Abdullah Musa Ali，Eswaran Padmanabhan

（馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)地球科學(xué)與石油工程學(xué)院地球科學(xué)系）

馬來(lái)西亞沙撈越盆地東北部第三系石英表面形態(tài)特征
——對(duì)古沉積環(huán)境與儲(chǔ)集層質(zhì)量的指示意義

Abdullah Musa Ali，Eswaran Padmanabhan

（馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)地球科學(xué)與石油工程學(xué)院地球科學(xué)系）

基于馬來(lái)西亞沙撈越（Sarawak）盆地Belait組和Lambir組第三系露頭樣品，分析其石英表面形態(tài)，揭示其顆粒表面結(jié)構(gòu)缺陷（源自風(fēng)化作用和成巖作用）、古沉積環(huán)境以及儲(chǔ)集層質(zhì)量之間的相關(guān)關(guān)系。研究利用巖石薄片進(jìn)行礦物識(shí)別，并觀察粒徑和結(jié)構(gòu)；利用掃描電鏡對(duì)樣品的表面形態(tài)進(jìn)行表征，以展現(xiàn)石英顆粒表面結(jié)構(gòu)的變化。Belait組礫巖的掃描電鏡圖像表明其以自形石英晶體為主，常見(jiàn)機(jī)械風(fēng)化缺陷，例如線(xiàn)性斷口、貝殼狀斷口以及擦痕；而Lambir組砂巖中卻常見(jiàn)化學(xué)風(fēng)化特征，例如化學(xué)蝕痕、蝕坑、溶解坑以及刻痕?；趲r石學(xué)、掃描電鏡以及CT掃描圖像分析的儲(chǔ)集層質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)Belait組為高能海岸沉積，潮控特征明顯，Lambir組為淺?！侵蕹练e，浪控特征明顯；Belait組和Lambir組的儲(chǔ)集層質(zhì)量較差，但Belait組的孔隙度略高于Lambir組。圖14表1參36

沙撈越盆地；石英表面形態(tài)；掃描電鏡；微觀結(jié)構(gòu)；古沉積環(huán)境；儲(chǔ)集層質(zhì)量

0 引言

近年來(lái)，部分學(xué)者深入研究了巖石演化過(guò)程對(duì)石英表面形態(tài)的影響[1]。有學(xué)者[2-3]以砂粒的表面結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)沉積物原始物源區(qū)的古沉積環(huán)境；有的學(xué)者則認(rèn)為顆粒組成和結(jié)構(gòu)與風(fēng)化過(guò)程有關(guān)[4]。此外，Xia等[5]對(duì)假晶礦物交代反應(yīng)的顆粒結(jié)構(gòu)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了綜合研究，以分析流體對(duì)礦物表面結(jié)構(gòu)的影響。上述研究查明了物源區(qū)、礦物組成與顆粒表面特征之間的聯(lián)系，由于石英顆粒形態(tài)控制巖石物理性質(zhì)、毛細(xì)作用以及吸附作用等[6-13]，因此這些研究具有重要意義。

