準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層沸石分布特征及成因機(jī)制

史燕青 ，季漢成 *，張國(guó)一，王劍，宋興國(guó) ，劉盡賢

1 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

2 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

3 中國(guó)石油吉林油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林松原 138000

4 中國(guó)石油新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院，新疆克拉瑪依 834000

5 中國(guó)石化集團(tuán)華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇泰州 225300

0 引言

沸石類礦物通常在碎屑巖﹑特別是火山碎屑巖中集中發(fā)育。沸石對(duì)油氣儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能具有重要的影響。一方面，沸石類礦物的析出會(huì)充填孔隙，破壞原始孔隙結(jié)構(gòu)，減少原生孔隙儲(chǔ)集空間；另一方面，在成巖后期沸石膠結(jié)物會(huì)在酸性孔隙流體或有機(jī)酸的作用下發(fā)生溶蝕，形成次生孔隙，明顯改善儲(chǔ)集層的物性條件[1]；沸石類膠結(jié)物被溶蝕形成的次生孔隙對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的改善具有重要意義，如鄂爾多斯盆地的安塞油田和靜安油田三疊系延長(zhǎng)組的主要儲(chǔ)集空間為濁沸石膠結(jié)物被溶蝕后形成的次生溶孔[1]；在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的二疊系儲(chǔ)層中，儲(chǔ)集空間50%以上的孔隙為沸石類﹑長(zhǎng)石類礦物溶蝕作用貢獻(xiàn)[2]。

由于沸石類礦物對(duì)油氣儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的重要作用，沸石的形成﹑蝕變以及成巖作用得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注。沸石類的研究在國(guó)外起步較早，Hay[3]首先對(duì)世界各地沉積巖中沸石礦物的分布和形成進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，提出沸石類礦物的形成與火山物質(zhì)密切相關(guān)；后來(lái)有學(xué)者在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州帕猶特方山系統(tǒng)研究了沸石的垂向分帶性，并提出了沸石成巖模式及成巖序列[4]；在后續(xù)的研究中，Iijima[5]系統(tǒng)綜述了在油氣儲(chǔ)層中的沸石礦物，研究了沸石礦物對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)于沸石礦物的研究多集中在鄂爾多斯盆地和準(zhǔn)噶爾盆地，學(xué)者們先后對(duì)鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組和四川盆地沙溪廟組內(nèi)沸石的成因機(jī)制﹑溶蝕過(guò)程進(jìn)行了研究，并且預(yù)測(cè)了受控于沸石溶蝕的有利儲(chǔ)層區(qū)帶的分布特征[1,6-7]；前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地沸石的研究主要集中在準(zhǔn)西北緣，如克拉瑪依油田儲(chǔ)層中沸石的分布規(guī)律以及成因機(jī)制[8]；后來(lái)又有學(xué)者對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣二疊系儲(chǔ)層中沸石的分布規(guī)律﹑分帶性﹑成巖作用﹑成因以及對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響過(guò)程進(jìn)行了大量的研究[2,9-10]。另外準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，例如吉木薩爾凹陷目前是油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，尤其是對(duì)致密油﹑頁(yè)巖油儲(chǔ)層[11-12]。

