高橋地區(qū)盒8砂巖段巖石學特征及沉積相分析 畢業(yè)論文（可編輯）

1、高橋地區(qū)盒8砂巖段巖石學特征及沉積相分析 畢業(yè)論文 中 國 礦 業(yè) 大 學本科生畢業(yè)論文 姓 名:鄧 婷 婷 學 號: 05062060 學 院:資源與地球科學學院 專 業(yè):地質工程 設計題目:高橋地區(qū)盒8砂巖段巖石學特征及沉積相分析 專 題: 指導教師:郭 英 海職 稱: 教 授 2010 年 6 月 徐州中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文任務書學院資源學院專業(yè)年級 地質工程06 學生姓名鄧婷婷任務下達日期:2010年3月15日畢業(yè)論文日期:2010年3月20日至2010年6月15日畢業(yè)論文題目:高橋地區(qū)盒8砂巖段巖石學特征及沉積相分析畢業(yè)論文專題題目:畢業(yè)論文主要內容和要求: 一、主要內容 通過高橋地區(qū)

2、盒8段巖心觀察,結合薄片鑒定、測試分析等資料,主要研究: 1、盒8段巖石類型類型及特征; 2、成巖作用類型及特征;3、盒8段沉積相及沉積演化及沉積相模式。 二、基本要求 1、掌握查閱和利用中外相關資料和文獻的方法; 2、掌握成巖作用、沉積相分析的研究方法; 3、針對生產實際問題,理論實踐相結合,提高綜合分析問題、解決問題的能力。院長簽字: 指導教師簽字:中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文指導教師評閱書指導教師評語(基礎理論及基本技能的掌握;獨立解決實際問題的能力;研究內容的理論依據和技術方法;取得的主要成果及創(chuàng)新點;工作態(tài)度及工作量;總體評價及建議成績;存在問題;是否同意答辯等):成 績:指導教師簽字: 年

3、月日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語(選題的意義;基礎理論及基本技能的掌握;綜合運用所學知識解決實際問題的能力;工作量的大小;取得的主要成果及創(chuàng)新點;寫作的規(guī)范程度;總體評價及建議成績;存在問題;是否同意答辯等):成 績:評閱教師簽字: 年月日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回答問 題正確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績: 答辯委員會主任簽字: 年 月 日學院領導小組綜合評定成績: 學院領導小組負責人: 年 月 日摘 要 本文通過整理高橋地區(qū)8個孔盒8段野外巖芯描述、巖石薄片、鑄體薄片、壓汞等實驗分析資料,對其巖性類型

4、、結構特征、原生沉積構造及其組合序列、孔隙特征及其形成與演化、成巖作用等方面的內容進行初步了的研究和總結,得出研究區(qū)的巖石類型主要有石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖,缺乏長石砂巖及過渡砂巖;以粗粒及中粒為主,磨圓為次圓-次棱角狀,分選中等;發(fā)育平行層理、 板狀交錯層理、楔狀交錯層理、粒序層理、水平層理、沙紋層理、沖刷構造等;孔隙類型為殘余原生孔隙和次生孔隙的混合孔隙,孔隙結構總體較差;經歷了機械壓實作用、壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用和交代作用。 在上述研究的基礎上,結合結合測井相標志和古生物標志,得出該區(qū)為辮狀河三角洲沉積相,包括三角洲平原和三角洲前緣亞相,其中三角洲平原發(fā)育分流河道和分流間洼

5、地,三角洲前緣發(fā)育水下分流河道、水下分流間灣。在此基礎上建立了盒8段沉積模式。 關鍵詞:高橋地區(qū); 盒8砂巖段; 巖石學特征; 沉積相分析 ABSTRACT This paper researches the rock types , detrital texture, sedimentary structure , the pores types and diagenesis of the eighth member of the Shihezi Formation with cores observation and analysis , thin section analysis and

6、 mercury test of 8 wells. The primarily rock types of the eighth member of the Shihezi formationHe8are lithic sandstone,lithic quartzarenite and quartzarenite,but lacking feldspar sandstone.Grain size of sandstone is mainly coarse and medium grain.The separation of sandstone is middling and prismati

7、c roundness is hypo-angularity to hypo-roundness.In the study area,sedimentary structures are developed,including parallel bedding,tabular cross-bedding,wedge cross-bedding,graded bedding, horizontal bedding,scour bedding.The types of pores are mixed pore with remnants primary pore and secondary por

8、e. So the reservoir pore texture is less.He8 Member has undergone compaction, pressure solution, cementation ,correosion , authigenic and replacement. On basis of the above research,the paleontology logo and the well logs on the basis of sedi-mentary characteristics has disclosed that the study area

9、 widely occur the braided deltas with the delta plain facies and the delta front facies .The delta plain facies include distributary channel sandstones and inter distributar channel, the delta front facies include the subaqueous distributary channel sandstones and and interdistributary estuary .On b

10、asisof the sedimentary microfacies analysis, the sedimentary facies model is constructed for the eighth member of the Shihezi Formation.keywords:gaoqiao region;Member 8 of lower Shihezi Formation;Rock characteristics;sedimentary facies目 錄1 緒論1 1.1選題依據及研究意義1 1.2國內外研究現(xiàn)狀1 1.3研究對象與研究內容2 1.4研究方法及技術路線2 1.

