沾化凹陷邵54井湖相白云岩沉积特征分析

王文勇，黄文辉中国地质大学（北京）海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室

唐鑫萍 （中国地质大学（北京）能源学院，北京100083）

沾化凹陷邵54井湖相白云岩沉积特征分析

王文勇，黄文辉中国地质大学（北京）海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室

唐鑫萍 （中国地质大学（北京）能源学院，北京100083）

沾化凹陷古近系沙河街组四段上亚段发育湖相白云岩。以岩石学特征为基础，结合X射线衍射、X射线荧光光谱分析和电感耦合等离子体质谱分析等手段，对邵54井湖相白云岩的沉积特征进行了研究。该井中的白云岩为典型的断陷湖盆边缘浅滩环境沉积，包括亮晶内碎屑白云岩和泥晶藻屑白云岩。根据其沉积特征，划分出内碎屑滩、藻滩和滩间3种微相。沉积微相对准同生白云石化的程度有很大影响。高能环境形成的颗粒灰岩，原生孔隙发育，有利于咸化湖水的流动，可优先于泥晶灰岩发生白云石化。地球化学数据表明，白云石的有序度普遍较低，且Sr富集及Sr／Ba比值较高；这表明白云石的成核速度快，白云石化作用发生的时期较早。

沉积特征；湖相白云岩；准同生白云石化作用；储集空间；沾化凹陷

湖相碳酸盐岩遍布我国中、新代各类湖盆，作为陆相含油气盆地中重要的储层，受到了学者重视［1］。虽然许多学者已对渤海湾盆地的湖相白云岩进行了研究，但由于其形成条件（气候、地理、物源、水体性质）不同［2］，各个凹陷白云岩的特征有一定差别。笔者综合前人研究成果，根据大量的岩心与薄片观察，运用沉积学原理和方法，结合地化测试手段，对沾化凹陷邵54井沙四上亚段湖相白云岩的岩石学特征、沉积微相类型等进行了分析，对该区的勘探开发工作具有重要指导作用。

1 地质背景

沾化凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷的东北部，总体上是一个北陡南缓的箕状断陷，面积约2.8×103km2。它是在燕山期强烈的断裂作用下形成的。由于新生代北东、北东东向以及北西向断裂的发育，凹陷内部被分割成6个次级洼陷，自西向东依次为邵家、四扣、渤南、孤北、孤南、富林等洼陷［3］。沾化凹陷南北分别为埕东－义和庄凸起和陈家庄凸起（图1），它们为凹陷提供了物质来源。

沙四上亚段沉积时期，沾化凹陷湖盆规模较小，各次洼之间分割性较强，尚没有形成统一的湖盆［5］。由于气候干旱，湖水不断蒸发，使得湖盆水体的矿化度不断升高，早先的淡水湖逐渐向咸水湖转变，最终在滨浅湖地区发育了一套碳酸盐岩沉积。

图1 沾化凹陷构造位置图（据文献［4］，有修改）

2 湖相白云岩的岩石学特征

通过岩心观察和偏光显微镜鉴定发现，邵54井古近系沙四上亚段白云岩以颗粒岩为主，岩石类型为亮晶内碎屑白云岩和泥晶藻屑白云岩。它们属于典型的断陷湖盆边缘浅滩沉积，笔者将其称为浅滩型准同生白云岩。

表1 沾化凹陷邵54井白云岩X射线衍射（XRD）分析结果

2.1 亮晶内碎屑白云岩

亮晶内碎屑白云岩主要形成于浅滩高能环境，原生孔隙较发育，生物化石稀少。在邵54井中2792.8～2794.1m、2801.9～2807.2m层位此类白云岩较为发育。

X射线衍射分析表明，此类白云岩中白云石含量的变化范围73.1%～99.7%（表1），均值为84.4%。白云石有序度变化范围为0.262～0.341，平均为0.291，有序度较低，反映其形成于快速结晶的环境，沉积物形成不久便发生准同生白云石化作用。偏光显微镜下观察，内碎屑粒径一般在0.1～0.5mm之间，主要为砂屑、粉屑，具较好的磨圆和分选；内碎屑之间的填隙物主要为亮晶方解石（图2（a））。用茜素红溶液对薄片进行染色发现，只有溶蚀孔隙中的亮晶胶结物变红，内碎屑不变红，表明内碎屑颗粒已被白云石化。