近年來(lái)，針對(duì)沙撈越（Sarawak）東北部第三系開(kāi)展了大量研究，但大部分側(cè)重于確定油氣分布規(guī)律[14]、油氣田特征[15]、沉積相與儲(chǔ)集層特征[16]等，尚未專(zhuān)門(mén)研究礦物表面結(jié)構(gòu)缺陷變化及其與儲(chǔ)集層質(zhì)量之間的關(guān)系。Padmanabhan和Kessler[17]分析了中—晚中新世沉積物組構(gòu)變化對(duì)層狀鐵氧化物礦床的影響，研究表明所涉及的能級(jí)和過(guò)程變化明顯多于基于常規(guī)組構(gòu)分析的早期認(rèn)識(shí)，例如結(jié)核體內(nèi)部的組構(gòu)變化，據(jù)此他們認(rèn)為目前關(guān)于顆粒表面結(jié)構(gòu)的研究尚存在嚴(yán)重不足（如混合固相礦物組成、粒度、在基質(zhì)中的形態(tài)及排列方式、與孔隙流體和沉積環(huán)境之間的潛在相互作用[17]等）。本文對(duì)研究區(qū)石英顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)分布特征進(jìn)行表征，在此基礎(chǔ)上，利用顆粒表面特征預(yù)測(cè)古沉積環(huán)境，并分析影響儲(chǔ)集層質(zhì)量的風(fēng)化和成巖作用特征。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于馬來(lái)西亞沙撈越盆地（見(jiàn)圖1），其通常被視為前陸盆地，形成于晚始新世洛克尼亞（Luconia）塊體與西婆羅州（West Borneo）基底碰撞之后，主要受控于晚漸新世—上新世的北西—南東向右旋斷層活動(dòng)[18]。然而，盆地形成早期所具有的快速沉降特征卻指示其為走滑成因。區(qū)域地震地層學(xué)研究結(jié)果表明，沙撈越和婆羅州北部的整個(gè)陸上區(qū)域在第三紀(jì)期間經(jīng)歷走滑構(gòu)造作用，這也支持走滑成因的觀點(diǎn)[18]。

圖1 研究區(qū)簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)[18-21]修改）

沙撈越盆地沉積物來(lái)源于Rajang群增生楔的變形隆升區(qū)，即Rajang褶皺逆沖帶[19]。本次研究所用的樣品取自沙撈越盆地陸上區(qū)域的Belait組和Lambir組露頭（見(jiàn)圖1）。Belait組發(fā)育較大型三角洲[22]或河流相沉積物[18]，主要由厚層塊狀純白色中—粗粒砂巖組成，含黏土巖和頁(yè)巖夾層，局部地區(qū)可見(jiàn)少量灰?guī)r和泥灰?guī)r[18-20]。Lambir組主要由鐵質(zhì)膠結(jié)的細(xì)—粗粒砂巖、頁(yè)巖以及部分灰?guī)r組成[20]（見(jiàn)圖2），研究表明其主要形成于淺?！侵尴喑练e環(huán)境。

Belait組露頭樣品主要由細(xì)—中粒凈砂巖組成，偶見(jiàn)泥巖夾層；主要的沉積構(gòu)造包括板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、人字形交錯(cuò)層理、浪成波紋以及薄層水平紋層（見(jiàn)圖3）。上述特征表明Belait組形成于較大型三角洲或河流相沉積環(huán)境。Lambir組露頭樣品主要由含生物擾動(dòng)構(gòu)造和蛇形跡的塊狀砂巖組成，常表現(xiàn)為砂巖與砂質(zhì)黏土巖規(guī)律性互層；砂巖通常為中—粗粒交錯(cuò)層理砂巖，含具有小型石英礫石面的透鏡體；泥質(zhì)沉積物中存在黏土質(zhì)鐵礦石和黃鐵礦結(jié)核，局部可見(jiàn)含鐵砂巖。上述特征表明Lambir組沉積于淺海—三角洲環(huán)境[20]。

圖2 Belait組和Lambir組綜合地層柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)[20]修改）

