3D microscopic CT imaging and significance of SK-2 deep mudstone of Shahezi Group
-
摘要:
为深化认识松科二井深层页岩气垂向变化规律,选取沙河子组3500~5700 m层段开展了X射线三维计算机断层扫描(X-ray 3D Computed Tomography,简称CT)成像实验。对19块直径2 cm的柱状岩心进行X射线CT扫描,获取了无损岩心扫描数据,并将其转化为灰度值信息。灰度值信息反映了样品中不同的组分,灰度高值代表骨架和矿物,灰度低值代表孔隙和裂缝。在此基础上,建立分辨率高达15 μm的岩心三维图像空间结构,对重建岩心孔隙模型的孔隙形态、空间展布和配位数进行了对比,对样品孔隙度和连通性在垂向上的分布规律进行了统计分析。结果表明,等效孔隙直径大的区域孔隙度高,配位数大的区域连通性好,孔隙度和连通性的垂向分布规律与传统认识相符,与测录井信息可以相互印证。实验证明,基于三维CT成像的数字岩心技术具有数据分辨率高、信息丰富的优势,可作为今后深部油气预测与评价的重要辅助手段。
Abstract:In order to deepen the understanding of the vertical change rule of the deep shale gas in the Songke 2 Well, the authors selected the 3500~5700 m section of the Shahezi Formation to carry out the X-ray 3D Computed Tomography (CT) imaging experiment.X-ray CT scan was performed on 19 pieces of 2 cm-diameter columnar cores to obtain non-destructive core scan data, and a three-dimensional image spatial structure with a core resolution of up to 15 μm was established.The pore morphology structure and space of the reconstructed core pore model were analyzed by comparative study of spatial distribution and coordination number, statistics of the vertical distribution of sample porosity and connectivity.This experiment proves that the digital core data have high resolution and rich information.The gray value information reflects different components in the sample.The skeleton and minerals are high gray values, and the pores and cracks are low gray values.Studies have shown that areas with large equivalent pore diameters have high porosity, and areas with large coordination numbers have good connectivity.The vertical distribution of porosity and connectivity is consistent with traditional knowledge and can be verified with logging information.It is believed that the digital core can be used as an important auxiliary method for deep core research in the future.
-
Keywords:
- digital core /
- pore structure /
- CT /
- SK-2 /
- pore throat network model /
- gas measurement anomaly
-
大兴安岭北段具有多阶段、多构造域叠加的演化特征,从古亚洲洋构造域额尔古纳地块的演化到蒙古-鄂霍茨克构造域的影响,以及古太平洋构造域的叠加改造(图 1-a)。而大兴安岭地区出露的系列韧性变形带或变质核杂岩,是研究该地区中生代以来构造演化的窗口。
1—第四系全新统湖积;2—第四系全新统冲洪积积;3—下白垩统大磨拐河组;4—上侏罗统满克头鄂博组;5—中侏罗统塔木兰沟组;6—下侏罗统柴河组;7—下三叠统哈达陶勒盖组;8—早三叠世二长花岗岩;9—早三叠世(糜棱岩化)花岗闪长岩;10—中二叠世(压碎)细中粒二长花岗岩;11—满克头鄂博期次流纹岩;12—石英脉;13—流纹岩脉;14—流纹斑岩脉;15—花岗斑岩脉;16—花岗岩脉;17—石英闪长玢岩脉;18—闪长岩脉;19—韧性剪切带(线条疏密代表强弱);20—片理化带;21—正断层;22—地质界线;23—角度不整合界线;24—地层产状;25—流面产状;26—糜棱面理产状;27—片理(劈理)产状;28—线理产状(侧伏向、侧伏角);29—同位素测年位置及年龄值;30—剖面位置及编号Figure 1. The tectonic location (a, b), geological sketch map of the study area(c) and the polar stereographic projections of the mylinitic foliations and lineations for the XinBarag Right Banner ductile shear zone(d)目前在大兴安岭北段得尔布干成矿带已发现2条大规模韧性剪切带,一条是分布于额尔古纳河东岸的额尔古纳河韧性剪切带,另一条是分布于莫尔道嘎—佳疙瘩林场一线的佳疙瘩剪切带[1-2]。