白云岩难题
四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题
四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题刘树根1,黄文明1,张长俊1,赵霞飞1,戴苏兰2,张志敬1,秦川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;2.四川省产品质量监督检验检测院)摘要:四川盆地上震旦统到中三叠统主要是海相碳酸盐岩沉积,勘探已发现震旦系、寒武系等15个碳酸盐岩含气层系。
其中,上震旦统与寒武系碳酸盐岩基本上完全白云石化,其余层位也具有不同程度白云石化。
对四川盆地海相碳酸盐岩储层白云岩成因机理或模式,不同学者具有不同的解释,主要有原生、准同生、渗透回流、混合水、埋藏成因、热液成因、淋滤玄武岩成因及生物成因等8种模式。
白云岩储层是现今四川盆地碳酸盐岩最为重要的油气储集层之一,白云石化是四川盆地碳酸盐岩优质储层发育的必要条件。
四川盆地海相碳酸盐岩白云石化埋藏成因模式与混合水模式受到广泛质疑,可能为热液成因。
四川盆地海相碳酸盐岩中2次地裂运动及其导致的广泛的流体活动背景,致使热液白云石化可能比我们想象的更为普遍。
关键词:白云岩成因;碳酸盐岩;热液白云石化;四川盆地中图分类号:P581;P588.24+5文献标识码:AResearchstatusofdolomitegenesisanditsproblemsinSichuanBasinLIUShu-gen1,HUANGWen-ming1,ZHANGChang-jun1,ZHAOXia-fei1,DAISu-lan2,ZHANGZhi-jing1,QINChuan1(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.SichuanInstituteofProductQualitySupervisionandInspection,Chengdu610031,China)Abstract:TheformationsfromtheUpperSiniantoMiddleTriassicinSichuanBasinaremarinedepositsandmainlycomposedofcarbonaterocks.Through50yearspetroleumexploration,fifteencarbonategas-bearingbedshavebeenfoundinthebasin.Amongthem,carbonaterocksofUpperSinianandCambrianhavebeencompletelydolomitized,andtheothersalsohavedolomitizationmoreorless.TherearevariousexplanationsforthegeneticmodelofdolomiteinmarinecarbonatereservoirinSichuanBasin,mainlyincluding:protogene,penecontemporaneous,reflux,meteoric-seawatermixingwater,burial,hydrothermalfluid,leachingofbasaltandbiogenesis.Dolomitereservoirisregardedasoneofthemostimportantcarbonatereservoir,andthedolomitizationistheprerequisiteforthedevelopmentofhigh-qualitycarbonatereservoirsinSichuanBasin.Theburialdolomitizationandmeteoric-seawatermixingdolomitizationofmarinecarbonaterockshavebeenwidelyqueried,andtherearetwotaphrogenesiseventsandrelatedextensivefluidactivitiesinmarinecarbonaterocksinSichaunBasin,sohydrothermaldolomitizationcouldbemorewidespreadthanpreviouslythoughtinSichuanBasin.Keywords:dolomitegenesis;carbonaterocks;hydrothermaldolomitization;SichuanBasin文章编号:1673-8926(2008)02-0006-10收稿日期:2008-02-10;修回日期:2008-03-15基金项目:国家重点基础研究发展计划“973”项目(编号:2005CB422106)。
白云岩成因研究新进展及存在的主要问题
方解石与白云石之间的δ O 差异大部分小于 6%,芦沟
色泥岩、凝灰岩泥岩中常见有吐鲁番鳕、双壳类、龙骨
组的糊状岩分布不广,平均盐度指数 Z 为 124.43。借助
纲等化石,白云石主要是铁白云石,主要呈现出微粉矿
上述关于特征的研究成果,可以得出结论,三塘湖盆地
和粉状,由泥晶石英同一些有机质所构成;伴生水热矿
均属于“白烟”型热液矿物组合,并对其进行了区分。
以方沸石、白云岩铁、钠长石、重晶石、地石岩为主的六
种热液矿物组合类型,在此基础上,将喷出岩石的四种
成因类型划分为脉充型、水爆角砾岩型、盆地沉积型和
