高桥地区盒8砂岩段岩石学特征及沉积相分析毕业论文

1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 邓 婷 婷 学 号： 05062060 学 院： 资源与地球科学学院 专 业： 地质工程 设计题目：高桥地区盒8砂岩段岩石学特征及沉积相分析专 题： 指导教师： 郭 英 海 职 称： 教 授 2010 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 资源学院 专业年级 地质工程06 学生姓名 邓婷婷 任务下达日期：2010年3月15日毕业论文日期：2010年3月20日至2010年6月15日毕业论文题目：高桥地区盒8砂岩段岩石学特征及沉积相分析毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：一、主要内容通过高桥地区盒8段岩心观察，结合薄片鉴定、测试分析等资

2、料，主要研究：1、盒8段岩石类型类型及特征；2、成岩作用类型及特征；3、盒8段沉积相及沉积演化及沉积相模式。二、基本要求1、掌握查阅和利用中外相关资料和文献的方法；2、掌握成岩作用、沉积相分析的研究方法；3、针对生产实际问题，理论实践相结合，提高综合分析问题、解决问题的能力。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评

3、语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本文通过整理高桥地区8个孔盒8段野外岩芯描述、岩石薄片、铸体薄片、压汞等实验分析资料，对其岩性类型、结构特征、原生沉积构造及其组合序列、孔隙

4、特征及其形成与演化、成岩作用等方面的内容进行初步了的研究和总结，得出研究区的岩石类型主要有石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩，缺乏长石砂岩及过渡砂岩；以粗粒及中粒为主，磨圆为次圆-次棱角状，分选中等；发育平行层理、 板状交错层理、楔状交错层理、粒序层理、水平层理、沙纹层理、冲刷构造等；孔隙类型为残余原生孔隙和次生孔隙的混合孔隙，孔隙结构总体较差；经历了机械压实作用、压溶作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用。在上述研究的基础上，结合结合测井相标志和古生物标志，得出该区为辫状河三角洲沉积相，包括三角洲平原和三角洲前缘亚相，其中三角洲平原发育分流河道和分流间洼地，三角洲前缘发育水下分流河道、水下分流间湾

5、。在此基础上建立了盒8段沉积模式。 关键词：高桥地区； 盒8砂岩段； 岩石学特征； 沉积相分析abstractthis paper researches the rock types , detrital texture, sedimentary structure , the pores types and diagenesis of the eighth member of the shihezi formation with cores observation and analysis , thin section analysis and mercury test of 8 wells

6、. the primarily rock types of the eighth member of the shihezi formation(he8)are lithic sandstone，lithic quartzarenite and quartzarenite,but lacking feldspar sandstone.grain size of sandstone is mainly coarse and medium grain.the separation of sandstone is middling and prismatic roundness is hypo-an

7、gularity to hypo-roundness.in the study area,sedimentary structures are developed,including parallel bedding,tabular cross-bedding,wedge cross-bedding,graded bedding, horizontal bedding,scour bedding.the types of pores are mixed pore with remnants primary pore and secondary pore. so the reservoir po

8、re texture is less.he8 member has undergone compaction, pressure solution, cementation ,correosion , authigenic and replacement.on basis of the above research，the paleontology logo and the well logs on the basis of sedi-mentary characteristics has disclosed that the study area widely occur the braid

9、ed deltas with the delta plain facies and the delta front facies .the delta plain facies include distributary channel sandstones and inter distributar channel, the delta front facies include the subaqueous distributary channel sandstones and and interdistributary estuary .on basisof the sedimentary

10、microfacies analysis， the sedimentary facies model is constructed for the eighth member of the shihezi formation.keywords：gaoqiao region；member 8 of lower shihezi formation；rock characteristics；sedimentary facies目 录1 绪论11.1选题依据及研究意义11.2国内外研究现状11.2.1岩石学特征研究11.2.2鄂尔多斯地区盒8研究现状21.3研究对象与研究内容21.4研究方法及技术路线

11、21.5完成工作量42 高桥地区基本概况52.1高桥地区位置52.2区域地层概况82.3区域构造82.3.1盆地演化及其区域构造82.3.2鄂尔多斯盆地地质构造单元的划分82.4区域沉积构造演化83 高桥盒8砂岩段岩石学特征123.1岩石类型123.2砂岩的碎屑物质133.2.1石英133.2.2长石143.2.3岩屑143.2.4云母143.2.5重矿物153.3砂岩的填隙物153.3.1杂基153.3.2胶结物153.4砂岩的结构特征163.4.1高桥盒8砂岩粒度163.4.2磨圆与分选173.4.3填隙物的结构163.4.4碎屑与填隙物的关系183.5沉积构造173.5.1层理构造173

12、.5.2层面构造183.6孔隙类型和孔隙结构特征183.6.1孔隙构成的总体特征193.6.2孔隙类型及特征193.6.3孔隙结构特征223.6.3孔隙结构评价23 3.7成岩作用243.7.1机械压实作用243.7.2压溶作用253.7.3胶结作用253.7.4溶蚀作用253.7.5交代作用263.8小结264 高桥地区盒8沉积环境分析264.1沉积相标志274.1.1岩性标志274.1.2古生物标志274.1.2测井相标志274.2沉积相类型及特征264.2.1辫状河三角洲平原274.2.2辫状河三角洲前缘284.3沉积演化及沉积模式324.3.1沉积演化324.3.2沉积模式324.4小

