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32 / 2023-06-14 09:31:56
“化学—沉积相”精细研究海相细粒沉积纹层及其地质意义
2D-XRF扫描, 无机地球化学元素, 化学-沉积相, 细粒沉积岩,
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细粒沉积是指粒径小于62.5 μm的细粒沉积物和沉积岩。细粒沉积地表分布广泛，约占沉积岩分布面积的2/3，虽然外貌均一简单，但却具有复杂的沉积成岩过程，粒度小和超微实验的限制进一步增加了观察研究难度。由于沉积速度较慢，使得细粒沉积岩在较长地质历史时期内沉积厚度较小，而细粒沉积岩受压实作用影响明显，特别是泥页岩，其孔隙度与埋深呈负指数关系。细粒沉积岩经压实后，孔隙度相对地表最大可减少近90%，相应厚度相对地表最大可减少60%左右，这就使得细粒沉积岩在极小厚度范围内频繁变化，具有极强的非均质性，其中泥页岩的纹层厚度在10～500 μm。不同的纹层类型具有不同的地球化学特征和不同的成因，使得地球化学特征成为表征细粒沉积岩非均质性的重要指标，同时无机地球化学元素含量及其比值被认为是恢复古气候、古盐度、古水深和古氧化还原条件等古环境演化状况的良好指标。
细粒沉积纹层作为细粒岩最基本的单元，不仅反映页岩储集层微观结构与储集性能，而且直接影响水平井体积压裂裂缝扩展规律及压裂效果。在细粒沉积纹层研究中，国外学者提取了纹层形态、连续性与几何关系等关键属性；国内学者更强调纹层矿物组成、粒度变化、界面接触关系与纹层组合等属性；研究方法方面，目前认为应以露头、岩心和薄片描述为基础，通过各种实验手段和方法，开展综合分析；在成因机制方面，主要有藻类季节性勃发、碳酸盐纹层与化学作用、生物化学作用以及陆源季节性输入等。
鉴于此，为了精细研究海相细粒纹层组成、结构、构造及地质意义，选取四川盆地五峰组—龙马溪组页岩为研究对象，通过建立精细的化学－沉积相模型，对比分析页岩纹层发育特征，定量表征页岩纹层差异性的古环境等参数。首先，通过钻井岩心、大薄片鉴定和X-射线衍射(XRD)，阐述研究区页岩纹层发育的类别；其次，结合氩离子抛光-扫描电镜（SEM），直接地观察不同矿物特征；最后，利用高分辨率二维原位X-射线荧光光谱(2D-XRF)等实验技术，定量分析页岩纹层差异性的地质意义（图1）。研究结果表明：四川盆地五峰组—龙马溪组一段页岩细粒物质通过生物作用、生物化学作用和机械分化作用形成之后，以单颗粒、絮凝颗粒、泥岩内碎屑、岩屑、有机—矿物集合体（“海洋雪”）及浮游动物粪球粒等形式，通过风力、低密度流、重力及底流等搬运至海洋，最终以垂直沉降和/或侧向加积的方式沉降下来。细粒物质可形成硅质纹层、钙质纹层、黏土质纹层和有机质纹层4类，并主要识别出硅质I+有机质纹层组、钙质+黏土质纹层组和硅质II+黏土质纹层组3类；联合SEM和2D-XRF综合分析，实现在页岩米级—毫米级尺度上清晰识别纹层构造，并能表征纹层古环境、沉积物来源和成因；页岩纹层和纹层组在纵向上的分布具有明显的分段性，主要受古沉积环境演化控制。多种技术联用和“化学—沉积相”模型精细研究页岩纹层发育特征，将为细粒岩油气的勘探开发提供重要的地质理论基础。
细粒沉积纹层作为细粒岩最基本的单元，不仅反映页岩储集层微观结构与储集性能，而且直接影响水平井体积压裂裂缝扩展规律及压裂效果。在细粒沉积纹层研究中，国外学者提取了纹层形态、连续性与几何关系等关键属性；国内学者更强调纹层矿物组成、粒度变化、界面接触关系与纹层组合等属性；研究方法方面，目前认为应以露头、岩心和薄片描述为基础，通过各种实验手段和方法，开展综合分析；在成因机制方面，主要有藻类季节性勃发、碳酸盐纹层与化学作用、生物化学作用以及陆源季节性输入等。
鉴于此，为了精细研究海相细粒纹层组成、结构、构造及地质意义，选取四川盆地五峰组—龙马溪组页岩为研究对象，通过建立精细的化学－沉积相模型，对比分析页岩纹层发育特征，定量表征页岩纹层差异性的古环境等参数。首先，通过钻井岩心、大薄片鉴定和X-射线衍射(XRD)，阐述研究区页岩纹层发育的类别；其次，结合氩离子抛光-扫描电镜（SEM），直接地观察不同矿物特征；最后，利用高分辨率二维原位X-射线荧光光谱(2D-XRF)等实验技术，定量分析页岩纹层差异性的地质意义（图1）。研究结果表明：四川盆地五峰组—龙马溪组一段页岩细粒物质通过生物作用、生物化学作用和机械分化作用形成之后，以单颗粒、絮凝颗粒、泥岩内碎屑、岩屑、有机—矿物集合体（“海洋雪”）及浮游动物粪球粒等形式，通过风力、低密度流、重力及底流等搬运至海洋，最终以垂直沉降和/或侧向加积的方式沉降下来。细粒物质可形成硅质纹层、钙质纹层、黏土质纹层和有机质纹层4类，并主要识别出硅质I+有机质纹层组、钙质+黏土质纹层组和硅质II+黏土质纹层组3类；联合SEM和2D-XRF综合分析，实现在页岩米级—毫米级尺度上清晰识别纹层构造，并能表征纹层古环境、沉积物来源和成因；页岩纹层和纹层组在纵向上的分布具有明显的分段性，主要受古沉积环境演化控制。多种技术联用和“化学—沉积相”模型精细研究页岩纹层发育特征，将为细粒岩油气的勘探开发提供重要的地质理论基础。
重要日期
-
会议日期
07月31日
2023
至08月02日
2023
-
07月20日 2023
初稿截稿日期
-
08月02日 2023
注册截止日期
主办单位
中国石油学会石油地质专业委员会
中国地质学会石油地质专业委员会
中国石油学会非常规油气专业委员会
中国地质学会非常规油气专业委员会
中国地质学会纳米地质专业委员会
中国石油学会天然气专业委员会
中国地质学会石油地质专业委员会
中国石油学会非常规油气专业委员会
中国地质学会非常规油气专业委员会
中国地质学会纳米地质专业委员会
中国石油学会天然气专业委员会
承办单位
中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院
中国石油集团非常规油气重点实验室
国家能源页岩气研发（实验）中心
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国家能源页岩气研发（实验）中心
联系方式
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历届会议
-
2021年07月09日 中国 武汉市
第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会 -
2016年10月21日 中国 北京市
第四届非常规油气地质评价学术研讨会