11、5完成工作量42 高橋地區(qū)基本概況5 2.1高橋地區(qū)位置5 2.2區(qū)域地層概況8 2.3區(qū)域構造8 2.4區(qū)域沉積構造演化83 高橋盒8砂巖段巖石學特征12 3.1巖石類型12 3.2砂巖的碎屑物質13 3.3砂巖的填隙物15 3.4砂巖的結構特征16 3.5沉積構造17 3.6孔隙類型和孔隙結構特征1825 3.8小結264 高橋地區(qū)盒8沉積環(huán)境分析26 4.1沉積相標志27 4.2沉積相類型及特征26 4.3沉積演化及沉積模式32 4.4小結32結論34參考文獻34附錄一36附錄二37英文原文35中文譯文56致謝651 緒論1.1 選題依據及研究意義 本文建立在郭英海老師負責的項目鄂爾多斯

12、盆地高橋地區(qū)盒8、山1段砂體展布及儲層控制因素研究基礎之上,以高橋地區(qū)盒8砂巖段巖石學特征及沉積相分析為題對該地區(qū)進行初步研究。此項目由長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院立項、并委托中國礦業(yè)大學承擔、完成的研究項目。 高橋(高橋-塔灣)地區(qū)是鄂爾多斯盆地中部上古生界天然氣勘探的重點地區(qū)之一,主要產氣層位有盒8段,如陜99井區(qū)盒8控制儲量581.53×108m3、預測儲量233.65×108m3。高橋(高橋-塔灣)地區(qū)盒8具多層含氣巖系,由于該地區(qū)處鄂爾多斯地區(qū)中部,其沉積過程受復雜的古水系和物源的控制,其沉積相帶、儲層巖性、沉積特征等變化較大,砂體變化急劇、成巖作用類型復雜,給勘

13、探目的層的優(yōu)選帶來了較大難度。研究高橋地區(qū)盒8砂巖段物性,確定其與鄂爾多斯盆地其他地區(qū)盒8的差異,可預測產氣層在橫向上的變化。 為了研究盒8的儲層物性,首先要做的是研究其巖石學特征。因為巖石學特征是進行儲層巖石研究的前提和基礎,巖石埋藏前的物質組成、特別是碎屑顆粒的組分為包括埋藏過程在內的各種沉積期后成巖作用提供了重要的先驅物質基礎。儲層巖層埋藏前的物質組成及巖石的類型、雜基成分和含量、自生礦物組分等對儲層原生孔隙的保存及次生孔隙的發(fā)育有著重要的影響,是儲層特征的主要表征內容之一。巖石學特征研究是儲層研究的基礎,其對儲層質量的影響和次生孔隙的形成機理更是有利儲層預測的重要手段之一。 并在研究盒

14、8巖石學特征的基礎上,運用沉積學、層序地層學及沉積地球化學,對高橋地區(qū)沉積相作簡單的分析,為儲層物性的研究打下基礎。1.2 國內外研究現(xiàn)狀1.2.1巖石學特征研究 巖石學一詞是由希臘“petra”(意思是石頭),及“l(fā)ogos”(意思是解釋),兩個字組成 的。表示巖石學是研究天然巖石的學科。巖石學在地球科學中具有十分重要的位置。巖石學包括了巖相學和巖理學兩部分,巖相學(或稱描述巖石學或巖類學),它主要是研究巖石的成分、結構、構造、產狀、命名、分布等方面的問題。巖理學(又稱理論巖石學或成因巖石學),它主要是研究巖石的形成條件及成因等方面的問題(路鳳香等,2002)。巖石學特征描述主要圍繞這兩個方

15、面進行。 巖石是最基本的地質體,是進行地質觀察和研究的主要對象之一。巖石學特征研究是地質工作者的傳統(tǒng)手段,最早建立于對野外巖石露頭直接觀察描述及今古對比的基礎之上,是進行各種地質研究的基礎。十九世紀中葉利用偏光顯微鏡對巖石進行觀察,對巖石學的深入發(fā)展起到了巨大的推動作用。今天隨著地質理論的發(fā)展及各種新的實驗儀器、新的分析手段的進步,巖石學特征研究被賦予了新的內容。偏光顯微鏡、X射線衍射分析、差熱分析、電子顯微鏡、化學分析、光譜分析、電子探針分析、質譜分析、同位素分析等方法的運用,對進一步研究巖石的物質組成和成因、演化特征、形成時代以及巖石的含礦特征起到了極大的促進作用。為了更深入的了解巖石的形

16、成機理、形成條件及其礦物轉化,還可進行應模擬實驗不同情況下的物化平衡和轉變反應,特別是近些年來,隨著計算機及處理軟件的應用,大量區(qū)域巖石學資料綜合處理手段的進步,為巖石學的深入研究開拓了新方向,產生了許多新理論(王慶東,2008)。 前人對鄂爾多斯地區(qū)盒8段做了大量的研究,主要研究了盒8的巖石學特征,沉積相特征,儲層特征等。 陳兆榮等(2009)對鄂爾多斯蘇里格氣田北部下石盒子組盒8段進行了研究,得出了本區(qū)巖石類型主要為泥巖、粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖和細礫巖等,其中砂巖主要為石英砂巖、巖屑石英砂巖和巖屑砂巖。大多數砂巖中石英及巖屑含量普遍很高,長石含量極低;砂巖粒度主要以中砂

