尼日利亚东北部上贝努埃坳陷阿普蒂安-阿尔比阶比马砂岩的来源、成岩作用及储层质量

《Journal of African Earth Sciences》：Provenance, Diagenesis and Reservoir Quality of the Aptian-Albian Bima Sandstone, Upper Benue Trough, NE, Nigeria.

Bima砂岩储层岩石地球化学特征及成岩演化对Upper Benue Trough储集空间的影响研究。综合XRF、XRD及SEM-EDS分析，揭示Upper Bima化学成熟度高（SiO2 89.55%）石英砂岩为主，原生孔隙率12.8%；Lower Bima provenance混杂（Zr 8.00-865ppm），低成熟度（CIA 19-97）导致孔隙率5.5%及强非均质性。研究建立构造-气候-沉积源耦合模型，为西非裂谷盆地油气勘探提供新思路。

　　这项研究聚焦于尼日利亚上本格拉拗陷中的白垩纪Bima砂岩，旨在揭示其储层潜力。通过细致的岩石学和地球化学分析，研究者深入探讨了Bima砂岩的岩石相、源区以及构造环境，并评估了这些基本地质属性如何影响储层质量。这种综合性的方法不仅为理解该地区的沉积过程和地质演化提供了重要依据，也为后续的油气勘探与开发策略奠定了基础。

上本格拉拗陷作为西非的重要白垩纪裂谷盆地，其地质构造复杂，沉积岩系丰富，是研究沉积盆地演化和油气储层特征的理想区域。Bima砂岩作为该区域的一个关键地层单元，不仅记录了古环境和构造背景的变化，还与储层性能密切相关。因此，对Bima砂岩进行系统的源区分析和储层特性评估，对于提升油气勘探效率具有重要意义。研究者通过多种分析手段，如X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等，对上Bima和下Bima单元进行了详细研究。这些技术手段不仅能够揭示岩石的矿物组成，还能通过地球化学指标推断其源区性质和沉积环境特征。

从分析结果来看，Bima砂岩主要由亚长石质砂岩和石英砂岩构成，部分区域还存在亚长石质砂岩的特征。这种矿物组成的变化反映了不同的源区和沉积条件。地球化学参数，如二氧化硅（SiO?）含量、锆（Zr）浓度、化学风化指数（CIA）和成分变化指数（ICV），进一步支持了这一结论。SiO?含量范围从19.94%到89.55%，表明该砂岩可能来源于高度风化的长英质火成岩或混合的长英质-铁镁质源区。Zr的浓度变化也显示出源区的多样性，而CIA和ICV的数值则揭示了沉积环境的差异。CIA值在19.00到97.00之间，说明该砂岩经历了不同程度的化学风化作用，而ICV的范围则表明其成分的不稳定性。这些地球化学特征与沉积环境密切相关，为理解Bima砂岩的源区和沉积背景提供了重要线索。

研究结果还表明，Bima砂岩的沉积环境主要与被动大陆边缘相关，同时局部受到主动大陆边缘的影响。这种构造背景对储层性能有着深远的影响。被动大陆边缘通常与稳定的沉积环境相联系，有利于形成高质量的储层。然而，局部的主动大陆边缘活动则可能带来更多的沉积物输入和复杂的沉积过程，从而影响储层的均质性和连通性。因此，Bima砂岩的储层特性不仅取决于其矿物组成，还受到沉积环境和构造背景的共同作用。

在储层性能方面，上Bima单元显示出较高的化学成熟度和强烈的风化作用，这使其具有较好的原始孔隙度（平均12.8%），成为油气储层的有力候选。相比之下，下Bima单元由于源区的多样性以及较低的成熟度，表现出较高的异质性和普遍较低的孔隙度（平均5.5%）。这种差异主要源于不同的沉积条件和源区特征。上Bima单元可能在较为稳定的、湿润的环境中沉积，而下Bima单元则可能经历了更为复杂的沉积过程，包括更多的侵蚀和搬运作用，从而导致其矿物组成和孔隙结构的不一致性。

此外，研究还强调了成岩作用对储层性能的影响。成岩过程中的自生绿泥石形成和胶结作用可能显著改变原始孔隙结构，进而影响储层的渗透性和储油能力。例如，自生绿泥石的形成通常与低能沉积环境有关，可能在一定程度上堵塞孔隙，降低储层质量。而胶结作用则可能通过形成胶结物来改变岩石的物理性质，从而影响其储油能力。这些成岩过程的综合影响，使得Bima砂岩的储层性能呈现出较大的空间差异。

