準(zhǔn)西北緣哈山地區(qū)火山巖溶蝕孔隙特征及成因機制探討

摘要：準(zhǔn)西北緣哈山地區(qū)火山巖勘探效果顯著，是區(qū)內(nèi)重要的勘探目標(biāo)?；趲r心觀察、薄片鑒定等資料，認(rèn)為哈山地區(qū)火山巖儲集空間以溶蝕孔隙為主，儲層存在多期成縫、充填、溶蝕的疊加與改造，開展哈山地區(qū)火山巖溶蝕孔隙特征及成因機制的研究對有利區(qū)的預(yù)測至關(guān)重要。研究表明，造巖礦物長石、成巖礦物碳酸鹽巖及沸石類礦物在斷縫等通道的溝通下與酸性介質(zhì)發(fā)生部分或全部溶蝕是區(qū)內(nèi)孔隙形成的要因，本研究對于哈山地區(qū)火山巖儲層預(yù)測提供了新的思路，對區(qū)內(nèi)火山巖油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：火山巖；溶蝕孔隙；溶蝕成因；哈山地區(qū)

引言

近年來，在準(zhǔn)北緣哈山地區(qū)外來推覆系統(tǒng)及沖斷帶哈深2、哈深斜1等多口探井火山巖油氣勘探獲得突破，于推覆體上報預(yù)測地質(zhì)儲量6000多萬噸，顯示了該區(qū)火山巖廣闊的勘探前景。隨著火山巖勘探不斷取得突破的同時，火山巖儲層的相關(guān)研究工作也在逐步推進[1，2]，但由于火山巖儲層雙重介質(zhì)的特殊性以及控制因素的多樣性增加了研究難度[3，4]，目前對火山巖儲層的研究描述性的成果多，而形成機理的研究則較少。哈山地區(qū)火山巖經(jīng)歷了多期構(gòu)造疊加改造，溶蝕孔、縫發(fā)育，但成儲過程復(fù)雜，儲層溶蝕機理不明，難以建立精確的儲層模型，制約了勘探評價。因此，開展“火山巖儲層溶蝕孔隙特征及成因機制分析”，通過露頭觀察、巖心分析、薄片鑒定等資料深入剖析火山巖儲層溶蝕孔隙特征，基于此開展儲層溶蝕成因分析，進而為有利儲層的預(yù)測奠定基礎(chǔ)，對該區(qū)勘探部署具有重要的指導(dǎo)意義。

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

哈山山前帶位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，構(gòu)造上隸屬于準(zhǔn)噶爾盆地哈-德（哈山-德倫山）構(gòu)造帶的西端，南鄰瑪湖生烴凹陷，北以達爾布特斷裂為界與和什托洛蓋盆地相接，整體上呈北東-南西向展布[3]，有利勘探面積逾1000 km2）。

哈山地區(qū)火山巖主要發(fā)育于上石炭統(tǒng)哈拉阿拉特山組及下二疊統(tǒng)佳木河組，晚石炭世準(zhǔn)噶爾盆地處于多島洋與陸殼俯沖碰撞階段，整體為與陸緣島弧或與殘留洋盆有關(guān)的島弧背景，火山活動以基性巖漿噴出為主，呈安山巖-火山角礫巖-凝灰?guī)r組合；早二疊世，西準(zhǔn)噶爾褶皺帶碰撞造山后進入伸展活動期，為板內(nèi)裂谷背景，形成富堿的酸性巖漿和富堿的玄武巖漿，發(fā)育亞堿性雙峰式火山巖，呈火山角礫巖-玄武巖-流紋巖組合。

2. 火山巖溶蝕孔隙特征

統(tǒng)計分析表明，哈山地區(qū)火山巖儲層儲集空間以溶蝕孔、縫為主，占總儲集空間的72%，溶蝕成分多為造巖礦物長石、成巖礦物碳酸鹽巖及沸石。

2.1 長石溶蝕孔隙

長石穩(wěn)定性較差，在酸性流體的作用下易發(fā)生溶蝕，哈山地區(qū)火山巖儲層中長石溶蝕孔隙含量達67%，是區(qū)內(nèi)主要的儲集空間。隨長石溶蝕程度的差異，可劃分為不規(guī)則狀、或呈港灣狀的粒緣溶孔、棋盤狀粒內(nèi)溶孔等，孔徑大小不一，一般在0.01～0.2 mm之間，與裂縫相互連通，形成良好的滲流通道。

2.2 碳酸鹽巖溶蝕孔隙

區(qū)內(nèi)常見充填于裂縫中的方解石以及鐵方解石后期被部分溶蝕形成的孔縫，該類孔隙含量達26%，多沿碳酸鹽巖礦物邊緣呈不規(guī)則條帶狀展布，孔徑一般在0.02～0.3 mm之間，最大可達0.4mm，伴隨構(gòu)造活動的多期性，方解石亦存在多期的充填、溶蝕。