圖3 Lambir組及Belait組沉積特征描述柱狀圖

2 樣品巖石學(xué)特征

本次研究對(duì)取自Belait組的2個(gè)樣品和Lambir組的2個(gè)樣品進(jìn)行了分析。采用偏光顯微鏡，以不同放大倍數(shù)分別對(duì)樣品薄片進(jìn)行觀察。采用配備能量色散X射線(xiàn)光譜系統(tǒng)的高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM：Carl Zeiss Supra 55VP FESEM；作業(yè)電壓5～20 kV）對(duì)樣品進(jìn)行形態(tài)表征和成分分析。制樣過(guò)程中，首先保留樣品中的碳酸鹽包殼和鐵質(zhì)沾染，以研究石英與次生礦物成分之間的相互作用；隨后，對(duì)Lambir組的鐵質(zhì)樣品進(jìn)行清洗，以便于對(duì)石英表面進(jìn)行詳細(xì)研究。通過(guò)與Mahaney[2]創(chuàng)建的掃描電鏡圖譜進(jìn)行對(duì)比，分析不同類(lèi)型微觀結(jié)構(gòu)的環(huán)境意義。為評(píng)估儲(chǔ)集層質(zhì)量，采用Avizo軟件對(duì)CT掃描圖像進(jìn)行孔隙網(wǎng)格生成和提取，進(jìn)而定量計(jì)算巖石樣品的孔隙度。

2.1 顯微薄片分析

采用平面偏光對(duì)樣品薄片進(jìn)行了分析，識(shí)別出的礦物和成分包括石英、碳酸鹽（有機(jī)物）、氧化鐵及巖屑。Belait組礫巖薄片以細(xì)粒石英礦物為主，含黏土膠結(jié)物（見(jiàn)圖4a）。具有交織結(jié)構(gòu)的顆粒表明其對(duì)風(fēng)化作用和成巖作用的敏感性極低。礫巖發(fā)育于Belait組底部，表明其靠近物源區(qū)，僅經(jīng)歷短距離搬運(yùn)作用。

與此相反，Belait組砂巖由陸源碎屑石英組成，含大量自生黏土礦物和碳酸鹽膠結(jié)物，可見(jiàn)自生石英加大現(xiàn)象（見(jiàn)圖4b）。此外，樣品中還可見(jiàn)典型的粒間孔隙。但是，受塑性顆粒壓實(shí)變形的影響，Belait組砂巖損失了部分孔隙；與此同時(shí)，顆粒接觸促使孔隙空間內(nèi)部發(fā)生二氧化硅和自生黏土沉淀，導(dǎo)致其孔隙度進(jìn)一步降低。

Lambir組砂巖主要由碎屑石英單晶組成，含次生氧化鐵礦物和有機(jī)物（黏土礦物，見(jiàn)圖5）。薄片觀察結(jié)果顯示，中等膠結(jié)的石英顆粒經(jīng)受了強(qiáng)烈的破裂作用和風(fēng)化作用，大量孔隙空間被氧化鐵和黏土礦物充填。

圖4 Belait組樣品典型薄片照片（平面偏光）

圖5 Lambir組砂巖典型薄片照片（平面偏光）

2.2 掃描電鏡分析

2.2.1 Belait組礫巖

Belait組礫巖的掃描電鏡照片顯示為具有清晰界面和多邊形結(jié)構(gòu)的自形菱角狀石英晶體（見(jiàn)圖6），可識(shí)別的結(jié)構(gòu)特征包括貝殼狀斷口、鋸齒狀邊緣、擦痕與造粒面、平坦解理面、角礫狀石英顆粒、造粒面以及不規(guī)則脊線(xiàn)。此外，樣品中還可見(jiàn)薄片狀二氧化硅沉淀物，可能為壓溶作用（因顆粒碰撞所致）或活性孔隙流體化學(xué)溶蝕作用的產(chǎn)物。

掃描電鏡圖像上所觀察到的石英顆粒破碎和角礫巖化是二氧化硅溶液沿微裂縫和斷層滲入導(dǎo)致的[23-24]?？傮w而言，受強(qiáng)烈機(jī)械風(fēng)化作用的影響，石英晶體具有不規(guī)則顆粒表面，完好的固有自形結(jié)構(gòu)表明其僅經(jīng)歷了較低程度的化學(xué)風(fēng)化作用。樣品的能量色散X射線(xiàn)光譜表明其成分以二氧化硅為主，含痕量黏土（見(jiàn)圖7）。