13、结32结论34参考文献34附录一36附录二37英文原文35中文译文56致谢651 绪论1.1 选题依据及研究意义本文建立在郭英海老师负责的项目鄂尔多斯盆地高桥地区盒8、山1段砂体展布及储层控制因素研究基础之上，以高桥地区盒8砂岩段岩石学特征及沉积相分析为题对该地区进行初步研究。此项目由长庆油田分公司勘探开发研究院立项、并委托中国矿业大学承担、完成的研究项目。高桥（高桥塔湾）地区是鄂尔多斯盆地中部上古生界天然气勘探的重点地区之一，主要产气层位有盒8段，如陕99井区盒8控制储量581.53108m3、预测储量233.65108m3。高桥（高桥塔湾）地区盒8具多层含气岩系，由于该地区处鄂尔多斯地区中

14、部，其沉积过程受复杂的古水系和物源的控制，其沉积相带、储层岩性、沉积特征等变化较大，砂体变化急剧、成岩作用类型复杂，给勘探目的层的优选带来了较大难度。研究高桥地区盒8砂岩段物性，确定其与鄂尔多斯盆地其他地区盒8的差异，可预测产气层在横向上的变化。为了研究盒8的储层物性，首先要做的是研究其岩石学特征。因为岩石学特征是进行储层岩石研究的前提和基础，岩石埋藏前的物质组成、特别是碎屑颗粒的组分为包括埋藏过程在内的各种沉积期后成岩作用提供了重要的先驱物质基础。储层岩层埋藏前的物质组成及岩石的类型、杂基成分和含量、自生矿物组分等对储层原生孔隙的保存及次生孔隙的发育有着重要的影响，是储层特征的主要表征内容之

15、一。岩石学特征研究是储层研究的基础，其对储层质量的影响和次生孔隙的形成机理更是有利储层预测的重要手段之一。并在研究盒8岩石学特征的基础上，运用沉积学、层序地层学及沉积地球化学，对高桥地区沉积相作简单的分析，为储层物性的研究打下基础。1.2 国内外研究现状1.2.1岩石学特征研究岩石学一词是由希腊“petra”（意思是石头），及“logos”（意思是解释），两个字组成 的。表示岩石学是研究天然岩石的学科。岩石学在地球科学中具有十分重要的位置。岩石学包括了岩相学和岩理学两部分，岩相学（或称描述岩石学或岩类学），它主要是研究岩石的成分、结构、构造、产状、命名、分布等方面的问题。岩理学（又称理论岩石学

16、或成因岩石学），它主要是研究岩石的形成条件及成因等方面的问题（路凤香等，2002）。岩石学特征描述主要围绕这两个方面进行。岩石是最基本的地质体，是进行地质观察和研究的主要对象之一。岩石学特征研究是地质工作者的传统手段，最早建立于对野外岩石露头直接观察描述及今古对比的基础之上，是进行各种地质研究的基础。十九世纪中叶利用偏光显微镜对岩石进行观察，对岩石学的深入发展起到了巨大的推动作用。今天随着地质理论的发展及各种新的实验仪器、新的分析手段的进步，岩石学特征研究被赋予了新的内容。偏光显微镜、x射线衍射分析、差热分析、电子显微镜、化学分析、光谱分析、电子探针分析、质谱分析、同位素分析等方法的运用，对进

17、一步研究岩石的物质组成和成因、演化特征、形成时代以及岩石的含矿特征起到了极大的促进作用。为了更深入的了解岩石的形成机理、形成条件及其矿物转化，还可进行应模拟实验不同情况下的物化平衡和转变反应，特别是近些年来，随着计算机及处理软件的应用，大量区域岩石学资料综合处理手段的进步，为岩石学的深入研究开拓了新方向，产生了许多新理论（王庆东，2008）。1.2.2鄂尔多斯地区盒8研究现状前人对鄂尔多斯地区盒8段做了大量的研究，主要研究了盒8的岩石学特征，沉积相特征，储层特征等。陈兆荣等（2009）对鄂尔多斯苏里格气田北部下石盒子组盒8段进行了研究，得出了本区岩石类型主要为泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂

18、岩、含砾粗砂岩和细砾岩等，其中砂岩主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩和岩屑砂岩。大多数砂岩中石英及岩屑含量普遍很高，长石含量极低；砂岩粒度主要以中砂和粗砂为主，颗粒磨圆度较好，多呈次圆状；颗粒支撑为主，杂基支撑少见；盒8段沉积时期主要为辫状河沉积环境。侯明才等（2009）对鄂尔多斯盆地苏里格气田北部盒8成岩作用及有利储层分布进行了研究，认为盒8段岩石经历的成岩作用有3种类型:建设性成岩作用、破坏性成岩作用、保持性成岩作用。保持性成岩作用生成的环边绿泥石包膜使部分孔隙得以保存,对储层的发育有积极意义。岩石的孔隙组合有溶孔原生粒间孔组合、溶孔粘土质微孔组合及溶孔微孔裂缝(粒缘缝) 组合。杨西燕等（200

