姜在興,王運(yùn)增,王力,孔祥鑫,楊葉芃,張建國(guó),薛欣宇
[1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)石油大慶塔木察格有限責(zé)任公司,黑龍江 大慶 163453]
在近兩個(gè)世紀(jì)的沉積學(xué)發(fā)展過程中,沉積學(xué)的研究?jī)?nèi)容逐漸豐富,并更加注重由物源到沉積盆地整體的控制因素研究[1]。得益于頁巖油氣等非常規(guī)油氣資源的勘探突破,研究重心從傳統(tǒng)的“粗-中粒沉積”向“細(xì)粒沉積”轉(zhuǎn)移[2-4]。
細(xì)粒沉積物粒徑小于62.5μm,包括粘土礦物、石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽、硫化物和有機(jī)質(zhì)等巖石組成成分[5-7]。相較于粗碎屑巖,細(xì)粒沉積巖在沉積巖中占比更大,但受到粒度小、觀察難度大的限制,對(duì)細(xì)粒物質(zhì)的沉積和成巖作用研究相對(duì)薄弱,其研究程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于粗碎屑巖[5-6]。由于細(xì)粒沉積物的成分、來源和沉積構(gòu)造等非常復(fù)雜,因此諸如“烴源巖”和“泥頁巖”等詞并不能全面地涵蓋所研究的對(duì)象。非常規(guī)油氣領(lǐng)域的研究對(duì)象粒度多為細(xì)粒級(jí)別,“細(xì)粒沉積”一詞在非常規(guī)油氣研究中被廣泛使用[5]。
頁巖油氣和致密油氣等非常規(guī)油氣資源都與細(xì)粒沉積巖密切相關(guān)[4,8-9]。細(xì)粒沉積巖的分類方案已有較為詳細(xì)的研究,成分、沉積構(gòu)造、總有機(jī)碳含量(TOC)和沉積過程等指標(biāo)均有相應(yīng)的劃分方案[10-11]。細(xì)粒沉積巖巖相發(fā)育主要受控于沉積環(huán)境與物質(zhì)來源,細(xì)粒物質(zhì)來源包括陸源、內(nèi)源、火山源和深源等[12-14]。分析細(xì)粒沉積巖的細(xì)粒物質(zhì)來源有助于了解細(xì)粒沉積巖的形成過程,加深細(xì)粒沉積學(xué)中對(duì)細(xì)粒沉積巖巖相的認(rèn)識(shí),對(duì)頁巖油氣的勘探和甜點(diǎn)預(yù)測(cè)具有重要意義。
中國(guó)廣泛發(fā)育了海相和陸相細(xì)粒沉積巖,有著非??捎^的油氣勘探開發(fā)潛力,并已經(jīng)在勘探實(shí)踐中取得了巨大成功[3],但細(xì)粒沉積巖的物質(zhì)來源、搬運(yùn)-沉積動(dòng)力和油氣富集等問題仍然需要細(xì)致深入的研究,從而更有效地指導(dǎo)非常規(guī)油氣的勘探,滿足能源需求。在以往的研究中筆者已經(jīng)論述了細(xì)粒碳酸鹽巖的多物質(zhì)來源與油氣甜點(diǎn)特征[13],在本文中,筆者將基于新的研究認(rèn)識(shí),將在整個(gè)細(xì)粒沉積巖領(lǐng)域分析與討論多源油氣甜點(diǎn)理論。
細(xì)粒沉積巖具有復(fù)雜的物質(zhì)構(gòu)成,而不是僅僅包含粘土礦物。細(xì)粒沉積巖主要由粘土礦物(伊利石、伊/蒙混層、蒙脫石、綠泥石等)、長(zhǎng)英質(zhì)礦物(石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石等)、重礦物(黃鐵礦、黑云母、白云母等)、碳酸鹽礦物(方解石、白云石等)和有機(jī)物質(zhì)(動(dòng)植物遺體,其中植物碎屑常以炭屑形式保存)組成[5-6],其中礦物類型可分為原生礦物與次生礦物。細(xì)粒沉積巖在不同盆地中的礦物組成差異較大,但由于組成巖石的顆粒粒度小,它們的巖心特征可能是相似的[11,13]。
