碳酸盐岩储层 层序地层格架中的成岩作用和孔隙演化PDF电子书下载

1　碳酸盐岩沉积体系的性质 1

1.1 引言 1

1.2　碳酸盐沉积物和沉积作用的基本特征 1

1.2.1　概述 1

1.2.2　碳酸盐沉积物的起源 1

1.2.3　生物礁——独特的沉积环境 3

1.2.4　碳酸盐沉积物的结构和组构受独特的生物控制 4

1.2.5　碳酸盐岩颗粒组分 5

1.2.6　碳酸盐岩分类 6

1.2.7　碳酸盐产率及对沉积样式的影响 6

1.2.8　碳酸盐岩台地类型和相模式 12

1.3　小结 15

2　层序地层在碳酸盐岩沉积体系中的应用 17

2.1 引言 17

2.2　层序地层学 17

2.2.1 海平面升降、构造和沉积作用——基本可容纳空间模型 17

2.2.2　地层旋回的级次 21

2.2.3　碳酸盐岩层序地层模式介绍 21

2.2.4　缓坡型层序地层模式 22

2.2.5　镶边陆棚层序地层模式 24

2.2.6　陡坡边缘层序地层模式 25

2.2.7　孤立台地层序地层模式 26

2.2.8　碳酸盐岩台地高频旋回——碳酸盐岩准层序 28

2.3　暴露期层序边界碳酸盐沉积物和岩石高化学活动性 28

2.3.1　碳酸盐矿物及其相对稳定性 28

2.3.2　现今和古代控制碳酸盐沉积物矿物相的因素 29

2.3.3 古代石灰岩矿物组——早期渐进的矿物稳定和孔隙演化 31

2.4　小结 31

3　碳酸盐岩孔隙的实质和分类 32

3.1 引言 32

3.2　碳酸盐岩孔隙的分类 33

3.2.1　概述 33

3.2.2　Choquette和Pray的孔隙分类 34

3.2.3　Lucia的岩石组构——岩石物理法碳酸盐岩孔隙分类 37

3.3　现代碳酸盐沉积物中原生孔隙的实质 42

3.3.1　粒间孔 42

3.3.2　粒内孔 42

3.3.3　含灰泥沉积物的沉积孔隙 43

3.3.4　格架孔和窗格孔 44

3.4　次生孔隙 46

3.4.1　概述 46

3.4.2　溶解作用和次生孔隙的形成 46

3.4.3　白云化作用和次生孔隙的形成 48

3.4.4　角砾岩化和次生孔隙的形成 51

3.4.5　裂隙作用与次生孔隙的形成 52

3.5　小结 52

4　孔隙改造的成岩环境和识别手段 54

4.1 引言 54

4.2　孔隙改造的成岩环境 54

4.2.1　概述 54

4.2.2　海水成岩环境 54

4.2.3　大气淡水成岩环境 55

4.2.4　埋藏成岩环境 56

4.3　地质记录中孔隙改造的成岩环境的识别手段 56

4.3.1　概述 56

4.3.2　岩石组构——胶结物形态 57

4.3.3　岩石组构——胶结物分布样式 60

4.3.4　岩石组构——颗粒—胶结物与压实作用之间的关系 62

4.3.5　方解石胶结物和白云石的微量元素地球化学特征 63

4.3.6　稳定同位素 68

4.3.7　锶同位素 73

4.3.8　流体包裹体 77

4.4　小结 78

5　正常海水成岩环境 80

5.1　引言 80

5.2 正常浅海成岩环境 81

5.2.1　非生物浅海碳酸盐胶结作用 81

5.2.2　古代浅海非生物胶结物的识别 83

5.2.3　生物参与的海水碳酸盐胶结作用和成岩作用 86

5.2.4　潮间带成岩作用背景 87

5.2.5　现代浅海海底硬地 89

5.2.6　古代海底硬地的识别和意义 90

5.2.7　现代生物礁环境的成岩作用背景 91

5.2.8　地质记录中与生物礁相关的海水成岩作用的识别 93

5.2.9　美国新墨西哥州和得克萨斯州西部二叠纪Capitan组礁复合体的早期海水岩化作用 96