17、和粗砂為主,顆粒磨圓度較好,多呈次圓狀;顆粒支撐為主,雜基支撐少見;盒8段沉積時期主要為辮狀河沉積環(huán)境。 侯明才等(2009)對鄂爾多斯盆地蘇里格氣田北部盒8成巖作用及有利儲層分布進行了研究,認為盒8段巖石經歷的成巖作用有3種類型:建設性成巖作用、破壞性成巖作用、保持性成巖作用。保持性成巖作用生成的環(huán)邊綠泥石包膜使部分孔隙得以保存,對儲層的發(fā)育有積極意義。巖石的孔隙組合有溶孔?原生粒間孔組合、溶孔?粘土質微孔組合及溶孔?微孔?裂縫粒緣縫 組合。 楊西燕等(2007)對鄂爾多斯盆地烏審旗氣田盒8段下亞段灘壩砂體沉積特征進行了研究,“駱駝脖砂巖”的成分成熟度和結構成熟度高, 正、逆粒序頻繁交替出現(xiàn)

18、,風暴巖、沖洗層理、互成180°相交的板狀和楔狀層系組發(fā)育,具箱形或帶齒的箱形伽馬曲線特征和盆地的“滿盆砂”等現(xiàn)象都反映出盒8段下亞段中下部的石英砂巖類砂巖屬灘壩相。 龐軍剛等(2009)對鄂爾多斯盆地東部子洲地區(qū)山西組及盒8段有利砂體的特征及成因進行了探討,得出盒8砂巖主要為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖,山西組及盒8段發(fā)育的三角洲前緣可劃分為水下分流河道、分流間灣、席狀砂、河口壩、間灣沼澤等微相。盒8段沉積的砂體粒度粗,但其巖屑含量高,砂巖類型以巖屑砂巖為主,儲層孔隙度雖然較高,但滲透率普遍較差。 劉小洪等(2006)對榆林- 神木地區(qū)上古生界盒8段榆林-神木地區(qū)氣層的成巖作用和成巖相做

19、了研究,認為盒8段儲層經歷了早期成巖階段A,B期和晚期成巖階段A1,A2和B期的成巖演化過程。成巖演化與孔隙演化關系密切。壓實作用是造成砂巖原生孔隙空間減少的主要原因,其次為膠結作用。1.3 研究對象與研究內容 論文在鄂爾多斯地區(qū)區(qū)域構造和沉積演化等地質背景的基礎上,研究高橋地區(qū)A99、A227、A329、A229、A284、A271、A281、A299等八個孔盒8砂巖段巖石學特征,并對其進行沉積相初步研究。 通過整理高橋地區(qū)8個孔盒8段巖性野外資料和巖石薄片,對其原生沉積構造及其組合序列、巖性特征、粒度分布、自生礦物類型、成巖作用、孔隙特征及其形成與演化等方面的內容進行初步的研究和總結,并在

20、此基礎上結合顯微鏡薄片分析方法對盒8沉積環(huán)境及沉積演化進行初步分析,為本區(qū)砂質儲集體研究和儲層評價奠定基礎。1.4 研究方法及技術路線 論文在巖石學的基礎上,對高橋八個孔的盒8砂巖段進行巖芯描述,并結合沉積學和層序地質層學分析,確定其的結構和沉積構造;觀察盒8砂巖巖石顯微結構構造,對巖石綜合定名,并確定成巖作用;運用區(qū)域地質概況、巖石學特征、粒度分析結果、微量元素測定結果、物理測井曲線資料,對高橋盒8砂巖沉積環(huán)境做初步分析。包括以下主要內容: (1)高橋地區(qū)盒8是主要產氣層位,通過對巖芯的描述,并結合區(qū)域環(huán)境確定主要沉積巖石類型,并確定巖石宏觀特征及主要沉積構造。 (2)采集樣本,制作薄片,鏡

21、下觀察薄片,分析巖石成分含量,進行綜合定名,確定其微觀特征及膠結類型、成巖作用、孔隙類型、其他自生礦物,并對巖石進行粒度分析及微量元素分析。 (3)結合盒8砂巖巖石宏觀特征和微觀特征,總結石盒子組的巖石學特征,并進行分類。 (4)結合粒度分析結果、巖石學特征及物理測井曲線,初步分析盒8砂巖段的沉積相、亞相和微相,并建立沉積模式。(如圖1.1)1.5 完成工作量本次畢業(yè)設計是完成主要包括以下四個階段(完成工作量如表1.1):第一階段:前期知識準備工作。 在開展論文工作前,收集資料并復習沉積學、巖石學等理論知識和工作方法。第二階段:野外工作 野外工作是地質工作的基礎,去陽泉進行7天巖芯的描述,并采

