沈欣嵐，王亞楠，楊 洋，荊汝超，田建鋒

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

石鹽屬易溶礦物，常見(jiàn)于高鹽度水體沉積環(huán)境，在濱海瀉湖、內(nèi)陸鹽湖等沉積中較常見(jiàn)，成巖階段地層水濃縮也可形成石鹽膠結(jié)物。鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組屬于淡水湖盆三角洲沉積[1，2]，在其砂巖中局部可見(jiàn)石鹽充填孔隙，一般認(rèn)為這些石鹽形成于成巖晚期的高鹽度環(huán)境[3，4]。但是，延長(zhǎng)組沉積時(shí)期為淡水，現(xiàn)今地層水礦化度為10～100 g/L[5，6]，遠(yuǎn)未達(dá)到石鹽析出的濃度，石鹽的出現(xiàn)與延長(zhǎng)組地層的沉積、成巖環(huán)境不匹配。

1 石鹽的形成條件及成因類(lèi)型

石鹽又稱(chēng)巖鹽，化學(xué)成分為NaCl，屬等軸晶系六八面體晶類(lèi)的鹵化物。單晶體呈立方體，在立方體晶面上常有階梯狀凹陷，集合體常呈粒狀或塊狀。石鹽易溶于水，20℃時(shí)的溶解度為36 g，隨著溫度的升高，溶解度略有升高(表1)[7]，但溫度對(duì)石鹽溶解度的影響并不顯著。

表1 不同溫度下NaCl的溶解度[7]

沉積巖中的石鹽按成因可分為沉積石鹽、地層水濃縮石鹽和地層水混合石鹽3種類(lèi)型[8]。常見(jiàn)的石鹽大多為沉積成因石鹽，主要產(chǎn)于氣候干旱的內(nèi)陸盆地鹽湖中，或被砂壩所隔與海水隔絕蒸發(fā)大于補(bǔ)給的淺水瀉湖、海灣中，常與鉀鹽、光鹵石、雜鹵石、石膏、硬石膏、芒硝等共生或伴生。地層水濃縮成因石鹽形成于成巖階段，埋藏成巖過(guò)程中由于溫度、壓力增加[8，9]，水-巖相互作用導(dǎo)致地層水中各種離子富集、礦化度升高；隨著礦化度不斷增加，溶解度小的鹽類(lèi)相繼沉淀析出，首先是碳酸鹽，然后是硫酸鹽，最后氯化物。外來(lái)流體混合成因，斷裂活動(dòng)使多層地層水連通，導(dǎo)致兩種或多種地層水混合而使水性發(fā)生變化，高鹽度地層水溫度降低而形成石鹽。

2 延長(zhǎng)組石鹽充填特征

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組為河湖三角洲沉積，在掃描電鏡下，陜北長(zhǎng)6[4，10]、姬塬長(zhǎng)4+5[11-13]和長(zhǎng)8[3]、賀旗長(zhǎng)8(圖1)等砂巖中均發(fā)現(xiàn)了石鹽晶體，這些石鹽充填具有以下特征：

1)僅掃描電鏡下可見(jiàn)：延長(zhǎng)組砂巖儲(chǔ)層研究程度較高，開(kāi)展了大量的掃描電鏡、鑄體薄片、X-衍射、陰極發(fā)光等研究，但僅在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)了石鹽晶體。

2)石鹽充填少而不均：掃描電鏡下延長(zhǎng)組砂巖樣品中觀察到石鹽晶體的概率大約為2%，且體積含量小于1%；同時(shí)石鹽分布不均，同一樣品在掃描電鏡下也僅局部可見(jiàn)。

3)石鹽晶體溶蝕現(xiàn)象較明顯：電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，石鹽單晶呈立方體狀，大小在 3～20 μm，集合體團(tuán)塊狀或薄膜狀，除特別致密的砂巖外，大多發(fā)生了明顯溶蝕，呈晶骸狀。

4)形成時(shí)間晚：石鹽晶體充填孔隙中，覆蓋在顆粒表面或粘土包膜之上，在石鹽集合體內(nèi)部未見(jiàn)其他成巖礦物，表明形成時(shí)間晚。

5)儲(chǔ)層物性差：發(fā)育石鹽晶體的砂巖滲透率為0.5×10-3～2×10-3μm2，儲(chǔ)層孔隙較大，喉道難見(jiàn)，發(fā)現(xiàn)石鹽晶體測(cè)層位為長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8，而物性較好的長(zhǎng)9、長(zhǎng)10以及長(zhǎng)2中尚未發(fā)現(xiàn)石鹽充填。

6)分布于油跡砂巖內(nèi)：砂巖粒度細(xì)，以細(xì)砂巖和極細(xì)砂巖為主，常常為深灰色，可見(jiàn)明顯的油跡。

a 石鹽不均勻附著于顆粒表面，里138井, 2067.5m，長(zhǎng)8；b 發(fā)育溶蝕孔的細(xì)砂巖，里138井, 2067.5m，長(zhǎng)8；c 石鹽附著顆粒表面并發(fā)生了明顯的溶蝕，里149井，2347.82m，長(zhǎng)8；d 孤立的溶蝕孔，里149井，2347.82m，長(zhǎng)8； e 石鹽晶體溶蝕弱，呈立方體狀，里137井，2228.4m，長(zhǎng)8；f 菱鐵礦發(fā)育，儲(chǔ)層致密，里137井，2228.4m，長(zhǎng)8

