川东三叠系飞仙关组碳酸盐岩的阴极发光特征与成岩作用

四川盆地东部三叠系飞仙关组是近年来我国发现的重要天然气储层, 高孔隙度、高渗透率的碳酸盐储层都分布于白云岩地层中, 因而碳酸盐的成岩作用, 尤其是白云岩化作用和白云岩的成因为石油地质学家和沉积学家高度关注.对四川盆地东部罗家寨构造三叠系飞仙关组42个碳酸盐岩样品进行了阴极发光分析, 结合与之有关的Mn、Fe、Mg元素分析和岩石学研究, 讨论了包括白云岩化作用在内的碳酸盐岩成岩过程中可能的成岩流体性质及来源.四川盆地东部三叠系飞仙关组碳酸盐岩普遍具有很弱的阴极发光性, 这与其很低的Mn、Fe含量有关, 说明沉积期后非海相流体对飞仙关组碳酸盐岩的影响非常有限, 海源流体在成岩过程中发挥了主导作用; 不同石灰岩类型和不同白云岩类型仍然具有不同的阴极发光性, 成岩组分含量越高的碳酸盐岩, 或者说与沉积期后流体(主要是孔隙流体) 关系越密切的碳酸盐岩的阴极发光强度越低, 说明随着埋藏成岩作用的进行, 四川盆地东部三叠系碳酸盐岩孔隙流体受海源流体的影响是逐渐增强的; 阴极发光分析结果表明, 作为四川盆地东部主要储集岩的结晶白云岩形成机制与埋藏过程中的深循环流体有关, 这种深循环流体没有或很少穿越铝硅酸盐地层, 但穿越了三叠系内部的某些海相地层, 这些海相地层可能是广泛存在于四川盆地三叠系的蒸发盐地层, 由蒸发盐成岩过程提供的海源流体参与了结晶白云岩的白云岩化作用.      

封闭系统中的白云石化作用及其石油地质学和矿床学意义——以四川盆地东北部三叠系飞仙关组碳酸盐岩为例

作为优质储层的四川盆地东北部三叠系飞仙关组的结晶白云岩是通过埋藏成岩过程的封闭条件下的白云石化作用形成的.岩石所具有的高孔隙度与封闭体系中的白云石化反应2CaCO3 Mg2 =CaMg(CO3)2 Ca2 有关.埋藏成岩体系中的高锶流体是该封闭条件下白云石化作用的产物,深埋藏条件下的热化学硫酸盐还原作用是锶进一步富集的原因,因而三叠系的大型和超大型天青石矿床的成因与这些因素有关.结晶白云岩极低的锰含量、与同期海水类似的δ13C值表明白云石化流体具有强烈的海源色彩,同时也说明白云石化过程没有与大气水交换;相对较低的δ18O值表明白云石化发生在较晚的埋藏成岩阶段.大多数已有的白云石化机制都是基于近地表成岩条件建立的,系统具有良好的开放性,但开放体系中的白云石化(或白云石沉淀)作用对油气储集空间和与成岩过程元素迁移有关的沉积层控矿床的形成没有多少实际意义.在四川盆地东北部三叠系飞仙关组地层中,作为非储层的微晶或泥晶白云岩以及原始结构保存的粒屑白云岩的白云石化作用主要是在有大气水介入的开放体系中发生的.     

川东下三叠统飞仙关组一嘉陵江组界线附近的锶同位素组成

作为化学地层学的重要分支之一,锶同位素地层学已经逐步成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球事件研究和对比的有效工具,根据锶同位素地层学的基本原理,在对样品进行沉积岩组构、化学成分分析和对同期海水代表性评估的基础上,测试了四川东部华蓥山地区下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近6个碳酸盐岩样品的锶同位素组成。结果表明,该界线附近的锶同位素组成与前人公布的早三叠世同期海水的锶同位素组成数据基本一致。锶同位素地层学研究的引入,可望为我国南方海相三叠系飞仙关组和嘉陵江组的年代地层学对比研究提供重要依据。     

