川北寒武系碳酸鹽巖壓溶作用的影響因素

胡力文，鄒華耀，楊偉強(qiáng)，黎 霆，鄧成昆，程忠貞，諸丹誠(chéng)，陳星岳

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249)

0 引 言

截至2015年，塔里木盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地和渤海灣盆地等陸上海相盆地已累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量29.34×108t，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量3.37×1012m3，石油資源探明率8.6%，天然氣探明率13.87%，勘探潛力較大[1]。隨著理論的發(fā)展和鉆采技術(shù)的進(jìn)步，由中淺層向深層勘探已成為趨勢(shì)，而且現(xiàn)今深層、超深層油氣勘探在全球范圍內(nèi)已經(jīng)取得了重要的發(fā)現(xiàn)[2]。四川盆地、塔里木盆地等中國(guó)重要含油氣盆地已將超深層油氣藏設(shè)為主要勘探目標(biāo)。對(duì)于四川盆地，寒武系是深層碳酸鹽巖油氣資源勘探的主力層位。

壓溶作用對(duì)深層和超深層孔隙的發(fā)育和保存起到重要影響[3]，可能導(dǎo)致碳酸鹽巖厚度損失高達(dá)34%[4]。2000年Heydari通過(guò)定量分析密西西比Black Creek油田現(xiàn)今埋深在6 km的侏羅系Smackover組孔隙度接近于零的鮞粒灰?guī)r，發(fā)現(xiàn)在原有40%的孔隙度中，機(jī)械壓實(shí)損失了32.5%，壓溶降低了37.5%，壓溶引起的膠結(jié)破壞了30%[5]。碳酸鹽巖中的壓溶現(xiàn)象比砂巖中更為突出，比如縫合線[4，6]。Alsharhan和Sadd[7]使用簡(jiǎn)單的分類，將縫合線分為矩形或高振幅、縫合或波狀縫合線、束狀縫合線或馬尾狀縫合線。國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)對(duì)縫合線的成因研究，將縫合線分為原生縫合線和次生縫合線兩大類[8-13]。本文采用Koehn等將縫合線分為矩形層型、地震鋸齒型、縫合/尖峰型和簡(jiǎn)單波狀型4種的分類方法[14]。對(duì)壓溶作用的影響包括巖石性質(zhì)(內(nèi)因)和外部環(huán)境因素(外因)。巖石性質(zhì)包括：(1)原始礦物成分，(2)不溶殘余物含量，(3)粒度和顆粒表面性質(zhì)，(4)白云石含量，(5)黏土礦物含量?？偠灾?，巖石非均質(zhì)性越強(qiáng)，壓溶作用越強(qiáng)，即縫合線愈發(fā)育[12，15-16]。環(huán)境因素包括：(1)埋藏深度，普遍認(rèn)為壓溶作用主要發(fā)生在埋深大于1000 m的深度[17-18]；(2)孔隙流體性質(zhì)與油氣充注，可以降低地層水含量及其流動(dòng)性可抑制壓溶和礦物沉淀[18-21]。前人描述了一系列壓溶的現(xiàn)象，普遍缺乏對(duì)縫合線內(nèi)因控制因素定量評(píng)價(jià)：比如早期的白云巖化，使得白云巖比灰?guī)r發(fā)育更少的縫合線[22-24]，但僅是觀察描述，并未定量統(tǒng)計(jì)。另外，觀察到泥-粉晶白云巖普遍發(fā)育縫合線構(gòu)造[25-27]，多采用描述，并未定量統(tǒng)計(jì)。因此本文選取四川盆地寒武系仙女洞組(川深1井、天星1井)、龍王廟組(五探1井、磨溪11井、磨溪12)和洗象池組(東溪1井、馬深1井)的巖石薄片以及巖心資料，利用Adobe Photoshop統(tǒng)計(jì)不同結(jié)構(gòu)組分含量，對(duì)各井巖心的巖性特征以及縫合線特征進(jìn)行描述。

本文定量統(tǒng)計(jì)縫合線的特征(幅度、密度)、碳酸鹽巖礦物成分和結(jié)構(gòu)組分，并定量分析縫合線特征與巖石性質(zhì)的相關(guān)性，分析不同類型的碳酸鹽巖抗壓溶的能力，以揭示縫合線形成與分布的控制因素，為川北地區(qū)深層至超深層碳酸鹽巖儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)提供一些科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