沸石類礦物的形成過(guò)程復(fù)雜，目前對(duì)于沸石成因機(jī)制取得了一定的進(jìn)展。一，沸石礦物的形成及分布與物源﹑孔隙流體的pH以及沉積相的發(fā)育有關(guān)。沸石類礦物在堿性孔隙流體環(huán)境下形成，當(dāng)pH值為7～9時(shí)，主要發(fā)育硅鋁比值高的礦物，如斜發(fā)沸石等；當(dāng)pH值大于9 時(shí)，則發(fā)育硅鋁比值較低的礦物，如片沸石﹑濁沸石﹑方沸石等[3]。二，在原生孔隙發(fā)育較好的沉積微相中，孔隙流體在這些沉積微相中流通性更好，有利于流體與顆粒之間的離子交換和沸石的膠結(jié)[6-7]。三，隨著埋藏深度的增加，儲(chǔ)層中發(fā)生著火山巖屑—斜發(fā)沸石—方沸石—片沸石—濁沸石的轉(zhuǎn)化序列，在垂向上出現(xiàn)沸石垂直分帶的特征[2-3]。四，關(guān)于沸石的成因機(jī)制，除了主要認(rèn)為的火山物質(zhì)蝕變轉(zhuǎn)化來(lái)源和沸石之間的轉(zhuǎn)化之外，還有一些其他的成因。如斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化可以形成濁沸石﹑斜長(zhǎng)石可以直接水化形成濁沸石﹑孔隙水結(jié)晶可以形成濁沸石﹑蒙脫石和方解石的反應(yīng)也可以形成濁沸石[10,13-15]。

本次研究的對(duì)象為準(zhǔn)噶爾盆地南緣阜康凹陷東斜坡的上二疊統(tǒng)梧桐溝組，該層系是準(zhǔn)南緣的重要油氣儲(chǔ)層層系，富含沸石類礦物，目前針對(duì)該地區(qū)和層位的沸石研究仍然是空白。本研究通過(guò)鑄體薄片﹑掃描電鏡﹑能譜及電子探針等技術(shù)方法，結(jié)合大量的統(tǒng)計(jì)工作和前人研究成果，研究了阜東斜坡梧桐溝組中沸石類礦物的類型﹑含量﹑巖石學(xué)特征及其對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響，進(jìn)一步探討了各類沸石的成因機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造演化極其復(fù)雜，早期演化受古亞洲洋的開(kāi)裂和閉合的控制，晚期則受到了特提斯洋的關(guān)閉和青藏高原隆升的影響[14-18]。盆地的演化先后經(jīng)歷碰撞成盆階段﹑壓陷撓曲階段﹑撓曲—坳陷階段﹑坳陷—沉降階段和再生前陸盆地階段[19]。石炭紀(jì)末至第四紀(jì)，經(jīng)歷了晚海西﹑印支﹑燕山及喜山等多旋回的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了現(xiàn)今的復(fù)合疊加盆地屬性和隆凹格局。阜康凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，北接?xùn)|道海子凹陷，南臨北天山山前沖斷帶，西接莫南凸起，東臨北三臺(tái)凸起。阜康凹陷是準(zhǔn)南緣從早二疊世開(kāi)始發(fā)育的東西走向的凹陷，中生代早期進(jìn)一步沉降，在印支期﹑燕山期和喜山期經(jīng)過(guò)了多次構(gòu)造疊加改造[19]。阜康凹陷東斜坡(阜東斜坡)是指準(zhǔn)噶爾盆地阜康斷裂帶以北，北三臺(tái)凸起西南側(cè)﹑西側(cè)廣大的西傾斜坡帶，位于昌吉凹陷東端與博格達(dá)山山前沖斷帶北側(cè)的結(jié)合部，是阜康生油凹陷的東側(cè)上傾部位，構(gòu)造位置十分有利(圖1)。

阜東斜坡自石炭系至第四系都有發(fā)育，記錄了盆地復(fù)雜的沉積—構(gòu)造演化歷史。本次研究的層位是上二疊統(tǒng)梧桐溝組，該組頂部與三疊系韭菜園子組整合接觸，與中二疊統(tǒng)平地泉組呈不整合接觸。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造分區(qū)圖Fig. 1 Tectonic zoning map of the Junggar Basin

圖2 阜東斜坡梧桐溝組單井沉積相剖面圖(XQ026 井)Fig. 2 Sedimentary facies profile of the Wutonggou Formation in the eastern slope of the Fukang Sag(well XQ026)

