陆相碎屑岩中钙质胶结物沉淀机制及油气储集意义——来自济阳坳陷孔店组和川西须家河组的对比研究

谭先锋，蒋　威，吴康军，王　浩，徐田堃，陈苏军，冉　天

(1.重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆　401331； 2.复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室，重庆　401331)



陆相碎屑岩中钙质胶结物沉淀机制及油气储集意义
——来自济阳坳陷孔店组和川西须家河组的对比研究

谭先锋1,2，蒋威1，吴康军1,2，王浩1，徐田堃1，陈苏军1，冉天1

(1.重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆401331； 2.复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室，重庆401331)

摘要：通过阴极发光、扫描电镜、包裹体测温、碳氧同位素和化学离子等实验对济阳坳陷孔店组和川西地区须家河组碎屑岩中的钙质胶结机理进行研究。结果表明：钙质胶结类型主要为碳酸盐、硬石膏和萤石胶结，其微观特征受胶结时间和环境等影响；钙质来源和控制沉淀的因素共同影响着钙质胶结机制，大气水淋滤作用、长石的溶蚀、压实—压溶作用、有机盐岩热化学作用和黏土矿物转化是钙质胶结物中钙质的主要来源，钙质胶结物的沉淀并不是受单一因素影响，而是由多种因素共同作用形成，温度压力、pH值和化学离子的浓度等是控制钙质胶结物溶解沉淀的关键因素；钙质胶结通常分为早、中、晚3期，储层的物性受钙质胶结期次的影响，成岩早期钙质胶结物对储层具有建设性，成岩晚期钙质胶结物对储层具有破坏性。

关键词：钙质胶结物；钙质来源；沉淀机制；碎屑岩；油气储集；济阳坳陷；川西地区

钙质胶结物是碎屑岩成岩过程中形成的自生矿物，也是碎屑岩中广泛存在的造岩矿物[1]，其类型主要分为碳酸盐类、硬石膏类和萤石类；胶结物的沉淀机制受多种因素共同控制，原始沉积条件和后期成岩流体共同控制了碳酸盐胶结物的含量[2]。钙质胶结物对储集层物性具有重要影响，不同时期的钙质胶结物对储集层物性具有不同的作用，前期使砂岩产生大量孔隙，后期导致砂岩失去大量孔隙[3]。钙质胶结作为成岩胶结类型的一个大类，在碎屑岩的形成过程中具有不可忽视的地位，而胶结作用过程中发生的物理、化学变化过程和钙质来源与运移过程一直是广大学者争论的焦点，弄清钙质的来源、运移途径、沉淀的环境及其与油气储层的关系非常重要[4-5]。济阳坳陷孔店组和川西地区须家河组砂岩中均发现了大量的钙质胶结物，其特征和成因具有相似性，本文在总结上述2个地区钙质胶结物特征的基础上，系统探讨了钙质胶结物的微观特征、成因机制及其与油气储集的关系。

1钙质胶结物微观特征

1.1碳酸盐胶结物微观特征

碳酸盐胶结物的阴极发光具有不同特征，方解石为亮黄色—橙红色，与其碳、氧同位素含量有关，具有较高的碳、氧同位素时，阴极发光呈桔红色亮色光，反之显示少量的亮黄色；白云石为暗红色；铁方解石较方解石发光更弱，铁白云石不发光(图1a)。