19、7）对鄂尔多斯盆地乌审旗气田盒8段下亚段滩坝砂体沉积特征进行了研究，“骆驼脖砂岩”的成分成熟度和结构成熟度高， 正、逆粒序频繁交替出现，风暴岩、冲洗层理、互成180相交的板状和楔状层系组发育，具箱形或带齿的箱形伽马曲线特征和盆地的“满盆砂”等现象都反映出盒8段下亚段中下部的石英砂岩类砂岩属滩坝相。庞军刚等（2009）对鄂尔多斯盆地东部子洲地区山西组及盒8段有利砂体的特征及成因进行了探讨，得出盒8砂岩主要为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩，山西组及盒8段发育的三角洲前缘可划分为水下分流河道、分流间湾、席状砂、河口坝、间湾沼泽等微相。盒8段沉积的砂体粒度粗，但其岩屑含量高，砂岩类型以岩屑砂岩为主,储层孔隙度

20、虽然较高，但渗透率普遍较差。刘小洪等（2006）对榆林- 神木地区上古生界盒8段榆林-神木地区气层的成岩作用和成岩相做了研究，认为盒8段储层经历了早期成岩阶段a，b期和晚期成岩阶段a1，a2和b期的成岩演化过程。成岩演化与孔隙演化关系密切。压实作用是造成砂岩原生孔隙空间减少的主要原因，其次为胶结作用。1.3 研究对象与研究内容论文在鄂尔多斯地区区域构造和沉积演化等地质背景的基础上，研究高桥地区a99、a227、a329、a229、a284、a271、a281、a299等八个孔盒8砂岩段岩石学特征，并对其进行沉积相初步研究。通过整理高桥地区8个孔盒8段岩性野外资料和岩石薄片，对其原生沉积构造及其

21、组合序列、岩性特征、粒度分布、自生矿物类型、成岩作用、孔隙特征及其形成与演化等方面的内容进行初步的研究和总结，并在此基础上结合显微镜薄片分析方法对盒8沉积环境及沉积演化进行初步分析，为本区砂质储集体研究和储层评价奠定基础。1.4 研究方法及技术路线论文在岩石学的基础上，对高桥八个孔的盒8砂岩段进行岩芯描述，并结合沉积学和层序地质层学分析，确定其的结构和沉积构造；观察盒8砂岩岩石显微结构构造，对岩石综合定名，并确定成岩作用；运用区域地质概况、岩石学特征、粒度分析结果、微量元素测定结果、物理测井曲线资料，对高桥盒8砂岩沉积环境做初步分析。包括以下主要内容：（1）高桥地区盒8是主要产气层位，通过对岩

22、芯的描述，并结合区域环境确定主要沉积岩石类型，并确定岩石宏观特征及主要沉积构造。（2）采集样本，制作薄片，镜下观察薄片，分析岩石成分含量，进行综合定名，确定其微观特征及胶结类型、成岩作用、孔隙类型、其他自生矿物，并对岩石进行粒度分析及微量元素分析。（3）结合盒8砂岩岩石宏观特征和微观特征，总结石盒子组的岩石学特征，并进行分类。（4）结合粒度分析结果、岩石学特征及物理测井曲线，初步分析盒8砂岩段的沉积相、亚相和微相，并建立沉积模式。（如图1.1）野外实习样品采集样品实验分析资料收集及文献检索沉积学分析砂岩岩石种类沉积构造薄片分析结构特征层序地层学分析成岩作用岩石学宏观特征岩芯描述区域地质资料前人

23、成果压汞曲线岩石组分岩石学微观特征测井曲线特征盒8砂岩岩石学特征区域沉积环境与沉积相盒8沉积环境初步研究图1.1 研究技术路线图1.5 完成工作量本次毕业设计是完成主要包括以下四个阶段（完成工作量如表1.1）：第一阶段：前期知识准备工作。在开展论文工作前，收集资料并复习沉积学、岩石学等理论知识和工作方法。第二阶段：野外工作野外工作是地质工作的基础，去阳泉进行7天岩芯的描述，并采集样本，学会野外描述的方法，完成实习报告。第三阶段：薄片观察、资料整理和分析、论文编写。第四阶段：多媒体制作。表1.1 完成工作量一览表序号阶段完成工作数量1第一阶段检索资料论文、查阅书籍70篇2第二阶段对阳泉1612孔

24、石盒子进行岩芯描述掌握岩芯描述方法144层3绘制阳泉1612孔石盒子组岩性柱状图，完成实习报告1份4第三阶段整理高桥地区盒8段岩芯描述8口5整理盒8野外照片50张6薄片鉴定分析（含高桥8个孔盒8段）41片7粒度分析11片8岩石薄片照片100张9观察铸体照片68张10绘制表格、图件40张11论文编写1册2 高桥地区基本概况图2.1 鄂尔多斯盆地高桥研究区位置（据李克勤，1992）2.1 高桥地区位置鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，周缘分别被大的山脉(系)包围，西为贺兰山脉，北部有阴山山脉，东部是吕梁山脉，南部为秦岭，平面形态为一南北向展开的近矩形盆地，面积371