準(zhǔn)南緣梧桐溝組的沉積相研究目前還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，王厚坤等(2010)[20]認(rèn)為梧桐溝組以湖泊沉積為主，夾河流和三角洲沉積。不同時(shí)期，縱向上沉積相發(fā)育存在差異；早期為扇三角洲—湖底扇—濱淺湖沉積體系，中期為濱淺湖—濱岸灘壩沉積體系，晚期為湖泊相，灘壩變小；李玲等(2015)[21]認(rèn)為北三臺(tái)地區(qū)梧桐溝組發(fā)育曲流河沉積，主要為河道亞相；姚宗全等(2015)[22]對(duì)北三臺(tái)地區(qū)進(jìn)行研究認(rèn)為梧桐溝組沉積期主要發(fā)育扇三角洲和沖積扇；近期在對(duì)北三臺(tái)凸起和吉木薩爾凹陷梧桐溝組沉積環(huán)境的綜合研究認(rèn)為，該組主要發(fā)育沖積扇—扇三角洲沉積[21]，梧桐溝組的中上段在阜東斜坡主體為扇三角洲沉積，進(jìn)一步可劃分出兩個(gè)大的正旋回(圖2)。梧桐溝組儲(chǔ)層以細(xì)砂巖﹑中砂巖和含礫砂巖為主，按成分主要為巖屑質(zhì)砂巖和長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖(圖3)，巖屑以中基性巖屑為主；膠結(jié)類型以沸石膠結(jié)﹑鈣質(zhì)膠結(jié)以及泥質(zhì)膠結(jié)為主；黏土礦物以伊蒙混層﹑高嶺石為主。儲(chǔ)層成巖作用類型主要有壓實(shí)﹑膠結(jié)﹑溶解和交代等，處于中成巖A期[19]。儲(chǔ)集空間類型以原生粒間孔﹑粒內(nèi)溶孔和剩余粒間孔為主；儲(chǔ)層孔隙度總體以中孔為主，滲透率以低滲﹑特低滲為主，屬于中孔低滲類儲(chǔ)層[21]。沉積的物源主要來(lái)自于博格達(dá)山石炭系火山巖基底，部分來(lái)自東北天山早古生代島弧火山巖，為沉積區(qū)提供了充足的火山碎屑物質(zhì)[22]。

2 沸石類礦物的巖石學(xué)特征與分布特征

本研究選取了阜東斜坡11 口井的梧桐溝組巖心樣品磨制薄片150 塊，通過(guò)光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡進(jìn)行識(shí)別鑒定，一共識(shí)別出4 種沸石礦物，分別為濁沸石﹑方沸石，部分片沸石以及少量斜發(fā)沸石。

2.1 沸石的巖石學(xué)特征

2.1.1 濁沸石

化學(xué)分子式為CaAl2Si4O12·4H2O，濁沸石在研究區(qū)內(nèi)含量最高，部分薄片中含量最高可達(dá)18%，約占總體沸石含量的60%。濁沸石主要以長(zhǎng)軸柱狀(圖4a，4b)的形式產(chǎn)出，在鏡下?？梢?jiàn)一組解理，部分發(fā)育兩組解理。濁沸石在中砂﹑細(xì)砂巖中較發(fā)育，常以膠結(jié)物的形式充填粒間孔隙，部分交代長(zhǎng)石和巖屑。在粉砂巖和泥巖中發(fā)育較少，只在部分裂縫或溶孔中有濁沸石以膠結(jié)的形式發(fā)育。濁沸石的硅鋁比偏低，對(duì)孔隙流體pH值變化敏感，耐酸性差，容易發(fā)生溶蝕，形成次生溶蝕。在研究區(qū)，普遍可見(jiàn)濁沸石膠結(jié)物被溶蝕(圖4a)，以及濁沸石溶孔被方解石充填的現(xiàn)象(濁沸石溶解可為方解石的析出提供Ca2+)。

2.1.2 方沸石

圖3 阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層砂巖碎屑成分投點(diǎn)圖Fig. 3 Sandstone clastic composition distribution of the Wutonggou Formation reservoir in the eastern slope of the Fukang Sag

