四川省礦床的賦礦層微觀裂隙特征及其控制因素

楊 威

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610000）

裂縫是地下流體流動(dòng)的重要通道，礦物質(zhì)的儲(chǔ)存也是以在裂縫中的運(yùn)移與富集而形成的，按他們的大小規(guī)模可將裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩種類型。宏觀裂縫寬度一般大于50μm，是可以在野外露頭和鉆孔巖芯中直接看見(jiàn)的；而微觀裂縫寬度一般小于50μm，因此在野外露頭和鉆孔中不易被觀察到。因?qū)挾容^小，其中流體物的流動(dòng)不如宏觀裂縫，但可改善儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和整體性能，對(duì)儲(chǔ)層有著重要意義。在野外礦物中，微觀裂縫更為發(fā)育一些，且它們是宏觀裂縫的微觀表現(xiàn)，可以通過(guò)對(duì)微觀裂縫的觀察而得到宏觀裂縫的部分信息。利用這些信息可以用來(lái)推測(cè)宏觀裂縫參數(shù)。

1 礦層微觀裂隙特征

以九龍山構(gòu)造為例，研究區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，以北北東向逆斷層為主，斷層規(guī)模大，在3000m埋深處的下侏羅統(tǒng)珍珠組為良好的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)層。以致密性礦物儲(chǔ)層為例，在其中的微觀裂縫主要是三種類型，分別為穿礫縫、礫內(nèi)縫、礫緣縫，在力學(xué)性質(zhì)上又可將微裂縫分為剪切縫、壓扭縫和張性縫等類型，力學(xué)性質(zhì)上的不同主要是因?yàn)楫惓Ａ黧w壓力的存在而導(dǎo)致其不同程度的變形。

礫內(nèi)縫：主要分布與礫石內(nèi)的微觀裂縫，并不切穿礫石的邊緣，長(zhǎng)度較小，這類裂縫雖然規(guī)模較小，但分布密度很大，其開(kāi)度一般小于10μm，主要有構(gòu)造成因、成巖成因、和原生裂縫這三種形成的成因。成礦成因的裂縫是指相互接觸擠壓的礫石中，因受到相互之間的壓力破碎而形成的裂縫，因此裂縫面常常與角礫礦物之間的呈垂直接觸關(guān)系；構(gòu)造裂縫是指因內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用結(jié)果形成的裂縫；原生裂縫是指在沉積之前的礦物層中就出現(xiàn)的裂縫，其中因沉積后作用大多數(shù)已被礦物質(zhì)充填，屬無(wú)效裂縫，但是后期若與礦體發(fā)生溶蝕作用就可能再次形成有效的儲(chǔ)集空間。

礫緣縫：主要分布在角礫礦物的邊緣，又稱為貼礫縫。礫緣縫具有球面或近球面的縫面特征，薄片上可見(jiàn)弧形縫面，這類裂縫規(guī)模小，延伸短，其開(kāi)度一般小于10μm，有些經(jīng)流體沖刷作用以后可達(dá)20μm，礫緣縫主要由機(jī)械壓實(shí)作用和沉積后巖層的構(gòu)造擠壓作用有關(guān)，而研究區(qū)具有形成拉張應(yīng)力的異常高壓流體，形成拉張裂縫，這些張性裂縫顯示未切割，而分布在礦物邊緣，形成礫緣縫。

穿礫縫：主要是因?yàn)闃?gòu)造作用形成的剪切裂縫，且廣泛分布在各種礦層中，其定向性明顯，縫內(nèi)可見(jiàn)礦物充填，此外也有成礦作用形成的穿礫縫，這一類常見(jiàn)于礦物特性界面上，常平行層面發(fā)育，并具彎曲，斷續(xù)，分支，尖滅等分布特點(diǎn)，礫內(nèi)縫相比與礫緣縫，其裂縫開(kāi)度較大，延伸比后者較長(zhǎng)，通常穿切兩個(gè)礫石以上，一般小于50μm，主要為10μm～30μm。若經(jīng)后期溶蝕作用，開(kāi)度可超過(guò)50μm。