方曙等[3]将其统一归属为额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域(图 1-b)。长期以来,一些学者对韧性断裂进行了初步研究,对断裂活动时代、运动学特征、构造属性认识观点不一,存在许多推测和争议,主要表现在对断裂运动学特征存在古生代的压扭性断层[4]、左行走滑韧性剪切带[2-3, 5]、先左行后右行走滑的韧性剪切带[6]、右行低角度伸展型韧性剪切带[7-10]等不同认识;对断裂形成时代存在震旦纪—印支期[6]、加里东期[11]、海西期—印支期[2-3]和晚侏罗世—早白垩世早期[7-8]、早白垩世[10]等观点。这些不同观点的提出反映研究区具体位置的差异。另一更可能的原因是,该区域韧性变形可能存在多期构造演化,具有不同的构造背景、形成时代。额尔古纳河韧性剪切带位于蒙古-鄂霍茨克缝合带附近, 是额尔古纳地块最重要的断裂带之一,对其形成时代和构造属性研究对于解释断裂与蒙古-鄂霍茨克造山带造山作用,以及确定额尔古纳地块中生代大地构造属性都具有重要的理论意义。
笔者通过内蒙古1:5万乌音呼日乐庙等四幅区域地质调查工作,在额尔古纳河韧性剪切带南部的新巴尔虎右旗地区新发现一处较大规模的韧性剪切带——新巴尔虎右旗韧性剪切带。该韧性断裂与上述前人研究的韧性断裂的关系?构造演化背景如何,与鄂霍茨克造山带造山作用关系?对前人不同认识有哪些指示意义?本文对这些问题进行探讨。
1. 区域地质背景
研究区位于大兴安岭北段西部,属于额尔古纳地块,夹持于北侧的蒙古-鄂霍茨克缝合带与头道桥-鄂伦春缝合带[1]。古生代—中新生代,依次经历了古亚洲洋构造域、蒙古-鄂霍茨克构造域和太平洋构造域的演化与多重影响[12-14],构造演化与古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋闭合密切相关[15],地质构造较复杂。
研究区发育下三叠统哈达陶勒盖组,其内发育糜棱岩及糜棱岩化岩石,其他中生代地层以侏罗系—白垩系火山岩地层为主[16],次为大面积掩盖的下白垩统大磨拐河组(图 1-c)。侵入岩发育早三叠世(糜棱岩化)花岗闪长岩、中细粒二长花岗岩及中二叠世(压碎)细中粒二长花岗岩,还发育一些次火山岩。构造以NE向深大断裂和NW向断裂为主,NE向得尔布干深大断裂带从研究区外南东部通过,是区域控岩控矿的主导因素,形成了得尔布干成矿带。
2. 新巴尔虎右旗韧性剪切带特征
2.1 野外地质特征
新巴尔虎右旗韧性剪切带分布于克鲁伦河北岸,新巴尔虎右旗西约20km处,由2条剖面控制,分别为PM1、PM2-3,出露宽度大于4 km,呈75°~90°走向延伸,倾向主体为向南倾,倾角一般较陡,部分地段有反倾(图 1-c、图 2)。该韧性剪切带向东部、西部两侧均有延伸趋势,因侏罗纪—白垩纪地层掩盖,出露范围有限,韧性剪切带内可见较连续的糜棱岩系列及碎裂岩-糜棱岩系列岩石(图 2)。
图 2 新巴尔虎右旗韧性剪切带PM1和PM2-3构造剖面(地层代号同图 1)1—碎裂细中粒二长花岗岩;2—糜棱岩化花岗闪长岩;3—细中粒二长花岗岩;4—糜棱岩带(强带);5—糜棱岩化带(弱带,线条稀疏);6—片理化带;7—砂质砾岩;8—流纹质含角砾玻屑岩屑凝灰岩;9—变质含砾不等粒长石岩屑砂岩;10—变质长石岩屑砂岩;11—变流纹质玻屑熔结凝灰岩;12—变安山岩;13—变安山质含集块角砾岩;14—阳起绿帘绿泥石化安山岩;15—石英绿帘石蚀变岩;16—变凝灰岩;17—石英脉;18—花岗斑岩脉;19—花岗岩脉;20—石英闪长玢岩脉;21—闪长岩脉;22—辉绿玢岩脉;23—地层产状;24—糜棱面理产状;25—片理(劈理)产状Figure 2. The PM1 and PM2-3 structural profiles of the XinBarag Right Banner ductile shear zone研究区新巴尔虎右旗韧性剪切带可分解为3条韧性剪切带,编号分别为R1、R2、R3,其中R1、R2为主韧性剪切带,R3位于韧性剪切带南侧,展布局限、不完整,规模较小,与主带大体平行展布,为主韧性剪切带的次级带。多期脉岩发育,早三叠世脉岩花岗斑岩脉、流纹岩脉遭受了韧性变形改造,大多脉岩为一些晚期(侏罗纪—白垩纪)中性脉岩(闪长岩脉、石英闪长玢岩脉)、酸性脉岩(花岗岩或花岗斑岩、流纹岩脉)及石英脉,未遭受变形改造。
韧性剪切带平面上呈纵向间隔发育、走向舒缓波状延伸、强弱分带、分支复合特征(图 1-c、图 2),R1、R2主韧性剪切带表现更明显。原岩为早三叠世花岗闪长岩及下三叠统哈达陶勒盖组岩石。研究区韧性剪切带北侧及南部韧性变形减弱,局部发育片理化岩石,原岩主要为下三叠统哈达陶勒盖组变质火山岩。韧性变形带与未变形域之间无明显分界,韧性变形带表现为糜棱岩及糜棱岩化岩石,未变形域表现为碎裂岩化-正常岩石,形成透镜状或眼球状刚性体,地质图尺度,中二叠世压碎细中粒二长花岗岩即是一个整体表现为刚性的眼球状体(图 1-c、图 2),所见现象主要为压碎岩化,南侧与糜棱岩带接触边部有糜棱岩化现象,遥感影像上也能反映出其呈“眼球体”状。露头尺度也有类似宏观变形特征的写照(图版Ⅰ-a),5条强变形带间夹有弱变形域,强变形带宽度较窄,在走向上舒缓波状变化,延伸方向有分枝复合现象,矿物定向分布、塑性变形强烈,形成糜棱岩或超糜棱岩带,弱变形域夹持于强变形带间,宽度较宽,表现为碎裂岩化岩石为主,其次为糜棱岩化岩石,岩石原岩结构多有保留,与地质图(图 1-c)尺度变形特征类似。