圖4 阜東斜坡梧桐溝組主要沸石類型及顯微下特征Fig. 4 Main zeolites types and microscopic characteristics in Wutonggou Formation in the eastern slope of the Fukang Sag

化學(xué)分子式為NaAlSi2O6·H2O，濁沸石在研究區(qū)較為常見(jiàn)，部分薄片中含量可達(dá)13%，占沸石總體含量的30%左右。方沸石部分以等軸粒狀形式產(chǎn)出，大部分以連生狀晶體(圖4c, 4d)的形式發(fā)育。屬于均質(zhì)體礦物，在單偏光下白色或半透明，不發(fā)育解理，在正交偏光下全消光。與濁沸石類似，方沸石在粒度較粗的中﹑細(xì)砂巖中較發(fā)育，在粉砂巖和泥巖中較少見(jiàn)。以均質(zhì)狀(連生晶體)充填孔隙(圖4c)的形式發(fā)育為主，部分(自形粒狀顆粒)為半充填形式。類似于濁沸石，屬于硅鋁比低的礦物，耐酸性差，容易發(fā)生溶蝕作用，產(chǎn)生次生溶孔。

2.1.3 片沸石

化學(xué)分子式為( Ca, Na2) Al2Si7O18·6H2O，片沸石在研究區(qū)出現(xiàn)較少，部分薄片中含量可達(dá)5%，占沸石總體含量的10%左右。以片狀或板狀(圖4e, 4f)形態(tài)產(chǎn)出，在鏡下可見(jiàn)一組完全解理。片沸石大部分以垂直于顆粒邊緣(圖4e)的形式充填孔隙，且板條狀晶體之間存在晶間孔隙。相較于濁沸石和方沸石，片沸石屬于高硅鋁比礦物，耐酸性較強(qiáng)，相對(duì)較難被酸性流體溶蝕。

2.1.4 斜發(fā)沸石

化學(xué)分子式為(Na, K, Ca)2～3Al3(Al, Si)2Si13O36·12H2O，在研究區(qū)儲(chǔ)層中含量少，占沸石總體含量小于5%。斜發(fā)沸石主要以板條狀﹑纖維狀和針柱狀充填孔隙(圖4g, 4h)，屬于火山巖屑溶解后早期析出的沸石，研究區(qū)中大部分已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)化，可能轉(zhuǎn)化為方沸石[2]。

2.2 沸石類礦物的分布特征

圖5 阜東斜坡梧桐溝組沉積微相及沸石含量分布圖Fig. 5 Distribution of sedimentary microfacies and zeolites content in Wutonggou Formation in the eastern slope of the Fukang Sag

沸石礦物的分布特征主要受沉積微相﹑物源﹑沉積物巖性以及孔隙流體性質(zhì)等因素的影響。對(duì)阜東斜坡不同井位的沸石含量統(tǒng)計(jì)，與沉積相的平面分布疊置關(guān)系顯示，阜東斜坡二疊系梧桐溝組沸石的分布受到沉積微相的控制，沸石一般發(fā)育在物性較好，原生孔隙較發(fā)育的微相中，如三角洲前緣的水下分流河道(圖5)；在前三角洲和濱淺湖微相中，則沸石發(fā)育相對(duì)較少(圖5)。在縱向上疊置的多期水下分流河道砂體中，受壓實(shí)作用相對(duì)較弱，原生孔隙發(fā)育保留較好，孔隙流體的流通性好，流體與火山巖屑發(fā)生離子交換，更利于沸石類礦物的形成。而在前三角洲與濱淺湖微相中，巖性以粉砂巖和泥巖為主，受壓實(shí)作用影響更大，原生孔隙保留較少，不利于孔隙流體的流動(dòng)以及離子交換，故不利于沸石礦物的析出。物源對(duì)沸石的分布特征也有一定影響，靠近物源方向的區(qū)域沸石含量相對(duì)較高。研究區(qū)梧桐溝組沉積期的物源主要是受到南部博格達(dá)山的控制，總體上靠近南部區(qū)域的沸石含量比其他區(qū)域要高(圖5)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是博格達(dá)山廣泛發(fā)育的火山巖基底為阜東斜坡的梧桐溝組提供了大量的火山物質(zhì)，為沸石的產(chǎn)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