2.2.2 Belait組砂巖

與Belait組礫巖集群狀自形顆粒（見(jiàn)圖6）不同，Belait組砂巖的顯微圖像顯示出如下特征：板狀礦物松散附著于粒壁，緊靠碎屑石英表面，由此說(shuō)明石英最先沉積（見(jiàn)圖8）。顯微圖像中還可見(jiàn)沿層狀硅酸鹽侵入體發(fā)育的刻痕和蝕痕（見(jiàn)圖8）。

石英的表面形態(tài)還具有明顯的化學(xué)風(fēng)化作用特征，例如不完整包殼、麻點(diǎn)面、溶蝕坑以及蝕刻斑，均表明石英與層狀硅酸鹽之間發(fā)生了相互作用，此外，還可見(jiàn)具有機(jī)械/化學(xué)成因的粘結(jié)顆粒。上述特征歸因于層狀硅酸鹽礦物的催化作用[25]，其中涉及二氧化硅與層狀硅酸鹽之間的離子交換作用（以Al3+交換Si4+），進(jìn)而導(dǎo)致石英晶體結(jié)構(gòu)的電荷不守恒[26-27]。為了保持電荷平衡，周?chē)転V液或原生水中的H+、Li+、Na+、K+進(jìn)入了石英四面體結(jié)構(gòu)的縫隙和孔洞[27]。這些外來(lái)離子導(dǎo)致石英晶體出現(xiàn)錯(cuò)位或晶格缺陷，易于發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)。樣品的能量色散X射線(xiàn)光譜表明其成分以二氧化硅為主，含痕量黏土（見(jiàn)圖9）。

圖6 Belait組礫巖的掃描電鏡顯微圖像

圖7 Belait組礫巖的能量色散X射線(xiàn)光譜

2.2.3 Lambir組砂巖

本次研究對(duì)Lambir組的2個(gè)樣品進(jìn)行了分析。第1個(gè)樣品由具有氧化鐵包殼和自生膠結(jié)物的石英組成。因氧化鐵包殼導(dǎo)致晶體退化，極難觀察到石英晶體，可識(shí)別的特征包括擦痕和斷口。根據(jù)成因模式推斷，上述特征為化學(xué)溶蝕和沉淀作用所致。石英表面因化學(xué)溶蝕作用而形成的刻痕通常表現(xiàn)為微型圓坑（見(jiàn)圖10），樣品的能量色散X射線(xiàn)光譜表明其含一定量的氧化鐵和硫（見(jiàn)圖11）。

為了更準(zhǔn)確地研究Lambir組砂巖石英表面的微觀結(jié)構(gòu)，應(yīng)將樣品中的氧化鐵和有機(jī)物包殼去除。首先，將約20 g樣品置于0.1 mol的冷HCl溶液中進(jìn)行超聲波清洗，以去除碳酸鹽包殼和鐵質(zhì)沾染；隨后，將超聲波清洗后的樣品浸泡于35%雙氧水（H2O2）中，以去除有機(jī)碎屑和粘連鐵質(zhì)包殼；最后，利用蒸餾水清洗石英顆粒數(shù)次，隨后將其置于烘箱進(jìn)行干燥處理（恒溫60 ℃，持續(xù)24 h），隨機(jī)選取單個(gè)石英顆粒粒徑為200～400 μm的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，以分析不同環(huán)境的沉積特征[2]。經(jīng)過(guò)上述處理獲得的樣品圖像具有更顯著、更清晰的表面特征，例如圖12所示的蝕坑現(xiàn)象。

2.3 石英表面微觀結(jié)構(gòu)成因

實(shí)驗(yàn)中觀察到的石英表面結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。研究中共識(shí)別出13種微觀結(jié)構(gòu)，并根據(jù)成因?qū)⑵錃w為3種主要類(lèi)型：機(jī)械成因、機(jī)械/化學(xué)成因以及化學(xué)成因。其中，6種微觀結(jié)構(gòu)被歸為機(jī)械成因，3種被歸為機(jī)械/化學(xué)成因，4種被歸為化學(xué)成因?；瘜W(xué)成因結(jié)構(gòu)包括因溶蝕和沉淀作用而形成的微觀結(jié)構(gòu)。

