湖北三峡地区黄陵隆起北缘灯影组微生物碳酸盐岩类型及古环境演化

黄陵隆起北缘震旦系灯影组不仅记录了震旦纪晚期环境与生命的协同演化,而且大量发育微生物碳酸盐岩,成为研究新元古代—古生代转折期古环境的重要对象。文中通过对黄陵隆起北缘震旦系灯影组开展详细的野外勘查及室内岩相分析解释,识别出云质微生物岩、云质微礁岩、云质微屑岩等的9个岩石微类,以云质微生物岩为主。根据微生物碳酸盐岩类型及其组合关系分析,认为发育多种向上变浅的潮下带—潮间带—潮上带沉积序列以及若干颗粒滩、微生物丘构成的米级沉积旋回,并以此为基础详细刻画出4次海侵—海退次级旋回,建立了黄陵隆起北缘震旦纪晚期以潮坪相、丘滩体、颗粒滩为典型沉积特征的浅水碳酸盐岩台地模式。该发育模式与现代微生物碳酸盐岩沉积模式相似,明显特征为凝块石形成于正常浪基面以下的潮下带低能环境,较深于云质层纹石和云质叠层石。综合微生物碳酸盐岩沉积特征、沉积组合特征及沉积相演化规律,认为该地区古环境演化主要受次级海平面波动影响。推测微生物碳酸盐岩的发育程度可能为新元古代氧化事件之后氧含量增高以及微生物大量发育的海洋岩石形成的响应,同时也可能与石板滩生物群的出现和以微生物为食的后生动物演化导致微生物含量减少密切相关。分析黄陵隆起北缘震旦系灯影组微生物碳酸盐岩发育类型,不仅可以约束震旦纪晚期全球海平面变化、古海洋环境演化,而且对于研究早期生命演化具有重要意义,同时可为下一步油气储集层的探索提供有力的依据。

深埋条件下微生物碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化——以四川盆地西部中三叠统雷口坡组为例

四川盆地西部(简称川西)中三叠统雷口坡组白云岩是埋深超过5 000 m的油气勘探目的层之一。通过对10余口钻井以及多条实测露头剖面的研究,采用了包括薄片、铸体片、阴极发光、环境扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、流体包裹体、微区碳-氧同位素、碳酸盐岩△47团簇同位素温度计、方解石U-Pb定年以及FIB-CT等技术方法,探讨了深埋条件下微生物碳酸盐岩成岩流体与孔隙演化的机理。研究表明,研究区存在开放、封闭和半开放等3种早期成岩体系,分别对应于潮湿气候条件下的潮间带-潮下浅水带的藻(灰)云岩中的强大气淡水作用(带),干旱条件下的潮上-潮间带膏盐岩-含藻纹层泥晶云岩的弱大气淡水作用以及早期表生-浅埋藏下的细菌微生物-灰泥相互作用。大规模白云岩化作用,以及埋藏-构造期的去云化作用分别发生于晚三叠世的卡尼阶(226.50 Ma±9.68 Ma)与诺利阶(211.50 Ma±1.50 Ma),地层温度分别为43~54℃和50℃。在白云石(δ^(18)O_(水)=-0.83‰~9.70‰)与方解石(δ^(18)O_(水)=-1.16‰~12.94‰)的胶结过程中,随着胶结物晶体增大,δ^(18)O_(水)总体逐渐降低,指示了温度升高与盐度升降变化。统计结果表明,微生物碳酸盐岩的主要孔隙类型包括格架孔(占比32.38%)、扩溶缝洞(占比43.69%)和微孔隙。微孔隙连通性好,富有机酸的孔隙流体抑止了规模性的胶结作用,导致部分孔隙得以保存。向上变浅的浅水潮下带-潮间带“米氏(级)微生物岩沉积旋回”,以及开放-半开放早期成岩体系是孔隙发育的基础。埋藏成岩流体迭加改造作用导致了储层孔隙度在一定程度上减少。