2.2 岩石特征
发生韧性变形的地质体有早三叠世花岗闪长岩及下三叠统哈达陶勒盖组,另有少量早三叠世脉岩,剪切带走向近EW向,变形带具强弱分带性(图版Ⅰ-b),岩石的变形强弱变化在一定尺度上表现出S-C组构及不对称眼球状构造,指示变形带“上盘”(南侧)向NEE方向斜冲(图版Ⅰ-c)。
韧性变形带内由糜棱岩化岩石、糜棱岩(图版Ⅰ-d、e)、千糜岩化岩石(图版Ⅰ-f)、千糜岩组成。糜棱岩化及糜棱岩原岩主要为早三叠世岩石,岩性多为花岗闪长岩、变安山岩,少量为变流纹质含角砾岩屑凝灰岩、流纹岩(脉)、变质砾岩、变质长石岩屑砂岩。
弱变形域岩石表现为碎裂岩化-正常岩石,局部叠加有片理化。片理化岩石原岩多为变安山岩、变安山质含角砾岩屑凝灰岩等下三叠统哈达陶勒盖组岩石。不具定向组构岩石中压碎岩化岩石主要为细中粒二长花岗岩(图版Ⅰ-g、h)及部分花岗闪长岩,细中粒二长花岗岩岩体整体表现为刚性体,应属浅构造层次低温变形机制的剪切带中,组成矿物在镜下可见波状消光、机械双晶(图版Ⅰ-h)等矿物的塑性变形特征,宏观露头在该岩体边部平行于剪切带方向局部也有糜棱岩化现象(图版Ⅰ-i),构成韧性变形带的弱变形域,压碎细中粒二长花岗岩整体表现为宏观近EW向断续分布的“残斑”(图 2-a)。
该套压碎、片理化、糜棱岩系列构造岩在韧性变形带内大面积分布。糜棱岩化岩石、千糜岩化岩石、糜棱岩、千糜岩及片理化岩石、压碎岩化岩石相伴、组合发育,组成脆性、脆韧性、韧性变形的间隔发育带,形成强弱韧性变形分带及脆性、脆韧性变形分带。该套岩石是统一应力作用下,受构造层次、原岩性质、应力部位等因素影响的局部不均匀应变的结果。在中深部构造层次韧性剪切带发育,同时早三叠世,花岗闪长岩侵入定位可能比中二叠世二长花岗岩深度要深,在较深构造层次受左行斜向挤压作用韧性剪切带逐渐形成并发育,在不同深度该剪切带表现不同,花岗闪长岩表现为韧性变形及脆韧性变形;中二叠世二长花岗岩所处深度构造层次可能处于脆韧性转变以浅构造层次,主要表现为碎裂岩化,但在该岩体边部局部也有糜棱岩化现象。韧性剪切带随构造作用地质体不断抬升至稍浅构造层次,不断叠加有后期浅构造层次变形,包括碎裂岩化、片理化岩石的发育。
糜棱岩系列岩石在较高温度下受较强的应力挤压作用,矿物发生塑性变形,细粒化物质增多,基质多重结晶,石英定向拉长、波状消光,变质新生矿物与基质定向展布(图版Ⅰ-d)。
2.3 韧性剪切带运动学标志及性质
该带糜棱面理产状总体向S—SSE倾,地表局部产状具反倾现象,向N—NNW倾(图版Ⅰ-b),倾角多在50°~80°之间,个别地段略缓,达40°左右,为局部糜棱面理产状或产状变化处所致;中部及北端糜棱面理倾向175°,倾角较陡,在70°~80°之间(图 1-d),为挤压为主所致的逆断层性质。矿物拉伸线理倾伏向220°~265°,倾伏角多为40°~70°(图 1-d),根据上述产状要素结合露头尺度分析(图版Ⅰ-c),该变形带显示左行特征。由此判断,该韧性剪切带运动以逆冲为主、左行平移分量为次,运动性质为左行-逆断层。
3. SHRIMP锆石U-Pb测年
本次选取的测年样品采自韧性变形带内的糜棱岩化花岗闪长岩,样品编号为PM1-10,地理坐标为北纬48°39′56″、东经116°31′41″。样品在河北省廊坊峰泽源岩矿检测技术实验室采用常规方法进行粉碎,并用强磁选和电磁选方法进行分选,在双目镜下挑选出晶形较好,无明显裂痕和包体的锆石颗粒。锆石制靶、透射光、反射光及阴极发光图像采集、样品定年测试在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成,测试仪器为SHRIMP(Sensitive High Resolution Ion MicroProbe)仪,具体分析测试方法见宋彪等[17]。
糜棱岩化花岗闪长岩(PM1-10)锆石呈浅黄色、浅粉色、浅玫瑰色,自形-半自形四方双锥柱状、断柱状,柱面比锥面发育,部分晶棱晶面熔蚀明显,棱角模糊,呈四方双锥柱状轮廓,少呈浑圆柱状,透明,玻璃-毛玻璃光泽,高硬度。长短轴比为1~2。锆石阴极发光(CL)图像(图 3)显示,锆石具有同心环带、韵律环带,显示岩浆成因特点。Th含量为68×10-6~463×10-6,U含量为117×10-6~551×10-6,Th/U值为0.56~1.06,均大于0.4,同样指示岩浆锆石特征(图 3;表 1)。
表 1 早三叠世中细粒花岗闪长岩U-Th-Pb锆石测年数据分析结果Table 1. SHRIMP zircon U-Th-Pb isotope analyses of the Early Triassicmedium fine-grained granodiorite测点 206Pbc/% U/10-6 Th/10-6 232Th/238U 206Pb*/10-6 207Pb*/206Pb* 1σ 207Pb*/235U 1σ 206Pb*/238U 1σ errcorr 206Pb/238U年龄/Ma PM1-10-1.1 0.48 438 393 0.93 14.7 0.0478 4.5 0.256 5.7 0.0388 3.6 0.626 245.5 8.7 PM1-10-2.1 0.63 423 364 0.89 14.3 0.0456 6 0.246 7 0.0392 3.6 0.515 247.6 8.7 PM1-10-3.1 0.82 297 235 0.82 10.5 0.0447 5.4 0.251 6.5 0.0408 3.6 0.556 257.7 9.1 PM1-10-4.1 2.42 117 68 0.60 4.03 0.0421 18 0.228 19 0.0393 3.8 0.202 248.2 9.3 PM1-10-5.1 — 272 272 1.03 9.23 0.0567 4.6 0.309 5.9 0.0395 3.6 0.613 249.8 8.8 PM1-10-6.1 0.16 422 322 