控制碳酸盐胶结物相互转换的因素为化学离子的浓度、埋藏深度和流体酸碱度。济阳坳陷孔店组及川西须家河组碳酸盐矿物的胶结作用分为3期，即早期、中期和晚期，不同的碳酸盐矿物形成于不同的成岩作用阶段。早期碳酸盐胶结物通常为方解石胶结(图1b)或白云石胶结(图1c)，多呈基底式胶结和孔隙式胶结，胶结作用强烈，主要发生在准同生—早成岩期，由Ca2+、Mg2+过饱和的盐湖相或海相沉积环境通过化学沉积分异作用沉积形成，偶见铁白云石；在早期方解石胶结作用后可能出现白云石交代早期形成的方解石胶结物(图1d)，白云石分布比较复杂，部分白云石呈隐晶质或泥晶产出，这种白云石胶结为准同生白云岩作用的产物。中期为铁方解石胶结，由于碎屑岩受到强烈压实作用，碎屑颗粒之间呈缝合线接触(图1e)，又由于在此成岩期孔隙流体对胶结物进行了溶蚀，因此中期碳酸盐胶结物多呈分散状孔隙式胶结出现，成分多为铁方解石，是对早期方解石胶结物进行交代作用形成的。晚期为铁白云石胶结物(图1f)，与早期、中期碳酸盐胶结物不同，主要对储层物性起破坏性作用，并且强烈交代早期、中期碳酸盐胶结物，并充填粒间孔和各类溶蚀孔，常见分散状和晶粒状分布。

铁方解石和铁白云石形成于碱性流体中，由Fe2+在强还原环境下进入CaCO3和MgCO3离子晶体的晶格中形成。但是Amthor等[6]对荷兰北部赤底统砂岩储层的研究和Taylor等[7]对犹他—科罗拉多白垩系砂岩中碳酸盐胶结物的研究表明，铁白云石胶结物并不都是形成于成岩晚期，也可以形成于低温浅埋藏环境的早成岩期。在碳酸盐胶结过程中还会出现菱铁矿胶结现象，但含量较低，也不是碳酸盐胶结物的主要类型。在济阳坳陷还存在大量方解石交代石英、长石颗粒现象(图1g)，因此碳酸盐胶结物在不同成岩期产出不同类型，并通过交代作用进行相互转换。在早成岩期碳酸盐胶结物的自形程度较高，晶粒较大，越到后期晶粒减小，自形程度降低，最终只能充填于剩余孔隙中。如图1k，充填于粒间孔的方解石由于受压实作用，导致方解石边缘不规则状，自形程度低。

1.2硬石膏胶结物微观特征

1.3萤石胶结物微观特征

萤石是岩体埋藏时期的产物，因此萤石形成的环境和条件不同，其微观特征也会不一样。目前，许多学者认为晚二叠世的岩浆期后的热液作用是产生萤石的主要因素,并且在海西期存在相应的热液溶蚀期[9]。萤石的形成环境为断裂构造，条件为热液作用时，萤石主要沿高角度构造断裂溶扩带呈充填脉状产出，也有充填于粒间孔隙中和溶蚀孔的现象(图1j)[10]，主要为半自形—他形晶或隐晶，无色透明或淡紫色为主。但是也有一些萤石是在沉积作用和表生作用下形成：沉积作用下形成的萤石通常呈层状产出；表生作用也就是指萤石在大气水淋滤条件下形成，规模一般较大，成分复杂，产状变化较大。

图1　济阳坳陷孔店组和川西须家河组钙质胶结物镜下特征

a.亮黄色方解石充填粒间孔隙(济阳坳陷孔店组)，W100-8,1 793.55 m，10×10，阴极发光；b.方解石基底式胶结(四川盆地须四段)，XC15井，3 636.57 m，10×10，单偏光；c.白云石基底式强烈胶结作用(济阳坳陷孔店组)，XLS1，4 412 m，10×10，正交光；d.白云石交代方解石(济阳坳陷孔店组)，新东风10，4 071.5 m，10×10，正交光；e.斑块状铁方解石胶结(济阳坳陷孔店组)，Y921，2 468.54 m，10×10，正交光；f.晚期铁白云石胶结，黏土矿物充填(济阳坳陷孔店组)，新东风 10，K1，4 079.5 m，4×10，单偏光；g.方解石交代长石(济阳坳陷孔店组)，王46，3 788.79 m，10×10；h.硬石膏基底式胶结(济阳坳陷孔店组)，新东风10，K1，4 058 m，4×10；i.硬石膏交代石英颗粒(济阳坳陷孔店组)，新东风 10，K1, 4 058 m，10×10；j.溶洞内充填的萤石，正交偏光+λ，呈不规则粒状[10]；k.方解石充填孔隙(四川盆地须二段)，新场30井，3 503.53 m，扫描电镜；