25、04 km2。它位于东经1062011030，北纬354030地区，是一个古生代地台及台缘助陷与中新生代内助陷叠合的克拉通盆地。已知沉积岩累计厚度达518km（李贤庆等，2005）。 研究区位于鄂尔多斯盆地的中部（如图2.1），研究范围北起殿市、南到永宁，西自纸坊-席麻湾、东至南塔-麒3寺湾-延安，面积约2.6104km2，是苏里格气田的南部延伸部分（郭英海等，2007）。2.2 区域地层概况高桥地区为上古生界隐伏区。钻井钻遇及东部野外露头观测到的晚古生代地层自上而下依次为：上二叠统石千峰组（p3sh）、中二叠统石盒子组（p2h）、下二叠统山西组（p1s）和太原组（p1t）、上石炭统本溪组（c

26、2b），基底为中奥陶统马家沟组（o2m）（表2.1）。本溪组石千峰组地层及主要标志层简述如下：（1）上石炭统本溪组（c2b）标准剖面位于本溪复州湾。研究区内，本溪组平行不整合于下伏中奥陶统马家沟组（o2m）之上，顶界置于”庙沟灰岩”（l1）之底（或8煤之顶），厚1050m。按其沉积序列和岩性组合可分为三段：下段：（“湖田段”，本1），是指上下古生界之间的不整合面至“畔沟灰岩（lb）”之底间的岩性组合。为一套灰色、灰白色铝土岩、铝土质泥岩，底部见厚1m左右不连续分布的的褐红紫红色鸡窝状褐铁矿（“山西式铁矿”）。中段：（“畔沟段”，本2），指“畔沟灰岩”之底到“晋祠砂岩（k1）”之底间的所有岩层，

27、为灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰色铝质泥岩、粉砂岩，间夹灰色中细粒石英砂岩、石灰岩透镜体及煤线，平均厚度21m。本区主要以透镜状产出。上段：（晋祠段，本1），指“晋祠砂岩”底到“庙沟灰岩”之底（或8煤之顶）之间的所有岩层，岩性主要由灰黑色泥岩、粉砂岩、细粗粒石英砂岩、煤层组成，局部夹石灰岩薄层，是上古生界主要含煤地层之一。底部”晋祠砂岩”是较稳定发育的砂岩体，也是重要含气层段。石灰岩在研究区内见12层，常以透镜状产出。本溪组顶部煤层发育，区内称8煤层（相当太原西山8、9煤层，晋西北兴县保德地区称13煤），是区域稳定分布的煤层，也是钻测井中主要对比标志层之一。系统组段主要标志层三叠系下统刘家沟组(t

28、1l)二叠系上统石千峰组(p3sh)千1-5k8砂岩中统石盒子组(p2h)盒1燧石层盒2砂岩盒3砂岩盒4砂岩盒5桃花泥岩盒6砂岩盒7砂岩盒8上砂岩盒8下骆驼脖子砂岩(k4)下统山西组(p1s)山1从上到下：砂岩、0103煤、砂岩山2山21从上到下：1煤、砂岩、2煤、砂岩山22从上到下：3煤、砂岩、4煤、砂岩山23从上到下：5煤、北岔沟砂岩(k3)太原组(p1t)太1从上到下：东大窑灰岩(l5)、6煤、七里沟砂岩、斜道灰岩(l4)太2从上到下：7煤、上马兰砂岩、毛儿沟灰岩(l2-3)、8上煤、桥头砂岩、庙沟灰岩(l1)石炭系上统本溪组(c2b)本1从上到下：8煤、吴家峪灰岩(l0)、煤层、晋祠砂

29、岩(k1)本2畔沟灰岩(lb)本3铁铝岩层奥陶系中统马家沟组(o2m)表2.1 研究区晚古生代地层及主要标志层（据郭英海等，2004）（2）下二叠统太原组（p1t）由翁文灏、葛利普（1922）创名于山西太原西山，始称“太原系”，“代表华北晚古生代含煤地层下部”。本文指“庙沟灰岩”（l1）底（或8煤层顶）至“北岔沟砂岩”（k3）底之间的一套岩层。主要由灰黑色泥岩、粉砂岩、石灰岩夹煤层组成，局部地区夹中厚层厚层状灰白色细粗砂岩。石灰岩代表层位自下而上依次有：l1、l2-3、l4和l5灰岩。太原组厚4070m，按沉积序列、岩性组合，太原组分为上、下两段： 下段（太2）：“庙沟灰岩”（l1）之底至“斜

30、道灰岩”（l4）之底（或7煤层之顶）间的岩层组合，与太原西山“毛儿沟段”（潘随贤等，1987）相当，由灰黑色泥岩、粉砂岩夹灰黑深灰色生物碎屑泥晶灰岩、灰白色中粗粒岩屑石英砂岩（即“桥头砂岩”、“上马兰砂岩”）、泥岩及薄煤层组成。 上段（太1）：由“斜道灰岩”（l4）底到“北岔沟砂岩”之底。由灰、灰黑色泥岩、粉砂岩夹深灰灰黑色生物碎屑灰岩、砂岩透镜体（称“七里沟砂岩”）及薄煤层组成。（3）下二叠统山西组（p1s）标准剖面在太原西山。指“北岔沟砂岩”（k3）底至“骆驼脖子砂岩”（k4）底之间的所有岩层。主要由灰白色细粗粒石英砂岩砂岩或岩屑石英砂岩、灰色粉砂岩、灰灰黑色砂质泥岩夹煤层组成，含煤58层

