碳酸盐岩盐帽岩孔隙度与孔喉尺寸分布：变形及地球化学过程的影响

为解决盐丘盐帽岩孔隙结构与渗透性演化机制问题，研究人员通过汞侵入孔隙度测定(MIP)和数字图像分析，系统研究了伊朗南部Karmostaj和Siah Taq盐丘中石膏基质支撑角砾岩、白云岩/灰岩条带及石膏糜棱岩的微观孔隙特征。研究发现孔隙度(2-35%)与中值喉道尺寸(0.1-50 μm)呈显著变化，揭示H2 SO4 与碳酸盐反应导致的石膏交代作用及变形诱导的孔隙闭合是调控储层物性的关键，为盐丘流体运移及碳封存评估提供新见解。

　　

盐丘作为油气储层和碳封存的重要地质体，其顶部盐帽岩的孔隙结构直接影响流体封存能力。然而，碳酸盐岩盐帽岩的孔隙演化受复杂的地球化学-力学耦合作用控制，现有研究对变形与化学过程如何协同影响孔喉系统的认识仍存在空白。针对这一科学问题，中国地质科学院等机构的研究团队选取伊朗Zagros造山带Karmostaj和Siah Taq盐丘为研究对象，通过多尺度分析揭示了盐帽岩孔隙演化的动力学机制，相关成果发表于《Journal of Structural Geology》。

研究采用汞侵入孔隙度测定(MIP)结合树脂浸渍薄片数字图像分析，对14组代表不同岩性的钻芯样本进行定量表征。关键技术包括：(1)微米CT与扫描电镜(SEM)联用的三维孔隙网络重建；(2)X射线衍射(XRD)矿物相定量；(3)阴极发光(CL)显微技术识别成岩序列；(4)基于Katz-Thompson模型的渗透率计算。样本涵盖石膏基质支撑角砾岩、碎屑支撑角砾岩及糜棱岩化石膏等典型盐帽岩类型。

碳酸盐条带的孔隙特征
显微分析显示，未蚀变白云岩(D1/D2)孔隙度仅2.9%，喉道峰值0.1 μm；而受H₂
SO₄
交代形成的孔洞状白云岩(VD1/VD2)孔隙度达28-33%，喉道主峰20-200 μm。能谱(EDS)证实石膏沿碳酸盐裂隙选择性沉淀，后续溶解形成"墨水瓶"状孔隙结构。

未变形角砾岩的孔隙分异
碎屑支撑角砾岩(P1)以16%孔隙度和0.7 μm喉道中值为特征，石膏胶结物中发育亚微米级晶间孔；而石膏基质支撑角砾岩(FU1/FU2)喉道尺寸增大至20 μm，反映碎屑间残余孔隙的优先保存。

变形诱导的孔隙改造
糜棱岩化石膏(GM1/GM2)显示双峰喉道分布(0.01 μm与1-30 μm)，对应动态重结晶晶界微裂隙与残留孔洞。变形使总孔隙度降低40%，喉道中值缩小两个数量级，证实应变局部化导致渗透率各向异性增强。

讨论与意义
该研究首次建立盐帽岩孔隙演化双阶段模型：(1)TSR(热化学硫酸盐还原)衍生的H₂
SO₄
通过反应CaCO₃
+H₂
SO₄
→CaSO₄
+CO₂
产生石膏脉网络；(2)变形驱动流体再分配引发石膏溶解-再沉淀，形成渗透率梯度(10^-13
-10^-20
m²
)。发现盐丘侧缘糜棱岩带构成低渗屏障(<10^-16
m²
)，而核部弱变形区保持高渗性，这对预测盐丘相关油气运移路径和CO₂
封存安全性具有重要实践价值。Prokop Zavada团队通过显微构造-地球化学耦合分析，为理解盐构造流体系统提供了新的理论框架。