我院碳酸鹽巖研究團隊肖笛副研究員、譚秀成教授近期在蒸發巖與碳酸鹽巖共生組合體系下的沉積成儲研究方面取得新進展,成果以論文“Marine carbonate reservoirs formed in evaporite sequences in sedimentary basins: A review and new model of epeiric basin-scale moldic reservoirs”發表于國際地球科學著名頂級期刊《Earth-Science Reviews》。這項工作由我校地科院譚秀成教授團隊、南京大學地科院曹劍教授團隊,以及中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院有關團隊等合作完成。我校油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室與中石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室分室為論文第一作者單位,肖笛副研究員為第一作者,校友南京大學曹劍教授為通訊作者。
蒸發巖與碳酸鹽巖共生是局限-蒸發海環境中的一種常見沉積現象,也是全球范圍內重要的油氣儲集巖類組合,因此開展沉積儲層成因研究具有重要的基礎理論科學與實踐應用意義。本文在前人研究基礎之上,總結歸納了4種沉積成儲模式:邊緣海薩布哈、邊緣海潟湖、海岸鹽湖、區域蒸發盆地。在此基礎上,以鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組為例,報道了一類在世界范圍內都比較罕見的盆地級泥粉晶白云巖規模儲層,主要分布于盆地中東部的鹽上層序,范圍可達5萬平方公里,厚度可達數十米。這類儲層的儲集空間是不規則的圓形溶???,原始溶孔賦存礦物可能為水下蒸發濃縮成因的石鹽。據此,這類目標的油氣勘探思路應遵循“沉積期控儲、加里東期控藏”,厘定后期成巖與成藏差異所形成的甜點區域是關鍵。
這一罕見的盆地級分散狀蒸發巖與碳酸鹽巖共生指示了重要的古氣候-古海洋-古地理背景。1、中奧陶世溫室氣候期海平面高,低幅度的高頻海平面變化有利于形成穩定、長期的局限封隔環境,而極高的大氣CO2含量可能會造成海水中極端的二氧化碳分壓,導致石鹽在相對較低的鹽度條件下可以沉淀,但頻繁的海平面變化導致海水鹽度很難持續并達到更高值,長期穩定在石膏與石鹽共同沉淀的鹽度區間,深刻影響了海水中蒸發巖類的賦存形式;2、中奧陶世海水以方解石海為特征,較高的Ca2+含量使得蒸發巖沉淀速率大大降低,加之陸表海背景下海平面高頻變化且可容空間相對有限,導致蒸發巖缺乏相對穩定的沉積時間與空間,加之奧陶紀是新元古代以來海水原始鹽含量相對最低的時段之一,因此蒸發巖以分散狀分布為特征;3、中奧陶世華北臺地構造-沉積分異,西緣形成被古隆起圍限的克拉通內凹陷,為區域局限封隔鹽化環境創造了有利條件,而鹽上沉積階段,凹陷內因近填平補齊,沉積地貌廣闊、平坦而不利于蒸發巖的快速規模性沉淀,一定程度影響了賦存形式。
進一步探究了這類儲層的普適意義,發現至少在顯生宙范圍內,很難找出第二例,反映了獨特性。但有意義的是,近期在塔里木盆地寒武系發現了具體一些類似特征的儲集體,對比所處古氣候、古海水性質以及古構造-巖相古地理格局,發現與鄂爾多斯盆地奧陶系有相似之處,下步需要針對這套儲集體的成因以及是否具有規模性開展深入研究,以形成規律性認識,豐富發展碳酸鹽巖儲層沉積學研究的理論深度與廣度,以及對勘探生產的指導作用。
該研究工作得到了國家自然科學基金以及中石油重大科研等項目的支持?!禘arth-Science Reviews》是地球科學領域公認的國際學界頂級期刊,2021年影響因子12.413,位于中科院JCR分區一區,主要報道地球科學領域具有全球尺度/視野的前沿性基礎理論研究進展。
肖笛本科、碩士、博士均就讀于我院礦產普查與勘探專業(博士生指導教師郗愛華教授、譚秀成教授),2020年8月于南京大學博士后出站(合作導師曹劍教授)后回母校任教,目前主要從事碳酸鹽巖油氣地質與勘探方向的研究及教學工作,已以第一(通訊)作者發表SCI期刊論文11篇,總影響因子47.54。
論文相關信息:Xiao, D., Cao, J., Tan, X.C., Xiong, Y., Zhang, D.F., Dong, G.D., Lu, Z.X., 2021. Marine carbonate reservoirs formed in evaporite sequences in sedimentary basins: A review and new model of epeiric basin-scale moldic reservoirs. Earth-Science Reviews, 223, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103860.