2.3 沸石溶蝕孔隙

哈山地區(qū)主要為濁沸石、方沸石杏仁體，呈放射狀、蠕蟲狀、橢球狀，沸石邊緣可見方解石化，在酸性孔隙水的作用下形成“豆粒狀”溶蝕孔隙，由于杏仁孔多孤立于基質(zhì)中，后期溶蝕改造能力相對差，難以形成有效儲集空間。

從不同礦物溶蝕所形成的溶蝕孔縫及對火山巖儲層的改造程度來看，區(qū)內(nèi)以長石溶蝕孔縫為主，其次為碳酸鹽巖礦物的溶蝕，溶蝕孔縫的形成大大改善了火山巖儲集性能。

3. 火山巖溶蝕孔隙成因

長石斑晶、長石巖屑和成巖早期礦物碳酸鹽巖及巖漿作用末期自生成因為主的沸石類礦物是溶蝕孔隙形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，酸性溶液和流體介質(zhì)通道的存在是溶蝕孔隙形成的外因[5，6]。

3.1溶蝕物質(zhì)

長石作為重要的造巖礦物，常以斑晶、晶屑等形式廣泛分布于各類火山巖中[7]。據(jù)其組成，可分為兩大類：由鉀長石和鈉長石組成的不連續(xù)固溶體系列堿性長石，鈣長石和鈉長石的連續(xù)固溶體系列斜長石[7]。結(jié)合熱力學(xué)模擬，在哈山地區(qū)碳酸氫鈉型地層水環(huán)境中，鉀長石最不穩(wěn)定，鈉長石次之，鈣長石最穩(wěn)定，從而堿性長石相較于斜長石更易溶蝕，且造孔率堿性長石高于斜長石。佳木河組裂谷背景下中酸性火山角礫巖和流紋巖富含堿性長石，易于溶蝕成孔，更易發(fā)育有利儲層。

火山巖中碳酸鹽巖多為大氣淡水、生物活動和酸性流體流經(jīng)斷層、裂縫處沉淀而成的成巖礦物[8]，在酸性流體的作用下沿邊緣溶蝕成孔。

3.2酸性流體來源

結(jié)合溶孔及裂縫充填物元素分析，區(qū)內(nèi)存在2種成因的溶蝕孔：一是油源有機酸混合流體溶蝕、二是大氣降水淋濾蝕變。

大氣降水無機酸和油源有機酸對長石的溶蝕機理不同，所產(chǎn)生的次生礦物也是多樣的：無機酸與長石水巖反應(yīng)主要形成高嶺石或蒙脫石；有機酸對長石的溶蝕主要是有機酸增加鋁的活度，與鋁結(jié)合形成水鋁石等絡(luò)合物，產(chǎn)生次生孔隙。

3.3溶蝕孔隙演化過程

晚石炭世-早二疊世，準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了多島洋與陸殼俯沖碰撞階段、西準(zhǔn)噶爾褶皺帶碰撞造山之后伸展裂陷階段，火山巖建造形成，發(fā)育原生孔縫；中晚二疊世，哈山地區(qū)強烈推覆沖斷，裂縫發(fā)育，后被斷裂溝通的深層熱液流體硅質(zhì)、石英充填；三疊紀(jì)，地層持續(xù)推覆疊加，沿斷裂裂縫廣布，被方解石部分充填，近烴源巖區(qū)后期局部被有機酸溶蝕，暴露地表火山巖表生風(fēng)化淋濾強，發(fā)育有利儲層；侏羅-白堊紀(jì)，構(gòu)造活動稍弱，發(fā)育小斷裂及裂縫，該時期有機質(zhì)熱演化達到高峰，產(chǎn)生大量有機酸、干酪根不斷地放出CO2形成碳酸，從而溶蝕長石、碳酸鹽巖等，靠近烴源巖區(qū)，有機酸溶蝕孔縫較發(fā)育，從而形成有利儲層。

4. 結(jié)論

（1）哈山地區(qū)火山巖儲層儲集空間以溶蝕孔、縫為主，溶蝕成分多為造巖礦物長石、成巖礦物碳酸鹽巖及沸石，長石溶蝕孔隙與裂縫相互連通，形成良好的滲流通道，是區(qū)內(nèi)主要的儲集空間。

（2）熔巖中的長石斑晶、火山碎屑巖中的長石巖屑和成巖早期礦物碳酸鹽巖及巖漿作用末期自生成因為主的沸石類礦物溶蝕孔隙形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，大氣水無機酸及油源有機酸酸性流體和斷-縫流體介質(zhì)通道的存在是溶蝕孔隙形成的外因。

（3）哈山地區(qū)經(jīng)歷了多期推覆疊加，三疊紀(jì)時期暴露地表及侏羅-白堊紀(jì)時期靠近烴源巖區(qū)的中酸性火山巖易于形成溶蝕孔縫，從而發(fā)育有利儲層。

參考文獻

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作者簡介：宋梅遠（1985-），女，漢族，山東臨沂，碩士，助理研究員，主要從事油氣地質(zhì)綜合研究工作。

（作者單位：中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院）