川东下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近的锶同位素组成

作为化学地层学的重要分支之一,锶同位素地层学已经逐步成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球事件研究和对比的有效工具,根据锶同位素地层学的基本原理,在对样品进行沉积岩组构、化学成分分析和对同期海水代表性评估的基础上,测试了四川东部华蓥山地区下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近6个碳酸盐岩样品的锶同位素组成。结果表明,该界线附近的锶同位素组成与前人公布的早三叠世同期海水的锶同位素组成数据基本一致。锶同位素地层学研究的引入,可望为我国南方海相三叠系飞仙关组和嘉陵江组的年代地层学对比研究提供重要依据。     

四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对碳酸盐成岩作用的影响

四川盆地东北部三叠系飞仙关组存在广泛的硫酸盐还原作用,同时地层中也存在锶含量异常高的成岩流体。研究表明:热化学硫酸盐还原作用（TSR）和（或）细菌硫酸盐还原作用（BSR）造成的SO42-离子的消耗对成岩孔隙流体中SrSO4溶解度的改变是三叠系中高Sr成岩流体的形成机制之一,该机制使得孔隙流体从白云石化作用和碳酸盐矿物的新生变形作用中获得的Sr在流体中以高浓度的Sr2+形式存在,并使之在流体中极度富集,这也是四川盆地东北部三叠系中大型和超大型天青石矿床的形成机制之一。H2S和CO2是硫酸盐还原作用的重要产物,不同温度条件下溶于水中的H2S和CO2,与不溶于水的气体分子之间的平衡反应H2S（aq）H2S(g)和CO2(aq)CO2(g)的平衡常数和吉布斯自由能增量计算表明,当温度从25℃升高至220℃时,两个反应的平衡常数分别大致从10增至240和从20增至500,两个反应的平衡常数都始终大于1,说明H2S和CO2更趋向于以气体形式存在,同时温度越高,系统中以气体形式存在的H2S和CO2会越多,溶解于水中的H2S和CO2会越少,因而在深埋藏的高温条件下,H2S和CO2对碳酸盐矿物的溶解能力可能相对很小。相对低温的成岩环境、高温流体的向上和侧向运移、构造抬升、富氧流体与含有H2S流体的混合以及金属硫化物的沉淀是提高含H2S和（或）CO2流体对碳酸盐矿物溶解能力的五个途径。因此,与较早成岩阶段相对浅埋藏环境的碳酸盐溶解作用有关的H2S和CO2流体可能与细菌硫酸盐还原作用（BSR）关系更为密切;断层或其它流体运移通道是高温含有H2S和CO2流体向上运移的基础条件,具有原生孔隙度和渗透率的礁、滩相高能沉积物也是流体发生侧向运移的先决条件;大幅度的构造抬升造成的地层温度降低是提高含H2S和（或）CO2地层流体对碳酸盐矿物溶解能力的重要因素,地壳抬升至近地表造成的古喀斯特作用也可以为H2S的氧化提供良好的地质环境。在有关的勘探中应注意:在断层等流体运移通道造成高温含H2S和CO2流体向上运移的条件下,与之有关的构造低点应该是主要的勘探目标;在燕山运动导致的地层抬升并导致深部热流体降温的条件下,与之有关的构造高点应该是主要的勘探目标,应分别对待。     

川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg比定量估算

作为川东北地区三叠系飞仙关组天然气气藏最重要储集岩的粒屑白云岩和结晶白云岩的成因始终是沉积和石油地质学家高度关注的研究热点之一.在总结川东北地区三叠系飞仙关组不同类型白云岩形成温度的基础上,通过已有的白云化流体Ca/Mg值和温度之间关系式获得了川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg值的主要分布范围.结果表明:不同类型白云岩对应的白云化流体具有不同的Ca/Mg值,同时证实了三叠纪海水或与之有关的海源流体、三叠纪海水与大气淡水混合流体的Ca/Mg值都符合在40～130℃区间、甚至更高温度下白云化(白云石沉淀)作用的要求,微晶白云岩和具原始结构的粒屑白云岩可能与地表—近地表的低温、小Ca/Mg值混合流体中相对快速的白云石沉淀作用有关,并形成了相对细的他形白云石;结晶白云岩(包括结构类似的过渡岩石类型、白云石胶结物)可能与埋藏的高温、大Ca/Mg值三叠纪海水或与之有关的海源流体中相对缓慢的白云石沉淀作用有关,并形成了相对粗的自形白云石.白云化流体的Ca/Mg值估算,可望为川东北地区三叠系飞仙关组优质储层白云岩的成因研究提供一些有价值的基础资料.     