四川盆地的發(fā)育受周緣地塊的裂解和基底構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制[28]。印支期時(shí)盆地的雛形已經(jīng)基本形成，經(jīng)過(guò)喜山期強(qiáng)烈的壓扭性斷褶活動(dòng)后，現(xiàn)代盆地面貌基本形成。寒武紀(jì)之前，受桐灣運(yùn)動(dòng)的影響，部分地區(qū)的燈影組因抬升而遭受風(fēng)化剝蝕，總體上形成了自西北向東南方向逐漸低緩傾斜的古地貌特征[28-30]。本文的研究區(qū)包括四川盆地北部及中部(圖1)。寒武系沉積演化主要受古陸陸源碎屑和海平面變化的控制[31]。早寒武世，早期的拉張構(gòu)造開(kāi)始轉(zhuǎn)換為擠壓構(gòu)造，上揚(yáng)子西部邊緣開(kāi)始形成漢南古陸，受興凱運(yùn)動(dòng)的影響，形成綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷槽[29]，由于海平面的下降，摩天嶺古陸、漢南古陸面積擴(kuò)大，古陸成為四川盆地北部碎屑沉積的主要物源區(qū)[32]。筇竹寺組、仙女洞組和閻王碥組沉積時(shí)期裂陷槽填平補(bǔ)齊，龍王廟組沉積時(shí)期在相對(duì)平坦的地勢(shì)上形成一個(gè)以碳酸鹽巖沉積為主的緩坡沉積環(huán)境[32-33]。受郁南運(yùn)動(dòng)的影響，研究區(qū)西北部遭受不同程度的剝蝕，洗象池組整體表現(xiàn)為西北薄、東南厚的地層特征，與上覆地層奧陶系呈不整合接觸。

圖1 研究區(qū)位置及地層柱狀圖

2 取樣和分析

本研究樣品取自7口井巖心(磨溪12、磨溪11、高石10、五探1、川深1、馬深1、天星1)和4個(gè)風(fēng)化較弱的新鮮露頭(大兩會(huì)、貴民、巴山、修齊鎮(zhèn))。對(duì)巖性和露頭的厚度、巖性、顏色和沉積構(gòu)造及相關(guān)特征詳細(xì)描述。從露頭和巖心共采集了714個(gè)未風(fēng)化樣品。在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與勘探國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成薄片的制備和描述工作，共制備371個(gè)普通薄片和343個(gè)鑄造薄片。用茜素紅S染色，尼康Eclipse LV100N POL偏光顯微鏡下觀察并拍照。

縫合線參數(shù)的統(tǒng)計(jì)包括縫合線的密度和平均振幅。對(duì)于巖心，縫合線的密度為每米巖心的縫合線數(shù)目，平均振幅為每米巖心的累積振幅。對(duì)于薄片，在鏡下定量統(tǒng)計(jì)不同礦物成分、結(jié)構(gòu)組分的含量。

采用圖像分析方法對(duì)巖石薄片進(jìn)行定量研究。使用Adobe Photoshop軟件對(duì)結(jié)構(gòu)組分進(jìn)行快速、詳細(xì)、準(zhǔn)確的定量研究。利用Adobe Photoshop軟件的選擇功能來(lái)選擇碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分(顆粒、膠結(jié)物和基質(zhì))。每個(gè)成分的含量百分比是根據(jù)所選區(qū)域的像素值與總像素值的比值來(lái)確定的[34]。對(duì)來(lái)自寒武系的252個(gè)碳酸鹽巖樣品進(jìn)行了顆粒、膠結(jié)物和基質(zhì)百分含量統(tǒng)計(jì)。

3 碳酸鹽巖層位巖石類型

本次主要針對(duì)寒武系碳酸鹽巖地層進(jìn)行研究，包括仙女洞組、龍王廟組、洗象池組。結(jié)合野外露頭、鉆井巖心描述、巖屑錄井和測(cè)井解釋成果等資料，對(duì)研究區(qū)內(nèi)7口井、4個(gè)野外露頭巖性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明研究區(qū)仙女洞組巖性主要為顆粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，龍王廟組巖性主要為晶粒白云巖、顆粒白云巖，洗象池組主要為大套厚層塊狀泥粉晶白云巖。

