囊謙盆地貢覺(jué)組砂巖巖石學(xué)特征與物源分析

利用野外地質(zhì)調(diào)研、巖心觀察描述及鏡下薄片、光片鑒定與定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,將鄂爾多斯盆地東勝地區(qū)中侏羅統(tǒng)直羅組含鈾砂巖劃分為氧化帶黃褐色—紫紅色砂巖、灰綠色蝕變砂巖、原生含礦帶灰色砂巖及淺灰色—灰白色“漂白”砂巖4種類型。砂巖中的火成巖和泥巖巖屑可能是鈾的來(lái)源之一。鈾礦化是成巖后生階段介質(zhì)條件改變的產(chǎn)物,受氧化-還原界面的控制。鈾的形成主要與天然氣的運(yùn)移和逸散有關(guān),也可能與后生階段的熱液活動(dòng)有關(guān)。砂巖中次生鋯石與粒間綠泥石、蒙脫石膠結(jié)物和黃鐵礦的密切伴生及其吸附鈾的α徑跡等特征表明,其形成與鈾的富集存在成因上的聯(lián)系。部分長(zhǎng)石碎屑被高嶺石替代和早期碳酸鹽膠結(jié)物的溶解使一部分鍶流失,這是造成“漂白”砂巖中低鍶含量的主要原因。

安岳須家河組砂巖整體巖屑含量較高,巖石類型主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖、石英砂巖。表現(xiàn)為較高成熟度,成分成熟度指數(shù)一般在2~3之間。平均2.42。砂巖顆粒分選以中-好為主,膠結(jié)物含量較少。

砂巖銅礦的含銅礦物較簡(jiǎn)單,為典型的溶蝕交代巖石組構(gòu)。含銅砂巖中膠結(jié)物主要有碳酸鹽類、硅質(zhì)、泥質(zhì)和鐵質(zhì)四種,膠結(jié)類型有孔隙式、接觸式、基底式三種;與礦化關(guān)系密切的是碳酸鹽類膠結(jié)物;礦化強(qiáng)度與鐵白云石和孔隙式、接觸式膠結(jié)類型關(guān)系密切。

在綜合研究阿克庫(kù)勒凸起西南緣托浦臺(tái)錄井、測(cè)井、巖芯、薄片資料和三維地震資料的基礎(chǔ)上,認(rèn)為研究區(qū)東河砂巖主要是無(wú)障壁海岸沉積體系。自下發(fā)育遠(yuǎn)濱和近濱沉積組合,向上為近濱和前濱沉積,為向上變深和再變淺的沉積旋回,刻畫(huà)了東河砂巖在研究區(qū)域的縱橫向變化特征。

白云石是鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組砂巖中最為重要的自生礦物之一,多數(shù)已屬于鐵白云石的范疇。白云石的分布方式,以及相應(yīng)的礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)特征,尤其是碳、氧同位素特征,表明這些白云石是在較早成巖階段形成的,印支期不整合面及暴露時(shí)間間隔中大氣淡水作用對(duì)白云石的分布具有明顯的控制作用,白云石的物質(zhì)來(lái)源與同期或非同期海相碳酸鹽物質(zhì)的溶解有關(guān)。白云石形成機(jī)制的研究為對(duì)砂巖儲(chǔ)集的演化研究提供了重要線索。

十萬(wàn)山盆地處于太平洋域、特提斯域、印支板塊與華南板塊交匯部位,構(gòu)造演化與巖漿作用相當(dāng)復(fù)雜。海西期花崗巖顯示造山環(huán)境特點(diǎn),其形成與云開(kāi)地塊向西匯聚擠壓、欽防海槽關(guān)閉有關(guān)。中三疊世末,izanagi板塊北移引發(fā)云開(kāi)地塊向北西推擠碰撞,致使印支期花崗巖具有匯聚造山花崗巖特征。燕山期巖體顯示造山環(huán)境,其形成可能與izanagi板塊快速向北西匯聚歐亞?wèn)|緣以及岡瓦納匯聚歐亞大陸聯(lián)合控制有關(guān)。研究區(qū)花崗巖同屬于過(guò)鋁質(zhì)花崗巖,它們輕稀土富集,(la/yb)n=8.07～14.50,負(fù)銪異常明顯(δeu=0.48～0.56),且rb,th,ce和sm顯現(xiàn)正異常,k2o,ba,ta,hf相對(duì)虧損,具有陸殼重熔源區(qū)特點(diǎn)。燕山期石英正長(zhǎng)巖具有幔源特點(diǎn),銪正異常明顯(δeu=1.50～1.64),輕、重稀土豐度均低于花崗巖,nb含量較高。這些花崗巖與正長(zhǎng)巖的蛛網(wǎng)模式均一致指示造山型花崗巖構(gòu)造環(huán)境。