柴西地区新生界湖相微生物碳酸盐岩岩相组合差异性及控制因素

利用大量露头和岩心薄片及分析化验资料,对柴达木盆地西部地区新生界咸化湖相微生物碳酸盐岩的岩石学特征、微观结构、岩相组合、沉积环境及其控制因素进行了研究。研究结果表明:(1)柴西地区微生物碳酸盐岩岩相组合受古地貌、沉积环境、陆源碎屑供给等因素影响,可分为扇控型和湖控型,扇控型主要发育在湖泊边缘的滨岸环境,分布范围大;湖控型多发育在盆缘斜坡区、断阶带及盆内浅水区,分布范围较小;古近系下干柴沟组上段主要发育扇控型,湖控型发育较局限,上述2类岩相组合在新近系下油砂山组均发育。(2)研究区不同岩相组合中微生物碳酸盐岩的类型与结构特征存在较大差异,扇控型微生物碳酸盐岩形成于湖侵时期,正旋回沉积为主,主要是凝块石,常叠置于厚层块状砂砾岩之上;微观结构以团块(凝块)、球粒及聚合粒为主;矿物成分以亮晶方解石为主。湖控型微生物碳酸盐岩在湖侵、湖退时期均可发育,正、反旋回沉积均发育,凝块石、叠层石及二者共生层均发育,规模相对较小,多与泥晶碳酸盐岩互层;微观结构更复杂,团块(凝块)、球粒及聚合粒和叠层结构均发育;矿物成分以方解石和白云石为主,含丰富的陆源碎屑、黏土矿物等,混积特征明显。(3)研究区扇控型微生物碳酸盐岩的形成主要受控于有机矿化作用和化学沉淀作用;湖控型微生物碳酸盐岩的形成则受控于有机矿化作用、化学沉淀作用以及物理沉积作用。

巴西桑托斯盆地湖相微生物碳酸盐岩储层内幕刻画及定量表征方法

微生物碳酸盐岩研究是近年来国内外关注的热点,虽然已经取得了一定的成果和认识,但是在储层精细描述方面研究相对薄弱。以巴西桑托斯盆地盐下白垩系湖相微生物碳酸盐岩油田为例,利用露头、岩心、测井、地震等资料综合分析了研究区储层沉积特征、岩性、物性特征及其主控因素,并在此基础上对储集体内幕结构进行分类和描述,初步建立其定量表征方法。结果表明:(1)研究区由3个独立的碳酸盐岩台地沉积组成,可细分为微生物灰岩丘、高能颗粒滩、丘间洼地和台间洼地4个亚相;(2)微生物灰岩、生物碎屑颗粒灰岩、介壳颗粒灰岩、层纹岩等是主要的储层岩石类型;(3)储层物性较好,孔隙度4%~27%,集中在5%~15%,平均12.5%;渗透率为(0.01~3 000)×10^(-3)μm^(2),平均120×10^(-3)μm^(2);(4)储层发育受沉积和成岩双重作用,古构造控制优势储层的发育,准同生期溶蚀作用对储层改造作用加强,周期性暴露溶蚀使生物碎屑颗粒填充至丘间洼地形成高孔高渗条带;(5)研究区储层的内幕结构以微生物灰岩丘群为基础,细分为丘基、丘核、丘翼、丘间和丘间甜点。建立以沉积相和成岩相控制因素为基础的丘群组合模式定量表征方法,在应用中获得了较好的效果。

微生物碳酸盐地层与油气成藏

指出研究地质历史时期沉积的微生物碳酸盐在石油勘探方面具有3个重要的意义,一是微生物碳酸盐可作为古环境和古气候的良好指示,有利于古地理重建;二是可通过分析微生物碳酸盐沉积的生物标志化合物特征评价有机质类型;三是可通过研究微生物碳酸盐中有机质的保存情况评价生烃能力。通过对微生物碳酸盐的发育条件和油气成藏模式的分析认为,发育在斜坡沉积环境中的含微生物碳酸盐建造和纯微生物碳酸盐建造不但可以成为油气储层,而且还可以作为生油气层之一,其中以生物礁为主,微生物碳酸盐为辅的地层,因靠近海相烃源岩地层或直接被海相油页岩覆盖,在海侵体系下极易形成良好的盖层,具备良好的油气成藏潜力。建议在我国南方海相碳酸盐岩地层油气勘探中加强微生物碳酸盐的研究,可为探寻我国的海相油气地层提供新的勘探途径和方法。