5.2.10　墨西哥湾黄金巷和得克萨斯州南部的Stuart City地区与礁有关的早中白垩世陆棚边缘地层序列的孔隙演化 97

5.2.11 中泥盆世礁复合体的孔隙演化：西加拿大沉积盆地的Leduc、Rainbow、“Presquile”和Swan Hills礁体 105

5.3　斜坡到深海成岩环境 110

5.3.1　斜坡到深海成岩环境成岩作用概述 110

5.3.2　与缓坡到斜坡灰泥丘有关的碳酸盐岩成岩作用 110

5.3.3 与海底热液和冷烃火山口毗邻的灰泥丘的成岩作用 114

5.3.4 陡坡陆棚边缘碳酸盐岩成岩作用：太平洋Enewetak环礁的研究说明溶解作用、胶结作用和白云化作用是受地热对流驱动的 117

5.3.5 陡坡陆棚边缘碳酸盐岩成岩作用：巴哈马台地由地热对流或地形驱动的水流引起的海水白云化 122

5.4　小结 126

6　蒸发海水成岩环境 127

6.1　引言 127

6.2　蒸发海水成岩环境成岩作用概述 127

6.3　边缘海萨布哈成岩环境 130

6.3.1　现代边缘海萨布哈 130

6.3.2　古代边缘海萨布哈的成岩作用样式 133

6.3.3　美国Williston盆地奥陶系Red River组边缘海萨布哈储层 135

6.3.4　美国Williston盆地密西西比系Mission Canyon组边缘海萨布哈储层 139

6.3.5 美国得克萨斯州西部奥陶系Ellenburger组边缘海萨布哈白云岩储层 140

6.3.6　古代边缘海萨布哈白云石的识别标志 142

6.4　边缘海蒸发潟湖和盐湖渗透回流白云化作用 145

6.4.1　边缘海蒸发潟湖成岩环境 145

6.4.2　美国西得克萨斯州上二叠统Guadalupian组：古代边缘海蒸发潟湖复合体 148

6.4.3　美国西得克萨斯South Cowden油田二叠纪白云化储层：陆棚潟湖的渗透回流白云化 150

6.4.4　美国东得克萨斯州上侏罗统Smackover组台地白云化作用：渗透回流白云化事件 155

6.4.5 古代渗透回流白云岩的识别标志 158

6.4.6 区域性蒸发盆地及海岸盐碱滩的背景和成岩环境 160

6.4.7 麦克劳德盐湖盆地 161

6.4.8 加拿大Elk Point盆地 163

6.4.9 美国密歇根盆地 165

6.4.10 中东侏罗纪Hith蒸发岩和Arab组 165

6.5 小结 168

7 大气淡水成岩环境及成岩作用 169

7.1 引言 169

7.2 地球化学和矿物学特征 169

7.2.1 孔隙中的大气淡水流体和沉淀物的地球化学特征 169

7.2.2 大气淡水及从中沉淀的碳酸盐矿物的同位素组分 171

7.2.3 大气淡水成岩环境下受矿物相驱动的成岩作用 174

7.2.4 大气淡水成岩环境中CaCO3—H2O—CO2体系的动力特征对颗粒稳定化和孔隙演化的影响 174

7.2.5 气候的影响 177

7.2.6 大气淡水成岩环境的水文地质背景 177

7.3 大气淡水渗流带成岩环境 180

7.3.1 概述 180

7.3.2 上部渗流土壤带或钙质结壳带 180

7.3.3 下部大气淡水渗流带 182

7.3.4 大气淡水渗流带成岩环境中孔隙的发育 182

7.4 大气淡水潜流带成岩环境 182

7.4.1 概述 182

7.4.2 不成熟水文地质相：在不成熟矿物相沉积物中发育的孤立台地和与陆相连的漂浮大气淡水透镜体 182

7.4.3 百慕大具长期性漂浮大气淡水透镜体岛屿的案例研究 184

7.4.4 墨西哥Quintana Roo地区滨海平原的大气淡水成岩作用 187

