碳酸盐岩储层地质学-20137-1.

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1、*1 碳酸盐岩沉积学与储层地质学 中国地质大学（北京） 2013年7月 主讲人：于炳松 Phone: 010-82321519(O) 13611011565 E-mail: yubs Web site: *2 油气勘探战略转移的主要特点 探明程度 大于43 探明程度 小于10 海相层系我国油气勘探战略转移的重中之重 东部 单型盆地 浅层 西部 叠合盆地 深层 中新生代 陆相 碎屑岩 古生代 海相 碳酸盐岩 战略转移6大特点 *3 为什么要转移到海相碳酸盐岩层系海相层系我国油气勘探战略转移的重中之重 海相沉积盆地分布广，面积大，资源量大，战略意义重大 39.739.7亿吨亿吨 油当量油当量 94

2、.994.9亿吨亿吨 油当量油当量 气气7.57.5万亿方万亿方 气气3.583.58万亿方万亿方 气气5.455.45 万亿方万亿方 据二次资评，转引自钱凯 李本亮 许惠中,2002 主要盆地海相层系约300亿吨油气当量的分布 我国海相沉积总面积大于 455万km2：陆上海相盆 地28个，330万km2；海 域海相盆地22个，125万 km2（据周玉琦等，2002） *4 为什么要转移到海相碳酸盐岩层系海相层系我国油气勘探战略转移的重中之重 已经在海相碳酸盐岩层系找到一批油气田 轮南塔河油田15亿吨， 奥陶系缝洞灰岩(1997) 普光气田1144亿方，三叠系鲕 砾滩白云岩(2003) 五百梯

3、气田650亿方，石炭系 白云岩(1989) 和田河气田620亿方，石炭系 奥陶系灰岩砂岩(1995) 靖边气田3000亿方，奥陶系古 岩溶白云岩(1989) 威远气田400亿方，震旦系白 云岩(1964) *5 p 碳酸盐岩沉积学 p 碳酸盐岩储层地质学 碳酸盐岩沉积学与储层地质学 *6 一、概述 二、碳酸盐岩岩石学 三、碳酸盐岩标准相带模式 四、碳酸盐岩台地结构类型 第一单元 碳酸盐岩沉积学 *7 全球碳酸盐产率分布 一、概述 *8 大巴哈马滩 *9 并进型碳酸盐岩体系 （keep up） 追赶型碳酸盐岩体系 （catch up） 一、概述 碳酸盐沉积作用： 温、清、浅 *10 一、概述 二

4、、碳酸盐岩岩石学 三、碳酸盐岩标准相带模式 四、碳酸盐岩台地结构类型 第一单元 碳酸盐岩沉积学 *11 二、碳酸盐岩岩石学 1、矿物成分 主要为方解石和白云石；其次为陆源 碎屑矿物。 2、结构组分和结构类型 3、碳酸盐岩的主要类型 *12 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 指在沉积盆地内 由化学、生物化学、 生物作用及波浪、岸 流、潮汐作用形成的 碳酸盐颗粒，它在盆 内就地沉积或经短距 离搬运再沉积而成。 它可与碎屑岩中的颗 粒进行类比 二、碳酸盐岩岩石学 *13 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 充填在颗粒之间 ，与颗粒同时经 机械沉积作用形 成的，粒度小于 0.03mm方解石 晶体。 可与

5、碎屑岩中的粘 土杂基进行类比 1）结构组分 二、碳酸盐岩岩石学 *14 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 充填在颗粒之间 ，从孔隙水中经 化学沉淀作用形 成的，晶体相对 较粗和明亮，对 颗粒起胶结作用 的方解石晶体。 它可与碎屑岩中 的胶结物相类比 二、碳酸盐岩岩石学 *15 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 原地生长的造礁 生物以其坚硬的 钙质骨骼形成的 骨骼格架，其间 充填灰泥杂基、 生物屑等。 polychaete 多毛目环节动物 1）结构组分 一、碳酸盐岩岩石学和成岩作用 *16 *17 托盘类 管孔藻 海绵 *18 珊瑚 苔藓虫 *19 1

