致密油沉积类型-细粒沉积岩.ppt

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1、含油气细粒沉积岩 2015年3月7日页岩气和页岩油气中的“页岩”的概念泛指聚集天然气或油气的烃源岩，该类地层由不同岩石类型构成，包括泥岩、页岩及灰质泥岩、灰质页岩、泥质灰岩、粉砂质泥岩等过渡岩性，甚至灰岩、云岩及粉砂岩等其他岩石类型。半深湖深湖细粒沉积岩岩石类型复杂，包括油田录井中涉及的泥岩、页岩、灰质泥岩、泥质灰岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩以及灰岩和白云岩等。（张顺，陈世悦等，2014）细粒沉积物的定义：指粒径小于62m的黏土级和粉砂级沉积物，其成分主要包含黏土矿物、粉砂、碳酸盐、有机质等。黏土指粒径小于4m的组分，粉砂是指粒径介于4-62m的物质；泥质笼统地指黏土-粉砂级的混合物。细

2、粒沉积岩的定义：由细粒沉积物组成的沉积岩称为细粒沉积岩或泥状岩，其中页理发育的称为页岩，页理不发育的称为泥质岩。油页岩是一种有机质含量极高（TOC通常大于2%）的页岩，可以通过干馏等手段从中提取原油。黏岩是指主要由黏土组成的细粒沉积岩。细粒沉积岩的分类细粒沉积岩的岩石类型也异常丰富，主要包含了硅质碎屑岩中的粉砂岩和黏土岩，石灰岩中的灰泥灰岩和部分黏结岩，及其过渡类型。以细粒沉积岩的主要组分粉砂、黏土和碳酸盐为三端元，以各自含量50%为界分为4大类。细粒沉积岩的分类以有机质(TOC)，碳酸盐及黏土矿物三端元划分岩石类型。鉴于有机质在细粒物质沉积动力学、成岩作用和储层形成中的重要作用，建议首先以T

3、OC 2%和4%为界，划分出低有机质、中有机质和高有机质3大类；之后，根据碳酸盐和勃土矿物50%为界，进一步划分为6亚类细粒物质沉积动力学硅质细粒物质沉积动力学它们总是沉积于水流微弱的安静环境；受到水流作用时会再悬浮，而不会侵蚀，高含水（可高达90%）的泥岩受到强水流的作用时，没有剪应力；泥岩中的石英是陆源碎屑成因；深水泥岩都是悬浮沉积。现代泥质粒度分析表明，大多数直径小于10m的颗粒以絮凝物形式沉积，直径大于10m的颗粒则主要以单独颗粒形式沉降，絮凝过程有助于在海洋环境中长距离输送大量泥质沉积物。细粒物质沉积动力学碳酸盐细粒物质沉积动力学 碳酸盐细粒物质的来源及沉积过程主要包括机械、化学、生

4、物及生物化学作用。碳酸盐生物或生物化学作用对于碳酸盐建隆、生物灭绝小一件、古环境恢复、古气候恢复及油气成藏有着重要意义。其主要表现在以下几个方面：生物（植物、藻类及细菌类生物）通过光合作用利用水体中CO2和HCO3-中的C，使水溶液的pH值提高从而引起碳酸盐的沉积；生物或生物群（蓝藻、绿藻）通过分泌黏液，捕获或黏结碳酸盐颗粒物质形成碳酸盐岩；由食甲烷古菌（ANME）和硫酸盐还原细菌（SRB）共存体形成的甲烷厌氧氧化（AOM）可以产生大童碳酸盐，这在黑海底部微生物礁研究中得到了证实；形成生物钙质骨架。深水沉积类型（庞军刚等，2014）深水沉积：深水异地沉积和深水原地沉积2种类型。海洋或湖泊深水区

5、经横向运移而形成的沉积即为深水异地沉积，而原地沉积主要由垂直降落沉积作用形成。深水异地沉积主要包括重力流沉积和深水牵引流沉积，近年来在这些沉积中发现了深部热液沉积、凝灰岩等。1 深水原地沉积 深水细粒物质经过物理沉降作用或造岩矿物经过化学沉积作用而形成的泥页岩等沉积即为典型的深水原地沉积，其可对深水区的原有水动力特征、沉积物成分具有一定的指示意义。这个因重力作用而垂直沉降的过程非常缓慢，有机团粒和絮凝作用都可提高沉降速度。深水沉积类型（庞军刚等，2014）2 凝灰岩夹层凝灰岩粒度通常小于2 mm，薄片中以杂基支撑为主，主要由玻屑、晶屑、岩屑组成。火山碎屑岩中玻屑、晶屑、岩屑的含量多少作为其分类