0.79 14.2 0.0546 5.4 0.296 6.5 0.0392 3.6 0.554 248.1 8.7 PM1-10-7.1 3.05 551 463 0.87 18.4 0.0556 7.7 0.289 8.5 0.0377 3.6 0.423 238.4 8.4 PM1-10-8.1 0.02 296 275 0.96 10 0.0508 5.5 0.276 6.6 0.0394 3.6 0.548 249.1 8.8 PM1-10-9.1 4.39 184 128 0.72 6.68 0.0466 20 0.259 20 0.0404 3.8 0.187 255.4 9.5 PM1-10-10.1 1.03 217 170 0.81 7.43 0.0499 7.1 0.272 8 0.0395 3.7 0.456 249.7 8.9 PM1-10-11.1 1.78 152 107 0.73 5.26 0.0438 20 0.239 20 0.0396 3.8 0.191 250.3 9.3 PM1-10-12.1 — 327 274 0.87 11.2 0.0511 2.5 0.281 4.4 0.04 3.6 0.824 252.7 8.9 PM1-10-13.1 1.67 292 220 0.78 9.67 0.0449 9.5 0.235 10 0.038 3.7 0.359 240.1 8.6 PM1-10-14.1 1.22 320 273 0.88 11 0.0457 9.9 0.25 11 0.0396 3.6 0.343 250.4 8.9 PM1-10-15.1 — 422 415 1.02 14.6 0.0534 2 0.297 4.1 0.0404 3.6 0.873 255.2 8.9 PM1-10-16.1 1.56 150 82 0.56 5.16 0.0447 12 0.242 12 0.0393 3.7 0.304 248.7 9.0 PM1-10-17.1 0.00 207 184 0.92 7.13 0.0538 4.2 0.297 5.5 0.04 3.6 0.655 253 9.0 PM1-10-18.1 0.19 447 426 0.98 15.5 0.0503 5.1 0.279 6.3 0.0403 3.6 0.571 254.8 9.0 PM1-10-19.1 0.38 251 238 0.98 8.41 0.0525 5.4 0.281 6.5 0.0388 3.6 0.555 245.6 8.7 共测得19颗锆石的19个点数据。在U-Pb谐和图上,这些数据点都集中分布在谐和曲线上或其附近。206Pb/238U年龄介于238.4±8.4~257.7±9.1 Ma之间,年龄加权平均值为249.3±4.1 Ma(MSWD=0.32,n=19)(图 4),表明该糜棱岩化花岗闪长岩侵位于早三叠世。
4. 讨论
4.1 形成时代
对于额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域的韧性变形时代,前人做了大量研究。例如,方曙等[4]根据切割的最年轻的地质体为新元古代黑云母正长花岗岩,且被中二叠世花岗岩侵入,将该韧性变形带的变形时代推测至新元古代末期;郝立波等[3]通过穿切较新的华力西期晚期钾长花岗岩体,而未影响到小伊诺盖沟南部的燕山早期花岗岩体,确定该韧性剪切带形成于华力西晚期或印支期;张宏等[2]认为,晚古生代不具备在额尔古纳地块形成韧性剪切带的条件,从而将其形成时代限定在印支期;郑涵等[10]测得花岗质糜棱岩中黑云母40Ar/39Ar坪年龄分别为106.16±0.79 Ma和111.55±0.67 Ma,表明额尔古纳韧性剪切带是早白垩世低温隆升冷却阶段的产物;此外还存在震旦纪—印支期[6]、加里东期[11]的认识。本文测得韧性剪切带中糜棱岩化花岗闪长岩U-Pb年龄为249.3±4.1 Ma,以及发生韧性变形的哈达陶勒盖组变安山岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为254.3±7.9 Ma[18],剪切带南西端被中侏罗世火山岩覆盖,另外,韧性剪切带东侧下侏罗统柴河组火山岩(年龄183.8±3.9 Ma[16])及沉积岩地层未见韧性变形现象,为该韧性剪切带的韧性变形时代提供了早侏罗世下限约束。
综上,判断新巴尔虎右旗韧性剪切带形成于印支期,且限定在早三叠世之后、早侏罗世之前,为中—晚三叠世,额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域可能存在晚华力西期、印支期、燕山期的变形。结合三叠纪区域构造应力场分析[4],该带为NW—SE的挤压应力所致,时代归属与本文限定的中—晚三叠世一致。本文韧性剪切带与张宏等[2]、郝立波等[3]限定的形成时代一致,为印支期,而不同于郑涵等[10]认为的早白垩世伸展型韧性剪切带。
4.2 区域对比
大兴安岭北段得尔布干成矿带已发现2条大规模的韧性剪切带,一条是分布于额尔古纳河东岸的额尔古纳河韧性剪切带,呈NE向展布,倾向W,以左行走滑为特征,另一条是分布于莫尔道嘎—佳疙瘩林场一线的佳疙瘩剪切带[2-3]。方曙等[4]将其统一归属为额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域,认为该带宽5~50 km,长逾500 km,宏观上呈不规则透镜网状展布,由数条韧性变形带组成,走向主要为NEE向(或近EW向)、NE向、NNE向和NWW向。本次新发现的韧性变形带与额尔古纳河韧性剪切带南端相距约130 km,穿切了下三叠统哈达陶勒盖组变质岩及印支早期岩体,韧性剪切带走向NEE—近EW向,主体倾向S,以逆冲为主,有左行走滑分量。综合分析认为,新巴尔虎右旗韧性剪切带与额尔古纳河韧性剪切带NEE向(或近EW向)印支期性质基本一致,具有可对比性。