31、，为一套陆源碎屑岩含煤岩系。以含植物化石为特征，与下伏太原组冲刷接触。依据岩性组合、沉积旋回含煤性可分上、下两段：下段（山2）：“北岔沟砂岩”底到1煤顶板砂岩底之间的一套含煤地层，是本区主力含气层段，厚度一般3060m。按含沉积旋回、含煤性、测井等特征又可划分为山23、山22和山21三个气层组（表1.1）。上段（山1）：1煤顶板砂岩底到“骆驼脖子砂岩”（k4）之底。由灰色中粗粒砂岩、砂质泥岩夹煤层组成，泥岩中常夹砂质条带，厚1040m。研究区山西组厚度50100m，厚度总体变化趋势是自东向西变薄，与下伏太原组冲刷接触。（4）中二叠统下石盒子组（p2x）命名地点在太原东山陈家峪石盒子沟。底为“骆

32、驼脖子砂岩”底面或相当层位，顶至“桃花泥岩”结束。岩性由灰、灰白色中粗砂岩夹灰绿色砂质泥岩、粉砂岩组成，局部下部夹薄煤线。其特点是本组色调以灰绿色为特点，尤以细粒沉积物表现清楚，以含植物gigantonoclea lagrelii-alethopteris norinii带组合分子为特征，砂岩为灰、灰白、绿灰色中粗粒石英砂岩、长石石英砂岩、岩屑石英砂岩。垂向层序常以多个正粒序旋回为特征，底部含砾；岩性变化大，自北而南有砂岩粒度变细、砂泥比变小的变化趋势。下石盒子组是研究区上古生界主力含气层组，依据沉积旋回及测井特征，自上而下依次可划分为盒5、盒6、盒7、盒8上和盒8下五个气层组。下石盒子组厚度

33、一般为100140m，与下伏山西组呈整合或冲刷整合接触。（5）中二叠统上石盒子组（p2s）命名地点在太原东山陈家峪石盒子沟。指自“桃花泥岩”到石千峰组底砂岩（k8砂岩）之间的岩层体。岩性为砂质泥岩、泥岩夹砂岩不等厚互层组成，局部地区如东部的梁家碛剖面和成家庄剖面，上石盒子组中上部夹12层硅质海绵岩或泥灰岩薄层。以含植物gigantonoclea hallei- psygmophyllum multinervis带组合分子为特征，泥岩颜色以灰绿、灰紫、暗紫、紫红等色调为主。砂岩为灰绿、暗紫色中细粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩等。上石盒子组以细粒碎屑岩为主，是研究区上古生界含气层系的重要区域盖层。地

34、层厚120200m，与下伏下石盒子组呈整合接触。（6）上二叠统石千峰组（p3sh）命名地点与太原西山石千峰山，本区指自k8砂岩底面至刘家沟组底砂岩底面之间的所有岩层。主要为紫红色含砾粗砂岩与紫红色灰绿色砂质泥岩呈不等厚互层组成。泥质岩多呈紫色、棕红色调，含有钙质结核及泥砾，常夹粉砂岩、细砂岩透镜体。砂岩主要为细粗粒长石石英砂岩、长石岩屑砂岩等，色调以紫色为主。石千峰组厚150300m。与下伏上石盒子组冲刷不整合接触。从上古生界来看，本溪组、太原组、山西组是主要的烃源岩系，山西组和下石盒子组是重要的储集岩系，上石盒子组和石千峰组组成区域盖层，共同构成了下生、上储、顶封的上古生界含油气系统。下石盒

35、子组下部盒8段是目标层段。2.3 区域构造2.3.1盆地演化及其区域构造鄂尔多斯盆地北跨乌兰格尔基岩凸起与河套盆地为邻，南越渭北挠褶带与渭河盆地相望，东接晋西挠褶带与目粱隆起呼应，西经掩冲构造带与六盘山、银川盆地对峙，其古生界沉积岩分布面积为25104km2。该区处于我国沉积盆地分布的中带，兼受其东滨太平洋构造域和其西南特提斯喜马拉雅构造域地壳运动的影响，是一个稳定沉降、坳陷迁移、扭动明显的多旋回克拉通盆地（杨俊杰，1996）。该盆地南临秦岭、祁连裂谷，因其深部热点的影响而使地壳分异加强，于中晚元古代产生三叉裂谷，其楔入陆块内部的分支在发育中被废弃成坳拉谷。鄂尔多斯盆地就是在贺兰坳拉谷和秦晋坳