22、集樣本,學會野外描述的方法,完成實習報告。第三階段:薄片觀察、資料整理和分析、論文編寫。第四階段:多媒體制作。表1.1 完成工作量一覽表序號階段完成工作數量1第一階段檢索資料論文、查閱書籍70篇2第二階段對陽泉1612孔石盒子進行巖芯描述掌握巖芯描述方法144層3繪制陽泉1612孔石盒子組巖性柱狀圖,完成實習報告1份4第三階段整理高橋地區(qū)盒8段巖芯描述8口5整理盒8野外照片50張6薄片鑒定分析(含高橋8個孔盒8段)41片7粒度分析11片8巖石薄片照片100張9觀察鑄體照片68張10繪制表格、圖件40張11論文編寫1冊2 高橋地區(qū)基本概況2.1 高橋地區(qū)位置 鄂爾多斯盆地是我國大型沉積盆地之一,

23、橫跨陜、甘、寧、蒙、晉五省區(qū),周緣分別被大的山脈系包圍,西為賀蘭山脈,北部有陰山山脈,東部是呂梁山脈,南部為秦嶺,平面形態(tài)為一南北向展開的近矩形盆地,面積37×104 km2。它位于東經106°20110°30,北緯35°40°30地區(qū),是一個古生代地臺及臺緣助陷與中新生代內助陷疊合的克拉通盆地。已知沉積巖累計厚度達518km(李賢慶等,2005)。 研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地的中部(如圖2.1),研究范圍北起殿市、南到永寧,西自紙坊-席麻灣、東至南塔-麒3-寺灣-延安,面積約2.6×104km2,是蘇里格氣田的南部延伸部分(郭英海等,2

24、007)。2.2 區(qū)域地層概況 高橋地區(qū)為上古生界隱伏區(qū)。鉆井鉆遇及東部野外露頭觀測到的晚古生代地層自上而下依次為:上二疊統(tǒng)石千峰組(P3sh)、中二疊統(tǒng)石盒子組(P2h)、下二疊統(tǒng)山西組(P1s)和太原組(P1t)、上石炭統(tǒng)本溪組(C2b),基底為中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)(表2.1)。本溪組-石千峰組地層及主要標志層簡述如下: (1)上石炭統(tǒng)本溪組(C2b) 標準剖面位于本溪復州灣。研究區(qū)內,本溪組平行不整合于下伏中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)之上,頂界置于”廟溝灰?guī)r”(L1)之底(或8#煤之頂),厚1050m。按其沉積序列和巖性組合可分為三段: 下段:(“湖田段”,本1),是指上下古生界之間

25、的不整合面至“畔溝灰?guī)r(Lb)”之底間的巖性組合。為一套灰色、灰白色鋁土巖、鋁土質泥巖,底部見厚1m左右不連續(xù)分布的的褐紅-紫紅色雞窩狀褐鐵礦(“山西式鐵礦”)。 中段:(“畔溝段”,本2),指“畔溝灰?guī)r”之底到“晉祠砂巖(K1)”之底間的所有巖層,為灰黑色泥巖、砂質泥巖、深灰色鋁質泥巖、粉砂巖,間夾灰色中細粒石英砂巖、石灰?guī)r透鏡體及煤線,平均厚度21m。本區(qū)主要以透鏡狀產出。 上段:(晉祠段,本1),指“晉祠砂巖”底到“廟溝灰?guī)r”之底(或8#煤之頂)之間的所有巖層,巖性主要由灰黑色泥巖、粉砂巖、細-粗粒石英砂巖、煤層組成,局部夾石灰?guī)r薄層,是上古生界主要含煤地層之一。底部”晉祠砂巖”是較穩(wěn)定

26、發(fā)育的砂巖體,也是重要含氣層段。 石灰?guī)r在研究區(qū)內見12層,常以透鏡狀產出。本溪組頂部煤層發(fā)育,區(qū)內稱8#煤層(相當太原西山8、9#煤層,晉西北興縣-保德地區(qū)稱13#煤),是區(qū)域穩(wěn)定分布的煤層,也是鉆測井中主要對比標志層之一。系統(tǒng)組段主要標志層三疊系下統(tǒng)劉家溝組T1l二疊系上統(tǒng)石千峰組P3sh千1-5K8砂巖中統(tǒng)石盒子組P2h盒1燧石層盒2砂巖盒3砂巖盒4砂巖盒5桃花泥巖盒6砂巖盒7砂巖盒8上砂巖盒8下駱駝脖子砂巖K4下統(tǒng)山西組P1s山1 從上到下:砂巖、0103#煤、砂巖山2山21 從上到下:1#煤、砂巖、2#煤、砂巖山22 從上到下:3#煤、砂巖、4#煤、砂巖山23從上到下:5#煤、北岔溝

27、砂巖K3太原組P1t太1從上到下:東大窯灰?guī)rL5、6#煤、七里溝砂巖、斜道灰?guī)rL4太2從上到下:7#煤、上馬蘭砂巖、毛兒溝灰?guī)rL2-3、8上#煤、橋頭砂巖、廟溝灰?guī)rL1石炭系上統(tǒng)本溪組C2b本1從上到下:8#煤、吳家峪灰?guī)rL0、煤層、晉祠砂巖K1本2畔溝灰?guī)rLb本3鐵鋁巖層奧陶系中統(tǒng)馬家溝組O2m (2)下二疊統(tǒng)太原組(P1t)由翁文灝、葛利普(1922)創(chuàng)名于山西太原西山,始稱“太原系”,“代表華北晚古生代含煤地層下部”。本文指“廟溝灰?guī)r”(L1)底(或8#煤層頂)至“北岔溝砂巖”(K3)底之間的一套巖層。主要由灰黑色泥巖、粉砂巖、石灰?guī)r夾煤層組成,局部地區(qū)夾中厚層-厚層狀灰白色細-粗砂巖。

