罗151块沙三段接触变质岩特征及变成孔隙

罗151块沙三段接触变质岩特征及变成孔隙 罗 151块沙三段接触变质岩特征及变成孔隙 1 , 2 谢忠怀 ( () ) 1. 中国石油大学 华东 ,山东 东营 257061; 2. 中国石化股份胜利油田分公司 地质科学研究院 ,山东 东营 257015 摘要 :利用岩石薄片 、扫描电镜和 X衍射等实验技术手段 ,在对罗家地区罗 151和罗 152 等井的古近系低压接触 变 质岩岩石学特征和变质亚带划分的基础上 ,通过对变质矿物共生组合和变质反应认为 ,罗 151 块接触变质岩 储层段属于低压角闪石角岩相 ,变质的主峰温度为 430,670?;孔隙空间主要是围岩接触变质阶段产生的变质原 生孔隙 ,并计算出矿物变质反应前后摩尔体积的变化率 。由此提出了变成孔隙的概念 ,较好地解释了该区辉绿岩 外接触变质带孔隙发育的原因 。 关键词 :接触变质岩 ;变质矿物 ;变质反应 ;变成孔隙 ;罗 151块 ( ) 文章编号 : 1009 - 9603 200701 - 0015 - 03 中图分类号 : TE112. 222 文献标识码 : A 沾化凹陷罗家地区罗 151块古近系的辉绿岩外 1,5m。岩石为全晶质辉绿辉 其中边缘相厚度仅为 接触变质带物性好 ,产能高 ,稳产效果好 ,为此 ,不少 长结构 ,辉石 、长石晶体粗大 ,约为 6 ,7mm ,反映岩 学者对接触变质岩进行了定性描述并建立了概念模 浆的矿物结晶持续时间漫长 ,矿物结晶所释放的能 型 ,对接触变质岩油藏的控制因素进行了 ,认为 量为沉积围岩的接触变质提供了充足的热源 。 接触变 质 岩 的 储 集 空 间 为 晶 间 微 孔 隙 和 溶 蚀 孔 [ 1 - 2 ] 隙 。笔者在对接触变质岩岩性 、矿物成分和孔 2 接触变质特征 隙研究基础上 ,结合经典的变质反应 ,对接触变质岩 2. 1 岩石学特征岩相 、温度条件 、孔隙形成的机制及其影响因素进行 分析研究 。 受岩浆岩体的高温烘烤 ,与其接触的沉积围岩 发生不同程度的接触变质 ,出现了下面 5 种不同的 岩石学类型 。1 与接触变质岩有关的侵入岩特征 透辉石角岩位于罗 152井侵入岩体底部接触部 位 ,主要变质矿物为透辉石 ,其次为硅灰石。透辉石呈 沾化凹陷罗 151井区辉绿岩是侵位于沙三段的 μμ短柱状 ,长为 1,5m ,宽约 1m ,晶间微孔隙发育 。 () 近地整合侵入体 ,属辉绿岩床 图 1 , K - A r法年 石榴石硅灰石角岩的主要矿物为石榴石和硅灰 龄测定侵入岩形成时间分别为 27. 3 和 15. 8M a,大 石 ,次要矿物为透辉石和黄铁矿 。衍射和能谱分析 [ 3 - 5 ] 结果表明 ,石榴石主要是钙铝石榴石 ,有时见到少量 致形成于东营组和馆陶组沉积时期 ,当时侵位 钙铁石榴石 。石榴石晶体为菱形十二面体 、四角三 深度为 1 000 ,2 000m , 侵入 岩 体中 心最 大 厚度 为八面体等形态 ,离辉绿岩体近远不同 ,石榴石晶体完 130m ,玄武岩浆中橄榄石和斜长石初始结晶温度为整程度和大小存在差异 ,临近岩体的晶体较大 ,可达 [ 6 ] 1 100 ,1 239 ?。岩体分为中心和边缘 2个亚相 ,μ 10m ,较自形 ;远离岩体的石榴石结晶细小 ,一般为 μ2m ,且自形程度较差 。 硅灰石灰质角岩主要由粒 状方解石组成 ,局部 见少量硅灰石 、石榴石和透辉石 。 葡萄石角岩主要由葡萄石组成 ,次要矿物为细 小 硅灰石和石榴子石 ,葡萄石呈放射状 、菊花状 ,晶 图 1 罗 152 —罗 15井辉绿岩体剖面 收稿日期 2006 - 10 - 17;改回日期 2006 - 12 - 04。 ()() 作者简介 :谢忠怀 ,男 ,高级师 , 1988 年毕业于中国地质大学 武汉 岩石矿物学专业 ,现为中国石油大学 华东 矿产普查与勘探专业 ( ) 在读博士研究生 ,从事油气勘探实验研究工作 。联系电话 : 0546 8715361 , E - m a il: dzydcxzh@ slof. com。 基金项目 :中国石油化工集团公司科学技术研究开发项目“济阳坳陷特殊及隐蔽油气藏研究 ”( P99049 )的部分成果 ?16? 油 气 地 质 与 采 收 率 2007年 1 月 体为 0. 5 ,1. 2mm , 常包裹后 2 种矿物 。葡萄石可 ,变质岩中石榴石 岩近似反应条件的温压关系得出 形成温度约为 640 ,670 ?,硅灰石形成温度为 540能是后期热液作用形成的 ,此种矿物在辉绿岩溶蚀 缝中也常见 。 ,640 ?,透辉石形成的最低温度为 430 ,460 ?,因 斑点板岩的 主 要 成 分 为 微 晶 —隐 晶 结 构 方 解 此接触变质的主峰温度为 430 ,670 ?。 变质相 变质相是在热峰附近一定的温度和压石 、顺层分布的炭质或石墨以及细小的变质矿物 ,含 力范围内达到化学平衡的所有变质岩 ,其矿物组合 部分石英 、长石等陆源碎屑 ,沉积环境中的介形虫和 磷质化石碎片保存完好 ,炭质保留藻类集合体形态 。 与岩石化学成分 之 间有 固定 的 、可 以预 测的 关 系 。 2. 2 接触变质带划分 Tu rne r将低压变质相以温度增高的顺序划分为 4 个 [ 9 ] 根据罗 151井区的岩心观察和岩石学特征分析 , 岩相 ,即钠长石 —绿帘角岩相 、角闪石角岩相 、辉 可将接触变质带分为角岩和斑点板岩 2 个变质带 。 石角岩相和透长岩相 。通过罗 151块接触变质岩的 角岩变质带紧靠岩体 ,岩石呈灰白色 、浅灰色 , 有时岩石薄片 、X衍射 、扫描电镜的观察和分析 ,紧靠接 被油浸染呈浅褐色 ,与辉绿岩体呈整合接触 ,距 离岩触变质带的矿物组合为 : 钙铝石榴石 —硅灰石 —方 体的近远 ,大致依次出现石榴石角岩 、透辉石角 解石 —透辉石 ,未见透闪石 ,结合变质岩的主峰温度 岩 、石榴石硅灰石角岩和硅灰石灰质角岩 ,有时因原 表明 ,罗 151 块临近火成岩的接触变质岩岩相为角 岩成分的差异不同角岩出现互层分布 。矿物晶体的 闪石角岩相 。 大小和形态以及自形程度自内 到外 都有 不 同的 变 原岩判识 罗 151块接触变质岩从临近岩体到 化 ,临近岩体晶体较自形 ,粒径也大 ,远离岩体矿物 远离岩体变质程度逐渐变轻 ,因此 ,离岩体较远的接 自形程度差 ,结晶小 。角岩带在岩体顶 、底部都有分 触变质岩仍然保留了沉积岩的 矿物 成 分和 结构 构 布 ,但顶部厚度大 , 且在 靠近 侵 入岩 中心 的 位置 最 造 ,岩心观察岩石具水平层理 ,部分层段页理发育 , 厚 ,可达 10m;远离该中心 ,厚度逐渐变小 ,反映从岩 有炭质残留 ,污手 ,显微镜下观察岩石成分主要是方 体中心部位到边缘部位沉积围岩热接触变质程度逐 解石 、泥质和细粉砂级长石 、石英 ,偶见草莓状黄铁 渐降低的特点 。 矿集合体和顺层分布的薄壳状介形虫及磷质化石碎 斑点板岩变质带处在远离火成岩体的位置 ,热片 。由此可以推测 ,罗 151 块接触变质岩原岩为静 接触变质程度较轻 ,岩石呈灰色 、深灰色 ,其矿物成 水环境下沉积的泥质灰岩 、粉砂质灰岩 、钙质泥岩或 油页岩 。 分 、泥灰质结构及层理构造都被保留下来 ,没有形成 大的晶体颗粒 ,主要由炭质板岩等组成 ,该带表现为 致密 、坚硬 。