[发明专利]基于稳定同位素分析的叠层石与钙华判别方法及系统

说明书

本发明公开一种基于稳定同位素分析的叠层石与钙华判别方法及系统。所述方法包括：获取标准判别图版，所述标准判别图版为叠层石和钙华的碳氧稳定同位素交会图；获取待判别的岩样的碳氧稳定同位素分析结果；基于所述岩样的碳氧稳定同位素分析结果和所述标准判别图版判别所述岩样的类型。所述系统包括一一对应地实现上述各步骤的标准判别图版获取模块、碳氧稳定同位素分析结果获取模块和岩样类型判别模块。根据本发明，能够解决现有微生物碳酸盐岩勘探开发中存在的叠层石与钙华难以区分的问题。

技术领域

本发明属于油气地质领域，更具体地，涉及一种基于稳定同位素分析的叠层石与钙华判别方法及系统。

背景技术

按照经典分类，微生物岩分为叠层石、凝块石、树枝石和均一石四种。然而，叠层石的亚类中包含钙华(Riding,2006)，这就从成因上说明，钙华也属于微生物岩。叠层石作为最重要的油气储层，在桑托斯盆地、坎波斯盆地、阿曼盐盆、塔里木盆地、四川盆地和二叠盆地等区域均有发现，其中，所在层系包括震旦系、寒武系、白垩系和二叠系等，勘探开发潜力巨大。而钙华作为油气储层的报道还较为少见。

在宏观形貌和微观形态上，叠层石和钙华均较为类似。具体地，两者在宏观形貌上均可表现为碳酸盐岩建隆，在微观形态方面，两者均具有典型的树状或灌木状结构。因此，在实际研究中，容易出现将钙华类比为叠层石的错误实例。由于叠层石和钙华在形成机理、主控因素和分布规律上均具有巨大的差异，对叠层石和钙华进行正确区分是后续沉积学、储层地质学研究的基础，可为石油和天然气的勘探开发提供决策方向。

目前，单独针对叠层石和钙华的识别研究成果较多。总体而言，主要从岩石学特征和分布规律等方面来判别。

叠层石的概念由来已久，早期主要指具有叠层构造的一类岩石，不具有成因意义。关于叠层的成因有多种假说，如年纹层、季节纹层和昼夜纹层等。随后，相关学者明确了叠层石是蓝细菌等微生物通过颗粒粘结和沉淀等有机成矿作用所形成，多具有层状、树状或灌木状结构(Awramik，1974；Riding,2000)。叠层石的主要造岩微生物是蓝细菌，还包括葛万菌、表附菌、肾形菌和灌木菌等(罗平等，2013)。叠层石在湖相和海相环境均有分布。至于叠层石的识别，在分布规律方面叠层石等微生物岩主要分布于恶劣环境，且多分布于生物灭绝事件之后(Riding,2006；Chen,2014；郝雁，2018)。在微观尺度，蓝细菌或葛万菌丝状体在普通显微镜下即可识别(Ahr，2009)，而造岩微生物单细胞形态多为球状、哑铃状、丝状、杆状或螺旋状(罗平等，2013；王红梅，2013)。此外，胞外聚合物的识别作为微生物碳酸盐岩存在证据得到广泛的认可，据相关报道，胞外聚合物形态包括蜂窝状、微米球状、针状和片状等(Folk 2001；Catto，2016；Warren 2017)。

钙华是指泉水、河水、湖水或者洞穴周围沉积的非海相碳酸钙沉积物(刘海生，2020)，对应于“tufa”和“travertine”，但“tufa”多指常温地表喀斯特淡水堆积，广泛分布于峡谷内、山坡、山麓、河谷-盆地(杨汉奎，1986)。由于这种沉积物表面附生蓝细菌，且沉积岩内具有蓝细菌层纹结构，所以常温淡水钙华为微生物成因(田友萍，1998)。温泉钙华主要是由于富含钙离子和碳酸氢根离子的温泉热水上升至地表，二氧化碳游离，碳酸钙沉淀所形成，多围绕温泉口附近分布。其主要因素包括水化学、水动力、生物效应和沉积环境(刘海生，2020)。微观特征方面，与树状/灌木状叠层石类似，钙华同样具有树状/灌木状结构，且非均质性极强。已有研究表明，意大利更新世热水钙华碳酸盐岩孔隙度范围为4％-30％，渗透率最大可达数百毫达西(Ronchi，2015)。

随着微生物碳酸盐岩研究热潮的到来，国内外学者关于叠层石的研究报道较多，研究层位多样，最老储层层位为震旦系灯影组(陈娅娜，2017)，国外则多为白垩系(张德民，2018；王颖，2016)。相对而言，钙华沉积研究成果较少，以更新世沉积物为主，且以热水钙华更为多见。但对二者区别的研究成果尚不多见。