圖8 Belait組砂巖的掃描電鏡顯微圖像

圖9 Belait組砂巖的能量色散X射線(xiàn)光譜

圖10 Lambir組砂巖的掃描電鏡顯微圖像（C—碳酸鹽礦物；Q—石英；N—刻痕；IC—鐵氧化物涂層；SE—表面刻蝕）

圖11 Lambir組砂巖的能量色散X射線(xiàn)光譜

3 討論

3.1 沉積環(huán)境

3.1.1 Belait組

筆者根據(jù)對(duì)沉積物物源、沉積構(gòu)造特征以及相對(duì)海平面變化的綜合分析，對(duì)Belait組的沉積體系和沉積相進(jìn)行了研究，認(rèn)為其沉積于潮控環(huán)境。前人在研究中已識(shí)別出潮控亞環(huán)境，其中包括潮道、泥質(zhì)潮坪以及混合潮坪亞環(huán)境。本次研究?jī)H涉及潮道亞環(huán)境。潮控環(huán)境的沉積物保存程度主要取決于潮流的能量變化和可供搬運(yùn)的沉積物類(lèi)型。潮道微相砂巖主要由槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、浪成波紋以及人字形交錯(cuò)層理細(xì)—中粒凈砂巖組成，含泥質(zhì)內(nèi)碎屑、泥質(zhì)披覆層以及含炭物質(zhì)（見(jiàn)圖3）。單期潮道的底部均發(fā)育侵蝕面，侵蝕面向下切入早期沉積的砂巖，并產(chǎn)生泥質(zhì)內(nèi)碎屑（1～3 cm）。此外，潮汐水道底部還發(fā)育泥質(zhì)披覆層，并可見(jiàn)板狀交錯(cuò)層理和薄層水平紋層。在少數(shù)情況下，潮道砂巖內(nèi)可見(jiàn)人字形交錯(cuò)層理，層理厚約15 cm，與底面夾角約為40°（見(jiàn)圖3a）。人字形交錯(cuò)層理是潮汐沉積的典型識(shí)別標(biāo)志，但是并非所有潮控環(huán)境均發(fā)育此種沉積構(gòu)造。

此外，本次研究還利用暴露石英顆粒的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)沉積環(huán)境進(jìn)行了分析。對(duì)于Belait組礫巖而言，石英顆粒表面的化學(xué)風(fēng)化缺陷相對(duì)缺乏，由此說(shuō)明其沉積于溶蝕作用不發(fā)育的穩(wěn)定化學(xué)環(huán)境。顆粒表面的固有形態(tài)特征（例如擦痕和斷口）通常反映了以下過(guò)程：風(fēng)化過(guò)程中的顆粒碰撞和機(jī)械磨蝕、風(fēng)力搬運(yùn)作用以及結(jié)晶石英濃度升高。此外，上述機(jī)械風(fēng)化特征也可指示河流搬運(yùn)過(guò)程中的波浪作用[28]。貝殼狀斷口微觀結(jié)構(gòu)通常與冰川沉積物相關(guān)[29-31]，但多項(xiàng)研究成果表明其為高能環(huán)境（例如河流環(huán)境或?yàn)I海環(huán)境高潮期的波浪作用）下以結(jié)晶巖石為物源的砂粒的最常見(jiàn)機(jī)械特征[2,28]；平直擦痕通常為風(fēng)力搬運(yùn)作用的產(chǎn)物[2]。上述不同的微觀結(jié)構(gòu)集中分布于單一顆粒表面，說(shuō)明此類(lèi)沉積物為多個(gè)物源或風(fēng)化作用與物源交替活動(dòng)的產(chǎn)物?？傊?，沙撈越盆地在第三紀(jì)發(fā)生走滑構(gòu)造作用的事實(shí)表明，沉積物來(lái)源于老沉積物的改造再搬運(yùn)作用，沉積于高能海岸環(huán)境[18]。