細(xì)粒沉積巖最初按照不同粒度的巖石組分被簡(jiǎn)單地劃分為粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖和粘土巖等類型[15],這種劃分方案在常規(guī)油氣研究中是可以滿足需求的,但隨著非常規(guī)油氣勘探開發(fā)趨于精細(xì)化,這種對(duì)細(xì)粒沉積巖的簡(jiǎn)單分類已難以為繼。可以發(fā)現(xiàn),隨著細(xì)粒巖石儲(chǔ)層油氣勘探范圍的擴(kuò)展,紋層組合、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)含量、礦物含量、沉積構(gòu)造和沉積過程等分類標(biāo)準(zhǔn)也被應(yīng)用到細(xì)粒沉積巖分類中,且呈現(xiàn)出從定性劃分到定量劃分轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)[5,10,15-20](表1)。
表1 細(xì)粒沉積巖劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for classification of fine?grained sedimentary rocks
由于在不同盆地中研究者聚焦的研究問題不盡相同,且細(xì)粒沉積巖的主要礦物組成和地球化學(xué)特征等也有很大差別,因此細(xì)粒沉積巖具有多種分類方案。TOC通常與頁巖含氣量強(qiáng)相關(guān),而礦物成分和紋層構(gòu)造則與頁巖油氣儲(chǔ)層質(zhì)量、可壓裂性等強(qiáng)相關(guān)。TOC、礦物成分和紋層構(gòu)造可以反映大量的沉積、成巖信息,在一定程度上可以反映出細(xì)粒沉積巖的沉積環(huán)境,在此基礎(chǔ)上劃分的多種巖石類型也可以滿足頁巖油氣的精細(xì)勘探需求。故筆者認(rèn)為,在細(xì)粒沉積巖研究的開始階段,可以先使用相對(duì)容易獲得的“TOC+沉積構(gòu)造+礦物成分”資料,制定細(xì)粒沉積巖分類方案,然后針對(duì)研究的問題,再進(jìn)行更詳細(xì)的劃分。
湖相細(xì)粒沉積巖具有多物質(zhì)來源的特點(diǎn),按照主要物質(zhì)來源不同可分為陸源型、火山-熱液型、內(nèi)源型和混源型(圖1)。物質(zhì)來源與細(xì)粒沉積巖物質(zhì)組成、沉積-儲(chǔ)層特征以及地球化學(xué)特征等密切相關(guān)[16]。同時(shí),物質(zhì)來源對(duì)細(xì)粒沉積過程、富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育和非常規(guī)油氣富集具有控制作用,其與細(xì)粒沉積巖之間的關(guān)系一直以來被研究者所關(guān)注[8,13]。
1.2.1 陸源細(xì)粒沉積物(陸源型)
陸源細(xì)粒沉積物是指所有從陸地搬運(yùn)進(jìn)入湖泊中的細(xì)粒物質(zhì)(圖1),其中也包含了通過湖岸侵蝕進(jìn)入湖泊的細(xì)粒物質(zhì)[21]。在封閉湖泊中,陸源細(xì)粒沉積物主要來自波浪對(duì)湖岸的侵蝕;而在有河流或沖積扇輸入的湖泊中,陸源細(xì)粒物質(zhì)則主要來自河流和沖積扇的輸入。湖泊中陸源細(xì)粒物質(zhì)的聚集主要取決于物源區(qū)風(fēng)化剝蝕供源的數(shù)量和物質(zhì)搬運(yùn)距離,物源區(qū)的沉積巖、變質(zhì)巖和火山巖都可以經(jīng)風(fēng)化、破碎為湖泊細(xì)粒沉積提供物質(zhì)保障。湖泊的水體狀態(tài)和氣候變化也會(huì)對(duì)細(xì)粒沉積物聚集產(chǎn)生影響。
