沾化凹陷邵54井湖相白云巖沉積特征分析

王文勇，黃文輝中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

唐鑫萍 （中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083）

沾化凹陷邵54井湖相白云巖沉積特征分析

王文勇，黃文輝中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

唐鑫萍 （中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083）

沾化凹陷古近系沙河街組四段上亞段發(fā)育湖相白云巖。以巖石學(xué)特征為基礎(chǔ)，結(jié)合X射線衍射、X射線熒光光譜分析和電感耦合等離子體質(zhì)譜分析等手段，對邵54井湖相白云巖的沉積特征進(jìn)行了研究。該井中的白云巖為典型的斷陷湖盆邊緣淺灘環(huán)境沉積，包括亮晶內(nèi)碎屑白云巖和泥晶藻屑白云巖。根據(jù)其沉積特征，劃分出內(nèi)碎屑灘、藻灘和灘間3種微相。沉積微相對準(zhǔn)同生白云石化的程度有很大影響。高能環(huán)境形成的顆?；?guī)r，原生孔隙發(fā)育，有利于咸化湖水的流動(dòng)，可優(yōu)先于泥晶灰?guī)r發(fā)生白云石化。地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明，白云石的有序度普遍較低，且Sr富集及Sr／Ba比值較高；這表明白云石的成核速度快，白云石化作用發(fā)生的時(shí)期較早。

沉積特征；湖相白云巖；準(zhǔn)同生白云石化作用；儲(chǔ)集空間；沾化凹陷

湖相碳酸鹽巖遍布我國中、新代各類湖盆，作為陸相含油氣盆地中重要的儲(chǔ)層，受到了學(xué)者重視［1］。雖然許多學(xué)者已對渤海灣盆地的湖相白云巖進(jìn)行了研究，但由于其形成條件（氣候、地理、物源、水體性質(zhì)）不同［2］，各個(gè)凹陷白云巖的特征有一定差別。筆者綜合前人研究成果，根據(jù)大量的巖心與薄片觀察，運(yùn)用沉積學(xué)原理和方法，結(jié)合地化測試手段，對沾化凹陷邵54井沙四上亞段湖相白云巖的巖石學(xué)特征、沉積微相類型等進(jìn)行了分析，對該區(qū)的勘探開發(fā)工作具有重要指導(dǎo)作用。

1 地質(zhì)背景

沾化凹陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷的東北部，總體上是一個(gè)北陡南緩的箕狀斷陷，面積約2.8×103km2。它是在燕山期強(qiáng)烈的斷裂作用下形成的。由于新生代北東、北東東向以及北西向斷裂的發(fā)育，凹陷內(nèi)部被分割成6個(gè)次級(jí)洼陷，自西向東依次為邵家、四扣、渤南、孤北、孤南、富林等洼陷［3］。沾化凹陷南北分別為埕東－義和莊凸起和陳家莊凸起（圖1），它們?yōu)榘枷萏峁┝宋镔|(zhì)來源。

沙四上亞段沉積時(shí)期，沾化凹陷湖盆規(guī)模較小，各次洼之間分割性較強(qiáng)，尚沒有形成統(tǒng)一的湖盆［5］。由于氣候干旱，湖水不斷蒸發(fā)，使得湖盆水體的礦化度不斷升高，早先的淡水湖逐漸向咸水湖轉(zhuǎn)變，最終在濱淺湖地區(qū)發(fā)育了一套碳酸鹽巖沉積。

圖1 沾化凹陷構(gòu)造位置圖（據(jù)文獻(xiàn)［4］，有修改）

2 湖相白云巖的巖石學(xué)特征

通過巖心觀察和偏光顯微鏡鑒定發(fā)現(xiàn)，邵54井古近系沙四上亞段白云巖以顆粒巖為主，巖石類型為亮晶內(nèi)碎屑白云巖和泥晶藻屑白云巖。它們屬于典型的斷陷湖盆邊緣淺灘沉積，筆者將其稱為淺灘型準(zhǔn)同生白云巖。

表1 沾化凹陷邵54井白云巖X射線衍射（XRD）分析結(jié)果

2.1 亮晶內(nèi)碎屑白云巖

亮晶內(nèi)碎屑白云巖主要形成于淺灘高能環(huán)境，原生孔隙較發(fā)育，生物化石稀少。在邵54井中2792.8～2794.1m、2801.9～2807.2m層位此類白云巖較為發(fā)育。

X射線衍射分析表明，此類白云巖中白云石含量的變化范圍73.1%～99.7%（表1），均值為84.4%。白云石有序度變化范圍為0.262～0.341，平均為0.291，有序度較低，反映其形成于快速結(jié)晶的環(huán)境，沉積物形成不久便發(fā)生準(zhǔn)同生白云石化作用。偏光顯微鏡下觀察，內(nèi)碎屑粒徑一般在0.1～0.5mm之間，主要為砂屑、粉屑，具較好的磨圓和分選；內(nèi)碎屑之間的填隙物主要為亮晶方解石（圖2（a））。用茜素紅溶液對薄片進(jìn)行染色發(fā)現(xiàn)，只有溶蝕孔隙中的亮晶膠結(jié)物變紅，內(nèi)碎屑不變紅，表明內(nèi)碎屑顆粒已被白云石化。

