第27卷第10期 天然气工业 地质与勘探 井位、岩性、碳酸盐胶结物类型和砂岩含油性特征,很强的还原剂,这时孔隙水中的高价铁离子将被还 以及氧碳同位素分析结果列于表1中 原成二价铁离子,在碱性条件下,孔隙水中的二氧化 碳酸盐胶结物氧碳同位素分析表明,方解石的碳很容易与钙离子和二价铁离子结合形成铁方解 碳同位素(C)相对较重,为-0.3‰-0.1‰,氧石,并对在前期酸性环境下形成的自生石英进行交 同位素(8O)较轻,分布范围为-22.1‰~代,当物质供应充分时,可形成铁方解石呈连晶状交 19.5‰表1)。根据自然界碳同位素分馏机代碎屑石英颗粒现象,形成“悬浮砂”构造,这类成岩 理13,正常的海相碳酸盐岩和碳酸盐胶结物的βC现象在研究区砂岩中是非常普遍的,它们常形成隐 分布在-4.0%~4.0%范围间,属于无机碳源,这说蔽成岩圈闭的外围隔挡层。由于这时形成的铁方解 明方解石的形成与有机质的脱羧基作用关系不大,石所需的碳主要来自有机质,因此碳同位素组成必 而与湖泊的碳酸钙过饱和及沉积时的碱性环境有然较轻,其沉淀时间主要在晩成岩阶段早期,温度在 关,因而形成时间较早。由于砂质沉积物在未脱离100~130℃5。鉴于这些铁方解石形成稍晚于烃类 沉积底水时常具有较高的孔隙度,而且接近常温常侵位作用,笔者认为可以作为指示烃类在油气储层中 压,碳酸盐胶结物具有较大的生长空间,因而很少交正在发生大规模充注或运移的特征标型自生矿物 代碎屑颗粒,并保持较高的负胶结物孔隙度或粒间铁白云石的碳同位素值相对较重,为-1.92‰ 体积,这与薄片中观察到的方解石产状是一致的。 0.84‰,氧同位素值变化较大,分布范围为 早期方解石胶结物较轻的氧同位素可能与方解石在-20.5‰%-12.6‰,说明它的形成与有机质的脱 成岩过程中发生的重结晶作用有关,镜下也常见这羧基作用关系不大。其碳氧同位素组成可能反映了 类早期方解石发生重结晶,呈连晶状分布10。 在成岩流体中存在一定量的古代海相碳酸盐岩提供 薄片中观察到的铁方解石胶结物主要赋存在长的无机碳,而有机碳的加入量比较有限,因为在含铁 石等易溶颗粒形成的次生溶蚀孔隙和残留原生粒间白云石的砂岩中可观察到少量白云岩屑,含量在 孔中,并且明显晚于石英自生加大、自生高岭石沉淀2.0%5.0%,其氧碳同位素组成主要分布在-4.0‰ 和石油侵位作用,而且对石英颗粒具有明显的溶蚀~4.0‰间,与奥陶系海相碳酸盐岩一致(张成君 交代(图1-c、d)。对表1的统计表明,这些铁方解2005,个人通讯),并且与自生铁白云石比较接近,说 石的碳同位素值相对较轻,为-8.02‰~-3.23‰,明白云岩屑在成岩演化过程中发生过溶蚀,并形成 氧同位素也较轻,分布范围为-22.9‰-19.7‰。了同位素相对较重的二氧化碳,为晚期铁白云石的 这说明它的形成明显与有机质的脱羧基作用有关,形成提供了部分物质来源。铁白云石形成明显晚于 较低的β3C说明这类方解石中有一定数量的有机碳铁方解石和石油侵位作用,其形成显然受控于晚成 加入。发生这些成岩现象的主要原因是随着碎屑沉岩阶段晚期碱性成岩环境,结合铁白云石自形程度 积物的不断埋深,温度压力升高,烃源岩中的有机质较高、主要占据次生溶孔和普遍含铁的特点,可以说 发生热脱羧并释放部分二氧化碳,这时二氧化碳的明其形成时间大致在有机质脱羧基作用以后的晚成 碳同位素值明显较轻,通常在-4.0‰~-35.0‰岩阶段的中晚期,在成岩阶段晚期的孔隙水中铁离 间。它们很容易溶入烃源岩中黏土矿物经压实作子的含量较高。