川东南中二叠统茅口组白云岩特征与成因机理

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.19

地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (6): 45-56.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.19

• 深层-超深层碳酸盐岩储层形成环境、发育机理和成因模式 • 上一篇下一篇

川东南中二叠统茅口组白云岩特征与成因机理

韩月卿¹^,²(), 张军涛¹^,², 潘磊³, 李慧莉¹^,², 刘光祥¹^,², 李让彬³, 武重阳¹^,², 郝运轻¹^,², 何治亮⁴^,^*(), 黄振凯¹^,²

1.中国石化深部地质与资源重点实验室, 北京 102206
2.中国石化石油勘探开发研究院, 北京 100083
3.中国石化勘探分公司, 四川成都 610041
4.中国石化集团有限公司, 北京 100728

收稿日期:2023-01-11 修回日期:2023-02-08 出版日期:2023-11-25 发布日期:2023-11-25
通信作者: * 何治亮(1963—),男,博士,教授级高级工程师,主要从事石油地质研究工作。E-mail: hezhiliang@sinopec.com
作者简介:韩月卿(1992—),女,博士,副研究员,主要从事沉积储层研究工作。E-mail: hanyq2018.syky@sinopec.com
基金资助:
国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目“海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究项目(U19B6003);中国科学院A类战略性先导项目(XDA14010201)

Characteristics and formation mechanisms of dolomites in the Middle Permian Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin

HAN Yueqing¹^,²(), ZHANG Juntao¹^,², PAN Lei³, LI Huili¹^,², LIU Guangxiang¹^,², LI Rangbin³, WU Chongyang¹^,², HAO Yunqing¹^,², HE Zhiliang⁴^,^*(), HUANG Zhenkai¹^,²

1. Key Laboratory of Deep Geology and Resources, SINOPEC, Beijing 102206, China
2. Petroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China
3. Exploration Company, SINOPEC, Chengdu 610041, China
4. China Petroleum and Chemical Corporation, Beijing 100728, China

Received:2023-01-11 Revised:2023-02-08 Online:2023-11-25 Published:2023-11-25

摘要/Abstract

摘要：

近期川东南多口钻井在中二叠统茅口组白云岩储层获得了油气突破,但具有很强的非均质性,白云岩化机理不明确,难以预测优质白云岩储层的展布规律。本次研究基于区域地质背景和峨眉山大火成岩省热事件,通过岩石学和地球化学等综合分析,系统总结了不同类型白云岩的特征及成因机理。研究认为:川东南茅口组白云岩以细-中晶白云岩为主,泥-粉晶白云岩和白云石胶结物次之;綦江地区主要发育层状细-中晶白云岩,白云石呈自形-半自形晶,多具有雾心亮边结构和明显的颗粒幻影,阴极发光下晶体内部呈棕色-红色,由内向外过渡为暗红色,细-中晶白云石的δ¹⁸O_V-PDB、δ¹³C_V-PDB和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值均表明白云岩化流体主要为海水,白云石可能为浅埋藏期中等盐度回流渗透白云岩化作用生成,后期经历重结晶或海源流体的热调整改造;泰来地区主要发育斑块状泥-粉晶、细-中晶白云岩以及裂缝内充填的白云石胶结物,原始岩石较致密,晶粒结构不明显,白云石胶结物以具波状消光的鞍形白云石为主,阴极发光下可见多期环带状特征,δ¹⁸O_V-PDB、δ¹³C_V-PDB和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值表明泥-粉晶、细-中晶白云岩主要形成于浅埋藏期海水环境,后期经历了来自或穿碎屑岩层热流体的直接影响,在裂缝内沉淀白云石胶结物及方解石。总体而言,准同生期溶蚀作用、浅埋藏期白云岩化作用、热流体调整改造作用和岩溶作用是控制川东南地区茅口组储层的关键因素,其中浅埋藏期回流渗透白云岩化作用是该区白云岩的主要成因。

关键词: 四川盆地, 中二叠统, 茅口组, 白云岩, 成因机理

Abstract:

Breakthroughs in oil and gas exploration have been made recently in dolomite reservoirs of the Middle Permian Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin. However, reservoir heterogeneity in the Maokou Formation is high, which makes it difficult to identify high-quality reservoirs without a clear understanding of the dolomitization mechanisms. Based on sedimentary facies of the region and hydrothermal events associated with the Emeishan Large Igneous Province, dolomites in the Maokou Formation are characterized and their formation mechanisms are summarized through lithological and geochemical analyses. In the Maokou Formation fine-medium-crystalline dolomite is the main type, followed by micritic dolomite and dolomite cements. In the Qijiang area stratified, fine-medium-crystalline dolomite is mainly found. The euhedral to subhedral dolomite crystals appear cloudy at the center and bright around the edges, with obvious graining lines; under cathodoluminescence (CL) microscope they appear brown-red at the interior and dark-red toward the exterior. The δ¹⁸O_V-PDB, δ¹³C_V-PDB and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio values of fine-medium-crystalline dolomite indicate it was formed by seepage-reflux dolomitization at medium salinity during shallow burial and later underwent recrystallization and seawater-metasomatism. The Tailai area mainly occur porphyritic- micritic and fine-medium-crystalline dolomites, along with dolomite cements found in rock fractures. Dolomites are compact with no obvious grain structures, while dolomite cements are mainly saddle dolomite with wavy extinction, with multiphase ring-and-ribbon patterns visible under CL microscope. Isotopic data indicate dolomites in this area were formed during shallow burial under seawater environment, and late-stage thermal fluids flowing over clastic rocks directly contributed to the precipitation of dolomite cements and calcite. In general, the key reservoir-controlling factors of the Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin are epigenetic dissolution, dolomitization during shallow burial, metasomatism and karstification; and seepage-reflux dolomitization during shallow burial is the main formation mechanism of dolomites.