图2 沾化凹陷邵54井白云岩类型及储集空间类型

虽然亮晶内碎屑白云岩有较发育的晶间孔隙，但因晶粒细小，多数为泥晶状，晶间孔径非常小，孔隙结构不理想。此类白云岩在后期溶蚀过程中，可形成连通性良好的次生孔隙，对油气运聚具有重要意义［6］。

2.2 泥晶藻屑白云岩

泥晶藻屑白云岩主要形成于间歇动荡环境，能量中等，生物化石少见。邵54井中此类岩石在2794.1～2794.8m、2798.1～2800.2m层位较为发育。

X射线衍射分析表明，此类白云岩中白云石含量的变化范围70.0%～97.0%（表1），均值为83.5%。白云石有序度变化范围为0.237～0.313，平均为0.275，有序度较低，反映白云石的成核速度较快。

在偏光显微镜下，藻屑大小各异，粒径为0.1～0.3mm，形态不规则（图2（b））；颗粒边缘光滑且较明亮，多为钙藻碎屑。藻屑颗粒之间被泥晶方解石充填，两者颜色相近。用茜素红溶液对薄片进行染色发现，只有溶蚀孔隙中的胶结物变红，而藻类碎屑不变红，这表明藻屑颗粒大部分已发生白云石化作用。

泥晶藻屑白云岩晶间孔隙的孔隙结构同样不理想，同时，藻屑之间存在少量淡水淋滤作用而形成的粒间溶孔，但多被亮晶方解石所充填。

3 湖相碳酸盐岩的沉积环境

邵54井湖相白云岩形成于准同生期，碳酸钙等物质刚沉积不久尚未脱离沉积环境即被交代。因此，沉积环境对白云岩的发育影响很大。根据薄片观察结果，抽取镜下观察疑似白云岩的16个样品进行了X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱分析（XRF）和电感耦合等离子体质谱分析（ICP－MS）测试，进而对沉积环境进行分析。

3.1 古盐度

Sr的含量往往反映介质的古盐度，现代海水的Sr含量大约为1000～1200μg／g［7］。该井中Sr含量主体介于之间1970.00～4829.22μg／g（表2），平均3009.97μg／g；白云岩的Sr／Ba比值全部大于1，平均值7.43，较高的Sr的含量反映了白云岩是在盐度较高的环境中形成的。同时，Sr富集及高的Sr／Ba比值表明Sr元素没有大量流失，也反映白云石化作用的时期较早。

表2 沾化凹陷邵54井白云岩常量及微量元素分析结果

3.2 氧化还原环境

根据V／（V＋Ni）值判别沉积环境，V／（V＋Ni）≥0.46指示还原环境；而V／（V＋Ni）＜0.46代表氧化环境［8］。邵54井中的V／（V＋Ni）比值在0.31～0.43之间（表2），均值为0.365，反映白云岩是在氧化环境中形成的，沉积后不久即发生交代作用。

3.3 陆源碎屑物质供应

在碳酸盐岩沉积物中，Al2O3、Ti主要来源于陆源碎屑，它们的含量常被用于反映陆源物质的供应情况。我国东部碳酸盐岩中Al2O3的平均含量为1.2%［9］，邵54井中Al2O3的平均含量为0.517%；同时，我国东部碳酸盐岩中Ti的平均含量为400μg／g［10］，而该井中较低的Al2O3和Ti含量表明该井研究层段的陆源物质供应量较少。

同时，X射线衍射测试结果显示，岩石的矿物成分主要为白云石和方解石，含少量石英和粘土矿物。白云石平均含量为84.08%（表1），石英含量为0.4%～1.1%，均值为0.617%，也反映了陆源碎屑物质供应较少。