3.1 仙女洞組

(1)顆?；?guī)r。

巖性主要為(殘余)鮞?；?guī)r，可見(jiàn)(殘余)鮞粒含云灰?guī)r、生物灰?guī)r和砂屑灰?guī)r。鮞?；?guī)r一般為灰色中-厚層，鮞粒含量(面積分?jǐn)?shù))大都在55%左右，鮞粒粒徑較小，分布在0.1～0.4 mm之間，多為同心放射鮞。鮞粒多被壓碎、重結(jié)晶、泥晶化、溶解等作用所破壞，局部可見(jiàn)鮞粒壓溶現(xiàn)象(圖2(a))，部分薄片下可以看到少量鮞粒被選擇性白云巖化(圖2(b))，少量鮞粒殼層和核心被溶解，后期被亮晶方解石所充填。部分薄片中可以觀察到生物碎屑，主要為古杯生物，生物表層被泥晶化，生物內(nèi)部被亮晶膠結(jié)物充填(圖2(c))，結(jié)構(gòu)保存完整，生物碎屑含量(面積分?jǐn)?shù))在65%左右。砂屑灰?guī)r砂屑含量(面積分?jǐn)?shù))在60%左右，有少量的礫屑(圖2(d))，礫屑含量不超過(guò)10%，混入少量陸源石英，石英磨圓分選較好，含量(面積分?jǐn)?shù))不超過(guò)5%。顆粒支撐，顆粒間為亮晶方解石膠結(jié)，可識(shí)別出1～3期膠結(jié)物。

(a)鮞?；?guī)r，壓溶，仙女洞組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片；(b)殘余含云鮞?；?guī)r，仙女洞組，大兩會(huì)剖面，單偏光，鑄體薄片；(c)生物灰?guī)r，古杯生物，仙女洞組，大兩會(huì)剖面，單偏光，鑄體薄片；(d)砂屑灰?guī)r，可見(jiàn)礫屑，仙女洞組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片；(e)泥晶灰?guī)r，孔隙不發(fā)育，仙女洞組，鎮(zhèn)巴巴山，單偏光，普通薄片；(f)鈣質(zhì)砂巖，仙女洞組，大兩會(huì)剖面，正交光，普通薄片；(g)砂屑白云巖，可見(jiàn)礫屑，龍王廟組，大兩會(huì)剖面，單偏光，鑄體薄片；(h)殘余顆粒白云巖，龍王廟組，大兩會(huì)剖面，墊紙?jiān)鰪?qiáng)光，單偏光，鑄體薄片；(i)殘余鮞粒白云巖，可見(jiàn)鮞粒輪廓，龍王廟組，大兩會(huì)剖面，單偏光，鑄體薄片；(j)泥晶白云巖，發(fā)育縫合線，龍王廟組，南江楊壩剖面，單偏光，普通薄片；(k)云質(zhì)砂巖，龍王廟組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片；(l)云質(zhì)砂巖，龍王廟組，大兩會(huì)剖面，正交光，普通薄片；(m)砂屑白云巖，洗象池組，馬深1井，單偏光，普通薄片；(n)粉晶白云巖，洗象池組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片；(o)泥晶白云巖，發(fā)育縫合線，洗象池組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片；(p)砂質(zhì)白云巖，洗象池組，大兩會(huì)剖面，單偏光，普通薄片

(2)泥晶灰?guī)r。

泥晶碳酸鹽巖主要發(fā)育在水體能量相對(duì)較弱、較為安靜的沉積環(huán)境，一般為灰色中薄層狀。研究區(qū)巖性主要為泥晶灰?guī)r(圖2(e))，晶粒較小，在5 μm左右，可見(jiàn)泥晶白云巖，部分泥質(zhì)含量較高，形成泥質(zhì)白云巖；混有少量陸源石英，含量(面積分?jǐn)?shù))不超過(guò)5%，石英顆粒較小，粒徑在0.05～0.1 mm之間，磨圓分選都較好。