6、命名的主要依据。以其为三角图分类的 3 个端元把凝灰岩分成 10 种类型。根据凝灰岩的形成机制可分为空降型凝灰岩和水携型凝灰岩。深水沉积类型（庞军刚等，2014）3 硅质岩等共生体系及深部热液目前热水沉积主要有 3 种成因类型：（1）产于火山沉积岩系中与火山活动有关的热水沉积岩；（2）产于沉积岩系中的与区域地热异常有关的热水沉积岩；（3）与大陆地热系统温（热）泉或热储活动有关的热水活动。硅质岩是常见热水活动的岩石学标志。4 远端浊积岩（浊流沉积）在鄂尔多斯盆地延长组的湖底扇相模式中，中扇的浊积水道前缘微主要以粉砂质泥岩和泥岩为主，多夹薄层粉砂岩、泥质粉砂岩，具水平层理及波状层理等，多见植物炭屑

7、。外扇水平延伸稳定的薄层砂岩与深湖相暗色泥岩呈交互式沉积。这些均为浊流形成的细粒沉积，一般发育鲍马序列的上部组合，如CDE、DE、CE 等。在测井曲线上以泥岩基线为主，夹少量低幅齿形或指形。目前在中扇浊积水道的成因细砂岩中发现了工业油流，在这些远端浊积岩中未见工业油流。深水沉积类型（庞军刚等，2014）5 深水牵引流（等深流）水体的温度差、密度差及暴风均可引起底流，可分为砂质底流和泥质底流，两种底流的分类没有统一标准，有学者认为含砂25%是砂质底流的下限。牵引构造是鉴别底流沉积的唯一可靠标志，一般识别底流的主要标志有：（1）岩性以粉砂、细砂为主；（2）砂岩发育薄层理或透镜状层理夹于深水泥岩中，

8、厚度小于 5 cm；（3）砂岩与泥岩顶底接触截然，无侵蚀作用；（4）砂岩内部具有侵蚀面；（5）砂岩与泥岩垂向上形成韵律层。细粒沉积岩沉积过程 深海沉降、半深海沉积、半浊流沉积（hemiturbiditic sedimentation）、等深流沉积、高密度流沉积、浊流沉积、碎屑流（泥流）细粒沉积岩沉积模式湖相细粒物质的发育受控于湖盆碳酸盐补偿深度“CCD（carbonate compensate depth），即水体中碳酸盐补给速率与溶解速率相等的深度面。显然，陆相湖泊水体物理化学条件（如盐度、温度、压力、pH值等）与海洋差异较大，笔者只是试图借助海洋“碳酸盐补偿深度”的概念来理解湖盆中碳酸盐沉

9、积过程，即碳酸盐的沉淀取决于碳酸盐的产率和溶解速率之间的关系，实际上是受水体深度控制。东营凹陷半深湖深湖细粒沉积岩沉积模式（张顺等，2014）湖盆最深处，水体分层形成强还原还原环境，陆源碎屑和高等植物供给量很小，减少有机质稀释，有机质得以很好地保存，形成页理发育的富有机质细粒沉积岩；重结晶方解石的发育与碳酸盐含量及有机质丰度均有密切关系，在深湖弱水动力环境下发育富有机质页状灰岩，且常常与富有机质页状黏土岩伴生。半深湖区靠近风暴浪基面，碳酸盐及有机质含量开始降低，主要沉积中、低有机质纹层状灰岩及纹层状混合细粒岩。正常浪基面附近，有机质含量明显降低，水体分层不明显，且容易受到阶段性浊流的影响，长英

10、质矿物含量开始增大，发育中有机质层状混合细粒岩、低有机质块状混合细粒岩及粉砂岩。东营凹陷半深湖深湖细粒沉积岩沉积模式及岩相平面分布富有机质页岩沉积模式（邹才能等，2013）富有机质黑色页岩的沉积模式主要有4种：海（湖）侵模式、水体分层模式、门槛模式和洋流上涌模式。在陆相湖盆内，只发育湖侵、水体分层和门槛 3 种模式。湖侵模式在坳陷湖盆的展布规模一般较大（见图 1a），高门槛模式是指在断陷湖盆（见图 1b）和前陆湖盆（见图 1c）等深水湖盆内。细粒物质埋藏成岩作用细粒物质的化学性质不稳定，在埋藏成岩过程中，黏土矿物、生物硅、有机质及碳酸盐等细粒物质发生转化作用。温度超过70 oC时，黏土矿物成分的转化成为页岩物质变化的重要驱动因素70-100时，蒙脱石或伊/蒙混层转变为伊利石或高伊利石的伊/蒙混层。伊利石化产生的二氧化硅，以微晶石英形式存在于黏土基质中。在硅质生物富集的页岩中，生物硅在埋藏成岩过程中的转化作用较为常见，它们由蛋白石-A向蛋白石-CT，继而向石英转化。细粒物质埋藏成岩过程中，有机-无机相互作用机制尚不明确。初步研究表明，碳酸盐矿物在成岩过程中发生晶体形态的变化，有机质含量（TOC）及其热演化对于碳酸盐矿物晶体大小和形态有着重要影响。