36、拉谷充填、粘合并夹持的背景上发育、演化的（杨俊杰，1996）。其区域地质构造的基本特点是：东北翘起向西南倾斜，盆地内部构造平缓，定边、吴旗、庆阳一带存在区域性古隆起。将盆地的地质构造演化分为五个阶段：中晚元古代坳拉谷阶段、早古生代浅海台地阶段、晚古生代滨海平原阶段、中生代内陆盆地阶、新生代周边断陷阶段（杨俊杰，1996）。五个发展阶段具有不同的沉积体系和沉积特征，形成了不同的油气生成、运移、聚集和成藏环境，从而形成了三套含油气体系：下古生界寒武奥陶系海相碳酸盐岩含油气体系：上古生界石炭系二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系；中生界内陆湖泊相碎屑岩含油气体系。鄂尔多斯盆地中部，属于上古生界石炭系

37、二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系。2.3.2鄂尔多斯盆地地质构造单元的划分盆地现今构造面貌为一南北翘起东冀宽而长、西冀短而陡的不对称向斜。根据基底性质、地质演化历史及构造特征。盆地本部可划分为六大构造单元，即伊盟隆起、伊陕斜坡、天环坳陷、西缘逆冲构造带、晋西挠褶带和渭北隆起（如图2.2）。周围环绕有河套、银川、六盘山及汾渭地堑（李克勤等，1992）。2.4 区域沉积构造演化鄂尔多斯地区属华北地台的次级构造单元。作为华北地台的一部分，鄂尔多斯地区晚古生代的构造演化和沉积充填同华北地台一样，主要受北侧的兴蒙海槽、南和西南缘的秦祁海槽的大洋板块的俯冲、消减作用控制，主要分为五个阶段：晚石炭世受限

38、陆表海发育阶段、早二叠世陆表海发育阶段、早二叠世晚期近海湖盆残余陆表海发育阶段、中二叠世陆表海衰亡与近海内陆坳陷发育阶段、晚二叠世内陆湖盆发育阶段。其中盒8砂岩段属下石盒子组，发育于中二叠世下石盒子期，下石盒子组由5个河流旋回组成（如图2.3），垂向上每个旋回顶部发育紫斑泥岩，代表了周期性的暴露；区域上河流三角洲下切充填发育并向湖盆下移、自北而南展布，构成了研究区上古生界主要的储层岩系。古气候开始向半干旱和干旱转变，沉积环境发生明显的变化，而不利于聚煤作用，形成以灰绿、青灰、紫红色碎屑沉积为主的杂色沉积建造（郭英海等，2007）。图2.2 鄂尔多斯构造单元划分（据李克勤等，1992）图2.3

39、华北地区下石盒子期沉积格局略图（据郭英海等，2007）3 高桥盒8砂岩段岩石学特征岩石学特征是储层的重要表征内容之一。目前砂岩的分类方案主要有三种，即:结构分类、成分分类和成因分类；表达的方式主要有表格式、描述式和图解式，其中以三角图应用最广泛（郜晓勇，2008）。本文采用曾允孚等(1986)的成分一成因分类方案对砂岩进行分类(见三角投点图)。其中杂基少于15%的称为净砂岩，杂基大于15%的称为杂砂岩。按砂岩颗粒组分构成把砂岩分为石英砂岩(杂砂岩)、长石石英砂岩(杂砂岩)、岩屑石英砂岩(杂砂岩)、长石砂岩(杂砂岩)、岩屑长石砂岩(杂砂岩)、长石岩屑砂岩(杂砂岩)、岩屑砂岩七大类(杂砂岩)。3.

40、1 岩石类型 通过高桥地区a99、a227、a329、a229、a284、a271、a281、a299等8个孔的岩芯描述，得出高桥盒8砂岩岩石主要有灰绿色、浅灰色灰色粗粒石英砂岩，灰色、灰白色、浅绿色中粒岩屑石英砂岩，灰绿色、灰色细砂岩。表3.1 岩石分类一览表（按岩石基本分类）孔号石英砂岩岩屑石英砂岩岩屑砂岩总数a990224a2270516a2290314a284134a2711517a299246a281134a3291146统计626941图3.1 盒8砂岩碎屑成分三角投影图图3.1 盒8砂岩碎屑成分三角投影图从高桥地区八个孔的盒8段里挑出41个薄片进行观察和分析（如表3.1），其中砂

41、岩主要是石英砂岩（14.6%）、岩屑石英砂岩（63.4%）、岩屑砂岩（22.0%），其中以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主（85.4%），在薄片中很少见长石，因此没有长石砂岩（数据见附录一）。从投点图上可看（如图3.1），绝大多数数据点都集中在三角图的右方，并靠近qr线；三角图的最左方和中部无数据点。3.2 砂岩的碎屑物质对41个薄片进行观察和分析，高桥地区盒8段的碎屑物质平均含量约为84.47%，包括了石英、长石、岩屑、云母、重矿物等，其中石英的平均含量为79.63%，长石的平均含量为0.13%，岩屑的平均含量为18.02%，其它碎屑物质2.22%。从数据上可以看出碎屑物质以石英和岩屑为主，含量占