四川盆地深层微生物碳酸盐岩储层特征及其油气勘探前景

微生物碳酸盐岩是油气勘探储层的新类型。四川盆地微生物碳酸盐岩储层主要发育在上震旦统灯影组和中三叠统雷口坡组。灯影组微生物碳酸盐岩储层主要发育在灯二段和灯四段。灯影组微生物碳酸盐岩遍布全盆,岩石结构具有全盆地相似性,灯二段以凝块石和葡萄石为主,灯四段以纹层石和叠层石为主。灯二段储集空间主要为喀斯特孔洞、葡萄-花边状孔洞、微生物体腔孔、微生物格架间孔和凝块间溶孔,灯四段则以窗格孔和喀斯特孔洞为主。灯影组微生物碳酸盐岩优质储层形成的主控因素是微生物席、白云石化和风化壳喀斯特作用。雷口坡组微生物碳酸盐岩主要分布在川西地区的雷四段,主要为叠层石和凝块石,储集空间主要为微生物窗格孔和格架孔。雷口坡组微生物碳酸盐岩优质储层形成的主控因素是微生物礁滩(微生物席)、白云石化和埋藏溶蚀作用。目前,在灯影组和雷四段微生物碳酸盐岩储层均已发现大型气田,并具有非常广阔的勘探前景。四川盆地西部中北段是深层-超深层海相领域油气勘探的最有利地区之一。

微生物碳酸盐岩研究:回顾与展望

在查阅国内外大量文献资料的基础上,回顾与综述了微生物碳酸盐岩近几年的研究现状及进展。微生物碳酸盐岩是由钙化微生物(蓝绿菌、微藻等)在微生物作用、沉积作用及成岩作用的共同作用下形成的,其种类繁多,包括叠层石、凝块石、树形石、均一石、核形石和纹理石等。它在各个地质历史时期均有发育,但主要繁盛于中新元古代和早古生代;自显生宙以来,随着后生动物的繁育微生物碳酸盐岩总体呈衰退趋势。另外,微生物对白云石的直接沉淀、碳酸盐泥丘及第五类原生沉积构造的形成具有重要作用。近年来,对微生物碳酸盐岩研究的发展使得碳酸盐岩的成因及分类得到了补充与完善。

微生物碳酸盐岩及其油气勘探意义

微生物岩是沉积学研究的一个热点与难点,同时,微生物碳酸盐岩潜在的生烃潜力以及作为一种新的储层类型,也越来越受到国内外油气勘探者的关注。在大量资料调研的基础上,重点论述了微生物碳酸盐岩相关研究成果及其最新研究进展,包括微生物碳酸盐岩的类型划分、叠层石与凝块石的成因、地史分布、沉积环境等,并简要阐述了微生物碳酸盐岩潜在的生烃潜力以及相关重大的油气发现。微生物碳酸盐岩分布广泛,以中新元古代、寒武纪和早奥陶世最为发育,因此,微生物碳酸盐岩主要发育于较老的地层中,往往埋藏较深。鉴于其潜在的烃源岩与储层以及丰富的油气资源,深层油气勘探潜力巨大。微生物碳酸盐岩类型划分、成因机制、地史分布及其沉积环境的相关研究将对于开展微生物碳酸盐岩烃源岩及其储层的研究并寻找新的微生物碳酸盐岩油气田具有重要的指导意义。

川北米仓山地区灯影组微生物碳酸盐岩发育特征

四川盆地北部上震旦统灯影组是天然气的重点勘探层位。应用沉积学理论,参考微生物岩研究最新进展,以川北米仓山地区杨坝灯影组剖面为研究对象,通过剖面实测、薄片鉴定,发现灯影组白云岩中发育大量球状蓝细菌、丝状蓝细菌。前者形成了房室型、树枝型、链球型蓝细菌集合体;后者形态可分为管型、叠层型、凝块型。岩石学特征研究揭示蓝细菌参与到碳酸盐岩的沉积和成岩作用中,形成了叠层石、凝块石、团块、核形石,并对砂屑进行了局部钻孔改造。这些微生物形成了黏结型生物礁、骨架型生物礁,广泛发育在潮间-潮下带中。在此基础上,建立了微生物碳酸盐岩沉积模式。