1.2.2 火山碎屑和熱液細(xì)粒沉積物(火山-熱液型)
火山噴發(fā)和水底熱液都可產(chǎn)生細(xì)粒級(jí)別的沉積物。水底熱液沉積主要為通過斷層或泉眼進(jìn)入湖盆的熱液流體的沉淀(圖1)[8]。火山噴發(fā)產(chǎn)生的細(xì)粒級(jí)碎屑物質(zhì)主要為火山灰、火山塵中的晶屑和玻屑,其中含有大量的礦物質(zhì)和微量元素,能夠促進(jìn)藻類和微生物發(fā)育[14]。火山晶屑顆粒呈港灣狀溶蝕結(jié)構(gòu)及破碎粒狀,沒有明顯的搬運(yùn)特征,顆粒間可能充填黑色的鐵質(zhì)雜基[22]。
圖1 細(xì)粒沉積多源成因模式[11]Fig.1 Schematic diagram showing the fine?grained sedimentation model of multiple sources[11]
1.2.3 內(nèi)源細(xì)粒沉積物(內(nèi)源型)
內(nèi)源細(xì)粒沉積物指湖盆中所有源于湖泊內(nèi)部水體的,通過物理-化學(xué)作用或生物-化學(xué)作用沉積的細(xì)粒物質(zhì)[13,23]。內(nèi)源細(xì)粒沉積物多為碳酸鹽礦物沉積,也包括鋁、鐵和錳的氫氧化物及氧化物、硫酸鹽、二氧化硅和有機(jī)質(zhì)等。陸源輸入和火山-熱液活動(dòng)與內(nèi)源細(xì)粒沉積物具有密切的聯(lián)系,由陸地或火山活動(dòng)搬運(yùn)到湖盆中的Mg2+和Fe2+等溶解物質(zhì)可在微生物參與下在水體中沉淀形成內(nèi)源細(xì)粒沉積物(圖1)[13];通過生物作用或由生物遺體形成的碳酸鹽沉淀多分布于適合生物活動(dòng)的淺水區(qū),在深水區(qū)也有分布;氣候和水體條件變化產(chǎn)生的碳酸鹽沉淀通常在全湖都有較為均勻的分布。
1.2.4 混源細(xì)粒沉積物(混源型)
混源細(xì)粒沉積物是指多物質(zhì)來源的沉積物。相比于單物質(zhì)來源控制,混源型細(xì)粒沉積巖的細(xì)粒組成特征更為復(fù)雜,其中混雜了2種或3種單一物質(zhì)來源的細(xì)粒沉積物[13]?;鹕?熱液型細(xì)粒沉積物中可能出現(xiàn)生物-化學(xué)作用形成的內(nèi)源物質(zhì),湖盆自生的內(nèi)源碳酸鹽沉淀也可能與陸源輸入的碳酸鹽碎屑混合沉積[11]。混源細(xì)粒沉積物的沉積環(huán)境與分布位置通常取決于不同來源細(xì)粒物質(zhì)的搬運(yùn)-沉積模式:陸源-內(nèi)源混合沉積的鈣質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖等通常分布在較深水位置;火山源-內(nèi)源混合沉積形成的白云巖、凝灰質(zhì)白云巖等通常分布在水下噴口附近,向噴口周圍其數(shù)量呈遞減趨勢(shì);陸源-火山源混合沉積通常發(fā)生在近岸或較深水位置,如凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖。
在經(jīng)風(fēng)和河流搬運(yùn)進(jìn)入湖泊環(huán)境的過程中,細(xì)粒沉積物可能在入湖處原地沉積,也可能經(jīng)過湖泊水動(dòng)力循環(huán)后在湖泊的不同位置沉積[24]。不同沉積環(huán)境(如深湖、淺湖、濱岸)沉積的細(xì)粒沉積物,其物質(zhì)組成有明顯的差別,這與物源、搬運(yùn)-沉積模式、氧化-還原性、生物活動(dòng)性都有關(guān)系[25]。而細(xì)粒物質(zhì)的沉積位置與細(xì)粒沉積巖的物質(zhì)組成存在較強(qiáng)的相關(guān)性,離物源越近,沉積物粒度越粗,細(xì)粒沉積物占比越?。?6]。