從古構(gòu)造、古地理重塑入手,系統(tǒng)分析伊犁盆地各沉積時(shí)期的沉積建造特征,并探討其與砂巖型鈾礦的關(guān)系。研究表明,伊犁盆地雙基底建造形成了盆地的富鈾基底,盆地早—中侏羅世在弱伸展環(huán)境下形成的暗色含煤碎屑巖建造成為盆地的含礦建造形成期,盆地晚白堊世—新近紀(jì)在弱擠壓環(huán)境下形成的紅色碎屑巖建造有利于鈾的后生改造富集成礦。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明,伊犁盆地砂巖型鈾礦化與含礦層的沉積相類型、單層砂體厚度及巖性結(jié)構(gòu)等建造特征密切相關(guān)。

碎屑沉積物成份與源區(qū)構(gòu)造環(huán)境、構(gòu)造背景及源區(qū)巖石性質(zhì)密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)伊敏地區(qū)紅水泉組砂巖樣品進(jìn)行砂巖碎屑顆粒成分統(tǒng)計(jì)、地球化學(xué)特征及碎屑鋯石la-icp-msu-pb年代學(xué)等物源分析方法,確定紅水泉組砂巖為長(zhǎng)石巖屑砂巖,物源區(qū)構(gòu)造背景主要為大陸島弧環(huán)境,其物源類型為切割型島弧。紅水泉組砂巖中最年輕的碎屑鋯石年齡為338±3ma,該年齡值表明紅水泉組形成的時(shí)代為早石炭世密西西比中期的韋憲階或之后。903～1676ma的分散元古界鋯石年齡和～780ma新元古代鋯石年齡峰值,可能反映南蒙古微板塊基底年齡信息。～500ma和～380ma的年齡峰值指示源區(qū)可能經(jīng)歷了多期巖漿事件:～500ma的巖漿鋯石物源可能來(lái)自額爾古納與興安地塊閉合相關(guān)的后造山花崗巖,～500ma的變質(zhì)鋯石可能來(lái)自變質(zhì)基底,～380ma的物源可能反映額爾古納—興安地塊與松嫩地塊至少在晚泥盆世開(kāi)始碰撞拼貼,并導(dǎo)致該區(qū)存在一個(gè)晚泥盆世—早石炭世的巖漿弧。

塔里木盆地是一個(gè)典型的疊合盆地,存在多期油氣的調(diào)整與破壞,志留系廣泛分布的瀝青砂巖正是油藏遭受破壞后的產(chǎn)物.研究表明,志留系瀝青砂巖分布于盆地中西部且主要受加里東晚期的油源區(qū)和塔中、塔北及巴楚古隆起的控制,而局部構(gòu)造帶瀝青砂巖的分布受儲(chǔ)層沉積體系的控制.縱向上瀝青砂巖絕大多數(shù)位于紅色泥巖區(qū)域蓋層和上砂巖段致密巖性段之下.早期油氣破壞程度的差異和受后期油氣浸染的影響,塔中地區(qū)瀝青砂巖與油砂在縱向上既有上下分界,也有交互分布的關(guān)系.瀝青不僅存在于顆粒之間的孔隙,而且還賦存在顆粒內(nèi)部和裂隙之間,證實(shí)了早期油藏的抬升破壞.瀝青砂巖的大面積存在揭示了克拉通區(qū)大規(guī)模的油氣運(yùn)移聚集以及隨后的油氣破壞,這次破壞使得古生界油氣資源量至少損失近133億噸.油氣破壞后形成的瀝青砂巖可以作為油氣封堵的有效隔層,形成瀝青封堵油氣藏,有利后期油氣的聚集.志留系早期油氣的破壞受地層埋深的影響,塔中北斜坡深部是尋找志留系早期原生油藏的有利地區(qū).

