四川盆地东北部三叠系飞仙关组优质白云岩储层形成的成岩机制

在充分获取四川盆地东北部三叠系飞仙关组(也包括一些相邻地层)碳酸盐(包括伴生蒸发盐等其它矿物或岩石和现今地层流体)的矿物学、岩石学和地球化学信息的基础上，研究沉积期后各阶段成岩流体(尤其是深部热流体)的性质、来源、变化及其与碳酸盐成岩作用(尤其是白云岩化作用和溶解作用)的关系，研究沉积期后水-岩相互作用及其对优质白云岩储层的控制；结合化学热力学计算、碳酸盐溶解过程的实验模拟，以及构造运动、古气候、海平面变化、层序格架与埋藏历史研究，解决川东北飞仙关组优质白云岩储层形成的成岩机制问题,探索白云岩化和白云岩成因等基础理论问题,尤其是硫酸盐还原作用与白云岩化作用的关系问题,硫酸根离子在白云石溶解和沉淀中的作用问题；提出川东北飞仙关组碳酸盐储层质量预测和评价的指标，创立适合川东北飞仙关组碳酸盐成岩作用、尤其是白云岩化作用和深部溶解作用的理论。

四川盆地东北部是中国近年来油气的重点勘探地区，储层以白云岩为主，对白云岩储层形成机制的研究不仅在油气勘探中具有重要应用价值，在白云岩成因等基础研究中也意义重大。本研究在广泛获取川东北飞仙关组（包括相邻层位）碳酸盐岩矿物学、岩石学和地球化学信息的基础上，研究了沉积期后流体的性质、来源、变化及其与碳酸盐成岩作用的关系以及对优质白云岩储层的影响；结合化学热力学和碳酸盐溶解实验，以及构造运动、古气候、海平面变化、层序格架与埋藏史研究，取得了如下主要成果：1）川东北飞仙关组作为优质储层的结晶白云岩主要由平直晶面白云石构成，白云石晶体较小，显示低温白云化作用特征；2）结晶白云岩具非常低的锰、铁含量和较高的锶含量，显示海水或海源流体在白云化过程中的控制作用；3）结晶白云岩的δ13C与同期海水一致，说明白云化先驱灰岩中的碳是其主要碳源；4）结晶白云岩缺乏气—液两相包裹体，结合主要由平直晶面构成和晶体较小的结构特征以及δ18O分布区间，说明白云化流体分布在早三叠世海水范围内；5）由于70%的结晶白云岩的87Sr/86Sr分布在0.70745—0.70785范围内，因而三叠系印度阶晚期海水是结晶白云岩白云化作用的主要流体，正是这种比先驱灰岩沉积时间晚的非同期海水导致了大多数鲕粒灰岩在浅埋藏阶段发生白云化，40℃—60℃的温度主要由地热增温提供；6）台地内部浅埋藏环境的热对流是结晶白云岩的主要形成机制，开江梁平海槽以东的碳酸盐台地因存在陡峻的边缘、发育有时间上较早的飞1—2段的鲕粒岩使得台地消亡前有足够的白云化时间，存在的飞4段厚层蒸发盐造成纵向热传导率的差异可加强台地内部的热对流，这使得开江梁平海槽以东具有显著的白云化作用潜力；7）作为优质储层的结晶白云岩和作为非储层或差储层的原始结构保存的粒屑白云岩具有不同的白云化机制，虽然镁离子都主要来自海水，但前者是在不对大气水环境开放、但对非同期海水开放的条件下进行的，后者是在对大气水环境相对开放的条件下进行的，前者外来CO32-较少，白云化过程孔隙增加，储层质量较好，后者外来CO32-较多，白云化过程孔隙增加有限甚至减少，储层质量较差；8）开江梁平海槽以西的镶边陆棚的飞仙关组虽然也发育高能环境的鲕粒灰岩，但不具备海槽以东结晶白云岩形成的条件，因而难以找到作为优质储层的结晶白云岩，但存在原始结构保存的粒屑白云岩，提请天然气勘探中关注该研究结论。