川西坳陷中段須家河組地層水成因及水巖作用研究.pdf

1、川西坳陷須家河組2段和4段是坳陷內(nèi)深層天然氣勘探的重要層位，因其儲層的致密化使得水巖作用備受關(guān)注。本文通過水巖作用的地層水和巖石學(xué)記錄綜合分析，結(jié)合工區(qū)基本地質(zhì)背景，全面闡述了工區(qū)地層水成因、水巖相互作用，建立了工區(qū)水巖作用序列，并探討了水巖作用機制，提出了自生鋁硅酸鹽和碳酸鹽礦物轉(zhuǎn)化和膠結(jié)的水巖作用概念模式。
　　 首先分析了地層水基本地化特征，須2地層水礦化度具有高、低礦化度雙峰分布特征，主要為Cl-～Na+型，低礦化度屬于

2、HCO3-～Na+或HCO3-～Na+～Ca2+型水；而須4 礦化度則介于須2高低礦化度雙峰之間，水型單一，基本上為Cl-～Na+型。
　　 地層水的多種化學(xué)參數(shù)，如，鈉氯系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)、脫硫系數(shù)等顯示地層水高濃縮，深變質(zhì)的特征，油氣保存條件佳。
　　 基于地層水基本的地化特征分析，給出地層水中不同離子（或同位素）6類組合關(guān)系，這6類組合關(guān)系全面概括了工區(qū)地層水來源（成因）、生物化學(xué)、水巖反應(yīng)等的全貌。須2和須4地層水來

3、源主要為原始的沉積水、煤層或泥頁巖壓釋水、海相地層水和大氣淡水。Cl-～Br-～Na+組合的相似性是地層水初次混合的結(jié)果，Br-僅可作為泥頁巖層或煤層壓釋水初次混合的標(biāo)志。地層水的Caexcess～Nadeficit和Cl-～K+關(guān)系顯示須2具有濃厚的海相地層水特征，相反，須4則具有明顯的淡水背景。Cl-～HCO3-～SO42-組合、Ca2+～Mg2+～Fe2+組合、Li+～Cl-～δ18O組合和Caexcess～Nadeficit 關(guān)

4、系則說明地層水受不同水巖反應(yīng)類型的影響，成巖研究為上述關(guān)系的正確性提供了有力證據(jù)。
　　 利用Petromod 10恢復(fù)了工區(qū)埋藏和熱史演化，在此基礎(chǔ)上結(jié)合成巖演化，重建了工區(qū)水巖演化序列，并劃分出水巖序列的三個階段：（1）泥頁巖（或煤層）壓釋水混合階段；（2）流體的成巖演化階段；（3）流體的構(gòu)造演化階段，流體成巖演化基本定型，流體演化開始進入由于構(gòu)造擠壓和抬升造成的大規(guī)模重新分布和混合時期。
　　 通過工區(qū)及其它地區(qū)大

5、量的實例分析，全面總結(jié)和探討了Ca2+、Mg2+、Fe2+、K+、SiO2、CO2（HCO3-）、Br-和CH3COOH等的來源和循環(huán)、與其相關(guān)的水巖作用類型及相應(yīng)的水巖作用機制，建立了工區(qū)鋁硅酸巖和碳酸鹽巖水巖作用概念模式。模式中泥頁巖并不是水成巖體系中封閉性因素，相反是水巖體系的第一開放對象，泥頁巖（煤層）同時是物質(zhì)提供者和接受者，是整個水巖體系不可或缺的部分。
　　 由于須2地層水較大的K+/H+活度比，其大部分長石得到有

6、效保存；而須4長石的缺失主要歸結(jié)為大地構(gòu)造控制下的來源因素，其較低的K+/H+活度比更加深了須4和須2段長石含量的差別，但須4 頂高嶺石到得保存。工區(qū)長石溶蝕、高嶺石沉淀、石英膠結(jié)和伊利石化等自生礦物的組合及地層水組合關(guān)系說明上述過程是系統(tǒng)性的水巖反應(yīng)系列，受到水巖體系中長石溶蝕速率—K+離子遷移性—伊利石化速率三元體系中最慢反應(yīng)進程的控制，與水巖體系的封閉與否沒有直接的關(guān)系。
　　 碳酸鹽巖膠結(jié)物的碳、氧同位素及巖石學(xué)特征說明