古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制

洪永康(辽河油田塔里木项目管理部， 辽宁 盘锦 124010)

古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制

洪永康(辽河油田塔里木项目管理部， 辽宁 盘锦 124010)

最具代表性的古气候是干热、干燥及湿热、湿润，在显生宙时期，海水的化学成分曾有明显周期性变化，交替出现方解石海与文石海。在我国的塔里木盆地、四川盆地及鄂尔多斯盆地等地，油气勘探示碳酸盐岩储集层的发育特征和孔隙类型均与古气候和古海洋有关，如孔隙-孔洞型白云岩储集层最适合在干热、干燥的文石海环境下形成；蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层最适合在干热、干燥的方解石海环境下形成；大型溶洞型储集层最适合在湿热、湿润的方解石海环境下形成等。可以说，古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层的发育起着非常重要的控制作用。本文主要以塔里木盆地、四川盆地及鄂尔多斯盆地等地为例，探讨了古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制。

古气候；古海洋；碳酸盐岩；岩储集层；发育；沉积；控制

据相关研究表明，碳酸盐岩的形成与古气候、古海洋环境具有十分密切的关系。不过，目前学术界中对于控制碳酸盐岩储集层发育的地质背景的研究和探讨尚比较薄弱。笔者以塔里木盆地、四川盆地及鄂尔多斯盆地等地为例，通过观察野外剖面和岩心，以及进行一系列相关实验分析，发现碳酸盐沉积时的古气候与古海洋对岩储集层的发育具有十分重要的影响。

1 干热、干燥的古气候下孔隙-孔洞型白云岩储集层的形成

大多数白云岩是通过白云石化作用形成的，而研究难点是其形成需要的Mg2+来源。目前主要认为Mg2+来源于海水、黏土矿物释放、地球深部岩浆热液以及有机质提供。从总体上来看，海水是最原始和最主要的来源。大多白云岩与蒸发岩具有密切关系，其于准同生期发生交代作用，被交代的沉积物为文石泥或泥晶高镁方解石。在干热、干燥是古气候下，白云石化流体形成于因强烈蒸发而成的富Mg2+浓缩海水。另外像是礁白云岩等的原岩沉积时与低能量、高盐度蒸发环境不同，其主要是在埋藏期发生白云石化作用，属于成岩埋藏白云岩。在干热、干燥气候下，水中Ca2+不断消耗、Mg2+不断富集，促进了准同生白云岩的形成，同时还可作为富含Mg2+埋藏孔隙水，促使渗透性较好的灰岩发生白云石化。

2 文石海环境下孔隙-孔洞型白云岩储集层的形成

当海水中c(Mg2+)与c(Ca2+)的比值小于2.2时会形成低镁方解石，在2.2～5.3之间时会形成高镁方解石和文石，当大于5.3时会形成文石。而在热带浅海地区的碳酸盐，主要就是由高镁方解石和文石组成的。高镁方解石和文石的化学活动性不同，其为准稳定矿物，在成岩过程中会转化为稳定的低镁方解石，所以古代碳酸盐岩的主要成分是低镁方解石。不同的海水成分，会导致碳酸盐岩的成岩作用方式也有不同。通过研究塔里木盆地、四川盆地及鄂尔多斯盆地等地的碳酸盐岩储集层发现，文石海碳酸盐岩的基质孔隙发育程度比方解石海好。这主要是由于文石海中存在大量的易溶文石和高镁方解石，更易在大气淡水溶蚀过程中形成孔洞。

3 干热、干燥的古气候下早成岩期孔洞的形成

干热、干燥的古气候对储集层发育早期起着建设性成岩的作用。在此气候环境下，成岩流体比较匮乏，因此导致沉积物中的胶结物也比较匮乏，从而发育出大量孔隙空间，给早成岩期孔洞的形成和保持提供了有利的条件。也即是说，在干热、干燥的古气候下，所发育形成的碳酸盐岩胶结物及胶结期次较少，而与之相对的湿热、湿润的古气候下则正好相反。例如四川盆地震旦系灯影组的发育同生-准同生期层间岩溶，每层层间岩溶面下均发育钙结壳，钙结壳下则是“葡萄、花边”构造，同时也是孔洞十分发育的好储集层。从总体上看，该地碳酸盐岩胶结物少、胶结期次少。而塔里木盆地奥陶系则与之相反，胶结物多、期次多，乃是典型湿热、湿润的古气候下发育形成的碳酸盐岩。

4 干热、干燥的古气候下方解石海及蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层的形成

在干热、干燥的古气候下，原岩沉积不受古海洋环境的影响是白云岩及蒸发盐矿物发育的一个有利因素。因此，除却文石海以外，在干热、干燥的古气候下，方解石海可形成蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层，并且其规模通常较大，如鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组就是典型例子。马家沟组在沉积期有着多次海进及海退历史，形成含钾盐盆和膏盐盆，发育形成了含有丰富蒸发盐矿物的泥粉晶白云岩。其特点是孔隙度高、渗透率低。

5 湿热、湿润的古气候下大型溶洞型储集层的形成

无论方解石海亦或文石海，湿热、湿润的古气候均不适宜早成岩期储集层的发育，因此也不发育易溶的蒸发盐矿物。不过，由于构造断裂的作用及表生期风化壳岩溶的影响，会形成一些较大规模的溶蚀缝洞，即所谓的大型溶洞型储集层。

6 结语

综上所述，古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制作用十分明显。一者，干热、干燥或是湿热、湿润的环境下，碳酸盐岩储集层的发育特征有着差异显著；二者，冰室期-文石海沉积对碳酸盐岩储集层发育的控制特征明显不同于温室期-方解石海。

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洪永康(1989- )，男,甘肃天水人,助理工程师，本科，主要从事油田地质工作。