7.4.5 美国北路易斯安那州Oaks油田侏罗纪高水位期进积海岸线附近的大气淡水成岩作用 188

7.4.6 成熟水文地质相：海平面低水位期发育的区域大气淡水体系 192

7.4.7 成熟的水文地质体系：海平面低水位期在大巴哈马滩孤立碳酸盐岩台地上发育的区域大气淡水体系 192

7.4.8 成熟的水文地质体系：海平面低水位期在与陆相连的碳酸盐岩陆棚上发育的区域重力驱动的大气淡水体系 195

7.4.9 区域大气淡水含水层环境中孔隙的发育和预测 198

7.4.10 区域大气淡水含水层体系的地球化学趋势特征 198

7.4.11 美国新墨西哥西南部密西西比系颗粒灰岩：区域大气淡水含水层体系中孔隙被破坏的典型案例 200

7.5 喀斯特作用、产物及与其相关的孔隙 204

7.5.1 概述 204

7.5.2 在成岩作用成熟的喀斯特体系中的溶解作用、胶结作用和孔隙演化 205

7.5.3 美国西得克萨斯州Yates油田：与不整合面相关的喀斯特储层复合体的典型案例 207

7.6 与大气淡水及混合水有关的白云化作用 214

7.6.1 概述 214

7.6.2 大气淡水—海水混合或Dorag白云化模式 214

7.6.3 混合水白云化模式有效性的讨论 215

7.6.4 现代大气淡水—海水混合区的白云化作用 216

7.6.5 更新世到中新世大气淡水—海水混合带的白云化作用 217

7.6.6 美国伊利诺伊盆地密西西比纪North Bridgeport油田：混合水白云岩储层 219

7.6.7 混合水白云化面临的挑战 223

7.7 小结 224

8 层序格架和气候格架中碳酸盐岩储层早期成岩作用和孔隙改造总结 226

8.1 引言 226

8.2 三级海平面低水位期储层的成岩作用和孔隙演化 226

8.2.1 概述 226

8.2.2 海平面低水位期碳酸盐岩缓坡的成岩作用—孔隙模式 227

8.2.3 海平面低水位期陡坡镶边碳酸盐岩陆棚的成岩作用—孔隙模式 229

8.2.4 海平面低水位期镶边孤立碳酸盐岩台地的成岩作用—孔隙模式 231

8.3 三级海平面上升期储层的成岩作用和孔隙演化 232

8.3.1 概述 232

8.3.2 海平面上升期缓坡的成岩作用—孔隙模式 232

8.3.3 海平面上升期镶边陆棚的成岩作用—孔隙模式 234

8.3.4 海平面上升期镶边孤立碳酸盐岩台地的成岩作用—孔隙模式 236

8.4 三级海平面高水位期储层成岩作用和孔隙演化 237

8.4.1 概述 237

8.4.2 海平面高水位期缓坡的成岩作用—孔隙模式 237

8.4.3 海平面高水位期镶边陆棚的成岩作用—孔隙模式 239

8.4.4 海平面高水位期孤立碳酸盐岩台地的成岩作用—孔隙模式 240

8.5 准层序级别的成岩作用和孔隙改造 241

8.5.1 概述 241

8.5.2 三级层序中与准层序叠置模式有关的成岩作用 242

8.6 超层序（二级）级别的成岩作用和孔隙改造：层序叠置样式 243

8.6.1 概述 243

8.6.2 进积层序组及其成岩作用 244

8.6.3 加积层序组及其成岩作用 245

8.6.4 退积层序组及其成岩作用 245

8.7 一级层序级别的成岩作用和孔隙改造：冰期和间冰期 246

8.7.1 概述 246

8.7.2 碳酸盐矿物相长周期的变化：对成岩作用和孔隙演化的影响 246

8.7.3 长周期气候旋回（冰期和间冰期）影响下的沉积层序格架及其成岩作用—孔隙演化 248

8.8 典型案例介绍 249

8.8.1 概述 249