川东大竹—开江地区下三叠统飞仙关组二段储层白云石化成因与孔隙演化——来自岩石结构、原位主微量元素以及锶同位素的证据

近年在四川盆地开江-梁平海槽周缘下三叠统飞仙关组的勘探开发中,已发现普光、七里北、龙门等气田,获探明储量6316×10⁸ m³,展现出较大勘探潜力,其中储集层段主要为鲕滩相白云岩储层。为探讨该区域白云石化作用及其对储层发育的控制,本文以薄片观察及连井剖面对比等手段为基础,结合阴极发光、微区原位主微量元素、锶同位素及流体包裹体分析,对研究区白云石的类型、分布、形成机制及白云岩储层的孔隙演化进行了讨论。川东大竹—开江地区飞仙关组二段岩石类型主要有泥晶灰岩、颗粒灰岩及白云岩;白云岩主要包括残余颗粒白云岩和晶粒白云岩,过渡岩类如云质颗粒灰岩同样较为常见,而颗粒灰岩和白云岩的发育及分布主要受沉积相带控制。在飞一段沉积晚期—飞二段沉积早期,研究区西南部沙坪场构造一带为开阔台地沉积,鲕粒滩呈点状分布且白云石化程度相对较弱;随着飞二段沉积中晚期鲕粒滩向海槽方向的进积作用,形成滩后或滩间的局限环境,双家坝-龙门构造一带鲕粒滩白云石化作用增强,形成了分布范围广、厚度大的白云岩发育区。区内白云石在阴极射线下为暗红光—不发光,为同生—准同生期高盐度卤水渗透回流交代下...     

四川盆地东北部三叠系飞仙关组碳酸盐岩成岩作用和白云岩成因的研究现状和存在问题

四川盆地东北部三叠系飞仙关组是我国重要的天然气储集层，优质储层形成机制直接与碳酸盐岩成岩作用、尤其是白云岩化作用相关，但飞仙关组碳酸盐岩在锰含量、锶含量、阴极发光性等特征上反映其成岩过程与经典成岩理论相悖；碳酸盐岩的锶同位素组成和锰、锶含量的关系也表明与大气水有关的成岩过程和作为重要储集岩的结晶白云岩的形成机制无关，传统的白云岩化机制难以解释结晶白云岩的成因。具有海源色彩的高锶、低锰成岩流体在很大程度上控制了飞仙关组碳酸盐的成岩作用，其来源与成因值得进一步关注，控制其运移、封存和发生水—岩反应的时空机制有待回答。整个海相三叠纪时间段盆地尺度碳酸盐岩和蒸发岩的沉积地球化学研究、尤其是不同结构组分碳酸盐的锶同位素组成、锶和锰含量研究（包括碳酸盐岩中不同结构组分的阴极发光性研究），可为四川盆地东北部飞仙关组碳酸盐岩成岩作用（尤其是白云岩化作用和作为重要储集岩的结晶白云岩的成因研究），天青石矿床成因研究和四川盆地三叠系深层富钾、锶、硼、溴卤水的成因研究提供重要的线索。     

川东北飞仙关组白云岩的主要类型、地球化学特征和白云化机制

四川盆地东北部蕴藏有丰富的烃类资源,三叠系飞仙关组的白云岩是最主要的储层和产层,这使得飞仙关组白云岩成为人们近年来高度关注的对象.按照结构,我们可以将飞仙关组白云岩分为三种端元类型:微晶白云岩、具原始结构的粒屑白云岩和结晶白云岩,在一个向上变浅的剖面旋回中,这三种白云岩分别位于旋回的顶部、上部和中下部.微晶白云岩和具原始结构的粒屑白云岩具有较高的锰含量和较低的包裹体均一化温度,白云化流体的δ~(18O) 值(从白云石的包裹体均一化温度和δ~(18O) 值反演,以下同)介于大气水和海水之间,反映这类白云岩形成于有大气水参与的相对开放的沉积-成岩环境中,蒸发泵作用(对于微晶白云岩)和混合水作用(对于具原始结构的粒屑白云岩)可能是其主要的形成机制;结晶白云岩(表现为好储层)具有很低的锰含量和较高的包裹体均一化温度,白云化流体的δ~(18O) 值显著高于早三叠世海水,表明这类白云岩形成于相对封闭的埋藏成岩环境,白云化流体具较高的温度和盐度,但到目前为止,还没有一个已有模式可以较好地解释这类白云岩的成因.     