圖12 Lambir組砂巖石英顆粒經(jīng)清洗處理后蝕坑照片

表1 樣品石英顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果

石英顆粒表面觀察到的化學(xué)風(fēng)化缺陷（例如蝕刻痕和溶蝕坑）為自生黏土礦物滲入碎屑石英及層狀硅酸鹽礦物催化作用形成的風(fēng)化晶粒邊界[25]所致。受差異溶蝕作用的影響，堿金屬可從層狀硅酸鹽薄片的側(cè)壁剝離，并進(jìn)入孔隙水，繼而增大礦物的反應(yīng)性，最終導(dǎo)致石英顆粒破損。化學(xué)特征還揭示出礦物與海水之間的相互作用，由此表明其沉積于海相環(huán)境。

3.1.2 Lambir組

Lambir組主要由砂巖組成，含少量頁(yè)巖、泥灰?guī)r以及灰?guī)r透鏡體。細(xì)—粗粒砂巖中發(fā)育斜層理，含薄層褐煤。盡管Lambir組內(nèi)部可見(jiàn)氧化鐵包殼固結(jié)作用，但是隨深度減小，沉積物的壓實(shí)性減弱、脆性增強(qiáng)。前人研究結(jié)果表明，沉積物形成于淺?！侵蕲h(huán)境[20]，主要受控于浪控水動(dòng)力條件，但是在局部露頭區(qū)受潮汐作用的影響[32]。

Lambir組砂巖顆粒含大量鐵質(zhì)包殼和黃鐵礦，因此很難用肉眼識(shí)別石英顆粒。黃鐵礦莓狀體通常與細(xì)菌硫酸鹽還原作用相關(guān)，這也支持前文所述的海相沉積環(huán)境。目前，已提出多種機(jī)制以解釋不同環(huán)境下鐵氧化物的理化特性與反應(yīng)勢(shì)能。因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而形成的鐵氧化物包殼已被視為導(dǎo)致石英顆粒破損的潛在誘因[33]。在酸性條件下，鐵氧化物通過(guò)接受來(lái)自水分子的電子而發(fā)生還原并活化，進(jìn)而使周?chē)h(huán)境呈堿性。氧化作用使上述反應(yīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，向周?chē)h(huán)境釋放H+，進(jìn)而使沉淀區(qū)呈酸性。由于Fe發(fā)生溶解，隨即產(chǎn)生溶蝕孔，繼而改變封閉石英顆粒的表面形態(tài)[34-35]。由此形成的化學(xué)/溶蝕特征包括溶蝕坑、蝕刻痕、麻點(diǎn)面以及不完整包殼。

3.2 儲(chǔ)集層質(zhì)量

Belait組礫巖的巖石成分以單斜石英為主，能夠保持低應(yīng)力區(qū)間，但是可能因上覆巖層的壓實(shí)作用而發(fā)生顆粒破碎，進(jìn)而損失孔隙度。因壓力誘導(dǎo)沉淀作用和角礫巖化作用而形成的石英薄片將抑制石英次生加大作用。與此同時(shí)，由于缺少鐵質(zhì)雜質(zhì)和相對(duì)較小的黏土礦物含量，巖石易于轉(zhuǎn)化為結(jié)晶度更好的產(chǎn)物。此外，就熱動(dòng)力學(xué)而言，鄰近石英顆粒的鋸齒狀接觸面有助于發(fā)生溶蝕作用，而光滑邊界不利于發(fā)生溶蝕作用。由于缺乏包殼，暴露顆粒表面可以為潛在成核點(diǎn)提供空間，促進(jìn)石英膠結(jié)物生長(zhǎng)，進(jìn)而抑制壓實(shí)作用。石英膠結(jié)作用將導(dǎo)致孔隙度降低，但有助于保持滲透率。