四川盆地大型古隆起斜坡区微生物碳酸盐岩储层沉积演化特征与天然气规模成藏模式

继2011年高石1井在四川盆地川中古隆起核部高石梯—磨溪地区上震旦统灯影组获得天然气勘探重大突破之后,近期角探1井又在该古隆起斜坡区获得天然气勘探重大新发现。为了进一步明确后者灯影组油气勘探的目标和方向,分析了灯影组的沉积演化过程、储层特征与油气成藏模式,探讨了该斜坡区巨厚微生物碳酸盐岩储层油气成藏的关键要素。研究结果表明:①该区灯影组沉积分异作用强,区域构造运动奠定了该区南高北低的沉积古地貌,川中至川北沉积环境由局限向开阔转变,沉积水动力条件较高石梯—磨溪地区更强,其次,在拉张背景下发育的大量同沉积断层控制该区微古地貌,在缓坡背景上形成似阶梯状沉积古地貌,进一步加剧了该区的沉积分异;②储层纵向跨度大,横向受古地貌或同沉积断层控制,蓝藻菌的趋光性促使微古地貌高部位的碳酸盐岩具有更高的沉积速率,古地貌高地的丘滩体厚度更大,低洼区以沉积低能细粒碳酸盐岩为主,其次,沉积期内海平面周期性短暂下降,为丘滩体早期溶蚀作用创造了有利条件;③晚期台地大范围暴露,在低洼区形成汇水区,侵蚀掉低洼区顶部的储层,残留下致密层,为低部位的丘滩相储层提供了良好的遮挡条件,形成岩性圈闭;④生烃高峰期,该区处于古构造高部位,断裂系统发育,是古油藏聚集的有利区。结论认为,该区较强的沉积分异作用是岩性圈闭发育的主控因素;该古隆起斜坡区在四川盆地生烃高峰期处于古构造高部位,是天然气规模成藏的关键。

微生物碳酸盐岩储层特征及主控因素——以塔里木盆地阿克苏地区下寒武统肖尔布拉克组上段为例

通过野外露头观察,室内薄片鉴定以及物性分析,详细分析了塔里木盆地阿克苏地区下寒武统肖尔布拉克组上段微生物碳酸盐岩储层特征及其主控因素。研究认为肖上段主要发育微生物礁和微生物层这两种巨观构造,其中前者包括凝块石礁和表附菌礁,后者包括凝块石层、表附菌层、叠层石层、层纹石层和泡沫绵层。微生物碳酸盐岩具有多种与微生物相关的孔隙,同时也具有非微生物储集空间。凝块石礁和泡沫绵层是最有利的微生物储层,表明不同类型的微生物岩储层具有较大的物性差别。于提希剖面和苏盖特布拉克剖面对比发现,相同类型的微生物岩储层亦具有较大的差异,这是因为微生物碳酸盐岩储层的形成与保存受控于沉积相分布、古地貌特征、成岩作用以及微生物结构的缘故。

山东平邑盆地古近系湖相微生物碳酸盐岩形成机理

微生物碳酸盐岩是当前沉积学的研究热点之一,但关于古近系湖相微生物碳酸盐岩的报道还非常少。为探讨山东平邑盆地古近系官庄组中段湖相微生物碳酸盐岩的形成机理,笔者进行了野外实测以及室内偏光显微镜和扫描电镜观察。研究结果认为:(1)研究区微生物碳酸盐岩主要有核形石、叠层石和凝块石;(2)在核形石、叠层石和凝块石内部均发现了球状微生物化石、席状体和凝块状泥晶等微生物成因的显微组构,表明了它们形成过程中共同的生长、粘结和钙化等微生物作用;(3)微生物作用对环境变化比较敏感,水体较小、变化频繁的湖泊环境,对微生物碳酸盐岩结构和形态的发育有很大影响;核形石、叠层石和凝块石的形成环境大致呈现出水动力依次减弱、陆源碎屑物质依次减少、水深依次加大的规律;(4)提出了研究区微生物碳酸盐岩的成因模式,认为这3种微生物碳酸盐岩正是以微生物活动为共同基础,在不同的环境条件下形成的。

