基于矿物成分的沉积岩岩性与岩石粒度的关系及其岩性组合特征研究

发布时间：2020-03-21 18:29

【摘要】：地层元素测井在非常规油气藏勘探开发中的广泛应用,促进了其对沉积岩分类及岩性识别的需求,但目前还没有统一的沉积岩分类标准(对陆源碎屑岩主要依据碎屑颗粒的粒度大小划分,对内源碎屑岩的分类命名主要依据矿物成分),制约了地层元素测井技术的进一步发展,也影响了非常规油气的勘探开发。本文在大量沉积岩矿物含量数据分析研究的基础上,初步提出了基于矿物成分的沉积岩主要类型,并探讨了沉积岩矿物成分与粒度之间的关系及其岩性组合特征,取得了以下四方面认识:(1)基于矿物成分的沉积岩主要类型收集并分析了13个中国主要含油气盆地9067个沉积岩样品的矿物相对含量数据,依据《沉积岩岩石分类和命名方案》中岩石内源矿物或陆源碎屑物含量大于50%可以确定岩石基本名称的条例,发现在9067个沉积样品中沉积岩主要造岩矿物石英、长石、方解石、白云石、粘土矿物等均有含量超过50%的样品点。在全部样品中,石英矿物相对含量大于50%的样品有3271个,占到全部样品的36.1%;长石矿物相对含量大于50%的样品有227个,占到全部样品的2.5%;石英和长石矿物相对含量大于50%的样品有6329个,占到全部样品的69.8%;方解石矿物相对含量大于50%的样品有243个,占到全部样品的2.7%;白云石矿物相对含量大于50%的样品有548个,占到全部样品的6.0%;方解石和白云石矿物相对含量大于50%的样品有949个,占到全部样品的10.5%;粘土矿物相对含量大于或等于50%的样品有325个,占到全部样品的3.6%。全部样品中,伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石等粘土矿物组分相对含量在50%以上的样品数量较少,其中伊利石相对含量大于50%的样品有1个,占全部样品的0.01%;蒙脱石相对含量大于50%的样品有3个,占全部样品的0.03%;高岭石相对含量大于50%的样品有3个,占全部样品的0.03%;绿泥石相对含量大于50%的样品有0个。在全部样品中,石膏、硬石膏含量大于50%的样品有3个,占全部样品的0.03%;煤样品有4个,占全部样品的0.04%。在9067个沉积岩样品中,主要造岩矿物含量大于50%的样品有7610个,占全部样品的83.9%;主要造岩矿物含量均小于50%的样品有1457个,占全部样品的16.1%。综合上述研究,根据岩石矿物含量百分比及主要造岩矿物的成因相似性,结合前人对膏盐、盐岩、煤的研究成果,把沉积岩分为碎屑岩、碳酸盐岩、粘土岩、杂岩、膏岩、盐岩和煤等7大类。将石英矿物和长石矿物的含量大于50%的沉积岩划分为一类,命名为碎屑岩;将方解石矿物和白云石矿物含量大于50%的沉积岩划分为一类,命名为碳酸盐岩;将粘土矿物含量大于50%的沉积岩划分为一类,命名为粘土岩;将主要造岩矿物含量均小于50%的沉积岩划分为一类,命名为杂岩。石膏、硬石膏与岩盐均能单独成岩,将石膏或硬石膏含量大于50%的沉积岩划分为一类,命名为膏岩;将岩盐含量大于50%的沉积岩划分为一类,命名为盐岩。在基于矿物成分划分的沉积岩大类中,又把其中的碎屑岩、碳酸盐岩和杂岩分别分为2、2、4种亚类。对沉积岩亚类的划分是根据主要造岩矿物的多少进行命名的,例如将碎屑岩中石英矿物含量大于长石矿物含量的沉积岩命名为石英碎屑岩,反之则命名为长石碎屑岩。即将碎屑岩分为石英碎屑岩和长石碎屑岩;将碳酸盐岩分为方解石碳酸盐岩和白云石碳酸盐岩;杂岩成分复杂,按照岩石中矿物含量最高的命名,即将杂岩分为石英长石杂岩、方解石杂岩、白云石杂岩和粘土杂岩。(2)基于矿物成分的沉积岩岩性的粒度特征收集并分析了典型含油气盆地沉积岩样品的铸体薄片,观察沉积岩粒度特征发现,在岩石粒度大于0.1mm的沉积岩样品中,矿物成分含量大于50%的岩石为石英碎屑岩、长石碎屑岩、方解石碳酸盐岩和白云石碳酸盐岩,矿物成分含量均小于50%的岩石为石英长石杂岩;在岩石粒度小于0.1mm的沉积岩样品中,矿物成分含量大于50%的岩石为石英碎屑岩、长石碎屑岩、方解石碳酸盐岩、白云石碳酸盐岩和粘土岩,矿物成分含量均小于50%的岩石为石英长石杂岩、方解石杂岩、白云石杂岩、粘土杂岩、膏岩、盐岩和煤等。分析国内外多种沉积岩粒度分级方案,建议以0.1mm作为粒度界限将粒径,将大于0.1mm的细砂、砂、砾砂级颗粒划分为粗粒沉积岩,将粒径小于0.1mm的粉砂、泥级颗粒划分为细粒沉积岩。(3)基于矿物成分与粒度的沉积岩主要岩性组合基于沉积岩矿物成分与粒度特征,结合岩石的岩石结构与力学性质,初步划分出4种主要的含油气盆地中的岩性组合类型:杂岩组合、细粒岩组合、砂岩-细粒岩组合和砂岩-细粒岩-基岩组合,又将其中的部分岩性组合进一步划分,并在此基础上,初步建立了上述岩性组合与沉积相的关系。(4)典型含油气盆地岩性组合特征及分布根据上述研究,分别分析了柴达木盆地中-新生界,鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系及上古生界二叠系,渤海湾盆地沾化凹陷中-新生界等3个典型含油气盆地不同层系的岩性组合及分布特征,为非常规与常规油气成藏统一性、差异性、相关性的深入研究打下基础。
【图文】：

