深层砂砾岩中的深部热流体作用及其地质意义——以渤海湾盆地东营凹陷民丰—盐家地区古近系沙河街组四段为例

摘要

以渤海湾盆地东营凹陷北部陡坡带东段民丰—盐家地区古近系沙河街组四段(沙四段)深层砂砾岩为例,通过岩心和扫描电镜观察、薄片鉴定、流体包裹体、粘土矿物X射线衍射、镜质体反射率、岩心物性和烃源岩热解参数分析等方法,结合构造演化和岩浆活动背景、地层埋藏史和油气成藏史等研究成果,明确深层砂砾岩中的深部热流体作用标记和时间,并初步探讨其地质意义。结果表明:研究区沙四段砂砾岩中存在爆裂角砾、立方体黄铁矿等和伊/蒙混层-铁白云石-磷灰石、伊/蒙混层-磷灰石-黄铁矿、绿泥石-磷灰石-黄铁矿、磷灰石-黄铁矿等反映深部热流体作用的岩石学特征和矿物(组合);粘土矿物的垂向演化过程中出现伊/蒙混层比值异常增大、高岭石含量短暂激增的现象;在埋深3400~4800 m处游离烃含量(S_(1))和裂解烃含量(S_(2))异常高,埋深5500 m处S_(1)和S_(2)较低,而热解峰温(T_(max))异常高,在埋深4269~4800 m处的石英裂缝内有异常高温包裹体;天然气稳定碳同位素中δ^(13)C_(CO_(2))值大于-8‰,具有无机成因特征,且具有与深部富CO_(2)热流体作用相关的NaHCO_(3)型地层水。以上现象均反映出民丰—盐家地区沙四段砂砾岩在馆陶组-明化镇组沉积时期经历了富CO_(2)幔源成因的深部流体活动。深部热流体进入砂砾岩储层后对物性起到双重改造作用:引发破裂和促进溶蚀从而改善储层物性;沉淀自生矿物堵塞孔隙,阻碍流体运移,损害储层物性。此外,深部热流体参与沙四下亚段烃源岩热演化及油气生成过程,对烃源岩排烃和原油裂解具有潜在影响。