l.孔隙中分布的团粒状石膏(济阳坳陷孔店组)，王46井,4 406.85 m，扫描电镜

Fig.1Microscopic characteristics of calcareous cements in the Kongdian Formation

in the Jiyang Depression and the Xujiahe Formation in the western Sichuan Basin

2钙质胶结物沉淀机制讨论

2.1钙质胶结物物质来源

近年来，钙质胶结物的物质来源引起大量学者的关注，钙质胶结过程中钙质的来源成为广大学者探讨的重要话题，是深入探讨其成因机制的首要因素[11]。研究表明，济阳坳陷孔店组和川西须家河组钙质来源主要为大气水淋滤作用、长石溶蚀、压实—压溶作用、有机盐岩热化学作用和黏土矿物的转化等5个方面。

2.1.1大气水淋滤作用

2.1.2长石的溶蚀

许多学者经过大量实地勘探和实验发现，钙质胶结物中的钙质一部分来自于长石的溶解。济阳坳陷孔店组和四川盆地须家河组有大量的长石砂岩，有机酸流体、热液流体和大气水淋滤等作用(图2)均可导致长石的溶解[13]，长石在酸性环境中容易发生溶解，且溶解产物含Ca2+，基本反应方程式如下：

2Na0.6Ca0.4Al1.4Si2.6O8(斜长石，An=30)+1.4H2O+2.8H+=

1.4Al2Si2O5(OH)4(高岭石)+1.2Na++ 0.8Ca2++ 2.4SiO2

(1)

CaAl2Si2O8(钙长石) +2H++H2O=Ca2++Al2Si2O5(OH)4

(2)

4(Na0.5Ca0.5)Al1.5Si2.5O8(钠长石)+ 3H2O + 6H+→

3Al2Si2O5(OH)4(高岭石)+ 4SiO2+ 2Na++ 2Ca2+

(3)

反应式(1)(2)(3)表明，长石的溶蚀可以产生大量的Ca2+，长石的溶蚀与高岭石等黏土矿物的转化密切相关，并且在一些黏土矿物相互转化的过程中也会产生Ca2+。在陆相碎屑岩中长石的含量仅次于石英的颗粒组分，因此酸性流体对长石的溶蚀是钙质胶结物中钙质的重要来源，而形成的钙质胶结物对长石进行交代作用。济阳坳陷孔店组存在很多方解石交代长石的现象(图1g)。长石的溶蚀作用通常发生在较为开放的水岩相互作用体系，存在外源有机CO2的输入，其来源于有机酸流体中，会导致胶结物中碳同位素的值偏轻，也会导致沉淀流体中氧同位素明显增大，这有利于做数据处理时能明确该胶结物的形成环境[12]。

2.1.3压实—压溶作用

压实作用主要开始于成岩早期，可从浅埋藏成岩阶段到深埋藏成岩阶段，长石等刚性矿物在压实作用下发生机械破碎，增大了岩层密度，减少了储层的原生孔隙[14]。四川盆地须家河组和济阳坳陷孔店组埋藏深度较大，压实压溶作用比较发育。虽然在抗压过程中有长石和自生矿物等刚性颗粒的破裂现象发生，但是碎屑岩中的骨架颗粒—胶结物有效增强了岩石的抗压能力。

压溶作用是指高压环境下产生的高温增大了矿物在流体中的溶解速率，通常和压实作用伴生出现。压实过程中有释放有机酸流体现象，有机酸在压实压溶作用产生的高温高压下发生热解脱羧并释放出CO2，这些CO2容易溶入黏土矿物经压实作用释放出的不同类型水中(层间水、结构水和吸附水)，形成具有较强溶蚀能力的有机酸和碳酸液，对长石、易溶岩屑及早期碳酸盐胶结物进行严重溶蚀，同时压实压溶产生的高温高压会增大长石、碳酸盐矿物等的溶解度，从而产生钙质来源。但是压实压溶作用对钙质来源的贡献不大，钙质主要来源于破碎的长石和钙质矿物[15]。

