下第三系沙一段混積巖成巖作用與孔隙流體的演化

下第三系沙一段混積巖成巖作用與孔隙流體的演化

根據(jù)黃華盆地的勘探，黃華盆地的主要碎屑剖面包括淡水碳酸鹽巖層，在沙子剖面中發(fā)育相對(duì)發(fā)達(dá)的發(fā)育。此外,在黃驊凹陷南部孔店島的北端斜坡上發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r與碎屑巖的過渡類型——混積巖。自成巖作用的現(xiàn)代概念提出以來,成巖作用的研究取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,成巖作用的研究主要集中于單一的陸源碎屑巖或碳酸鹽巖上,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)混積巖的成巖作用研究工作開展較少。1白堊系混合沉積體系本次研究區(qū)(白唐馬沿岸帶)位于黃驊凹陷北大港潛山構(gòu)造帶東傾沒端,面積近400km2,鄰近岐口凹陷和板橋凹陷。研究區(qū)混積巖主要分布于白水頭地區(qū),白1023井及白1021井發(fā)育于辮狀河—扇三角洲前緣水下分流河道砂體之中。馬東—馬東東地區(qū)也有分布,見于港深40井、港深67井及港深59井,主要發(fā)育于重力流沉積體系之中。白水頭地區(qū)的混積巖為相緣漸變混合沉積,其證據(jù)主要為:①混積巖和其上下巖石在成分、結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造上為漸變過渡關(guān)系,未見突變標(biāo)志;②混積巖成分和其上覆及下伏的碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的成分一致。白水頭地區(qū)陸源碎屑巖—湖相碳酸鹽巖混合沉積體系的形成是由于沉積物受水流作用發(fā)生側(cè)向遷移,必然會(huì)導(dǎo)致相鄰的沉積物在相緣(或相邊界)發(fā)生混合。而馬東—馬東東地區(qū)的混積巖則為濁流混合沉積,主要是由于濁流作用使混積巖產(chǎn)生在一套細(xì)粒濁積巖中,形成含碳酸鹽—陸源碎屑混積巖夾在灰?guī)r之中。研究樣品取自大港灘海區(qū)下第三系沙一段下部(板2、板3、板4及濱Ⅰ油組)白水頭地區(qū)和馬東—馬東東地區(qū)。2巖作用類型砂巖和碳酸鹽巖二者之間的過渡類型——混積巖的成巖作用類型包括壓實(shí)作用、膠結(jié)與自生作用及自生黏土礦物形成、交代作用和溶蝕、溶解作用。2.1粒與石英的接觸在混積巖中,部分鮞粒與石英顆粒之間呈凹凸接觸。在接觸處,鮞粒為突出部分,鮞殼非常完整,石英往往為凹進(jìn)部分,好象鮞粒被壓進(jìn)石英之中。在混積巖中觀察到鮞粒與碎屑顆粒之間存在點(diǎn)、線、凹凸接觸(見圖1)。2.2晶方解石和鐵白云石研究區(qū)的膠結(jié)物主要為碳酸鹽礦物,其次為次生加大石英及少量次生加大長石。碳酸鹽膠結(jié)物包括微晶方解石、亮晶方解石和鐵白云石。微晶方解石分布于碎屑顆粒與碳酸鹽內(nèi)碎屑顆粒的邊部。亮晶方解石包括連生方解石和孔隙充填方解石2種結(jié)構(gòu)類型。共軸生長膠結(jié)物包括次生加大石英和次生加大長石。次生加大石英分布不普遍。其他自生礦物包括黃鐵礦和海綠石。黃鐵礦單偏光鏡下黑色,反射光照射呈金屬光澤。海綠石呈橢圓狀,單偏光鏡下綠色。2.3混層黏土礦物通過偏光顯微鏡和掃描電鏡觀察見有高嶺石、伊利石、綠泥石以及混層黏土礦物。混層黏土礦物主要為綠泥石/伊利石混層,未見蒙皂石/伊利石混層黏土礦物。2.4交叉代理表現(xiàn)為方解石交代碎屑顆?；蚱渌z結(jié)物和自生礦物,白云石交代方解石和碎屑顆粒等。2.5混積巖區(qū)粒溶解發(fā)生溶蝕溶解的礦物可分為3種類型:碎屑長石和方解石膠結(jié)物;高嶺石和自生石英晶體;自生鈉長石和自生白云石。鮞粒內(nèi)溶孔為混積巖區(qū)一大特色,鮞粒內(nèi)部不穩(wěn)定礦物如長石、重結(jié)晶方解石等被溶蝕,部分微晶方解石環(huán)被溶解,形成鮞粒的環(huán)狀溶解。也有的鮞粒邊緣及內(nèi)部一起被溶蝕。用線記法統(tǒng)計(jì)混積巖鑄體薄片孔隙大小,結(jié)果表明長石比方解石易于發(fā)生溶解,鮞粒溶孔所占的孔隙僅次于長石溶蝕孔隙,因此其可作為重要的流體運(yùn)移通道。