(3)混積巖。

混積巖指同一層內(nèi)陸源碎屑與碳酸鹽巖組分混合[35]。川北受摩天嶺、漢南等古陸的影響，仙女洞組中下部發(fā)育有混積巖。研究區(qū)主要巖性為砂質(zhì)鮞?；?guī)r和含砂鮞?；?guī)r，可見(jiàn)鈣質(zhì)砂巖(圖2(f))。砂質(zhì)鮞?；?guī)r和含砂鮞?；?guī)r一般為灰色中厚層狀，鮞粒顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))大都在55%左右，鮞粒粒徑較小，在0.1～0.4 mm之間，多為同心放射鮞。石英顆粒粒徑大都在0.1～0.3 mm之間，陸源石英含量(面積分?jǐn)?shù))在15%～50%之間，充填在鮞粒顆粒之間，孔隙不發(fā)育，整體巖性較致密。

3.2 龍王廟組。

(1)顆粒白云巖。

研究區(qū)寒武系龍王廟組顆粒白云巖較為發(fā)育，顆粒類型有礫屑、砂屑、粉砂屑、鮞粒、生物碎屑，以砂屑為主(圖2(g))。研究區(qū)顆粒原始結(jié)構(gòu)受白云巖化、重結(jié)晶、溶蝕作用破壞，形狀模糊，邊界不清(圖2(h))，在鏡下可以看到顆?；糜?，墊紙?jiān)鰪?qiáng)光后可見(jiàn)顆粒形態(tài)。巖性以殘余顆粒白云巖為主，可見(jiàn)生物碎屑、砂屑，混入少量陸源石英，含量(面積分?jǐn)?shù))不超過(guò)5%，砂屑含量(面積分?jǐn)?shù))多在70%左右，由粉細(xì)晶白云石構(gòu)成，陸源碎屑含量較少，不到5%，發(fā)育少量孔隙，有瀝青充填(圖2(h))。研究區(qū)可見(jiàn)鮞粒顆粒，鮞粒原始結(jié)構(gòu)不清(圖2(i))，鮞粒含量(面積分?jǐn)?shù))最大可到60%，粒徑大小在0.3～1.2 mm之間，粒徑跨度較大，鮞粒顆粒多由粉-細(xì)晶白云石構(gòu)成，鮞粒間為亮晶白云石膠結(jié)，可見(jiàn)粒間孔、粒內(nèi)孔，被白云石、瀝青充填。

(2)晶粒白云巖。

研究區(qū)龍王廟組晶粒碳酸鹽巖幾乎被完全白云巖化，按晶粒大小可分為粉晶、細(xì)晶。其中，粉晶白云巖最為發(fā)育，可見(jiàn)生物碎屑。細(xì)晶白云巖中可見(jiàn)鮞粒的殘余結(jié)構(gòu)，鮞粒結(jié)構(gòu)不清，只能識(shí)別出鮞粒的基本形態(tài)，可見(jiàn)少量方解石被茜紅素染紅，含量較低，可見(jiàn)微孔，面孔率不超過(guò)5%，說(shuō)明部分晶粒白云巖原巖是顆粒碳酸鹽巖(圖2(i))。粉晶白云巖晶粒多小于0.1 mm，自形程度較差，多為它形-半自形，孔隙不發(fā)育，可見(jiàn)縫合線。

(3)泥晶白云巖。

研究區(qū)泥晶白云巖一般為灰色-淺灰色薄層狀，晶粒細(xì)小，致密，孔隙不發(fā)育，可見(jiàn)裂縫，多被后期白云石、方解石、石英所充填，縫合線較為發(fā)育(圖2(j))。部分含有泥質(zhì)，形成泥質(zhì)白云巖，可見(jiàn)少量砂屑、粉砂屑顆粒。少量陸源石英混入，含量(面積分?jǐn)?shù))在2%左右，石英粒徑較小，粒徑在0.05 mm左右。發(fā)育在水體能量較弱、安靜的沉積環(huán)境。

(4)混積巖。

研究區(qū)混積巖以云質(zhì)砂巖為主(圖2(k))，可見(jiàn)砂質(zhì)云巖、含云砂巖。云質(zhì)砂巖一般為淺灰色中-厚層狀，陸源石英粒徑較大，粒徑大都在0.15～0.4 mm之間，含量(面積分?jǐn)?shù))大都在50%～65%之間。顆粒間由泥粉晶白云石充填，巖石致密，孔隙不發(fā)育。砂質(zhì)白云巖石英含量(面積分?jǐn)?shù))在25%～50%之間，以泥粉晶白云石為主，巖石整體致密，孔隙不發(fā)育。