結(jié)合研究區(qū)沸石分布特征以及地層水特點(diǎn)，可分析得出孔隙流體的特征在一定程度能夠控制沸石的分布。對(duì)阜東斜坡不同井位的地層水特征和沸石的含量對(duì)應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)顯示(表1)，在CaCl2型地層水環(huán)境下，沸石的含量明顯高于在NaHCO3型和MgCl2型地層層水的環(huán)境。原因是在CaCl2型地層水環(huán)境中，富鈣型沸石(如濁沸石和片沸石)更易析出，這也和阜東斜坡梧桐溝組普遍高的濁沸石含量相符；相應(yīng)的，在NaHCO3型地層水條件下，富鈉型沸石(如方沸石和斜發(fā)沸石)含量更高。

3 沸石與儲(chǔ)層物性的關(guān)系

沸石作為自生硅鋁酸鹽礦物，在成巖演化過(guò)程中，其析出﹑膠結(jié)和溶蝕對(duì)于油氣儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能有不同程度的破壞和改善作用。通常沸石的析出和充填，破壞了原始孔隙結(jié)構(gòu)，使原生孔隙減少，降低了儲(chǔ)集性能；而后期沸石溶蝕所產(chǎn)生的次生孔隙，會(huì)明顯改善儲(chǔ)集層的物性條件[7,10]；同時(shí)沸石類礦物與火山玻璃﹑方解石等存在一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系，同樣可對(duì)儲(chǔ)層物性造成明顯影響，例如沸石類礦物蝕變形成方解石，后期富鎂鹵水交代，形成白云石，是云質(zhì)巖類的最主要成因類型，方解石后期溶蝕，也會(huì)形成一定量的溶蝕孔隙；沸石類蝕變形成黏土礦物，后期轉(zhuǎn)化為大量的綠泥石，是裂縫和氣孔主要的充填物。

本研究結(jié)合儲(chǔ)層的物性測(cè)試結(jié)果與儲(chǔ)層薄片的鏡下觀察，研究了沸石對(duì)儲(chǔ)層物性的影響?？梢?jiàn)沸石的溶蝕作用對(duì)于阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層具有明顯的影響，例如在XQ17 的3415.3 m處，沸石膠結(jié)物發(fā)生輕微溶蝕，而該處儲(chǔ)層的孔隙度滲透率都比較低(圖6a)，有效孔隙度為13.7%，滲透率為2.27 mD；而隨著沸石膠結(jié)物溶蝕程度的增加，儲(chǔ)層的物性發(fā)生明顯改善，例如在F21 的1607.8 m處(圖6b)，沸石膠結(jié)物溶蝕較嚴(yán)重，而儲(chǔ)層的有效孔隙度達(dá)到18.6%，滲透率達(dá)到38.4 mD；在F23 的1696.45 m處，梧桐溝組儲(chǔ)層的有效孔隙度為26.4%，滲透率達(dá)到1090 mD，而在鏡下可見(jiàn)，沸石膠結(jié)物幾乎全部被溶蝕(圖6c)。

進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了儲(chǔ)層中沸石的含量與孔隙度﹑滲透率的關(guān)系可見(jiàn)，在高沸石含量的情況下(＞5%)，沸石的含量與孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系﹑與滲透率呈一定的指數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖7)，說(shuō)明沸石膠結(jié)物的溶蝕作用，對(duì)儲(chǔ)層的物性和儲(chǔ)集性能，具有明顯的改善作用。