2 礦物裂縫的期次

裂縫既可以做礦物質(zhì)的儲(chǔ)集空間，也是可以當(dāng)作資源運(yùn)移的通道，同時(shí)對(duì)充填裂縫的研究與區(qū)分也為其形成期次和形成時(shí)間的分析提供了地質(zhì)依據(jù)，根據(jù)對(duì)裂縫充填物的充填系列和交切關(guān)系，可分析裂縫的形成期次，形成時(shí)的古溫度及礦物充填期次。

研究區(qū)內(nèi)對(duì)一鑄體薄片上可見(jiàn)的相交兩組裂縫分析，一組充填石英，而另一組未見(jiàn)充填現(xiàn)象，礦物充填的裂縫被未充填的裂縫切割，即可確定充填物的微觀裂縫早于未充填的裂縫，且可對(duì)充填礦物的成分研究來(lái)確定當(dāng)時(shí)被填充時(shí)的古溫度。

3 賦礦層微觀裂縫的有效性及對(duì)其控制因素

裂縫形成后，礦物往往被充填在后期地質(zhì)演化過(guò)程中，裂縫體積小，有效性低。根據(jù)礦物填料，通常填充的、半填充的儲(chǔ)集空間和運(yùn)動(dòng)路徑被部分填充的未填充裂縫填充，并且是有效的裂縫。

研究區(qū)微裂縫的充填程度主要包括研究區(qū)的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，礦物組分與不同礦物的接觸結(jié)構(gòu)，砂粒直徑，礦石，露頭，露頭和圖像測(cè)量。 裂縫的有效性主要影響裂縫的形成時(shí)間和后期的蝕變作用。

根據(jù)微觀薄片分析，研究區(qū)致密礫巖儲(chǔ)層微觀裂縫具有相互切割和明顯多期形成特點(diǎn)，早期形成的裂縫經(jīng)歷了更長(zhǎng)時(shí)間的膠結(jié)作用，更容易被礦物全充填形成無(wú)效裂縫，而形成越晚的裂縫被充填幾率越小，更容易成為有效裂縫，對(duì)致密儲(chǔ)層貢獻(xiàn)大。裂縫形成甚至被充填礦物后，還常會(huì)發(fā)生溶蝕作用，形成沿裂縫分布的溶蝕孔洞，后期溶蝕作用越強(qiáng)，裂縫的有效性就越好。在研究區(qū)異常高壓因素影響下，因異常高壓作用，不僅可以擠壓構(gòu)造環(huán)境下形成透鏡狀分布的拉張裂縫，還可使早期閉合的裂縫再次張開(kāi)，從而使是裂縫有效性變好。

4 裂縫對(duì)賦礦儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)

根據(jù)研究區(qū)的薄片分析，礫內(nèi)縫和礫緣縫數(shù)量較多，分布范圍廣，但因?yàn)樗麄冎饕纬膳c礫石內(nèi)部或邊緣，連通性較差，對(duì)儲(chǔ)層滲流作用小，主要起儲(chǔ)藏作用。而穿礫縫的規(guī)模、開(kāi)度和延伸長(zhǎng)度較大，除了可作儲(chǔ)藏空間外，還溝通不同礫石，可起滲透流通作用。

經(jīng)作者統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，相比與宏觀裂縫，微觀裂縫孔隙度略高于宏觀裂縫孔隙度，說(shuō)明兩種裂縫都可以成為致密礫巖儲(chǔ)層的重要儲(chǔ)集空間，但微觀裂縫開(kāi)度小滲透率遠(yuǎn)低于宏觀裂縫的滲透率，故微觀裂縫主要顯示儲(chǔ)藏和聯(lián)通礫間孔隙的作用，宏觀裂縫系統(tǒng)還是在礦物儲(chǔ)集與運(yùn)移中占主要地位。