区域扩散型。酒西盆地主要是铁白云石的“白烟型”喷
口岩的发现,第一次构想出了喷口型热液沉积白云岩,
同时,它为相似盆地的湖相白云岩提供了新的成因类
2021 年第 4 期
西部探矿工程
107
·地质与矿业工程·
白云岩成因研究新进展及存在的主要问题
田现鑫*
(东华理工大学核资源与环境国家重点实验室 地球科学学院,
江西 南昌 330013)
摘
要:通过观察内蒙古巴音戈壁盆地下的白垩统巴音戈壁组泥岩芯得出了其中的岩芯标本含有部
分灰白色的条纹和条带,以及灰白色的砂砾颗粒分散分布。通过野外观察和室内初步分析,推测可
能是热水喷流沉积白云质泥岩。因此,重点对比分析了酒西盆地青西凹陷下沟组、内蒙古二连盆地
下白垩统腾格尔组、新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组在白云岩以及其他地层的最新形成原因进行
归纳总结,探究白云岩成因模式及主要存在问题,以期为探究巴音戈壁组白云质泥岩寻找新的思路。
关键词:
白云石;热水沉积;巴音戈壁
中图分类号:P618.13 文献标识码:
白云石化作用及白云岩问题研究述评
# # 碳酸盐岩中赋存的油气资源已接近储量的 >%E , 产量更高达 &%E 以上, 其中又有一半是在白 云岩中; 先前存在的碳酸盐岩经白云石化作用 (均 质化效应) 后常可增加渗透率, 改善孔隙度, 使容积 增大, 这些次生孔隙是潜在的油气储集空间 ( 马永 生等, @""" ) , 因此, 白云岩在碳酸盐岩储集层中更 显重要, 而成为油气资源勘探的目标。白云石的理 想化学成分为 2FGH ( 2($ ) 但晶体结构复杂, 在地 !, 质时期中不均匀分布, 其成因及白云岩的产出特征 及形成模式等问题尚未圆满解决, 一直引起沉积学 家们的广泛注意和极大兴趣。 本文介绍古代白云岩的五种主要成因模式: 蒸 发作用模式、 渗流?回流模式、 混合白云石化模式、 埋藏白云石化模式及海水白云石化模式; 提出一直 未解决的问题及解决的可能方法和未来研究方向。
图 !5 白云石化作用模式示意图 ( 据梅冥相等, !334 修编) !"#$ !5 %&’()* +,- ./ +.0’1 2*.3"4# .5#,4.#’4") 0.1.+"("6,(".4 ( +.0"/"’0 /5.+ 789,’( ,1$ , !334 )
!6 75 混合白云石化作用 该模式是由 8’1.-’9 于 !34! 年在研究 :;<%0=’ >?@0A+% 三叠纪灰岩中的地下水及白云石化作用时 首先提出的, 他们认为在地下水之下的半咸水是一 种潜在的白云石化流体 ( 镁离子由海水提供) , 激烈 的地下水运动使之通过灰岩而形成白云岩, 常为含 明亮白云石和钙质残余的钙质白云岩。该模式的 特点是: 如果与淡水混合的海水的 BC D E’ ( 摩尔体 积比) 大于或等于 F6 ( , 则混合水对海水中的化学 动力障碍就会消除, 有利于白云石化作用 ( G’=0<H’2 I’10, !347 ) 。如 E’%0JJ+’12G’-’I’. 地 区, 上新世 至渐新世白云石广泛发育, 被认为是混合白云石化 作用的产物。 混合白云石化作用主要取决于白云石化流体 万方数据
白云岩成因研究
(Davies,2006)
地球化学特征
3. 白云石化流体氧同位素值高: 西加拿大盆地泥盆系中交代白云石与孔
洞充填鞍状白云石的均一温度与氧同位素值交会图,表明鞍状白云石形成于 富含 18O 的流体中(+5‰~+16 ‰ ),这也是热液系统的典型特征。
据Davis,2006
地球化学特征
4. 锶同位素值高
热液白云岩成因模式
灰岩中发育热液白云岩储层,其顶部的构造洼陷形成机制:多种,与走 滑断层相关机制更为可信
(Davies,2006)
3.6 优质的热 液白云岩储 层实例
桂林石炭系热 液白云岩
桂林石炭系热 液白云岩
桂林石炭系优 质的热液白云 岩储层实例
3.7 热液白云岩的主要成因特点
①导致HTD广泛侵位的热液流体系统可能出现在拉张而 非强烈的收缩构造环境中,这种选择性可能扩展到汇聚盆 地演化的早期阶段;
3.1 热液白云岩成因观点的提出 加拿大西部沉积盆地泥盆系和密西西比系、加
拿大东部和美国东北部密执安和阿帕拉契盆地奥陶 系Ellenburgerh 和Arbuckle油田,南北大西洋边缘 裂谷中中生代碳酸盐岩、以及西班牙滨线和远滨白 垩系,阿拉伯湾地区的二叠-三叠系及侏罗-白垩 系,包括世界最大油田阿拉伯湾的北部气油田田中 的白云岩储层,以及其他地方的许多油田的白云岩 储层都被重新识别为构造控制的热液白云岩储层, 而这些储层以前都被解释为混合水成因的。
白云岩地区岩溶渗漏问题评述
件在弱可溶的白云岩中找到 / 相对隔水层0 作为防 渗依托, 从而大大节省工程费用。
4 结语
由于白云岩的物质组分以白云石为主, 其晶格 的内能远大于方解石的, 因此其可溶 性弱于石灰 岩。白云岩在溶蚀过程中, 可分解为白云岩粉和易 使地下水中的 CaCO3 达到饱和 状态。当径流条件 差时, 白云岩粉与次生方解石则将岩体中的孔、隙 堵塞, 促 使白云岩岩溶 不发育。只有 在垂直渗流 带、水平循环带的断裂 发育部位才能 使水交替强 烈, 带走白云岩粉和饱和的 CaCO3, 而发育一些溶 洞或管道。所以, 白云岩地区岩溶普遍不发育, 但 有地表水系, 且小泉水普遍, 岸坡地下水水力比降 较大。在距岸坡一定深度和水平循环带以下无张宽 裂隙时, 岩溶不发育, 可成为防渗依托的 / 相对隔 水层0。从而, 白云岩地区的岩溶渗漏一般不复杂, 要处理的范围与深度也有 限, 防渗处 理工程可节 省, 这已为不少水利水电工程所证实, 在新的工程 中应大胆借鉴与采用。