2.1.4有机酸流体化学作用

钙质胶结物溶解的酸性来源一直是研究的热点问题。有机酸主要有2个方面的来源，一是黏土矿物的转化排水提供，二是泥岩有机质转化形成。

Heydari等[16]对泥岩有机质演化的研究表明，在80～120 ℃下，烃源岩中的干酪根会脱去羧基及酚形成大量有机酸流体，在120～160 ℃下，干酪根脱氧，羧基阴离子脱羧生成大量CO2，CO2溶解于地层流体中使流体呈酸性，因为长石的溶解度受流体酸碱度的影响明显，也就是长石在酸性环境易于溶解，在碱性环境相对稳定，所以有机酸和酸性流体能够增大长石的溶解度。有机酸流体不仅能促进长石的溶解，还能促进碳酸盐矿物、碳酸盐岩等岩屑的溶解，是钙质来源的可靠途径。烃源岩在热演化过程中释放的有机酸、水、CO2对钙质来源的影响是巨大的，对胶结物中碳同位素的影响也是巨大的。有机来源的 CO2具有相对最轻的碳同位素，可轻至-18‰～-33‰[17]。通过碳同位素可以判断胶结物经历了哪些成岩作用，如果碳同位素偏轻，说明胶结物受有机酸流体影响明显，反之胶结物受有机酸流体影响较轻或不受有机酸流体影响。济阳坳陷孔店组成岩过程中受到了多期次有机酸的影响，样品中δ13C值普遍偏低，最高也只有-23.71‰，说明该区域在成岩期胶结物主要受有机酸作用影响，导致δ13C值普遍较低(表1)。

图2　长石的溶解作用模式

2.1.5其他作用因素

钙质胶结物钙质来源除以上主要4种以外，还有黏土矿物的转化和铝硅酸盐矿物的水化作用等。泥岩中蒙脱石向伊利石转化可释放Ca2+，主要表现为随着风化程度的加强，黏土矿物发生蒙脱石→无序伊/蒙混层→有序伊/蒙混层→伊利石的转化[18-19]。济阳坳陷孔店组部分埋藏深度较大的地区伊/蒙层间比较高，但总体上伊/蒙层间比随埋藏深度的增大而降低(表2)，说明黏土矿物的热转化率随地温的增大而减小。然而，通常黏土矿物的热转化率会随地温增大而增大[19]，说明黏土矿物的热转化率有一个转折端，当地温小于这个转折端时热转化率会随之增大，当大于这个转折端时热转化率会逐渐减小。化学过程如下：

表1　济阳坳陷孔店组有机碳同位素特征

Ca-Mon+0.41K++0.57H++2.64H2O=

上式中， Mon为蒙脱石，I为伊利石，Q为石英，Ksp为钾长石，Kao为高岭石，Ab为钠长石，ChI为绿泥石。

蒙皂石或伊利石层含量相对较低的伊利石/蒙皂石混层向伊利石层含量相对较高的伊利石/蒙皂石混层及伊利石转化，也是向碳酸盐胶结物提供钙源的一种途径[2]，化学方程式如下：

4.5K++8Al3++蒙皂石→

伊利石+Na++2Ca2++2.5Fe3++2Mg2++3Si4+

铝硅酸盐矿物先发生水化作用，再发生绢云母化，水化作用使成岩作用早期的孔隙流体pH值由中性或中偏碱性向碱性转变，并提供各种金属离子Fe2+、K+、Na+、Ga2+、Mg2+为钙质胶结物提供钙源。此外，另一种钙质来源是生物碎屑，也为钙质胶结物提供了钙离子[2]。漆滨汶等[18]还认为原生沉积水体或孔隙水中的Ca2+也可是钙质胶结物的钙质来源。