42、97.65%，长石和其他的只占很少的一部分（如图3.2）。不同的碎屑具有不同的特征和来源，以下分别描述碎屑物质的特征及来源。图3.2 高桥盒8砂岩碎屑物质的平均含量3.2.1石英通过观察41个薄片，石英颗粒有多种来源，包括了岩浆岩、喷出岩、变质岩和极少量的沉积岩。石英主要分为单晶石英和多晶石英，不同的石英有不同的来源，下面总结盒8砂岩内见到的石英类型及来源：（1）单晶石英石英呈长条状（图版-1），边缘简单，见弱至强的波状消光，是来自片麻岩的石英。石英有溶蚀的外形具港湾状（图版-2）、锯齿状或熔孔状，含有裂隙，有气液包裹体，但是没有波状消光，该石英可能是来自于火山岩。石英有次生加大边（图版-3）

43、，属于再轮回石英，或被铁质浸染，磨圆较好。该石英来自于沉积岩。石英内的包裹体包括电气石（图版-4）、锆石（图版-5）、磷灰石，且不具有波状消光，该石英来自岩浆岩。石英内含针状金红石包裹体（图版-6），该石英来自于花岗岩。(2）多晶石英在盒8砂岩中可见多种燧石（图版-1），包括细粒燧石（晶粒3.5mm）、不等粒状燧石。可见脉石英（图版-2），像一块外向不规则的石英颗粒，在正交偏光镜下可见，颗粒由不规则的石英晶粒镶嵌成梳妆，呈镶嵌型波状消光。见一些石英颗粒由各种不规则的石英晶粒组成（图版-3），彼此呈镶嵌状接触，见波状消光，少数见带状消光，该多晶石英来于变质岩。有些多晶石英的晶粒仅有几个（图版-4

44、），而且大小各不相同，呈镶嵌状或缝合线接触，有强烈的波状消光，该多晶石英来源于片麻岩。3.2.2长石在高桥地区长石很少见，除在个别薄片中见到未完全发生次生溶蚀的长石（图版-1）外，均已发生次生溶蚀。一些被自生石英及高岭石半充填，一些被高岭石半充填或甚至全充填，少数被自生石英或自生石英、高岭石半充填后又被绿泥石充填。前人的大量研究(如黄思静等，2004，boles等，1992)表明，碎屑岩地层中自生高岭石的成因主要与长石等铝硅酸盐的溶解有关，无论是钾长石、钠长石还是钙长石，其溶解的主要产物均有高岭石，基本反应方程是：2kalsi308 (钾长石)+2h+h2o= al2si205 (oh)4(高

45、岭石)+4si02(硅质)+2k+2naalsi308(钠长石)+2h+h2o= al2si205 (oh)4 (高岭石)+4si02(硅质)+2na+caalsi2o8(钙长石)+2h+h2o= al2si205 (oh)4 (高岭石)+ ca2+3.2.3岩屑岩屑是由母岩经机械破碎而形成的碎块，但它有磨园的痕迹，有一定的外形，保存原岩的成分和结构。岩石常是多种或多颗矿物的集合体，可与矿物碎屑相区别。岩屑不是母岩风化的最终产物，而是一种暂时性的产物。它反映了风化不彻底，搬运近，堆积快的特征。故碎屑岩中岩屑含量高，则说明岩石的成分成熟度不高。岩屑是判断母岩性质虽可靠虽直接的标志，岩屑的研究有很

46、大的地质意义（姜在兴，2003）。各种岩屑均可在沉积岩中出现，在研究去盒8砂岩中岩浆岩岩屑、变质岩屑和沉积岩屑都有出现，其中以变质岩岩屑为主，具有少量岩浆岩和沉积岩岩屑。下面介绍盒8砂岩里可见岩屑：（1）变质岩屑在盒8砂岩中见鳞片状绢云母千枚岩屑（图版-5）、板岩岩屑、高岭石化千枚岩屑、石英变质岩屑（图版-6）、变质粉砂岩屑等；（2）火山岩屑在盒8砂岩中可见火山硅化岩屑、流纹岩岩屑等；（3）沉积岩屑盒8砂岩里的沉积岩屑主要有泥岩岩屑（图版-1）、有机质岩屑、自生高岭石岩屑。在砂岩内一些软岩岩屑被压实成弯曲状，充填部分孔隙，形成假杂基。3.2.4云母在研究区盒8砂岩内白云母很多，因白云母抵抗风化

47、的能力强，属稳定的经矿物（姜在兴，2003），较多的分布于中砂岩和细砂岩内，粗砂岩中云母少，白云母的粒径比共生的其他砂粒要大，因为片状矿物搬运远。白云母很多破碎呈叶片状，常有不整合的边缘。很多云母风化成高岭石等其他矿物。一些石英颗粒被溶蚀，并充填了白云母。黑云母在盒8砂岩中很少见，主要是因为黑云母抗化学风化能力弱，属不稳定矿物，只出现在离物源区近、成分复杂的砂岩中。在一些砂岩中可见绿泥石，可能由黑云母转变而来。云母在盒8砂岩中基本以条带状产出，但由于压实作用，受邻近颗粒的挤压，可产生弯曲状甚至裂开（图版-2、图版-3），部分相嵌而成。很多云母顺着解理方向溶蚀，呈张开状。3.2.5重矿物在高桥地

