纽约州上奥陶统特伦顿-布莱克里弗群热液白云岩储层的成因和特性

Langhorne B．Smith Jr． 白振瑞（译）

文章摘要:过去的十年来，在纽约州中南部上奥陶统布莱克里弗（BlackRiver）组的横向不连续白云岩中先后发现了20多个新气田。这些白云岩出现在地震资料可以识别的深入基底的扭断层附近。解释认为，分布在狭长的以断层为界的构造低地及其周围的大多数气田都属于负花状构造。断层远处的地层是不渗透的石灰岩，它们构成了有关储层的侧向封闭层。在多数情况下，这些断层消失在上覆的特伦顿（Trenton）组石灰岩和尤蒂卡（Utica）组页岩内。孔隙度主要发育于内壁覆盖有鞍状白云石的孔洞、角砾和裂缝带中。在本次研究所描述的布莱克里弗群岩心中，基质孔隙度不常见。深入基底断层附近的白云岩不规则分布以及地球化学和流体包裹体的分析都支持鞍状和基质白云岩具有与断层有关的热液成因。因为处于反常规的构造环境（即构造低地对构造高地），此类成藏层带多年来都没有被发现。如能采用适当的构造-地层-成岩作用综合模型，就有可能在纽约州的布菜克里弗群和全球的碳酸盐岩地层中发现更多的热液白云岩天然气藏。
文章主题:白云岩储层 热液成因 上奥陶统 纽约州 构造-地层 花状构造 特性 碳酸盐岩地层

