洪永康(遼河油田塔里木項(xiàng)目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發(fā)育的控制

洪永康(遼河油田塔里木項(xiàng)目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

最具代表性的古氣候是干熱、干燥及濕熱、濕潤，在顯生宙時期，海水的化學(xué)成分曾有明顯周期性變化，交替出現(xiàn)方解石海與文石海。在我國的塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地，油氣勘探示碳酸鹽巖儲集層的發(fā)育特征和孔隙類型均與古氣候和古海洋有關(guān)，如孔隙-孔洞型白云巖儲集層最適合在干熱、干燥的文石海環(huán)境下形成；蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲集層最適合在干熱、干燥的方解石海環(huán)境下形成；大型溶洞型儲集層最適合在濕熱、濕潤的方解石海環(huán)境下形成等?？梢哉f，古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層的發(fā)育起著非常重要的控制作用。本文主要以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，探討了古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發(fā)育的控制。

古氣候；古海洋；碳酸鹽巖；巖儲集層；發(fā)育；沉積；控制

據(jù)相關(guān)研究表明，碳酸鹽巖的形成與古氣候、古海洋環(huán)境具有十分密切的關(guān)系。不過，目前學(xué)術(shù)界中對于控制碳酸鹽巖儲集層發(fā)育的地質(zhì)背景的研究和探討尚比較薄弱。筆者以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，通過觀察野外剖面和巖心，以及進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)碳酸鹽沉積時的古氣候與古海洋對巖儲集層的發(fā)育具有十分重要的影響。

1 干熱、干燥的古氣候下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的形成

大多數(shù)白云巖是通過白云石化作用形成的，而研究難點(diǎn)是其形成需要的Mg2+來源。目前主要認(rèn)為Mg2+來源于海水、黏土礦物釋放、地球深部巖漿熱液以及有機(jī)質(zhì)提供。從總體上來看，海水是最原始和最主要的來源。大多白云巖與蒸發(fā)巖具有密切關(guān)系，其于準(zhǔn)同生期發(fā)生交代作用，被交代的沉積物為文石泥或泥晶高鎂方解石。在干熱、干燥是古氣候下，白云石化流體形成于因強(qiáng)烈蒸發(fā)而成的富Mg2+濃縮海水。另外像是礁白云巖等的原巖沉積時與低能量、高鹽度蒸發(fā)環(huán)境不同，其主要是在埋藏期發(fā)生白云石化作用，屬于成巖埋藏白云巖。在干熱、干燥氣候下，水中Ca2+不斷消耗、Mg2+不斷富集，促進(jìn)了準(zhǔn)同生白云巖的形成，同時還可作為富含Mg2+埋藏孔隙水，促使?jié)B透性較好的灰?guī)r發(fā)生白云石化。

2 文石海環(huán)境下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的形成

當(dāng)海水中c(Mg2+)與c(Ca2+)的比值小于2.2時會形成低鎂方解石，在2.2～5.3之間時會形成高鎂方解石和文石，當(dāng)大于5.3時會形成文石。而在熱帶淺海地區(qū)的碳酸鹽，主要就是由高鎂方解石和文石組成的。高鎂方解石和文石的化學(xué)活動性不同，其為準(zhǔn)穩(wěn)定礦物，在成巖過程中會轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的低鎂方解石，所以古代碳酸鹽巖的主要成分是低鎂方解石。不同的海水成分，會導(dǎo)致碳酸鹽巖的成巖作用方式也有不同。通過研究塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地的碳酸鹽巖儲集層發(fā)現(xiàn)，文石海碳酸鹽巖的基質(zhì)孔隙發(fā)育程度比方解石海好。這主要是由于文石海中存在大量的易溶文石和高鎂方解石，更易在大氣淡水溶蝕過程中形成孔洞。

3 干熱、干燥的古氣候下早成巖期孔洞的形成

干熱、干燥的古氣候?qū)瘜影l(fā)育早期起著建設(shè)性成巖的作用。在此氣候環(huán)境下，成巖流體比較匱乏，因此導(dǎo)致沉積物中的膠結(jié)物也比較匱乏，從而發(fā)育出大量孔隙空間，給早成巖期孔洞的形成和保持提供了有利的條件。也即是說，在干熱、干燥的古氣候下，所發(fā)育形成的碳酸鹽巖膠結(jié)物及膠結(jié)期次較少，而與之相對的濕熱、濕潤的古氣候下則正好相反。例如四川盆地震旦系燈影組的發(fā)育同生-準(zhǔn)同生期層間巖溶，每層層間巖溶面下均發(fā)育鈣結(jié)殼，鈣結(jié)殼下則是“葡萄、花邊”構(gòu)造，同時也是孔洞十分發(fā)育的好儲集層。從總體上看，該地碳酸鹽巖膠結(jié)物少、膠結(jié)期次少。而塔里木盆地奧陶系則與之相反，膠結(jié)物多、期次多，乃是典型濕熱、濕潤的古氣候下發(fā)育形成的碳酸鹽巖。

4 干熱、干燥的古氣候下方解石海及蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲集層的形成

在干熱、干燥的古氣候下，原巖沉積不受古海洋環(huán)境的影響是白云巖及蒸發(fā)鹽礦物發(fā)育的一個有利因素。因此，除卻文石海以外，在干熱、干燥的古氣候下，方解石?？尚纬烧舭l(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲集層，并且其規(guī)模通常較大，如鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組就是典型例子。馬家溝組在沉積期有著多次海進(jìn)及海退歷史，形成含鉀鹽盆和膏鹽盆，發(fā)育形成了含有豐富蒸發(fā)鹽礦物的泥粉晶白云巖。其特點(diǎn)是孔隙度高、滲透率低。

5 濕熱、濕潤的古氣候下大型溶洞型儲集層的形成

無論方解石海亦或文石海，濕熱、濕潤的古氣候均不適宜早成巖期儲集層的發(fā)育，因此也不發(fā)育易溶的蒸發(fā)鹽礦物。不過，由于構(gòu)造斷裂的作用及表生期風(fēng)化殼巖溶的影響，會形成一些較大規(guī)模的溶蝕縫洞，即所謂的大型溶洞型儲集層。

6 結(jié)語

綜上所述，古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發(fā)育的控制作用十分明顯。一者，干熱、干燥或是濕熱、濕潤的環(huán)境下，碳酸鹽巖儲集層的發(fā)育特征有著差異顯著；二者，冰室期-文石海沉積對碳酸鹽巖儲集層發(fā)育的控制特征明顯不同于溫室期-方解石海。

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洪永康(1989- )，男,甘肅天水人,助理工程師，本科，主要從事油田地質(zhì)工作。