方解石脉体形成时间与流体来源及其地质意义:以苏北盆地黄桥地区三叠系青龙组碳酸盐岩储层为例

裂缝方解石脉是构造成岩作用的产物,记录了裂缝开启和流体活动的信息。基于岩石薄片观察、阴极发光和U-Pb同位素定年在厘清苏北盆地黄桥地区三叠系青龙组碳酸盐岩中方解石脉发育期次和形成时间,通过稀土元素特征,C、O、Sr同位素特征综合分析了方解石脉体成脉流体来源。结果表明:黄桥地区青龙组发育4期方解石脉体,4期方解石脉体形成时间分别为(115.30±0.42),(97.03±0.43),(85.29±0.25),(45.5±19.0)Ma。第1和第2期方解石成脉流体分别来源于深部热液流体和大气淡水以及海水的混合流体。第3期方解石成脉流体来源于同层地层水和深部壳源热液流体的混合流体。第4期成脉流体来源于同层地层水和深部幔源热液流体的混合流体。苏北盆地黄桥地区三叠系青龙组碳酸盐岩储层中4期脉体的形成时间与不同期次构造活动具有对应关系,表明构造活动对流体活动的控制作用。储层中3期深部热液流体的注入是因为构造活动导致深大断裂沟通深部流体而注入到储层中的结果,多期的深部热液流体活动可能指示了黄桥地区三叠系青龙组储层具有多期油气成藏的特征。

华北牛驼镇凸起潜山方解石脉体特征及流体响应

华北牛驼镇凸起潜山地层中方解石脉体发育,根据研究区潜山地层方解石脉体及其围岩岩石学、同位素等特征,结合埋藏史、热史和构造演化史,分析流体来源及活动期次。结果表明:牛驼镇凸起潜山地层发育4种类型方解石脉体(Cal_1、Cal_2、Cal_3和Cal_4),其中加里东运动早期形成的Cal_1型脉体与围岩同位素特征相似,流体来源于围岩。加里东运动晚期形成的Cal_2型脉体相对围岩具有δ^(13)C相似、δ^(18)O亏损和^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体来源于大气水和围岩的混合。喜马拉雅运动Es_3-Es_4期形成的Cal_3型脉体相对围岩具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、87Sr/86Sr富集的特征,流体来源于岩浆活动。喜马拉雅运动Ng-Nm末期形成的Cal_4型脉体相对围岩也具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,其形成与烃类流体有关,主要来源于霸县洼槽的Es_3烃源岩在Ng-Nm末期大规模的生排烃。该研究成果为分析研究区油气运移期次提供理论依据。

涟源凹陷上二叠统大隆组泥页岩裂缝方解石脉体流体包裹体特征及其启示

针对湘中涟源凹陷上二叠统大隆组黑色泥页岩中油气特征及微观保存条件,选择涟源凹陷XY1井大隆组泥页岩中高角度裂缝方解石脉体,开展了脉体岩相学和阴极发光观察、脉体盐水包裹体和烃类包裹体特征及温压研究,结合泥页岩有机质成熟度及油气生成阶段分析和埋藏-热演化-构造抬升史模拟,确定了裂缝脉体形成时期和深度,讨论了泥页岩油气微观保存条件。研究表明:大隆组泥页岩有机质成熟度R_o为1.2%~1.3%,原始有机质中发育有机孔,泥页岩孔隙内液态油中很少发育有机孔;裂缝方解石脉体由早晚两期形成,边界清晰;早期脉体中发育大量蓝白色荧光的液相烃包裹体和气-液两相烃包裹体,发微弱荧光的气相烃包裹体和不发荧光的甲烷包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于93~138℃间,对应古埋深为2 000~3 000 m;晚期脉体中包裹体发育程度差,仅零星见烃类包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于50~62℃间,对应古埋深为900~1 100 m;依据早期裂缝方解石脉体中甲烷包裹体激光拉曼参数和甲烷体系状态方程估算甲烷包裹体捕获压力为28.92~41.47 MPa,相应古压力系数为1.10~1.57。根据早晚两期裂缝方解石脉体中气-液两相盐水包裹体和烃类包裹体的发育程度以及捕获温压信息推断,在燕山-喜山期大幅度构造抬升和地层剥蚀过程中,泥页岩中多期裂缝形成和开启以及成脉古流体活动,对大隆组泥页岩中滞留油气的微观保存条件产生了一定程度的不利影响。