郑涵等[10]研究的额尔古纳断裂在不同位置产状变化较大。在室韦镇至室韦镇之南的20 km范围内,面理倾角较陡,产状主要为275°~300°∠35°~55°;在九卡-七卡之间约40 km长的剪切带中部,面理倾角变小,产状相对稳定,在实测的40余个数据中,面理产状主要分布在270°~290°∠15°~30°之间,线理产状为295°~315°∠10°~25°,表明面理主体向W或NWW方向低角度倾斜,线理向NW方向低角度倾斜。在七卡以南产状发生明显变化,面理产状变为85°~205°∠51°~65°,线理产状为250°~270°∠30°~40°;再向南被第四系覆盖。糜棱岩中还发育一组间隔的、近平行的小型剪切条带,即伸展褶劈理或C’[10],该剪切条带以小角度切割和错断透入性糜棱面理且剪切指向与糜棱岩的剪切指向一致,其研究范围较大,其中是否存在不同期次的韧性变形作用,可能需要进一步考证。新巴尔虎右旗韧性剪切带的产状特征与郑涵等[10]论述的额尔古纳河韧性剪切带七卡以南产状特征(面理产状为85°~205°∠51°~65°)相似,可能具有对比性。
额尔古纳断裂燕山期拉伸引张为主[19],形成右行伸展型韧性剪切带[7, 9-10],其至少经历了印支期和燕山期的发展演化。陈志广[19]认为其经历了海西期、印支期和燕山期3个不同发展演化阶段,其中海西期—印支期以挤压为主;郝立波等[3]认为,韧性剪切带形成于华力西晚期或印支期。新巴尔虎右旗韧性变形带能确定的是存在印支期中—晚三叠世的变形。
对于额尔古纳断裂的构造属性存在不同的认识:左行走滑韧性剪切带[2-3, 5]、先左行后右行的韧性剪切带[6]、右行伸展变形带[8]、古生代的压扭性断层[11]、右行低角度伸展型韧性剪切带[7, 9-10],本文显示左行-逆断层性质的韧性剪切带。
通过对比分析,认为额尔古纳河韧性剪切带可能属于多期构造演化、叠加的韧性剪切带,新巴尔虎右旗韧性剪切带属于额尔古纳河韧性剪切带,反映了其印支期构造形迹。
4.3 构造背景及地质意义
已有研究表明,蒙古-鄂霍次克洋三叠纪存在向南的俯冲作用,在额尔古纳地块上发育大量的早中生代花岗岩类以及斑岩型铜钼矿床为特征[19-25]。在中蒙边境Hangayn地区发育一套安第斯型大陆边缘弧火山岩,形成时代为241.3±1.5 Ma[20-21];蒙古国额尔登特的大型斑岩型铜钼矿床容矿岩体为岛弧背景下的产物,与鄂霍茨克洋的俯冲有关,其形成时代为240 Ma[22];额尔古纳地块中的太平川斑岩型铜钼矿床成矿斑岩具有埃达克岩的地球化学特征,矿床形成于蒙古-鄂霍茨克洋向额尔古纳地块俯冲陆缘弧环境,时代为202±5.7 Ma[19];八大关杂岩时代为210±2 Ma、214±2 Ma,具有活动大陆边缘弧环境的地球化学特征,应形成于蒙古-鄂霍茨克洋三叠纪晚期向额尔古纳地块南向俯冲的大地构造背景[24];研究区为发育下三叠统哈达陶勒盖组火山岩、早三叠世花岗闪长岩即为鄂霍茨克洋南向俯冲的构造背景下形成[25]。
兴蒙造山带华力西期—印支期发育多个韧性剪切带。内蒙古中部苏尼特左旗地区勃勒金韧性剪切带,形成于早二叠世早期[26];苏尼特左旗地区巴彦温都尔-乌拉音敖包对韧性剪切带为印支期的构造变形[27]。新巴尔虎右旗韧性剪切带内早三叠世的侵入-火山岩浆事件[25],以及大兴安岭地区其他早中生代花岗岩、火山岩形成于与蒙古-鄂霍茨克大洋板块俯冲有关的活动大陆边缘环境[20-21, 23, 25, 28-30],而中—晚三叠世的韧性剪切带的发育及同时代地层的大面积缺失,反映了持续俯冲、碰撞造山、隆升剥蚀作用,构造背景为蒙古-鄂霍茨克洋板块向额尔古纳地块南向俯冲的活动大陆边缘环境。在这一区域构造演化背景的作用下,形成了本区印支期的构造形迹——额尔古纳断裂,本文在其南段新厘定出这一期的构造形迹——新巴尔虎右旗韧性剪切带。中侏罗世蒙古-鄂霍茨克洋闭合之后,额尔古纳断裂的形成和发展与蒙古-鄂霍茨克洋闭合后的地幔底侵拆沉作用有关[7, 9],郑涵等[10]认为是板块碰撞后加厚的地壳在早白垩世发生伸展减薄和重力坍塌背景下的产物,与区域上晚侏罗世—早白垩世构造背景为蒙古-鄂霍茨克闭合后加厚陆壳的坍塌或拆沉的伸展环境的认识一致[30-33]。
新巴尔虎右旗韧性剪切带的厘定及时代确定,扩大了额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域的范围,揭示该变形域为印支期韧性变形事件。为额尔古纳韧性变形域南部区域地质调查有启示意义,应注重在前中—晚三叠世地质体中韧性剪切带的填绘。
5. 结论
(1) 大兴安岭北段新发现一条韧性剪切带——新巴尔虎右旗韧性剪切带,运动性质为左行-逆韧性断层。
(2) 新巴尔虎右旗韧性剪切带中糜棱岩化花岗闪长岩U-Pb年龄为249.3±4.1 Ma,结合野外地质关系,变形时代归属于中—晚三叠世,为印支期晚期构造运动,构造背景为蒙古-鄂霍茨克洋板块向额尔古纳地块俯冲的活动大陆边缘环境。
(3) 新巴尔虎右旗韧性剪切带为额尔古纳河-阿龙山NE向韧性变形域的南部延伸,而后者为多期构造演化叠加作用形成的韧性变形带。
致谢: 为获取深部珍贵岩心资料,松科二井工程全体人员在井场付出长达四年的辛苦,本项研究工作在岩心取样与地层分析方面得到中国地质调查局实物中心崔立伟高级工程师、中国地质大学(北京)高远副教授、吉林大学高有峰教授的帮助与指导,审稿专家提出了很多建设性的意见和建议,在此一并表示衷心的感谢。 -
表 1 取样岩心
Table 1 Sampling core
编号 深度/m 实际取样岩性 SK-CT01 3588 细砂岩 SK-CT02 3742.1 砂质泥岩 SK-CT03 3786.2 中砂岩 SK-CT04 3839.3 泥岩 SK-CT05 3899.5 泥岩 SK-CT06 4004 泥岩 SK-CT07 4288.5 粗砂岩 SK-CT08 4374.5 含砂泥岩 SK-CT09 4446.4 泥岩 SK-CT10 4561.4 细砂岩 SK-CT11 4585.13 泥岩 SK-CT12 4684.76 粉砂质泥岩 SK-CT13 4851.2 泥岩 SK-CT14 4911.8 泥岩 SK-CT15 4967.5 泥岩 SK-CT16 5045.8 细砂岩 SK-CT17 5097.4 泥岩 SK-CT18 5264.7 泥岩 SK-CT19 5688.9 泥岩 表 2 数字岩心孔隙类型划分