在河流長(zhǎng)距離運(yùn)輸中,隨著運(yùn)輸距離的增加,顆粒之間碰撞、破碎,并且會(huì)侵蝕沿途的地表,這導(dǎo)致搬運(yùn)物質(zhì)中的細(xì)粒沉積物占比逐漸增加。湖泊波浪主要受到風(fēng)場(chǎng)控制,除對(duì)湖岸侵蝕外,也會(huì)對(duì)經(jīng)河流、沖積扇等搬運(yùn)到湖泊中的沉積物進(jìn)行淘洗改造,隨風(fēng)浪強(qiáng)度和改造時(shí)間的增加,細(xì)粒物質(zhì)占比逐漸增加。
陸源細(xì)粒沉積物主要通過河流、洪水和風(fēng)等地質(zhì)營(yíng)力,以牽引流、重力流或湖岸侵蝕的形式搬運(yùn)、沉積到湖盆中[21]。在以河流為主要物源的湖盆中,河流攜帶的粘土、粉砂和細(xì)砂在湖濱卸載,沉積物主要包括以粘土和粉砂為主的、在湖水近表面以平面噴流的形式懸浮沉降的低密度流沉積,以及以粘土、粉砂和細(xì)砂的混合物為主的近湖水底面的高密度流沉積。在以湖岸侵蝕為主要物源的湖盆中,湖岸侵蝕程度主要受控于風(fēng)浪強(qiáng)度和基巖的風(fēng)化程度。
渤海灣盆地東營(yíng)凹陷古近系沙河街組四段上亞段(沙四上亞段)的灘壩粉砂巖(圖2a,b),其物質(zhì)來源主要是波浪對(duì)湖岸的侵蝕,波浪由風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生,將盆緣風(fēng)化巖石侵蝕并搬運(yùn)到濱岸破碎淘洗,具有多種交錯(cuò)層理和生物擾動(dòng)構(gòu)造[27]。鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組7段(長(zhǎng)7段)物質(zhì)來源主要為河流,發(fā)育泥頁巖夾粉-細(xì)砂巖。黑色頁巖在深湖區(qū)以懸浮狀態(tài)緩慢沉降,水動(dòng)力較弱,還原性強(qiáng),細(xì)粒物質(zhì)周期性沉降形成水平紋層[28-29],如受到底流影響,可能會(huì)發(fā)育微波狀層理(圖2c)。受到強(qiáng)陸源輸入的影響,黑色頁巖中可能會(huì)發(fā)育石英、長(zhǎng)石顆?;蜷L(zhǎng)英質(zhì)條帶(圖2d)。細(xì)粒物質(zhì)可能被濁流、滑塌等重力驅(qū)動(dòng)作用搬運(yùn)改造,在深水區(qū)發(fā)育重力流沉積[14,30]。深水重力流沉積的細(xì)粒沉積物以發(fā)育變形層理為典型特征(圖2e),沉積速率較快,可能發(fā)育泥質(zhì)撕裂屑和陸源內(nèi)碎屑(圖2f),反映沉積過程中對(duì)湖底沉積物的侵蝕[31-32]。水流侵蝕泥質(zhì)沉積物可產(chǎn)生毫米到厘米級(jí)大小的碎片[33],經(jīng)過磨圓分選,沉積后被壓平呈透鏡狀[34]。
圖2 不同盆地陸源細(xì)粒沉積巖巖心和鏡下特征Fig.2 Core and thin?section photos showing the characteristics of terrigenous fine?grained sedimentary rocks from different basins
細(xì)粒沉積物可以通過火山噴發(fā)及熱液噴流的方式進(jìn)入湖泊中并沉積下來。陸上火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山碎屑通常粒度較大,在風(fēng)化破碎后可由降水或河流搬運(yùn)進(jìn)入湖泊,形成細(xì)粒凝灰?guī)r層,或與陸源碎屑混合在一起,形成細(xì)粒凝灰質(zhì)砂巖層。地表沉積的火山灰層易被風(fēng)化為粘土,為湖泊細(xì)粒沉積供源。盆地周緣火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰和火山塵可由風(fēng)力搬運(yùn)極長(zhǎng)的距離,在湖泊中呈懸浮狀態(tài)緩慢沉積下來,形成層狀產(chǎn)出、連續(xù)分布的凝灰層[32]。