3.3 洗象池組

(1)顆粒白云巖。

研究區(qū)洗象池組顆粒白云巖單層厚度薄，主要為(殘余)砂屑白云巖(圖2(m))，局部可見(jiàn)角礫白云巖。(殘余)砂屑白云巖顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))大都在60%～70%之間。顆粒支撐，偶見(jiàn)礫屑，顆粒間由白云石膠結(jié)。部分顆粒碳酸鹽巖受重結(jié)晶和白云巖化作用的影響，顆粒原始結(jié)構(gòu)不清，由粉細(xì)晶白云石構(gòu)成。受古陸的影響，含有少量的陸源碎屑，陸源石英粒徑變化較大，粒徑在0.1～0.5 mm之間。

(2)晶粒白云巖。

研究區(qū)洗象池組晶粒白云巖按照晶粒大小可以分為細(xì)晶、粉晶，白云巖化程度高，粉晶白云巖最為發(fā)育(圖2(n))，晶體直徑小于0.1 mm，部分晶形較好，自形-半自形。巖石致密，可見(jiàn)少量晶間溶孔，孔隙不發(fā)育，孔隙度(面積分?jǐn)?shù))在1%左右，發(fā)育縫合線。部分晶粒白云巖中可見(jiàn)少量鮞粒和砂屑，砂屑結(jié)構(gòu)被破壞，顆粒邊界不清，說(shuō)明部分晶粒白云巖原巖是顆粒碳酸鹽巖。

(3)泥晶白云巖。

研究區(qū)泥晶碳酸鹽巖以泥晶白云巖為主，一般為淺灰色-灰色中厚層塊狀，不含顆?；蝾w粒含量較低，顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))不超過(guò)30%。巖石致密，孔隙不發(fā)育，可見(jiàn)裂縫，后期被石英、白云石所充填，縫合線較發(fā)育(圖2(o))。

(4)混積巖。

研究區(qū)混積巖主要巖性為砂質(zhì)云巖(圖2(p))，陸源石英的含量(面積分?jǐn)?shù))大都在10%～40%之間，粒徑較小，粒徑在0.05～0.3 mm之間，磨圓較好?？梢?jiàn)云質(zhì)砂巖、含砂顆粒云巖。云質(zhì)砂巖中可見(jiàn)少量顆粒，顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))在5%左右，顆粒由泥晶白云石構(gòu)成。含砂顆粒云巖可見(jiàn)少量鮞粒顆粒，石英含量(面積分?jǐn)?shù))在15%左右，顆粒間由泥晶白云石充填，孔隙不發(fā)育。

4 壓溶作用的影響因素

4.1 縫合線類型

縫合線是壓溶作用的識(shí)別標(biāo)志，是在壓力作用下局部顆粒壓溶過(guò)程中形成的粗糙或波狀溶蝕縫[36-38]。根據(jù)Koehn等[14]對(duì)縫合線的分類，將縫合線分為矩形層型、地震鋸齒型、縫合/尖峰型和簡(jiǎn)單波狀型。該方式將縫合線的生長(zhǎng)方式利用縫合線類型更加明了的表現(xiàn)出來(lái)，并將巖石的壓溶作用和滲透率變化聯(lián)系起來(lái)，可以用來(lái)估計(jì)縫合線對(duì)巖石滲透性的影響。本文采用Koehn等[14]的分類方法，對(duì)縫合線進(jìn)行分類。

研究區(qū)識(shí)別出三種縫合線類型：縫合/尖峰型、地震鋸齒型和簡(jiǎn)單波狀型(圖3)。在巖心和鏡下薄片中，均以縫合/尖峰型(圖3(b)和(e))為主，縫合/尖峰型的增長(zhǎng)是非線性的，因此用它來(lái)評(píng)估壓溶非常不準(zhǔn)確。簡(jiǎn)單波狀型縫合線(圖3(a)和(d))次之，該類沒(méi)有展示出大的粗糙度，并且常常含有原始層的礦物，所以能很好地作為流體的屏障。但是，很難使用這種分類來(lái)進(jìn)行壓溶評(píng)估。地震鋸齒型縫合線(圖3(c)和(f))由不同大小的顆粒形成不同大小的齒狀，大齒處呈線性增長(zhǎng)，可以比較好的表現(xiàn)壓溶作用的程度[39]。