Table 2 Pore type
编号 深度/m 实际取样岩性 孔隙类型 SK-CT01 3588 细砂岩 微毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT02 3742.1 砂质泥岩 毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT03 3786.2 中砂岩 毛细管孔隙 粒间孔+微裂隙 SK-CT04 3839.3 泥岩 超毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT05 3899.5 泥岩 超毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT06 4004 泥岩 微毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT07 4288.5 粗砂岩 微毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT08 4374.5 含砂泥岩 微毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT09 4446.4 泥岩 微毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT10 4561.4 细砂岩 毛细管孔隙 粒间孔+微裂隙 SK-CT11 4585.13 泥岩 微毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT12 4684.76 粉砂质泥岩 微毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT13 4851.2 泥岩 超毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT14 4911.8 泥岩 毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT15 4967.5 泥岩 超毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT16 5045.8 细砂岩 微毛细管孔隙 粒间孔 SK-CT17 5097.4 泥岩 超毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT18 5264.7 泥岩 微毛细管孔隙 微裂隙 SK-CT19 5688.9 泥岩 微毛细管孔隙 微裂隙 表 3 孔喉结构定量特征参数
Table 3 Quantitative characteristic parameters of pore-throat structure
实验样品 最大空隙半径/μm 平均孔隙半径/μm 最大喉道半径/μm 平均喉道半径/μm 最大喉道长度/μm 平均喉道长度/μm 最大孔喉比 平均孔喉比 最大孔隙体积/μm3 平均孔隙体积/μm3 最大喉道体积/μm3 平均喉道体积/μm3 最大配位数 平均配位数 孔隙率/% 渗透率/mD SK-CT01 103.0 29.3 32.7 13.7 81.1 48.3 18.4 1.2 2.3×107 1.8×106 9.7×105 1.9×105 3 0 0.0134 不连通 SK-CT02 113.6 24.7 61.7 13.5 354.9 52.6 20.6 1.9 3.4×107 1.2×106 9.6×106 1.9×105 10 1 0.261 不连通 SK-CT03 166.7 37.7 71.0 21.6 286.8 69.0 22.2 1.4 1.6×108 4.2×106 8.9×106 7.0×105 4 0 0.093 不连通 SK-CT04 105.9 40.0 92.2 30.8 762.6 129.1 15.8 1.9 1.3×108 7.2×106 1.9×107 2.9×105 18 3 0.265 41.262753 SK-CT05 75.2 25.6 54.2 15.7 219.7 56.0 15.3 1.8 1.4×107 1.2×106 4.3×106 1.8×105 8 1 0.564 7.1102405 SK-CT06 87.0 29.7 68.5 17.6 349.8 75.6 15.7 2.0 2.3×107 1.8×106 4.7×106 5.8×104 16 4 0.159 22.676525 SK-CT07 130.1 28.5 85.0 15.3 364.4 55.3 15.7 2.1 1.5×108 3.2×106 4.1×107 3.9×105 13 2 0.02 不连通 SK-CT08 104.2 35.8 78.9 20.6 418.9 92.3 9.4 1.5 7.1×107 4.2×106 1.1×107 6.7×105 10 1 0.047 不连通 SK-CT09 54.0 23.8 40.9 13.0 201.8 54.2 16.0 2.2 7.4×106 8.8×105 1.2×106 9.8×104 11 2 0.159 不连通 SK-CT10 131.5 32.0 68.3 19.1 319.1 82.5 22.8 1.9 3.0×108 2.6×106 1.3×107 8.1×104 31 4 0.348 8.1356659 SK-CT11 