因而比较容易取代镁离子,形成含 用所释放出的不同类型水中(如层间水、吸附水和结铁碳酸盐矿物,如铁方解石和铁白云石等,因为这时 构水),从而形成具有较强溶蚀能力的有机酸和碳酸孔隙水中的A1、Si离子主要以高岭石和自生石英的 溶液。当这些酸性溶液进入附近的砂岩储集层中,形式固定下来,孔隙水将相对富集Ca、Mg、Fe离子 可以对其中的长石、易溶岩屑(如花岗岩屑、喷发岩及CO2,加之较大的埋藏深度,在相对高温高压的缺 屑和碳酸盐岩屑等)及早期碳酸盐胶结物进行溶蚀,氧还原环境中,很容易形成铁白云石,但由于前期铁 从而形成次生溶蚀孔隙,这时成岩环境为酸性,氧化方解石形成时消耗了大量CO2。因此,砂岩中白云 性较强,形成温度范围在80~120℃之间吲,这时方石主要呈零星晶粒状分布,薄片统计含量一般均小 解石胶结物不可能形成,而主要是长石和岩屑发生于1.0%,很难观察到由铁白云石组成的“悬浮砂”状 溶蚀,释放出二氧化硅形成自生石英及石英颗粒次构造。结合含铁白云石砂岩中普遍含油特征(表1), 生加大边,并伴随着自生高岭石沉淀。随后将是烃以及其形成明显晩于铁方解石和石油侵位作用的事 源岩的生烃高峰,伴随着大量烃类注入砂岩储集层,实,这种洁净、自形的自生矿物应该可以指示烃类在 储层成岩环境势必由酸性向碱性转变,因为烃类是储层中已发生过大规模运移和充注作用。 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishinghOuse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net井位、岩性、碳酸盐胶结物类型和砂岩含油性特征 , 以及氧碳同位素分析结果列于表 1 中。 碳酸盐胶结物氧碳同位素分析表明 ,方解石的 碳同位素(δ13 C) 相对较重 ,为 - 0. 3 ‰～ - 0. 1 ‰,氧 同位 素 (δ18 O ) 较 轻 , 分 布 范 围 为 - 22. 1 ‰～ - 19. 5 ‰(表 1 ) 。根 据 自 然 界 碳 同 位 素 分 馏 机 理[15 ] ,正常的海相碳酸盐岩和碳酸盐胶结物的δ13 C 分布在 - 4. 0 ‰～4. 0 ‰范围间 ,属于无机碳源 ,这说 明方解石的形成与有机质的脱羧基作用关系不大 , 而与湖泊的碳酸钙过饱和及沉积时的碱性环境有 关 ,因而形成时间较早。由于砂质沉积物在未脱离 沉积底水时常具有较高的孔隙度 ,而且接近常温常 压 ,碳酸盐胶结物具有较大的生长空间 ,因而很少交 代碎屑颗粒 ,并保持较高的负胶结物孔隙度或粒间 体积 ,这与薄片中观察到的方解石产状是一致的。 早期方解石胶结物较轻的氧同位素可能与方解石在 成岩过程中发生的重结晶作用有关 ,镜下也常见这 类早期方解石发生重结晶 ,呈连晶状分布[16 ] 。 薄片中观察到的铁方解石胶结物主要赋存在长 石等易溶颗粒形成的次生溶蚀孔隙和残留原生粒间 孔中 ,并且明显晚于石英自生加大、自生高岭石沉淀 和石油侵位作用 ,而且对石英颗粒具有明显的溶蚀 交代(图 1 - c、d) 。对表 1 的统计表明 ,这些铁方解 石的碳同位素值相对较轻 ,为 - 8. 02 ‰～ - 3. 23 ‰, 氧同位素也较轻 ,分布范围为 - 22. 9 ‰～ - 19. 7 ‰。 这说明它的形成明显与有机质的脱羧基作用有关 , 较低的δ13 C 说明这类方解石中有一定数量的有机碳 加入。发生这些成岩现象的主要原因是随着碎屑沉 积物的不断埋深 ,温度压力升高 ,烃源岩中的有机质 发生热脱羧并释放部分二氧化碳 ,这时二氧化碳的 碳同位素值明显较轻 ,通常在 - 4. 0 ‰～ - 35. 