苏秦,沉积岩,样品,示意图

粒大小划分，，如砾岩（ d>2mm ）、砂岩（ 0.1mm<d<2mm ）、粉砂5mm<d<0.1mm)和泥岩(d<0.005mm)等。对内源碎屑岩的分类命名主要是依分类，如白云岩，灰岩等。但是在实际运用中，按照现有的沉积岩分类标沉积岩矿物成分与粒度，所以本文将以矿物与沉积岩岩性的关系为基础，矿物成分含量特征划分以矿物成分为主的沉积岩主要类型。沉积岩主要造岩矿物含量特征了更好的研究矿物成分与沉积岩岩性的关系，本次研究收集了 13 个中国盆地的 9067 个沉积岩样品的 X 衍射全岩矿物相对含量数据（图 2-1）。其盆地 4371 个样品、柴达木盆地 2464 个样品、鄂尔多斯盆地 576 个样品、 459 个样品、松辽盆地 309 个样品、酒泉 302 个样品、江汉 171 个样品、1 个样品、吐哈盆地 101 个样品、四川 68 个样品、苏北 62 个样品、南阳样品、塔里木盆地 8 个样品。

柴达木盆地,区域构造,大地,位置图

第四章基于矿物成分与粒度的沉积岩岩性组合特征4.2 典型含油气盆地岩性组合特征及分布4.2.1 柴达木盆地中-新生界主要岩性组合特征及分布4.2.1.1 柴达木盆地地层特征柴达木盆地是一个位于阿尔金山、昆仑山、祁连山之间的新生代大型内陆山间盆地（图 4-7），面积约为 12.1×104km2。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P618.13;P631.81

【参考文献】