Key words: Sichuan Basin, Middle Permian, Maokou Formation, dolomite, genetic mechanism

中图分类号:

TE121.3

韩月卿, 张军涛, 潘磊, 李慧莉, 刘光祥, 李让彬, 武重阳, 郝运轻, 何治亮, 黄振凯. 川东南中二叠统茅口组白云岩特征与成因机理[J]. 地学前缘, 2023, 30(6): 45-56.

HAN Yueqing, ZHANG Juntao, PAN Lei, LI Huili, LIU Guangxiang, LI Rangbin, WU Chongyang, HAO Yunqing, HE Zhiliang, HUANG Zhenkai. Characteristics and formation mechanisms of dolomites in the Middle Permian Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(6): 45-56.

图/表 9

图1 川东南茅三段沉积相平面图与综合柱状图

Fig.1 Facies map of and simplified stratigraphic column for Mao-3 section, southeastern Sichuan Basin

图2 川东南地区茅口组白云岩宏观特征 a—深灰色基质白云岩与裂缝内充填的乳白色胶结物形成斑马纹现象,茅三段,丰都放牛坝剖面;b—浅灰色灰质云岩与深灰色灰岩成层状沉积,茅三段,TL601井;c—浅灰色白云石脉发育于深灰色泥晶白云岩中,脉体中见深灰色白云岩角砾,茅三段,TL6井;d—灰白色白云石脉发育于深灰色泥晶灰岩上,脉体中充填第一期白云石和第二期方解石,基质灰岩未发生云化,茅三段,TL601井;e—灰质细-中晶白云岩,棘皮类生屑定向排列,生屑间基质发生云化作用,茅三段,XT1井;f—灰质细-中晶白云岩,红线内见针孔状溶孔,XT1井。

Fig.2 Identifying features of dolomites from the Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin

图3 川东南地区茅口组泥-粉晶白云岩岩石学特征 a—泥-粉晶白云岩,白云石及海百合茎呈定向排列,茅三段,TL6井;b—泥-粉晶白云岩,白云石与介壳类生屑呈层状排列,茅三段,TL601井;c—云斑灰岩,灰质被茜素红染成红色,与泥-粉晶白云石呈渐变接触关系,茅三段,TL601井。

Fig.3 Lithological characteristics of micritic dolomite from the study area

图4 川东南地区茅口组细-中晶白云岩岩石学特征 a—灰质细-中晶白云岩,见明显的颗粒幻影结构,单偏光(-),茅三段,XT1井;b—阴极发光下细-中晶白云石具环带状特征,晶体内部呈棕色-红色,由内向外过渡为暗红色,阴极发光,茅三段,XT1井;c—细-中晶白云石晶体自形程度较好,与方解石相接触,SEM,茅三段,XT1井;d—细-中晶白云岩,白云石晶体去云化现象明显,具有港湾状特征,单偏光(-),茅三段,XT1井;e—灰质细-中晶白云岩,白云石晶体去云化现象明显,具有港湾状特征,电子探针成分相,茅三段,先探1井;,XT1井;f—白云石晶体边缘具有港湾状特征,SEM,茅三段,XT1井;g—细-中晶白云石呈半自形-它形,溶缝内充填方解石,单偏光(-),茅三段,TL6井;h—细-中晶白云岩,白云石呈半自形-它形,颗粒间镶嵌式接触,具颗粒幻影和次生加大边,单偏光(-),茅三段,丰都放牛坝剖面;i—生屑体腔与生屑颗粒间发育细-中晶白云石,单偏光(-),茅二段,FB1井。

Fig.4 Lithological characteristics of fine-medium-crystalline dolomite from the study area

图5 川东南地区茅口组白云石胶结物岩石学特征 a—裂缝内充填鞍形白云石,晶面明显弯曲,具波状消光特征,后期充填巨晶方解石,单偏光(-),茅三段,TL6井;b—热液脉体内发育鞍形白云石与萤石,鞍形白云石内部发亮红色光,环带颜色先暗后亮,萤石在阴极射线下发蓝色光,图为阴极发光下拍摄,茅三段,TL601井;c—裂缝内先发育环带状鞍形白云石,后期被方解石充填,主图为电子探针面扫描图像,右上角小图为单偏光下拍摄,茅三段,TL6井;d—裂缝内充填鞍形白云石和巨晶方解石,基质为细-中晶白云石,单偏光(-),茅三段,XT1井;e—白云石晶面发生弯曲,其与方解石晶体间隙内发育沥青,SEM,茅三段,XT1井;f—岩溶渗流通道内充填白云石胶结物和方解石胶结物,白云石晶体存在去云化现象,单偏光(-),茅二段,FB1井。

Fig.5 Lithological characteristics of dolomite cements from the study area

图6 川东南茅口组碳酸盐岩碳氧同位素散点图

Fig.6 Cross-plot of Carbon and oxygen isotope values for carbonate rocks from the study area

图7 茅口组碳酸盐岩锶同位素散点图

Fig.7 Comparison of 87Sr/86Sr ratios of carbonatites from the study area

图8 川东南中二叠统茅口组碳酸盐岩稀土元素配分模式图

Fig.8 REE patterns of carbonatites from the study area

图9 川东南地区茅口组储层成岩序列图

Fig.9 Diagenetic features and diagenetic process of the Maokou Formation in southeastern Sichuan Basin

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