四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对.doc

四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对 碳酸盐成岩作用的影响 黄思静1 Hairuo Qing 2 胡作维1 邹明亮1 冯文立1 王春梅1 郜晓勇1 王庆东1 (1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 沉积地质研究院 成都 610059; 2.Department of Geology, University of Regina, Regina SK Canada S4S 0A2) 摘要 四川盆地东北部三叠系飞仙关组存在广泛的硫酸盐还原作用，同时地层中也存在锶含量异常高的成岩流体。本文的研究表明：热化学硫酸盐还原作用（TSR）和（或）细菌硫酸盐还原作用（BSR）造成的SO42-离子的消耗对成岩孔隙流体中SrSO4溶解度的改变是三叠系地层中高Sr成岩流体的形成机制之一，该机制使得孔隙流体从白云石化作用和碳酸盐矿物的新生变形作用中获得的Sr在流体中以高浓度的Sr2+形式存在，并使之在流体中极度富集，这也是四川盆地东北部三叠系地层中大型和超大型天青石矿床的形成机制之一。H2S和CO2是硫酸盐还原作用的重要产物，不同温度条件下溶于水中的H2S和CO2，与不溶于水的气体分子之间的平衡反应和的平衡常数和吉布斯自由能增量计算表明，当温度从25℃升高至220℃时，两个反应的平衡常数分别大致从10增至240和从20增至500，两个反应的平衡常数都始终大于1，说明H2S和CO2更趋向于以气体形式存在，同时温度越高，系统中以气体形式存在的H2S和CO2会越多，溶解于水中的H2S和CO2会越少，因而在深埋藏的高温条件下，H2S和CO2对碳酸盐矿物的溶解能力可能相对很小。相对低温的成岩环境、高温流体的向上和侧向运移、构造抬升、富氧流体与含有H2S流体的混合以及金属硫化物的沉淀是提高含H2S和（或）CO2流体对碳酸盐矿物溶解能力的五个途径。因此，与较早成岩阶段相对浅埋藏环境的碳酸盐溶解作用有关的H2S和CO2流体可能与细菌硫酸盐还原作用（BSR）关系更为密切；断层或其它流体运移通道是高温含有H2S和CO2流体向上运移的基础条件，具有原生孔隙度和渗透率的礁、滩相高能沉积物也是流体发生侧向运移的先决条件；大幅度的构造抬升造成的地层温度降低是提高含H2S和（或）CO2地层流体对碳酸盐矿物溶解能力的重要因素，地壳抬升至近地表造成的古喀斯特作用也可以为H2S的氧化提供良好的地质环境。在有关的勘探中我们应注意：在断层等流体运移通道造成高温含H2S和CO2流体向上运移的条件下，与之有关的构造低点应该是我们的主要的勘探目标，在燕山运动导致的地层抬升并导致深部热流体降温的条件下，与之有关的构造高点应该是我们的主要的勘探目标，我们应进行分别对待。 关键词 四川盆地东北部 三叠系飞仙关组 富锶成岩流体 TSR与BSR H2S与CO2 第一作者简介 黄思静 男 1949年出生 教授 博士生导师 沉积地质学 E-mail: hsj@cudt.edu.cn 中图分类号 P618.130.2+1 TE122.2+21 文献标识码 A 四川盆地东北部三叠系飞仙关组是近年来我国发现的重要天然气储集层和重点油气勘探地区[1,2]。前人的研究[3~8]已证实硫酸盐还原作用、尤其热化学硫酸盐还原作用在地层中的广泛存在，人们正在探讨硫酸盐还原作用、尤其是热化学硫酸盐还原作用与四川盆地东北部三叠系飞仙关组储层发育的关系。深埋藏条件下飞仙关组优质天然气储集层的形成机制是近年来人们讨论的热点之一，该领域集中了大量有关碳酸盐成岩作用的研究成果[1,2,8~14]。人们已经认识到，滩相沉积环境和白云石化作用是四川盆地东北部三叠系飞仙关组优质储层形成的两个最为重要的条件，因而除沉积相研究以外，有关的白云石化机制研究[9~13]也为人们所高度关注；同时由于储层中碳酸盐矿物的溶解造成的储层孔隙增加也使得不少学者将注意力转向碳酸盐矿物的溶解介质和溶解机制[8,14]。前人[12,13]的研究表明，飞仙关组成岩流体是一种高锶流体，已有的碳酸盐矿物的新生变形作用、白云石化作用都不能圆满解释该极度高锶流体的形成机制，三叠系飞仙关组地层中存在的硫酸盐还原作用是否也与高锶成岩流体有关；作为硫酸盐还原作用、尤其热化学硫酸盐还原作用主要产物的H2S和CO2是否在深埋藏条件下对碳酸盐矿物具有溶解能力，哪些物理化学机制和地质环境控制了含H2S和CO2流体对碳酸盐矿物的饱和度，在热化学硫酸盐还原作用（TSR）和细菌硫酸盐还原作用（BSR）两种机制中，谁提供的H2S和CO2在碳酸盐溶解中更为重要；构造作用和断层在流体运移和流体对碳酸盐矿物的饱和状况中具有何种意义。这些问题的解决对于三叠系飞仙关组地层中优质储层分布方式的研究、进一步预测优质储层都具有非常重要的意义。 本文试图从