52.3 20.3 43.4 10.1 245.7 59.0 13.7 2.2 5.8×106 7.2×105 2.7×106 1.6×105 10 2 0.104 不连通 SK-CT12 131.5 27.0 72.6 14.9 319.1 51.0 22.8 1.1 3.0×108 9.6×105 1.3×107 2.6×105 31 0 0.022 不连通 SK-CT13 128.7 47.8 101.8 30.8 1, 719.1 184.9 8.1 1.7 4.6×108 1.5×107 1.7×108 4.9×105 37 6 1.96 0.059192747 SK-CT14 87.3 39.6 64.3 28.1 596.5 133.5 9.0 1.6 6.5×107 5.8×106 1.6×107 1.1×105 18 5 0.37 69.063087 SK-CT15 131.5 33.5 72.6 21.6 465.1 100.4 22.8 1.8 3.0×108 3.1×106 1.3×107 5.4×104 31 6 0.639 4.1079793 SK-CT16 128.4 27.9 74.1 15.6 267.8 56.2 20.0 1.5 7.3×107 1.6×106 8.8×106 3.7×105 6 0 0.091 不连通 SK-CT17 83.3 25.1 61.8 13.7 198.6 51.4 11.9 1.8 2.4×107 1.4×106 7.6×106 2.4×105 11 1 0.10 不连通 SK-CT18 127.7 28.5 88.6 15.3 364.4 55.1 11.9 2.1 1.5×108 3.2×106 4.1×107 3.9×105 13 2 0.11 不连通 SK-CT19 78.6 46.0 62.2 27.9 801.9 176.9 3.9 1.7 2.3×108 1.3×107 3.6×107 3.9×105 18 6 0.177 不连通 -
王璞珺, 刘海波, 任延广, 等.松辽盆地白垩系大陆科学钻探"松科2井"选址[J].地学前缘, 2017, 24(1):216-228. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dxqy201701014 侯贺晟, 王成善, 张交东, 等.松辽盆地大陆深部科学钻探地球科学研究进展[J].中国地质, 2018, 45(4):641-657. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdizhi201804002 高有峰, 瞿雪姣, 蒋丽君, 等.松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井钻遇地层界面及岩性剖面预测[J].地学前缘, 2017, 24(1):242-256. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dxqy201701016 李宏浩, 高有峰, 王璞珺, 等.松辽盆地徐家围子断陷沙河子组顶界面特征研究——基于松辽盆地大陆科学钻探松科2井[J].世界地质, 2018, 37(3):838-849. doi: 10.3969/j.issn.1004-5589.2018.03.015 侯贺晟, 张金昌, 张交东, 等.松科二井轻烃组分垂向分布特征及其对深部油气的指示[J].中国地质, 2019, 46(5):943-953. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdizhi201905002 符伟, 侯贺晟, 高锐, 等."松科二井"邻域岩石圈精细结构特征及动力学环境——深地震反射剖面的揭示[J].地球物理学报, 2019, 62(4):1349-1361. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DQWX201904014.htm 国瑞, 侯贺晟, 符伟, 等.松科二井深地震反射数据Q值分析及其对含气层位的确定[J].中国地质, 2019, 46(5):1137-1145. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdizhi201905015 赵泽辉, 徐淑娟, 姜晓华, 等.松辽盆地深层地质结构及致密砂砾岩气勘探[J].石油勘探与开发, 2016, 43(1):12-23. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201601002 刘超.松辽盆地徐家围子地区沙河子组气源岩与致密砂砾岩气资源潜力评价[J].天然气地球科学, 2017, 28(3):429-438. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=trqdqkx201703010 赵碧华.用CT扫描技术观察油层岩心的孔隙结构[J].西南石油学院学报, 1989, (2):57-64. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XNSY198902006.htm 陈毅华, 赵德明.利用x-CT技术计算岩心的裂缝参数[J].石油勘探与开发, 1990, (3):82-86. https://www.ixueshu.com/document/4eb12ee3a8f9232f07a410c486beeab6318947a18e7f9386.html Joshi M.A class of stochastic models for porous media[D].PhD Thesis of Lawrence Kansas University of Kansas, 1974.