水下噴發(fā)物質(zhì)按流體性質(zhì)不同可分為懸浮型和流動(dòng)型[23,35-36](圖3a)。水下噴發(fā)開始時(shí)的釋壓過程會(huì)產(chǎn)生破碎,且與水接觸的巖漿會(huì)迅速產(chǎn)生大量水蒸氣,釋放出大量能量產(chǎn)生二次破碎[8,35,37]。水下噴發(fā)產(chǎn)生的由巖漿碎屑、巖漿氣、水蒸氣及水等形成的混合流體會(huì)在上升過程中不斷混入湖水,使混合流體的密度與水不斷接近,最終呈粉塵狀懸浮于湖水中形成火山灰異輕流[8,38],在離火山噴口較遠(yuǎn)處形成正粒序沉積[39-40](圖3b,b1)。由于水下噴發(fā)需克服上覆水壓,常形成脈動(dòng)式、少量多次噴發(fā)、沉積單層較薄而層數(shù)較多的火山沉積物[41](圖3c,c1)。水下火山噴發(fā)爆炸產(chǎn)生的細(xì)粒物質(zhì)也可形成濁流(圖3d,d1),流動(dòng)型水下火山沉積可能以中粗粒火山灰異重流或細(xì)?;鹕交耶愔亓鞯男问匠练e在噴口周緣[12,41-42]。熱液噴流表現(xiàn)為陸表熱鹵水沉積與海/湖底“黑、白煙囪”及硫化物沉淀[8]。
圖3 火山源細(xì)粒沉積巖微觀特征Fig.3 Microscopic characteristics of fine?grained sedimentary rocks originated from volcanic eruption
內(nèi)源細(xì)粒沉積物主要通過機(jī)械作用或化學(xué)-生物化學(xué)作用從沉積盆地的流體中沉淀出來。溶解物質(zhì)以膠體溶液或真溶液的形式被搬運(yùn),當(dāng)流體的pH值、電荷、溫度、壓力和離子濃度等發(fā)生變化時(shí),溶解物質(zhì)就可能發(fā)生絮凝和沉淀[13](表2)。內(nèi)源細(xì)粒沉積物在沉淀后也可能通過湖泊水動(dòng)力循環(huán),在湖泊中產(chǎn)生短距離的搬運(yùn)再沉積。
表2 細(xì)粒沉積巖搬運(yùn)-沉積機(jī)制及甜點(diǎn)特征Table 2 Transport?deposition mechanism and sweet spot characteristics of fine?grained sedimentary rocks
東營(yíng)凹陷沙四上亞段頁狀灰?guī)r發(fā)育犬牙狀方解石層(圖4a),主要為碳酸鹽礦物重新溶解、原地或就近再沉淀形成[27]。頁狀灰?guī)r有機(jī)質(zhì)含量由高到低分別發(fā)育于深湖、半深湖和淺湖,受到陸源沉積物的影響逐漸變大,表現(xiàn)為陸源石英、長(zhǎng)石含量的上升和黃鐵礦、粘土礦物、碳酸鹽礦物含量的下降[27]。偏鹽水環(huán)境多沉積隱晶紋層(圖4b),其發(fā)育情況可以反映古氣候和古鹽度變化[11]。有機(jī)質(zhì)紋層多形成于溫濕氣候下浮游藻類等水生生物繁盛時(shí)期[11]。
生物可吸取介質(zhì)中鈣、磷、硅等無機(jī)鹽并通過生物分泌作用形成外殼和骨骼,生物遺體可以直接堆積形成巖石或沉積礦床[13]。細(xì)菌的細(xì)胞壁可以作為方解石成核的基底,鈣、鎂離子帶有正電荷,可以吸附在帶有負(fù)電荷的細(xì)胞表面[43-44]。生物生命活動(dòng)或遺體分解可使周圍介質(zhì)的物理化學(xué)環(huán)境產(chǎn)生變化,導(dǎo)致溶解物質(zhì)沉淀[13](圖4c),如浮游藻類和細(xì)菌的新陳代謝可使周圍湖水的pH值升高,促進(jìn)HCO3-轉(zhuǎn)化為CO32-,在有機(jī)體周邊形成促使方解石沉淀的微環(huán)境[45-46](圖4d)。