川东北飞仙关鲕滩气藏储层流体包裹体与成藏特征

对川东北地区飞仙关组储层成岩作用特征、流体包裹体均一温度、盐度和阴离子的分析表明,海槽区、鲕粒坝相区和澙湖区等不同沉积相带的成岩作用类型和特征存在较大差别。多数井区至少发生了两次溶蚀作用,晚期胶结作用和包裹体欠发育。孔隙胶结物和裂缝方解石脉中包裹体的发育在时间序列上均不完整。HCO3-与SO24-含量总体呈互为消长的关系,表明富HCO3-和富SO24-代表不同溶蚀作用期次的流体。断裂和裂缝在发育时间上具有阶段性和不连续性,体现在所记录的包裹体信息不具完整性。伴随成岩、成藏演化,总体上成岩流体盐度逐渐增大,即成岩演化阶段越高,流体盐度越高。     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构与Sr同位素和Sr含量的证据

研究了川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩储层的岩石结构Sr的含量和Sr同位素组成,讨论了它的成因,飞仙关组优质储层为成岩期埋藏交代白云化作用的产物,来自岩石结构和Sr同位素和Sr含量的证据包括如下几个方面:(1)与准同生白云岩比较,埋藏白云岩的岩石结构和Sr同位素和Sr含量地球化学特征与前者有显著差别;(2)飞仙关组所有各类碳酸盐岩(或矿物)具有早三叠世海水Sr同位素组成特征,~(87)Sr/~(86)Sr比值变化范围为0.706588～0.708187,覆盖了全球早三叠世海水Sr同位素的变化范围(0.7076～0.7078),平均值0.707656与全球早三叠世平均值(0.707743)基本一致;(3)埋藏白云岩~(87)Sr/86Sr比值变化范围为0.707122～0.707419,平均值0.707421,都略低于全球早三叠世海水Sr同位素变化范围和平均值,但与已报道的川东北早三叠世飞仙关期海水Sr同位素变化范围(0.707330～0.707383)和平均值(0.707350)都非常接近,说明白云石化流体具有强烈的川东北地区早三叠世飞仙关期海水Sr同位素组成特征;(4)综合岩石结构、Sr同位素和Sr含量地球化学特征,证明飞仙关组白云岩储层为成岩期埋藏交代作用产物,白云石化流体来自地层中高Sr和高盐度的海源地层水.     

四川盆地三叠系飞仙关组气藏储层成岩作用研究拾零

近年来在四川盆地三叠系飞仙关组鲕粒白云岩储层中发现的高含硫天然气三级储量已近1×1012 m3。鲕粒白云岩储层集中分布在含蒸发岩的层序中,储层中有残余石膏、硬石膏及它们的模孔、方解石铸模（假象）等,表明白云石化流体与蒸发海水有关。白云石化由层间古暴露面向下增强的成岩层序说明这种白云石化是成岩早期发生的,并可能有大气降水与蒸发海水混合的影响。白云岩样品各结构组分氧、碳同位素微区测试数据差别显著,这说明采用岩石混合样做研究白云石化成因的地球化学分析可能导致误解。飞仙关组的白云岩中多数保存了原岩结构幻影、结构残余或原岩的全部结构说明白云石化过程是等体积交代。白云岩储层中的孔隙是各种溶蚀孔而非白云石化等摩尔交代的体积收缩孔。飞仙关组高含硫气藏储层中沥青和溶蚀孔的关系表明深埋晚期溶蚀孔最发育。在溶液中碳酸的电离常数大大高于氢硫酸,飞仙关组高含硫气藏天然气组分中的CO2相对于H2S的质量亏损和储层中有富轻碳的高温方解石充填晚期溶孔、裂缝表明储层中的晚期溶解作用是由硫酸盐热还原过程（TSR）中生成的CO2引起的。     