微量生物碳酸盐ICP-OES元素分析中的仪器优化

为优化电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测试微量生物碳酸盐中元素含量的工作条件,在Thermo-Fisher公司生产的iCAP 6300 Radial型ICP-OES上,对1 050组仪器条件、32种不同组成的标准溶液、36个谱线对和两种仪器校正工作曲线进行了测试;借助开源科学计算软件Scilab数据插值和可视化技术对测试数据进行了比较分析。结果表明,该仪器测试微量生物碳酸盐中Mg/Ca和Sr/Ca比值的最佳条件为:雾化器,0.1 mL/min同心雾化器;冷却气流量,缺省设置12 L/min;辅助气流量,0.5 L/min;雾化气压力,0.24 MPa;蠕动泵速,16 r/min;RF功率,1 000 W;观察高度,15 mm;谱线,Ca 373.690 nm,Mg 279.553 nm{121},Sr 407.771 nm;仪器校准工作曲线为强度-浓度工作曲线。

大连金州湾寒武系毛庄组微生物碳酸盐岩生物丘复合体

寒武纪苗岭世早期的毛庄组沉积时期,华北地台围绕着西北部的古陆分布着两个沉积相带,靠近古陆的是局限潮坪相带,远离古陆的是开阔潮坪相带,前者以海侵体系域的干旱红层或海岸萨布哈沉积与高水位体系域的潮坪相白云岩沉积序列为特征,后者则以海侵体系域的潮坪相砂泥岩与开阔海台地相(潮下坪)灰岩沉积序列为特征;大连金州湾剖面的毛庄组,属于远离古陆的开阔潮坪相带的产物,在其高水位体系域中为一套夹有鲕粒灰岩的叠层石与均一石生物丘灰岩,组成一个特别的生物丘复合体。以下特征表明,这个微生物碳酸盐岩生物丘复合体代表着一个较为罕见的蓝细菌主导的微生物席形成的微生物碳酸盐岩的典型实例:①在生物丘复合体第一个单元的大型柱状和穹隆状砂泥质叠层石中发现孢网菌状组构,说明了这些叠层石属于蓝细菌微生物席的钙化作用产物;②在第二个单元均一石灰岩生物丘中,见到少量丝状蓝细菌鞘化石,表明均一石可能为较厚的蓝细菌微生物席的钙化作用产物;③在小型柱状叠层石组成的顶部单元中,保存较好的蓝细菌泥晶纹层、以及充填在叠层石柱体之间的基质中的蓝细菌团块,较为特征地说明了这些小型柱状叠层石是蓝细菌所主导的微生物席的建造物;④在鲕粒灰岩组成的第三个单元中,鲕粒边缘中的丝状蓝细菌鞘化石,表明了鲕粒的蓝细菌生物膜成因。因此,毛庄组生物丘复合体构成了一个壮观的沉积学现象,成为窥视"显生宙早期第一幕蓝细菌钙化作用事件"的典型实例。

微生物碳酸盐岩孔隙研究进展

微生物碳酸盐岩不仅是研究古环境、古气候和地质历史事件的重要沉积记录,也是油气资源重要的储层类型之一。不同微生物群落的生理活动特性影响了原生孔隙的形成及保存,微生物沉积形成的不同尺度的沉积组构影响了孔隙的孔径大小及空间分布。微生物碳酸盐岩微相及共生岩性的微相组合型式对孔隙有效性及规模有重要影响,所处沉积地貌及相带使得微生物碳酸盐岩受海水—大气水成岩环境的胶结—溶蚀作用次序及程度不同,导致孔隙的非均质性。微生物相关的白云石化、胶结及岩溶等不同成岩作用,因其所处成岩阶段不同,而分别可能起到形成原生孔隙、保护残余孔隙及形成次生孔隙等不同效果,因而对孔隙形成及保存具有积极意义。微生物碳酸盐岩孔隙具有从纳米—亚微米级微孔隙到厘米甚至米级宏观孔隙等多个尺度,且与多尺度沉积结构构造有一定的耦合关系。因此,需要合理配置不同尺度样品的空间分布,运用多种方法技术表征不同尺度的孔隙,并增强各类数据的融合。此外,加强地质学科与地球物理学科的结合,是推动微生物碳酸盐岩油气储集层地质研究和勘探开发工作的重要途径。

鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1＋2微生物碳酸盐岩沉积特征及储集意义

基于岩芯、薄片及物性资料,研究鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五_(1+2)微生物岩沉积特征及其油气储集意义。研究区发育有不同规模的由蓝细菌群落构成的微生物碳酸盐岩建造,由叠层石、菌纹层白云岩、蓝细菌凝块岩以及菌黏结颗粒岩构成了藻坪和微生物丘建造。微生物丘纵向上建造规模较小,单旋回厚度一般小于1 m,发育于潮下高能环境,并由花斑状砂屑云岩、蓝细菌凝块岩、菌黏结砂屑云岩、菌纹层白云岩构成了丘基—丘核—丘坪的向上变浅序列,也常与颗粒滩相伴生构成丘滩复合体。其中,发育于丘核部位的蓝细菌凝块岩和菌黏结砂屑云岩中窗格孔和粒间孔发育,表现为中孔低渗特征,可作为盆地东北部的储集岩之一。

微生物碳酸盐岩研究进展及存在的问题

通过对国内外有关微生物碳酸盐岩的成因、分类资料的广泛阅览和对比分析,发现以蓝藻菌、减硫酸盐细菌、产甲烷细菌为主的微生物在新陈代谢过程中能够改变水体的物理化学条件而促使Ca2+、Mg2+发生沉积,或是对外来碎屑进行捕捉和粘附,或是发生自身钙化,从而引导微生物碳酸盐岩的形成。依据形成机制和宏观构造将微生物碳酸盐岩划分为叠层石、凝块石、树形石和均一石,初步建立了微生物碳酸盐岩的分类体系,是碳酸盐沉积学中的重大进展。另外,应将同样具有特殊宏观构造和重大地质意义的核形石、纹理石与叠层石、凝块石、树形石和均一石并列,归为微生物碳酸盐岩。

寒武系张夏组鲕粒滩中微生物碳酸盐岩主导的生物丘:以河北秦皇岛驻操营剖面为例

华北地台的寒武系苗岭统,大致包括毛庄组、徐庄组、张夏组和崮山组,这些组分别组成相应的三级沉积层序,在它们的顶部集中发育着鲕粒滩相灰岩而构成强迫型海退沉积,成为时间特化的相,代表着鲕粒主导的特别的寒武纪碳酸盐岩台地类型,表现在浅海陆架中大面积分布鲕粒滩,而且在这样的鲕粒滩中生长和发育着微生物碳酸盐岩主导的生物丘;河北省秦皇岛市驻操营剖面的张夏组上部鲕粒滩相灰岩中的生物丘正是上述现象最为典型的代表。虽然类似的现象曾经被描述为"藻坪"沉积,或者笼统地归为"微生物礁",但是,河北省秦皇岛市驻操营剖面的张夏组上部鲕粒滩相灰岩中的生物丘,以下现象不但将其特征化而且代表着壮观的沉积学现象:(1)在强迫型海退体系域的下部与鲕粒滩相灰岩交互产出的主要是柱状叠层石生物丘;(2)在张夏组顶部则以集中产出的均一石和树形石生物丘为特征;(3)下部的柱状叠层石生物丘中主要包括石松藻(Lithocodium)-孢网菌(Bacinella)状组构的钙化蓝细菌;(4)在上部集中产出的均一石与树形石生物丘,则发育着丝状钙化蓝细菌、基座菌(Hedstroemia)和附枝菌(Epiphyton)之类的多样化的钙化蓝细菌。由于石松藻(Lithocodium)-孢网菌(Bacinella)状组构的钙化蓝细菌是一种灭绝了的浅海生命形式,而且是不知道分类位置归属的生命形式,尤其是石松藻(Lithocodium)状组构近年来在寒武纪微生物碳酸盐岩研究中多被解释为"硅质海绵骨针的网状物"或"非骨针角质海绵骨骼纤维",再考虑到均一石自从命名以来很少描述在古老的地层记录之中,因此,驻操营剖面张夏组上部多样化微生物碳酸盐岩所主导的生物丘,以及生物丘中特别而且多样的钙化蓝细菌化石构成,为了解蓝细菌主导的光合作用微生物席复杂的钙化作用形成微生物碳酸盐岩提供了较为典型的实例。