28、石灰?guī)r代表層位自下而上依次有:L1、L2-3、L4和L5灰?guī)r。太原組厚4070m,按沉積序列、巖性組合,太原組分為上、下兩段: 下段(太2):“廟溝灰?guī)r”(L1)之底至“斜道灰?guī)r”(L4)之底(或7#煤層之頂)間的巖層組合,與太原西山“毛兒溝段”(潘隨賢等,1987)相當,由灰黑色泥巖、粉砂巖夾灰黑-深灰色生物碎屑泥晶灰?guī)r、灰白色中-粗粒巖屑石英砂巖(即“橋頭砂巖”、“上馬蘭砂巖”)、泥巖及薄煤層組成。 上段(太1):由“斜道灰?guī)r”(L4)底到“北岔溝砂巖”之底。由灰、灰黑色泥巖、粉砂巖夾深灰-灰黑色生物碎屑灰?guī)r、砂巖透鏡體(稱“七里溝砂巖”)及薄煤層組成。 (3)下二疊統(tǒng)山西組(P1s) 標

29、準剖面在太原西山。指“北岔溝砂巖”(K3)底至“駱駝脖子砂巖”(K4)底之間的所有巖層。主要由灰白色細-粗粒石英砂巖砂巖或巖屑石英砂巖、灰色粉砂巖、灰-灰黑色砂質泥巖夾煤層組成,含煤58層,為一套陸源碎屑巖含煤巖系。以含植物化石為特征,與下伏太原組沖刷接觸。依據巖性組合、沉積旋回含煤性可分上、下兩段: 下段(山2):“北岔溝砂巖”底到1#煤頂板砂巖底之間的一套含煤地層,是本區(qū)主力含氣層段,厚度一般3060m。按含沉積旋回、含煤性、測井等特征又可劃分為山23、山22和山21三個氣層組(表1.1)。 上段(山1):1#煤頂板砂巖底到“駱駝脖子砂巖”(K4)之底。由灰色中-粗粒砂巖、砂質泥巖夾煤層組

30、成,泥巖中常夾砂質條帶,厚1040m。研究區(qū)山西組厚度50100m,厚度總體變化趨勢是自東向西變薄,與下伏太原組沖刷接觸。 (4)中二疊統(tǒng)下石盒子組(P2x) 命名地點在太原東山陳家峪石盒子溝。底為“駱駝脖子砂巖”底面或相當層位,頂至“桃花泥巖”結束。巖性由灰、灰白色中?粗砂巖夾灰綠色砂質泥巖、粉砂巖組成,局部下部夾薄煤線。其特點是本組色調以灰綠色為特點,尤以細粒沉積物表現(xiàn)清楚,以含植物Gigantonoclea lagrelii-Alethopteris norinii帶組合分子為特征,砂巖為灰、灰白、綠灰色中?粗粒石英砂巖、長石石英砂巖、巖屑石英砂巖。垂向層序常以多個正粒序旋回為特征,底部

31、含礫;巖性變化大,自北而南有砂巖粒度變細、砂泥比變小的變化趨勢。下石盒子組是研究區(qū)上古生界主力含氣層組,依據沉積旋回及測井特征,自上而下依次可劃分為盒5、盒6、盒7、盒8上和盒8下五個氣層組。 下石盒子組厚度一般為100140m,與下伏山西組呈整合或沖刷整合接觸。 (5)中二疊統(tǒng)上石盒子組(P2s) 命名地點在太原東山陳家峪石盒子溝。指自“桃花泥巖”到石千峰組底砂巖(K8砂巖)之間的巖層體。巖性為砂質泥巖、泥巖夾砂巖不等厚互層組成,局部地區(qū)如東部的梁家磧剖面和成家莊剖面,上石盒子組中上部夾12層硅質海綿巖或泥灰?guī)r薄層。以含植物Gigantonoclea hallei- Psygmophyllu

32、m multinervis帶組合分子為特征,泥巖顏色以灰綠、灰紫、暗紫、紫紅等色調為主。砂巖為灰綠、暗紫色中?細粒長石石英砂巖、巖屑石英砂巖等。 上石盒子組以細粒碎屑巖為主,是研究區(qū)上古生界含氣層系的重要區(qū)域蓋層。地層厚120200m,與下伏下石盒子組呈整合接觸。 (6)上二疊統(tǒng)石千峰組(P3sh) 命名地點與太原西山石千峰山,本區(qū)指自K8砂巖底面至劉家溝組底砂巖底面之間的所有巖層。主要為紫紅色含礫粗砂巖與紫紅色-灰綠色砂質泥巖呈不等厚互層組成。泥質巖多呈紫色、棕紅色調,含有鈣質結核及泥礫,常夾粉砂巖、細砂巖透鏡體。砂巖主要為細?粗粒長石石英砂巖、長石巖屑砂巖等,色調以紫色為主。 石千峰組厚1