圖4 內(nèi)源細(xì)粒沉積巖薄片微觀特征Fig.4 Microscopic characteristics of thin sections of intrabasinal fine?grained sedimentary rocks
混源細(xì)粒沉積物搬運(yùn)-沉積機(jī)制與沉積物混合的來源相關(guān)。陸源-火山源混合沉積通常為火山噴發(fā)物沉積在陸上,由河流、洪水等搬運(yùn)到湖泊中,與其原本攜帶的陸源碎屑混雜在一起,也有可能火山碎屑流與陸源濁流在深水區(qū)混合[47-48]?;鹕皆?內(nèi)源混合沉積可以視為火山物質(zhì)的輸入引發(fā)周圍水體的離子濃度變化,進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)粒沉淀[11,13]。陸源-內(nèi)源混合沉積可表現(xiàn)為內(nèi)源碳酸鹽巖沉積后被陸源濁流侵蝕再搬運(yùn),碳酸鹽巖碎屑與陸源碎屑混雜在一起[11]。相比于單物源形成的細(xì)粒沉積巖,混源細(xì)粒沉積巖在多物源共同參與下形成,通常難以判斷主要物質(zhì)來源,判斷其搬運(yùn)-沉積模式也較為困難。
中國(guó)陸相含油氣盆地廣泛發(fā)育細(xì)粒沉積巖,具有巨大的頁巖油氣潛力,并已經(jīng)在勘探實(shí)踐中取得了巨大成功[3-4]。作為自生自儲(chǔ)的非常規(guī)儲(chǔ)層,其在沉積特征、孔滲特征、油氣富集機(jī)制等方面與常規(guī)儲(chǔ)層有著顯著的不同,其商業(yè)化開發(fā)有賴于儲(chǔ)層的可壓裂性。
以陸源細(xì)粒物質(zhì)為主的巖相中產(chǎn)生的油氣聚集為陸源細(xì)粒沉積油氣甜點(diǎn)[13],主要分布于鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組,在渤海灣盆地沾化凹陷和束鹿凹陷也有發(fā)現(xiàn)[13]。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段發(fā)育厚層高有機(jī)質(zhì)的泥頁巖與粉-細(xì)砂巖夾層,粉-細(xì)砂巖多為濁積成因,屬于陸源輸入。相比于泥頁巖,粉砂夾層通常擁有更好的孔、滲條件,因?yàn)榉凵邦w粒的抗壓實(shí)能力更強(qiáng),可以保留更多的粒間孔[49-50](圖5a)。粉砂顆粒與夾層提高了泥頁巖段的脆性,也為壓裂開發(fā)提供了有利條件。長(zhǎng)7段頁巖油具有源、儲(chǔ)臨近的特點(diǎn)[28],即便源、儲(chǔ)不是包夾疊置關(guān)系,但有運(yùn)移通道可以連通儲(chǔ)集層和有效烴源巖,也可形成陸源型甜點(diǎn)。如束鹿凹陷沙三下亞段,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為強(qiáng)陸源物質(zhì)輸入條件下沉積的碳酸鹽質(zhì)粉砂巖和角礫巖[51],其周圍的碳酸鹽質(zhì)細(xì)粒沉積巖有機(jī)質(zhì)含量低,烴源巖條件差[52],但在沙三下亞段底部多發(fā)育高角度裂縫,可以將下部?jī)?yōu)質(zhì)烴源巖和上部?jī)?chǔ)層溝通,從而形成陸源型甜點(diǎn)[13,53]。
