古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制

陈俊杰（辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010）

古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制

陈俊杰（辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010）

碳酸盐岩储集层的发育主要离不开干热/干燥或湿热/湿润两类气候。海水的化学成分曾经在显生宙时期具有过明显周期性变化，其中循环交替出现方解石海和文石海。在塔里木盆地等进行实地油气勘探发现，古气候和古海洋对碳酸盐岩储集层有着十分巨大的影响，其发育特征和孔隙类型均与此有关。总的来说，干热/干燥的文石海环境下，有利于孔隙-孔洞型白云岩储集层的形成；干热/干燥的方解石海环境下，有利于蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层的形成；湿热/湿润的方解石海环境下，有利于大型溶洞型储集层的形成。由此可见，碳酸盐岩储集层的发育受古气候与古海洋的联合控制。本文基于对我国塔里木盆地等的实地勘探结果，对古气候与古海洋对碳酸盐岩储集层发育的控制进行了分析。

古气候；古海洋；方解石海；文石海；碳酸盐岩储集层；发育

虽然据有关研究证明，碳酸盐岩储集层的发育受古气候和古海洋的影响很大，然而关于这方面的专门探讨目前尚比较少，尤其缺乏对控制海相碳酸盐岩储集层发育与沉积的相关地质背景的研究。笔者以我国塔里木盆地等为例，通过实地勘探，对野外剖面和岩心进行观察，并做一系列实验分析，发现碳酸盐岩储集层的发育受古气候与古海洋的联合控制，二者均对其具有十分重要的影响。以下就来浅要分析一下相关问题。

1 干热/干燥环境下孔隙-孔洞型白云岩储集层的发育

白云岩的发育形成，大部分都是受白云石化的作用，而对这方面的研究难点，主要集中在白云岩发育形成所需要的Mg2+来源。现阶段，一般认为白云岩发育形成所需要的Mg2+乃是来源于海水、黏土矿物及深层岩浆热液等，其中，最原始和最主要的来源是海水。白云岩与蒸发岩往往具有着较为密切的关系，在准同生期，这类白云岩发生交代作用，文石泥或泥晶高镁方解石即为被交代的沉积物。在干热/干燥环境下，由于强烈的蒸发而成的富含Mg2+的浓缩海水，形成了白云石化流体。而礁白云岩等的白云石化作用则主要是在埋藏期发生的，因此这类属于成岩埋藏白云岩。干热/干燥环境下水中的Ca2+会一直消耗，同时Mg2+则会不断富集，久而久之促成了准同生白云岩的发育。

2 文石海背景下孔隙-孔洞型白云岩储集层的发育

一般当海水中的c（Mg2+)：c（Ca2+)＜2.2时，会发育出低镁方解石；c（Mg2+)：c（Ca2+)在2.2-5.3之间时，会发育出高镁方解石和文石；c（Mg2+)：c（Ca2+)＞5.3时，会发育出文石。高镁方解石和文石组成了热带浅海地区的碳酸盐，在成岩过程中，两者会逐渐转化成为稳定的低镁方解石，而古代碳酸盐岩则由此形成。碳酸盐岩的成岩作用方式与海水成分也有一定关系。研究发现，通常文石海碳酸盐岩的基质孔隙发育更好，方解石则比之较差。之所以会如此，主要是因为文石海中的易溶文石和高镁方解石含量较高，所以更易形成孔洞。

3 干热/干燥环境下早成岩期孔洞的发育

在储集层发育早期，干热/干燥的环境起着相当大的作用。在干热/干燥环境下，成岩流体一般非常匮乏，相应的，其沉积物中的胶结物也较少，因而使得大量孔隙空间得以发育形成，而这即是早成岩期孔洞发育的有利条件。如一些同生-准同生期层间岩溶，在每层层间岩溶面下，均可发现发育钙结壳，属于孔洞十分发育的优等储集层。而相反，在湿热/湿润环境下，胶结期次则较多，如塔里木盆地的奥陶系即是如此。

4 干热/干燥环境下方解石海及蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层的发育

干热/干燥的环境下，白云岩及蒸发盐矿物若想很好地发育，一个重要有利因素是原岩沉积不受古海洋环境的影响。所以，在干热/干燥的古气候下，除文石海以外，方解石海可发育成为规模较大的蒸发盐铸模孔隙型白云岩储集层。例如，我国的鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组，在沉积期曾经多次海进海退，因此而形成了含钾盐盆和膏盐盆，发育出了泥粉晶白云岩，其中富含蒸发盐矿物，具有孔隙度高、渗透率低之特点，乃是典型例子。

5 湿热/湿润环境下大型溶洞型储集层的发育

在湿热/湿润环境下，既不适合于方解石海早成岩期储集层的发育，也不适合于文石海早成岩期储集层的发育，所以自然亦不能发育出易溶的蒸发盐矿物。但是，由于表生期风化壳岩溶的影响，加之受构造断裂的作用，可能会形成一些溶蚀缝洞，并且规模通常较大，这些即是大型溶洞型储集层。

6 结语

综上所述，根据现有的相关研究，加上实地勘探结果，均表明古气候与古海洋在很大程度上影响和控制着碳酸盐岩储集层的发育。首先碳酸盐岩储集层在干热/干燥或是湿热/湿润的古气候环境下的发育特征有着显著的差异；其次冰室期-文石海沉积与温室期-方解石海对碳酸盐岩储集层发育的控制特征有着十分明显的不同。站在古海洋和古气候的角度出发，对二者对碳酸盐岩储集层发育的控制进行研究，具有十分深远的意义。因此，未来仍需继续深入研究这方面问题。

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