33、50300m。與下伏上石盒子組沖刷不整合接觸。 從上古生界來看,本溪組、太原組、山西組是主要的烴源巖系,山西組和下石盒子組是重要的儲集巖系,上石盒子組和石千峰組組成區(qū)域蓋層,共同構成了下生、上儲、頂封的上古生界含油氣系統(tǒng)。 下石盒子組下部盒8段是目標層段。2.3 區(qū)域構造 鄂爾多斯盆地北跨烏蘭格爾基巖凸起與河套盆地為鄰,南越渭北撓褶帶與渭河盆地相望,東接晉西撓褶帶與目粱隆起呼應,西經掩沖構造帶與六盤山、銀川盆地對峙,其古生界沉積巖分布面積為25×104km2。該區(qū)處于我國沉積盆地分布的中帶,兼受其東濱太平洋構造域和其西南特提斯?喜馬拉雅構造域地殼運動的影響,是一個穩(wěn)定沉降、坳陷遷移、

34、扭動明顯的多旋回克拉通盆地(楊俊杰,1996)。 該盆地南臨秦嶺、祁連裂谷,因其深部熱點的影響而使地殼分異加強,于中晚元古代產生三叉裂谷,其楔入陸塊內部的分支在發(fā)育中被廢棄成坳拉谷。鄂爾多斯盆地就是在賀蘭坳拉谷和秦晉坳拉谷充填、粘合并夾持的背景上發(fā)育、演化的(楊俊杰,1996)。其區(qū)域地質構造的基本特點是:東北翹起向西南傾斜,盆地內部構造平緩,定邊、吳旗、慶陽一帶存在區(qū)域性古隆起。 將盆地的地質構造演化分為五個階段:中晚元古代坳拉谷階段、早古生代淺海臺地階段、晚古生代濱海平原階段、中生代內陸盆地階、新生代周邊斷陷階段(楊俊杰,1996)。五個發(fā)展階段具有不同的沉積體系和沉積特征,形成了不同的油

35、氣生成、運移、聚集和成藏環(huán)境,從而形成了三套含油氣體系:下古生界寒武奧陶系海相碳酸鹽巖含油氣體系:上古生界石炭系二疊系海陸交互相含煤碎屑巖含油氣體系;中生界內陸湖泊相碎屑巖含油氣體系。鄂爾多斯盆地中部,屬于上古生界石炭系二疊系海陸交互相含煤碎屑巖含油氣體系。 盆地現(xiàn)今構造面貌為一南北翹起東冀寬而長、西冀短而陡的不對稱向斜。根據基底性質、地質演化歷史及構造特征。盆地本部可劃分為六大構造單元,即伊盟隆起、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷、西緣逆沖構造帶、晉西撓褶帶和渭北隆起(如圖2.2)。周圍環(huán)繞有河套、銀川、六盤山及汾渭地塹(李克勤等,1992)。2.4 區(qū)域沉積構造演化 鄂爾多斯地區(qū)屬華北地臺的次級構造單元

36、。作為華北地臺的一部分,鄂爾多斯地區(qū)晚古生代的構造演化和沉積充填同華北地臺一樣,主要受北側的興蒙海槽、南和西南緣的秦祁海槽的大洋板塊的俯沖、消減作用控制,主要分為五個階段:晚石炭世受限陸表海發(fā)育階段、早二疊世陸表海發(fā)育階段、早二疊世晚期近海湖盆-殘余陸表海發(fā)育階段、中二疊世陸表海衰亡與近海內陸坳陷發(fā)育階段、晚二疊世內陸湖盆發(fā)育階段。其中盒8砂巖段屬下石盒子組,發(fā)育于中二疊世下石盒子期,下石盒子組由5個河流旋回組成(如圖2.3),垂向上每個旋回頂部發(fā)育紫斑泥巖,代表了周期性的暴露;區(qū)域上河流-三角洲下切充填發(fā)育并向湖盆下移、自北而南展布,構成了研究區(qū)上古生界主要的儲層巖系。古氣候開始向半干旱和干

37、旱轉變,沉積環(huán)境發(fā)生明顯的變化,而不利于聚煤作用,形成以灰綠、青灰、紫紅色碎屑沉積為主的雜色沉積建造(郭英海等,2007)。 3 高橋盒8砂巖段巖石學特征 巖石學特征是儲層的重要表征內容之一。目前砂巖的分類方案主要有三種,即:結構分類、成分分類和成因分類;表達的方式主要有表格式、描述式和圖解式,其中以三角圖應用最廣泛(郜曉勇,2008)。本文采用曾允孚等1986的成分一成因分類方案對砂巖進行分類見三角投點圖。其中雜基少于15%的稱為凈砂巖,雜基大于15%的稱為雜砂巖。按砂巖顆粒組分構成把砂巖分為石英砂巖雜砂巖、長石石英砂巖雜砂巖、巖屑石英砂巖雜砂巖、長石砂巖雜砂巖、巖屑長石砂巖雜砂巖、長石巖屑

38、砂巖雜砂巖、巖屑砂巖七大類雜砂巖。3.1 巖石類型 通過高橋地區(qū)A99、A227、A329、A229、A284、A271、A281、A299等8個孔的巖芯描述,得出高橋盒8砂巖巖石主要有灰綠色、淺灰色灰色粗粒石英砂巖,灰色、灰白色、淺綠色中粒巖屑石英砂巖,灰綠色、灰色細砂巖。 孔號石英砂巖巖屑石英砂巖巖屑砂巖總數A990224A2270516A2290314A284134A2711517A299246A281134A3291146統(tǒng)計626941 從高橋地區(qū)八個孔的盒8段里挑出41個薄片進行觀察和分析(如表3.1),其中砂巖主要是石英砂巖(14.6%)、巖屑石英砂巖(63.4%)、巖屑砂巖(2