火山-熱液活動(dòng)可以在湖盆中形成(沉)凝灰?guī)r和碳酸鹽巖,其相關(guān)巖相中形成的油氣聚集為火山-熱液細(xì)粒油氣甜點(diǎn)[13]?;鹕?熱液活動(dòng)與油氣富集在諸多含油氣盆地都展現(xiàn)出了極強(qiáng)的耦合關(guān)系,典型的實(shí)例是灤平盆地西瓜園組[54]、松南長(zhǎng)嶺斷陷沙河子組[55]和吉木薩爾凹陷蘆草溝組[56]。以長(zhǎng)嶺斷陷沙河子組為例,高有機(jī)質(zhì)烴源巖中的夾層型凝灰?guī)r剩余粒間孔和溶蝕孔發(fā)育,富集油質(zhì)瀝青(圖5b,c)?;鹕骄?玻屑脫?;梢孕纬纱罅康拇紊紫?,這些孔隙能夠作為良好的油氣儲(chǔ)集空間[14,54]?;鹕?熱液活動(dòng)可以提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),從而提高湖泊生產(chǎn)力,形成高有機(jī)質(zhì)烴源巖(圖5d),且火山噴發(fā)產(chǎn)生的過渡金屬元素可對(duì)烴源巖生烴起到催化作用,使烴源巖提前排烴[13,57]。此外,深部熱液流體還可以改善碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的儲(chǔ)層物性[8]。
內(nèi)源細(xì)粒沉積油氣甜點(diǎn)的巖性主要為自生碳酸鹽質(zhì)細(xì)粒沉積巖,主要分布于渤海灣、南襄和江漢等盆地。烴類對(duì)碳酸鹽物質(zhì)的吸附作用較弱,油氣多富集于碳酸鹽層內(nèi)粒間孔和層間縫隙中[9]。細(xì)粒沉積巖中的生烴母質(zhì)生、排烴后在方解石紋層內(nèi)和紋層間富集,形成自生自儲(chǔ)型的油氣甜點(diǎn)。碳酸鹽物質(zhì)亮晶化有利于提高巖石儲(chǔ)集性能,如東營(yíng)凹陷NY1井沙四上亞段中亮晶化和白云石化明顯的巖石孔隙更為發(fā)育[13](圖5e,f)。
圖5 細(xì)粒沉積巖多源甜點(diǎn)微觀特征Fig.5 Micrographs showing characteristics of multi?source hydrocarbon sweet spots in fine?grained sedimentary rocks
細(xì)粒物質(zhì)來源主要有陸源、火山-熱液來源和內(nèi)源3種。陸源細(xì)粒沉積物主要來自湖盆外陸地包括湖岸侵蝕,主要由河流、洪水、波浪等搬運(yùn)到湖盆中。陸地火山噴發(fā)的細(xì)粒沉積物通常以火山灰、火山塵的形式通過風(fēng)力搬運(yùn)到湖泊中,或與陸源沉積物共同搬運(yùn)、沉積。水下火山噴發(fā)具有火山灰異輕流和細(xì)?;鹕交耶愔亓鲀煞N搬運(yùn)-沉積機(jī)制。內(nèi)源細(xì)粒沉積物主要為在流體性質(zhì)改變時(shí)產(chǎn)生的碳酸鹽沉淀,流體性質(zhì)的改變可能源于生物活動(dòng)、氣候變化、陸源輸入、火山-熱液活動(dòng)等。運(yùn)輸?shù)胶柚谢蚝柚凶陨募?xì)粒物質(zhì),可以通過湖泊水動(dòng)力循環(huán),在湖泊的各個(gè)位置沉積下來,也可能在重力作用下被搬運(yùn)改造形成滑塌、濁流等。細(xì)粒沉積的巖相組合、甜點(diǎn)類型受到細(xì)粒物質(zhì)來源和搬運(yùn)-沉積機(jī)制的控制。
本文基于團(tuán)隊(duì)以往的研究認(rèn)識(shí),將多源甜點(diǎn)理論由陸相細(xì)粒碳酸鹽巖擴(kuò)展到陸相細(xì)粒沉積巖中,豐富了多源油氣甜點(diǎn)理論的研究?jī)?nèi)容,可以為細(xì)粒沉積研究和細(xì)粒沉積巖油氣勘探提供理論參考。文中對(duì)幾個(gè)典型的盆地層段進(jìn)行了多源甜點(diǎn)理論的舉例分析和定性討論,多源甜點(diǎn)理論對(duì)其他陸相湖盆細(xì)粒沉積巖的適用性論證和定量化研究將是未來研究的重點(diǎn)。