2.2钙质胶结物沉淀的控制因素及反应机理

2.2.1不同温度压力条件下的沉淀作用

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温度、压力对钙质胶结物溶解—沉淀的影响一直是学者们探讨的热点。一般情况下，温度与压力呈正比例关系，并且温度压力不断增大，钙质胶结物的溶解度也不断增大。但曹中宏等[20]和范明等[21]的实验研究表明，当温度升高达到一定值后方解石的溶解度也会达到最大值，当温度继续升高而方解石的溶解度却逐渐降低，这也是碳酸盐胶结物能够在高温下沉淀的重要原因。

根据碳酸盐胶结物的包裹体均一温度推测其形成时期的地质条件。如图3所示，济阳坳陷孔店组的碳酸盐胶结物的包裹体均一温度范围大，为62.7 ～178.8 ℃，平均145.3 ℃左右，原生连生方解石的包裹体均一温度是62.7 ℃，沉淀于早成岩—准同生期，裂缝充填方解石的包裹体均一温度很高，说明其沉淀于晚成岩末期，其形态为脉状，更说明了这点。根据方解石、铁方解石和铁白云石胶结物的包裹体均一温度，可知它们沉淀于成岩中期或晚成岩早期。在图3中可以看出，同一个碳酸盐胶结物有多个包裹体温度，但是包裹体温度差距并不大，是因为碳酸盐胶结物是在一定温度范围内沉淀，而不是在特定温度下沉淀形成。硬石膏与萤石的溶解度与温度呈正比例关系，硬石膏是因为温度升高石膏脱水而形成，萤石则多数是在热液流体中生成，所以硬石膏和萤石遇高温溶解度一定增大，然后随流体运移到低温低压区沉淀。

图3　济阳坳陷孔店组碳酸盐胶结物包裹体均一温度分布

氧同位素也可以用于准确判别胶结物的形成条件。地质历史中，海相碳酸盐岩δ18O值具有随地质年代变老而明显降低的“同位素年代效应”[22]。氧同位素含量越轻，胶结物沉淀时的温度越高，反之越低。川西地区须四段中亚段碳酸盐胶结物主要以充填原生孔形式存在，以中—细晶方解石、粉—细晶白云石为主，其中方解石胶结物沉淀温度在33.37～47.59 ℃，白云石胶结物沉淀温度在64.44～71.42℃(表3)，具有较低的沉淀温度，为早期碳酸盐胶结作用所形成。另外，济阳坳陷孔店组的早期连生方解石氧同位素含量为-16.23‰，沉淀温度也较低，成岩期最高的氧同位素含量为-16.97‰，沉淀温度较高，这说明成岩期钙质胶结物主要受热液流体的影响。2个盆地对比表明，方解石胶结物在不同成岩期均可出现，受温度和压力影响较大。包裹体测温和氧同位素含量2种实验手段对硬石膏和萤石也具有较好的测试效果。

表3　四川盆地须家河组碳酸盐胶结物碳、氧同位素及沉淀温度

除上述情况外，由于地质环境和地壳构造运动区域性差异，存在异常高压区和异常低压区。在异常高压区存在碳酸盐差异胶结(细粒聚集效应)，即优先在粒度较细的砂岩中沉淀，因此粒度较细的砂岩物性差，而粒度较粗的砂岩物性则较好，所以储层质量有好有坏[23]；并且压力过高还会影响流体渗透，从而抑制黏土矿物的转化，抑制长石溶解作用的发生，引起Ca2+的来源减少，从而减弱胶结作用的发生[24]，而异常低压区正好与之相反。

