方解石胶结作用、白云石化作用和白云石重结晶作用的岩石学和地球化学特征:艾伯塔省中西部密西西比系Pekisko组实例研究

Pekisko组碳酸盐岩是加拿大艾伯塔省中西部地区尤其是Pekisko隐伏露头边缘一带油气田的重要储层。它们代表了一套由向上变浅岩相构成的海进-海退碳酸盐岩台地沉积层序,这套地层在沉积后经历了强烈的侵蚀作用,导致了岩溶地貌的发育。其结果是,成岩蚀变作用(主要是白云石化作用和岩溶作用)对大多数的碳酸盐岩储层特征都产生了影响。多期次的方解石胶结物和白云石是复杂成岩作用的结果。方解石胶结物有多种类型,例如等厚纤维状的、等径晶簇状镶嵌结构的(equant drusy mosaic )、悬垂状/新月形的、块状亮晶的(blocky spar)、共轴的、纤维状的及叶片状的(bladed)。这些胶结物都是早期和晚期成岩事件的产物;形成于浅埋藏和较深埋藏下的暴露期前、同暴露期和暴露期后。通过岩相和地球化学分析在Pekisko组中识别出了五种类型的白云石:(1)弥漫性(pervasive)细晶到粗晶、半自形到他形的交代白云石;(2)空穴充填(void—filling )粗晶自形白云石;(3)细晶到粗晶选择性自形白云石;(4)溶解缝(dissolution seam )伴生的细晶自形白云石;(5)鞍状白云石。解释认为,第1、3和4类白云石形成于成岩早期,随后发生了重结晶作用,而空穴充填粗晶自形白云石和鞍状白云石形成于后期的深埋藏环境。除了空穴充填白云石和鞍状白云石之外,其他三种类型的白云石都发生过重结晶作用,其岩相学证据包括:侵蚀(etching),主要表现在自形晶体上;很多不同形状的晶体上都发育溶蚀核(dissolved cores);非面状晶界(non—planar crystal boundaries ),仅出现在弥漫性白云石中;晶粒较粗,弥漫性和选择性白云石中都有发育。地球化学证据,例如明显的氧同位素负迁移(negative shift)(高达8‰VPDB )和放射性Sr同位素的富集,进一步支持了这种解释。存在一种确定的负向趋势(definite negative trend ),即最接近隐伏露头边缘的井,其同位素值具有最高的负值,而离隐伏露头最远的井,其同位素值衰减(depletion )程度最低δ^18O同位素值的这种变化趋势说明,早期形成的白云石发生过重结晶作用。