39、2.0%),其中以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主(85.4%),在薄片中很少見長石,因此沒有長石砂巖(數據見附錄一)。從投點圖上可看(如圖3.1),絕大多數數據點都集中在三角圖的右方,并靠近QR線;三角圖的最左方和中部無數據點。3.2 砂巖的碎屑物質 對41個薄片進行觀察和分析,高橋地區(qū)盒8段的碎屑物質平均含量約為84.47%,包括了石英、長石、巖屑、云母、重礦物等,其中石英的平均含量為79.63%,長石的平均含量為0.13%,巖屑的平均含量為18.02%,其它碎屑物質2.22%。從數據上可以看出碎屑物質以石英和巖屑為主,含量占97.65%,長石和其他的只占很少的一部分(如圖3.2)。不同的碎屑具

40、有不同的特征和來源,以下分別描述碎屑物質的特征及來源。 通過觀察41個薄片,石英顆粒有多種來源,包括了巖漿巖、噴出巖、變質巖和極少量的沉積巖。石英主要分為單晶石英和多晶石英,不同的石英有不同的來源,下面總結盒8砂巖內見到的石英類型及來源: (1)單晶石英 石英呈長條狀(圖版-1),邊緣簡單,見弱至強的波狀消光,是來自片麻巖的石英。 石英有溶蝕的外形具港灣狀(圖版-2)、鋸齒狀或熔孔狀,含有裂隙,有氣液包裹體,但是沒有波狀消光,該石英可能是來自于火山巖。 石英有次生加大邊(圖版-3),屬于再輪回石英,或被鐵質浸染,磨圓較好。該石英來自于沉積巖。 石英內的包裹體包括電氣石(圖版-4)、鋯石(圖版-

41、5)、磷灰石,且不具有波狀消光,該石英來自巖漿巖。 石英內含針狀金紅石包裹體(圖版-6),該石英來自于花崗巖。 2)多晶石英 在盒8砂巖中可見多種燧石(圖版-1),包括細粒燧石(晶粒3.5mm)、粗粒燧石(晶粒3.5mm)、不等粒狀燧石。 可見脈石英(圖版-2),像一塊外向不規(guī)則的石英顆粒,在正交偏光鏡下可見,顆粒由不規(guī)則的石英晶粒鑲嵌成梳妝,呈鑲嵌型波狀消光。 見一些石英顆粒由各種不規(guī)則的石英晶粒組成(圖版-3),彼此呈鑲嵌狀接觸,見波狀消光,少數見帶狀消光,該多晶石英來于變質巖。 有些多晶石英的晶粒僅有幾個(圖版-4),而且大小各不相同,呈鑲嵌狀或縫合線接觸,有強烈的波狀消光,該多晶石英來

42、源于片麻巖。 在高橋地區(qū)長石很少見,除在個別薄片中見到未完全發(fā)生次生溶蝕的長石(圖版-1)外,均已發(fā)生次生溶蝕。一些被自生石英及高嶺石半充填,一些被高嶺石半充填或甚至全充填,少數被自生石英或自生石英、高嶺石半充填后又被綠泥石充填。前人的大量研究如黃思靜等,2004,Boles等,1992表明,碎屑巖地層中自生高嶺石的成因主要與長石等鋁硅酸鹽的溶解有關,無論是鉀長石、鈉長石還是鈣長石,其溶解的主要產物均有高嶺石,基本反應方程是: 2KAlSi308 鉀長石+2H+H2O Al2Si205 OH4高嶺石+4Si02硅質+2K+ 2NaAlSi308鈉長石+2H+H2O Al2Si205 OH4 高

43、嶺石+4Si02硅質+2Na+ CaAlSi2O8鈣長石+2H+H2O Al2Si205 OH4 高嶺石+ Ca2+ 巖屑是由母巖經機械破碎而形成的碎塊,但它有磨園的痕跡,有一定的外形,保存原巖的成分和結構。巖石常是多種或多顆礦物的集合體,可與礦物碎屑相區(qū)別。巖屑不是母巖風化的最終產物,而是一種暫時性的產物。它反映了風化不徹底,搬運近,堆積快的特征。故碎屑巖中巖屑含量高,則說明巖石的成分成熟度不高。巖屑是判斷母巖性質雖可靠雖直接的標志,巖屑的研究有很大的地質意義(姜在興,2003)。 各種巖屑均可在沉積巖中出現(xiàn),在研究去盒8砂巖中巖漿巖巖屑、變質巖屑和沉積巖屑都有出現(xiàn),其中以變質巖巖屑為主,具