Hazlett R D.Statistical characterization and stochastic modeling of pore networks in relation to fluid flow[J].Mathematical Geology, 1997, 29(6):801-822. doi: 10.1007/BF02768903
Bakke S, Øren P E.3-D pore-scale modelling of sandstones and flow simulations in the pore networks[J].Spe Journal., 1997, 2(2):136-149. doi: 10.2118/35479-PA
Rosenberg E, Lynch J, Gueroult P, et al.High resolution 3D reconstructions of rocks and composites[J].Oil & Gas Science and Technology, 1999, 54(4):497-511. https://ogst.ifpenergiesnouvelles.fr/articles/ogst/pdf/1999/04/rosenberg_v54n4.pdf
Arns C H.The influence of morphology on physical properties of reservoir rocks[D].PhD Thesis of University of New South Wales, 2002.
Arns C H, Knackstedt M A, Pinczewski W V, et al.Virtual permeametry on microtomographic images[J].Journal of Petroleum Science and Engineering, 2004, 45(1/2):41-46. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920410504000737
Youssef S, Rosenberg E, Gland N F, et al.High resolution CT and pore-network models to assess petrophysical properties of homogeneous and heterogeneous carbonates[C]//SPE/EAGE Reservoir Characterization and Simulation Conference.Society of Petroleum Engineers, 2007.
刘向军, 朱建英, 唐存知.义18井区泥页岩裂缝油藏储层改造方式优选[J].陕西科技大学学报(自然科学版), 2013, 31(3):81-84. doi: 10.3969/j.issn.1000-5811.2013.03.019 李易霖, 张云峰, 丛琳, 等.X-CT扫描成像技术在致密砂岩微观孔隙结构表征中的应用——以大安油田扶余油层为例[J].吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(2):379-387. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-CCDZ201602007.htm Law B E, Curtis J B.Introduction to unconventional petroleum systems[J].AAPG Bulletin, 2002, 86(11):1851-1852. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=761e50102dfe5384235bda8395da6919
Schmoker J W.Resource-assessment perspectives for unconventional gas systems[J].AAPG Bulletin, 2002, 86(11):1993-1999. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=78ae44a6bd825e71e6cabeca306aa9b6
贾承造, 赵政璋, 杜金虎, 等.中国石油重点勘探领域——地质认识、核心技术、勘探成效及勘探方向[J].石油勘探与开发, 2008, (4):385-396. doi: 10.3321/j.issn:1000-0747.2008.04.001 邹才能, 翟光明, 张光亚, 等.全球常规-非常规油气形成分布、资源潜力及趋势预测[J].石油勘探与开发, 2015, 42(1):13-25. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201501002 邹才能, 杨智, 张国生, 等.常规-非常规油气"有序聚集"理论认识及实践意义[J].石油勘探与开发, 2014, 41(1):14, 27. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201401002 邹才能, 杨智, 崔景伟, 等.页岩油形成机制、地质特征及发展对策[J].石油勘探与开发, 2013, 40(1):14-26. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201301002 张天付, 谢淑云, 王鑫, 等.孔隙型储层的孔隙系统三维量化表征——以四川、塔里木盆地白云岩为例[J].海相油气地质, 2016, 21(4):1-10. doi: 10.3969/j.issn.1672-9854.2016.04.001 郑剑锋, 陈永权, 倪新锋, 等.基于CT成像技术的塔里木盆地寒武系白云岩储层微观表征[J].天然气地球科学, 2016, 27(5):780-789. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=trqdqkx201605003 庞正炼, 陶士振, 张琴, 等.四川盆地中部侏罗系大安寨段储集层微观结构及油气意义[J].石油勘探与开发, 2018, 45(1):62-72. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201801006 邹才能, 杨智, 陶士振, 等.纳米油气与源储共生型油气聚集[J].石油勘探与开发, 2012, 39(1):13-26. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syktykf201201002 查明, 尹向烟, 姜林, 等.CT扫描技术在石油勘探开发中的应用[J].地质科技情报, 2017, 36(4):228-235. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201704030 殷宗军, 朱茂炎, 肖体乔.同步辐射X射线相衬显微CT在古生物学中的应用[J].物理, 2009, 38(7):504-510. doi: 10.3321/j.issn:0379-4148.2009.07.007 苏娜, 段永刚, 于春生.微CT扫描重建低渗气藏微观孔隙结构——以新场气田上沙溪庙组储层为例[J].石油与天然气地质, 2011, 32(05):792-796. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=syytrqdz201105019 -
期刊类型引用(2)
1. 党奔,吴昌志,杨涛,姚希柱,王思梦,郑远川,顾连兴. 辽宁红透山块状硫化物矿床中矿体的变质变形特征与形成过程. 地质通报. 2021(04): 545-556 . 本站查看
2. 申亮,赵胜金,于海洋,柳志辉,周颖帅,张猛,朴丽丽. 大兴安岭哈达陶勒盖组火山岩年龄、地球化学特征及其陆缘弧构造背景. 中国地质. 2020(04): 1041-1055 . 百度学术
其他类型引用(1)