與此相反，Belait組和Lambir組砂巖中作為包殼物質(zhì)的自生黏土和氧化鐵將抑制或延緩膠結(jié)作用，進(jìn)而有助于保持孔隙度。Lambir組砂巖中存在的碳酸鹽內(nèi)碎屑、黃鐵礦霉?fàn)铙w以及氧化鐵可以抑制石英膠結(jié)物生長(zhǎng)[36]；但是自生石英仍發(fā)生次生加大，黏土包殼成為粒間孔隙內(nèi)的孔壁附著礦物。相對(duì)于骨架顆粒表面而言，黏土礦物和粘連顆粒無(wú)明顯排列方向，但是可部分交代碎屑顆?；虺涮钜蛉芪g作用而產(chǎn)生的孔隙（刻痕和蝕坑），也有助于保存宿主石英顆粒的結(jié)構(gòu)特征。膠結(jié)作用程度與砂巖孔隙度之間的直接關(guān)系表明，顆粒包殼有助于抑制或阻礙深埋高溫條件下的膠結(jié)作用，使孔隙得以保存，但會(huì)導(dǎo)致孔喉處的滲透率降低。因此，顆粒包殼是地層孔隙度保存潛力的決定性因素之一[32]。

為了定量分析孔隙充填物的影響，筆者專(zhuān)門(mén)開(kāi)展了微結(jié)構(gòu)研究，以確定鐵質(zhì)砂巖樣品的孔隙度。研究中應(yīng)用CT掃描和多尺度可視化技術(shù)（Avizo Fire），生成CT掃描圖像，隨后，對(duì)鄰近的2D剖面圖像進(jìn)行疊加，生成3D數(shù)據(jù)集（見(jiàn)圖13、圖14）。本次研究對(duì)2個(gè)樣品進(jìn)行了連續(xù)切片和成像，并分別生成320張CT掃描切片；隨后，對(duì)2D CT掃描圖像進(jìn)行疊加，進(jìn)而生成三維孔隙結(jié)構(gòu)模型；最后，采用圖像處理軟件（Avizo Fire）生成3D礦物網(wǎng)格并重建孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。圖像處理過(guò)程中主要涉及以下兩個(gè)步驟：①通過(guò)圖像轉(zhuǎn)換處理將原始圖像轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制圖像，并在具有像素值0和1的圖像上顯示孔隙度；孔隙度計(jì)算采用0～50的灰度閾值，骨架材料體積估算采用50～200的灰度閾值；②根據(jù)圖像大小和放大比例，通過(guò)尺度變換將像素轉(zhuǎn)換為實(shí)際尺寸。隨后，利用二維量化模塊，定量分析孔隙大小分布。最后，提取孔隙，并計(jì)算孔隙體積。采用上述方法對(duì)Belait組和Lambir組樣品的孔隙度進(jìn)行了計(jì)算，兩者的孔隙度分別為3.8%和0.1%。Lambir組樣品的孔隙度較低，這可能是受次生亞鐵質(zhì)雜質(zhì)的影響。

圖13 Belait組砂巖孔隙網(wǎng)絡(luò)模型生成流程

圖14 Lambir組砂巖孔隙網(wǎng)絡(luò)模型生成流程

4 結(jié)論

Lambir組與Belait組屬于等時(shí)地層單元，但是兩者的石英顆粒形態(tài)卻存在諸多差異。Belait組主要由細(xì)—中粒凈砂巖組成，偶見(jiàn)泥巖夾層；主要的沉積構(gòu)造包括板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、人字形交錯(cuò)層理、浪成波紋以及薄層水平紋層。Lambir組主要由含生物擾動(dòng)構(gòu)造和蛇形跡的塊狀砂巖組成，常表現(xiàn)為砂巖與砂質(zhì)黏土巖規(guī)律性互層；砂巖類(lèi)型通常為中—粗粒交錯(cuò)層理砂巖，含具有小型石英礫石面的透鏡體；泥質(zhì)沉積物中存在黏土質(zhì)膠結(jié)的鐵礦石和黃鐵礦結(jié)核，局部可見(jiàn)含鐵砂巖。

