饒陽凹陷寧81井區(qū)沙一段文石存在的主要原因探討

李 莉

（長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘062552）

崔周旗，陶明華，張秉順 （中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘062552）

1 寧81井區(qū)主要地質(zhì)特征

寧81井區(qū)位于冀中拗陷饒陽凹陷八里莊構(gòu)造帶寧23東構(gòu)造圈閉。鉆探目的層段主要為古近系的東營組和沙河街組。

1）東營組 （Ed） 上部為紫紅色泥巖與灰白色細(xì)砂巖不等厚互層；中部為灰褐色泥巖、灰綠色含螺泥巖、泥巖與淺灰色細(xì)砂巖呈不等厚互層，夾紫紅色泥巖及薄層黑色碳質(zhì)泥巖；下部為紫紅色、灰綠色、灰色泥巖與淺灰色細(xì)砂巖呈不等厚互層，夾黑色碳質(zhì)泥巖。

2）沙河街組 （Es） 沙河街組沙一段 （Es1）上部為灰綠色、灰色泥巖與淺灰色細(xì)砂巖不等厚互層，夾薄層黑色碳質(zhì)泥巖；中部為深灰色、灰褐色泥巖、灰質(zhì)泥巖與灰褐色灰質(zhì)頁巖互層，夾淺灰色細(xì)砂巖；底部為灰色灰質(zhì)泥巖與淺灰色灰質(zhì)砂巖不等厚互層，夾紫紅色泥巖。沙河街組沙二段 （Es2）為紫紅色泥巖夾淺灰色細(xì)砂巖。沙河街組沙三段 （Es3）為深灰色泥巖與淺灰色灰質(zhì)細(xì)砂巖呈略等厚互層，夾灰褐色灰質(zhì)泥巖、灰色泥灰?guī)r、灰?guī)r及薄層黑色碳質(zhì)泥巖。

2 文石層段的主要地質(zhì)特征

1）文石的一般特征 文石又名霰石，屬斜方晶系，主要成分與方解石相同，均為CaCO3，晶體呈柱狀和針狀，集合體常呈纖維狀、晶簇狀、柱狀、放射狀、皮殼狀、鐘乳狀、鮞狀、豆?fàn)詈颓驙畹?。顏色主要為白色和黃白色，有時為淺綠色。薄片中無色。閃突起十分明顯。文石不穩(wěn)定，常溫下易變?yōu)榉浇馐?，在薄片中常見方解石、白云石置換文石的假象。

海相生物的貝殼、骨骼均由文石組成，但通常已轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?。外生成因的文石常與方解石、白云石共生于灰?guī)r、砂巖中，或呈脈狀產(chǎn)出；內(nèi)生成因的文石形成于火山噴發(fā)的后期熱液作用中，常見于玄武巖和安山巖的氣孔中；在礦床氧化帶中，常與孔雀石、褐鐵礦、方解石等礦物共生；在高壓低溫的變質(zhì)巖中，與藍(lán)閃石、硬柱石、硬玉、綠泥石、白云母和榍石等共生。

2）文石層段的主要巖石學(xué)特征 X－衍射全巖分析資料表明，饒陽凹陷寧81井Es1取心井段3240.00～3282.50m中存在大量的文石，分布不均勻，部分井段不含文石，局部井段含量較高，含量一般在15%～50%，最高可達(dá)59% （見圖1）。

巖石薄片鑒定結(jié)果可知，該井段巖石類型主要為含陸屑泥質(zhì)泥晶灰 （云）巖、鈣質(zhì)頁巖和含陸屑碳酸鹽質(zhì)頁 （泥）巖等。泥質(zhì)、陸源碎屑、文石、方解石和白云石等多具紋層狀構(gòu)造，陸屑成分主要為細(xì)粉砂級的石英、長石和巖屑 （見圖2 （a）～ （d））。

掃描電鏡資料表明，Es1取心井段中的文石晶粒細(xì)小，形狀多不規(guī)則，僅見少量短柱狀晶體，多與片狀粘土礦物 （主要為伊利石和伊蒙混層礦物）混雜分布 （見圖2（e）～ （h））。

圖1 饒陽凹陷寧81井Es1文石含量分布圖

圖2 饒陽凹陷寧81井區(qū)Es1巖石薄片及掃描電鏡顯微照片

3）文石層段的主要沉積特征 微量元素分析及沉積相研究表明，饒陽凹陷寧81井Es1取心井段3240.00～3282.50m中古鹽度一般為8‰～16‰，根據(jù)威尼斯鹽度分類方案，Es1沉積時期古水介質(zhì)主要為中鹽水α－β環(huán)境，為正常湖泊相中的淺湖－半深湖亞相沉積 （見圖3）。

3 文石大量存在的主要原因

由于文石在常溫下不穩(wěn)定，很容易轉(zhuǎn)化為方解石和白云石，因此，正常情況下它很難存在于古近系Es1的地層中。

通過深入細(xì)致的分析研究發(fā)現(xiàn)，寧81井區(qū)Es1取心井段中的巖石具有如下特征：①巖石多具紋層狀構(gòu)造，主要由粘土礦物、方解石、白云石、文石和陸源碎屑等組成；②巖石結(jié)構(gòu)致密，無論是陸源碎屑顆粒，還是文石、方解石和白云石等，絕大多數(shù)為細(xì)粉砂級 （或泥），粒徑多為幾個μm，顆 （晶）粒細(xì)小。由于巖石結(jié)構(gòu)致密，致使文石形態(tài)多呈不規(guī)則粒狀，很少具有柱狀或針狀外形；③粘土礦物含量較高，成分主要為片狀伊利石和伊蒙混層礦物，多呈薄膜狀分布在顆粒表面 （見圖2）。

圖3 饒陽凹陷寧81井區(qū)Es1沉積相圖

由此可推斷，Es1地層中紋層狀分布的粘土礦物的封蓋作用以及片狀分布的粘土礦物的包裹作用，大大減少了文石與外界的接觸，致使交代作用不能順利進行，使得該井區(qū)地層中的文石得以大量保存，沒有或很少向方解石、白云石轉(zhuǎn)化。

與外界不接觸、封閉的地質(zhì)環(huán)境是否真是文石大量存在的主要原因呢？為了驗證這一結(jié)論，對Es1取心井段的X－衍射全巖分析資料和巖石鑄體薄片鑒定結(jié)果進行了深入細(xì)致的研究后發(fā)現(xiàn)，凡是巖石薄片鑒定中見半充填裂縫或溶孔的井段均不含文石，未見孔縫的井段文石含量較高 （見表1）。

表1 饒陽凹陷寧81井文石、碳酸鹽巖含量與孔縫關(guān)系表

由此可推斷，與外界不接觸的封閉地質(zhì)環(huán)境應(yīng)是該井區(qū)古近系Es1文石大量存在的主要原因。

4 存在的問題

任何礦物的存在都不可能是單一因素造成的，由于技術(shù)手段和研究水平的限制，對寧81井區(qū)古近系Es1文石大量存在的主要原因的探索還不夠深入，對于是否還存在其他的影響因素 （如有機質(zhì)成熟過程中排出的大量有機酸、地層溫度、壓力等），有待于今后更細(xì)致深入的研究。