圖2 沾化凹陷邵54井白云巖類型及儲(chǔ)集空間類型

雖然亮晶內(nèi)碎屑白云巖有較發(fā)育的晶間孔隙，但因晶粒細(xì)小，多數(shù)為泥晶狀，晶間孔徑非常小，孔隙結(jié)構(gòu)不理想。此類白云巖在后期溶蝕過程中，可形成連通性良好的次生孔隙，對油氣運(yùn)聚具有重要意義［6］。

2.2 泥晶藻屑白云巖

泥晶藻屑白云巖主要形成于間歇?jiǎng)邮幁h(huán)境，能量中等，生物化石少見。邵54井中此類巖石在2794.1～2794.8m、2798.1～2800.2m層位較為發(fā)育。

X射線衍射分析表明，此類白云巖中白云石含量的變化范圍70.0%～97.0%（表1），均值為83.5%。白云石有序度變化范圍為0.237～0.313，平均為0.275，有序度較低，反映白云石的成核速度較快。

在偏光顯微鏡下，藻屑大小各異，粒徑為0.1～0.3mm，形態(tài)不規(guī)則（圖2（b））；顆粒邊緣光滑且較明亮，多為鈣藻碎屑。藻屑顆粒之間被泥晶方解石充填，兩者顏色相近。用茜素紅溶液對薄片進(jìn)行染色發(fā)現(xiàn)，只有溶蝕孔隙中的膠結(jié)物變紅，而藻類碎屑不變紅，這表明藻屑顆粒大部分已發(fā)生白云石化作用。

泥晶藻屑白云巖晶間孔隙的孔隙結(jié)構(gòu)同樣不理想，同時(shí)，藻屑之間存在少量淡水淋濾作用而形成的粒間溶孔，但多被亮晶方解石所充填。

3 湖相碳酸鹽巖的沉積環(huán)境

邵54井湖相白云巖形成于準(zhǔn)同生期，碳酸鈣等物質(zhì)剛沉積不久尚未脫離沉積環(huán)境即被交代。因此，沉積環(huán)境對白云巖的發(fā)育影響很大。根據(jù)薄片觀察結(jié)果，抽取鏡下觀察疑似白云巖的16個(gè)樣品進(jìn)行了X射線衍射（XRD）、X射線熒光光譜分析（XRF）和電感耦合等離子體質(zhì)譜分析（ICP－MS）測試，進(jìn)而對沉積環(huán)境進(jìn)行分析。

3.1 古鹽度

Sr的含量往往反映介質(zhì)的古鹽度，現(xiàn)代海水的Sr含量大約為1000～1200μg／g［7］。該井中Sr含量主體介于之間1970.00～4829.22μg／g（表2），平均3009.97μg／g；白云巖的Sr／Ba比值全部大于1，平均值7.43，較高的Sr的含量反映了白云巖是在鹽度較高的環(huán)境中形成的。同時(shí)，Sr富集及高的Sr／Ba比值表明Sr元素沒有大量流失，也反映白云石化作用的時(shí)期較早。

表2 沾化凹陷邵54井白云巖常量及微量元素分析結(jié)果

3.2 氧化還原環(huán)境

根據(jù)V／（V＋Ni）值判別沉積環(huán)境，V／（V＋Ni）≥0.46指示還原環(huán)境；而V／（V＋Ni）＜0.46代表氧化環(huán)境［8］。邵54井中的V／（V＋Ni）比值在0.31～0.43之間（表2），均值為0.365，反映白云巖是在氧化環(huán)境中形成的，沉積后不久即發(fā)生交代作用。

3.3 陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)

在碳酸鹽巖沉積物中，Al2O3、Ti主要來源于陸源碎屑，它們的含量常被用于反映陸源物質(zhì)的供應(yīng)情況。我國東部碳酸鹽巖中Al2O3的平均含量為1.2%［9］，邵54井中Al2O3的平均含量為0.517%；同時(shí)，我國東部碳酸鹽巖中Ti的平均含量為400μg／g［10］，而該井中較低的Al2O3和Ti含量表明該井研究層段的陸源物質(zhì)供應(yīng)量較少。

同時(shí)，X射線衍射測試結(jié)果顯示，巖石的礦物成分主要為白云石和方解石，含少量石英和粘土礦物。白云石平均含量為84.08%（表1），石英含量為0.4%～1.1%，均值為0.617%，也反映了陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)較少。