(a)簡(jiǎn)單波狀型，馬深1井，巖心；(b)縫合/尖峰型，馬深1井，巖心；(c)地震鋸齒型，馬深1井，巖心；(d)簡(jiǎn)單波狀型，馬深1井，鏡下薄片，單偏光，普通薄片；(e)縫合/尖峰型，馬深1井，鏡下薄片，單偏光，普通薄片；(f)地震鋸齒型，大兩會(huì)剖面，鏡下薄片，單偏光，普通薄片

4.2 影響因素

4.2.1 礦 物

選取研究區(qū)巖石類型中白云石、方解石和陸源碎屑3種含量占比較高的礦物組分，分析其與縫合線密度和振幅的相關(guān)性。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)研究區(qū)巖石中陸源碎屑(包括石英和長(zhǎng)石)含量小于15%時(shí)，縫合線的密度和振幅隨陸源碎屑含量的增加而增大，陸源碎屑含量為10%～15%的巖石中縫合線密度和幅度均是陸源碎屑含量小于10%時(shí)的2倍之多(圖4)。常觀察到的是，縫合線等壓溶特征在碳酸鹽巖中比在砂巖中更常見(jiàn)[4]。陸源碎屑(石英、長(zhǎng)石)與方解石、白云石在硬度和晶體形狀上均有差異，在壓溶過(guò)程中陸源碎屑比白云石和方解石更難溶解。一定含量陸源碎屑(10%～15%)的參與，使得巖石的非均質(zhì)性增強(qiáng)，有利于縫合線的形成。

圖4 縫合線密度和幅度與陸源碎屑含量關(guān)系直方圖

一些學(xué)者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，白云巖比灰?guī)r更抗壓溶[22，24]，這是因?yàn)榘自剖哂休^高的物理強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性[39]，導(dǎo)致其縫合線數(shù)量更少[40]。鎂的增加似乎降低了壓溶作用的速率[41]。本項(xiàng)研究不僅發(fā)現(xiàn)純白云巖(白云石含量大于99%)的縫合線密度和振幅低于純灰?guī)r(方解石含量大于99%)，而且?guī)r石中不同含量的白云石和方解石縫合線密度和振幅也不同。當(dāng)白云石含量小于80%時(shí)，縫合線的密度和振幅隨白云石含量的增加而增大；當(dāng)白云石含量高于80%時(shí)，縫合線的密度和振幅隨白云石含量的增加而減小(圖5)。當(dāng)方解石含量小于50%時(shí)，縫合線的密度和振幅隨方解石含量的增加而增大；當(dāng)方解石含量高于50%時(shí)，縫合線的密度和振幅隨方解石含量的增加而減小(圖6)。巖性非均質(zhì)性在壓溶作用和形成縫合線中起著重要作用[37，42-45]，巖石的非均質(zhì)性越強(qiáng)，越有利于縫合線的形成。白云石含量小于80%的巖相具有較大的非均質(zhì)性，巖性主要表現(xiàn)為白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖，且方解石抗壓溶能力較弱，更有利于縫合線的形成。當(dāng)碳酸鹽巖中白云石含量大于80%時(shí)，巖石的非均質(zhì)性降低，表現(xiàn)出白云巖的特征，純白云巖的抗壓溶能力更強(qiáng)。

圖5 縫合線密度和幅度與白云石含量關(guān)系直方圖

圖6 縫合線密度和幅度與方解石含量關(guān)系直方圖

4.2.2 結(jié)構(gòu)組分

許多研究注重于縫合線的幾何形態(tài)以及縫合線對(duì)流體的影響的研究，但從巖心觀察到縫合線參數(shù)(幅度、密度)與不同結(jié)構(gòu)組分含量(顆粒、膠結(jié)物、基質(zhì))之間定量關(guān)系的研究較少。本文通過(guò)面積法利用Adobe Photoshop定量統(tǒng)計(jì)巖石中不同結(jié)構(gòu)組分的占比，分析其與縫合線的密度和幅度之間的相關(guān)性。

縫合線的密度和幅度隨顆粒含量的增加而減小，低值出現(xiàn)在顆粒含量為50%～70%的范圍內(nèi)，當(dāng)顆粒含量為50%～70%時(shí)，巖石具有較強(qiáng)的抗壓溶性(圖7)。根據(jù)前人研究發(fā)現(xiàn)，顆粒含量為60%、初始孔隙度為40%、分選良好的顆粒碳酸鹽巖具有較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力和抗壓溶性[46]，在巖石上表現(xiàn)出縫合線密度和幅度較低的現(xiàn)象。