( 见表 1) : 当岩石中含有 50% 以上的方解石或文石 的属石灰岩类; 含有 50% 以上白云石的属白云岩 类; 介于两者之间的为过渡类型。
表 1 碳酸盐岩的分类
岩石名称
石灰岩 含白云质石灰岩 白 云质 石 灰 岩 石 灰质 白 云 岩 含石灰质白云岩 白云岩
碳酸盐岩成分/ %
方解石
白云石
95~ 100 75~ 95
第 18 卷第 2 期
贵州水力发电 GU IZHOU WAT ER PO WER
2004 年 4 月
白云岩地区岩溶渗漏问题评述
谢群
( 深圳市水利规划设计院, 深圳 518036)
摘 要: 白云岩地区水 库渗漏问题不严重, 处理较 简单, 其理 由是岩 溶不发 育及水 文地质 条件较简 单。岩溶 不
白云岩成因探讨及分布预测
节浮
tm 少
岩性
感 稳定同位素 (}o) Z值
因 613C FlIB O
5203.5
细晶云岩
-0.116 -4.521 124.81
.f(℃ )
27.4 9
塔中 12 5224.4
细晶云岩
-1.051 一5.3 122.51 31.71
塔中 12 5246
细晶云岩
一1.314 -6.514 121.37 38.68
岩的成因可能不止一种。实际上,本区在延续几千万年的早奥陶世期 间形成的白云岩,结构类型繁多,厚度可达 1000多米,分布范围几万 平方公里,不可能也不应该仅仅由一种云化作用类型所形成的。那么, 如何利用碳氧同位素这一标志来判别白云岩的成因呢?首先,必须确 定早奥陶世海水的碳氧同位素组成以及白云岩碳氧同位素的成因边界 值与变化范围。但是,古代海水的碳氧同位素组成与现代海水不同, 并且不可能直接测定,通常是以古代无脊椎动物化石和海水胶结物的 碳氧同位素组成来反映当时海水的碳氧同位素特征。据文献报道,早 奥陶世海水胶结物的 6" C=-1.5^ -0.5% , 8" 0=-6.5 ^--4.5% 。这与塔 里木盆地下奥陶统 10块泥晶灰岩样品的813C平均值为一1.44 %和 8180 平均值为一7.33%o大致吻合,实际上, 塔里木盆地下奥陶统碳酸盐岩 碳氧同位素的组成,与中上奥陶统 ( 6" C=1.15 %, 618 0二一5.52%o) 比较,存在明显的负向偏移特征 (陈景山等,1994,1 997;王大锐等, 1998),尤其是 61℃ 值比中上奥陶统偏移了一2.5990o。再从图 4-1中的 白云岩样品碳氧同位素组成的分布来看,它们的确存在着比较明显的 变化边界,6'3c和 6'8 0值的变化界线分别大致在一1.80060和-6.60%, 据此可划分出四个不同成因区。它们分别反映不同成岩环境中白云岩 的成因特征。
邓春英—白云岩成因探讨要素
6 20162011基本概念2研究进程3白云岩化成因及动力目录4白云岩化模式 1基本概念2研究进程3白云岩白云岩化化成因及动力4白云岩化模式目录5总结0引言白云岩(dolomite),自法国博物学家Deodat de Dolomieu1791年首次描述以来,一直是众多地质学家研究的课题之一。
与石灰岩不同,白云岩不仅有沉积成因的,更多的是次生交代成因的,因此,白云岩的分类命名与石灰岩有同也有异。
1基本概念•白云岩:一种沉积碳酸盐岩。
主要由白云石组成,常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。
•白云岩化:指灰泥或灰岩中的方解石、文石、高镁方解石被白云石交代的作用。
2研究进程•自从1791年,法国博物学家Deodal de Dolomieu首次对白云石这种矿物进行了描述后,二百多年来科学家们一直没有停比对白云石的研究。
•20世纪60年代,基于对波斯湾、巴哈马等地白云岩的研究,提出了蒸发白云石化模式和卤水回流渗透白云石化模式。
•70年代发展了毛细管蒸发浓缩模式,并总结了萨布哈准同生白云岩化模式,形成了混合水白云石化理论。
•80年代人们对海水模式和埋藏白云石化有了一定的认识;•90年代的主要研究成果是对热液白云石化进行了总结,以及对埋藏白云石化有了进一步的认识。
•目前对于白云岩的成因解释,萨布哈和渗透回流白云石化得到了广泛的认同和应用。
•在常温、实验室条件下人工无法合成理想的白云石,因此,白云石化的机理以及白云岩的成因问题也一直是岩石学家关注的焦点。
化成因及动力白云岩化3白云岩3白云岩化成因及动力——化学反应白云岩化式•对于原生或次生白云石的形成,可以通过以下3个化学反应式来表示:•反应式(1)代表的是离子在溶液中直接结合生成白云石,形成原生白云石。
•反应式(2)和(3)分别作为开放体系和封闭体系下的白云石化反应。
化成因及动力——Mg2+的主要来源白云岩化3白云岩•根据上述反应式可知,白云石化反应需要有大量的Mg2+与Ca2+作用。
白云岩(石)化和研究实例
细晶白云岩(具剩余鲕粒结构,粒间溶孔较发育)
细晶白云岩(晶间孔和晶间溶孔较发育)
中晶白云岩(晶间孔、晶间溶孔和超大溶孔非常发育)
碎裂化不等晶白云岩(晶间孔和晶间溶孔非常发育)
(3)长兴组和飞仙关组中白云岩储层成因 ①渗滤回流模式(成矿所,2005)
飞仙关组和长兴组中丰富多彩的优质白云岩储层成因, 大多数被认为与早期暴露和大气水、混合水流体有关的白 云岩化作用结果,并提出了众多成因模式,其中被最广泛 应用的模式是渗透回流和混合水白云岩化模式。
长兴组和飞仙关组中常见 的礁白云岩和颗粒白云岩、晶 粒白云岩等,普遍具很好的储 集性,部分为优质储层
①长兴组白云岩储层特征
普光6井长兴组生物礁白云岩 储层沉积剖面结构
毛坝3井长兴组生物礁白云岩 储层剖面结构