4 沉積微相

4.1 微相劃分

根據(jù)邵54井白云巖的沉積特征，劃分出內(nèi)碎屑灘、藻灘和灘間等3種沉積微相。內(nèi)碎屑灘為高能持續(xù)動(dòng)蕩環(huán)境，處于淺灘的迎風(fēng)面，以亮晶內(nèi)碎屑白云巖沉積為主；藻灘為間歇?jiǎng)邮幁h(huán)境，處于淺灘的背風(fēng)面，向陸一側(cè)，以泥晶藻屑白云巖沉積為主；內(nèi)碎屑灘、藻灘之間為灘間，為安靜低能環(huán)境，以泥晶灰?guī)r沉積為主。淺灘的分布有明顯的規(guī)律性，它們主要呈小面積的長垣狀沿近湖緣的濱岸帶以及湖內(nèi)水下隆起區(qū)分布［11］，而且往往與湖盆的邊緣平行。

同時(shí)，作者依據(jù)趙澄林等［12］提出的斷陷咸水湖盆邊緣碳酸鹽沉積模式，并結(jié)合高曉鵬［13］、彭傳圣［14］等人對該區(qū)沉積特點(diǎn)的研究，建立了沾化凹陷古近系湖相白云巖的沉積環(huán)境模式（圖3），為分析該地區(qū)白云巖的沉積特征提供了基礎(chǔ)。

4.2 沉積微相與白云石化程度的關(guān)系

據(jù)薄片觀察和X射線衍射結(jié)果可知，邵54井中的白云巖（亮晶內(nèi)碎屑白云巖和泥晶藻屑白云巖）都為粒屑結(jié)構(gòu)，而且泥晶灰?guī)r的白云石化程度很低（1.4%～6.3%）。這主要是由于顆?；?guī)r的粒間孔隙相對發(fā)育，有利于咸化湖水的流動(dòng)，進(jìn)而表現(xiàn)為高能環(huán)境形成灰?guī)r的白云石化程度較高。

這樣，沉積微相就影響了準(zhǔn)同生白云石化的程度。對于內(nèi)碎屑灘、藻灘形成的灰?guī)r，原生孔隙發(fā)育，準(zhǔn)同生白云石化作用易于進(jìn)行，最終導(dǎo)致顆?；?guī)r優(yōu)先于泥晶灰?guī)r發(fā)生白云石化作用。

圖3 沾化凹陷湖相白云巖沉積環(huán)境模式

5 結(jié) 論

1）沾化凹陷邵54井中的白云巖屬于淺灘型準(zhǔn)同生白云巖，巖石類型以亮晶內(nèi)碎屑白云巖和泥晶藻屑白云巖為主。白云石的有序度普遍較低，且Sr富集及高的Sr／Ba比值，表明白云石的成核速度快，白云石化作用的時(shí)期較早。

2）邵54井中白云巖為典型的斷陷湖盆邊緣淺灘沉積。根據(jù)其沉積特征，可進(jìn)一步劃分出內(nèi)碎屑灘、藻灘和灘間3種微相。前兩者水動(dòng)力較強(qiáng)，是形成顆粒碳酸鹽巖的沉積環(huán)境。

3）沉積微相對準(zhǔn)同生白云石化的程度存在影響。高能環(huán)境形成的碳酸鹽巖，粒間孔隙較為發(fā)育，有利于咸化湖水的流動(dòng)，最終導(dǎo)致顆?；?guī)r優(yōu)先于泥晶灰?guī)r發(fā)生準(zhǔn)同生白云石化作用。

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［編輯］ 宋換新

17 Sedimentary Characteristics of Lacustrine Dolomite in Well Shao 54of Zhanhua Sag

WANG Wen－yong，HUANG Wen－h(huán)ui，TANG Xin－ping

（First Authors Address：Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation Mechanism，Ministry of Education；School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China）

Lacustrine dolomite was developed in the upper member of Es4of Zhanhua Sag.Based on the petrology characteristics and analyses of X－ray diffraction（XRD），X－ray fluorescence（XRF）and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry（ICP－MS），the sedimentary characteristics of lacustrine dolomite in Well Shao 54were analyzed.Dolomite of mainly occurred at the edge of rift－subsidence lake basin，including sparry intraclastic dolomite and mud algaeclastic dolomite.Based on the sedimentary characteristics，the shallow lake could be divided into intraclastic bank，algaeclastic bank and interbank.Microfacies affected penecontemporaneous dolomitization greatly.The primary porosity of grainstone was well developed，which was conducive to the flow of saline water，and makes grainstone to be the dolomite prior to mudstone.The geochemistry data indicate that the dolomite ordering degree is generally low，the Sr content and Sr／Ba ratio are both high.This is because the forming rate of dolomite is quick，and dolomitization occurs early.

sedimentary characteristics；lacustrine dolomite；penecontemporaneous dolomitization；reservoir space；Zhanhua Sag

book=250,ebook=250

TE121.3

A

1000－9752（2012）06－0017－04

2012－01－10

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05009－002）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（2011PY0204）。

王文勇（1988－），男，2011年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事沉積儲(chǔ)層方面的研究工作。