兰坪-维西地区灰岩角砾中方解石脉体特征及其对逆冲推覆作用的影响

通过对滇西北兰坪-维西地区灰岩破碎带中方解石脉体的宏-微观变形分析,总结了其主要类型及特征,揭示出其形成时的脆性破裂流体对大型远距离的逆冲推覆运动具有促进作用。

X射线衍射残余应力测试技术在纤维状方解石脉体现今应力状态分析中的应用

以济阳坳陷沙三下—沙四上亚段富有机质页岩中发育的纤维状方解石脉体为研究对象,采用X射线衍射残余应力测试技术定量获得方解石脉体受到的现今应力类型及大小,建立方解石脉体剪切破裂的应力模型和判别式,明确方解石脉体中破裂线的力学成因,并分析孔隙流体压力对方解石脉体发育的影响。结果表明纤维状方解石脉体的垂向有效应力为59 MPa,水平有效应力为16 MPa,处于三向挤压的空间应力状态中;任意剖面上的有效应力模型和剪切破裂判别式决定了方解石脉体表现为共轭剪切破裂,破裂线呈折线状或曲线状,理论破裂角为45°或28°,与薄片实际测量结果一致但也受薄片磨制方向影响;孔隙流体压力导致正应力减小而剪应力不变,影响页岩岩石骨架或方解石脉体的破裂方式。

鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因

针对鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因不清的问题,综合运用显微岩相学、同位素地球化学和流体包裹体等方法,开展方解石脉发育期次分析以明确成脉流体来源和形成时间。研究结果表明,研究区8#煤层中发育2期方解石脉体(C1和C2),C1方解石脉的成岩流体主要为源于围岩母岩的地层卤水和富生物气有机流体,C2方解石脉的流体来源主要与有机质脱羧作用形成的液态烃类流体有关,同时C1和C2方解石脉的形成均受到早白垩世构造热事件导致的深部热液流体影响。结合研究区烃类成藏史和埋藏史分析,明确C1方解石脉的形成时间在晚三叠世-早侏罗世期间,C2脉体形成时间为晚侏罗世-早白垩世。结合研究区8#煤层勘探生产实践,方解石脉发育区域煤层气富集程度较高,具有良好的勘探开发前景。研究成果对于煤层气富集区域的勘探具有重要的参考意义。

基于电子背散射衍射技术的纤维状方解石脉体晶体分析

方解石脉体广泛发育在富有机质页岩中,其岩石学特征和成因机制是研究的热点。电子背散射衍射技术能够原位表征矿物晶体的微观结构和晶体取向信息,而被广泛应用于材料科学领域,并在地质学领域得到了迅速发展。为了明确四川盆地龙马溪组富有机质页岩中纤维状方解石脉体的晶体特征,电子背散射衍射技术被用于表征方解石脉体的矿物学特征和结晶学特征。研究结果表明,方解石脉体的矿物组成为方解石和石英,其中方解石是主体,其晶粒的平均大小为372μm;而石英主要分布在方解石纹层界面处。方解石脉体中的方解石晶体属于三方晶系或菱方晶系,相应的晶胞类型为三方晶胞或菱方晶胞,其晶格常数为a_(0)=b_(0)=4.99A,c_(0)=17.061A,α=β=90°,γ=120°。方解石脉体在纵剖面上具有一定的择优取向,原因是方解石晶粒内部发育聚片双晶,其中相邻的双晶条纹具有不同的晶体取向,晶体取向差为75°;而相间的双晶条纹具有相同的晶体取向,且同一双晶条纹的晶体取向相同。方解石晶粒内部发育完全解理,常成组出现且与双晶条纹呈锐夹角斜交,两者均是在方解石结晶过程中受到构造压扭作用产生的,其中最大主应力方向与双晶条纹平行。