2.2.2成岩流体pH值对沉淀作用的影响

pH值对钙质胶结物溶解—沉淀的影响也很重要，常常受有机酸流体的影响。pH值对碳酸盐胶结物的影响较大，碳酸盐胶结物的物性较脆，化学性质活泼呈弱碱性，对孔隙流体的酸碱性异常敏感，在酸性环境下氧化性较强，易溶解，在碱性环境下还原性较强，易沉淀，并且pH值越大，碳酸盐胶结物的溶解度越大，反之越小，因而是成岩环境酸碱度变化的良好矿物指示剂[2]。如孔店组砂泥岩互层旋回出现频繁，当埋藏达到一定深度后有机质生烃和泥岩压实共同作用产生有机酸，离解产生富含H+的流体，流体随泥岩压实排水充注进入砂体，碳酸盐矿物等易溶矿物在富含H+的流体中溶解[25]。而硬石膏胶结物却正好与碳酸盐胶结物相反，硬石膏胶结物本身呈中性偏弱酸性，在碱性环境下溶解，在中性或碱性向酸性转化的环境下沉淀，并且pH值越大硬石膏胶结物的溶解度越小，反之越大。萤石胶结物与碳酸盐胶结物一样，在酸性环境下溶解，在碱性环境下沉淀，并且酸性越强溶解越快，此外，CO2对萤石的溶解作用较明显，如果是在烃源岩附近，萤石将很难沉淀[26]。

图4　济阳坳陷孔店组钙质胶结物充填孔隙

2.2.4其他因素的影响

控制钙质胶结物沉淀的因素有很多，除以上3种主要因素外，还有油气的充注等次级因素。油气充注可以抑制或阻止成岩的进行，因为当油气充注后驱走了层间的水介质，成岩矿物之间失去了物质转移，从而抑制了胶结作用的进行[25]，所以钙质胶结物的沉淀作用也受油气充注的影响。

3钙质胶结物的油气储层意义

通过对2个地区钙质胶结物的储层特征观察分析，钙质胶结物对储层具有重要影响。胶结作用是自生矿物沉淀充填粒间孔和溶蚀孔的过程(图4)，总体上看是对储层形成的一种破坏性作用。局部上看，如图5所示，钙质胶结物对储层的影响具有双重性，成岩早期原生沉淀的钙质胶结物占据了粒间孔，降低了储层孔隙率，但是有利于储层抵抗机械压实作用[29]。由于钙质胶结物充填孔隙阻止了压实作用的进一步影响，使剩余孔隙得以保存，而钙质胶结物中的方解石、硬石膏等易溶组分又为成岩中期次生孔隙的形成奠定了物质基础，成岩流体溶解部分易溶矿物和钙质胶结物，提高了孔隙率，属于建设性成岩作用。成岩晚期钙质胶结物的沉淀又不利于储层的发育，占据了砂岩储层的粒间孔和溶蚀孔，属于破坏性成岩作用，但是占据的次生孔隙体积小于中期形成的次生孔隙体积。成岩晚期，若pH值增大，硬石膏有可能转化为碳酸盐胶结物沉淀，对储层造成伤害[30]。

图5　济阳坳陷孔店组碳酸盐胶结物与孔隙度关系

钙质胶结过程中引发地层流体对长石、易溶岩屑等可溶物质的溶蚀，也是对储层发育比较有利的一面。2个地区研究表明，有机酸流体对砂岩次生孔隙的演化具有重要作用，烃源岩生油过程中形成大量有机酸并进入储层，改变了储层介质的酸碱度，对长石、易溶岩屑和胶结物等矿物进行剧烈溶蚀，从而改变储层物性，提升储层孔隙率[27]；另一方面，硫酸盐热化学还原反应(TSR)溶蚀机制，对长石、碳酸盐和硫酸盐等矿物的溶解也有重要的促进作用，形成次生孔隙，TSR溶蚀机制产生的溶解作用可使储层孔隙度增加5%～10%[10,31]，属于建设性成岩作用。成岩过程中如果遇到超高压环境，则会抑制有机酸流体的生成，流体无法渗流和进行物质交换，钙质胶结物占据储集空间，对储层物性具有极大的破坏性[24]。但是超高压环境对储层也是有一定好处的，超高压环境对压实具明显抑制作用，对原生孔隙保存有利，地层压力每超过静水压力 4 MPa，可保存原生孔隙约 1.1%[23]。

