境可能不会像预期那样广泛适用,而这一事实也许会将其排除在外。

同样也应以这个角度来审视本期中有关白云岩的文章。

现今,研究人员是否正在进入研究误区,还是已经选择了正确的研究方向向前迈进?
Colin Braithwaite
格拉斯哥大学
高级研究员
苏格兰格拉斯哥
Colin Braithwaite在伦敦大学国王学院获得地质学一等荣誉学位以及碳酸盐岩沉积学博士学位。

在加入格拉斯哥大学(任荣誉研究员)之前,他在苏格兰圣安德鲁斯大学皇后学院(现为邓迪大学)任职。

他一直致力于碳酸盐岩研究,包括白云岩和磷灰岩。

Colin曾在2004年担任伦敦地质学会特刊“The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs”的责任编辑。

作为一名特许地质学师,他曾在多家国际期刊中发表了70多篇同行评审文章,他还是有关碳酸盐岩和沉积岩一书的作者,并且是近期出版的有关第四纪碳酸盐岩一书的作者之一。

1. Fairbridge RW:“The Dolomite Question”,LeBlanc RJ和Breeding
JG(编辑):Regional Aspects of Carbonate Deposition:A
Symposium。

美国俄克拉何马州Tulsa:经济古生物学家和矿物
学家协会(SEPM)特刊,第5期(1957年):125-178。

2. Land LS:“Failure to Precipitate Dolomite at 25 Degrees C from Dilute
Solution Despite 1000-Fold Oversaturation After 32 Years”,Aquatic
Geochemistry,4卷,第3-4期(1998年9月):361-368。

3. Land,参考文献2。

1。

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