川东北地区长兴组碳酸盐缓坡和生物礁有利 储层发育相带沉积模式示意图
长兴组溶孔海绵礁白云岩
浅埋藏混合水白云岩化流体条件:1. 10-90%的海水与90-10% 的淡水混合;2.Mg/Ca>3.4;3.具备白云石生长的成核条件
近地表--海水混合水模式(据Tucker,1991)
浅埋藏混合水白云岩化流体条件: 1. 10-90%的海水与90-10%的淡水混合;2.Mg/Ca>3.4;3.具 备白云石生长的成核条件
亮晶鲕粒白云岩(粒间和粒内溶孔非常发育)
亮晶鲕粒白云岩(粒间和粒内溶孔非常发育)
粉-细晶鲕粒白云岩(粒间、粒内和超大溶孔非常发育)
亮晶鲕粒白云岩(粒间、粒内溶孔非常发育,具示底构造)
(2)飞仙关组 白云岩同位素分布特征示意图
Z:盐度指数 Z=2.048(δ 13C+50)+0.498 (δ 18O+50)(PDB‰)标准
白云岩、灰岩、石英砂岩钻进特别问题专述
白云岩、灰岩、石英砂岩钻进特别问题专述关于白云岩、灰岩、石英砂岩钻进特别问题专述(2010-04-22 12:18:24)1、白云岩是一种沉积碳酸盐岩。
主要由白云石组成,常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。
呈灰白色,性脆,硬度小,用铁器易划出擦痕。
遇稀盐酸缓慢起泡或不起泡,外貌与石灰岩很相似。
在节理裂隙发育,岩体破碎的白云岩地带常常会遇到这样的问题,比如钻进困难,取芯难度大,岩芯采取率低,容易掉块,出现卡钻事故,套管拔不出来等。
高速铁路勘探勘察对岩芯的采取率要求是非常高的,因而在钻探过程中就要努力想办法达到要求,比如调整泵量、钻压、转速的关系,可适当减少钻压;在卡取岩芯的时候可以采用多种卡取方法相结合的方式进行,如投砂子和一定长度铁丝相结合;如果在提钻的时候出现掉块而提不上来的时候尽量不要首选用打吊锤的方式,最好首选慢慢活动的方式进行,以免造成更大的事故如卡钻事故。
2、灰岩是一种可溶性碳酸盐岩,主要方解石等组成,灰岩地带极易出现溶洞的情况,溶洞里面有时会还有充填。
在比较完整的情况下如果采用合适的钻头既能保证岩芯岩芯采取率,又能提高效率。
一般情况下像铁路勘探勘察打的孔都比较浅,所以一般都用金刚石钻头利用清水自动造浆进行钻孔,金刚石钻头岩石破碎效率高,所以基本都用金刚石钻头钻进。
但是如果遇到节理裂隙发育,岩体破碎或断层地带就很难保证较高的岩芯采取率了,如果采用双管钻具也比较麻烦,但是如果选择复合片进行钻进效果就较好一些!值得特别注意的一点的是,灰岩地区由于溶洞比较频发,所以,如果终孔直径要求是91mm的,开孔用130mm的钻头,中途换110mm钻头进行钻进,预知此地带溶洞多,且都有土充填,而根据技术要求溶洞里面的土要取原样,如果过早变径为91的话,可能取土器都放不到孔底,这时如果选择扩孔的话又比较麻烦了,这样的地带就不要过早变径!3、石英砂岩是由于沉积作用而形成的,属于极硬岩,在钻进过程中铁路勘探勘察打的孔都比较浅一般(30——200米),所以一般都用金刚石钻头利用清水自动造浆进行钻孔,常常出现:进尺缓慢,打一米进尺可能出现两米的砂子,钻具跳动严重,渣子及岩削较多,埋钻事故等。
白云岩的分类与成因
第32讲白云岩的分类与成因(Classification and causes of dolomite)学时:1学时基本内容:白云岩的成因分类:原生白云岩、次生白云岩,白云岩的石化程度分类:有残余结构、无残余结构。
白云岩的生成机理:原生沉淀作用、毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用、淡水白云石、调整白云化作用、生物白云化作用、埋藏白云化作用、海水白云化作用等。
教学重点与难点:重点:白云岩的主要生成机理,和白云岩的成因分类。
难点:白云岩的成因问题,是碳酸盐岩石学中最难解决的问题之一,及其不同生成机理所处的沉积环境和背景。
教学思路:重点讲述白云岩的主要生成机理中的毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用和埋藏白云化作用,对其他几种机理概述,并根绝不同的成因机理简述如何对白云岩进行精细的分类。
主要参考书:1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、十五章,石油工业出版社,1993.2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第三、九章,地质出版社,1986.3、冯增昭等主编《中国沉积学》第二、五、六、七、八、九、章,石油工业出版社,1994.4、冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》,石油工业出版社,1989.复习思考题:1、白云岩有哪几种生成方式?它们的形成要理如何?2、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用与混合白云化作用有什么本质的区别?3、根据白云岩的生成机理,可以把白云岩划分为哪几类?4、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用有什么共同之处?5、简述不同类型白云岩的生成机理?教学内容提要:白云岩的分类与成因一、白云岩的结构分类白云岩是主要由白云石组成的沉积碳酸盐岩。
在白云岩的结构分类中,应强调以下三点。
第一,石灰岩的结构分类系统和命名原则,基本上也适用白云岩。
