沉积盆地深层—超深层成岩动力学:若干研究进展与专属问题

【意义】沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容,但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重,核心科学技术问题有待凝练。【进展】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理,包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【结论与展望】综合分析成岩动力学研究趋向,认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素,而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。

塔里木盆地塔中地区北坡奥陶系热液蚀变作用

沉积盆地超深层(>4 500 m)不仅具有与浅层和中深层不同的温压条件,而且流体体制也存在显著差异。以塔里木盆地塔中地区北坡NE向走滑断裂带上的SN4井超深层的中下奥陶统碳酸盐岩硅化段为研究对象,在详细的成岩作用研究基础上,开展了成岩矿物流体包裹体、稳定O-C和Si-O同位素以及常量、微量和稀土元素等系统分析。结果表明,超深层中下奥陶统碳酸盐岩储层存在3种流体端元类型:1深成上升流热液;2外源同生卤水;3这2种热流体与储层同生海水的混合流体。其为经历2种流体-岩石相互作用体制演化的结果:1大气淡水-同生海水重力流演化体制;2火成岩活动驱动远端热液与同生卤水混合上升流演化体制。其中,上升流具有2个流体来源:1受火成岩活动驱动远端热液,具有中低温度、中高盐度、富Si质和富含CO2和H2S挥发份水解成强酸的特征,不仅成为缝洞型储层热液-岩石相互作用的溶剂,而且可能发生了第1期天然气充注;2来源于下伏寒武系烃源岩层的中低温、富Ca和CH4的碱性热卤水,不仅形成了晚期裂缝刀刃状方解石脉,而且发生了第2期天然气充注成藏。依据成岩矿物组合和温度控制矿物学原理构筑其储层化学反应路径模型,结合储层物性测定结果,初步估算这种上升流热液蚀变作用对储层孔隙度的贡献达约8%。由此表明,多期火成岩活动和多期断裂活动不仅为深成上升流提供了动力和通道,而且作为一个独立因素对超深层缝洞型碳酸盐岩储层的形成和天然气的成藏起到了重要的控制作用。综上可推论,塔里木盆地中央火成岩带超深层将是这类热液蚀变缝洞型储层发育带和有利的天然气聚集带。