在靠近岩体中心处 ,厚度在 20m 以上 。 3 变质岩孔隙特征 2. 3 接触变质反应 3. 1 物性变质反应是原岩在变质作用的温度和压力范围 内 ,在原岩基本保持固态的条件下 ,矿物之间发生特 根据罗 152井热接触变质角岩带的 23 块角岩 定的化学反应 ,新矿物相形成 ,同时相应地原矿物相 岩心常规物性分析 ,孔隙度为 20. 9 % ,34 % ,平均 - 3 - 32 μ() 消失 。罗 151井区临近辉绿岩的泥质灰岩 、砂质灰 渗透率为 65 ×10 ,280 ×10 m图 2 。罗 151 - 2 1井 单 试 变 质 岩 带 , 试 井 解 释 有 效 渗 透 率 为岩等在岩浆热的烘烤下 ,沉积矿物之间发生反应形 - 32 μ成了在接触热条件下稳定的矿物 ,其接触变质矿物 109. 4 ×10 m,孔隙度为 23. 8 % ,28. 6 % ,平均 为 25. 9 % ,属于高孔中渗透储层 。 主要为钙铝石榴石 、硅灰石和少量透辉石 ,偶见金云 母 、透长石等 。 [ 7 ] 根据 Dona ld W H yndm an 的 经 典 化 学 反 应 , 透辉石 、硅灰石 、钙铝石榴石是由 2种或 3种矿物 反 应而形成 ,并脱出 CO。 2 2. 4 变质岩相及原岩判识 温压条件 根据 K - A r法测定的罗 151块火成 岩绝对年龄推算 , 辉绿岩当时侵 位 深度 约为 1 500 [ 8 ] m ,侵入时上覆岩石负荷压力约为 0. 044 GPa。根 [ 7 ] 据 Dona ld W H yndm an的经典化学反应 中碳酸盐 图 2 罗 152井接触变质岩 、侵入岩储层物性剖面分布 第 14卷 第 117? ?:罗 151块沙三段接触变质岩特征及变成孔隙 谢忠怀 期 3. 2 储集空间,变成孔隙达到理想状态 ;当原岩中石英长 量相当时 根据铸体薄片和扫描电镜的观察分析 ,角岩的 石含量少且以碳酸盐含量为主时 ,变成孔隙含量少 。 薄片观察这些变质条件下原生孔隙是间互成层分布 储集空间主要是变质矿物晶间孔隙 ,包括石榴石 、硅 的 ,这与原岩沉积层之间矿物成分差异性密切相关 。 灰石 、透辉石晶间孔隙 ,见少量透辉石溶蚀孔隙 。孔 变质后的热液作用 当变成孔隙形成后 ,变质 μ隙为 2,20m ,石榴石角岩中石榴石晶间孔径一般 岩还受到岩浆热液的影响 ,葡萄石在孔隙空间中生 μ为 5 ,15m , 硅灰石角岩 、透辉石角岩中硅灰石和 长 ,导致局部变成孔隙的缩小 。但玄武岩浆基本上 μ透辉石晶间孔径一般为 3 ,10m ,晶间孔隙的连通 为干岩浆 ,热液形成的葡萄石有限 。 性比较好 。 盆地中流体作用 当岩浆结晶变成辉绿岩体 , 变质岩逐步脱离岩浆热的影响而受到沉积盆地成岩 4 变质岩孔隙成因及影响因素 环境的作用 ,孔隙可能再度增加或减少 。由于有机 酸等酸性流体的作用 ,引起易溶透辉石的溶解 ,形成 溶蚀孔隙 ,使孔隙增加 ,但由于成岩环境的改变 ,部 通过变质反应前后原岩矿物和新矿物摩尔体积 的变化 ,分别计算在岩石总体积不变的情况下变质 分方解石和绿泥石充填孔隙 。 岩石的理想孔隙增加量 ,并提出变成孔隙的概念 ,以 罗 151块接触变质岩变成孔隙虽然经历了热液 强调特定变质条件下也能形成孔隙的新思路 。 和成岩作用的改造 ,但总体孔隙保存较好 。 4. 