第二,在白云岩中,晶粒结构发育,除泥晶结构外,粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构都相当常见。
浅谈白云岩矿山地质环境保护与治理恢复方案
2019年第2期新疆有色金属随着近十年来我国矿业的快速发展,在为国家经济社会发展提供重要物质保障的同时,也积累了大量的地质环境问题。
为保护矿山地质环境,减少矿产资源勘查开采活动造成的矿山地质环境破坏,促进矿产资源的合理开发利用和经济社会、资源环境的协调发展,必须有效地防治矿山地质灾害,搞好矿山地质环境的评估,制定矿山地质环境保护与治理恢复的有效方案。
1矿山基本情况博乐市三台林场宏泰白云岩矿位于博乐市南库松木切克河中游,距博乐市直线距离50千米,矿区至博乐市运距100千米,矿区中心地理坐标:东经81°48′32″,北纬44°26′07″,交通条件较好。
矿区地处中山区,矿区内地形较为复杂,海拔最高1520米,最低为1420米,相对最大高差为100米。
矿区山势宏大,地形陡峭,坡度50-75°,部分地段接近直立,通行较困难。
库松木切克河自西向东从矿区南侧流过,河床切割较深,发育有典型的“V ”型河谷。
矿区内基岩广为出露,覆盖物极少,只是在河流两侧有厚约1-3米的冲积物和灌木、青草等植被。
矿区内出露地层较为简单,基岩主要为上远古界清百口系开尔塔斯群下亚群(QnKr a),主要由蛋清色、淡黄色、白色白云岩组成,加有少量的灰质白云岩及白云质大理岩。
河谷内为第四系上更新一全新统冲洪积物(Q3-4ap1),主要为冲洪积物,厚度大于5米。
矿山采用公路开拓汽车运输开拓方式,山坡露天开采,开采已形成一个面积为6627平方米的采坑。
2矿山地质环境评估依据《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》(DZ/T0223-2011)及新国土资办发〔2010〕4号文的要求对矿区环境影响进行评估。
矿区面积为10400平方米,矿区建设的采矿场在矿区内,矿山运输道路、矿部生活区和爆破器材库在矿区外,矿区范围向外推15米为本次地质环境评估范围,总面积22058平方米。
本矿山建设规模设计为年采矿石2万吨,属小型矿山。
白云岩研究现状及发展动态分析
白云岩研究现状及发展动态分析提要:白云岩成因是碳酸盐岩中最难解决的岩石学难题之一,近年来,白云岩成因研究在多个领域取得了进展,除矿物学领域取得重要成果外,更多的是对混合水白云化模式的质疑、对回流渗透模式的修正与扩展、对埋藏白云化模式更全面的理解、对热液白云化作用的关注以及对生物白云化模式的发展等。
同时,白云岩储层的不断揭示,白云岩研究手段的不断发展和关于白云岩研究的研讨会的召开,推动了白云岩研究的不断向前发展。
关键词:白云岩; 成因机理; 研究方法; 白云岩储层Abstract: Dolomite causes is one of the most difficult petrology problems in carbonate petrology fields. In recent years,the study of dolomite causes has acquired important developments in many fields. In addition to accomplish an important result in mineralogy field,more is to question the model of hybrid water dolomitization, amending and expansion of reflux dolomitization model,the more comprehensive understand of buried dolomitization model,the concern to hydrothermal dolomization, and the development of microbial dolomization model. Meanwhile, more and more disvoveries of dolomite reservoir, the continuous development of research means on dolomite and the holding of symposiums on dolomite promote the constant development of dolomite research.Keywords :dolomite;genetic mechanism;research methods;dolomite reservoir1 “白云岩问题”研究取得了丰硕的成果,但其成因研究中仍然存在较多争议性观点和值得探讨的科学问题白云岩,自法国博物学家Deodat de Dolomieu于1791年首次描述以来,白云岩的成因问题是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解决的岩石学难题之一。
白云岩化模式
白云岩成因模式
2.5.5
埋藏白云岩特征
• 白云化岩层内发育缝合线; • 晶体结构演变为非平直晶面或粗的平直晶面,他形-半自 形,常发育鞍形白云石; • 具有偏负的氧同位素,较高的流体包裹体均一化温度和均
一的阴极发光性;
• 部分外来白云石化流体成因的白云岩中的Sr同位素具有放
射性。
白云岩成因模式
2.6
白云岩成因模式
2.5.2
构造挤压模式
• 富镁的地层流体因构造负荷作用产生的挤压变形从地层中排出, 并被驱动到盆地边缘导致可渗透灰岩发生白云石化作用。