同生-准同生期大气淡水溶蚀对微生物碳酸盐岩储层的控制作用:以塔里木盆地下寒武统为例

微生物碳酸盐岩是中国震旦—寒武纪古老地层的重要组成部分,勘探已经证实微生物碳酸盐岩可以形成储层,明确这类储层成因并进行有效预测对于古老碳酸盐岩勘探有重要意义。然而针对塔里木盆地寒武系微生物碳酸盐岩储层成因,尚未形成统一的认识,不同学者提出了诸如同生准同生期溶蚀、埋藏/热液溶蚀或多种流体综合作用等成因解释。本次研究选择塔里木盆地西北缘什艾日克和肖尔布拉克剖面寒武系肖尔布拉克组为重点研究对象,通过露头和薄片观察、阴极发光和碳氧同位素分析等手段,研究了早成岩期大气淡水溶蚀作用对微生物碳酸盐岩储层形成的影响。结果表明:(1)研究区寒武系肖尔布拉克组识别出4种微生物碳酸盐岩岩石类型,分别是叠层石白云岩、凝块石白云岩、泡沫绵层白云岩和与蓝细菌相关的(含砾)颗粒白云岩;微生物碳酸盐岩建造具有复杂的孔隙系统,常见的孔隙类型包括晶间孔、溶孔、不同尺度的溶洞以及裂缝等,但是溶蚀孔洞是最主要的孔隙类型。(2)同生准同生期大气淡水溶蚀是孔隙形成的主要原因,有三方面证据。一是微生物碳酸盐岩建造顶部发育小型溶蚀坑。二是新月形胶结物和胶结不整合现象表明经历了短期暴露。新月形胶结物通常被看作是渗流带成岩作用的产物。胶结物不整合是指在颗粒与埋藏期形成的粒状胶结物之间部分缺失了纤状等厚环边胶结物,这些缺失的纤状胶结物可能是准同生期被大气淡水溶解了。三是胶结物具有斑状中等亮度阴极发光特征,明显有别于表生岩溶与埋藏环境胶结物的阴极发光特征;此外大气淡水是导致微生物丘顶部样品氧同位素值较原岩负漂的原因。(3)储层具有非均质性,分布受微生物丘沉积结构和相对海平面变化控制。微生物丘可以分为丘基、丘核和丘盖三部分。其中丘基主要由凝块石白云岩组成,丘核以泡沫绵层白云岩为主,丘盖主体是含砾颗粒白云岩。储层物性丘核最好,其孔隙度平均为5.47%;丘盖次之,为4.27%;丘基较差,为2.01%。微生物建造岩石组成差异是造成储层非均质性的主要原因。

微生物碳酸盐岩的显微结构基本特征

以前的微生物岩识别和分类只根据裸眼可见的中观结构,而对显微镜下的微观结构未予使用。微生物的显微结构有什么基本特征,是否可以用于微生物岩的识别和分类是本文关注的焦点。作者从微生物岩形成机制和实际材料的观察来探讨这个问题。在诱导钙化实验中观察到,蓝藻鞘丝藻Lyngbya的胶鞘表面有碳酸盐矿物形成:先是在胶鞘表面形成点状碳酸盐颗粒,后来碳酸盐几乎包裹整个丝体,形成一个矿物壳。微生物岩形成的模式推演表明,微生物岩一般都有微生物留下的孔(模孔)和包围模孔的矿物壳2种基本单元。对3个地点的现代微生物碳酸盐岩和1个地点的古代(寒武纪)微生物岩的观察,发现在显微尺度上都具有模孔,此外还可能有矿物壳或胶结物。模孔的形状、大小、排列方式是微生物碳酸盐岩显微结构研究的核心内容,在今后的研究中可以用于微生物岩的识别和分类,以及作为分析形成机制和形成环境的基础。