1 变质孔隙率的计算 变质矿物钙铝石榴石是由钙长石 、石英和方解 [ 4 ] 石反应生 成 , 硅 灰 石 是 由 方 解 石 和 石 英 反 应 生 5 结束语 成 ,其化学方程式分别为 在罗 151块接触变质岩岩石学和储集特征研究 CaA lSiO+ SiO+ 2CaCO= CaA lSiO+ 2CO 2 2 8 2 3 3 2 3 12 2( )1 钙长石 石英 方解石 钙铝石榴石的基础上 ,根据经典接触变质反应以及反应前后矿 CaCO+ SiO= CaSiO+ CO 3 2 3 2物摩尔总体积的变化 ,计算出不纯的碳酸盐岩在变 ( )2 方解石 石英 硅灰石 质过程中能产生大量接触变质原生孔隙 ,并提出了 钙长石 、方解石 、石英 、硅灰石和钙铝石榴石 变成孔隙的概念 ,从理论上解释了接触变质油藏孔 等矿物 的 摩 尔 体 积 分 别 为 100. 79 , 36. 93 , 22. 69 ,隙发育的成因 ,这一认识有利于提高在沉积盆地中 3 [ 10 ] 39. 93 和 125. 30 cm/mo l, 计算出钙铝 石 榴石 和 对接触变质油藏勘探的目的性 。 硅灰石形成时增加的理想孔隙率分别占岩石总体积 参考文献 : 的 36. 5 %和 33. 0 % 。计算结果表明 ,不纯的灰岩在 接触变质条件下因矿物之间的变质反应 ,可以生成 张映红 ,朱筱敏. 侵入岩及其外变质带岩相与储集层模型 [ J ]. [ 1 ] ( ) 石油勘探与开发 , 2000 , 27 2 : 22 - 26. 大量的变质原生孔隙 。 刘魁元 ,康仁华 ,武恒志. 罗 151 井区侵入岩油藏储集层分布 [ 2 ] 4. 2 变成孔隙概念的提出 ( ) 及成藏特征 [ J ]. 石油勘探与开发 , 2000 , 27 6 : 16 - 18. 曹忠 祥. 济阳坳陷第三系侵入岩成藏研究 [ J ]. 油气地质与采 收通过反应生成物看出 ,钙铝石榴石和硅灰石变 [ 3 ] ( ) 率 , 2004 , 11 2 : 15 - 17. 质矿物的形成增加了大量孔隙体积 ,在岩石薄片中 周建国. 济阳 —昌潍坳陷火山岩地球化学特征及其动力学意 ( ) 义 [ J ]. 油气地质与采收率 , 2006 , 13 1 : 27 - 30. 表现为晶间孔隙 ,将这种孔隙称为变成孔隙 ,是泥灰 [ 4 ] 杨贵丽 ,蒋有录 , 吕希学. 济阳坳陷火成岩油气藏成藏特征分 质 、粉砂质灰岩等不纯的碳酸盐岩在侵入岩浆持续 ( ) 析 [ J ]. 油气地质与采收率 , 2005 , 12 1 : 24 - 26. [ 5 ] 刘惠民 ,谢忠怀. 渤海湾盆地济阳坳陷第三系火成岩岩石化学 高温烘烤下,由 2种或 2种以上的沉积矿物之间发生 ( ) 特征及成因分析 [ J ]. 石油实验地质 , 2003 , 25 4 : 385 - 389. 变质反应生成接触热条件下稳定平衡的新矿物 ,在 [ 6 ] Dona ld W H yndm an. 火成岩与变质岩岩石学 [ M ]. 王方正 , 邱 () 家骧 ,译. 武汉 :中国地质大学出版社 , 1990. 变化过程中因新生成矿物的密度大 石榴石等 或 路凤香 ,桑隆康. 岩石学 [M ]. 北京 :地质出版社 , 2005. [ 7 ] (者反应过程中脱出 CO硅灰石 、石榴石等形成的反 2 贺同兴 ,卢良兆. 变质岩岩石学 [M ]. 北京 :地质出版社 , 1988. ) 应 ,导致新生固体矿物摩尔体积总量减小 ,在岩石 [ 8 ] 总体积不变的情况下产生的相对增加的孔隙空间 。 [ 9 ] 4. 3 变成孔隙发育和保存的影响因素 [ 10 ] 中国科学院贵阳地球化学研究所《简明地球化学 》编译 组. 简明地球化学手册 [M ]. 北京 :科学出版社 , 1977. 原始成分的差异性 主要取决于不纯灰岩中石 编辑 程 慧 英 、长石的含量 ,当原岩中碳酸盐含量与石英长石含