• 盆地沉积物中因构造产生的白云化流体体积有限,构造挤压体
系中流体通量小且时间很短暂,很难形成大规模的白云岩地质 体。
白云岩成因模式
2.5.3
热对流模式
• CH4+SO42-硫酸盐还原菌HCO3-+HS-+H2O
白云岩成因模式
2.1.3
需氧模式
• 海洋中的有机质在好氧微生物作用下发生有氧氧化作用,
通过代谢含氮有机物质(蛋白质,氨基酸,氨基酸,核酸),
释放出CO2和NH4+: • C3O3H7N+2.5O2需氧微生物3HCO3-+2H2O+NH4++2H+ • 需氧模式主要依靠微生物代谢使pH值升高,增加胞外聚合 物(EPS)基质中碱度,来促进白云石沉淀。
白云岩成因模式
1
1.1
基本概念及原理
白云岩问题
• 在近地表常温、常压条件下通过化学合成的白云石在X射 线衍射中缺乏超结构反射,而在沉积岩中近地表温度和压
力条件下却广泛分布着具超结构反射的白云岩。
• 总体来说越古老的地层中白云岩越多,但具有一定的时间 性。 • 白云岩交代过程是持续的、不可逆的,一旦白云化作用开 始就会进行到底。
松辽盆地嫩江组白云岩形成机理_以松科1井南孔为例_王国栋
第 1 期 王国栋等 :松辽盆地嫩江组白云岩形成机理 —以松科 1 井南孔为例
49
等 ,2006) 。生产的需要迫使科学研究不断向前推 进 ,这也是近半个世纪以来科学家们对白云岩的研 究不曾降温的主要原因之一 。
关于松辽盆地嫩江组白云岩沉积研究的报道并 不多 ,王璞珺 (1996) 、刘万洙 (1997) 详细描述了位于 松辽盆地东南隆起区姚家站处的嫩江组剖面 ,在该 剖面中发现了 5 层白云岩结核层 ,通过对白云岩结 核的产出特征 、地球化学组成分析 ,提出了白云岩结 核形成的海水侵入模式 。
典型的深水泥岩 、泥岩的自然伽马值比较高 ,而 纯的碳酸盐岩的自然伽马值很低 ,在嫩二段深灰色 泥岩段的平均自然伽马测井曲线值为 97. 49gA PI , 嫩江组一段的平均自然伽马测井曲线值为108. 42 gA PI ,白云岩层的自然伽马响应表现为在大段泥岩 的自然伽马背景曲线上出现负向的弯曲 ,但弯曲的 幅度不大 ,主要原因是 : ①白云岩层厚度太薄 ,在上 下泥岩放射性的干扰下 ,使得曲线负向偏移减小 ; ② 白云岩不纯 ,含有泥质成分 ,同样减小曲线的负向偏 移量 。嫩江组中的白云岩层的微侧向电阻率较泥岩 电阻率的背景值略高 ,表现为正向弯曲 。因此在松 科 1 井南孔揭示的嫩江组地层中 ,白云岩层的自然 伽马测井曲线与微侧向电阻率曲线具有近于镜像对 称的特点 (图 2) 。
第8 20
2卷 08
第 1 年1
期 月
地
质
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Hale Waihona Puke 松辽盆地嫩江组白云岩形成机理
———以松科 1 井南孔为例
白云岩筑坝的难点和措施
文章编号:1007 - 7596 (2020) 08 - 0170 - 03白云岩筑坝的难点和措施邵红艳,符昌胜(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司,贵阳550002 )摘要:以白云岩作为母岩在大体积碾压混凝土施工中出现骨料易裹粉、砂细度模数不稳定、砂石粉含量超标等问题,通过调整生产系统布置、对粗骨料进行冲洗、调整配合比、加大 检测频率等手段,使砂石骨料在不理想的状态下进行了大坝混凝土浇筑,性能指标满足相 关规程规范及设计要求。
关键词:吊洞水库;白云岩;隐节理发育;骨料裹粉;石粉含量;细度模数中图分类号:T V52 文献标识码:吊洞水库位于贵州省黔东南州丹寨县境内,大 顼按3级建筑物设计,为碾压混凝土拱埂,最大埂 商88m。
1工程地质及天然建筑材料概况工程库区地层属于都匀相区,出露地层岩性以 寒武系中上统娄山关群白云岩为主,中下寒武统碎 屑岩为辅,坝区出露地层岩性为寒武系中上统娄山 关群第二段(£2_31sl)、第一段(e2_31s J中厚至厚 层块状白云岩,岩性较均一。
目前国内大中型水利 项目中以白云岩作为母岩在大体积碾压混凝土施工 中很少采用,如采用非白云岩的砂石料,最近料源 在55km以外区域,所以附近能选石料场岩性均为 娄山关群白云岩,经过对所选料场砂石料进行多次 检测实验及理论分析,岩体较坚硬,单轴湿抗压强 度Rb = 50-60MPa,岩体质量较好,白云岩质量能 满足筑坝要求。
同时经石料场室内骨料碱活性试验数据,采用 岩石柱法测得骨料84d膨胀率平均值为0.071%,小于非活性骨料界限值(< 0.1%),据《水工混 凝土试验规程》(SL352-2006)判定石料场骨料无 潜在碱活性反应危害。
B2坂体材料设计大坝为抛物线型变曲率碾压混凝土拱坝,最 大坝高88m,坝体碾压混凝土设计强度均采用90 d 龄期C20 3级配碾压混凝土,根据不同高程,顼体 2级配碾压抗渗混凝土厚度为2-4m,抗渗等级为 W8〇2级配抗渗碾压混凝土与坝体3级配碾压混凝 土同仓上升碾压。
白云岩石英砂岩隧道塌方坍腔处治技术探析
交通世界TRANSPOWORLD收稿日期:2019-03-20作者简介:王玉林(1973—),男,高级工程师,从事公路隧道施工及管理工作。
白云岩石英砂岩隧道塌方坍腔处治技术探析王玉林(云南省交通科学研究院有限公司,云南昆明650011)摘要:以云南昆明西北绕城高速公路第二合同段凤凰隧道工程施工为例,分析了白云岩与石英砂岩地段隧道塌方产生的原因,重点介绍了施工过程中塌方处治的方法及措施,包括侧壁塌方处治、拱顶塌方处理,可为相关施工提供参考。