3 延長(zhǎng)組石鹽的成因探討

因?yàn)檠娱L(zhǎng)組沉積時(shí)期屬于內(nèi)陸淡水湖泊，所以沉積時(shí)期無(wú)法形成石鹽晶體?，F(xiàn)今延長(zhǎng)組砂巖中所發(fā)現(xiàn)的石鹽晶體，基本都認(rèn)為是高鹽度富鈉堿性成巖流體的產(chǎn)物[3，4]，但是，淡水湖泊沉積在缺少外來(lái)高鹽度流體侵入的條件下，孔隙水難以達(dá)到析出石鹽晶體的鹽度。而鄂爾多斯盆地構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，不存在外部高鹽度熱流體進(jìn)入延長(zhǎng)組，同時(shí)石鹽發(fā)育的地方也無(wú)斷層，可見(jiàn)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組地層是難以在成巖階段形成石鹽晶體。另外，在現(xiàn)今延長(zhǎng)組地層水礦物度為10～100 g/L的環(huán)境下，即使有成巖或沉積階段形成的石鹽晶體，在當(dāng)前地層水礦化度的條件下，也難以保存。因此，延長(zhǎng)組砂巖中的石鹽不是沉積和成巖階段的產(chǎn)物。

實(shí)際上，延長(zhǎng)組石鹽并不是地質(zhì)作用過(guò)程的產(chǎn)物，而是形成于取樣和樣品處理過(guò)程中。因?yàn)檠娱L(zhǎng)組在沉積和成巖階段都難以形成石鹽，即使形成了石鹽，在當(dāng)前地層水條件下也無(wú)法保留，而石鹽的產(chǎn)狀又表明形成于與之伴生的自生礦物之后，因此，在時(shí)間上，石鹽只能形成于取芯之后的階段。發(fā)現(xiàn)石鹽的砂巖儲(chǔ)層物性均小于2×10-3μm2，且可見(jiàn)明顯的油跡，地層水難以從巖心中直接流出，保證孔隙中富含地層水，為地層水蒸發(fā)形成石鹽晶體提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。10～100 g/L的地層水蒸發(fā)結(jié)晶的石鹽最多為孔隙體積的0.5%～5%，按砂巖孔隙度12%計(jì)算，石鹽體積占巖石總體積的0.06%～0.6%，這與砂巖中石鹽含量低對(duì)應(yīng)?？紫吨械乃谥饾u蒸發(fā)濃縮過(guò)程中體積減小，孔隙中間逐漸被空氣占據(jù)，而孔隙水吸附于顆粒表面，因此，總終蒸發(fā)析出的石鹽晶體總是附著于顆粒表面。而石鹽大多溶蝕呈骸晶狀，是在巖心上鉆取樣品過(guò)程中，樣品與自來(lái)水有過(guò)短暫接觸溶蝕的結(jié)果。延長(zhǎng)組砂巖中石鹽的具體行程過(guò)程如下：

地層條件下含水飽和度高的延長(zhǎng)組砂巖，在取芯過(guò)程中，隨著巖心圍壓的降低，巖心內(nèi)部的孔隙流體將向外滲流，且物性越好，滲流出來(lái)的孔隙流體越多；越靠近巖心邊緣，孔隙中保留的流體越少。對(duì)于滲透率小于2×10-3μm2的油跡砂巖，巖心內(nèi)部的孔隙流體難以流出，大部分保留在孔隙中，在巖心運(yùn)輸、保存期間，孔隙流體將不斷揮發(fā)，并在孔隙壁上形成石鹽晶體。當(dāng)對(duì)該巖心鉆取巖樣時(shí)，樣品與外部自來(lái)水短暫接觸，導(dǎo)致部分石鹽發(fā)生溶蝕，形成骸晶，后期直接洗油、制樣、噴金，進(jìn)行掃描電鏡觀察時(shí)就可見(jiàn)石鹽晶體。因?yàn)樾纬傻氖}含量過(guò)低，在X衍射分析中無(wú)法識(shí)別；而磨制普通薄片、鑄體薄片和陰極發(fā)光薄片的過(guò)程中，樣品都會(huì)與水發(fā)生較充分的接觸，導(dǎo)致形成的石鹽溶蝕殆盡，因此在薄片分析和陰極發(fā)光等研究過(guò)程中無(wú)石鹽晶體出現(xiàn)，即使沉積或成巖階段形成了較多的石鹽，也在薄片中也無(wú)法觀察到。

4 結(jié)語(yǔ)

延長(zhǎng)組砂巖中的石鹽屬于巖石取出地表之后地層水揮發(fā)結(jié)晶的產(chǎn)物，儲(chǔ)層物性差是這類(lèi)石鹽形成的基本條件，含量極低且附著于顆粒表面分布是其基本特征，不能根據(jù)這類(lèi)石鹽的出現(xiàn)預(yù)測(cè)沉積或成巖流體性質(zhì)。同時(shí)，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)也警示人們?cè)诶梅治龌?yàn)結(jié)果時(shí)，須充分考慮取樣過(guò)程、制樣過(guò)程以及分析過(guò)程對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，這類(lèi)現(xiàn)象在地質(zhì)研究過(guò)程中還有很多。如致密砂巖中輕質(zhì)油揮發(fā)后，重質(zhì)油殘留于砂巖中，這與石鹽晶體的形成過(guò)程相似；還有像磨制薄片過(guò)程中，機(jī)械力的作用導(dǎo)致部分礦物形成的解理縫。