從巖心觀察和工區(qū)200余塊樣品的薄片分析入手,通過(guò)蔡斯圖像分析系統(tǒng)(axiovision4.0)對(duì)吐哈盆地紅臺(tái)地區(qū)辮狀河三角洲砂巖微觀儲(chǔ)層特征進(jìn)行了研究,將目的層儲(chǔ)層劃分為a~e型5種孔隙結(jié)構(gòu)類型,并對(duì)各類孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了逐一評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:吐哈盆地紅臺(tái)地區(qū)辮狀河三角洲砂巖儲(chǔ)層的碎屑組分成分成熟度低,結(jié)構(gòu)成熟度低,填隙物主要為粘土雜基和碳酸鹽礦物膠結(jié)物,屬長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑砂巖;工區(qū)內(nèi)發(fā)育多種成巖作用,主要為壓實(shí)作用、膠結(jié)交代作用以及溶解、溶蝕作用等,塑性顆粒的變形、碳酸鹽膠結(jié)以及石英次生加大、方解石交代碎屑組分、溶蝕現(xiàn)象等均比較普遍。對(duì)各種孔隙結(jié)構(gòu)類型的參數(shù)分析結(jié)果表明,三角洲平原河道砂巖儲(chǔ)層性能優(yōu)于前緣水下分流河道砂巖儲(chǔ)層。

　鶯歌海盆地主要含氣儲(chǔ)集層是粉砂巖與極細(xì)砂巖,在無(wú)測(cè)井資料的情況下,很難用地震波一般屬性參數(shù)直接區(qū)分砂巖的含水與含氣特征。利用模型avo正演預(yù)測(cè)鶯歌海黃流組含氣砂巖的方法及avo正演曲線及屬性剖面的計(jì)算原理,了解不同地層狀態(tài)下巖石儲(chǔ)蓋組合模型的avo響應(yīng),分析鶯歌海盆地黃流組儲(chǔ)集層砂巖的含水與含氣特征,以預(yù)測(cè)黃流組儲(chǔ)集層的含氣砂巖段。

黃驊坳陷孔南地區(qū)下石盒子組砂巖儲(chǔ)層是有望實(shí)現(xiàn)黃驊坳陷古生界找油突破的有利地區(qū)。依據(jù)砂巖薄片與鑄體薄片觀察、x衍射、鏡質(zhì)體反射率及毛細(xì)管壓力分析等實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)研究區(qū)下石盒子組砂巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、物性特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究,并對(duì)各影響因素進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明,研究區(qū)下石盒子組砂巖儲(chǔ)層為低孔低滲儲(chǔ)層,滲透率與孔隙度呈正相關(guān)性,儲(chǔ)層孔隙的連通性好,屬于孔隙型儲(chǔ)層。在晚成巖期,巖屑、填隙物、長(zhǎng)石顆粒及高嶺石發(fā)生溶蝕,產(chǎn)生了大量的次生孔隙,極大地改善了儲(chǔ)層物性。沉積相、膠結(jié)作用和溶蝕作用是控制儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素。

提出用鈾礦石樣品ura平衡系數(shù)修正樣品的鈾含量,再進(jìn)行upb等時(shí)線擬合,從而獲得北方主要產(chǎn)鈾盆地更符合實(shí)際的成礦年齡。對(duì)含礦砂體中碎屑鋯石與相應(yīng)蝕源區(qū)中酸性火成巖類鋯石upb同位素年齡的對(duì)比研究,證明了含礦砂體直接來(lái)自中酸性火成巖類的剝蝕,指出該物源是形成富鈾砂體的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)蝕源區(qū)巖石和盆地含礦地層不同部位的砂體巖石樣品的upb同位素體系演化特征的研究,論證了地浸型砂巖鈾礦的鈾源一是蝕源區(qū)活性鈾高的中酸性火成巖類;另一鈾源是有鈾預(yù)富集的沉積砂體。