4 沸石類礦物的成因機(jī)理探討

目前對(duì)于沸石類礦物的成因，普遍認(rèn)為和火山物質(zhì)密切相關(guān)[2]，成巖作用早期，大氣降水進(jìn)入地層后，火山碎屑物質(zhì)大量被溶解，且向孔隙流體釋放了大量Ca2+﹑Na+﹑Mg2+等堿性金屬離子，同時(shí)地層水性質(zhì)也逐漸變?yōu)閴A性。隨著埋深的增加，地層溫度升高，火山碎屑物質(zhì)溶解速率也不斷增快，地層水中離子礦化度也不斷升高?？紫读黧w達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)后，首先從流體中析出的礦物是蒙脫石，隨后由于火山碎屑物質(zhì)的水解速率持續(xù)增加，在孔隙流體鹽堿度足夠高的條件下，斜發(fā)沸石是最早析出的沸石類礦物，斜發(fā)沸石的析出改變孔隙水比率，斜發(fā)沸石開(kāi)始向方沸石轉(zhuǎn)化，隨后在鈣離子富集的情況下，早期形成的斜發(fā)沸石和富鈉的方沸石開(kāi)始向片沸石轉(zhuǎn)化[2]，片沸石進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為濁沸石[24-26]，這一過(guò)程就是目前所共識(shí)的火山巖屑—斜發(fā)沸石—方沸石—片沸石—濁沸石的演化序列。然而，目前對(duì)于沸石的形成過(guò)程，大多局限于宏觀的理論推測(cè)，缺乏細(xì)致的礦物學(xué)研究。本研究中，通過(guò)顯微鏡下初步鑒定，進(jìn)一步進(jìn)行掃描電鏡圖像采集和能譜分析，準(zhǔn)確鑒定了濁沸石﹑方沸石﹑片沸石﹑鈉長(zhǎng)石﹑鉀長(zhǎng)石等主要礦物(圖8)，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展圖像分析和能譜分析，研究了沸石類礦物與相關(guān)礦物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，探討了各類沸石的成因機(jī)制。

表1 阜東斜坡梧桐溝組地層水特征Table 1 Formation water characteristics of Wutonggou Formation in the eastern slope of the Fukang Sag

圖6 阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層巖石薄片鏡下特征(左為單偏光，右為正交光)Fig. 6 Microscopic characteristics of Wutonggou Formation reservoir rocks in the eastern slope of the Fukang Sag (PPL on the left, XPL on the right)

圖7 阜東斜坡梧桐溝組沸石含量與孔隙度、滲透率關(guān)系圖Fig. 7 The relation diagram of zeolite content, porosity and permeability in the eastern slope of the Fukang Sag

4.1 濁沸石

濁沸石是阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層中含量最高的膠結(jié)物，通過(guò)大量的掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律，濁沸石的出現(xiàn)通常和鈉長(zhǎng)石密切共生，通常柱狀的濁沸石在長(zhǎng)石顆粒間自形生長(zhǎng)(圖9)，而長(zhǎng)石則通常發(fā)生溶蝕，周緣呈現(xiàn)港灣狀，表面發(fā)育溶蝕孔。一些情況下，可見(jiàn)濁沸石以長(zhǎng)軸柱狀形態(tài)充填孔隙，沿著鈉長(zhǎng)石顆粒邊緣逐步交代鈉長(zhǎng)石(圖9a，9b和圖9c)；而一些情況下，自形的濁沸石晶體內(nèi)部，可見(jiàn)殘余的鈉長(zhǎng)石殘余物(圖9c)；在一些情況下甚至可見(jiàn)鈉長(zhǎng)石向濁沸石過(guò)渡結(jié)構(gòu)(圖9d)。上述現(xiàn)象說(shuō)明，阜東斜坡梧桐溝組濁沸石的成因與斜長(zhǎng)石密切相關(guān)，而不是由片沸石轉(zhuǎn)化而來(lái)[2]。目前的研究表明，濁沸石可以由石英和斜長(zhǎng)石在孔隙水的參與下形成[27-28]，具體表現(xiàn)為富鈣的斜長(zhǎng)石在堿性條件下發(fā)生鈉長(zhǎng)石化，伴隨形成富鈣的濁沸石，具體反應(yīng)式為：

在鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組和松遼盆地深層碎屑巖儲(chǔ)層以及四川盆地侏羅系沙溪廟組，均見(jiàn)到了濁沸石交代斜長(zhǎng)石，并且斜長(zhǎng)石和沸石過(guò)渡轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象[1,6,10,13]，類似現(xiàn)象均被解釋為斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石化進(jìn)而產(chǎn)生濁沸石。在太平洋沿岸的中生代和新生代沉積盆地中的濁沸石，以及加利福尼亞North Tejon油田的中新統(tǒng)儲(chǔ)層中的濁沸石，也被解釋為上述成因模式[27-28]。

4.2 方沸石

方沸石為典型的富鈉沸石，目前研究主要認(rèn)為方沸石來(lái)源于斜發(fā)沸石的轉(zhuǎn)化[2]，而通過(guò)對(duì)阜東斜坡梧桐溝組大量的掃描電鏡觀察研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的方沸石與鉀長(zhǎng)石密切伴生(圖10)，通常可見(jiàn)方沸石自形生長(zhǎng)并填充膠結(jié)鉀長(zhǎng)石顆粒(圖10a)，而鉀長(zhǎng)石則發(fā)生溶蝕，呈現(xiàn)出港灣狀形態(tài)(圖10b)，在一些情況下，可見(jiàn)方沸石穿插入鉀長(zhǎng)石并且交代鉀長(zhǎng)石的現(xiàn)象(圖10c和10d)。

從理論上講，堿性長(zhǎng)石和方沸石都屬于架狀硅鋁酸鹽，成分和結(jié)構(gòu)相似，在孔隙流體中Na+豐富的情況下，鉀長(zhǎng)石可逐漸向方沸石進(jìn)行轉(zhuǎn)化。其反應(yīng)式可表述為：

4.3 片沸石

片沸石在阜東斜坡梧桐溝組發(fā)育較少，對(duì)于片沸石的成因，目前研究較少，目前有研究認(rèn)為片沸石由火山物質(zhì)水解的斜發(fā)沸石直接轉(zhuǎn)化或者由方沸石在一定的溫壓條件下轉(zhuǎn)化而來(lái)[2,10]。而在本研究中沒(méi)有見(jiàn)到沸石相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，反而常見(jiàn)片沸石與鈉長(zhǎng)石密切伴生，可見(jiàn)片沸石以自形狀態(tài)充填鈉長(zhǎng)石顆粒之間的孔隙(圖11)。片沸石與濁沸石相似，都屬于富鈣沸石，而研究區(qū)的片沸石與濁沸石有類似的產(chǎn)出狀態(tài)和礦物共生關(guān)系。前面的討論中得出，阜東斜坡梧桐溝組的濁沸石主要來(lái)自于斜長(zhǎng)石在堿性條件下的鈉長(zhǎng)石化，可以推測(cè)片沸石的產(chǎn)生也與長(zhǎng)石的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，片沸石中的Ca離子來(lái)自于長(zhǎng)石顆粒，具體反應(yīng)式可表述為：

圖8 阜東斜坡梧桐溝組沸石與長(zhǎng)石礦物能譜分析部分結(jié)果(Wt% 質(zhì)量百分比；At%原子百分比)Fig. 8 The energy spectrum analysis of zeolite and feldspar in the Wutonggou Formation in the eastern slope of the Fukang Sag (Wt%-mass percentage; At%-atomic percentage)

圖9 濁沸石及周圍礦物電子探針及掃描電鏡照片(L: 濁沸石; Al: 鈉長(zhǎng)石; a 為電子探針照片，bcd為掃描電鏡照片)Fig. 9 SEM photographs of laumontite and surrounding minerals (L: laumontite; Al: albite; a: EPMA; bcd: SEM)