Belait組礫巖的高石英含量及相關(guān)結(jié)構(gòu)缺陷表明其具有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，與此相反，Belait組砂巖和Lambir組砂巖的顯微圖像中可見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象及黏土礦物和氧化鐵交代二氧化硅現(xiàn)象。因此，黏土礦物、氧化鐵以及石英之間的相互作用在砂巖孔隙度演化過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。此外，Belait組礫巖中的溶蝕孔隙演化過(guò)程更易監(jiān)測(cè)，因?yàn)槠湓冀Y(jié)構(gòu)保存良好，而B(niǎo)elait組砂巖和Lambir組砂巖卻具有更為復(fù)雜的顆粒缺陷?；趲r石學(xué)、掃描電鏡以及CT掃描圖像分析的儲(chǔ)集層質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)Belait組為高能海岸沉積，潮控特征明顯，Lambir組為淺?！侵蕹练e，浪控特征明顯，Belait組和Lambir組的儲(chǔ)集層質(zhì)量較差，但Belait組的孔隙度略高于Lambir組。

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（編輯 黃昌武 繪圖 劉方方）

Quartz surface morphology of Tertiary rocks from North East Sarawak,Malaysia:Implications for paleo-depositional environment and reservoir rock quality predictions

Abdullah Musa Ali,Eswaran Padmanabhan
(Department of Geosciences,Faculty of Geosciences and Petroleum Engineering,Universiti Teknologi PETRONAS (UTP),Tronoh,Perak,Malaysia)

The relationship between quartz surface textural defects (derived from weathering and diagenesis),palaeo-depositional environment and reservoir quality were studied using Tertiary outcrop rock samples obtained from the Belait and Lambir formations of the Sarawak Basin,Malaysia.Thin sections were used for mineral identification and to make observations regarding grain size and texture.Morphological characterization of the samples was performed using scanning electron microscopy (SEM) attached with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX) system,to show variations in quartz surface texture.The SEM images of Belait conglomerates reveal euhedral quartz crystals characterized with prominent mechanical weathering defects (such as straight and conchoidal fractures and striations).Conversely,the analysis of the Lambir sandstones identified chemical weathering features (such as chemical etchings,pitting,solution pits and notches).On the basis of petrology,SEM and CT scan images,evaluation results of reservoir quality indicate that the Lambir Formation in this study area is high-energy coast deposit,with apparent tide-dominated features;while Belait Formation is neritic-delta deposit,with obvious wave-dominated features;reservoir quality of the Belait Formation and Lambir Formation are poor,but the porosity of the Belait Formation is relatively higher than that of the Lambir Formation.

Sarawak Basin;quartz morphology;scanning electron microscopy (SEM);microtextures;paleo-depositional environment;reservoir quality

TE122.1

：A

1000-0747(2014)06-0697-08

10.11698/PED.2014.06.07

Abdullah Musa Ali(1987-)，男，馬來(lái)西亞人，現(xiàn)為馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)地球化學(xué)與巖石學(xué)專(zhuān)業(yè)博士研究生，主要從事地球化學(xué)與巖石學(xué)、含油氣系統(tǒng)、油氣勘探風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及地下水勘探方面的研究。地址：Department of Geosciences,Faculty of Geosciences and Petroleum Engineering,Universiti Teknologi PETRONAS (UTP),Tronoh,Perak,Malaysia。E-mail：alicorp07@gmail.com；alicorp@yahoo.com

2014-02-02

2014-08-25