本研究不仅为Bima砂岩的储层特性提供了新的认识，还对上本格拉拗陷乃至其他裂谷盆地的油气勘探具有重要的指导意义。通过综合分析岩石学、矿物学和地球化学数据，研究者能够更准确地预测储层质量，从而优化勘探策略。特别是在裂谷环境中，储层特性的预测对于确定油气藏的位置和规模至关重要。因此，本研究的方法论和结论为后续的油气勘探工作提供了坚实的理论基础和技术支持。

研究团队在本研究中采用了多种分析技术，确保了数据的准确性和可靠性。在XRF、XRD和SEM分析过程中，实施了严格的质量控制措施，包括定期使用标准参考物质（CRMs）进行仪器校准，以及在分析过程中持续监测样品的纯度和污染情况。这些措施不仅提高了分析结果的精确度，也为后续的地球化学解释提供了可靠的依据。通过这些高质量的分析数据，研究者能够更清晰地描绘出Bima砂岩的矿物组成和地球化学特征，从而更好地理解其源区和沉积环境。

在岩石相分析方面，研究者通过系统的现场观察和描述，识别出了七种主要的岩石相。这些岩石相的分布和变化反映了沉积环境的演变过程，同时也为评估储层的连通性和均质性提供了重要信息。通过选择具有代表性的样品进行后续的岩石学和地球化学分析，研究者能够更全面地了解Bima砂岩的整体特征，而不仅仅是局部的观察结果。这种系统性的分析方法确保了研究结果的广泛适用性和科学性。

研究团队还强调了源区分析在储层评估中的重要性。源区的性质直接影响沉积物的组成和储层的物理化学特性。通过地球化学指标，研究者能够追溯沉积物的来源，并推断其搬运路径和沉积环境。例如，高SiO?和Zr含量通常与长英质源区相关，而较低的CIA值则可能表明源区经历了较弱的化学风化作用。这些信息不仅有助于理解Bima砂岩的形成过程，还能够为预测其他类似沉积盆地的储层特性提供参考。

本研究的成果对于油气勘探和开发具有重要的实际意义。通过揭示Bima砂岩的源区特征和沉积环境，研究者能够更准确地评估其储层潜力，并为未来的勘探活动提供科学依据。特别是在裂谷环境中，储层的异质性和连通性往往是影响油气藏开发的关键因素。因此，本研究不仅深化了对Bima砂岩的认识，还为其他类似地质条件下的油气勘探提供了新的思路和方法。

此外，本研究还指出了源区分析在提高油气勘探效率方面的重要作用。通过对沉积物来源的深入研究，研究者能够更准确地预测储层的分布和性质，从而优化勘探目标的选择。例如，了解源区的风化程度和成分特征，有助于识别高孔隙度和高渗透性的储层区域，而这些区域往往是油气富集的有利部位。因此，源区分析不仅是一种基础性的地质研究手段，更是一种具有实际应用价值的勘探技术。

研究者在分析过程中还注意到，Bima砂岩的沉积环境可能受到构造活动和气候条件的共同影响。例如，被动大陆边缘通常与稳定的气候条件相联系，而主动大陆边缘则可能伴随着更多的构造活动和沉积物输入。这些因素的综合作用可能导致储层特性的显著差异，因此在评估储层潜力时，需要综合考虑这些地质背景。这种综合性的分析方法不仅提高了研究的科学性，也为实际的油气勘探提供了更全面的视角。

综上所述，本研究通过系统的岩石学、矿物学和地球化学分析，揭示了Bima砂岩的源区特征、沉积环境和储层性能。研究结果表明，上Bima单元由于其较高的化学成熟度和良好的沉积条件，具有较好的储层潜力，而下Bima单元则表现出较高的异质性和较低的储层质量。这些发现不仅有助于理解上本格拉拗陷的地质演化过程，也为未来的油气勘探和开发提供了重要的科学依据和技术支持。通过深入分析源区和沉积环境的影响，研究者能够更准确地预测储层的分布和性质，从而优化勘探策略，提高油气资源的开发效率。