松辽盆地青山口组白云质页岩中自生白云岩成岩序列及其对页岩储集空间的调控机制

本研究针对页岩油气勘探中白云岩成因机制及其对储集空间影响的关键科学问题，由中国科研团队通过多尺度分析技术，揭示了松辽盆地青山口组三段白云质页岩中三类自生白云岩（无定形白云石→菱面体铁白云石→马鞍状铁白云石）的成岩序列，阐明了从海水→有机流体→高温热液的孔隙流体演化过程。研究发现低成熟度页岩中微生物诱导形成的无定形白云石能有效保存微孔隙，而中高成熟度页岩中铁白云石溶蚀和热液作用分别促进微纳米孔发育和有机质裂解，将优质页岩勘探领域从传统高成熟有机孔区扩展至低成熟无机孔富集区，为全球白云质页岩油气勘探提供新理论依据。

　　

在页岩油气革命席卷全球能源领域的背景下，传统被视为烃源岩的富有机质细粒沉积岩已成为非常规油气开发的重要靶区。其中白云岩作为页岩中最常见的自生矿物之一，其形成过程如同地质"密码本"，记录着成岩流体演变与有机质转化的关键信息。然而，由于页岩具有低孔渗、高有机质含量和强压实作用等特性，科学家们长期面临三大难题：封闭体系中白云岩的物质来源之谜、复杂地质条件下成岩机制的解析盲区、以及矿物演化对储集空间调控规律的认知空白。

针对这些挑战，中国国家自然科学基金资助项目团队对松辽盆地中央凹陷带青山口组一段的白云质页岩展开系统研究。该盆地作为中国东北部大型断坳复合盆地，其青山口组沉积时期发育的富有机质页岩完整保存了从早期成岩到中成岩B期的地质记录。研究人员创新性地采用"纳米-微米-宏观"三级分析策略，通过矿物学、岩石学、同位素和元素分析的多学科交叉手段，首次揭示了白云岩成岩序列与页岩储集性能的耦合规律。

关键技术方法包括：对59件不同成熟度（Ro 0.58-1.70%）岩样进行薄片观察和阴极发光分析；运用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测定稀土元素分布；通过碳氧同位素和流体包裹体重建古流体环境；结合扫描电镜(SEM)和氮气吸附定量表征孔隙结构。样本来自大庆油田7口钻井的岩心，涵盖低、中、高三种成熟度的白云质页岩。

【Petrography部分核心发现】
低成熟度页岩（Ro 0.58-0.70%）发育厚度0.05-0.30米的薄层状无定形白云石，在1140-1525米浅层表现出异常高的有效孔隙度（达12.8%）和TOC含量（达7.4%）。阴极发光显示这类白云石具有典型海水成因的环带结构，其Y/Ho比值（42.61-44.30）与现代海水特征高度吻合。

【Genesis of anhedral dolomite机制解析】
无定形白云石的稀土配分模式显示轻微Ce负异常和Y正异常，结合δ¹³C值（-3.2‰至+1.8‰ VPDB）证实其形成于早期成岩阶段，由海水中的产甲烷古菌催化沉淀。这种微生物矿化作用如同"纳米支架"，有效抵抗压实作用对粒间孔的破坏，为低成熟页岩保存了宝贵的储集空间。

中成熟度页岩（Ro 0.78-1.29%）中，菱面体铁白云石以无定形白云石为核生长，其FeO含量（8.7-12.3wt%）和δ¹³C负偏（-6.5‰至-4.2‰）指示有机流体参与成岩。虽然胶结作用暂时降低孔隙度，但后续有机酸溶蚀产生大量200-800纳米的溶蚀孔，促进烃类排出。

高成熟度页岩（Ro 1.34-1.70%）发育马鞍状铁白云石，流体包裹体均一温度（120-150℃）和La_N/Yb_N比值（0.12-0.35）揭示高温热液活动。尽管裂缝被胶结，但热源促进有机质热解产生有机孔，使有效孔隙度回升至9.1%。

【Conclusions理论突破】
研究构建了完整的成岩演化模型：海水环境微生物成岩→有机流体主导铁白云石化→热液作用改造的三阶段序列。创新性提出低成熟页岩的无机孔隙网络与有机质富集协同发育机制，突破了传统高成熟页岩"有机孔主导"的理论框架。该成果发表于《Marine Environmental Research》，为全球类似盆地白云质页岩油气勘探提供了新的评价指标和勘探思路，特别指出低成熟度层系可能蕴含被长期忽视的优质储层。