碳酸盐岩地层不整合面及孔隙发育

本文的目的是对Hedberg会议有关碳酸盐岩地层不整合面及相关孔隙预测的观点进行阐明和总结,以期抛砖引玉。本文包括岩心、露头、地震、全球海平面曲线、电缆测井、生物地层学、稳定同位素演化趋势、旋回叠置型式、构造及盆地演化模式等在内的许多资料和方法,均可用于查明和/或预测地表不整合面,其中任一方法均有其局限性。对露头或岩心资料进行详细的地层学、沉积学及成岩史分析是查明地表暴露最可靠的方法,尽管已提出了运用所有可能资料进行系统研究的综合方法。预测碳酸盐岩地表暴露和地下孔隙之间的关系并非易事。地下孔隙是在沉积、地表暴露和埋藏过程中许多因素共同作用的产物。在测定与地表不整合面有关的孔隙时,应注意以下几个概念:(1)地表暴露期间碳酸盐成岩作用的意义在于重组先期孔隙网络,但通常并未提高总孔隙度。近地表溶解作用通常使地形面简单化而未提高寄主灰岩的孔隙度。事实上,在许多情况下不整合面下碳酸盐岩的总孔隙度在地表暴露期间不断降低;(2)在地表暴露期间渗透率发生的变化通常比孔隙度的复杂,在某些情况下以渗透率增加为主,而在另一些情况下则表现为渗透率降低;(3)在地表暴露期间孔隙体系随时间而演化。短期地表暴露(10 000～400 000yr)通常比长期地表暴露(1～20Ma)更有利于孔隙度的提高,长期地表暴露对渗透率的影响可能小于孔隙度,因为与喀斯特有关的高渗透率通道形成迅速,并可持续几百万年;(4)许多遭受地表暴露的碳酸盐岩深埋地下时,几乎不存在有效孔隙,因为在埋藏过程中,压实、胶结、地层塌陷等降低了孔隙度;(5)与不整合面有关的成岩作用所产生的孔隙体系可能阻碍了压实作用的进行,从而增大了储层的储集潜力;(6)与地表暴露无关的盆地流体的溶解作用在地下深处亦可形成溶洞、裂缝和角砾;(7)不整合面及其附近的岩性变化(如页岩盖在碳酸盐岩之上)可能对深埋期间地下流体流动有一定的影响,从而导致沿不整合面分布的深埋溶解作用。若把地表暴露及其界面与层序地层、古地理及气候格架结合起来,则将大大提高其可预测性。然而,对有关碳酸盐岩中孔隙形成的关键因素与所保存的孔隙之间的复杂关系,人们仍未彻底了解。因此,有必要对关键过程及其产物进行模拟和预测,以便在勘探前陆盆地和进行小规模储层分析时有助于对与地表暴露有关的孔隙进行更精确地预测。

爱尼韦达环礁深部白云岩成因的岩石和地球化学条件—正常海水导致白云石化之实例

爱尼韦达环礁于海平面以下1250——1400米深处的始新世地层中存在着白云岩。从岩石学角度看,爱尼韦达环礁深部的白云岩应形成于始新世主岩层刚性颗粒受到碎裂压实之后。这些白云的^(87)Sr/^(86)Sr比值(0.70865—0.70901)表明,他们是在中中新世至今的时间段内一次或数次形成的。由于下中新统的顶面比深部的白云岩层段高出900米以上所以白云石形成的埋深肯定不会小于900米。氧稳定同位素测定表明白云石是从冷海水中沉淀出来的。而该环礁的早中新世和始新世的碳酸盐岩地层明显地与现代冷海水相连通,这表明这套地层在白云岩化期间与海水也是连通的。现代太平洋的情况表明,海水大约在水深1000米处会变成对方解石不饱和而对白云石仍处于过饱和的状态。据此而提出了爱尼韦达环礁深部白云石是在大于900米的埋深上,从大洋深层冷海水中沉淀出来的。