圖10 方沸石及周圍礦物掃描電鏡照片(A: 方沸石；Kf: 鉀長(zhǎng)石)Fig. 10 SEM photographs of the analcite and surrounding minerals (A: analcite; Kf: orthoclase)

圖11 片沸石及周圍礦物SEM照片(H: 片沸石；Al: 鈉長(zhǎng)石)Fig. 11 SEM photographs of heulandite and surrounding minerals (H: heulandite; Al: albite)

目前在準(zhǔn)噶爾盆地中關(guān)于沸石礦物成因機(jī)制的研究主要集中在準(zhǔn)西北緣瑪湖凹陷的二疊系儲(chǔ)層，主體認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地二疊系的沸石是由火山物質(zhì)蝕變并依次轉(zhuǎn)化而來(lái)[2,10]，近期的研究中，將準(zhǔn)西北緣二疊系的沸石劃分為高溫成因和低溫成因兩種，高溫成因即凝灰物質(zhì)的蝕變并轉(zhuǎn)化，而低溫成因則為孔隙水結(jié)晶而來(lái)，即早期的濁沸石受酸性流體的溶蝕，后期孔隙水在溶蝕孔隙中富集結(jié)晶形成兩期沸石[29],。本文的研究表明，準(zhǔn)南緣阜東斜坡梧桐溝組中，斜發(fā)沸石含量極少，同時(shí)沒(méi)有見(jiàn)到沸石相互轉(zhuǎn)化的證據(jù)。相應(yīng)的，阜東斜坡梧桐溝中發(fā)現(xiàn)了沸石和長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化的證據(jù)，表明沸石礦物的形成與長(zhǎng)石礦物有密切聯(lián)系，可見(jiàn)濁沸石與鈉長(zhǎng)石存在明顯的共生和轉(zhuǎn)化關(guān)系，方沸石與鉀長(zhǎng)石密切伴生，片沸石與鈉長(zhǎng)石密切伴生。因此阜東斜坡梧桐溝組中的沸石礦物可能不同于常規(guī)的火山物質(zhì)水化并轉(zhuǎn)化成因，而是來(lái)源于長(zhǎng)石的轉(zhuǎn)化。而梧桐溝組砂巖中含量豐富的長(zhǎng)石碎屑(圖2)為沸石的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

(1)阜東斜坡梧桐溝組儲(chǔ)層中主要含有4 種沸石礦物，濁沸石﹑方沸石，部分片沸石以及少量斜發(fā)沸石。濁沸石和方沸石在研究區(qū)含量較高，片沸石則相對(duì)含量較少，斜發(fā)沸石含量最少。

(2)阜東斜坡梧桐溝組沸石的分布特征主要受沉積微相﹑物源﹑地層水性質(zhì)等因素的影響。在水下分流河道等儲(chǔ)層物性發(fā)育較好的微相中，沸石含量越高，并且在靠近南部博格達(dá)山物源區(qū)的地區(qū)，有利于沸石的發(fā)育，沸石含量高。同時(shí)，在CaCl2型地層水環(huán)境下，沸石的含量(主體為濁沸石)明顯高于其他地層水環(huán)境。

(3)在高沸石含量的情況下(＞5%)，沸石的含量與孔隙度﹑滲透率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明沸石膠結(jié)物的溶蝕作用，對(duì)儲(chǔ)層的物性和儲(chǔ)集性能，具有明顯的改善作用。

(4)不同于傳統(tǒng)意義上的火山物質(zhì)水化和沸石之間相互轉(zhuǎn)化成因，阜東斜坡梧桐溝組的沸石產(chǎn)生與長(zhǎng)石的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，其中濁沸石和片沸石主要來(lái)自于斜長(zhǎng)石在堿性條件下的鈉長(zhǎng)石化，而方沸石則可能來(lái)自于鉀長(zhǎng)石在堿性條件下的轉(zhuǎn)化作用。