关键词:公路隧道;石英砂地段;围岩塌方中图分类号:U458.3文献标识码:B1隧道石英砂岩地段施工塌方形成及原因凤凰隧道位于川滇径向构造、云南山字形构造、南岭纬向构造体系复合部位。
属径向构造体系的普渡河断裂带之西盘,次级构造发育,岩体破碎。
路线所经区域地处小江地震带南部,南临北西向的通海~石屏地震带,地震活动频繁。
普渡河~滇池断裂带的地震运动极为强烈,多发生在活动性强的主干断裂或傍侧两组以上断裂的交汇部位。
隧道全长:左幅1790m ,右幅1730m ,隧道上覆盖土层厚6~280m ,由于植被茂密及地方政府大量开采石英砂,洞口浅埋段较短,地形陡峭,极易形成滑坡。
隧道轴线通过的岩层主要为白云岩、石英砂岩。
隧址区内构造复杂,设计上左幅有5条断层带、右幅有4条断层带。
围岩软硬不均匀,局部石英砂岩较硬,必须采用爆破方可开挖;局部又为粉砂状的石英砂岩,是建筑用砂和烧制玻璃的最佳材料,无需机械开挖,手碰即落,而且堵不住,直到坍体堆满掌子面,整个砂窝层坍掉为止。
白云岩地段围岩稳定性相对较好,岩体均匀分布,开挖过程中也发生过坍方,但相对石英砂岩地段要少得多;石英砂岩地段在施工过程中,先后发生大小9次塌方,从塌方的形成来看主要是拱顶塌方,侧壁坍方也有。
隧道开挖时,导致塌方的原因很多,概括起来有两类:(1)自然因素,即地质状态、受力状态、地下水、风力等;凤凰隧道石英砂岩地段拱部塌方属于此类,围岩的受力状态发生了变化,较弱结构面发育且属于纯石英砂岩,在地球重力和风、水的作用下,结构发生了塌方。
白云岩化模式
2020/4/4
目录
• 1 基本概念及原理 1.1 白云岩问题 1.2 白云岩形成原理 1.3 白云岩形成有利条件 1.4 白云化模式分类
• 2 白云化模式分述 2.1 微生物白云化模式 2.2 萨勃哈白云化模式 2.3 回流渗透白云化模式 2.4 混合白云化模式 2.5 中-深埋藏白云化模式 2.6 热液白云化模式
• 要发生体积上有意义白云化作用需要在接触被白云化灰岩之前的流经 路径中溶解足够的Mg2+。
2.5.5 埋藏白云岩特征
• 白云化岩层内发育缝合线; • 晶体结构演变为非平直晶面或粗的平直晶面,他形-半自形,常发育
鞍形白云石; • 具有偏负的氧同位素,较高的流体包裹体均一化温度和均一的阴极发
光性; • 部分外来白云石化流体成因的白云岩中的Sr同位素具有放射性。
可以交代形式出现; • 白云化能力非常有限,通常只在台地边缘发育; • 白云石流体包裹体盐度及与之相关的δ18O值在淡水与盐水之间。
混合白云岩模式存在问题
• 混合带流体在热力学上对白云石上是过饱和的,但对方解石/文石也是 过饱和的;
• 动力学上虽然对白云石过饱和而对碳酸钙不饱和,但碳酸钙的溶解速 度是白云石晶核生长速度的很多倍;
2.5.2 构造挤压模式
• 富镁的地层流体因构造负荷作用产生的挤压变形从地层中排出,并被驱 动到盆地边缘导致可渗透灰岩发生白云石化作用。
• 盆地沉积物中因构造产生的白云化流体体积有限,构造挤压体系中流体 通量小且时间很短暂,很难形成大规模的白云岩地质体。
2.5.3 热对流模式
• 热对流的原始驱动力源于温度在空间上的差异,并导致孔隙水密度和有 效水头的改变,以下情况可能造成这种差异:
1.3 白云岩形成有利条件
白云岩地区岩溶渗漏问题评述
收稿日期:*%%&.#*.%* 作者简介:谢! 群 ( #/’-.) ,女,贵州省贵阳市人,工程师,从事 水利水电及民用建筑工程地质勘察工作。
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第 %$ 卷第 ) 期8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 贵州水力发电8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 )""! 年 ! 月
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河床帷幕拦截虹吸管道,帷幕深 &% ; )% 0。河床 帷幕为双排孔,两岸为单排孔,孔距为 #+ " ; * 0。 防渗帷 幕 总 防 渗 面 积 #+ * 万 0* ,灌 浆 孔 总 深 约 $ *%% 0,钻孔 利 用 系 数 > 防 渗 面 积 < 灌 浆 孔 深 > #+ )’ ,灌浆平均单位耗灰量 #&+ ’ 6? < 0。经日常监 测与大坝安全定期检查,除河床局部段效果差产生 了 %+ #" ; %+ *% 1(@ 的扬压力之外,其余均良好。 !" $# 红岩水电站 红岩水电站为猫跳河最下游的梯级电站,于 #/-) 年建成发电。大坝为双曲率薄拱坝,坝高 ’% 0,雍水高 )$ 0,水库总库容 & %)% 万 0& ,装机容 量 &% 12。 坝址及库首分布的地层为三叠系下统永宁镇组 灰 岩、 白 云 岩 及 白 云 质 灰 岩 与 上 段 下段 ( A#BC # ) ( A#BC * ) 白云岩。岩层缓倾上游偏右岸。左岸有 9&% 断层平行于河流展布,右岸坝肩上游有 9&# 断层斜 过。在 9&% 断层影响带上发育有 # 号岩溶管道,直 径 %+ & 0,顺 9&# 断层在"级阶地时期发育了 D&* 溶 洞,其体积约 $%% 0& 。左岸距库岸 *%% 0 有平行河 流的栽江沟存在,至坝轴线下游 #"% 0 处又与近垂 直于猫跳河的红岩沟汇合。两溪沟的水位比库水位 低 % ; )% 0。栽江沟水分散补给左岸地下水,水力 比降为 ’7 ; /7 ;库首右岸为一弦长约 /%% 0 的 河弯,河弯地带岩溶化程度低,除 D&* 溶洞外,未 见其他涌水溶洞或暗河。右岸地下水补给条件差, 排泄条件好,地下水等水位线受坝下游的河水控制 呈朝向下游的洼槽,洼槽水位比下游河水位高,但 比上游略低 # 0。 防渗处理采用灌浆帷幕。帷幕端点与底界无隔 水层可用,均依托相对不透水的岩体。防渗帷幕线 幕 长# # % 0 ; 右 的 布置为: 在 左 岸 穿 过 9&% 断 层 ,
