川東北地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組白云巖的形成機(jī)制研究.pdf

1、川東北地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組天然氣儲(chǔ)量規(guī)模之大，深埋藏條件下儲(chǔ)層質(zhì)量之好，在國(guó)內(nèi)外海相碳酸鹽巖地層中十分罕見(jiàn)。川東北地區(qū)飛仙關(guān)組天然氣的勘探離不開(kāi)對(duì)白云巖的勘探，只要找到這些代表優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖的優(yōu)勢(shì)巖相—白云巖，那么天然氣的勘探就有希望獲得大的突破。目前，川東北地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組碳酸鹽巖白云化作用并最終形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成巖機(jī)制成為了人們近年來(lái)最為熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域之一。本文在詳細(xì)的巖心觀察與描述、野外剖面實(shí)測(cè)、樣品采集基礎(chǔ)上，對(duì)川東北地區(qū)三疊系飛仙關(guān)

2、組白云巖開(kāi)展了較為系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)、白云化流體溫度與來(lái)源、白云化系統(tǒng)與白云化機(jī)制等方面研究。
　　 川東北地區(qū)飛仙關(guān)組主要的白云巖（石）類(lèi)型可以歸并為3個(gè)大類(lèi)：原始結(jié)構(gòu)保存的白云巖（包括微晶白云巖、粒屑白云巖）、原始結(jié)構(gòu)不保存或保存較差的結(jié)晶白云巖和作為膠結(jié)物出現(xiàn)的孔洞白云石。在縱向分布上，較為有利于儲(chǔ)層發(fā)育的結(jié)晶白云巖、粒屑白云巖主要分布在川東北地區(qū)飛仙關(guān)組1 段和2 段；在區(qū)域分布上，飛仙關(guān)組1 段和2 段的白云巖是非

3、層控的、具有明顯的區(qū)域分帶性，而飛仙關(guān)組4 段的白云巖具有顯著的層控性，不同地區(qū)都有分布。
　　 川東北地區(qū)飛仙關(guān)組不同地層段灰?guī)r樣品以方解石礦物為主，多數(shù)樣品所具有的Mn 含量只分布在500ppm 以下、Sr 含量則在500ppm 以上。總體上看，川東北地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組海相碳酸鹽的鍶和碳同位素演化曲線與全球同期海水的鍶和碳同位素組成和演化趨勢(shì)具有較好的一致性，顯示全球事件對(duì)海水鍶和碳同位素組成的控制作用，而氧同位素已經(jīng)與大氣

4、淡水（或其它成巖流體）發(fā)生了交換，很難反映其原有的氧同位素組成。飛仙關(guān)組白云巖的鍶同位素組成都不同程度地高于其相應(yīng)的同期海水的鍶同位素組成，但白云化流體仍與同期或近同期海水有著強(qiáng)烈的親緣關(guān)系；飛仙關(guān)組1 段和2 段白云巖主要繼承了海源流體中的碳，而飛仙關(guān)組4 段中一些具有很高碳同位素組成的白云巖則與細(xì)菌硫酸鹽還原作用（BSR）有關(guān)；飛仙關(guān)組1 段和2 段白云巖的氧同位素組成基本接近，顯示它們的白云化流體氧同位素組成和白云化溫度均基本接近

5、，而飛仙關(guān)組4 段白云巖則與經(jīng)強(qiáng)烈蒸發(fā)作用后具有更高的氧同位素組成的高鹽度瀉湖水有關(guān)。川東北地區(qū)飛仙關(guān)組少數(shù)可以進(jìn)行流體包裹體測(cè)溫的較大白云石晶體（主要是細(xì)晶、中晶白云石）的白云化流體可能出現(xiàn)在100℃—130℃的溫度區(qū)間內(nèi)，與多數(shù)方解石沉淀的溫度相一致，屬于高溫白云石（高溫白云化流體）；而流體包裹體不發(fā)育或體積小的其它較大白云石晶體（包括了粉晶、細(xì)晶、中晶以及它們混合組成的不等晶）的白云化流體可能出現(xiàn)在小于100℃的溫度區(qū)間內(nèi)，屬于低

6、溫白云石（低溫白云化流體）。多數(shù)川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖（石）的計(jì)算溫度分布在40℃—140℃（氧同位素內(nèi)部計(jì)溫法）或者60℃—100℃（氧同位素外部計(jì)溫法）范圍內(nèi)，尤其集中在<100℃的范圍內(nèi)。這些計(jì)算溫度的高溫區(qū)間顯然與流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)相吻合，顯示氧同位素計(jì)溫法的計(jì)算結(jié)果具有一定的可靠性，同時(shí)這些計(jì)算結(jié)果也在某種程度上進(jìn)一步支持這些白云石沉淀流體（白云化流體）很可能主要出現(xiàn)在40℃—100℃的低溫區(qū)間內(nèi)。
　　 川東北地區(qū)

7、飛仙關(guān)組白云巖的白云化流體的Ca/Mg 比更可能分布在<1.17的范圍內(nèi)（40℃—100℃的溫度區(qū)間），包括三疊紀(jì)海水或與三疊紀(jì)海水有關(guān)的海源流體均可以滿足這一要求。飛仙關(guān)組結(jié)晶白云巖和原始結(jié)構(gòu)保存的粒屑白云巖均具有較低的Mn、Fe 含量特征，而飛仙關(guān)組微晶白云巖則具有相對(duì)高的Mn、Fe含量；飛仙關(guān)組白云巖的Sr 含量均大致分布在200ppm 以下。飛仙關(guān)組結(jié)晶白云巖的碳來(lái)源與原地（近源）或遠(yuǎn)源碳酸鹽溶解遷移有關(guān)；粒屑白云巖的碳來(lái)源與近

8、同期海水中碳有關(guān)；微晶白云巖的碳來(lái)源較復(fù)雜，大部分可能受到了大氣淡水中輕碳的混合影響，小部分則來(lái)源于與細(xì)菌硫酸鹽還原作用（BSR）有關(guān)的富重碳（13C）的準(zhǔn)同生期孔隙水。結(jié)晶白云巖和孔洞白云石更可能與深埋的相對(duì)高溫白云化流體來(lái)源有關(guān)，原始結(jié)構(gòu)保存的粒屑白云巖、微晶白云巖則更可能與近地表的相對(duì)低溫白云化流體來(lái)源有關(guān)，部分微晶白云巖可能受到了后期白云石重結(jié)晶作用過(guò)程中氧同位素再平衡的影響。不同類(lèi)型白云巖（石）的87Sr/86Sr 比值顯著大

9、于川東北地區(qū)飛仙關(guān)組同期海水的87Sr/86Sr比值，但海水或相應(yīng)的海源流體仍然是最為重要的白云化作用流體。
　　 川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云化系統(tǒng)可以歸納為兩個(gè)在地球化學(xué)上存在著明顯差異的白云化系統(tǒng)：開(kāi)放白云化系統(tǒng)、封閉白云化系統(tǒng)。飛仙關(guān)組結(jié)晶白云巖和孔洞白云石很可能與封閉白云化系統(tǒng)中嘉陵江期高度蒸發(fā)濃縮的海源流體有關(guān)，對(duì)應(yīng)著非同期海源流體來(lái)源的埋藏白云化模式；飛仙關(guān)組粒屑白云巖很可能與開(kāi)放白云化系統(tǒng)中同期或近同期側(cè)向或垂向?yàn)a湖蒸