鄂爾多斯盆地環(huán)縣-西峰地區(qū)延長組長9油層組自生綠泥石發(fā)育特征研究

朱曉燕，田隨良，劉建勛，李文偉

(中石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅 慶陽 745100)

環(huán)縣-西峰地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，伊陜斜坡西南緣(圖1)。長9油層組沉積期，主要發(fā)育一套河控湖泊三角洲沉積體系［1-2］(圖2)。在研究區(qū)已實施的鉆井X62、B257、M61等井中獲得工業(yè)油流，表明長9油層組有望成為研究區(qū)重要的評價和石油接替層系。但是，目前對研究區(qū)長9油層組儲集砂體特征的認識和研究還不夠系統(tǒng)和深入，影響著對長9油層組的勘探評價。為此，本文在前人研究成果的基礎上，針對影響長9油層組儲集砂體儲集性的自生綠泥石的產(chǎn)狀、成因及其與形成環(huán)境的關系進行深入、系統(tǒng)的研究，為指導后期的勘探、評價提供基礎資料和科學依據(jù)。

1 自生綠泥石產(chǎn)狀

通過對研究區(qū)大量薄片的觀察，可以看出環(huán)縣-西峰地區(qū)長9油層組儲集砂巖中自生綠泥石最主要的賦存狀態(tài)是以孔隙的環(huán)邊襯里(部分文獻稱為顆粒包膜)出現(xiàn)的［1-3］，這種綠泥石的產(chǎn)出狀態(tài)具有如下幾個特點:

圖1 環(huán)縣-西峰地區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Location of the Huanxian-Xifeng region，Ordos Basin

(1)在顆粒接觸處，通常缺乏綠泥石膠結物，因而作為孔隙襯里的自生綠泥石，有時也作為環(huán)邊生長在顆粒四周，即表現(xiàn)為環(huán)邊形式，同時顆粒的接觸關系主要為點接觸和線接觸(圖3a-d)，且塑性顆粒己發(fā)生變形(圖3d)。

(2)存在自生綠泥石的砂巖，通常具有比較低的顆粒接觸強度(點接觸-線接觸，圖3c)，常與經(jīng)歷類似埋藏深度而不發(fā)育綠泥石的砂巖顆粒間的線接觸-凹凸接觸形成強烈的對照。

(3)這種孔隙環(huán)邊襯里的綠泥石通常是垂直顆粒生長的，且是定向的和近于等厚的(圖4a-b)。

(4)綠泥石沉淀后會繼續(xù)生長，因而在不同時間生長的綠泥石可具有不同的元素構成(黃思靜等，2004)，相對早期的綠泥石較為富鐵，而相對晚期的綠泥石鐵含量相對較低。前人(Jahern J S，et al，1989)的研究表明，綠泥石中Fe/Mg比值的變化并不是溫度/深度的函數(shù)，而是孔隙流體成分的反映;因而，不同世代綠泥石的元素構成的差別可能反映了綠泥石從沉淀到繼續(xù)生長的各成巖階段孔隙水中鐵離子的消耗和Fe/Mg比值的降低。

圖3 環(huán)縣-西峰地區(qū)長9自生綠泥石砂巖鑄體薄片F(xiàn)ig.3 Cast sections of the authigenic chlorite from the sandstone reservoirs in the Chang-9 oil measures in the Huanxian-Xifeng region

圖4 環(huán)縣-西峰地區(qū)長9自生綠泥石砂巖掃描電鏡照片F(xiàn)ig.4 Scanning electron micrographs of the authigenic chlorite from the sandstone reservoirs in the Chang-9 oil measures in the Huanxian-Xifeng region

(5)綠泥石沉淀后會繼續(xù)生長的另一個證據(jù)是綠泥石可圍繞自生石英生長，并逐漸包裹石英(圖4b-d)，說明綠泥石環(huán)邊形成后繼續(xù)生長的時間至少持續(xù)到了自生石英沉淀作用開始以后的成巖階段。

(6)在綠泥石膠結作用發(fā)生的地方，很少有自生石英的生長，更沒有綠泥石環(huán)邊膠結物在石英膠結物之上生長的現(xiàn)象，顯示環(huán)邊綠泥石對孔隙流體的隔絕作用和對石英成核的限制作用(圖4b-d)。

(7)綠泥石環(huán)邊經(jīng)常在溶解的骨架顆粒的邊界上形成一種綠泥石環(huán)邊包圍孔隙的結構(圖3a，圖4b-d)，該特征類似于鑄?？祝瑳]有發(fā)現(xiàn)綠泥石在溶解的長石粒內孔中形成環(huán)邊，而自生高嶺石則經(jīng)常發(fā)育在長石等的溶蝕次生孔隙中。

2 自生綠泥石成因

根據(jù)研究區(qū)長9油層組儲集砂巖中自生綠泥石的賦存狀態(tài)及相應的巖石學特征，其形成機理包括以下幾個方面［1-5］:

(1)綠泥石形成于成巖環(huán)境。因為，長9油層組中綠泥石呈一種近于等厚的環(huán)邊，如果綠泥石的沉淀作用發(fā)生在沉積期或沉積作用以前，顆粒上的包膜總會表現(xiàn)為在一些地方較厚，而在另一些地方較薄或缺乏，因為沉積與搬運水體不會是靜止的。

(2)綠泥石形成于早成巖階段早期。綠泥石環(huán)邊形成的時候，機械壓實作用己使沉積顆粒進入接觸階段，并己調整到它們目前的相對關系。得出這種結論的主要依據(jù)是顆粒接觸處沒有自生綠泥石，因此環(huán)邊綠泥石的沉淀開始于壓實作用已進行到導致顆粒目前接觸關系的早成巖階段早期甚至更早，這與眾多前人的觀察和研究結果一致(如Billault，2003，黃思靜，2004年)。

(3)綠泥石環(huán)邊沉淀開始的時間應在大多數(shù)長石溶解之前。因為在溶解的長石粒內孔中沒有發(fā)現(xiàn)綠泥石形呈環(huán)邊，卻大量存在綠泥石環(huán)邊包圍長石溶解形成的鑄模孔的結構。

(4)盡管綠泥石的沉淀作用開始于成巖作用的較早階段，但在以后的埋藏成巖過程中，這些綠泥石仍然繼續(xù)定向生長，它們包裹自生石英(圖4ef)，說明自生綠泥石的繼續(xù)生長己持續(xù)到自生石英沉淀后的較晚成巖階段。如果沒有埋藏成巖過程中綠泥石的持續(xù)生長，它們不可能較大幅度地提高巖石的機械強度和抗壓實能力。

(5)綠泥石的形成需要同沉積的富鐵沉積物，這在三角洲沉積環(huán)境尤其是三角洲前緣環(huán)境中是很容易實現(xiàn)的。河流會帶來豐富的溶解鐵(如風化和搬運過程中黑云母等暗色礦物水化析出的鐵)，在河口砂壩和遠砂壩等沉積環(huán)境中，因沉積盆地電解質的加入發(fā)生絮凝而形成含鐵沉積物，這種含鐵沉積物將為成巖過程中綠泥石環(huán)邊的形成提供豐富的鐵的來源。

(6)從圖4a-e可以看出，早成巖階段形成的以孔隙襯里產(chǎn)出的自生綠泥石是三角洲前緣(如分流河道)沉積環(huán)境的良好的標志。在鄂爾多斯盆地，砂巖中以孔隙環(huán)邊襯里方式產(chǎn)出的綠泥石最為發(fā)育地區(qū)也是三角洲前緣最為發(fā)育的地區(qū)。在時間上，從長6到長1時期，隨著古陸的夷平和物源供給的減少，三角洲的建設能力降低，自生綠泥石的含量也逐漸降低。

圖5 環(huán)縣-西峰地區(qū)長9油層組自生綠泥石發(fā)育平面分布圖Fig.5 Planar distribution of the authigenic chlorite from the sandstone reservoirsin the Chang-9 oilmeasuresin the Huanxian-Xifeng region

3 自生綠泥石分布特征及其對應的沉積環(huán)境

圖6 環(huán)縣-西峰地區(qū)長9油層組沉積相平面分布圖Fig.6 Planar distribution of the sedimentary facies in the Chang-9 oil measures in the Huanxian-Xifeng region

研究區(qū)自生綠泥石的沉淀作用發(fā)生在沉積期后，而綠泥石的形成需要同沉積的富鐵沉積物，河流會帶來豐富的溶解鐵，在河口砂壩和遠砂壩等沉積環(huán)境中因沉積盆地電解質的加入發(fā)生絮凝而形成含鐵沉積物。因此，自生綠泥石發(fā)育的層段，可以判識為三角洲前緣沉積環(huán)境［3-5］。

通過對研究區(qū)30口井共126塊長9油層組樣品的掃描電鏡和薄片觀察，編繪出了長9自生綠泥石發(fā)育分布特征圖(圖5)。由于研究區(qū)長9油層組湖岸線擺動頻繁，缺乏穩(wěn)定的湖岸線，通過對典型井沉積構造和植物化石及煤層的分布特征進行分析，結合植物根跡化石、煤層和浪成交錯層理的發(fā)育情況，可以推測湖岸線進、退擺動的活動范圍。研究區(qū)環(huán)縣-馬嶺-寧縣一線以東發(fā)育自生綠泥石，分析認為該區(qū)域位于水下三角洲前緣沉積環(huán)境，與該期沉積相平面分布圖具有明顯的一致性(圖6)。因此，研究區(qū)內自生綠泥石的分布對應于三角洲前緣沉積環(huán)境。

4 結論

(1)環(huán)縣-西峰地區(qū)長9砂巖中自生綠泥石主要以孔隙的環(huán)邊襯里形式出現(xiàn)。

(2)綠泥石形成于早成巖階段早期，其形成需要同沉積的富鐵沉積物的存在。

(3)在研究區(qū)環(huán)縣-馬嶺-寧縣一線以東分布著自生綠泥石，對應辮狀河三角洲前緣水下沉積環(huán)境。

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