京山地区方解石脉包裹体、同位素特征及古流体指示意义

通过流体包裹体,碳、氧、锶同位素资料分析及盆地模拟,对中扬子北缘京山地区古流体活动期次和流体来源进行研究。结果表明:包裹体均一温度指示京山地区存在4～5幕流体活动,确定地层裂缝中大规模流体活动时间为距今150～60 Ma;方解石脉体中捕获地层水盐度为12%～18%,具高盐度特征;奥陶系和三叠系灰岩围岩与方解石脉体的碳同位素δ13C值相当,方解石脉体沉淀时地层水的氧同位素δ18OSMOW值(5‰～12.5‰)高于海水,成岩流体为源于同层深部地层水;二叠系方解石脉体的δ13C、δ18O值较围岩偏负,锶同位素Sr87/Sr86值(0.707292～0.707735)与同期海水相当,成岩流体源于受有机质影响的本层地层水;中扬子北缘在距今150～60 Ma的构造挤压抬升作用中伴随的流体活动以同层内流动为主,穿层流动和地表水下渗影响微弱,古油气保存条件未遭受严重破坏。

四川盆地米仓山前缘旺苍地区下寒武统筇竹寺组裂缝脉体发育特征及意义

通过薄片观察、流体包裹体分析、岩石地球化学测试以及盆地数值模拟等,对四川盆地米仓山前缘旺苍地区下寒武统筇竹寺组脉体发育特征进行了研究,并判别了沉积期的流体活动期次和流体性质。研究结果表明:(1)旺苍地区筇竹寺组发育2期方解石脉体和1期石英脉体,石英脉体的形成晚于方解石脉体,第一期方解石脉体形成于早志留世,成脉流体主要为层内地层水,受少量大气淡水和海水影响,与液态烃类流体一起充注,均一温度为83.1~136.2℃,盐度为0.4%~12.2%;第二期方解石脉体形成于早侏罗世,成脉流体为层内地层水,与液态烃类和高密度气相甲烷混合充注,均一温度为140.2~185.4℃,盐度为5.7%~17.3%;石英脉体形成于早白垩世,成脉流体为筇竹寺组硅质流体,与高密度气相甲烷一起充注,均一温度为162.1℃,盐度为13.8%。(2)研究区筇竹寺组方解石脉体样品的δ^(18)O_(PDB)值为-14.95‰~-9.17‰,绝大部分方解石脉体实测δ^(18)O_(PDB)值均小于早寒武世全球海水的平均值,其负偏移特征受控于成脉流体温度和δ^(18)O丰度。方解石脉体和围岩中稀土元素富集,二者均具有Eu正异常和Ce无异常,流体来源于层内地层水。(3)研究区筇竹寺组受外源流体影响较小,节理和裂缝发育,并不沟通上下地层,有利于山前带筇竹寺组页岩气的聚集与封闭保存。

个旧锡石-赤铁矿-方解石脉型矿体地质特征及其研究意义

报道了在个旧锡矿松树脚矿区发现的脉状锡石-赤铁矿-方解石新型矿体,认为该新型矿体很可能是成矿流体运移的通道,同时对其成因进行了初步探讨。通过与红海型热水沉积矿床的特征进行对比分析,提出个旧锡矿"层间氧化矿"以及红海型热水沉积矿床中铁氧化物型矿床可能存在2种成因模式:第一种是热卤水自海水向海底沉积物、从上到下的热卤水分层氧化模式;第二种是成矿流体自地下深部向海底的从下到上逐步氧化模式。

中扬子京山地区方解石脉成因及其对油气保存的指示意义

野外观察中扬子京山地区逆冲推覆带和冲断褶皱带内奥陶系、二叠系和三叠系发育多期沿裂缝分布的方解石脉。通过稀土元素（ REE），电子探针，氧同位素，流体包裹体分析及盆地模拟对方解石脉成因进行了研究。奥陶系和三叠系方解石脉REE呈现轻稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）亏损，明显的正铕（Eu）异常，说明成脉流体受到了热液流体的影响；二叠系方解石脉REE总量低，LREE低度富集，HREE配分曲线平坦，中等程度负铈（ Ce）异常，显示成脉流体为大气淡水成因。根据电子探针Fe，Mn元素分析，部分奥陶系方解石脉成因与其围岩碳酸盐溶解有关；二叠系方解石脉成因主要与大气淡水淋滤碳酸盐成分有关，三叠系方解石脉成因与其他层位海相碳酸盐成分有关。利用氧同位素温度和流体包裹体均一温度，结合研究区虚拟井的埋藏史和热史模拟结果，推测3套地层裂缝方解石脉体形成深度约在2000～2500 m，形成时间约为距今150～60 Ma。综合方解石脉地球化学特征分析认为，燕山期构造挤压抬升作用伴随的热液流体、成岩流体及地表水下渗作用使京山地区油气保存条件遭受了一定程度的破坏。

