快速学习碳酸盐岩沉积学

原创 暗潮  2007-07-10 09:39:09  阅读 200 次 评论 0 条
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碳酸盐岩储层与碎屑岩储层对比,具有以下主要特点。
岩石为生物、化学、机械综合成因,其中化学成因起主导作用。岩石化学成分、矿物成分比较简单,但结构构造复杂。岩石性质活泼、脆性大。
以海相沉积为主,沉积微相控制储层发育。
成岩作用和成岩后生作用严格控制储集空间发育和储集类型形成。
断裂、溶蚀和白云化作用是形成次生储集空间的主要作用。
次生储集空间大小悬殊、复杂多变。
储层非均质程度高。
碳酸盐岩储层描述的主要内容包括沉积相及成岩史、储集空间类型及控制因素、孔隙、裂缝、溶洞、储集空间体系,储层非均质性,储层参数确定及评价等。基本工作流程列入表5.1。
无论是以原生孔隙为主,还是以次生储集空间为主的碳酸盐岩储层,其沉积相及成岩史是这类储层形成和发育的基础。它决定储集类型、孔隙、裂缝、溶洞发育程度和分布、储渗能力、储层非均质性。也是储层层位对比划分的基础和依据。
一、沉积相描述
1.沉积相标志
(1)岩性标志。岩性标志包括颜色、自生矿物、沉积结构、构造、岩石类型等五方面。
①岩石颜色: 岩石的颜色反映沉积古环境、古气候。
下面在表5.2中列出碳酸盐岩常见的几种颜色反映由氧化到还原环境的
②自生矿物:
a.海绿石:形成于水深10~50m,温度25~27℃。鲕绿泥石:形成于水深25~125m,温度10~15℃。二者均为海相矿物。
b.自生磷灰石(或隐晶质胶凝矿):海相矿物。
c. 锰结核: 分布于深海、开放的大洋底。
d,天青石、重晶石、萤石:咸化泻湖沉积。
e. 黄铁矿: 还原环境。
f.石膏、硬石膏:潮坪特别是潮上、潮间环境。
③沉积结构。碳酸盐岩的结构分为粒屑(颗粒),礁岩和晶粒三种。不同的沉积结构反映不同的沉积环境。
粒屑结构;粒屑结构由粒屑、灰泥、胶结物和孔隙四部分组成。粒屑结构代表台地边缘浅滩相环境。根据颗粒类型、分选、磨圆、排列方向性、填充物胶结进一步确定微相。
a.内碎屑、生屑反映强水动力条件。
b.鲕粒、核形石、球团粒、凝块石反映化学加积、凝聚环境,水动力中高能。 鲕粒包壳代表中等能量,持续搅动,碳酸钙过饱和的环境, 核形石(藻包壳)、泥晶套反映浅水环境。
c.分选好,反映持续稳定的水动力条件,反之则反映强水动力条件。
d.磨圆度高反映强水动力环境,反之反映弱水动力环境。
e.颗粒、生屑化石平行排列,尖端方向交错,长轴平行海岸,反映振荡水流。尖端指向一个方向,长轴仍平行晦岸线,则为单向水流。   ’
f.用胶结物和灰泥的相对含量反映水动力强弱。胶结物/(胶结物+灰泥)在0~1之间,越接近0,水动力越弱,反之越强。
礁岩结构:
a.生长结构:原地生长坚硬生物骨架,代表台地边缘生物礁环境。
b.粘结结构:层纹状、波纹状藻迭层结构代表潮上一潮间中低能环境。柱状、锥状藻迭层结构代表期间~潮下高能环境。
晶粒结构:泥晶代表盆地低能,广海陆棚低能环境。
④沉积构造。反映水流成因构造:
a.沟膜、槽模、递变层理代表浊流环境。
b.脉状、波状、透镜状层理、再作用面、雨痕、干裂、冰雹痕、鸟眼构造等代表潮坪环境。
c.交错层理代表滩、坝、深水底流环境。
d.水平层理代表泻湖、深水、低能环境。
e.块状层理代表台地边缘斜坡相、礁相环境。
反映重力流成因构造:重荷膜、包卷层理、滑塌构造、水成岩墙、递变层理等均代表重力流环境,特别是几种同时出现时。
反映生物成因构造:
a.垂直层面或弯曲虫孔代表潮上带。
b.上部有垂直或弯曲虫孔,数量比潮上带多,代表潮间带环境。
c.水平虫孔为主,很发育,代表潮下带环境。  
d.复杂的、弯曲的、螺旋状爬痕代表稳定深海环境。
其它构造:
a.帐篷构造代表潮坪环境。
b.岩溶角砾、干裂角砾代表潮上环境。
c.迭层构造代表潮间环境。  
d.   核形石代表潮间一潮下环境。
反映生物成因构造:
a.垂直层面或弯曲虫孔代表潮上带。
b.上部有垂直或弯曲虫孔,数量比潮上带多,代表潮间带环境。
c.水平虫孔为主,很发育,代表潮下带环境。
d.复杂的、弯曲的、螺旋状爬痕代表稳定深海环境。
其它构造:
a.帐篷构造代表潮坪环境。
b.岩溶角砾、干裂角砾代表潮上环境。
c.迭层构造代表潮间环境。
d.   核形石代表潮间一潮下环境。
①根据生物的生活习性和生活环境判断沉积环境。
a.有孔虫,多为海洋环境,底栖生活,少数为浮游生活。
b.筵,离岸不远的正常盐度、清水旋回性海洋环境,水深20~70m。
c.海绵,多生活在海洋,底栖固着生长。
d. 古杯,温暖浅海,水深30—50m,固着生长,需要缓慢沉积,清洁水体及坚硬底质。
e.层孔虫,沉积缓慢浅海,温暖、浊度低,固着生长,食浮游生物。
f. 珊瑚,水体安静、清洁、温暖,盐度2.7%~4.8%,浅海环境,底栖固着生长。
g.苔藓,潮坪环境。
②根据生物组合判断水介质盐度:
a.钙质红、绿藻、球面藻,放射虫、钙质有孔虫、钙质海绵、珊瑚、苔藓、腕足、头足等组合中,存在少数未搬运的化石,属于正常海环境。
b.少数苔藓、钙质有孔虫、藻类、移动的棘皮组合,其中任一门类单独出现或几个门类共生出现,或与耐高盐度的门类在一起,表明是一种与广海毗邻并稍受限制的海水环境。
c. 腹足、瓣鳃、介形虫、胶结壳有孔虫硅藻、兰绿藻组合,属于典型的微咸水环境。
d.瓣锶类中鳃足亚纲无甲目、兰绿藻、介形虫组合,为典型的超咸水环境。
③根据古生物组合判断水体深度:
a.大量藻类、底栖有孔虫、瓣鳃、腹足造礁珊瑚、灰质海绵、无铰类腕足组合,水深0~50m。
b.海绵、海胆、苔藓、有铰腕足组合,水深100~200m。
c.硅质海绵、海百合、薄壳腕足、细脉状苔藓组合,水深>200m。
根据古生物组合判断水体深度时要注意浊流因素,注意排除在浮动植物上的某些生物和海平面迅速上升的影响。
④根据古生物组合判断沉积环境底质的坚硬程度:
a.群体珊瑚、红藻,分布在生物礁环境动荡部位。
b.藤壶、有铰类、蠕虫管分布在滨岸潮汐带的坚硬底质上。绿藻、海绵、单体珊瑚、有柄棘皮动物以根或其它方式固着在坚硬的底质上。
c.掘足类、掘穴蛤、某些有孔虫、固着在疏松的底质上。
d. 移动生物组合的生物群,分布在沉积迅速、底质不断移动的流沙层中
⑤根据生物组合判断海水浊度:
a.红绿藻、海绵、珊瑚、苔藓、有柄类代表清水沉积环境:
b.具有分泌管的蠕虫、腕足、某些瓣锶类反映中等浊度环境。
c.食沉积物生物,代表较大的浊度环境。
⑥根据藻席和迭层石特征确定沉积环境:
a.层状隐藻席,反映潮汐,波浪弱的沉积环境。
b.不连续的柱状体,反映潮汐、波浪强的沉积环境。柱状体上凸的越强,波浪越强。
c.单一迭层的延长方向平行于波浪、潮汐的冲刷方向,通常垂直海岸线。迭层常平行海岸线成排或呈条带状生长。迭层向海方向倾伏进入波浪带。
(3)地化标志:
①微量元素:
a.硼(B),海相沉积中高含量,可达100mg/1,咸化泻湖可达1000mg/1,湖相较低。
b.硼/镓(B/Ga)比,大陆<3.3,海洋 4.5~5.5,过渡沉积介于二者之间.
