碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)-2013.7-1

1、2024/3/26,1,,碳酸鹽巖沉積學(xué)與儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué),中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2013年7月,主講人：于炳松,Phone: 010-82321519(O) 13611011565E-mail: yubs@cugb.edu.cnWeb site: www.cugb.edu.cn,2024/3/26,2,,油氣勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的主要特點(diǎn),海相層系－我國油氣勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的重中之重,東部,單型盆地,淺層,西部,疊合盆地,深

2、層,中新生代,陸相,碎屑巖,古生代,海相,碳酸鹽巖,,,,,,,戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移6大特點(diǎn),2024/3/26,3,,為什么要轉(zhuǎn)移到海相碳酸鹽巖層系,海相層系－我國油氣勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的重中之重,海相沉積盆地分布廣，面積大，資源量大，戰(zhàn)略意義重大,39.7億噸油當(dāng)量,94.9億噸油當(dāng)量,氣7.5萬億方,氣3.58萬億方,氣5.45萬億方,據(jù)二次資評(píng)，轉(zhuǎn)引自錢凱 李本亮 許惠中,2002,主要盆地海相層系約300億噸油氣當(dāng)量的分布,我國海相沉

3、積總面積大于455萬km2：陸上海相盆地28個(gè)，330萬km2；海域海相盆地22個(gè)，125萬km2（據(jù)周玉琦等，2002）,2024/3/26,4,,為什么要轉(zhuǎn)移到海相碳酸鹽巖層系,海相層系－我國油氣勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的重中之重,已經(jīng)在海相碳酸鹽巖層系找到一批油氣田,輪南－塔河油田15億噸，奧陶系縫洞灰?guī)r(1997),普光氣田1144億方，三疊系鮞礫灘白云巖(2003),五百梯氣田650億方，石炭系白云巖(1989),和田河氣田620億方，石

4、炭系－奧陶系灰?guī)r－砂巖(1995),靖邊氣田3000億方，奧陶系古巖溶白云巖(1989),威遠(yuǎn)氣田400億方，震旦系白云巖(1964),2024/3/26,5,碳酸鹽巖沉積學(xué) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué),碳酸鹽巖沉積學(xué)與儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué),2024/3/26,6,一、概述二、碳酸鹽巖巖石學(xué)三、碳酸鹽巖標(biāo)準(zhǔn)相帶模式四、碳酸鹽巖臺(tái)地結(jié)構(gòu)類型,第一單元 碳酸鹽巖沉積學(xué),2024/3/26,7,全球碳酸鹽產(chǎn)率分布,一、概述,,2024/3/26,8

5、,,,大巴哈馬灘,2024/3/26,9,,并進(jìn)型碳酸鹽巖體系（keep up）追趕型碳酸鹽巖體系（catch up）,一、概述,碳酸鹽沉積作用：溫、清、淺,2024/3/26,10,一、概述二、碳酸鹽巖巖石學(xué)三、碳酸鹽巖標(biāo)準(zhǔn)相帶模式四、碳酸鹽巖臺(tái)地結(jié)構(gòu)類型,第一單元 碳酸鹽巖沉積學(xué),2024/3/26,11,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),1、礦物成分 主要為方解石和白云石；其次為陸源碎屑礦物。2、結(jié)構(gòu)組分

6、和結(jié)構(gòu)類型3、碳酸鹽巖的主要類型,2024/3/26,12,1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,13,,結(jié)構(gòu)組分,1）結(jié)構(gòu)組分,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,14,1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,15,,結(jié)構(gòu)組分,1）結(jié)構(gòu)組分,一、碳酸鹽巖巖石學(xué)和成巖作用,2024/3/26,16,,2024/3/26,17,,托盤類,管孔藻,海綿,2024/3/26,18

7、,,珊瑚,苔蘚蟲,2024/3/26,19,1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,20,1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,如何區(qū)分泥屑、泥晶和微晶？,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,21,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,2024/3/26,22,,結(jié)構(gòu)組分,空心鮞：無核心,真鮞：核心＜同心層,,復(fù)鮞：鮞粒中包裹有二個(gè)或以上的小鮞,,表鮞：核心＜同心層,1）結(jié)構(gòu)組分,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024

8、/3/26,23,2024/3/26,24,2024/3/26,25,,結(jié)構(gòu)組分,1）結(jié)構(gòu)組分,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,26,,結(jié)構(gòu)組分,2）結(jié)構(gòu)組分,（二）碳酸鹽巖巖石學(xué),球粒,2024/3/26,27,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,,2024/3/26,28,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),1）結(jié)構(gòu)組分,,結(jié)構(gòu)組分,2024/3/26,29,,結(jié)構(gòu)組分,1）結(jié)構(gòu)組分,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,30,

9、,2）主要結(jié)構(gòu)類型,（1）亮晶粒屑結(jié)構(gòu),二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,31,,（2）泥晶粒屑結(jié)構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,32,,（3）粒屑泥晶結(jié)構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,33,,（4）泥晶結(jié)構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,34,,（5）晶粒結(jié)構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,35,,（6）生物格架結(jié)

10、構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,36,,（7）生物粘結(jié)結(jié)構(gòu),2）主要結(jié)構(gòu)類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,37,,（一）碳酸鹽巖巖石學(xué),1、礦物成分 主要為方解石和白云石；其次為陸源碎屑礦物。2、結(jié)構(gòu)組分和結(jié)構(gòu)類型3、碳酸鹽巖的主要類型,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,38,碳酸鹽巖分類表(Dunham,1962),骨架灰?guī)r分類表(Embry and Klov

