中国西北晚古生代碱性湖相页岩中自生石英的类型与形成机制及其油气储层意义

针对碱性湖相页岩中自生石英类型与形成机制不明的问题，研究人员以准噶尔盆地玛湖凹陷风城组（FC）页岩为对象，通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）及元素分析，揭示了4类自生石英（燧石结核/条带、基质分散微石英、矿物交代石英和脉状充填石英）的成因及其对储层物性与力学性质的影响，为碱性湖相页岩油气勘探提供了理论支撑。

　　

论文解读

研究背景与科学问题
在全球页岩油气勘探热潮中，自生石英（authigenic quartz）因其对储层孔隙保存和岩石脆性的关键作用成为研究焦点。然而，现有研究多集中于海相或非碱性湖相页岩，而对碱性湖相页岩中自生石英的类型、形成机制及其储层影响知之甚少。碱性湖泊（pH>9）因其高硅溶解度（SiO₂）和火山物质输入，可能孕育独特的自生石英形成过程，但这一假设缺乏系统性验证。

研究设计与方法
中国石油化工股份有限公司等机构的研究团队以准噶尔盆地玛湖凹陷晚古生代风城组（FC）页岩为研究对象，结合光学显微镜、扫描电镜（SEM）及元素分析技术，对200余个岩心样品开展多尺度观测。通过对比不同石英类型的分布、形态及伴生矿物，结合主微量元素数据，揭示了自生石英的物质来源与形成阶段。

研究结果

1. 石英类型鉴定：FC页岩中识别出5类石英，包括碎屑石英颗粒、燧石结核/条带（chert nodules/bands）、碳酸盐结核中的矿物交代石英（mineral-replacive quartz）、基质分散微石英（matrix-dispersed microquartz）和脉状充填石英（vein-filling quartz）。其中基质微石英占比最高（11.3–60.4%），燧石次之。
2. 形成机制：燧石与基质微石英形成于同沉积-早成岩阶段，物质来源包括高pH驱动下碎屑石英溶解和火山物质转化；脉状石英则与晚期热液活动相关。
3. 储层效应：基质微石英通过形成晶间孔（intercrystalline pores）和保护微孔（micropores）增强储集性，而燧石显著提升岩石强度（rock strength）。

结论与意义
该研究首次系统阐明了碱性湖相页岩中自生石英的多阶段形成机制，揭示了其相较于海相/非碱性湖相页岩的独特性：高丰度、多物源（火山+碎屑）及浅水区优质储层（高有机质+自生石英）的形成潜力。成果发表于《Sedimentary Geology》，为全球碱性湖相页岩油气勘探提供了理论框架与技术参考。