c.镓/钾(Ga/K)比,正常海页岩中0.006土,微咸水页岩中0.004土,过渡沉积二者之间。
d.锶/钡(Sr/Ba)比,海洋粘土中>1,陆相粘土中<1。
e.黄铁矿中的铁/有机炭,海相0.2~2.0,淡水湖泊0.03~0.06。
f.化石中微量元素。
化石中分析出B2O3,的含量,推算出水介质盐度。海相贝壳中>0.0035%,淡水贝壳中<0.0025%,半咸水贝壳中处于二者之间。
②稳定同位素:
测定沉积物中O、S、C同位素及其比值推测沉积环境。
a.O18/C13,海相沉积物中含量高,淡水中低。
b.C13/C12,海相沉积物中含量高,陆相中低。
· c.烃类中S18/S12,海相稳定,陆相变化大。
d.O18/O16,海水中较一致,淡水中较低。
f.化石中微量元素。
化石中分析出B2O3,的含量,推算出水介质盐度。海相贝壳中>0.0035%,淡水贝壳中<0.0025%,半咸水贝壳中处于二者之间。
②稳定同位素:
测定沉积物中O、S、C同位素及其比值推测沉积环境。
a.O18/C13,海相沉积物中含量高,淡水中低。
b.C13/C12,海相沉积物中含量高,陆相中低。
· c.烃类中S18/S12,海相稳定,陆相变化大。
d.O18/O16,海水中较一致,淡水中较低。
f.化石中微量元素。
化石中分析出B2O3,的含量,推算出水介质盐度。海相贝壳中>0.0035%,淡水贝壳中<0.0025%,半咸水贝壳中处于二者之间。
②稳定同位素:
测定沉积物中O、S、C同位素及其比值推测沉积环境。
a.O18/C13,海相沉积物中含量高,淡水中低。
b.C13/C12,海相沉积物中含量高,陆相中低。
· c.烃类中S18/S12,海相稳定,陆相变化大。
d.O18/O16,海水中较一致,淡水中较低。
③有机组分:
植烷代表陆相,姥姣烷代表海相。
沉积岩和石油中海相卟啉的分子量范围宽,陆相的窄。
③有机组分:
植烷代表陆相,姥姣烷代表海相。
沉积岩和石油中海相卟啉的分子量范围宽,陆相的窄。
2.沉积相划分方法
(1)按海水运动能量划分沉积相带。自深海向陆地方向分为
三个相带,即远岸低能带(X),高能带(Y),近岸低能带(Z)。
各带的基本特点见图5.1。这种相带划分是陆表海常见的模式。
(2)按海洋潮汐作用划分沉积相带。根据岩性、古生物特征
及结构构造等将碳酸盐相按潮汐作用划分为潮上、潮间和潮下三个相带,潮下带又分为闭塞和开阔潮下两个亚相。各相带相对位置和特点见图5.2。
(3)按地理分布划分沉积相带。按碳酸盐岩沉积类型的地理分布规律将其沉积划分为台地、台地边缘和盆地三个沉积区、九个相带(盆地相、广海陆棚相、盆地边缘相、台地斜坡边缘相、台地边缘生物礁相、开阔海台地相、局限海台地相、台地蒸发相)、24个标准微相(略)。
(4)综合划分法:
上述三种划分沉积相的方法以及按海水深度划分沉积相的方法各有侧重。各地区地质条件不同,可以结合具体情况综合运用各种方法进行沉积相划分。
3.生物礁相
生物礁是具有坚固格架构造的造礁生物在海底构成的块状生物岩体,或非造礁生物大量快速堆积而成的碳酸盐体(生物滩、层礁、碳酸盐丘等)o   .
(1)造礁生物:
①从元古代到第四纪不同时代的主要造礁生列入表5.4。
②造礁生物与生长环境的关系:
不同造礁生物生长环境不同, 不同造礁生物可以判断沉积环   境。主要造礁生物与生长环境的关系如表5.5。
(2)礁相基本模式:
生物礁相一般划分为礁核亚相、礁前(前礁)亚相和礁后(后礁)亚相(图5.6)。
礁内各亚相均可根据生物组合类型,发育程度、生态和岩石特征等进一步细分微相。
(2)礁相基本模式:
生物礁相一般划分为礁核亚相、礁前(前礁)亚相和礁后(后礁)亚相(图5.6)。
礁内各亚相均可根据生物组合类型,发育程度、生态和岩石特征等进一步细分微相
(3)礁亚相划分标志:
①礁核亚相:
a.生物组合。以原地生长造礁生物为主体,夹大量生屑,生物含量变化大,高者70%~90%,低者30%~40%。
b.岩性。岩性多属生物和其它成因碳酸盐岩,岩化成分纯,陆源泥质和碎屑岩极少、不含燧石。
c.岩石结构构造。具管架结构,多呈块状,无层理,有生物分带。孔隙发育,具骨架孔隙。
d.礁相分布。礁相与周围岩相带呈指状交错分布。
e.厚度。礁核厚度很大,地貌上呈一个隆起、高地或山峰。
②礁前亚相:
a.生物。大量生物和生物碎屑,门类复杂,个体与核部相比有增大趋势。
b.岩石类型。多为亮晶或微晶砂、砾屑灰岩、生屑灰岩、塌积岩、砾石直径可达2—3m,大者100m左右。砾块成分复杂,圆度、分选极差。砾间充填生屑,局部陆源粉砂和铁泥质碳酸盐灰泥充填。
c.孔隙。以砾间孔隙为主。
d. 层理。具原始倾斜层理,与樵核呈指状交错接触。
e.地貌:地形比礁核低许多.礁前坡度很陡。
③礁后亚相:
a.生物。生物、生屑、藻屑不多,靠近礁核部位藻屑、藻灰结核等大量分布,生物种类较单一。
b.岩石类型。泥晶白云岩、白云质泥晶灰岩、泥晶灰岩、亮 一泥晶球粒灰岩、含生屑白云质灰岩及白云质泥岩等常见。
c.层理构造。层理清晰、微细层纹普遍发育,层面平整,有时具缓波纹.
d.地形。地形坡度平缓,比礁核明显低。

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