圖7 縫合線密度和幅度與顆粒含量關(guān)系直方圖

縫合線的密度和幅度隨膠結(jié)物含量的增加有減少的趨勢(shì)(圖8)。當(dāng)膠結(jié)物含量大于25%時(shí)，縫合線的密度和振幅較低。膠結(jié)物含量為25%～30%時(shí)，縫合線密度和幅值最低。早期膠結(jié)增強(qiáng)了巖石抗壓實(shí)壓溶的能力[47]，較高的膠結(jié)含量有利于抑制后期壓實(shí)和壓溶[37]。

圖8 縫合線密度和幅度與膠結(jié)物含量關(guān)系直方圖

基質(zhì)的存在通常被認(rèn)為是造成縫合線不均勻和隨后的粗化的主要原因[45，48-50]。基質(zhì)尺寸雖較小(小于10 μm)，但比表面積大于顆粒，導(dǎo)致其更有利于壓溶作用和縫合線的形成[47，51]?？p合線的密度和振幅隨基質(zhì)含量的增加而增大。基質(zhì)含量為90%～100%的巖石縫合線的密度大約是0～10%時(shí)的3倍，而縫合線幅度隨基質(zhì)的變化相對(duì)較為緩慢(圖9)。

圖9 縫合線密度和幅度與基質(zhì)含量關(guān)系直方圖

4.2.3 巖 相

不同巖相中縫合線的發(fā)育分布存在差異，粒度、分選和組成是縫合線發(fā)育的關(guān)鍵巖性變量[50]。基于四川盆地洗象池組巖心縫合線的密度和幅度統(tǒng)計(jì)，定量分析不同巖性與縫合線特征之間的關(guān)系。

研究發(fā)現(xiàn)，同一井中洗象池組顆粒白云巖、混積巖、晶粒白云巖和泥晶白云巖的縫合線密度和振幅依次增大(圖10)。泥晶白云巖中縫合線的密度和振幅是顆粒白云巖的兩倍，說(shuō)明顆粒白云巖具有較強(qiáng)的抗壓溶能力，有利于孔隙的保存(圖10)。

圖10 縫合線密度和幅度與不同巖相關(guān)系直方圖

此外，通過(guò)對(duì)2口井(馬深1井、東溪1井)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)馬深1井和東溪1井的縫合線幅度差別不大，但馬深1井縫合線密度是東溪1井縫合線密度的2倍之多，說(shuō)明壓溶作用的復(fù)雜性。縫合線在不同井的同一類型巖相中密度和振幅的差異可能與不同地區(qū)沉積成巖演化序列的差異有關(guān)。

5 結(jié) 論

(1)研究區(qū)仙女洞組巖性主要為顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r，龍王廟組巖性主要為晶粒白云巖，顆粒白云巖，洗象池組主要為泥粉晶白云巖。研究區(qū)寒武系碳酸鹽巖中識(shí)別出三種縫合線類型，縫合/尖峰型、地震鋸齒型和簡(jiǎn)單波狀型，其中以縫合/尖峰型為主。

(2)在壓溶過(guò)程中，陸源碎屑的含量為10%～15%的巖石更容易形成縫合線。純凈白云巖(白云石含量大于99%)的縫合線密度和幅度低于純灰?guī)r(方解石含量大于99%)，巖石的非均質(zhì)性越強(qiáng)，越有利于縫合線的形成。

(3)縫合線的密度和幅度隨顆粒含量的增加而減小，當(dāng)顆粒含量為50%～70%時(shí)，巖石具有較強(qiáng)的抗壓溶性?？p合線的密度和幅度隨膠結(jié)物含量的增加而減小，膠結(jié)物含量為25%～30%時(shí)，縫合線密度和幅度最低?？p合線的密度和幅度隨基質(zhì)含量的增加而增大。

(4)顆粒白云巖、混積巖、晶粒白云巖和泥晶白云巖的縫合線密度和幅度依次增大，顆粒白云巖具有較強(qiáng)的抗壓溶能力，有利于孔隙的保存。