0 ‰之 间[17 ] 。它们很容易溶入烃源岩中黏土矿物经压实作 用所释放出的不同类型水中(如层间水、吸附水和结 构水) ,从而形成具有较强溶蚀能力的有机酸和碳酸 溶液。当这些酸性溶液进入附近的砂岩储集层中 , 可以对其中的长石、易溶岩屑 (如花岗岩屑、喷发岩 屑和碳酸盐岩屑等) 及早期碳酸盐胶结物进行溶蚀 , 从而形成次生溶蚀孔隙 ,这时成岩环境为酸性 ,氧化 性较强 ,形成温度范围在 80～120 ℃之间[18 ] ,这时方 解石胶结物不可能形成 ,而主要是长石和岩屑发生 溶蚀 ,释放出二氧化硅形成自生石英及石英颗粒次 生加大边 ,并伴随着自生高岭石沉淀。随后将是烃 源岩的生烃高峰 ,伴随着大量烃类注入砂岩储集层 , 储层成岩环境势必由酸性向碱性转变 ,因为烃类是 很强的还原剂 ,这时孔隙水中的高价铁离子将被还 原成二价铁离子 ,在碱性条件下 ,孔隙水中的二氧化 碳很容易与钙离子和二价铁离子结合形成铁方解 石 ,并对在前期酸性环境下形成的自生石英进行交 代 ,当物质供应充分时 ,可形成铁方解石呈连晶状交 代碎屑石英颗粒现象 ,形成“悬浮砂”构造 ,这类成岩 现象在研究区砂岩中是非常普遍的 ,它们常形成隐 蔽成岩圈闭的外围隔挡层。由于这时形成的铁方解 石所需的碳主要来自有机质 ,因此碳同位素组成必 然较轻 ,其沉淀时间主要在晚成岩阶段早期 ,温度在 100～130 ℃[5 ] 。鉴于这些铁方解石形成稍晚于烃类 侵位作用 ,笔者认为可以作为指示烃类在油气储层中 正在发生大规模充注或运移的特征标型自生矿物。 铁白云石的碳同位素值相对较重 ,为 - 1. 92 ‰ ～ - 0. 84 ‰, 氧同位素值变化较大 , 分布范围为 - 20. 5 ‰～ - 12. 6 ‰,说明它的形成与有机质的脱 羧基作用关系不大。其碳氧同位素组成可能反映了 在成岩流体中存在一定量的古代海相碳酸盐岩提供 的无机碳 ,而有机碳的加入量比较有限 ,因为在含铁 白云石的砂岩中可观察到少量白云岩屑 ,含量在 2. 0 %～5. 0 % ,其氧碳同位素组成主要分布在 - 4. 0 ‰ ～4. 0 ‰之间 ,与奥陶系海相碳酸盐岩一致(张成君 , 2005 ,个人通讯) ,并且与自生铁白云石比较接近 ,说 明白云岩屑在成岩演化过程中发生过溶蚀 ,并形成 了同位素相对较重的二氧化碳 ,为晚期铁白云石的 形成提供了部分物质来源。铁白云石形成明显晚于 铁方解石和石油侵位作用 ,其形成显然受控于晚成 岩阶段晚期碱性成岩环境 ,结合铁白云石自形程度 较高、主要占据次生溶孔和普遍含铁的特点 ,可以说 明其形成时间大致在有机质脱羧基作用以后的晚成 岩阶段的中晚期 ,在成岩阶段晚期的孔隙水中铁离 子的含量较高。因而比较容易取代镁离子 ,形成含 铁碳酸盐矿物 ,如铁方解石和铁白云石等 ,因为这时 孔隙水中的 Al、Si 离子主要以高岭石和自生石英的 形式固定下来 ,孔隙水将相对富集 Ca、Mg、Fe 离子 及 CO2 ,加之较大的埋藏深度 ,在相对高温高压的缺 氧还原环境中 ,很容易形成铁白云石 ,但由于前期铁 方解石形成时消耗了大量 CO2 。因此 ,砂岩中白云 石主要呈零星晶粒状分布 ,薄片统计含量一般均小 于 1. 0 % ,很难观察到由铁白云石组成的“悬浮砂”状 构造。结合含铁白云石砂岩中普遍含油特征(表 1) , 以及其形成明显晚于铁方解石和石油侵位作用的事 实 ,这种洁净、自形的自生矿物应该可以指示烃类在 储层中已发生过大规模运移和充注作用。 · 13 · 第 27 卷第 10 期 天 然 气 工 业 地质与勘探