川东南地区飞仙关组层序岩相古地理特征

在层序地层学和沉积学理论指导下,以油气勘探为目标.针对川东南地区飞仙关组,取三级层序体系域作为成图单元,采用体系域压缩法和瞬时法进行层序岩相古地理编图,详细探讨了川东南地区早三叠世飞仙关组古地理特征及演化.研究表明:川东南飞仙关期发育海相地层,可识别出2个三级层序:SQ1和SQ2,二者皆为Ⅱ型层序.SQ1TST期,由于海平面的上升,研究区发育较深水环境的混积陆棚;进入SQ1HST期由于前期的沉积填充,盆地水体逐渐变浅盆地进入了开阔台地沉积环境,开始了鲕滩发育演化阶段.SQ2TST和SQ2EHST期研究区沉积格局基本上延续了SQ1HST期沉积特征,其中鲕滩在SQ2EHST进入了发展最高峰期;SQ2LHST由于相对海平面下降和沉积物的继续填充,研究区转入局限台地沉积环境,沉积-套区域上分布广泛的紫红色泥岩、白云岩、膏岩组合.SQ2EHST为研究区鲡粒滩最发育层位,具有较大的勘探价值.     

四川盆地北部孤立台地边缘飞仙关组鲕滩储层特征及成因

对四川盆地北部孤立台地边缘下三叠统飞仙关组鲕滩储层的认识尚存诸多分歧,尤其是在储层白云石化、孔隙类型和成因方面。认为构成储层的主要岩性是残余鲕粒泥晶白云岩、残余鲕粒粉晶白云岩和细晶白云岩,储集空间以粒间孔和鲕模孔为主。沉积微相、鲕粒矿物成分和早期淡水溶蚀作用是储层形成的主控因素,其中相控是基础,是粒间孔发育的关键,鲕粒矿物成分和早期大气淡水溶蚀是鲕模孔形成的决定因素。回流渗透白云石化作用是白云岩形成的关键,其主要贡献在于增加了岩石强度,抑制压溶和胶结作用,使早期孔隙得以保存。埋藏溶蚀作用有两期,分别与有机酸和TSR产物有关,但埋藏溶蚀只是对原有储集空间的有益改造。     

The Major Controlling Factors and Different Oolitic Shoal Reservoir Characteristics of the Triassic Feixianguan Formation,Eastern Longgang Area,NE Sichuan Basin,SW China

Based on comprehensive analyses of occurrence, petrological observation, pore structure and geochemistry, the different reservoir characteristics and reservoir evolutionary pathways between different oolitic shoal reservoir types of the Feixianguan Formation on the west side of the Kaijiang-Liangping Trough have been studied. There exist three stages of high-energy slope break belts in the Feixianguan period, the corresponding three stages of oolitic shoals gradually migrating in the direction of the trough. Three types of oolitic shoal reservoirs, namely, residual-oolitic dolomite, mold-oolitic dolomite and sparry oolitic limestone, were formed during sedimentary-diagenetic evolution, the pore types being intergranular dissolved pore, mold pore (or intragranular dissolved pore) and residual intergranular pore, respectively. The petrology, physical properties and pore structure of the different types of oolitic shoal reservoirs are quite different. Residual-oolitic dolomite reservoirs have the best quality, while sparry oolitic limestone reservoirs have the poorest. Combined with analyses of trace elements, rare earth elements and carbon-oxygen isotopes, it is suggested that the formation of residual-oolitic dolomite reservoirs is jointly controlled by penesaline seawater seepage-reflux dolomitization and hydrothermal dolomitization. Mold-pore oolitic dolomite reservoirs are controlled by penesaline seawater seepage-reflux dolomitization and meteoric water solution. The burial dissolution of organic acid not only further improves the reservoir qualities of previously formed oolitic dolomite reservoirs, but also preserves residual intergranular pores in the sparry oolitic limestone reservoirs.     

川东北元坝地区三叠系飞仙关组储层地质模型

依据对川东北元坝地区飞仙关组沉积岩石学特征、储集空间类型及物性分布特征的综合研究,对该地区的储层特征加以抽象和概念化,建立了飞仙关组储层地质模型。地质模型揭示元坝地区海相碳酸盐岩储层段均发育在台地边缘沉积区。其中,台地边缘浅滩最为发育,台地边缘斜坡次之,未见台地边缘生物礁。飞仙关组一段至二段下部为台地边缘斜坡沉积,二段上部至三段为台地边缘浅滩沉积。认为飞仙关组二段和三段的鲕滩沉积储集岩为下一阶段勘探开发的重点,其中飞仙关组二段孔隙—裂缝性储层的勘探开发潜力尤为巨大。