8.8.2 美国西南部Andrews地区二叠盆地中央台盆区晚古生代陆棚石灰岩孔隙演化的控制因素：冰期地表暴露对孔隙发育的影响 250

8.8.3 非洲安哥拉滨外Albian组缓坡层序中地层对孔隙发育的控制：间冰期硅质碎屑岩—碳酸盐岩蒸发岩混积陆棚背景下的孔隙演化 255

8.9 小结 263

9 埋藏成岩环境 265

9.1 引言 265

9.2 埋藏背景 265

9.2.1 概述 265

9.2.2 压力 266

9.2.3 温度 267

9.2.4 深埋孔隙流体 268

9.2.5 构造和盆地水文地质 269

9.3 被动大陆边缘埋藏成岩域 271

9.3.1 概述 271

9.3.2 机械压实—脱水作用 271

9.3.3 化学压实作用 273

9.3.4 影响化学压实作用效率的因素 275

9.3.5 被动大陆边缘背景下的埋藏胶结物 279

9.3.6 埋藏胶结物的岩相特征 279

9.3.7 埋藏胶结物的地球化学特征 281

9.3.8 晚期埋藏胶结作用对储层孔隙的影响 282

9.3.9 被动大陆边缘背景下的埋藏溶解作用 283

9.3.10 北海Ekofisk油田白垩储层中孔隙保存的典型实例 284

9.4 碰撞或活动大陆边缘埋藏成岩域 288

9.4.1 概述 288

9.4.2 美国阿巴拉契亚南部下奥陶统上Knox群白云岩 289

9.4.3 西加拿大沉积盆地泥盆纪碳酸盐岩的白云化作用 293

9.5 构造后埋藏成岩域 298

9.5.1 概述 298

9.5.2 美国中部大陆密西西比系Madison群含水层 299

9.5.3 美国二叠盆地古生代碳酸盐岩构造后含水层体系 302

9.6 孔隙度随深度变化预测 304

9.7 小结 308

10 从沉积物到储层孔隙演化的典型案例 310

10.1 概述 310

10.2 美国怀俄明州Wind River盆地Madden油田密西西比系Madison组 310

10.2.1 概述 310

10.2.2 地质背景概述 310

10.2.3 地层和沉积背景 311

10.2.4 Madden地区露头区和覆盖区储层对比 315

10.2.5 Madison组的埋藏历史 317

10.2.6 Madison组储层和露头白云岩储层的孔隙度—渗透率 319

10.2.7 Wind River盆地Madison组的成岩史 319

10.2.8 从怀俄明州Madden油田Madison组的研究中得到的启示 322

10.3 美国海湾沿岸中部上侏罗统Smackover组及相关的组：成熟的含油气区 323

10.3.1 概述 323

10.3.2 地质背景概述 323

10.3.3 晚侏罗世的层序地层和沉积格架 325

10.3.4 与沉积层序和海平面相关的早期成岩作用和孔隙改造 333

10.3.5 墨西哥湾中部牛津期储层的埋藏成岩作用和孔隙演化 334

10.3.6 墨西哥湾中部上侏罗统勘探和生产的制约因素及策略 336

10.3.7 从墨西哥湾中部Smackover组的研究中得到的启示 338

10.4 菲律宾巴拉望岛滨外古近新近纪Malampaya和Camago碳酸盐岩建隆：三维储层建模 338

10.4.1 概述 338

10.4.2 地质背景概述 339

10.4.3 岩相和沉积模式 339

10.4.4 成岩历史 341

10.4.5 作为储层模型参数的储集岩类型 343

10.4.6 三维储层建模 344

10.4.7 从古近—新近纪Malampaya和Camago碳酸盐岩建隆的三维储层建模研究中得到的启示 348

结语 349

参考文献 353