靖边气田北部马家沟组马五段白云岩、方解石脉地球化学特征及成因

通过钻井岩心观察、岩石薄片鉴定、阴极发光、主微量元素、稀土元素、Sr和C/O同位素等试验测试方法,对靖边气田北部马家沟组马五段白云岩和方解石脉体的地球化学特征和成因进行研究。结果表明:靖边气田北部马家沟组马五段白云岩大多数为埋藏交代成因,小部分为准同生白云石化成因,且w(Mn)/w(Sr)为2.25,δEu呈明显的正异常,δCe呈弱的负异常,表明后期经历中等强度的热液成岩改造;埋藏白云岩化作用主要发生在油气生成之前的浅—中等埋藏阶段,少量发生在生物化学生气阶段;脉体方解石主要形成于烃源岩排烃之后的中—深埋藏阶段,属于受高温热液影响的埋藏成因。这为靖边气田白云岩储层的成岩演化及储层预测提供依据。

霸县凹陷牛驼镇凸起潜山内幕古流体和现今流体特征研究

霸县凹陷牛驼镇凸起潜山内幕储层发育且勘探程度低,通过牛驼镇凸起潜山内幕方解石脉体及围岩的岩石学、同位素、包裹体等特征的研究,分析了古流体来源、期次和演化特征,再结合现今地层水特征,总结了流体活动对油气成藏的影响。研究结果表明:研究区发育3种类型方解石脉体(Cal1、Cal2和Cal3),其中加里东运动早期形成的Cal1型脉体与围岩同位素特征相似,认为流体来源于海相围岩。加里东运动晚期形成的Cal2型脉体可分为2期,其中裂缝边部的早期脉体Cal2-1与围岩同位素特征也相似,流体也来源于围岩;位于中心的晚期脉体Cal2-2相对围岩具有δ^(13)C相似、δ^(18)O亏损和^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体包裹体具有较低均一温度(<50℃)和盐度(1.3wt%~3.5wt%Na Cl),认为流体来源于大气水和围岩的混合。喜马拉雅运动Es3-Es4期形成的Cal3型脉体相对围岩具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体包裹体具有高均一温度(142~210℃),认为流体来源于岩浆活动。这些特征表明研究区存在3次流体活动,流体分别来源于海相围岩、大气水和岩浆活动,没有烃类流体活动的证据。研究区现今地层水具有低矿化度(2~3 g/L)、高钠氯系数(1~1.2)的特征,与邻近霸县生油洼槽的古近系地层水有很大差异,说明油气的保存条件及其与霸县洼槽水动力联系均较差。综合古流体和现今流体特征,认为研究区潜山内幕的流体活动特征不利于油气的成藏。

应用方解石激光原位U-Pb同位素定年确定多旋回叠合盆地油气成藏绝对时间——以塔里木盆地塔河油田为例

多旋回叠合盆地油气成藏绝对时间一直是油气成藏研究需要解决的一个重大难题。以塔里木盆地塔河油田为例,在油包裹体观察和荧光光谱分析的基础上,通过阴极发光和微量元素分析划分方解石脉体形成期次,对不同期次方解石脉体进行激光原位U-Pb同位素定年获得油气充注绝对时间。研究结果表明,塔里木盆地塔河油田奥陶系储层方解石脉体中发育黄色和蓝白色荧光两种类型油包裹体。阴极发光和微区微量元素的差异性指示存在两期方解石脉体,其中发育黄色荧光原生油包裹体,两期方解石的年龄分别对应两期黄色荧光原油的充注时间。方解石脉体激光原位U-Pb同位素定年结果显示,第一期黄色荧光原油的充注时间为329.7Ma±1.6 Ma,第二期充注时间为249.3 Ma±2.6 Ma~220.5 Ma±7.3 Ma。激光原位U-Pb同位素定年技术结合烃类流体包裹体分析可以很好地用于确定多旋回叠合盆地油气成藏时间,对重建油气成藏动态过程具有重要作用。