3成巖共生序列與成巖環(huán)境發(fā)育3.1孔隙流體共生序列的確定膠結(jié)物與自生礦物類型與沉淀順序受控于流體的溫度、壓力和成分,其共生序列的確定是孔隙流體演化及成巖相劃分的基礎(chǔ)。根據(jù)共生序列的判別原則,以及顯微鏡下觀察確定了研究區(qū)混積巖膠結(jié)物與自生礦物的共生序列(見圖2)。3.1.1孔隙結(jié)構(gòu)不同微晶方解石包裹的碎屑石英中未見次生加大邊,連生方解石膠結(jié)的碎屑石英中也絕大部分未發(fā)育次生加大邊,連生方解石分布于微晶方解石的外緣,孔隙充填方解石充填在石英次生加大后剩余的孔隙空間并且明顯交代了次生加大石英,白云石交代方解石,粉晶白云石充填在孔隙充填方解石沉淀后剩余的孔隙空間。這說明上述自生礦物形成的先后順序?yàn)?微晶方解石—連生方解石—石英次生加大—孔隙充填方解石—白云石(包括粉晶白云石)。3.1.2第二次石英增加比第二次石英增加一般情況下次生加大石英的沉淀溫度范圍為低于次生加大長石的形成溫度范圍,推斷次生加大石英的形成早于次生加大長石。3.1.3石英、自生礦物的溶解在上述3種被溶礦物組合中,碎屑長石和方解石膠結(jié)物的溶解需要酸性環(huán)境,高嶺石、自生石英晶體和碎屑石英的溶解需要堿性環(huán)境,而自生鈉長石和自生白云石的溶解要求酸性環(huán)境。這說明溶蝕溶解作用至少發(fā)生過3期。3.1.4晚于次級(jí)充填方解石高嶺石沉淀在次生加大石英的外側(cè),局部見有被晚期方解石交代的現(xiàn)象,其形成晚于次生加大石英,早于孔隙充填方解石。然而,由于未見到高嶺石與次生加大長石之間的交切關(guān)系,因而不能根據(jù)交切關(guān)系確定二者形成的先后順序。3.2成巖序列和成巖序列研究表明,研究區(qū)混積巖的孔隙流體的化學(xué)性質(zhì)經(jīng)歷了由堿性到酸性,最后又回到堿性的變化歷程。其中海綠石、微晶方解石、部分石英溶蝕和連生方解石為成巖早期堿性流體條件下的成巖序列;次生加大石英、油氣侵位、溶蝕溶解和高嶺石沉淀為酸性流體條件下的成巖序列;伊利石、綠泥石、鈉長石化、孔隙充填亮晶方解石和白云石為晚期堿性流體條件下的成巖序列。4巖相類型及其分布4.1成巖作用類型為了便于識(shí)別和應(yīng)用,采用根據(jù)優(yōu)勢(shì)自生礦物礦物類型或成巖作用類型命名方法將研究區(qū)成巖相劃分為微晶方解石膠結(jié)成巖相、連生方解石膠結(jié)成巖相、復(fù)合膠結(jié)成巖相、高嶺石充填成巖相和粉晶白云石膠結(jié)成巖相5種類型。4.2成巖相特征4.2.1用結(jié)晶石法形成巖石相膠結(jié)物為微晶方解石,一般不含其他膠結(jié)物或自生礦物。顆粒之間以點(diǎn)線接觸為主。主要分布在白10-3井。4.2.2早期石/高嶺石/白云石早期膠結(jié)物由亮晶方解石組成,嵌晶結(jié)構(gòu),假象方解石少見。成巖共生序列為微晶方解石/連生方解石/高嶺石/白云石。晚期與早期嵌晶(連生)方解石膠結(jié)成巖相的差別是:①砂巖中見有少量的次生加大石英和次生加大長石;②顆粒之間以線狀和凹凸?fàn)罱佑|為主,說明該連生方解石形成較晚。典型成巖共生順序?yàn)槭⒋紊?長石次生加大/連生方解石膠結(jié)(包括較多的假相方解石)/白云石。4.2.3石英共生序列以孔隙中充填高嶺石為特征。碎屑長石和方解石膠結(jié)物具有明顯的溶蝕溶解現(xiàn)象,方解石在掃描電鏡下見有微溶孔。典型成巖共生序列為石英次生加大/長石溶蝕溶解/高嶺石/白云石。該成巖相主要分布于白15-2井。4.2.4最佳配方的確定顆粒大多數(shù)呈線狀接觸。典型的成巖序列為微晶方解石/石英次生加大/長石次生加大/孔隙充填方解石/溶蝕溶解/石油侵位/白云石(白20-4井)。4.2.5白云石粉與巖相結(jié)合砂巖的膠結(jié)物為白云石。該成巖相主要分布在港深24-26井,其共生順序?yàn)楹＞G石/石英次生加大/長石次生加大/粉晶白云石。5成巖組合(1)研究區(qū)分布的混積巖成巖作用類型主要經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)與自生作用及自生黏土礦物形成、交代作用和溶蝕、溶解作用。(2)本區(qū)識(shí)別出3個(gè)成巖共生組合,成巖組合Ⅰ由海綠石、黃鐵礦、微晶方解石、連生方解石及部分石英溶蝕組成;成巖組合Ⅱ包括次生加大石英和高嶺石的形成、油氣大規(guī)模注入以及長石