6、）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 经重结晶和交 代作用形成的 均一的碳酸盐 晶体。 按晶粒的大小可进一 步细分为粗晶、中晶 、细晶、粉晶和微晶 二、碳酸盐岩岩石学 *20 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 盆内弱固结的碳酸盐 沉积物，经岸流、潮 汐及波浪等作用剥蚀 破碎并经过再沉积的 碳酸盐颗粒。 按粒度可分为：砾屑 、砂屑、粉屑、泥屑 如何区分泥屑、泥晶和微 晶？ 二、碳酸盐岩岩石学 *21 二、碳酸盐岩岩石学 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 具有核心

7、和同心 纹层组成的球状 椭球状颗粒。 当粒度大于2mm时 叫豆粒 *22 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 空心鲕：无核心 真鲕：核心同心层 复鲕：鲕粒中包裹有 二个或以上的小鲕 表鲕：核心同心层 1）结构组分 二、碳酸盐岩岩石学 *23 *24 *25 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 藻粒 与藻类有关的碳 酸盐颗粒。 1）结构组分 二、碳酸盐岩岩石学 *26 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 藻粒 球粒 由泥晶碳酸盐组成， 不具内部构造的次球 状、椭球状颗粒，多 与粪便成

8、因有关。 2）结构组分 （二）碳酸盐岩岩石学 球粒 *27 二、碳酸盐岩岩石学 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 藻粒 球粒 生物颗粒 各类生物骨骼及 其碎屑。 *28 二、碳酸盐岩岩石学 1）结构组分 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 藻粒 球粒 生物颗粒 团块 由多种碳酸盐颗粒 构成的复合颗粒。 *29 结 构 组 分 颗粒 泥晶基质 亮晶胶结物 生物格架 晶粒 内碎屑 鲕粒 藻粒 球粒 生物颗粒 团块 1）结构组分 二、碳酸盐岩岩石学 *30 2）主要结构类型 （1）亮晶粒屑结构 二、碳酸盐岩岩

9、石学 *31 （2）泥晶粒屑结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *32 （3）粒屑泥晶结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *33 （4）泥晶结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *34 （5）晶粒结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *35 （6）生物格架结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *36 （7）生物粘结结构 2）主要结构类型 二、碳酸盐岩岩石学 *37 （一）碳酸盐岩岩石学 1、矿物成分 主要为方解石和白云石；其次为陆源 碎屑矿物。 2、结构组分和结构类型 3、碳酸盐岩的主要类型 二、碳酸盐岩岩石学 *38 碳酸盐岩分类表 (Dunham,1962

10、) 骨架灰岩分类表 (Embry and Klovan,1971) 二、碳酸盐岩岩石学 3、碳酸盐岩的主要类型 *39 二、碳酸盐岩岩石学 *40 1、根据成因：原生白云岩、次生白云岩 2、根据白云石化程度： 1）有残余结构：残余鲕粒白云岩、残 余生屑白云岩等 2）无残余结构：巨晶、粗晶、中晶、 细晶、粉晶、微晶白云岩。 白云岩的分类 二、碳酸盐岩岩石学 *41 二、碳酸盐岩岩石学 1）有残余结构 6号山 1w 32 残余颗粒白云岩 含中鲕粗鲕白云岩。罗家2，3214.1m。 亮晶中鲕白云岩。罗家5井，2946.01m。 含砾屑粗鲕白云岩。罗家2井，3244.5m。 *42 二、碳酸盐岩岩石学

11、 2）无残余结构 含灰粉晶白云岩，罗家2井，3282.9m。 渡3-3，4341.6m 中晶白云岩 渡2-5，4374.3m 泥晶白云岩，罗家5井，2950.13m。 微晶白云岩 细晶白云岩 龙会3-3,3740.6m 渡5-1，4854m 粉晶白云岩 中晶白云岩 晶粒白云岩 *43 白云石问题： 白云岩在前寒武纪和古生代地层中极其 普遍，但在全新世沉积中却十分罕见，代之 于大量石灰岩的沉积，其中的原因众说纷纭 ，尚无定论，这就是沉积学乃至地质学中著 名的“白云石”问题。 二、碳酸盐岩岩石学 *44 白云石形成中存在的问题 ： 1）现代海水对白云石过饱和，但没有白云石沉淀； 2）常温常压模拟实