4结论

(1)钙质胶结物的种类很多，其中主要为碳酸盐、硬石膏和萤石胶结物3类，胶结时间有早期、中期和晚期之分，并且胶结时间不同还会导致胶结物的种类不同。

(2)钙质胶结物的沉淀机制受钙质来源和沉淀的控制因素共同影响。钙质胶结物中钙质来源也有很多途径，其中最主要的来源是大气水淋滤作用、长石的溶蚀、压实—压溶作用、有机盐岩热化学作用和黏土矿物的转化，其他钙质来源较少，不会对储层产生很大的影响。影响钙质胶结物沉淀的因素很多，主要是温度、压力、pH值和化学离子浓度等因素。钙质胶结物的形成是一个复杂多变的物理化学变化过程，由多种因素共同控制形成。

(3)钙质胶结物的沉淀机制对油气储层的影响因胶结时期不同而不同。总体而言，胶结作用对储层形成是一种破坏性作用；但是就局部而言，成岩早期钙质胶结物对储层具有建设性，成岩晚期钙质胶结物对储层具有破坏性。在成岩过程中，大气水淋滤、热液流体和有机酸等钙质来源的途径由于溶解了大量易溶矿物，对储层发育也具有建设性作用。

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(编辑徐文明)

Sedimentation mechanism and petroleum significance of calcareous cements in continental clastic rocks:Comparison between the Kongdian Formation in the Jiyang Depression and the Xujiahe Formation in the western Sichuan Basin

Tan Xianfeng1,2, Jiang Wei1, Wu Kangjun1,2, Wang Hao1, Xu Tiankun1, Chen Sujun1,Ran Tian1

(1.CollegeofPetroleumandNaturalGasEngineering,ChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China;2.KeyLaboratoryofExplorationandDevelopmentofComplexOilandGasFieldsinChongqing,Chongqing401331,China)

Abstract:The mechanism of calcareous cementation in clastic rocks in the Kongdian Formation in the Jiyang Depression and the Xujiahe Formation in the western Sichuan Basin were studied by means of cathode luminescence, scanning electron microscopy, inclusion homogenization temperature measurement, isotope content of carbon and oxygen, and chemical ion. The calcareous cements mainly consist of carbonates, hard gypsum and fluorite. Their microscopic characteristics are influenced by cementation time and environment. Calcium sources and precipitation controlling factors affect the mechanism of calcareous cementation. The calcium sources for calcareous cements mainly include meteoric water eluviation, feldspar dissolution, compaction and dissolution, thermochemical action of organic salt rocks, and clay mineral transformation. The precipitation mechanism of calcareous cements is not influenced by a single factor, but by many factors such as temperature and pressure, pH value and the concentration of chemical ions. The time of calcareous cementation is divided into early, middle and late. The physical properties of reservoirs are influenced by the time of calcareous cementation. Calcareous cements during the early diagenetic stage are constructive to the reservoir, while those during the late diagenetic stage are destructive.

Keywords:calcareous cements; calcium source; precipitation mechanism; clastic rock; hydrocarbon accumulation; Jiyang Depression; western Sichuan Basin

文章编号：1001-6112(2016)03-0293-10

doi：10.11781/sysydz201603293

收稿日期：2015-11-23；

修订日期：2016-03-10。

作者简介：谭先锋(1982—)，男，博士，副教授，从事沉积地质与古环境方面研究。E-mail:xianfengtan8299@163.com。通信作者：蒋威(1995—)，男，从事碎屑岩成岩作用研究。E-mail:529722086@qq.com。

基金项目：国家自然科学基金项目(41202043)、 中国石油科技创新基金项目(2014D-5006-0108)、重庆市教委科学技术研究项目(KJ1401316)和 重庆科技学院优秀人才支持计划(201502)资助。

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A