4 沉积微相

4.1 微相划分

根据邵54井白云岩的沉积特征，划分出内碎屑滩、藻滩和滩间等3种沉积微相。内碎屑滩为高能持续动荡环境，处于浅滩的迎风面，以亮晶内碎屑白云岩沉积为主；藻滩为间歇动荡环境，处于浅滩的背风面，向陆一侧，以泥晶藻屑白云岩沉积为主；内碎屑滩、藻滩之间为滩间，为安静低能环境，以泥晶灰岩沉积为主。浅滩的分布有明显的规律性，它们主要呈小面积的长垣状沿近湖缘的滨岸带以及湖内水下隆起区分布［11］，而且往往与湖盆的边缘平行。

同时，作者依据赵澄林等［12］提出的断陷咸水湖盆边缘碳酸盐沉积模式，并结合高晓鹏［13］、彭传圣［14］等人对该区沉积特点的研究，建立了沾化凹陷古近系湖相白云岩的沉积环境模式（图3），为分析该地区白云岩的沉积特征提供了基础。

4.2 沉积微相与白云石化程度的关系

据薄片观察和X射线衍射结果可知，邵54井中的白云岩（亮晶内碎屑白云岩和泥晶藻屑白云岩）都为粒屑结构，而且泥晶灰岩的白云石化程度很低（1.4%～6.3%）。这主要是由于颗粒灰岩的粒间孔隙相对发育，有利于咸化湖水的流动，进而表现为高能环境形成灰岩的白云石化程度较高。

这样，沉积微相就影响了准同生白云石化的程度。对于内碎屑滩、藻滩形成的灰岩，原生孔隙发育，准同生白云石化作用易于进行，最终导致颗粒灰岩优先于泥晶灰岩发生白云石化作用。

图3 沾化凹陷湖相白云岩沉积环境模式

5 结 论

1）沾化凹陷邵54井中的白云岩属于浅滩型准同生白云岩，岩石类型以亮晶内碎屑白云岩和泥晶藻屑白云岩为主。白云石的有序度普遍较低，且Sr富集及高的Sr／Ba比值，表明白云石的成核速度快，白云石化作用的时期较早。

2）邵54井中白云岩为典型的断陷湖盆边缘浅滩沉积。根据其沉积特征，可进一步划分出内碎屑滩、藻滩和滩间3种微相。前两者水动力较强，是形成颗粒碳酸盐岩的沉积环境。

3）沉积微相对准同生白云石化的程度存在影响。高能环境形成的碳酸盐岩，粒间孔隙较为发育，有利于咸化湖水的流动，最终导致颗粒灰岩优先于泥晶灰岩发生准同生白云石化作用。

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［编辑］ 宋换新

17 Sedimentary Characteristics of Lacustrine Dolomite in Well Shao 54of Zhanhua Sag

WANG Wen－yong，HUANG Wen－hui，TANG Xin－ping

（First Authors Address：Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation Mechanism，Ministry of Education；School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China）

Lacustrine dolomite was developed in the upper member of Es4of Zhanhua Sag.Based on the petrology characteristics and analyses of X－ray diffraction（XRD），X－ray fluorescence（XRF）and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry（ICP－MS），the sedimentary characteristics of lacustrine dolomite in Well Shao 54were analyzed.Dolomite of mainly occurred at the edge of rift－subsidence lake basin，including sparry intraclastic dolomite and mud algaeclastic dolomite.Based on the sedimentary characteristics，the shallow lake could be divided into intraclastic bank，algaeclastic bank and interbank.Microfacies affected penecontemporaneous dolomitization greatly.The primary porosity of grainstone was well developed，which was conducive to the flow of saline water，and makes grainstone to be the dolomite prior to mudstone.The geochemistry data indicate that the dolomite ordering degree is generally low，the Sr content and Sr／Ba ratio are both high.This is because the forming rate of dolomite is quick，and dolomitization occurs early.

sedimentary characteristics；lacustrine dolomite；penecontemporaneous dolomitization；reservoir space；Zhanhua Sag

book=250,ebook=250

TE121.3

A

1000－9752（2012）06－0017－04

2012－01－10

国家科技重大专项（2011ZX05009－002）；中央高校基本科研业务费专项（2011PY0204）。

王文勇（1988－），男，2011年大学毕业，硕士生，现主要从事沉积储层方面的研究工作。