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Minerals：中国石油大学 (北京) 陈冬霞教授——川西坳陷中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏沉积物物源分析研究

已有 219 次阅读 2026-2-28 15:00 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

文章导读

四川盆地西部凹陷中侏罗统沙溪庙组的致密砂岩气藏是我国重要的非常规天然气资源。然而，该地区沉积物源系统具有多源性、运移距离多变等复杂特征，直接影响着储层孔隙结构的发育与储集性能。因此，精准识别不同区域的沉积物源特征，对于指导油气勘探开发、优选有利目标区具有至关重要的意义。中国石油大学 (北京) 地球科学学院陈冬霞教授团队在 Minerals 期刊发表了文章，综合运用岩石学分析、重矿物组合与特征指数、地球化学元素 (包括稀土元素和微量元素) 统计与标准化曲线、化学蚀变指数 (CIA) 等多种分析手段，系统揭示了沙溪庙组致密砂岩的沉积物源方向、母岩性质及古气候环境。研究发现，不同区块的物源存在显著差异，这为理解储层性质空间变化和控制因素提供了关键的地质依据。

研究过程与结果

本研究以四川盆地西部凹陷中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏为研究对象。研究人员从该地区Z、X、J、Q四个区块的实际钻井岩心中，系统采集了215件薄片实验样品、70件X射线衍射 (XRD) 实验样品以及128件地球化学元素测定样品 (涵盖微量元素和稀土元素)。研究采用了多学科交叉的综合分析方法：

1. 岩石学与矿物学分析：通过显微镜观察薄片，定量统计石英、长石、岩屑的组成，并利用雷达图、QFL (石英-长石-岩屑) 三角图进行初步物源判别。

2. 重矿物分析：利用XRD确定重矿物组合与相对含量，并计算了包括ATi (磷灰石指数)、GZi (石榴石指数)、稳定性系数 (Wi)、ZTR (锆石-电气石-金红石指数)、RuZi (金红石指数) 在内的多种特征指数，用以判断母岩类型、沉积物搬运距离和成熟度。

3. 地球化学元素分析：系统测定了样品的稀土元素和微量元素含量，通过标准化曲线分析其分布模式，并计算了化学蚀变指数 (CIA)，用以反演源区风化强度和古气候条件。

通过上述系统的分析，研究取得了以下核心发现：

1. 岩石组分与物源初步识别：

•沙溪庙组致密砂岩以石英为主，长石和岩屑含量相当。不同区块岩屑组分差异显著。

•Z区块岩屑的单晶石英含量较低，具有“切割岛弧”的构造背景特征。

•X和Q区块的岩石组成与雷达图形态相似，指示其物源可能相同。

•J区块的组成和雷达图特征介于Z区块与X/Q区块之间，暗示其可能受到多重物源影响。

2. 重矿物特征揭示物源差异：

•Z区块的重矿物组合以高石榴石、高锆石为特征，ZTR指数和稳定性系数 (Wi) 值高，表明其沉积物经历了长距离搬运，物源较远，且沉积环境为水体较深的还原环境。

•X、Q、J区块的重矿物组合相似，均显示出高磷灰石 (ATi指数高) 的特征，指示母岩主要为变质岩和酸性岩浆岩，且ZTR值较低，说明距离物源区相对较近。

•综合判断，Z区块的物源主要来自东北方向的米仓山-大巴山构造带 (MDTB)，而X、Q区块的物源主要来自西侧的龙门山推覆带 (LMTB)。

3. 地球化学元素提供佐证：

•稀土元素标准化曲线显示，所有区块均呈现轻稀土元素富集的特征。

•微量元素标准化曲线整体呈现“四峰、三谷、一平”的特征，但不同区块在特定元素 (如Ba, Rb, Th, Nb, Ta, La) 处的斜率存在差异，反映了物源的不同。

•化学蚀变指数 (CIA) 分析表明，Z区块的平均CIA值较高 (约61.23)，经历了较强的风化作用；而X、Q区块的CIA平均值较低 (约54.25和52.74)，指示源区风化程度较弱。

4. 沉积物源体系综合模型：

•X和Q区块：物源单一，主要来自西侧龙门山推覆带 (LMTB) 的短轴物源，直线距离约40公里。物源以高石英、低长石为特征，储层分选相对较差。

•Z区块：物源单一，但来自东北方向米仓山-大巴山构造带 (MDTB) 的长轴物源，直线距离远达约300公里。发育于西部的龙泉山断裂对来自龙门山前缘的沉积物起到了阻挡作用。该物源以高长石、低岩屑为特征，储层分选较好。

•J区块：具有双重物源特征，同时接收来自西侧LMTB和东北侧MDTB的沉积物供应。其岩石学、重矿物和地球化学特征也表现出介于其他区块之间的过渡性质。

研究总结

本研究通过多方法综合表征，成功厘清了四川盆地西部凹陷沙溪庙组不同区块致密砂岩气藏的沉积物源体系：

1. 物源方向与距离是控制研究区储层岩石组分、重矿物组合及地球化学特征空间分异的关键因素。

2. X、Q区块为近源的龙门山短轴物源，Z区块为远源的米仓山-大巴山长轴物源，J区块则为双重物源混合区。

3. 来自东北部长轴物源 (MDTB) 的储层，因其高长石、低岩屑的岩石组合有利于原生孔隙保存和次生孔隙发育，且分选较好，储层质量可能优于来自西部短轴物源 (LMTB) 的储层。

作者简介

陈冬霞，中国石油大学 (北京) 地球科学学院教授，博士生导师，北京市青年教学名师，北京市优秀共产党员。主要从事常规和非常规油气田地质与勘探的教学和科研工作，是资源勘查工程国家一流专业和石油地质学国家一流课程负责人。主持国家自然科学基金项目5项，主持和参加了国家973项目、国家重大油气专项、中石油战略专项等多项高级别项目，在国内外重要期刊上发表论文100余篇，其中SCI/EI收录80余篇，授权发明专利10余项，荣获教育部和北京市等省部级以上科技进步一等奖等7项。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/3594722