12、验，未能沉淀出白云石； 目前，人们将白云石不能从过饱和的海水溶液中沉淀出来的 原因归于化学动力学屏障： Mg2+具有高的水合作用能（1926 kj/mol）从而降低了 Mg2+的离子活度，而Ca2+的水合作用能较低（1579 kj/mol） 极低的CO32-浓度，更低的CO32-活度，且大多数CO32-与Na+ 、Mg2+ 和Ca2+ 结合成中性的离子对，如Mg2+ + CO32- MgCO30 硫酸盐的存在，导致了中性的MgSO40 和CaSO40 离子对的 形成从而进一步降低了Ca2+和Mg2+的离子活度。 二、碳酸盐岩岩石学 *45 二、碳酸盐岩岩石学 蒸发泵吸白云石化模式 *46 二、

13、碳酸盐岩岩石学 回流渗透白云石化模式 *47 二、碳酸盐岩岩石学 混合水白云石化模式 *48 二、碳酸盐岩岩石学 埋藏白云石化模式 *49 交代白云石化机理存在的问题： 忽略了对海水中基本的化学动力学制约的讨论 ！ Lippmann (1973)指出，蒸发作用过程由于伴随着 CO32- 自由离子活度的降低，尽管形成高的Mg/Ca 比，但并不能促进白云石化作用。因低的CO32- 离 子活度，使得CO32- 更频繁地与浓缩的阳离子接触 ，导致更多中性离子对（MgCO30）的形成，从而 进一步抑制了白云石的形成。 二、碳酸盐岩岩石学 *50 一、概述 二、碳酸盐岩岩石学 三、碳酸盐岩标准相带模式 四

14、、碳酸盐岩台地结构类型 第一单元 碳酸盐岩沉积学 现代碳酸盐海岸浅海沉积环境 沿岸分布的 现代丘礁群 （碳酸盐岩 海岸-生物 礁和滩沉积 环境） 现代碳酸盐 沉积环境 现代碳酸盐沉积环境 骨架礁 骨架礁 现代碳酸盐沉积环境 *55 粘结礁 现代碳酸盐沉积环境 *56 障积礁 现代碳酸盐 沉积环境 *57 障积礁和灰泥 现代碳酸盐 沉积环境 现代碳酸盐沉积环境 造礁生物碎片和灰泥 堤状的堡礁 礁后泻湖 开阔海 现代大堡礁沉积环境 点滩 潮坪 礁坪滩 现代碳酸盐潮坪浅海沉积环境 浅海 潮坪 海滩 潮间泻湖 深水生物礁（红珊瑚 ） *62 现代大巴 哈马滩碳 酸盐的浅 海陆棚沉 积环境示 意图 *6

15、3 形成碳酸盐沉积的浅海环境分类 *64 碳酸盐台地的概念 1.具有平的顶和陡峻边的陆棚边缘海域 ； 2.为浅水碳酸盐沉积区； 3.陡峻边缘为高能沉积区； 4.具有较大的碳酸盐岩连续沉积厚度。 *65 三、碳酸盐岩沉积模式 1.肖欧文模式； 2.拉波特模式； 3.威尔逊模式； 4.塔克模式； 5.关士聪模式； 6.里德模式 *66 威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975） （九个标准相带和24个微相) 1至3亚相带为第一个低能宽相带组合（X相），4至6亚 相带为高能窄相带组合（Y相），7至9亚相为第二个低 能宽相带组合（Z相带） 三、碳酸盐岩标准相带模式 *67 威尔逊模式九个标准相带的鉴别标志 *68 蒸发台地沉积体系：蒸发台地沉积体系： 沉积特征：中厚层褐灰色、沉积特征：中厚层褐灰色、 深灰色白云岩、泥质云岩、深灰色白云岩、泥质云岩、 膏质云岩和膏质泥岩。膏质云岩和膏质泥岩。 主要亚相类型：泻湖、膏质主要亚相类型：泻湖、膏质 云坪云坪。 纵向分布：纵向分布：寒武系中、下统寒武系中、下统 平面分布：平面分布：巴楚、塔中、英巴楚、塔中、英 买力地区。买力地区。 中寒武统蒸发台地相膏坪中寒武统蒸发台地相膏坪 （和（和4 4井）井） *69 寒武纪阿瓦塔格组Xcm122石膏淋滤窗格 岩（肖尔布拉克剖面）