主要以松遼盆地南部紅崗油田富含片鈉鋁石砂巖的紅143和紅146井為研究對(duì)象,通過(guò)普通薄片鑒定、茜素紅-s染色、掃描電鏡、能譜分析、顯微測(cè)溫等分析方法,對(duì)研究區(qū)含片鈉鋁石砂巖的成巖共生序列,尤其是流體包裹體均一溫度進(jìn)行了詳細(xì)的研究。紅崗油田成巖共生序列為:黏土礦物→石英次生加大邊→方解石→片鈉鋁石→鐵白云石→石英愈合微裂隙。通過(guò)流體包裹體測(cè)溫得出:方解石膠結(jié)物的均一溫度峰值在110～120℃;石英愈合微裂隙的均一溫度峰值在130～140℃。片鈉鋁石的形成溫度介于上述兩者之間,在120～130℃。通過(guò)與國(guó)內(nèi)外已有的研究成果相比較發(fā)現(xiàn):經(jīng)過(guò)巖漿改造后的砂巖中的片鈉鋁石的形成溫度較低,在25～150℃;以子礦物產(chǎn)于包裹體中的片鈉鋁石的形成溫度相對(duì)較高,在250～340℃。紅崗油田片鈉鋁石屬于第一種情況,形成溫度較低,在120～130℃這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)。掃描電鏡和能譜分析顯示,形態(tài)上,紅崗油田片鈉鋁石(形成溫度在120～130℃)主要為針狀,烏爾遜凹陷片鈉鋁石(形成溫度在78.56～115.02℃)的片鈉鋁石主要為針柱狀;化學(xué)成分上,紅崗油田的片鈉鋁石與烏爾遜凹陷的片鈉鋁石相比,前者富si,貧na、al和o,后者富na、al和o,貧si。

淡色花崗巖(leucogranite)是一類高鋁高硅堿的酸性侵入巖,主要地球化學(xué)特征是:sio2≥72%,al2o3≥14%,na2o+k2o~8.5%,富rb,虧損th、ba、sr,稀土總量較一般花崗巖低(∑ree=(40~120)×10-6),且表現(xiàn)為中等分異的輕稀土弱富集型,一般具有eu負(fù)異常;sr-nd-pb-o同位素指示其巖漿明顯的陸殼來(lái)源。淡色花崗巖主要發(fā)育于陸殼(俯沖)碰撞加厚帶,由逆沖折返的俯沖板片變沉積巖部分經(jīng)過(guò)脫水熔融產(chǎn)生。淡色花崗巖可劃分為三種不同的巖石類型:(1)二云母型淡色花崗巖,由變泥質(zhì)巖(或變硬砂巖)在中地殼水平經(jīng)黑云母(和/或白云母)脫水熔融產(chǎn)生;(2)電氣石型淡色花崗巖,由變泥質(zhì)巖在較低溫度下經(jīng)白云母脫水熔融產(chǎn)生;(3)石榴子石型淡色花崗巖,由長(zhǎng)英質(zhì)下地殼經(jīng)黑云母脫水熔融產(chǎn)生。源區(qū)殘留獨(dú)居石、磷灰石等富ree礦物是淡色花崗巖虧損ree、th等元素的原因。源巖為變泥質(zhì)巖及源區(qū)殘留鉀長(zhǎng)石是淡色花崗巖虧損sr、ba的主要原因。

準(zhǔn)噶爾盆地基底的屬性和時(shí)代,長(zhǎng)期以來(lái)一直是地質(zhì)界激烈爭(zhēng)論的問(wèn)題。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景分析,準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里蛇綠巖帶南側(cè)出露的一套基本連續(xù)的、被置于中志留統(tǒng)-下石炭統(tǒng)的淺海相陸源碎屑沉積巖系的物源區(qū),位于準(zhǔn)噶爾盆地東部盆地堆積物之下。為此選擇其中被1:20萬(wàn)區(qū)調(diào)置于中泥盆世卡拉麥里組上部層位的砂巖進(jìn)行碎屑鋯石shrimpu-pb定年研究,以期獲得準(zhǔn)噶爾盆地東部基底時(shí)代和屬性的信息。測(cè)定的86顆碎屑鋯石、89個(gè)點(diǎn)的年齡分布范圍從(327±8)ma至(3073±10)ma;其中碎屑鋯石的表面年齡主要集中分布在320ma～540ma,顯示出多峰的特征,其主峰為365ma,次要的峰分別為460～480ma、510～520ma和530～540ma。該樣品中還含有至少22粒表面年齡大于550ma的碎屑鋯石,其中550～690ma的碎屑鋯石有4粒,827ma～1083ma的碎屑鋯石有8粒,1513ma和1700ma鋯石各1粒,1942ma～2051ma的鋯石有2粒,2464～2490ma和2876ma～3073ma的碎屑鋯石各3粒。根據(jù)樣品的巖石學(xué)特征和碎屑鋯石的礦物學(xué)特征及表面年齡,結(jié)合區(qū)域巖漿活動(dòng)的分析,我們獲得如下初步結(jié)論:(1)所研究砂巖的沉積時(shí)代不是泥盆紀(jì)的,可能是早石炭世晚期,其源區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東部;(2)源區(qū)地質(zhì)體組成主體是奧陶紀(jì)至石炭紀(jì)活動(dòng)陸緣巖漿巖,寒武紀(jì)至新元古代中期和新元古代早期至中元古代等時(shí)期的巖漿雜巖等組成,以及推測(cè)的少量早前寒武紀(jì)雜巖;表明準(zhǔn)噶爾盆地東部的基底為奠基在前奧陶紀(jì)陸殼基底之上的古生代島弧。