44、有少量巖漿巖和沉積巖巖屑。下面介紹盒8砂巖里可見巖屑: (1)變質巖屑?在盒8砂巖中見鱗片狀絹云母千枚巖屑(圖版-5)、板巖巖屑、高嶺石化千枚巖屑、石英變質巖屑(圖版-6)、變質粉砂巖屑等; (2)火山巖屑?在盒8砂巖中可見火山硅化巖屑、流紋巖巖屑等; (3)沉積巖屑?盒8砂巖里的沉積巖屑主要有泥巖巖屑(圖版-1)、有機質巖屑、自生高嶺石巖屑。 在砂巖內一些軟巖巖屑被壓實成彎曲狀,充填部分孔隙,形成假雜基。 在研究區(qū)盒8砂巖內白云母很多,因白云母抵抗風化的能力強,屬穩(wěn)定的經礦物(姜在興,2003),較多的分布于中砂巖和細砂巖內,粗砂巖中云母少,白云母的粒徑比共生的其他砂粒要大,因為片狀礦物搬運

45、遠。白云母很多破碎呈葉片狀,常有不整合的邊緣。很多云母風化成高嶺石等其他礦物。一些石英顆粒被溶蝕,并充填了白云母。 黑云母在盒8砂巖中很少見,主要是因為黑云母抗化學風化能力弱,屬不穩(wěn)定礦物,只出現(xiàn)在離物源區(qū)近、成分復雜的砂巖中。在一些砂巖中可見綠泥石,可能由黑云母轉變而來。 云母在盒8砂巖中基本以條帶狀產出,但由于壓實作用,受鄰近顆粒的擠壓,可產生彎曲狀甚至裂開(圖版-2、圖版-3),部分相嵌而成。很多云母順著解理方向溶蝕,呈張開狀。 在高橋地區(qū)的盒8砂巖中見到的重礦物主要有鋯石、電氣石、磷灰石、金紅石、菱鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等。 鋯石在石英和雜基內都有出現(xiàn),在石英內以石英包裹體存在,部分鋯石

46、存在于軟巖屑內(圖版-5)。 電氣石主要以包裹體的形式出現(xiàn),包裹在石英顆粒內,以針狀產出(圖版-3)。 磷灰石與電氣石相似,也主要包裹在石英顆粒內,作為磷灰石包裹體,以顆粒狀產出(圖版-4)。 金紅石以短柱狀或針狀出現(xiàn),在薄片中可見垂直光軸切的金紅石,呈正方形,金紅石主要出現(xiàn)在石英包裹體內,半透明,正極高突起(圖版-6、圖版-5)。 菱鐵礦有單體和集合體,單體主要是菱形,一些在石英顆粒內,部分分布在云母片的周圍,菱鐵礦集合體(圖版-6、圖版-2)在填隙物中可見。菱鐵礦晶粒邊緣見因風化作用形成的褐色銹斑。 褐鐵礦和赤鐵礦是由菱鐵礦風化而來,在其周圍有零星分布的菱鐵礦。3.3 砂巖的填隙物 對41

47、個薄片進行觀察和分析,得出高橋地區(qū)盒8段的填隙物平均含量約為15.53%,其中包括雜基和膠結物。 雜基是碎屑巖中細小的機械成因組分,是懸浮卸載后形成的堆積產物(姜在興,2003)。在研究區(qū)的盒8砂巖中,雜基含量2%14%不等,大多在7%左右,以絹云母和高嶺石為主(圖版-3),伊利石很少見,單偏光鏡下多顯污濁。在不同深度的砂巖內,雜基含量不同,有的雜基含量高,有的雜基含量很低甚至不含。 膠結物是碎屑巖中以化學沉淀方式形成于粒間孔隙中的自生產物。碎屑巖中主要膠結物包括硅質、碳酸鹽、泥質和一部分鐵質(姜在興,2003),在研究區(qū)的砂巖內硅質、泥質和碳酸鹽為主要膠結物。其中硅質以石英加大邊為主,鈣質以

48、方解石為主,泥質可見綠泥石膠結和高嶺石膠結。盒8砂巖的膠結物主要可以分為以下幾類: (1)方解石的膠結(圖版-4):含有方解石膠結的砂巖約占15%左右,此類砂巖是早期連晶方解石基底式膠結的砂巖,方解石晶粒大,含量10%以上。 (2)石英膠結:石英膠結物一部分以次生加大邊(圖版-3)形式產出,是研究區(qū)砂巖的主要膠結物,占80%左右,在石英砂巖里含量高,在石英含量低的砂巖中相對較少。一部分是自生粒狀微晶石英(圖版-5)或石英集合體充填于孔隙中。 (3)環(huán)邊綠泥石膠結:在一些砂巖中綠泥石一般以環(huán)邊的形式產出,環(huán)邊綠泥石屬于第一世代膠結物,其形成于成巖早期。有一些綠泥石是在粒內自生的,屬于第二代膠結物,形成于成巖晚期。 (4)高嶺石膠結(圖版-6):高嶺石膠結比較常見,在盒8砂巖段以自生為主,含有高嶺石膠結的砂巖占20%左右。3.4 砂巖的結構特征 砂巖的結構參數主要包括砂巖碎屑的粒徑、分選、圓度、填隙物的結構及碎屑與填隙物間的關系等(路鳳香等,2002)。砂巖的結構對其孔隙發(fā)育和滲透率的影響很大,是研究儲層巖石學特征研究的重要內容之一。 通過研究41個薄片,極粗砂巖有1個,極粗-粗粒砂巖有5個,粗粒砂巖有10個,中-粗粒砂巖有10個,粗粒砂巖有8個,中-細粒