综述:中国陆相含油气盆地沉积岩中浊沸石的特征、成因及意义

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Earth-Science Reviews 10.8

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  (编辑推荐)该综述系统阐述了中国典型陆相盆地(如准噶尔、鄂尔多斯、四川盆地)沉积岩中浊沸石(laumontite)的分布特征、晶体习性(长柱状→短柱状)、成因机制(斜长石钠长石化/火山物质转化)及其对储层的影响。研究表明,这种低Si/Al比(2.00-2.20)的钙质沸石在60-140°C成岩温度区间形成,其酸性易溶特性为深层优质油气储层(secondary pores)预测提供关键指标。

  

Laumontite矿物学
浊沸石(Ca4
[Al8
Si16
O48
]·16H2
O)是一种富含钙的沸石矿物,其晶体框架由Si-O和Al-O四面体构成的四元或六元环组成,晶胞参数为a=7.57?,b=13.10?,c=14.75?,β=111.5°。莫氏硬度3-3.5的浊沸石以脆性为特征,易产生裂隙。相比其他沉积岩常见沸石,其显著特征是更低的Si/Al比(2.00-2.20),这一特性使其在酸性环境中更易溶解。

赋存状态与共生矿物
在早成岩阶段(<85°C),浊沸石主要作为连续胶结物或裂缝充填物出现,单晶多呈长柱状,与黏土矿物、石英和片沸石共生;进入中成岩阶段(85-175°C)后,则以斑块状胶结为主,晶体形态渐变为短柱状,常与方解石、伊利石、石英和钠长石伴生。值得注意的是,浊沸石在垂向叠置的三角洲水下分流河道砂体中发育最佳,富含斜长石或火山物质的砂岩是其理想宿主岩。

化学组成特征
对234个中国陆相盆地浊沸石样品的电子探针(EPMA)分析显示,其平均化学组成为:SiO2
52.01-53.59wt%、Al2
O3
19.97-22.02wt%、CaO 8.67-11.41wt%,含微量Na2
O(0.11-2.86wt%)和K2
O(0.10-0.73wt%)。研究发现,斜长石不完全转化可能使浊沸石Si/Al比偏高,但整体化学成分不随温度或赋存状态呈现规律性变化。

成因机制解析
流体包裹体均一温度(60-140°C)揭示浊沸石形成存在三个关键路径:斜长石钠长石化在60°C即可启动,火山物质转化贯穿整个温度区间,而片沸石向浊沸石的转化需≥90°C。高pH值、低pCO2
的富钙孔隙流体是浊沸石沉淀的必备条件,Na+
的存在会降低反应平衡温度。鄂尔多斯盆地延长组的特殊案例表明,即使火山物质含量较低,斜长石蚀变仍可形成大规模浊沸石带。

油气储层意义
尽管早期浊沸石占据原生孔隙,但其抗压实作用可保留部分储集空间。更关键的是,发育完全解理和内部孔道的浊沸石,在酸性流体中的溶解速率远超钾长石、钠长石等铝硅酸盐。这种选择性溶解产生的次生孔隙带(最高可使孔隙度提升36%)成为油气优势运移通道。此外,浊沸石晶体内部空腔的巨大比表面积,对甲烷分子具有显著物理吸附效应,为非常规天然气储层评价提供新视角。

控制因素新认知
对比分析揭示,浊沸石分布严格受控于三大因素:三角洲前缘砂体提供物质输运通道,富钙流体维持化学反应平衡,而80-120°C的热窗口最利于大规模成核。值得注意的是,准噶尔盆地二叠系实例显示,早期烃类充注可抑制浊沸石溶解,这为深层"甜点区"预测提供了重要约束条件。

未来研究方向
当前对浊沸石溶解动力学机制的认识仍存在空白,特别是有机酸-矿物表面反应速率的定量模型亟待建立。此外,超深层(>5000m)条件下浊沸石稳定性边界尚需高温高压实验验证,这些问题的突破将推动陆相盆地深层-超深层油气勘探理论的创新发展。

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