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白云岩难题
白云岩作为含油沉积层序的一部分受到行业的专注,并且白云岩与一些铅锌矿床有关,在20世纪50年代,这两个因素在很大程度上成为人们广泛开展白云岩研究的推动力。
然而,在1957年,随着一篇题为“白云岩难题”文章的发表,迅速出现了许多围绕白云岩成因问题的争议[1]。
在此之前,针对白云岩的争议已不是什么新鲜事,自法国地质学家Déodat de Dolomieu(1750-1801年)发现白云岩以来,有关这种岩石的讨论就一直是一个饱受争议的话题。
在Dolomieu所处的年代,所有岩石的成因都是争议的根源,存在着两种极化的观点,即James Hutton的火成论观点和Abraham Werner的水成论观点,前者认为火山作用形成岩石,而后者则认为洪水是结晶作用的原因。
这对解决白云岩的成因问题并没有帮助,白云岩常常会违背其中一个最早的地质学原则:虽然已经很明确沉积岩是按层序沉积的,同样也会明显发现白云岩并不遵守这一叠覆规则,而通常是穿过沉积边界。
截至1916年,至少提出了十多种解释白云岩成因的流行理论。
部分问题在于,早期的矿物稳定性实验表明,与沉积层序中通常存在的环境条件相比,白云岩应该形成于更高的温度和压力环境下。
后续的研究否定了这一观点,并指出事实上与白云岩形成有关的海水处于极度过饱和状态,并且理论上白云岩应该能在地球表面通常存在的较低温度环境下形成。
遗憾的是,根本无法用实验来证明结晶原理。
据Land在1998年的报道,研究人员花费32年的时间进行了一系列实验,实验温度约为25°C(77°F),并处于1000倍过饱和状态,但并未成功形成任何白云岩[2]。
令研究人员更为困惑的是,他们发现在现代沉积层(如澳大利亚东南部Coorong的沉积层)中,类似白云岩的矿物沉积物(原白云岩)明显会形成准同生白云岩。
正如Land指出的那样,这一问题很可能是一个动力学问题,并且根据地质年代表测量的时间跨度是人工合成白云岩所需的关键因素。
尽管如此,关于白云岩的成因问题,人们仍在不断推出各种模式,包括最近提出的微生物反应介导作用。
这些化学不确定因素在一定程度上使得白云岩的形成环境仍是一个饱受争议的问题。
白云岩以不同的方式与蒸发岩、叠层石和岩溶等联系在一起,形成模式涉及蒸发抽汲、渗透回流、混合层及大规模台地循环等。
白云岩的岩相特征可在很大程度上反映白云岩的经济重要性。
由于白云岩的密度高于其通常置换的文石和方解石的密度,因此许多研究人员认为这一过程会导致体积缩减,从而表现为孔隙度和渗透率的增加。
然而,许多白云岩是由晶体组成,这些晶体不带有其前身所留下的痕迹,白云岩甚至会包含堵塞孔隙的白云石胶结物(请参见“白云岩油气藏评价”,第31页)。
多年来,行业内曾多次召开各种会议来探讨“白云岩难题”,国际沉积学家协会、经济古生物学家和矿物学家协会以及伦敦地质学会均出版了许多相关刊物。
这些会议及其出版物反映了人们在白云岩问题上的最新思路,正如Land所指出的那样,虽然这一过程很缓慢,但我们还是不断向前迈进[3]。
也许假设存在一个单一的解决方案正是我们的错误所在。
提出的各种白云岩形成机理和环境是以证据为基础的,但在个别岩层露头或小的岩石组中,这些机理和环境可能不会像预期那样广泛适用,而这一事实也许会将其排除在外。
同样也应以这个角度来审视本期中有关白云岩的文章。
现今,研究人员是否正在进入研究误区,还是已经选择了正确的研究方向向前迈进?
Colin Braithwaite
格拉斯哥大学
高级研究员
苏格兰格拉斯哥
Colin Braithwaite在伦敦大学国王学院获得地质学一等荣誉学位以及碳酸盐岩沉积学博士学位。
在加入格拉斯哥大学(任荣誉研究员)之前,他在苏格兰圣安德鲁斯大学皇后学院(现为邓迪大学)任职。
他一直致力于碳酸盐岩研究,包括白云岩和磷灰岩。
Colin曾在2004年担任伦敦地质学会特刊“The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs”的责任编辑。
作为一名特许地质学师,他曾在多家国际期刊中发表了70多篇同行评审文章,他还是有关碳酸盐岩和沉积岩一书的作者,并且是近期出版的有关第四纪碳酸盐岩一书的作者之一。
1. Fairbridge RW:“The Dolomite Question”,LeBlanc RJ和Breeding
JG(编辑):Regional Aspects of Carbonate Deposition:A
Symposium。
美国俄克拉何马州Tulsa:经济古生物学家和矿物
学家协会(SEPM)特刊,第5期(1957年):125-178。
2. Land LS:“Failure to Precipitate Dolomite at 25 Degrees C from Dilute
Solution Despite 1000-Fold Oversaturation After 32 Years”,Aquatic
Geochemistry,4卷,第3-4期(1998年9月):361-368。
3. Land,参考文献2。
1。