11、an,1971),,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),3、碳酸鹽巖的主要類型,2024/3/26,39,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,40,1、根據(jù)成因：原生白云巖、次生白云巖2、根據(jù)白云石化程度： 1）有殘余結(jié)構(gòu)：殘余鮞粒白云巖、殘余生屑白云巖等 2）無殘余結(jié)構(gòu)：巨晶、粗晶、中晶、細(xì)晶、粉晶、微晶白云巖。,,白云巖的分類,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,41,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),1）有殘余結(jié)構(gòu),含中鮞粗鮞白云

12、巖。羅家2，3214.1m。,亮晶中鮞白云巖。羅家5井，2946.01m。,含礫屑粗鮞白云巖。羅家2井，3244.5m。,2024/3/26,42,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2）無殘余結(jié)構(gòu),含灰粉晶白云巖，羅家2井，3282.9m。,渡3-3，4341.6m,中晶白云巖,晶粒白云巖,2024/3/26,43,,白云石問題： 白云巖在前寒武紀(jì)和古生代地層中極其普遍，但在全新世沉積中卻十分罕見，代之于大量石灰?guī)r的沉積，其中的原因眾說紛

13、紜，尚無定論，這就是沉積學(xué)乃至地質(zhì)學(xué)中著名的“白云石”問題。,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,44,,白云石形成中存在的問題 ：1）現(xiàn)代海水對(duì)白云石過飽和，但沒有白云石沉淀；2）常溫常壓模擬實(shí)驗(yàn)，未能沉淀出白云石；目前，人們將白云石不能從過飽和的海水溶液中沉淀出來的原因歸于化學(xué)動(dòng)力學(xué)屏障：① Mg2+具有高的水合作用能（1926 kj/mol）從而降低了Mg2+的離子活度，而Ca2+的水合作用能較低（1579 kj/m

14、ol） ② 極低的CO32-濃度，更低的CO32-活度，且大多數(shù)CO32-與Na+、Mg2+ 和Ca2+ 結(jié)合成中性的離子對(duì)，如Mg2+ + CO32- MgCO30 ③ 硫酸鹽的存在，導(dǎo)致了中性的MgSO40 和CaSO40 離子對(duì)的形成從而進(jìn)一步降低了Ca2+和Mg2+的離子活度。,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,45,,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),蒸發(fā)泵吸白云石化模式,2024/3/26,46,,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),回流

15、滲透白云石化模式,2024/3/26,47,,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),混合水白云石化模式,2024/3/26,48,,,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),埋藏白云石化模式,2024/3/26,49,,交代白云石化機(jī)理存在的問題：忽略了對(duì)海水中基本的化學(xué)動(dòng)力學(xué)制約的討論 ！Lippmann (1973)指出，蒸發(fā)作用過程由于伴隨著CO32- 自由離子活度的降低，盡管形成高的Mg/Ca比，但并不能促進(jìn)白云石化作用。因低的CO32- 離子活度，使得C

16、O32- 更頻繁地與濃縮的陽離子接觸，導(dǎo)致更多中性離子對(duì)（MgCO30）的形成，從而進(jìn)一步抑制了白云石的形成。,二、碳酸鹽巖巖石學(xué),2024/3/26,50,一、概述二、碳酸鹽巖巖石學(xué)三、碳酸鹽巖標(biāo)準(zhǔn)相帶模式四、碳酸鹽巖臺(tái)地結(jié)構(gòu)類型,第一單元 碳酸鹽巖沉積學(xué),現(xiàn)代碳酸鹽海岸—淺海沉積環(huán)境,,沿岸分布的現(xiàn)代丘礁群（碳酸鹽巖海岸-生物礁和灘沉積環(huán)境）,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,骨架礁,骨架礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,202

17、4/3/26,55,粘結(jié)礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,2024/3/26,56,障積礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,2024/3/26,57,障積礁和灰泥,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,造礁生物碎片和灰泥,堤狀的堡礁,礁后瀉湖,開闊海,現(xiàn)代大堡礁沉積環(huán)境,點(diǎn)灘,潮坪,礁坪灘,現(xiàn)代碳酸鹽潮坪—淺海沉積環(huán)境,淺海,潮坪,海灘,潮間瀉湖,深水生物礁（紅珊瑚）,2024/3/26,62,,現(xiàn)代大巴哈馬灘碳酸鹽的淺海陸棚沉積環(huán)境示意圖,2024/3/

18、26,63,形成碳酸鹽沉積的淺海環(huán)境分類,2024/3/26,64,碳酸鹽臺(tái)地的概念 1.具有平的頂和陡峻邊的陸棚邊緣海域； 2.為淺水碳酸鹽沉積區(qū)； 3.陡峻邊緣為高能沉積區(qū)； 4.具有較大的碳酸鹽巖連續(xù)沉積厚度。,2024/3/26,65,,三、碳酸鹽巖沉積模式,1.肖－歐文模式；2.拉波特模式；3.威爾遜模式；4.塔克模式；5.關(guān)士聰模式；6.里德模式,2024/3/26,66,,威爾遜的碳酸鹽沉積模式（197

19、5）（九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶和24個(gè)微相),,1至3亞相帶為第一個(gè)低能寬相帶組合（X相），4至6亞相帶為高能窄相帶組合（Y相），7至9亞相為第二個(gè)低能寬相帶組合（Z相帶）,三、碳酸鹽巖標(biāo)準(zhǔn)相帶模式,,2024/3/26,67,威爾遜模式九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶的鑒別標(biāo)志,2024/3/26,68,蒸發(fā)臺(tái)地沉積體系：沉積特征：中厚層褐灰色、深灰色白云巖、泥質(zhì)云巖、膏質(zhì)云巖和膏質(zhì)泥巖。主要亞相類型：瀉湖、膏質(zhì)云坪。縱向分布：寒武系中、下統(tǒng)平面分布：巴楚