本文根據(jù)盆地區(qū)域地層分布特征,以及地質(zhì)構(gòu)造特征,分析盆地形成時(shí)代,研究盆地構(gòu)造演化歷史,總結(jié)認(rèn)為雷鳴盆地的形成受構(gòu)造、古地理作用控制,發(fā)育不同時(shí)期的沉積建造,變質(zhì)建造和構(gòu)造相,具有多旋回的地質(zhì)演化發(fā)展特征。

通過(guò)薄片分析、全巖分析和黏土礦物分析對(duì)鄂爾多斯盆地紅河油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段砂巖的碎屑礦物含量、膠結(jié)物類型及方式分長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63三個(gè)小層進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，紅河油田長(zhǎng)6段整體上以中、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑礦物成分主要為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石。膠結(jié)物以泥質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)為主，多為孔隙式膠結(jié)，對(duì)比三個(gè)小層發(fā)現(xiàn)，從長(zhǎng)61、長(zhǎng)62到長(zhǎng)63，砂巖儲(chǔ)層性能變好，但對(duì)于孔隙來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)61孔隙發(fā)育較好，長(zhǎng)62、長(zhǎng)63孔隙多被黏土礦物充填。

通過(guò)薄片分析、全巖分析和黏土礦物分析對(duì)鄂爾多斯盆地紅河油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段砂巖的碎屑礦物含量、膠結(jié)物類型及方式分長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63三個(gè)小層進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，紅河油田長(zhǎng)6段整體上以中、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑礦物成分主要為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石。膠結(jié)物以泥質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)為主，多為孔隙式膠結(jié)，對(duì)比三個(gè)小層發(fā)現(xiàn)，從長(zhǎng)61、長(zhǎng)62到長(zhǎng)63，砂巖儲(chǔ)層性能變好，但對(duì)于孔隙來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)61孔隙發(fā)育較好，長(zhǎng)62、長(zhǎng)63孔隙多被黏土礦物充填。

吐哈盆地臺(tái)南凹陷吐玉油油田北側(cè)鉆探的英１井，在中侏羅統(tǒng)西山窯組取心見(jiàn)到了少量含瀝青砂巖，筆者利用熒光顯微對(duì)瀝青產(chǎn)狀及熒光特征進(jìn)行觀察描述，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件的分析研究，得出了奪中的瀝青是經(jīng)過(guò)剝蝕搬運(yùn)后再沉積的結(jié)論。

勝坨油田坨28塊東二段一直采用天然能量開(kāi)采,產(chǎn)量遞減快,但采出程度不到15%,因此,正在轉(zhuǎn)注水開(kāi)發(fā)補(bǔ)充地層能量,提高單井產(chǎn)能,以提高儲(chǔ)量動(dòng)用率和采出程度。在巖心精細(xì)描述的基礎(chǔ)上,應(yīng)用薄片分析、掃面電鏡分析、x衍射粘土礦物分析等室內(nèi)分析方法,對(duì)坨28塊東二段砂巖巖石學(xué)特征進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究,論證該塊敏感性成因,為后期注水開(kāi)發(fā)提供一定技術(shù)支撐。

吐哈盆地臺(tái)南凹陷吐玉克稠油油田北側(cè)鉆探的英1井,在中侏羅統(tǒng)西山窯組取芯見(jiàn)到了少量含瀝青砂巖。筆者利用熒光顯微鏡對(duì)瀝青產(chǎn)狀及熒光特征進(jìn)行觀察描述,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件的分析研究,得出了砂巖中的瀝青是經(jīng)過(guò)剝蝕搬運(yùn)后再沉積的結(jié)論。