现场地质录井中灰岩与白云岩的鉴别方法2017.3.30

现场地质录井中灰岩与白云岩的鉴别方法

卿元华

塔里木油田勘探事业部塔北西部项目组

1灰岩与白云岩的矿物岩石学特征

灰岩与白云岩是碳酸盐岩两个最基本的岩石类型，其中，灰岩以方解石（CaCO3）为主，白云岩以白云石（CaMg[CO3]2）为主。古代灰岩的方解石主要为低镁方解石（即通常所称的方解石），MgCO3含量一般小于4％，晶形呈粒状、菱面体，自形程度差；硬度为3，相对密度为2.71。白云石晶形为棱面体，自形程度好于方解石，常可见自形晶，硬度为3.5-4，相对密度为 2.87。灰岩的颗粒密度（2.48-2.85g/cm3）小于白云岩（2.60-2.90g/cm3），然而，方解石白云石化导致体积减少12%，因此，白云岩岩块的密度（2.30-2.77g/cm3）大于灰岩（2.10-2.70g/cm3）。

岩屑录井碳酸盐岩的定名一般采用成分命名，命名方式有两种：（1）以方解石和白云石两端元划分的岩石类型；（2）以方解石、白云石和第三种成分（如粘土矿物）三端元划分的岩石类型。

2鉴别方法

2.1岩屑、岩心的特征

灰岩、白云岩的岩石成分、结构不同，从而使其岩屑、岩心在岩石颜色、硬度、断口形状等方面存在较大差异，具体如下：

（1）灰岩：多为深灰色至灰色，致密、性脆，贝壳状断口。

（2）云质灰岩：多为灰至浅灰色，致密、性脆，贝壳状断口。

（3）灰质白云岩：多为浅灰或浅黄灰色，瓷状断口。

（4）白云岩：多为浅灰或浅黄灰色，瓷状断口。

2.2 稀盐酸、镁试剂滴定

采用浓度5-10%的冷稀盐酸滴定灰岩、白云岩新鲜面，通过观察反应的剧烈程度可以半定量判断岩石类型（表1）。此外，将岩石磨成粉末或直接在稀盐酸滴定后岩石表面，利用镁试剂滴定观察是否产生蓝色沉淀以及蓝色沉淀含量，也可半定量确定岩石成分及岩性（表1），此种方法在塔里木油田现场地质录井中并未采用，在科研院所却是作为常规方法。

表1 稀盐酸滴定、镁试剂法半定量判断灰岩、白云岩岩石类型

由于岩样样品的化学成分不同（含Ca、Mg），与盐酸反应的速度则不相同，CaCO3与盐酸反应的速度远远高于与CaMg(CO3)2的反应速度，灰岩与白云岩的过渡岩性根据CaCO3含量不同，岩石的反应速度则不同。碳酸盐含量分析仪测定的灰岩、白云岩与盐酸的反应曲线表现如下：（1）灰岩反应速度大于白云岩；（2）云质灰岩或灰质云岩中首先出现的是方解石

的快速反应峰，随时间的延长，白云质成分才反应；（3）泥质白云岩反应速度较慢，其它类型白云岩反应时间较长。具体的反应曲线变化特征如下（图1）：（1）泥质灰岩——0～10秒之内压力迅速上升，反应曲线转为平直部分记录的是CaCO 3的含量，如曲线A 所示；（2）白云灰岩——0～10秒之内压力迅速上升，拐点处反应记录的是CaCO 3的含量；然后曲线突然弯曲反应缓慢，平直部分记录含量和拐点的差值为CaMg(CO 3)2的含量，如曲线B 所示；（3）泥质白云岩——反应逐渐开始，最后压力曲线稳定值为其含量，如曲线C 所示；（4）白云岩——反应立即开始，但上升比较缓慢最后稳定值为其含量, 如曲线D 所示。

读值通常1-3min 时的读数被认为是CaCO 3的百分含量，用最大值减去1min 时的读值则视为白云石的百分含量，虽然这种方法在实现自动读值，但是由于反应速度受到温度的影响较大，采用读取反应曲线拐点的方法更准确，可避免时间读值的方法产生的误判。

图1 不同类型灰岩、白云岩与盐酸时间-反应分析曲线 结论

灰岩、白云岩由于矿物成分的差异，导致二者以及二者的过渡岩石类型在岩石特征以及与（稀）盐酸、镁试剂反应的现象不同，通过岩屑、岩心的特征可获得岩石类型的感性的、直观的认识；采用与稀盐酸反应的剧烈程度以及镁试剂滴定产生蓝色沉淀的量可半定量确定岩石成分及岩石类型；最准确的方法是进行碳酸盐含量分析，通过读取时间-反应曲线的拐点确定方解石、白云石的含量。

参考文献

曾允孚，夏文杰. 沉积岩石学[M]. 北京：地质出版社，1986.

刘强国，朱清祥. 录井方法与原理[M].北京：石油工业出版社，

2011.

碳

酸

盐

含

量

（%）

反应时间（min ）