文章内容：纽约州上奥陶统特伦顿一布莱克里弗群热液白云岩储层的成因和特性49纽约州上奥陶统特伦顿一布莱克里弗群热液白云岩储层的成因和特性13..着摘要过去的十年来,在纽约州中南部上奥陶统布莱克里弗()组的横向不连续白云岩中先后发现了20多个新气田.这些白云岩出现在地震资料可以识别的深入基底的扭断层附近.解释认为,分布在狭长的以断层为界的构造低地及其周围的大多数气田都属于负花状构造.断层远处的地层是不渗透的石灰岩,它们构成了有关储层的侧向封闭层.在多数情况下,这些断层消失在上覆的特伦顿()组石灰岩和尤蒂卡()组页岩内.孔隙度主要发育于内壁覆盖有鞍状白云石的孔洞,角砾和裂缝带中.在本次研究所描述的布莱克里弗群岩心中,基质孔隙度不常见.深入基底断层附近的白云岩不规则分布以及地球化学和流体包裹体的分析都支持鞍状和基质白云岩具有与断层有关的热液成因.因为处于反常规的构造环境(即构造低地对构造高地),此类成藏层带多年来都没有被发现.如能采用适当的构造一地层一成岩作用综合模型,就有可能在纽约州的布菜克里弗群和全球的碳酸盐岩地层中发现更多的热液白云岩天然气藏.一研究背景北美洲东部的上奥陶统特伦顿一布莱克里弗群碳酸盐岩发育有横向不连续的白云石化层段,其生产油气已有一个多世纪.1884年首次在俄亥俄州和印地安那州的莱马一印地安纳(-)构造带(图1)的白云岩内发现了油气.多数白云岩明显与断层有关,因为它们与北一北西到南一南东走向的鲍灵格林()断层以及其它断层带成一条直线分布(等,1992).莱马一印地安纳构造带已产出石油超过了5亿桶,产出天然气也达到了1万亿立方英尺以上(等,1992),使之成为全球第一个大油田.其后在安大略省()的多佛()以及密歇根州的迪尔菲尔德()和诺斯维尔()地区受断层控制的白云岩内,又发现了规模稍小但仍为重要发现的油气田(和,1990).接下来在特伦顿一布莱克里弗群横向不连续白云岩层段获得的重大发现是密歇根州南部的阿尔比恩一锡皮欧()构造带(图1).在一个长5宽1.6的雁行排列构造低地带,发育了孔隙性基质白云岩,由鞍状白云石胶结的角砾岩以及由鞍状白云石衬壁的裂缝和孔洞(和,1990).阿尔比恩一锡皮欧油气田自发现以来的累计产量已达2.5亿桶油当量以上.后来又在密歇根州和安大略省相继发现了一些规模稍小的油气田.1986年在纽约州中南部的布莱克里弗群横向不连续的白云岩层中发现了天然气.从那时起,在这套特伦顿一布莱克里弗群的50石油地质科技动态图1北美洲东部特伦顿-布莱克里弗群热液白云岩油气田的分布图横向不连续白云岩中至少新发现了20个油气田(图2).多数油气田的深度都是21333048.有几口气井的产量都能持续在1000万立方英尺/日以上,最好的一口气井的产量曾连续数月保持在3500万立方英尺/日以上.到2004年底,该井的累计产量已超过150万亿立方英尺,而且至今仍保持着高产水平.这些白云石化的油气田分布在狭长的以断层为界的雁行排列构造坳陷内(-,1974;,1988;和,1990;,1991),以及其它的扭断层和可能的正断层上(等,1992).储集岩相由基质白云岩构成,而在断层附近发育有鞍状白云石胶结的孔洞,角砾岩和裂缝.这些储层的侧面由致密的未发生白云石化的灰岩封闭.尽管有些油气田含有大量的溶洞孔隙(阿尔比恩一锡皮欧气田以20左右的钻头放空而闻名),但是包括纽约州油气田在内的其它油气田却极少或根本没有溶洞孔隙.(1999;?)03,)最近提出,当特伦顿一布莱克里弗群坍塌落人下面的寒武系一奥陶系比克曼陶恩群()碳酸盐岩的大气降水溶洞后,就会发生了角砾岩化作用.随后可以认为是较晚的深埋流体造成了白云石化和矿化作用(1999;2003,).多数研究者都认为,这种斑块状分布的白云岩形成于流体沿深入基底的断层以及所伴生裂缝的向上流动(,1974;和,1984;和,1986;,1988;和,1990;,1991;等1992;等,1994;等2003;和,2006),而与大气降水的岩溶无关.(1988),和(1990)都认为,密歇根州南部狭长的阿尔比恩一锡皮欧气田形成于左旋走滑断层带上,而且有热流体沿该断层及其裂缝带向上流动,从而使相邻的石灰岩发生了白云石化.解释认为,这些构造凹陷形成于扭张断层作用和负花纽约州上奥陶统特伦顿一布莱克里弗群热液白云岩储层的成因和特性51图2纽约州布莱克里弗群白云岩生产油气田分的布图,图中标出了本文讨论的三段岩心的取心位置.状构造的发育(,1974;和,1990).等(1992)认为,俄亥俄州西北部北西一南东走向的鲍灵格林()断层带附近的白云岩具有类似的成因,而(1991)也对安大略省南部希尔曼()油气田的成因做了相似的解释.最近在纽约州发现的气田同俄亥俄州,密歇根州和安大略省的特伦顿一布莱克里弗群的气田相似.在地震可以识别的深人基底的隐蔽断层附近,发育了由鞍状白云石衬壁的孔洞,裂缝和角砾岩以及基质白云岩,而在远离这些断层的位置,布莱克里弗群都是未蚀变的石灰岩.52石油地质科技动态本文的目的是介绍在纽约州新发现的白云岩油气田的构造,地层,岩相和地球化学资料,因为所有资料都表明这些油气田是扭断层作用和热液流体自下而上流动的结果.此外,本文还要揭示纽约州油气田和俄亥俄州,安大略省和密歇根州油气田的相似性.蚀变作用的时间和深度是一个长期争论没有得到解决的问题,本文提供的数据将证明白云石化作用和其它热液蚀变作用主要发生于晚奥陶世,也就是在特伦顿一布莱克里弗群沉积之后不久埋深还不到1之时.二地质背景在纽约州和美国东部不少地区都有分布的格伦维尔()基底已经历了多次构造事件,产生了许多断层和裂缝带.格林维尔造山运动发生在约1亿年前(,1986),其间形成了冲断层和撕裂断层.在格林维尔造山运动之后,北美洲成为超大陆的一部分,在前寒武纪晚期经历了长期(62005500亿年;,2005)的裂谷作用.因此这里有许多衰退裂谷带,如罗姆()槽地,里尔富特()裂谷和其它许多构造(和,1973;,1991),其中有些裂谷带已延伸