塔河油田中下奥陶统储层裂缝方解石脉U-Pb同位素年龄及油气地质意义

塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层在构造活动的作用下发育多期方解石脉体,为研究储层流体演化和油气成藏过程提供了重要素材.通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光和微区元素分析在塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层中识别出3期裂缝方解石脉体,3期脉体在阴极发光颜色、稀土元素、碳氧锶同位素以及形成时间方面都存在差异.采用激光原位方解石U-Pb定年技术确定3期方解石脉形成的绝对年龄分别为466±11 Ma~458.6±8.8 Ma、329.7±1.6 Ma~308.1±4.1 Ma和249.3±2.6 Ma~220.5±7.3 Ma.第2期和第3期方解石成脉流体主要来源于深部地层成岩流体,并伴有成烃流体的影响.第3期方解石脉的成脉流体可能还有壳源锶的输入,导致其^(87)Sr/^(86)Sr比值高于第2期方解石脉.方解石脉体的绝对年龄可以用于约束多旋回叠合盆地断裂活动和油气成藏时间.在塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩储层中识别的3期方解石脉体形成时间分别对应于加里东中期Ⅰ幕、海西中期Ⅰ~Ⅱ幕和海西晚-印支期构造运动造成的断裂活动时间.方解石脉体与烃类流体包裹体的共生关系指示中下奥陶统储层在海西中期Ⅱ幕发生过一期原油充注,在印支期之后又存在两期原油充注.

塔里木盆地顺托果勒低隆起北部中下奥陶统储层方解石脉成因及形成时间

塔里木盆地顺托果勒低隆起北部中下奥陶统碳酸盐岩储层中发育多期方解石脉体,对流体活动历史和油气成藏过程都具有重要指示作用.本研究基于对方解石脉体薄片观察、阴极发光、微区原位元素、流体包裹体和锶同位素分析,划分方解石脉体发育期次,确定不同期次方解石脉体成因和形成时间.研究结果表明,顺托果勒低隆起北部碳酸盐岩储层中发育4期方解石脉(C1、C2、C3和C4),不同期次方解石脉的Fe/Mn值和U/Th值均存在一定的差异.C1、C2、C3和C4方解石阴极发光颜色分别为暗红色、不发光-暗蓝色、橙黄色和亮黄色.C1方解石成脉流体来源于深部具有高^(87)Sr/^(86)Sr值流体,C2与C3方解石成脉流体相似,均来源于同地层具有海水性质的成岩流体.C1、C2和C4方解石脉体形成于偏还原环境,C3方解石脉体形成于相对偏氧化环境.通过不同期次脉体中发育的原生盐水包裹体均一温度,结合单井埋藏史和热史确定顺托果勒低隆起北部的C1方解石脉形成于距今约445 Ma,对应于加里东中期Ⅲ幕,C2和C3方解石脉分别形成于距今约430~428 Ma与418 Ma,对应于加里东晚期.

川南宁西地区龙一段高密度甲烷包裹体发育特征及地质意义

作为川南志留系页岩气重点拓展区,宁西地区经历多次断裂活动,龙一段普遍发育方解石脉体,同时由于热演化程度极高,出现石墨化现象,致使页岩气富集规律不明.本次研究以区内重点探井——宁西202井的龙一段为研究对象,通过系统岩心描述、薄片镜下观察、阴极发光、激光拉曼光谱和显微测温等实验分析,进行了古温压恢复研究.研究表明:龙一段主体分布高角度方解石脉体(A类),局部发育顺层脉体(B类).A类脉体中主要发育高密度甲烷包裹体、部分样品出现特殊的沥青包裹体.沥青包裹体中沥青的拉曼R(o RmcRo)为3.52%~4.16%,处于过成熟至石墨化阶段.甲烷拉曼散射峰介于2910.7112~2912.4951 cm^(‒1),均一温度介于-99.8~-96.3℃.通过拉曼参数位移法和显微测温法分析得出的密度值分别介于0.2536~0.3445 g/cm^(3)和0.2916~0.3032 g/cm^(3),呈典型的高密度特征.综上,高密度甲烷包裹体可能捕获于燕山构造运动抬升初期,处于超压状态,指示页岩系统封闭性较好,有利于页岩气的富集.