48、区的盒8砂岩中见到的重矿物主要有锆石、电气石、磷灰石、金红石、菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿等。锆石在石英和杂基内都有出现，在石英内以石英包裹体存在，部分锆石存在于软岩屑内（图版-5）。电气石主要以包裹体的形式出现，包裹在石英颗粒内，以针状产出（图版-3）。磷灰石与电气石相似，也主要包裹在石英颗粒内，作为磷灰石包裹体，以颗粒状产出（图版-4）。金红石以短柱状或针状出现，在薄片中可见垂直光轴切的金红石，呈正方形，金红石主要出现在石英包裹体内，半透明，正极高突起（图版-6、图版-5）。菱铁矿有单体和集合体，单体主要是菱形，一些在石英颗粒内，部分分布在云母片的周围，菱铁矿集合体（图版-6、图版-2）在填隙物

49、中可见。菱铁矿晶粒边缘见因风化作用形成的褐色锈斑。褐铁矿和赤铁矿是由菱铁矿风化而来，在其周围有零星分布的菱铁矿。3.3 砂岩的填隙物对41个薄片进行观察和分析，得出高桥地区盒8段的填隙物平均含量约为15.53%，其中包括杂基和胶结物。3.3.1杂基杂基是碎屑岩中细小的机械成因组分，是悬浮卸载后形成的堆积产物（姜在兴，2003）。在研究区的盒8砂岩中，杂基含量2%14%不等，大多在7%左右，以绢云母和高岭石为主（图版-3），伊利石很少见，单偏光镜下多显污浊。在不同深度的砂岩内，杂基含量不同，有的杂基含量高，有的杂基含量很低甚至不含。3.3.2胶结物胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的

50、自生产物。碎屑岩中主要胶结物包括硅质、碳酸盐、泥质和一部分铁质（姜在兴，2003），在研究区的砂岩内硅质、泥质和碳酸盐为主要胶结物。其中硅质以石英加大边为主，钙质以方解石为主，泥质可见绿泥石胶结和高岭石胶结。盒8砂岩的胶结物主要可以分为以下几类：（1）方解石的胶结（图版-4）：含有方解石胶结的砂岩约占15%左右，此类砂岩是早期连晶方解石基底式胶结的砂岩，方解石晶粒大，含量10%以上。（2）石英胶结：石英胶结物一部分以次生加大边（图版-3）形式产出,是研究区砂岩的主要胶结物，占80%左右，在石英砂岩里含量高，在石英含量低的砂岩中相对较少。一部分是自生粒状微晶石英（图版-5）或石英集合体充填于孔隙

51、中。（3）环边绿泥石胶结：在一些砂岩中绿泥石一般以环边的形式产出，环边绿泥石属于第一世代胶结物，其形成于成岩早期。有一些绿泥石是在粒内自生的，属于第二代胶结物，形成于成岩晚期。（4）高岭石胶结（图版-6）：高岭石胶结比较常见，在盒8砂岩段以自生为主，含有高岭石胶结的砂岩占20%左右。3.4 砂岩的结构特征砂岩的结构参数主要包括砂岩碎屑的粒径、分选、圆度、填隙物的结构及碎屑与填隙物间的关系等（路凤香等，2002）。砂岩的结构对其孔隙发育和渗透率的影响很大，是研究储层岩石学特征研究的重要内容之一。图3.3高桥盒8砂岩粒度分布图3.4.1高桥盒8砂岩粒度通过研究41个薄片，极粗砂岩有1个，极粗-粗粒

52、砂岩有5个，粗粒砂岩有10个，中-粗粒砂岩有10个，粗粒砂岩有8个，中-细粒砂岩有6个，细粒砂岩有1个，砂岩碎屑颗粒的平均粒径约0.43mm0.69mm，可以看出，盒8砂岩以中粒和粗粒为主（如图3.3）。粒度分析的目的是研究碎屑岩的粒度大小和粒度分布。碎屑岩的粒度分布及分选性是搬运能力的度量尺度，是判别沉积时的自然地理环境以及水动力条件的良好标志，而且碎屑岩的储使物性与其粒度密切相关，因此粒度分析是碎屑岩研究的一个重要方面。c a99盒8上3349.245mb a229 盒8上a a271 盒8下3267.67m ia299盒8下3461.04mh a329 盒8上3668.5mg a284 盒8下3656.79mf a281 盒8下e a271 盒8上3271.58md a329 盒8上3686.8m图3.4 高桥地区盒8砂岩段粒度分析对盒8砂岩进行粒度分析（如图3.4），可见研究区的盒8砂岩段的粒度以中粒-粗粒为主，频率曲线以双峰为主，仅见很少的单峰，个别见三峰，说明岩石分选多为中等，很少分选好，正偏度与负偏态相当；概率累积曲线只有跳跃总体和悬浮总体，滚动总体未发育，跳跃组分含量较高，约70%80%，以二段直线式为主，见很少的三段直线式，跳跃总体斜率一般在50o70o左右，属于斜率高的范围，中粒砂岩的悬浮总体与跳跃总体的交结点在（1.52.75）区间内，粗粒砂岩的交结点在